WO2018223208A1 - Рельс транспортной системы - Google Patents
Рельс транспортной системы Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018223208A1 WO2018223208A1 PCT/BY2018/000013 BY2018000013W WO2018223208A1 WO 2018223208 A1 WO2018223208 A1 WO 2018223208A1 BY 2018000013 W BY2018000013 W BY 2018000013W WO 2018223208 A1 WO2018223208 A1 WO 2018223208A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rail
- strips
- head
- grooves
- dependence
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 25
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 21
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 21
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 7
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003831 antifriction material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B5/00—Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
- E01B5/02—Rails
- E01B5/08—Composite rails; Compound rails with dismountable or non-dismountable parts
Definitions
- the invention relates to the field of transport, in particular to railways, related trestle and overhead transport systems with a track structure of the string type. It can be used to create both single-rail and multi-rail highways to provide passenger and freight traffic in rough terrain, mountains, deserts, as well as in megacities and on sea sections of transport lines.
- the upper layer of the rail head is made by welding and surfacing of metal longitudinal strips with alternating hardness. Moreover, sections with greater hardness are located along the center line, and the total width of these sections is 1/3 of the width of the rail head.
- a disadvantage of the known design is the lack of rigidity, which leads to a deflection of the rail when moving a vehicle over it.
- a linear transport system which uses a rail containing a head, a body and a sole (Description to application EPO 0010733, E 01 At 25/00, publ. 1980).
- the rail is connected to a prestressed longitudinal element mounted on the base.
- the prestressed longitudinal element is made in the form of a pipe placed in a cement-concrete sheet on which the rails are placed, and connected to the rail sole by means of transverse partitions.
- the disadvantage of this design is the connection of the prestressed element with the rail not along the entire length of the rail (with gaps) and keeping the distance between the rail and the prestressed element constant, which leads to a variable stiffness of the rail between the joints of the rail with the prestressed longitudinal element and is the cause of the variable deflection along the rail when moving a vehicle along it.
- the presence of rail joints and variable deflection are a serious obstacle to creating a "velvet" path for a mobile unit and to achieve high speeds on such a transport system.
- a transport system rail comprising a head and a hollow U-shaped body with at least one pre-stressed longitudinal longitudinal stacking element inside, the lower edges of the body being provided with outward thickenings, the cross-sectional area of which is selected from certain conditions (Patent RU JY ° 2201482, E01 B 5/08, E01 B 25/00, publ. 03/27/2003).
- a rail of the Unitsky transport system comprising a hollow body in the form of side walls and an upper shelf with a prestressed longitudinal stacking element placed inside it, equipped with means installed along its length for clamping it to the upper shelf, the distance between the pressure points of the longitudinal stacking element to the upper shelf of the rail housing is selected from the above ratio (Patent RU JY ° 2208675, E 01 B 25/00, publ. 20.07.2003 )
- the Unitsky transport system rail comprising a hollow tube-shaped body with an overhead head, inside of which there is a power element made of prestressed power elements, mainly wires and / or rods, in which the body is made in the form of a spiral covering the power element, and the overhead head is fixed on the turns spirals (Patent RU 2204639, ⁇ 0 1 ⁇ 5/08, ⁇ 01 ⁇ 25/00, ⁇ 61 ⁇ 3/02, ⁇ 61 ⁇ 5/00, ⁇ 61 ⁇ 13/04, publ. 05.20.2003).
- the closest to the claimed technical essence and the achieved result is the rail of the Unitsky transport system (Patent RU JY ⁇ > 2080268, IPC B61 B 5/02, E01 B 25/22 publ. 05/27/1997), which is adopted as a prototype.
- the known rail comprises a hollow tubular body, an overhead made in the form of dialed into a block tapes.
- a power element is placed inside the hollow body, made in the form of pre-stressed longitudinal type-setting force elements installed in a special holder below the rail head.
- the type-setting element is made of wires placed parallel to each other with a cross-section of arbitrary shape - square, round, rectangular, hexagonal, etc. or plates.
- the rail head is connected to a prestressed longitudinal element, and the tapes in the block are mounted on the ribs.
- a rail of this design designed to create highways, allows you to build transport systems close to trestle that do not require the creation of a traditional crushed stone pillow and sleepers. Thanks to this, a significant reduction in labor costs and material resources is provided.
- the rail of this embodiment provides a high specific load-bearing ability and low material consumption, due to which the necessary straightness of the path is achieved, which in turn provides high speeds.
- the components of this kind include, first of all, steel pipes used for the manufacture of the rail body. Their presence in the construction determines the need for stationary equipment and stationary conditions for the assembly of rails.
- the disadvantages of the rail of this design are: its lack of adaptability, due to the complexity of installation and low maintainability; low bearing capacity of the rail, without prejudice to its strength, torsional stiffness and stability, due to the limited area of the supporting surface; relatively high cost due to insufficient unification of components, material consumption and a significant range of elements used in its design; non-uniform dynamic characteristics, low and unstable operational parameters of the contact surface of the rail head, due to a significant change in the uniformity of the composition of the contact spot along the rolling surface, including those caused by wear of the contact surface during operation.
- the necessary technical results and the goals set in accordance with the object of the invention are achieved in the proposed rail design of the transport system, which contains at least one rail head with a rolling surface conjugated with an extended casing, and combined with the power structure formed by prestressed power elements, the space between which are filled with hardening material, while the rail head contains vertically oriented strips of thickness S, m, distributed and akreplonnye in a plurality of grooves formed between a pitch W, m, defined by:
- the indicated result is also achieved by the fact that the strips or block of strips are fixed, respectively, in a plurality of grooves or in a single groove with an adhesive layer.
- the thickness S, m, strip is connected with the thickness S 2 , m, of the adhesive layer by the ratio:
- the ratio of the elastic moduli Ei, Pa, strip material and E 2 , Pa, the adhesive layer material is determined by the dependence:
- the strips are made at least two-layer.
- the indicated result is also achieved by the fact that the strips are interconnected by resistance welding, or by soldering, or by an adhesive layer.
- the achievement of the technical goal is also ensured by the fact that the strips are connected to each other via interlayers.
- the housing contains at least two rolling surfaces.
- the casing is made of dielectric material.
- figure 1 is a schematic representation of a cross section of a rail (embodiment);
- figure 2 is a fragment of a schematic image of a cross section of a rail head (embodiment);
- fig.Z is a fragment of a schematic image of a cross section of a rail head (embodiment);
- FIG. 4 is a fragment of a schematic image of a cross section of a rail head (embodiment).
- the proposed rail transport system Unitsky (figure 1) contains at least one head 1 (1.1 and / or 1.2) with a rolling surface 2 (2.1 and / or 2.2, respectively) associated with an extended body 3 containing a power structure 4 formed by prestressed power elements 5, the space between which is filled with hardening material 6.
- prestressed power elements 5 made, for example, in the form of twisted and / or non-twisted ropes, cables, tapes, strips, threads, strands, reinforcement, high strength steel wire, pipes or other extended elements from any high-strength materials.
- known materials can be used - polymers and composites, or cement mixtures, including: foamed polymers, foam concrete, ceramics, concrete, etc., which are rigidly bonded into a single housing 3 and previously placed in it stressed power elements 5 (see Fig. 1).
- Rail fastening devices on anchor and intermediate supports are any known devices, similar to devices used in suspension and cable-stayed bridges, cableways and prestressed reinforced concrete structures for fastening (anchoring) of tensioned power elements (reinforcement, ropes, high-strength wires, etc.).
- the rail head 1 consists of vertically oriented strips 7 assembled in a block, mounted on ribs in a single groove 10, or distributed in a plurality of grooves 10 and connected to each other by means of interlayers 8, and the block and strips 7 are fixed with an adhesive layer 9, respectively, in a single a longitudinal groove 10, or in a plurality of grooves 10 of the housing 3, as shown in FIG. 2 to 4.
- the thickness S, m, of the strip is connected with the step W, m, between the multiple grooves 10 in which they are distributed (see Figs. 3 and 4), by the ratio:
- the ratio (1) is less than 1.1, then, due to the insufficient thickness and strength of the walls of the many grooves 10, it is difficult to ensure their mechanical strength, as well as the rigidity and reliability of the fastening of the strips 7 of the head unit 1 in the rail body 3.
- relation (1) is greater than 3, then the rolling surface 2 of the rail may experience a pressure exceeding the elastic limits of the materials of the block of the rail head 1, which can cause its premature wear and reduced driving safety. As a result, such a transport system will have insufficient rigidity, strength and bearing capacity.
- the thickness S, m, of the strips combined in a block, built into a single groove with a width of Wi, m, is determined by the dependence:
- the rolling surface 2 of the rail will experience a pressure exceeding the elastic limits of the materials of the block of the head 1 of the rail, which can cause the rolling of the rail and reduce the safety of movement.
- ratio (2) is more than 100, it is difficult to provide mechanical strength and rigidity of the adhesive layer 9 of the block of strips 7 of the head 1 in the housing 3 of the rail.
- the dimensions of a single groove 10, or a plurality of grooves 10, are selected in such a way that the inequality is satisfied for the ratio of their depth Hi, m, to the height Ho, m, of the strips 7 (see Fig. 2-4):
- the ratio (3) is less than 0.2, then the transverse rigidity and stability of the rail head 1 is unacceptably reduced, which entails a decrease in the bearing capacity of the transport system.
- ratio (3) is greater than 1, then the operational parameters of the transport system deteriorate, in particular, the coefficient increases friction of the rolling surface 2, which entails a decrease in speed and smoothness of movement with increasing energy costs.
- the thickness S, m, strip 7 should be associated with the thickness
- the adhesive layer 9 will have an uneven and unstable contact area with the side surface of the strips 7, or, the block as a whole, drawn from the strips (see Fig. 2), and, as a result, the fastening of the strips, or of the block assembled from them, respectively, in a plurality of grooves 10 or in a single groove 10 of the housing 3 with such an adhesive layer 9 will not be strong enough and will not be able to provide a damping effect for the rail head, as well as the required solidity and fixation of the head 1 in case 3.
- relation (4) is greater than 1, then such a rail will have insufficient bearing capacity, hardness, rigidity and strength, limited by the corresponding parameters of the adhesive layer 9, the influence of which, in this case, increases significantly. Due to the fact that the rail head 1 is exposed to a significant part of such unfavorable external factors as braking and accelerating forces from vehicles, cyclic loads, temperature fluctuations, atmospheric effects and others (not shown in the figures), it is obviously advisable to provide an optimal combination of high the hardness and rigidity of the strips 7 with the ductility and elasticity of the interlayers 8 and the binding and damping properties of the adhesive layer 9.
- the ratio of the elastic moduli Ei, Pa, the material of the bands 7 and E 2 , Pa, the material of the adhesive layer 9 is determined by the dependence:
- the limits indicated in relation (5) determine the optimal range of elastic moduli of the materials of the strips 7 and the adhesive layer 9, which provides the necessary rigidity and strength of the rail head 1, and, consequently, its bearing capacity in the spans between the supports with the minimum material consumption of the structure.
- relation (5) is less than 100, then the rail head 1, having significant rigidity, will not be plastic enough to damp external dynamic loads and evenly redistribute them to the entire rail structure, which can cause the formation of local cracks, shells and premature rail wear, in particular in areas of braking.
- a single groove 10 or a plurality of grooves 10 in the housing 3 can be made as a rectangular cross-section (see Fig. 2), and in the form of an isosceles (see Fig. 3 and 4) or a rectangular trapezoid (not shown in the figures).
- grooves 10 of a trapezoidal shape additional fixation of the strips 7, or the block as a whole, of the head 1 in the housing 3 is achieved rail due to their transverse compression when jammed in a single curly groove or in a variety of trapezoidal grooves of the material of the body 3.
- strip 7 it is advisable strip 7 to perform at least two-layer (see Fig. 2). This will increase the manufacturability of the structure and the rigidity of the rail, and, as a result, increase its bearing capacity.
- the strips 7 can be connected, for example, by resistance welding, soldering or an adhesive layer.
- An alternative type of execution of the rail head 1 is the union of strips 7 by means of strips 7 made across the width of strips 7, which can be used as hardening materials based on polymer binder composites and / or cement mixtures, which leads to a simplification of manufacturing technology and reduction of installation labor costs rail when performing work in the field.
- the rail head can also be assembled from tapes made of any high-strength materials and / or, if the requirements are determined by technical and economic feasibility, from their various combinations.
- the ratio (6) is less than 0.01, then the lateral surface of the strip 7 will have an uneven and unstable contact area with the interlayers 8, and, as a result, the head 1 will have insufficient solidity and mechanical strength.
- the strips 7 of the head 1 of the rail body 3 and the body 3 itself can be pre-tensioned in the longitudinal direction. With this strip 7 fixed in a prestressed state with the help of interlayers 8 and an adhesive layer 9.
- Forming the rail head 1 in this way creates its monolithic structure with improved operational properties, including increased load-bearing capacity.
- the hardening material 6 for filling part of the cavity of the housing 3, free from the volume of prestressed power elements 5 and the material of the interlayer 8 for filling part of the volume of the head 1, free from the volume of strips 7, can be of the same type and have the same composition, or can be different types and / or have a different composition depending on the design parameters and technical feasibility.
- strips 7 can be connected to each other via interlayers 8, which can be used as hardening materials based on polymer binders, composites and / or cement mixtures and other various similar similar modifications of materials, which, together with strips 7, form a monolithic rail head 1 with predetermined rolling surface properties 2.
- interlayers 8 In accordance with any of the unlimited embodiments of the interlayers 8 and the use for their formation of various hardening materials based on polymer binders, composites and / or cement mixtures, it is advisable to use a suspension of hardening material with filler additives as such.
- Antifriction materials can be used as filler additives.
- an increase in the efficiency of the rail of the Unitsky transport system on hauls is achieved by reducing the coefficient of friction of the rolling surface 2, preventing wear, reducing energy consumption, improving the smoothness and softness of the vehicle.
- friction materials for example, corundum, silica sand, cement, etc.
- the efficiency of such a rail increases significantly in acceleration and deceleration zones, as well as on ascents and descents, which, in turn, ensures acceleration, deceleration, reduction of energy costs, and increases the smoothness and softness of vehicles.
- At least one layer 8 or strip 7 is expediently made of an electrically conductive material with the possibility of connecting to an external source of electric power 1 1 (see Fig. 1).
- the specified design of the head 1 of the housing 3 of the rail provides an increase in the smoothness and softness of the vehicle (not shown in the figures), as well as the stability of operational parameters along the entire rail track, which, in turn, allows you to develop high speeds.
- the implementation of the rail in this way ensures the transfer and redistribution of high contact stresses from the wheels of the vehicle (not shown in the figures) to all its prestressed elements, which greatly increases the bearing capacity and bending stiffness of the rail body 3. It is advisable to provide the housing with at least two rolling surfaces 2, respectively 2.1 and 2.2 (see Fig. 1). This will increase the stability and balancing of the vehicle (not shown in the figures), which, in turn, will increase the rigidity of the transport system, its reliability, safety, smoothness and softness of movement.
- An alternative type of rail execution is to supply its body 3 with two symmetrically located heads 1.1 and 1.2, respectively. Moreover, the head 1.2 is performed similarly to the first one and is positioned, as shown, in FIG. one.
- the corresponding rolling surfaces 2.1 and 2.2 formed by the heads 1.1 and 1.2 are expediently made with the possibility of connecting the interlayers 8 and / or bands 7 forming them related to different rolling surfaces 2.1 or 2.2, respectively, to different poles 1 1 (+) or 1 1 (- ) source of electricity (see Fig. 1).
- the housing 3 is preferably made of a dielectric material, for example, fiberglass, steam - aramid fiber (Kevlar), etc.
- the assembled rail is placed between the anchor supports (not shown in the figures) of the mounted transport system, and its power structure 4, and, if necessary, the strips 7 of the head 1 of the rail body 3 and the body 3 itself, before they are monochromatic, are pulled with anchors to the rated forces , after which they are fixed in a pre-stressed state using hardening material 6, interlayers 8 and adhesive layer 9, respectively.
- a zone of local deformation of the rolling surface 2 of the rail head 1 is formed under each of its wheels.
- This zone in the form of a deformation wave, moves with the wheel along the surface rolling 2 of the rail head 1 formed by the end surfaces 2A of the strips 7 of the rail head 1, as well as the end surfaces 2B of the interlayers 8 connecting them together.
- the deformation zone extends through a pre-stressed block of strips 7, in which the strips 7 are connected, for example, by the hardening material of the interlayers 8, and then through the casing 3, to the pre-stressed power element 5, monolithic in the casing 3 hardening material 6.
- the implementation of the strips and / or tapes 7 of the head 1 and the material of the rail casing 3 itself pre-stressed can significantly reduce material consumption and improve the operational characteristics of the transport system as a whole, as well as achieve stable straightness and evenness of the rail along its entire length.
- the implementation of the rolling surface 2 of alternating sections having different mechanical properties allows to obtain a developed contact surface of the rolling surface 2 of the rail head 1 with predetermined operational properties for different sections of the Unitsky transport system.
- the result is an improvement in the operational properties of the rolling surface 2 by preventing the rolling of the rail. Thanks to the optimization of the coefficient of friction in various parts of the transport system, improvement of the parameters of movement during acceleration, braking, on ascents, descents is achieved; expanding the functionality of this system by increasing the angles of ascent, descent; acceleration, braking time reduction; reduction in energy costs; ensuring the smoothness and softness of the movement of mobile vehicles.
- the rail of the described construction due to its strength properties and simplified construction of the hull, as well as lower cost of components for its manufacture, can significantly reduce the cost of production, as well as the total cost of building a transport system. This, in turn, allows you to speed up the process of its construction. In addition, it becomes possible to assemble the rail in the field when using equipment delivered directly to the installation site of the transport system. At the same time, component materials (wire, strip or tape) can be delivered to the installation site of the transport system in a compact form - in the form of rolls, which also helps to reduce transport costs and the total cost.
- the rail of the Unitsky transport system of the described design allows you to create a string-type transport system with a high load capacity with predetermined enhanced performance characteristics along its entire length.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
- Railway Tracks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к рельсовым транспортным эстакадным и подвесным системам с путевой структурой струнного типа. Рельс транспортной системы содержит, по меньшей мере, одну головку с поверхностью качения. Головка сопряжена с протяженным корпусом. Корпус содержит силовую структуру, образованную предварительно напряженными силовыми элементами. Головка рельса содержит набранные в блок вертикально ориентированные полосы. Полосы установлены на ребра либо в едином пазу, либо во множестве пазов. Полосы соединены друг с другом прослойками. Внешние торцевые грани полос и прослоек образуют поверхность качения головки рельса. Достигается упрощение изготовления, снижение трудоемкости и материалоемкости. Упрощается монтаж рельса в полевых условиях. Стабилизируются эксплуатационно-технические параметры на всем протяжении рельсового пути за счет повышения жесткости и упругой устойчивости путевой структуры.
Description
РЕЛЬС ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ Область техники
Изобретение относится к области транспорта, в частности к рельсовым дорогам, родственным эстакадным и подвесным транспортным системам с путевой структурой струнного типа. Оно может быть использовано при создании как однорельсовых так и многорельсовых скоростных дорог для обеспечения пассажирских и грузовых перевозок в условиях пересечённой местности, гор, пустынь, а также в условиях мегаполисов и на морских участках транспортных линий.
Предшествующий уровень техники
Известен рельс для мало скоростных участков дорог (преимущественно на судах - паромах), в которой рельс выполнен в виде двухслойной головки, расположенной на подошве (Патент RU К° 2022070, МПК Е01В 5/08, Е01В 25/00, публ. 30.10.1994).
Верхний слой головки рельса выполнен сваркой и наплавкой металлических продольных полос с чередующейся твёрдостью. При этом участки с большей твёрдостью расположены вдоль осевой линии, а суммарная ширина этих участков составляет 1/3 ширины головки рельса.
Недостатками указанной конструкции рельса являются ограничения по плавности и мягкости хода, не стабильность эксплуатационных свойств контактной поверхности головки рельса, что не позволяет развивать высокие скорости движения.
Известен несущий рельс, используемый для подвесных железных дорог, крановых путей и аналогичных транспортных систем, содержащий несколько канатов, заключённых в корпусе-обойме (Описание к заявке ЕПВ 0137153, G 01 В 25/24, публ. 1985).
Недостатком известной конструкции является недостаточная жёсткость, что приводит к прогибу рельса при перемещении по нему транспортного средства.
Известна линейная транспортная система, которая использует рельс, содержащий головку, тело и подошву (Описание к заявке ЕПВ 0010733, Е 01
В 25/00, публ. 1980). Рельс соединён с предварительно напряжённым продольным элементом, смонтированным на основании. Предварительно напряжённый продольный элемент выполнен в виде трубы, размещённой в цементно-бетонном полотне, на котором размещены рельсы, и соединённой с подошвой рельса посредством поперечных перегородок.
Недостатком такой конструкции является соединение предварительно напряжённого элемента с рельсом не по всей длине рельса (с промежутками) и сохранение расстояния между рельсом и предварительно напряжённым элементом постоянным, что приводит к переменной жёсткости рельсового пути между местами соединения рельса с предварительно напряжённым продольным элементом и является причиной переменного прогиба вдоль рельса при перемещении по нему транспортного средства. В результате наличие стыков рельсов и переменный прогиб являются серьёзным препятствием для создания "бархатного" пути для подвижной единицы и достижения высоких скоростей движения на такой транспортной системе.
Известен рельс транспортной системы, содержащий головку и полый П- образный корпус с размещенным внутри по крайней мере одним предварительно напряжённым продольным наборным элементом, причём нижние кромки корпуса снабжены обращенными наружу утолщениями, площадь поперечного сечения которых выбрана из определённых условий (Патент RU JY° 2201482, Е01 В 5/08, Е01 В 25/00, публ. 27.03.2003).
Недостатками рельса приведенной конструкции являются его ограниченная крутильная жёсткость и несущая способность при равных значениях таких прочих эксплуатационных характеристик конструкции как её вес и стоимость. Кроме того, высокая трудоёмкость монтажа и недостаточная технологичность конструкции ограничивают широкое использование такого рельса.
Известен также рельс транспортной системы Юницкого, содержащий полый корпус в виде боковых стенок и верхней полки с размещённым внутри него предварительно напряжённым продольным наборным элементом,
снабжённым установленными по его длине средствами для его прижима к верхней полке, при этом расстояние между точками прижима продольного наборного элемента к верхней полке корпуса рельса выбрано из приведенного соотношения (Патент RU JY° 2208675, Е 01 В 25/00, публ. 20.07.2003).
Недостатками указанного рельса также являются его ограниченная крутильная жёсткость и несущая способность при равных значениях таких прочих эксплуатационных характеристик конструкции как её вес и стоимость. Кроме того, высокая трудоёмкость монтажа и недостаточная технологичность конструкции ограничивают широкое использование такого рельса.
Известен рельс транспортной системы Юницкого, содержащий полый корпус трубчатой формы с накладной головкой, внутри которого расположен силовой орган из предварительно напряжённых силовых элементов, преимущественно проволок и/или прутьев, в котором корпус выполнен в виде охватывающей силовой орган спирали, а накладная головка закреплена на витках спирали (Патент RU 2204639, Е0 1 В 5/08, Е01 В 25/00, В61 В 3/02, В61В 5/00, В61 В 13/04, публ. 20.05.2003).
Благодаря этому силовые элементы, стянутые спиральным корпусом в плотный пакет, обретают свойства монолитной балки, т.е. каждый элементарный отрезок силового органа при рабочем нагружении работает, как монолитная балка, хотя рельсовая плеть при этом сохраняет гибкость. Это способствует улучшению прочностных свойств рельса и его несущей способности при пониженной материалоемкости.
Недостатком такого известного рельса является достигаемая им относительно невысокая жёсткость при накладываемом ограничении массогабаритных характеристик.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является рельс транспортной системы Юницкого (Патент RU JY<> 2080268, МПК В61 В 5/02, Е01 В 25/22 публ. 27.05.1997), который принят за прототип. Известный рельс содержит полый корпус трубчатой формы, накладную головку, выполненную в виде набранных в блок
лент. Внутри полого корпуса размещен силовой орган, выполненный в виде предварительно напряжённых продольных наборных силовых элементов, устанавливаемых в специальной обойме ниже головки рельса. Наборный элемент выполнен из размещенных параллельно друг другу проволок с поперечным сечением произвольной формы - квадратной, круглой, прямоугольной, шестиугольной и т.п. или пластин. Головка рельса соединена с предварительно напряжённым продольным элементом, причём ленты в блоке установлены на рёбра.
Рельс такой конструкции, предназначенный для создания скоростных магистралей, позволяет строить близкие к эстакадным транспортные системы, не требующие создания традиционной щебёночной подушки и шпал. Благодаря этому обеспечивается существенное снижение трудозатрат и материальных ресурсов.
Рельс такого варианта исполнения обеспечивает высокую удельную несущую способность и низкую материалоёмкость, благодаря чему достигается необходимая прямолинейность пути, что в свою очередь обеспечивает высокие скорости движения.
Однако для изготовления рельсов такой конструкции необходимы стационарные условия, а также комплектующие, стоимость которых при массовом производстве остаётся ещё существенно высокой. К комплектующим такого рода относятся, прежде всего, стальные трубы, идущие на изготовление корпуса рельса. Их наличием в конструкции обусловлена необходимость в стационарном оборудовании и стационарных условий для сборки рельсов.
Кроме того, недостатками рельса указанной конструкции являются: недостаточная его технологичность, обусловленная трудоёмкостью монтажа и низкой ремонтопригодностью; невысокая несущая способность рельса, без ущерба для его прочности, крутильной жёсткости и устойчивости, из-за ограниченной площади опорной поверхности; относительно высокая себестоимость обусловленная недостаточной унификацией комплектующих,
материалоёмкостью и значительной номенклатурой используемых в его конструкции элементов; неоднородные динамические характеристики, невысокие и нестабильные эксплуатационные параметры контактной поверхности головки рельса, обусловленные значительным изменением однородности состава пятна контакта вдоль поверхности качения, в том числе вызываемые износом контактной поверхности в процессе эксплуатации.
В основу изобретения положена задача достижения следующих технических целей и преимуществ:
- упрощение изготовления и снижение трудоёмкости по монтажу рельса при выполнении работ в полевых условиях;
- стабилизация эксплуатационно-технических параметров на всем протяжении рельсового пути за счёт повышения жёсткости, упругой устойчивости (монолитности) путевой структуры, её надёжности и ровности рельса;
- снижение стоимости и материалоёмкости.
Раскрытие изобретения
Решение поставленной задачи обеспечивается всей совокупностью отличительных признаков исполнения конструкции рельса.
Необходимые технические результаты и поставленные в соответствии с задачей изобретения цели достигаются в предложенной конструкции рельса транспортной системы, который содержит по меньшей мере одну головку рельса с поверхностью качения сопряжённой с протяжённым корпусом, и объединённую им с силовой структурой, образованной предварительно напряжёнными силовыми элементами, пространство между которыми заполнено твердеющим материалом, при этом головка рельса содержит вертикально ориентированные полосы толщиной S, м, распределённые и закреплённые во множестве пазов, выполненных между собой с шагом W, м, определяемым зависимостью:
1,1<W/S<3.
Решение поставленной задачи обеспечивается также при условии, что вертикально ориентированные полосы выполнены в виде блока, встроенного в единый паз шириной Wi, м, определяемой зависимостью:
5<Wi/S<100.
Достижение технической цели обеспечивается также и тем, что полосы связаны между собой прослойками толщиной Si, м, определяемой зависимостью:
0,01<Si/S<2.
Решение поставленной задачи достигается при условии, что множество пазов или единый паз выполнены вдоль корпуса на глубину Hi, м, взаимосвязанную с высотой блока Но, м, зависимостью:
0,2<Ηι/Ηο<1.
Указанный результат достигается также и тем, что полосы или блок полос закреплены, соответственно, во множестве пазов или в едином пазу клеевым слоем.
Решение поставленной задачи обеспечивается также при условии, что толщина S, м, полосы связана с толщиной S2, м, клеевого слоя соотношением:
0,2<S2/S<1.
Решение поставленной задачи обеспечивается при условии, что соотношение модулей упругости Ei, Па, материала полос и Е2, Па, материала клеевого слоя определяется зависимостью:
100<Ει/Ε2<10000.
Достижение технической цели обеспечивается также и тем, что единый паз или каждый из множества пазов выполнен в сечении в виде равнобедренной или прямоугольной трапеции.
Решение поставленной задачи обеспечивается также при условии, что полосы выполнены по меньшей мере двуслойными.
Указанный результат достигается также и тем, что полосы связаны между собой контактной сваркой, или пайкой, или клеевым слоем.
Достижение технической цели обеспечивается также и тем, что полосы связаны друг с другом посредством прослоек.
Указанный результат достигается также и тем, что корпус содержит по меньшей мере две поверхности качения.
Достижение технической цели обеспечивается тем, что поверхность качения образована внешними торцовыми гранями полос и прослоек.
Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в качестве прослоек используют твердеющий материал на основе полимерных связующих, композитов и/или цементных смесей с присадками наполнителя, Целесообразно в качестве присадок наполнителя использовать электропроводные материалы, например - графит.
Достижение технической цели обеспечивается также и тем, что в качестве присадок наполнителя используют антифрикционные материалы.
Целесообразно в качестве присадок наполнителя использовать фрикционные материалы.
Целесообразно в качестве присадок наполнителя использовать композиционные материалы.
Решение поставленной задачи обеспечивается также при условии, что по меньшей мере одна прослойка и/или полоса выполнены с возможностью подключения к источнику электроэнергии.
Целесообразно прослойки и/или полосы, относящиеся к разным поверхностям качения, подключить к разным полюсам источника электроэнергии.
Решение поставленной задачи обеспечивается при условии, что корпус выполнен из диэлектрического материала.
Краткое описание чертежей
Сущность настоящего изобретения поясняется при помощи чертежей фиг.1 - фиг. 5, на которых изображено следующее:
фиг.1 - схематическое изображение поперечного разреза рельса (вариант исполнения);
фиг.2 - фрагмент схематичного изображения поперечного сечения головки рельса (вариант исполнения);
фиг.З — фрагмент схематичного изображения поперечного сечения головки рельса (вариант исполнения);
фиг.4 - фрагмент схематичного изображения поперечного сечения головки рельса (вариант исполнения).
Варианты осуществления изобретения
Сущность изобретения более подробно заключается в следующем. Предлагаемый рельс транспортной системы Юницкого (фиг.1) содержит по меньшей мере одну головку 1 (1.1 и/или 1.2) с поверхностью качения 2 (2.1 и/или 2.2 соответственно) сопряжённую с протяжённым корпусом 3, содержащим силовую структуру 4, образованную предварительно напряжёнными силовыми элементами 5, пространство между которыми заполнено твердеющим материалом 6.
В качестве силовой структуры 4, поперечный разрез которой схематично показан на фиг.1, используют предварительно напряжённые силовые элементы 5, выполненные, например, в виде витых, и/или невитых канатов, тросов, лент, полос, нитей, прядей, арматуры, высокопрочной стальной проволоки, труб или других протяжённых элементов из любых высокопрочных материалов.
В качестве твердеющего материала 6 могут быть использованы известные материалы - полимеры и композиты, или цементные смеси, в том числе: вспененные полимеры, пенобетон, керамика, бетон и т.п., которые жёстко связывают в одно целое корпус 3 и размещённые в нём предварительно напряжённые силовые элементы 5 (см. фиг. 1).
При этом происходит омоноличивание силовой структуры 4 корпуса 3 рельса.
Устройства крепления рельса на анкерных и промежуточных опорах (на рисунках не показано) представляют собой любые известные устройства,
аналогичные устройствам, используемым в висячих и вантовых мостах, канатных дорогах и предварительно напряжённых железобетонных конструкциях для крепления (анкерения) натянутых силовых органов (арматуры, канатов, высокопрочных проволок и др.).
Головка 1 рельса состоит из набранных в блок вертикально ориентированных полос 7, установленных на рёбра в едином пазу 10, или распределённых во множестве пазов 10 и соединённых друг с другом посредством прослоек 8, а блок и полосы 7 закреплены клеевым слоем 9, соответственно, в едином продольном пазу 10, или во множестве пазов 10 корпуса 3, как показано на фиг. 2 - 4.
При этом внешние торцовые грани полос 7 и сопряжённых с ними прослоек 8 головки 1 корпуса 3, соответственно 2 А и 2В, определяют единую контактную поверхность головки 1 рельса - поверхность качения 2 (см. фиг. 2 - 4).
Для достижения требуемой жёсткости и несущей способности головки 1 корпуса 3 рельса необходимо обеспечить соблюдение зависимости ряда его конструктивных характеристик от проектных параметров и технической целесообразности.
В частности, толщина S, м, полосы связана с шагом W, м, между множественными пазами 10, в которых они распределены (см. фиг. 3 и 4), соотношением:
1,1<W/S<3 (1)
Если отношение (1) будет меньше 1,1, то, из-за недостаточной толщины и прочности стенок множества пазов 10, сложно обеспечить их механическую прочность, а также жёсткость и надёжность крепления полос 7 блока головки 1 в корпусе 3 рельса.
Если отношение (1) будет больше 3, то поверхность качения 2 рельса может испытывать давление, превышающее пределы упругости материалов блока головки 1 рельса, что может вызвать преждевременный её износ и
снижение безопасности движения. В итоге, такая транспортная система будет иметь недостаточную жёсткость, прочность и несущую способность.
В тоже время, толщина S, м, полос, объединённых в блок, встроенный в единый паз шириной Wi, м, (см. фиг. 2) определяется зависимостью:
5<W!/S<100 (2)
Если отношение (2) будет меньше 5, то поверхность качения 2 рельса будет испытывать давление, превышающее пределы упругости материалов блока головки 1 рельса, что может вызвать раскатку рельса и снижение безопасности движения.
Если отношение (2) будет больше 100, то сложно обеспечить механическую прочность и жёсткость крепления клеевым слоем 9 блока полос 7 головки 1 в корпусе 3 рельса.
Для улучшения фиксации блока полос 7 в едином продольном пазу или полос 7 в множественных пазах 10 корпуса 3 и повышения несущей способности рельса целесообразно увеличить опорную поверхность головки 1 рельса.
Размеры единого паза 10, или множества пазов 10, выбирают таким образом, чтобы выполнялось неравенство для отношения их глубины Hi, м, к высоте Но, м, полос 7 (см. фиг. 2 - 4):
0,2<Ηι/Ηο<1 (3)
При выполнении глубины Hi, м, единого паза 10 или множества пазов 10 и высоты Но, м, полос 7 со значениями, соответствующими соотношению (3), удаётся достаточно просто обеспечить требуемую прочность фиксации блока полос 7 в корпусе 3 рельса и необходимую жёсткость его головки 1 при минимальной материалоёмкости и высокой технологичности её изготовления.
Если отношение (3) будет меньше 0,2, то недопустимо снижается поперечная жёсткость и устойчивость головки 1 рельса, что влечёт за собой снижение несущей способности транспортной системы.
Если отношение (3) будет больше 1, то ухудшаются эксплуатационные параметры транспортной системы, в частности, - возрастает коэффициент
трение поверхности качения 2, что влечёт за собой снижение скорости и плавности движения при повышении энергетических затрат.
Наряду с этим, полосы 7 или набранный из них блок целесообразно закрепить, соответственно, во множестве пазов или в едином пазу корпуса 3 клеевым слоем 9, что позволяет повысить технологичность конструкции рельса, упростить процесс его изготовления, снизить трудоёмкость монтажных работ в полевых условиях, обеспечить плавность и мягкости движения транспортных средств (на рисунках не показано) на всём протяжении рельсового пути.
В этой связи толщина S, м, полосы 7 должна быть связана с толщиной
S2, м, клеевого слоя 9 (см. фиг. 2) соотношением:
0,2<S2/S<1 (4)
При выполнении толщины S, м, полос 7 и толщины S2, м, клеевого слоя 9 со значениями, соответствующими соотношению (4), удаётся достаточно просто обеспечить требуемое сцепление головки 1 с корпусом 3, их повышенные демпфирующие свойства при сохранении монолитности и прочности рельса (см. фиг. 2 - 4).
Если соотношение (4) будет меньше 0,2, то клеевой слой 9 будет иметь неравномерную и нестабильную площадь контакта с боковой поверхностью полос 7, или, блока в целом, набранного из полос (см. фиг. 2), а, в результате - крепление полос, или набранного из них блока, соответственно, во множестве пазов 10 или в едином пазу 10 корпуса 3 таким клеевым слоем 9 будет не достаточно прочным и не сможет обеспечить демпфирующий эффект для головки рельса, а также - требуемую монолитность и фиксацию головки 1 в корпусе 3.
Если соотношение (4) будет больше 1, то такой рельс будет иметь недостаточную несущую способность, твёрдость, жёсткость и прочность, ограниченные соответствующими параметрами клеевого слоя 9, влияние которых, в этом случае, существенно возрастает.
В связи с тем, что головка 1 рельса подвержена воздействию значительной части таких неблагоприятных внешних факторов как тормозные и разгонные усилия от транспортных средств, циклические нагрузки, температурные колебания, атмосферные воздействия и другие (на рисунках не показано), очевидно, целесообразно обеспечить оптимальное сочетание высокой твёрдости и жёсткости полос 7 с пластичностью и упругостью прослоек 8 и связывающими и демпфирующими свойствами клеевого слоя 9.
Соотношение модулей упругости Ei, Па, материала полос 7 и Е2, Па, материала клеевого слоя 9 определяется зависимостью:
100<Ei/E2< 10000 (5)
Указанные в соотношении (5) пределы определяют оптимальный диапазон модулей упругости материалов полос 7 и клеевого слоя 9, обеспечивающий необходимую жёсткость и прочность головки 1 рельса, а, следовательно, и его несущую способность в пролётах между опорами при минимальной материалоёмкости конструкции.
Если соотношение (5) будет меньше 100, то головка 1 рельса, обладая значительной жёсткостью, будет недостаточно пластична для демпфирования внешних динамических нагрузок и равномерного их перераспределения на всю конструкцию рельса, что может вызвать образование локальных трещин, раковин и преждевременный износ рельса, в особенности на участках торможения.
Если соотношение (5) будет больше 10000, то такой рельс, при высокой пластичности, будет иметь недостаточную жёсткость и, следовательно, низкую несущую способность.
Единый паз 10 или множество пазов 10 в корпусе 3 могут быть выполнены как прямоугольного сечения (см. фиг. 2), так и в виде равнобедренной (см. фиг. 3 и 4) или прямоугольной трапеции (на рисунках не показано). В случае выполнения пазов 10 трапециевидной формы достигается дополнительная фиксация полос 7, или блока в целом, головки 1 в корпусе 3
рельса за счёт их поперечного обжатия при заклинивании в едином фигурном пазу или во множестве трапециевидных пазов материалом корпуса 3.
Целесообразно полосы 7 выполнить по меньшей мере двуслойными (см. фиг. 2). Это позволит повысить технологичность конструкции и жёсткость рельса, а, в итоге, - увеличить его несущую способность.
В соответствии с любым из неограниченных вариантов соединения между собой полос 7 они могут быть соединены, например, контактной сваркой, пайкой или клеевым слоем.
Альтернативным видом исполнения головки 1 рельса является объединение полос 7 при помощи выполненных по ширине полос 7 прослоек 8, в качестве которых могут быть использованы твердеющие материалы на основе полимерных связующих композитов и/или цементных смесей, что ведёт к упрощению технологии изготовления и снижению трудоёмкости по монтажу рельса при выполнении работ в полевых условиях.
Кроме того, вместо вертикально ориентированных полос головка рельса может быть набрана также и из лент, выполненных из любых высокопрочных материалов и/или, при обусловленных технической и экономической целесообразностью требованиях, - из их различных сочетаний.
При этом, полосы 7 связывают между собой прослойками 8, толщина Si, м, которых (см. фиг. 2 - 4) определяется зависимостью:
0,01<Si/S<2 (6)
Если соотношение (6) будет меньше 0,01, то боковая поверхность полосы 7 будет иметь неравномерную и нестабильную площадь контакта с прослойками 8, а, в результате, головка 1 будет иметь недостаточную монолитность и механическую прочность.
Если соотношение (6) будет больше 2, то головка 1 будет иметь недостаточную твёрдость и жёсткость поверхности качения 2 рельса.
Полосы 7 головки 1 корпуса 3 рельса и сам корпус 3 могут быть предварительно натянуты в продольном направлении. При этом полосы 7
фиксируют в предварительно напряжённом состоянии при помощи прослоек 8 и клеевого слоя 9.
Формируя головку 1 рельса таким образом создают её монолитную структуру с улучшенными эксплуатационными свойствами, в том числе - повышенной несущей способностью.
Твердеющий материал 6 для заполнения части полости корпуса 3, свободной от объёма предварительно напряжённых силовых элементов 5 и материал прослойки 8 для заполнения части объёма головки 1, свободной от объёма полос 7, могут быть одного и того же вида и иметь одинаковый состав, либо могут быть различного вида и/или иметь разный состав в зависимости от проектных параметров и технической целесообразности.
В частности, полосы 7 могут быть связаны друг с другом посредством прослоек 8, в качестве которых могут быть использованы твердеющие материалы на основе полимерных связующих, композитов и/или цементных смесей и иных различных аналогичных модификаций материалов, которые, вместе с полосами 7, образуют монолитную головку 1 рельса с заданными свойствами поверхности качения 2.
В соответствии с любым из неограниченных вариантов исполнения прослоек 8 и использования для их формирования различных твердеющих материалов на основе полимерных связующих, композитов и/или цементных смесей, в качестве таковых целесообразно использовать суспензию твердеющего материала с присадками наполнителя.
В качестве присадок наполнителя могут быть использованы антифрикционные материалы. В этом случае достигается повышение эффективности рельса транспортной системы Юницкого на перегонах за счет снижения коэффициента трения поверхности качения 2, предотвращения износа, снижения энергозатрат, повышения плавности и мягкости движения транспортного средства.
Целесообразно в качестве присадок наполнителя использовать фрикционные материалы, например, корунд, кварцевый песок, цемент и др. В
результате - эффективность такого рельса существенно повышается в зонах разгона и торможения, а также на подъёмах и спусках, что, в свою очередь, обеспечивает снижение времени разгона, торможения, снижение энергетических затрат, повышает плавность и мягкость хода транспортных средств.
Желательно в качестве присадок наполнителя использовать композиционные материалы. Это позволит значительно увеличить диапазон удельной прочности головки рельса, а также повысить её жёсткость, износостойкость и усталостную прочность при циклических нагрузках, которые оказывают наиболее негативное воздействие на головку 1 рельса.
По меньшей мере одну прослойку 8 или полосу 7 целесообразно выполнить из электропроводного материала с возможностью подключения к внешнему источнику 1 1 электроэнергии (см. фиг. 1).
В качестве присадок наполнителя целесообразно использовать электропроводные материалы, например - графит. В этом случае обеспечивается дополнительное снижение коэффициента трения между колёсами транспортного средства (на рисунках не показано) и поверхностью качения 2, а также - стабилизацию электротехнических параметров головки 1 рельса транспортной системы по всей её длине.
Указанное исполнение головки 1 корпуса 3 рельса обеспечивает повышение плавности и мягкости хода транспортного средства (на рисунках не показано), а также стабильность эксплуатационных параметров на всем протяжении рельсового пути, что, в свою очередь, позволяет развивать высокие скорости движения.
В свою очередь, выполнение рельса указанным образом обеспечивает передачу и перераспределение высоких контактных напряжений от колёс транспортного средства (на рисунках не показано) на все его предварительно напряжённые элементы, что в значительной степени позволяет увеличить несущую способность и изгибную жёсткость корпуса 3 рельса.
Целесообразно корпус снабдить по меньшей мере двумя поверхностями качения 2, соответственно 2.1 и 2.2 (см. фиг. 1). Это позволит повысить устойчивость и балансировку транспортного средства (на рисунках не показано), что, в сою очередь, обеспечит повышение жёсткости транспортной системы, её надёжности, безопасности, плавности и мягкости движения.
Альтернативным видом исполнения рельса является снабжение его корпуса 3 двумя симметрично расположенными головками 1.1 и 1.2 соответственно. Причём, головку 1.2 выполняют аналогично первой и располагают, как показано, на фиг. 1.
Образованные головками 1.1 и 1.2 соответствующие поверхности качения 2.1 и 2.2 целесообразно выполнить с возможностью подключения образующих их прослоек 8 и/или полос 7, относящихся к разным поверхностям качения 2.1 или 2.2, соответственно, к разным полюсам 1 1 (+) или 1 1 (— ) источника электроэнергии (см. фиг. 1).
Корпус 3 желательно выполнить из диэлектрического материала, например, стекловолокна, пара - арамидного волокна (кевлара) и т.п.
В собранном виде рельс располагают между анкерными опорами (на рисунках не показано) монтируемой транспортной системы, а его силовую структуру 4, и, при необходимости, полосы 7 головки 1 корпуса 3 рельса и сам корпус 3, перед их омоноличиванием, натягивают анкерами до расчетных усилий, после чего - фиксируют в предварительно напряжённом состоянии при помощи твердеющего материала 6, прослоек 8 и клеевого слоя 9, соответственно.
Промышленная применимость
Рельс транспортной системы Юницкого описанной конструкции работает следующим образом.
При движении колёсного транспортного средства (на рисунках не показано) по рельсу под каждым его колесом образуется зона локальной деформации поверхности качения 2 головки 1 рельса. Эта зона, в виде деформационной волны, перемещается вместе с колесом по поверхности
качения 2 головки 1 рельса, образованной торцевыми поверхностями 2А полос 7 головки 1 рельса, а также торцевыми поверхностями 2В прослоек 8, связывающих их воедино.
От внешней к внутренней поверхности головки 1 рельса зона деформации распространяется через предварительно напряжённый блок полос 7, в котором полосы 7 связанны, например, твердеющим материалом прослоек 8, и, далее, через корпус 3, на предварительно напряжённый силовой элемент 5, омоноличенный в корпусе 3 твердеющим материалом 6.
Благодаря такой трансформации больших локальных давлений от колес транспортного средства (на рисунках не показано), конструкционные элементы рельса не испытывают запредельных давлений и, следовательно, сохраняется неизменной во времени несущая способность рельса транспортной системы Юницкого.
Выполнение полос и/или лент 7 головки 1 и материала самого корпуса 3 рельса предварительно напряжёнными позволяет значительно снизить материалоёмкость и улучшить эксплуатационные характеристики транспортной системы в целом, а также - достигнуть стабильной прямолинейности и ровности рельса на всём её протяжении.
Выполнение поверхности качения 2 из чередующихся участков, имеющих различные механические свойства (твёрдость, пластичность, коэффициенты трения и упругости), позволяет получить развитую контактную поверхность поверхности качения 2 головки 1 рельса с заранее заданными эксплуатационными свойствами для различных участков транспортной системы Юницкого.
В итоге достигается улучшение эксплуатационных свойств поверхности качения 2 за счет предотвращения раскатки рельса. Благодаря оптимизации коэффициента трения на различных участках транспортной системы достигается улучшение параметров движения при разгоне, торможении, на подъёмах, спусках; расширение функциональных возможностей этой системы за счет увеличения углов подъёма, спуска;
снижение времени разгона, торможения; снижение энергетических затрат; обеспечение плавности и мягкости хода подвижных средств.
Рельс описанной конструкции благодаря своим прочностным свойствам и упрощенному выполнению корпуса, а также меньшей стоимости комплектующих для его изготовления позволяет существенно снизить себестоимость производства, а также общие затраты на строительство транспортной системы. Это, в свою очередь, позволяет ускорить процесс её строительства. Кроме этого, появляется возможность сборки рельса в полевых условиях при использовании оборудования, доставляемого непосредственно к месту монтажа транспортной системы. При этом комплектующие материалы (проволока, полосы или лента) могут доставляться к месту монтажа транспортной системы в компактном виде - в виде рулонов, что способствует также и снижению транспортных расходов и общей стоимости.
Рельс транспортной системы Юницкого описанной конструкции позволяет создать транспортную систему струнного типа, обладающую высокой нагрузочной способностью с заранее заданными повышенными эксплуатационными характеристиками по всей её длине.
Claims
1. Рельс транспортной системы, который содержит по меньшей мере одну головку рельса с поверхностью качения, сопряжённой с протяжённым корпусом, и объединённую им с силовой структурой, образованной предварительно напряжёнными силовыми элементами, пространство между которыми заполнено твердеющим материалом, при этом головка рельса содержит вертикально ориентированные полосы толщиной S, м, распределённые и закреплённые во множестве пазов, выполненных между собой с шагом W, м, определяемым зависимостью:
1,1 < W/S < 3,
или выполненные в виде блока из полос, встроенного в единый паз шириной Wi, м, определяемой зависимостью:
причём полосы связаны между собой прослойками толщиной Si, м, определяемой зависимостью:
а множество пазов или единый паз выполнены вдоль корпуса на глубину Hi, м, взаимосвязанную с высотой блока Но, м, зависимостью:
0,2 < Н,/Но < 1.
2. Рельс по п.1, отличающийся тем, что полосы или блок полос закреплены, соответственно, во множестве пазов или в едином пазу клеевым слоем.
3. Рельс по любому из п.п.1 и 2, отличающийся тем, что толщина S, м, полосы связана с толщиной S2, м, клеевого слоя соотношением:
0,2 < S2/S < 1.
4. Рельс по любому из пл.1 и 2, отличающийся тем, что соотношение модулей упругости Ei, Па, материала полос и Ег, Па, материала клеевого слоя определяется зависимостью:
100 < ΈλΙΈ2 < 10000.
5. Рельс по п. 1 , отличающийся тем, что единый паз или каждый из множества пазов выполнен в сечении в виде равнобедренной или прямоугольной трапеции.
6. Рельс по п.1 , отличающийся тем, что полосы связаны друг с другом посредством прослоек.
7. Рельс по п.6, отличающийся тем, что в качестве прослоек используют твердеющий материал на основе полимерных связующих, композитов и/или цементных смесей с присадками наполнителя.
8. Рельс по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере одна прослойка и/или полоса выполнены с возможностью подключения к источнику электроэнергии.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700334 | 2017-06-09 | ||
| EA201700334A EA031807B1 (ru) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | Рельс транспортной системы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018223208A1 true WO2018223208A1 (ru) | 2018-12-13 |
Family
ID=64565640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2018/000013 WO2018223208A1 (ru) | 2017-06-09 | 2018-06-07 | Рельс транспортной системы |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA031807B1 (ru) |
| WO (1) | WO2018223208A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3560786A4 (en) * | 2016-12-23 | 2020-07-08 | Yunitski, Anatoli | YUNITSKI TRANSPORT SYSTEM |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2080268C1 (ru) * | 1994-04-08 | 1997-05-27 | Капитонов Александр Александрович | Линейная транспортная система |
| US6321657B1 (en) * | 1998-03-03 | 2001-11-27 | William E. Owen | Rail transit system |
| EA200400365A1 (ru) * | 2004-03-05 | 2005-04-28 | Анатолий Эдуардович Юницкий | Транспортная система |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2022070C1 (ru) * | 1991-09-10 | 1994-10-30 | Южный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский Институт Морского Флота | Железнодорожный рельс для малоскоростных участков дорог |
-
2017
- 2017-06-09 EA EA201700334A patent/EA031807B1/ru not_active IP Right Cessation
-
2018
- 2018-06-07 WO PCT/BY2018/000013 patent/WO2018223208A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2080268C1 (ru) * | 1994-04-08 | 1997-05-27 | Капитонов Александр Александрович | Линейная транспортная система |
| US6321657B1 (en) * | 1998-03-03 | 2001-11-27 | William E. Owen | Rail transit system |
| EA200400365A1 (ru) * | 2004-03-05 | 2005-04-28 | Анатолий Эдуардович Юницкий | Транспортная система |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3560786A4 (en) * | 2016-12-23 | 2020-07-08 | Yunitski, Anatoli | YUNITSKI TRANSPORT SYSTEM |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA031807B1 (ru) | 2019-02-28 |
| EA201700334A1 (ru) | 2018-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2325293C2 (ru) | Струнная транспортная система юницкого и способ построения струнной транспортной системы | |
| RU2475387C1 (ru) | Транспортная система юницкого и способ построения струнной транспортной системы | |
| WO2018223208A1 (ru) | Рельс транспортной системы | |
| RU2475386C1 (ru) | Транспортная система юницкого и способ построения струнной транспортной системы | |
| EP3560786B1 (en) | Transport system | |
| CN115427283B (zh) | 尤尼茨基弦索式运输系统 | |
| EP3907117B1 (en) | String transport system | |
| EP3395637B1 (en) | Communications system | |
| CN115397712B (zh) | 运输系统 | |
| EP3992049B1 (en) | Transport system | |
| CN112770955B (zh) | 尤尼茨基的运输系统及其制造及组装方法 | |
| RU2204636C1 (ru) | Рельс транспортной системы юницкого | |
| RU2204640C1 (ru) | Рельс транспортной системы юницкого | |
| EP3617024B1 (en) | Truss track structure and rail | |
| CN106758751A (zh) | 一种具有横向约束的斜拉桥及其施工方法 | |
| WO2017219115A1 (ru) | Система коммуникаций юницкого | |
| RU2211890C1 (ru) | Транспортная система | |
| WO2017219112A1 (ru) | Система коммуникаций юницкого | |
| EA006111B1 (ru) | Транспортная система юницкого ( варианты ) и способ построения транспортной системы | |
| Xu | Structural Components of Railway Suspension Bridge | |
| EA044147B1 (ru) | Транспортная система юницкого | |
| EA032041B1 (ru) | Система коммуникаций юницкого (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18813071 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 20.03.2020) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18813071 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |