Результат интеллектуальной деятельности: СТРУКТУРА БАЛЛАСТА ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛАСТНОГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к структуре балласта для рельсового транспортного средства с, по меньшей мере, балластным устройством, в котором, по меньшей мере, одно балластное устройство имеет грузовой блок из бетона, по меньшей мере, интегрированную металлическую арматуру и, по меньшей мере, интегрированное в грузовой блок устройство для крепления. Изобретение также относится к способу изготовления предложенного в соответствии с изобретением балластного устройства.

В отличие от обычных транспортных средств, предназначенных для передвижения по улицам и дорогам, в рельсовых транспортных средствах для поддержания тяговых усилий рельсового транспортного средства необходимо, чтобы рельсовое транспортное средство имело минимальную массу, и нагрузка приводных колес могла распределяться равномерно и, соответственно, могла приспосабливаться к подлежащему транспортировке грузу, чтобы добиться переносимых с помощью приводных колес сил сцепления. Чтобы получить эту минимальную массу, балластный груз чаще всего устанавливается в рельсовых транспортных средствах в форме неподвижно смонтированных стальных плит. При этом для балластных грузов характерны как фактор затрат, так и пространственный коэффициент. В рельсовых транспортных средствах имеющееся место ограничено, так как пространство требуется для элементов оборудования и запасных частей. При железнодорожных перевозках, в частности, в направлении движения возникают высокие инерционные усилия. Чтобы предотвратить опрокидывание балластного груза, применяются балластные материалы с высокой плотностью, так что балластные грузы по возможности могут разрабатываться компактными, Применяемые до сих пор стальные плиты, которые в большинстве случаев устанавливаются в рельсовых транспортных средствах, тем не менее, требуют больших затрат.

В качестве альтернативы используемая толщина локально повышается в рельсовом транспортном средстве или вместо сварных коробчатых балок применяются массивные слябы. Однако они не дают необходимой гибкости, чтобы иметь возможность изменяющимся образом соответственно регулировать при различных нагрузках рельсового транспортного средства.

Задачей изобретения является предложение изменяющейся и недорогой структуры балласта для рельсового транспортного средства. Кроме того, задачей изобретения является создание способа изготовления балластного устройства.

Задача решается с помощью предмета независимого пункта 1 формулы изобретения и с помощью предмета независимого пункта 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения изобретения являются предметом соответственно зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно одному аспекту изобретения представляется структура балласта для рельсового транспортного средства с, по меньшей мере, балластным устройством. По меньшей мере, одно балластное устройство имеет грузовой блок из бетона, по меньшей мере, интегрированную металлическую арматуру и, по меньшей мере, интегрированное в грузовой блок устройство для крепления.

Балластное устройство при этом состоит из бетонного блока с интегрированной металлической арматурой. При этом в бетонный блок могут быть установлены одно или несколько устройств для крепления. Устройства для крепления могут при этом иметь различное исполнение или иметь одинаковую конструкцию. Благодаря предложенной в соответствии с изобретением структуре балласта большое количество дорогостоящей стали может заменяться относительно недорогим бетоном. Таким образом, может иметь место существенная экономия затрат.

Интегрирование металлической арматуры в, по меньшей мере, одно балластное устройство может при этом повышать прочность и способность выдерживать нагрузку балластного устройства. Кроме этого интегрирование, по меньшей мере, одного устройства для крепления в, по меньшей мере, балластное устройство позволяет крепление рабочих инструментов, запасных частей, предметов оборудования или других балластных устройств. Таким образом, структура балласта может интегрироваться в рельсовое транспортное средство или крепиться в рельсовом транспортном средстве с особой экономией места.

Компактная структура балласта благодаря небольшой конструктивной высоте позволяет так или иначе использовать свободное место или свободные поверхности над и на структуре балласта. Например, место может использоваться в качестве места для хранения или области размещения для предметов оборудования или рабочих инструментов. По сравнению с вариантом из стали получается существенная экономия в затратах, примерно 50 процентов при дополнительно получаемой вариабельности структуры балласта благодаря возможной установке или снятию единичных или нескольких балластных устройств. Структура балласта при этом требует только небольшого места для размещения и благодаря этому позволяет установку устройства для крепления и навешивания предметов оборудования и запасных частей.

Согласно другой форме осуществления грузовой блок балластного устройства выполнен плоским. Под плоским при этом следует понимать прямоугольную и плитообразную основную форму, причем наибольшие поверхности могут располагаться параллельно днищу или полу рельсового транспортного средства. В качестве альтернативы балластное устройство может быть выполнено также в форме ванны для размещения запасных частей. Благодаря выполненной плоской форме или одно или несколько балластных устройств могут при необходимости образовывать структуру балласта с большей массой, располагая несколько балластных устройств одно над другим и таким образом регулируется точный и заданный уравновешивающий вес.

Согласно другой форме осуществления несколько балластных устройств изменяющимся образом могут крепиться одно над другим или одно рядом с другим и/или на рельсовом транспортном средстве. Балластные устройства при этом могут гибко располагаться по отношению друг к другу и/или в рельсовом транспортном средстве. В качестве альтернативы в случае расположенных в виде штабеля один над другим нескольких балластных устройств самое нижнее балластное устройство может быть соединено с рельсовым транспортным средством и другим балластным устройством. Все другие расположенные в виде штабеля балластные устройства могут соединяться с лежащим под ними и лежащим над ними балластным устройством. Для соединения балластных устройств годятся, например, сквозные отверстия для винтовых-, или штекерных соединений, а также корреспондирующие втулки с резьбой или зажимные устройства. В зависимости от требований и необходимой весовой нагрузки, таким образом может осуществляться индивидуальный подбор.

Согласно другому примеру осуществления структуры балласта рабочие инструменты и предметы оборудования могут крепиться с помощью, по меньшей мере, одного интегрированного устройства для крепления на балластном устройстве. С помощью относительно простого формообразования грузовой блок может реализовываться как в качестве простого, например, прямоугольного грузового блока без другой дополнительной функции, так и, например, в качестве грузового блока с интегрированными полостями или в виде бетонной ванны, причем полости могут быть пригодны для размещения запасных частей. С помощью установки других элементов для крепления в балластное устройство на грузовом блоке могут монтироваться другие предметы оборудования и, по меньшей мере, поверхность грузового блока дополнительно может использоваться для размещения или хранения предметов оборудования.

Согласно другому примеру осуществления, по меньшей мере, одно устройство для крепления представляет собой втулку с резьбой, сквозное отверстие, укрепляющий рельс, имеющее форму полости углубление, крюк или проушину. По меньшей мере, одно устройство для крепления может быть расположено, например, на верхней стороне, нижней стороне или на проходящей параллельно к боковым стенкам рельсового транспортного средства стороне балластного устройства. Таким образом, расположенные рядом одно с другим и одно над другим балластные устройства могут монтироваться в рельсовом транспортном средстве. По меньшей мере, одно устройство для крепления может быть также одним или несколькими сквозными отверстиями для установки винтов или резьбовых стержней, которые могут крепить в рельсовом транспортном средстве, по меньшей мере, одно балластное устройство с силовым замыканием или фрикционным замыканием. На балластном устройстве могут быть расположено также несколько различных устройств для крепления. Например, первое балластное устройство может быть закреплено в рельсовом транспортном средстве с помощью установленных через сквозные отверстия винтов. Первое балластное устройство может иметь втулки с резьбой для установки второго балластного устройства, причем второе балластное устройство может иметь только сквозные отверстия для свинчивания второго балластного устройства с первым балластным устройством.

Согласно другой форме осуществления, по меньшей мере, одно устройство для крепления изготовлено из стали или бетона. Устройство для крепления может также быть установленным в балластное устройство ящиком, углублением или полостью. Предметы оборудования или рабочие инструменты могут укладываться и фиксироваться снаружи, например, ремнем. В качестве альтернативы в бетон могут устанавливаться втулки с резьбой или проушины из металла, например, стали. Устройства для крепления могут быть соединены с металлической арматурой с силовым, связанным материалом или геометрическим замыканием, так чтобы обеспечить прочное соединение балластных устройств.

Согласно второму примеру осуществления, по меньшей мере, одно балластное устройство имеет маркировку в соответствии с его массой. В частности, взаимозаменяемые балластные устройства в соответствии с их массой могут маркироваться с помощью различной окраски, шифров, символов или единицами массы. Маркировка при этом может наноситься лаком на покрытие балластного устройства или непосредственно на грузовой блок балластного устройства. В качестве альтернативы маркировка может быть отлита или выдавлена в бетоне грузового блока.

Согласно другому примеру осуществления, по меньшей мере, одно балластное устройство имеет покрытие или лакировано. Балластные устройства с помощью нанесения лака могут подбираться по цвету к тону окраски соседних конструктивных элементов. При установке балластного устройства под рельсовым транспортным средством балластное устройство может снабжаться гасящим удар поверхностным слоем из синтетического материала, чтобы защитить бетонную поверхность от повреждения, например, летящей щебенкой, Подобного рода покрытие может быть покрытием поверхностного слоя из синтетического материала, которое может быть окрашено в зависимости от массы. В качестве альтернативы покрытие поверхностного из синтетического материала может иметь для всех балластных устройств подобранную к оборудованию рельсового транспортного средства единую окраску.

Согласно другому аспекту изобретения подготавливается способ изготовления балластного устройства для рельсового транспортного средства для установки в предложенной в соответствии с изобретением структуре балласта. На одном этапе изготавливается опалубка. Изготовленная опалубка имеет полое пространство для заливки заполняющего материала. Затем в полое пространство устанавливается металлическая арматура. На другом этапе устанавливается, по меньшей мере, устройство для крепления, После подготовки, по меньшей мере, содержащего бетон заполняющего материала полое пространство опалубки заполняется заполняющим материалом. После отверждения заполняющего материала с образованием балластного устройства в опалубке опалубка может сниматься с балластного устройства.

Опалубка может состоять из дерева или стеклопластика. Таким образом, балластные устройства могут изготавливаться в многоразовых и тонкостенных формах. Например, можно добиться минимальной толщины стенки или толщины балластного устройства 40 мм. В качестве альтернативы или дополнительно опалубка может состоять и из металла и после заполнения заполняющим материалом после отверждения оставаться на балластном блоке, соответственно балластном устройстве. В этом случае устройство для крепления может быть закреплено снаружи на опалубке из металла и арматура балластного блока может быть закреплена внутри в опалубке из металла, и, таким образом, обеспечивается силовой поток от, по меньшей мере, одного устройства для крепления через опалубку в арматуру. Благодаря установке устройств для крепления в балластное устройство балластное устройство может устанавливаться как в рельсовом транспортном средстве, так и под рельсовым транспортным средством. В частности, также несколько балластных устройств могут механически соединяться друг с другом и укладываться в штабель друг над другом. Таким образом, может точно с помощью нескольких балластных устройств регулироваться необходимая масса.

Благодаря изготовлению балластного устройства из бетона или бетонной смеси изготовление даже небольших серий может быть экономичным. При больших сериях может применяться, например, форма, соответственно опалубка из стеклопластика. Для имеющих простую форму балластных устройств может быть достаточно опалубки из дерева. Опалубка может технически просто приспосабливаться или изменяться. Заполняющий материал может точно также технически просто и гибко приспосабливаться для регулирования определенных реальных свойств балластного устройства. Таким образом, недорого и быстро могут изготавливаться и прототипы, и индивидуально изготовляемые балластные устройства.

При способе изготовления устройства для крепления индивидуально и в зависимости от требований к балластному устройству могут располагаться в заполняющем материале.

С помощью способа могут уменьшаться как затраты на изготовление, так и затраты на материал балластных устройств.

Согласно другому примеру осуществления способа в качестве заполняющего материала применяется нормальный бетон, тяжелый бетон или смесь нормального бетона и тяжелого бетона. Масса весового блока балластного устройства при применении нормального бетона с обычной плотностью в сухом состоянии без металлической арматуры может составлять около 2000- 2600 кг/м³, при применении тяжелого бетона с обычной плотностью в сухом состоянии без металлической арматуры в своей массе может повышаться до примерно 4500 кг/м³. Путем применения тяжелой каменной фракции, как, например, магнетит или любой смеси нормального – и тяжелого бетона можно направленно оказывать влияние на плотность весового блока и при изготовлении может управляться масса грузового блока.

Благодаря этому отлитые в единственной опалубке грузовые блоки балластного устройства при остающихся неизменных условиях установки и остающейся неизменной потребности вместе могут решать задачи балансировки и распределения нагрузки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения способа плотность заполняющего материала повышается с помощью, по меньшей мере, добавки при замешивании. Преимущественно в качестве заполняющего материала могут применяться один или несколько материалов с более высокой плотностью. Таким образом, балластное устройство благодаря более высокой плотности может быть оформлено более компактным при остающейся неизменной массе. В качестве альтернативы или дополнительно для изменения химических свойств бетона могут примешиваться заполнители. Таким образом, могут достигаться различные свойства, как, например, более высокая прочность. Таким путем балластное устройство может оптимизироваться при различных возможностях применения.

Предпочтительно в качестве, по меньшей мере, одной добавки применять стальную дробь или магнетит. В качестве альтернативы или дополнительно к заполняющему материалу могут добавляться компоненты чугуна. Дополнительные металлические плиты могут давать дальнейшее повышение массы балластного устройства. Дальше к заполняющему материалу может примешиваться повторно используемый металл или горная порода. Таким образом, может направленно регулироваться масса балластного устройства.

Согласно другой форме осуществления способа для изготовления нескольких балластных устройств применяется одна и та же опалубка. Таким образом, опалубка может быть выполнена пригодной для многократного использования. Преимущественно опалубка перед заливкой заполняющего материала может покрываться средством, предотвращающим прилипание. Благодаря этому балластное устройство может легче извлекаться из формы и может предотвращаться повреждение опалубки при извлечении балластного устройства из формы. В частности, таким путем может реализоваться рентабельное изготовление балластного устройства, так как не нужно повторно изготавливать опалубку. Благодаря повторному применению опалубки могут оставаться постоянными размеры изготовленных балластных устройств. Обеспечение размеров путем нового изготовления опалубки может исключаться.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа балластное устройство снабжается покрытием из синтетического материала или покрывается лаком. После отверждения заполняющего материала и формирования прочного балластного устройства на другом этапе способа балластное устройство, по меньшей мере, в видимой области покрывается слоем краски или слоем синтетического материала. В частности, балластное устройство по цвету может подбираться к соседними конструктивными элементами. В видимой области балластное устройство может иметь, например, небольшую шероховатость и таким образом устанавливаться без лакирования или покрытия. Видимыми областями балластного устройства могут быть, например, боковые поверхности балластного устройства.

Описанные выше свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также способ как они достигаются, становятся более ясными и более четкими с помощью пояснения следующих сильно упрощенных изображений предпочтительных примеров осуществления. При этом представлено следующее:

фиг. 1: изображение в аксонометрии структуры балласта согласно первому примеру осуществления,

фиг. 2: изображение в аксонометрии структуры балласта согласно второму примеру осуществления,

фиг. 3: схематичный график последовательности операций способа для изготовления балластного устройства согласно форме осуществления.

На фигурах одни и те же конструктивные элементы имеют соответственно одни и те же ссылочные цифровые обозначения.

Фиг. 1 показывает изображение в аксонометрии структуры 1 балласта для рельсового транспортного средства 2 согласно первому примеру осуществления. В частности, изображен фрагмент нижней стороны рельсового транспортного средства 2, в котором расположена балластная структура 1. Балластная структура 1 служит для уравнивания распределения массы вдоль рельсового транспортного средства 2, так что ходовые характеристики рельсового транспортного средства могут оптимизироваться благодаря равномерному распределению массы.

Согласно первому примеру осуществления балластная структура 1 имеет балластное устройство 4. Балластное устройство 4 выполнено прямоугольным и имеет снабженный покрытием из синтетического материала грузовой блок из бетона. Балластное устройство 4 имеет не изображенную металлическую арматуру для механического усиления грузового блока массой тела балластного устройства 4.

Балластное устройство 4 здесь выполнено с имеющим форму ванны углублением 6. Таким образом, балластное устройство 4 может применяться дополнительно для локального повышения массы рельсового транспортного средства 2 в качестве отсека для хранения. В снабженный покрытием из синтетического материала грузовой блок на двух противолежащих сторонах балластного устройства 4 с замыканием, осуществляемым за счет соединения материалов, установлено соответственно устройство 8 для крепления с двумя винтовыми соединениями 10. Устройства 8 для крепления выступают при этом вовнутрь в грузовой блок тело балластного устройства 4 и могут быть сварены или скреплены винтами с металлической арматурой грузового блока.

Устройства 8 для крепления представляют собой металлические пластины 10 с проделанной винтовой нарезкой или отверстиями для установки винтов 10. С помощью винтовых соединений 10 балластное устройство 4 может механически соединяться с рельсовым транспортным средством 2. На свободной поверхности балластного устройства 4 в качестве добавочных устройств 8 для крепления для установки винтов и для крепления других балластных устройств 4 в грузовой блок установлены две втулки 9 с резьбой.

На фиг. 2 представлено изображение в аксонометрии структуры 1 балласта на нижней стороне рельсового транспортного средства 2 согласно второму примеру осуществления. На нижней стороне рельсового транспортного средства 2 закреплена стальная плита 12 из стального литья. На стальной плите 12 с помощью винтовых соединений 10 закреплены два образованных плоскостными балластных устройства 4. Балластные устройства 4 имеют, ради наглядности не изображены, сквозные отверстия 8 в качестве средства 8 крепления для установки винтовых соединений 10. На каждом балластном устройстве 4 соответственно расположено четыре сквозных отверстия 8.

Наряду со сквозными отверстиями 8 в качестве средства крепления 8 балластные устройства 4 имеют соответственно четыре расположенные локально со смещением по отношению к сквозным отверстиям 8 втулки 9 с резьбой. Втулки 9 с резьбой являются точно также устройствами 8 для крепления балластных устройств 4. Втулки 9 с резьбой залиты параллельно к сквозным отверстиям 8 в изготовленный из бетона грузовой блок. В частности, втулки 9 с резьбой в виде также реализованных в форме втулок сквозных отверстий 8 могут быть соединены с металлической арматурой грузового блока, так что становится возможным прочное и стойкое к вибрации соединение нескольких балластных устройств 4.

Сквозные отверстия 8 и втулки 9 с резьбой при этом образованы в балластных устройствах таким образом, что после разворота плоского балластного устройства 4 на 180⁰ вдоль своего плоскостной протяженности, соответственно своих площадок 14 контакта по отношению к другому оформленному плоскостным образом балластному устройству 4 сквозные отверстия 8 одного балластного устройства 4 расположены над втулками с резьбой второго балластного устройства 4. Таким образом, первое балластное устройство 4 может соединяться с помощью винтов 10 со вторым балластным устройством 4. В частности, благодаря подобному расположению втулок 9 с резьбой и сквозных отверстий 8 могут собираться в штабель и крепиться друг с другом с помощью винтов 10 как угодно много балластных устройств 4. Для этого балластные устройства 4 в области сквозных отверстий 8 имеют соответственно углубление для установки головки винта 10. Таким образом, становятся возможными ровные площадки контакта между двумя балластными устройствами 4 и долговечное соединение балластных устройств 4.

Согласно второму примеру осуществления балластные устройства 4 имеют цветное лаковое покрытие для идентификации массы соответствующих балластных устройств 4. Для крепления балластных устройств 4 в стальной плите 12 сформирована корреспондирующая со сквозными отверстиями 8 балластного устройства 4 резьба, которая служит для установки винтов 10 и для крепления балластного устройства 4 к стальной плите 12.

На фиг. 3 показан схематичный график последовательности операций способа 16 для изготовления балластного устройства 4 для рельсового транспортного средства 2 согласно форме осуществления. На первом этапе 18 изготавливается опалубка в виде формы подлежащего изготовлению из бетона грузового блока балластного устройства 4.

В изготовленной опалубке образуется полое пространство для образования формы грузового блока массой тела. На этапе 20 в полое пространство укладывается металлическая арматура.

На другом этапе 22 внутри опалубки располагаются устройства 8, 9 для крепления. При этом устройства 8, 9 для крепления могут быть соединены друг с другом с помощью рамки или рамы, так что становится возможной быстрая и автоматизированная установка устройств 8, 9 для крепления в грузовой блок. В частности, устройства 8, 9 для крепления по отношению к опалубке могут иметь распорные элементы. Преимущественно на этом этапе способа 16 заполняющий материал еще обладает пластичностью. В качестве альтернативы устройства 8, 9 для крепления могут устанавливаться вместе с металлической арматурой в полое пространство опалубки перед заливкой заполняющего материала.

На другом этапе 24 способа 16 подготавливается заполняющий материл, состоящий из, по меньшей мере, бетона, и заливается в опалубку с установленной в полое пространство металлической арматурой. При этом полое пространство заполняется заполняющим материалом сразу или поэтапно.

На последних этапах 26, 28 способа 16 заполняющий материал с устройствами 8, 9 для крепления и металлической арматурой может отверждаться с образованием балластного устройства 4, которое может извлекаться из опалубки.

Хотя изобретение было подробно описано и проиллюстрировано детально с помощью предпочтительных примеров осуществления, тем не менее, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами и специалистом могут предлагаться другие вариации, не выходя за пределы правовой охраны.