PL B1. DOLNOŚLĄSKIE PRZEDSIĘBIORSTWO NAPRAW INFRASTRUKTURY KOMUNIKACYJNEJ DOLKOM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B23P 21/00 ( ) E01B 29/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 08/06 (73) Uprawniony z patentu: DOLNOŚLĄSKIE PRZEDSIĘBIORSTWO NAPRAW INFRASTRUKTURY KOMUNIKACYJNEJ DOLKOM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/10 (72) Twórca(y) wynalazku: JORDAN ŚWIERCZEWSKI, Wrocław, PL RYSZARD STASZEK, Wrocław, PL KRZYSZTOF SZAROWICZ, Świdnica, PL JANUSZ CZUBAK, Wrocław, PL PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania bezstykowych torów szynowych z jednakowymi naprężeniami termicznymi we wszystkich szynach. Znanym sposobem bezstykowe tory szynowe wykonywane są następująco: Na przygotowanym podtorzu i ułożonych podkładach rozkłada się szyny długie do montażu bezstykowego toru jezdnego. Montaż może być wykonywany jednym z dwóch wariantów, a mianowicie: wyznaczony odcinek torów wykonywany jest odrębnie dla jednego i drugiego toku szynowego lub obydwa toki szynowe wykonywane są jednocześnie. Proces łączenia szyn powinien być przeprowadzany w określonym zakresie temperatury neutralnej, wynoszącej od: +15 C do +30 C. Przy montażu pierwszej szyny, jeden jej koniec przytwierdza się na odcinku oporowym do podkładów, natomiast do drugiego końca szyny przymocowuje się złącze siłowe hydraulicznego urządzenia ściskająco-rozciągającego, znanego z polskiego opisu patentowego nr lub urządzenia firmy Geismar albo firmy Plasser i ustawia się szynę we właściwe położenie. Następnie włącza się urządzenie, a złącze siłowe naprężając szynę, powoduje jej wyprostowanie. Po wyprostowaniu szyny, przy wykonywaniu łączenia szyn w temperaturach niższych od temperatury neutralnej, szyny wydłuża się o taką dowolną wielkość, jaka odpowiada wielkości jednej z zakresu temperatur neutralnych, a następnie łączy się je nierozłącznie za pomocą spoin termitowych sposobem spawania znanym z polskiego opisu patentowego nr oraz przymocowuje do podkładów śrubami lub uchwytami sprężystymi. Bezpieczna i bezawaryjna eksploatacja toru bezstykowego pod obciążeniem będzie, wówczas gdy zapewnione zostaną odpowiednie warunki geometryczne, właściwe zaprojektowanie i wykonanie torów, które pod wpływem zaistniałych obciążeń statycznych i dynamicznych nie ulegną zmianom wynikłym z naprężeń termicznych. Niezbędnym jest również spełnienie warunku, aby siła oporu, będąca składową wszystkich sił oporu elementów nawierzchni torowej wraz z podsypką, była większa od sił powstałych w szynach długich od naprężeń termicznych. Najmniejsze stałe naprężenia termiczne w szynach podczas eksploatacji może jedynie zapewnić ich montaż w jednej konkretnej temperaturze zbliżonej do maksymalnych i minimalnych temperatur polskiej strefy klimatycznej, mieszczącej się w zakresie: od +20 C do +25 C. Przy wzrostach i spadkach temperatury zewnętrznej temperatura taka gwarantuje optymalnie naprężenia termiczne w bezstykowych szynach jezdnych. Aktualne przepisy i instrukcje branżowe dopuszczają i zalecają przeprowadzanie montażu, regulacji naprężeń, łączenia szyn długich oraz ich przymocowania do podkładów przy temperaturze szyny wynoszącej: od +15 C do +30 C. Jednak wykonanie tych prac na dłuższym odcinku torów odbywa się w okresie kilkunastu dni, w których temperatury, chociaż mieszczą się w wymaganym zakresie, lecz różnią się znacznie, co powoduje wprowadzenie w zamontowanych szynach stanu naprężeń termicznych, o różniących się wartościach. Sytuacja taka podczas eksploatacji torów bezstykowych powoduje kumulację naprężeń termicznych o nieznanych wielkościach, będących nawet na granicy wytężenia materiału szyn jezdnych, a w skrajnych przypadkach może być przyczyną pęknięć szyn lub innych uszkodzeń. Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych według wynalazku polega na tym, że gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn t rzecz jest niższa od temperatury wymaganej t wym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur: od +20 C do +25 C, rozciąga się siłą N poszczególne łączone szyny długie, o wielkości wynikające z ich wydłużenia termicznego ΔL dla różnicy temperatur t wym -t rzecz, a następnie w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. Natomiast gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyny t rzecz jest wyższa od ustalonej jako stała dla całego procesu łączenia temperatury wymaganej t wym, rozciąga się siłą N poszczególne łączone szyny o wielkości stanowiące ich wydłużenie termiczne ΔL dla różnicy temperatur t rzecz -t wym, a następnie w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. W przypadku wykonywania regulacji naprężeń do jednolitej wartości w już zamontowanych szynach, przy temperaturze rzeczywistej t rzecz większej od temperatury wymaganej t wym, skraca się końce łączonych szyn o wielkość wydłużenia termicznego ΔL dla różnicy temperatur t rzecz -t wym. Następnie wydłuża się szynę siłą N do momentu uzyskania między szynami luzu spawalniczego oraz w tym stanie naprężenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. Natomiast, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyny t rzecz jest równa temperaturze wymaganej t wym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur od +20 C do +25 C, łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. Wielkości wydłużeń ΔL łączonych szyn przy temperaturze rzeczywistej mniejszej od temperatury wymaganej oraz wielkości skróceń ΔL końców łączonych szyn przy regulacji naprężeń termicznych

3 PL B1 3 w istniejącym torze, gdy temperatura rzeczywista jest większa od temperatury wymaganej oblicza się z następującego wzoru: ΔL = αl (t wym -t rzecz ) gdzie: α - oznacza współczynnik rozszerzalności liniowej materiału szyny, L - długość szyny, t wym - temperatura wymagana, wzięta z korzystnego zakresu temperatur od +20 C do +25 C, t rzecz - temperatura rzeczywista podczas łączenia i przymocowania szyny. Wielkość siły N niezbędnej do uzyskania wymaganego wydłużenia ΔL szyny oblicza się według następującego wzoru: N= α E F (t rzecz -t wym ) w którym: α oznacza współczynnik rozszerzalności liniowej materiału szyny, E - współczynnik sprężystości materiału szyny, F - pole powierzchni przekroju szyny. Uzyskanie jednolitej wartości naprężeń w bezstykowym torze jezdnym sposobem według wynalazku można przeprowadzać w dwóch sytuacjach: W pierwszej, gdy montaż torów szynowych wykonywany jest po raz pierwszy. W drugiej, gdy regulację naprężeń termicznych przeprowadza się po wstępnej eksploatacji toru, co dodatkowo wymaga wykonania demontażu przytwierdzeń szyn do podkładów. Jeżeli temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn i ich przytwierdzania do podkładów jest niższa od temperatury wymaganej, wówczas szyny wydłuża się metodą naprężania jednostronnego lub dwustronnego. Natomiast, przy regulacji naprężeń termicznych w istniejącym torze i gdy temperatura rzeczywista jest wyższa od temperatury wymaganej, wówczas należy zastosować metodę ściskania łączonych szyn, lecz nie stosuje się jej, zastępując ją skracaniem końców szyn, o wielkości wynikające z wydłużeń termicznych ΔL dla różnic temperatur t rzecz -t wym, a następnie wydłuża się je o taką samą wartość ΔL, co daje taki sam wynik przy znacznie mniejszych kosztach ekonomicznych i prawie żadnych problemach technicznych. Wykonanie bezstykowych torów szynowych sposobem według wynalazku zapewnia wymuszone uzyskanie jednolitej wartości naprężeń termicznych dla optymalnej temperatury, a tym samym znacznie zwiększa bezpieczeństwo podczas ich eksploatacji oraz pozwala na zwiększenie szybkości jazdy taboru kolejowego po tych torach. Wykonanie torów szynowych sposobem według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia rzut poziomy torów wykonywanych metodą wydłużenia jednostronnego, a fig. 2 przedstawia rzut poziomy torów z wykonywaną regulacją naprężeń termicznych metodą wydłużenia dwustronnego. Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych według wynalazku przedstawiony został w następujących przykładach: P r z y k ł a d I Bezstykowy tor szynowy, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia i przymocowania szyn jest niższa od temperatury wymaganej +22 C, wykonywany metodą wydłużenia jednostronnego, według fig. 1, realizowany jest w następujący sposób: - Szyny przymocowuje się do podkładów na długości 100 mb, które stanowią początkowy odcinek oporowy. Odcinek ten przeciwdziała sile N potrzebnej do wydłużenia szyny ΔL, którą wytwarza hydrauliczne urządzenie ściskająco-rozciągające, - Przejeżdża się wózkiem motorowym po tym odcinku toru w celu wyregulowania sił podłużnych w szynach przed ich montażem, - Osadza się szyny na rolkach dla zmniejszenia tarcia między szyną a przekładką, w odległości co 20 m dla szyn UIC 60 i co 15 dla szyn S 49, - Do szyn w miejscu planowanego ich połączenia 2 zamontowuje się złącza siłowe 1 urządzenia ściskająco-rozciągającego, - Dokonuje się pomiaru temperatury rzeczywistej w szynie, - Oblicza się wartość wydłużenia szyny ΔL oraz wartość wymaganej siły wydłużającej N, dla konkretnej temperatury wymaganej twym z zakresu od +20 C do +25 C, korzystnie +22 C,

4 4 PL B1 - Nastawia się w urządzeniu wartość obliczonej siły wydłużającej N, włącza się urządzenie i wydłuża się szyny o wartość obliczonego wydłużenia ΔL, - Po uzyskaniu wymaganego wydłużenia ΔL szyn złącze siłowe 1 pozostaje włączone i podczas jego włączenia usuwa się rolki spod szyn, ostatecznie przymocowuje się oba toki szynowe do pokładów oraz wykonuje się zespawanie końców wydłużanych szyn z końcami następnie montowanych szyn, a po ich ostygnięciu wyłącza się złącze siłowe 1. P r z y k ł a d II Bezstykowy tor szynowy, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia i przymocowania szyn jest wyższa od temperatury wymaganej +22 C, wykonywany metodą wydłużenia jednostronnego lub dwustronnego realizowany jest w następujący sposób: - Szyny jednostronnie lub dwustronnie przymocowuje się do podkładów na długości 100 mb, które stanowią początkowy odcinek oporowy, - Przejeżdża się wózkiem motorowym po tym odcinku toru w celu wyregulowania sił podłużnych w szynach przed ich montażem, - Osadza się szyny na rolkach dla zmniejszenia tarcia między szyną a przekładką, w odległości co 20 m dla szyn UIC 60 i co 15 m dla szyn S 49, - Do szyn każdego toku w miejscu planowanego ich połączenia 2 zamontowuje się złącza siłowe 1 urządzenia ściskająco-rozciągającego, - Dokonuje się pomiaru temperatury rzeczywistej w szynie, - Oblicza się wartość wydłużenia ΔL szyny oraz wartość wymaganej siły wydłużającej N, dla konkretnej temperatury wymaganej t wym z zakresu od + 20 C do 25 C, korzystnie +22 C, - Nastawia się w urządzeniu wartość obliczonej siły wydłużającej N, włącza się urządzenie i wydłuża się szyny o obliczoną wartość ΔL, - Po uzyskaniu wymaganego wydłużenia ΔL szyn, złącze siłowe pozostaje włączone, a podczas jego włączenia usuwa się rolki spod szyn, ostatecznie przymocowuje się oba toki szynowe do pokładów oraz wykonuje się zespawanie końców szyn, a po ich ostygnięciu wyłącza się złącze siłowe 1. P r z y k ł a d III Regulacja naprężeń do jednolitej wartości w zamontowanych szynach, gdy temperatura rzeczywista t rzecz podczas łączenia i przymocowania szyn jest wyższa od temperatury wymaganej t wym +22 C, wykonywany metodą wydłużenia dwustronnego, według fig. 2 realizowany jest w następujący sposób; - Szyny przymocowuje się dwustronnie do podkładów na długości 100 mb, które stanowią odcinek oporowy, - Przecina się toki w środku regulowanego odcinka lub rozkręca się zaciski szynowe, - Rozmontowuje się szyny od podkładów na odcinkach dziennego przerobu, - Przejeżdża się wózkiem motorowym w celu wyregulowania sił podłużnych w szynach przed ich montażem, - Skraca się końce łączonych szyn o wielkość stanowiącą ich wydłużenie termiczne ΔL dla różnicy temperatur t rzecz -t wym, - Osadza się szyny na rolkach dla zmniejszenia tarcia między szyną a przekładką, w odległości co 20 m dla szyn UIC 60 i co 15 dla szyn S 49, - Do szyn każdego toku w miejscu planowanego ich połączenia 2 zamontowuje się złącza siłowe 1 urządzenia ściskająco-rozciągającego, - Dokonuje się pomiaru temperatury rzeczywistej w szynie, - Oblicza się wartość wydłużenia ΔL szyn oraz wartość wymaganej siły wydłużającej N, dla konkretnej temperatury wymaganej t wym z zakresu od +20 C do +25 C, korzystnie +22 C. - Nastawia się w urządzeniu wartość obliczonej siły wydłużającej N, włącza się urządzenie i wydłuża się szyny do momentu uzyskania luzu spawalniczego, - Po uzyskaniu wymaganego wydłużenia ΔL szyn, złącze siłowe 1 pozostaje włączone, a podczas jego włączenia usuwa się rolki spod szyn, ostatecznie przymocowuje się oba toki szynowe do pokładów oraz wykonuje się zespawanie końców szyn, a po ich ostygnięciu wyłącza się złącze siłowe 1.

5 PL B1 5 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych, polegający na ułożeniu na przygotowanym podtorzu szyn oraz nierozłącznym połączeniu ich końców, znamienny tym, że gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn t rzecz jest niższa od temperatury wymaganej t wym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur: od +20 C do +25 C, rozciąga się siłą N poszczególne łączone szyny długie, o wielkości wynikające z ich wydłużenia termicznego ΔL dla różnicy temperatur t wym -t rzecz, a następnie w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. 2. Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych, polegający na ustawieniu i nierozłącznym połączeniu końców szyn za pomocą spawania, znamienny tym, że gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn t rzecz jest wyższa od ustalonej jako stała dla całego procesu łączenia temperatury wymaganej t wym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur: od +20 C do +25 C, rozciąga się siłą N poszczególne łączone szyny o wielkości stanowiące ich wydłużenie termiczne ΔL dla różnicy temperatur t rzecz -t wym, a następnie w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. 3. Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych, polegający na ustawieniu i nierozłącznym połączeniu końców szyn za pomocą spawania, znamienny tym, że przy regulacji naprężeń termicznych w istniejącym torze, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn t rzecz jest wyższa od ustalonej jako stała dla całego procesu łączenia temperatury wymaganej twym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur: od +20 C do +25 C, skraca się końce łączonych szyn długich, o wielkości stanowiące ich wydłużenie termiczne ΔL dla różnicy temperatur t rzecz - t wym, następnie rozciąga się łączone szyny siłą N, do momentu uzyskania luzu spawalniczego oraz w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie.

6 6 PL B1 Rysunki Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.