От А. Решняк
К А. Решняк
Дата 16.07.2010 17:21:11
Рубрики Тексты;

Патент на более чем 2, для скоростных ЖД-магистралей,

Хотел подзаработать, но это могут сделать лучше меня, поэтому дарю только патентно чистую идею на более чем достаточную сумму для российских инвестиций (немцам не брать - отсужу. Формализовать законно патент могут только РЖД-отраль и лица, инвестирующие весь доход в культурные активы MGM).

Итак начнём, есть так называемые скоростные ЖД-магистрали (скоростные железно-дорожные магистрали) на основе "сверхдлинного сплошного" рельса, а именно когда ОБЫЧНЫЕ рельсы на стыке свариваются особым химико-термическим способом (немецкие патенты). Благодаря этому достигается сплошная гладкая поверхность жд-рельса на сверхдлинном сплошном магистральном участке, что в свою очередь позволяет жд-составу развивать особо высокую (высокоскоростные жд-магистрали) скорость.
Что-то похожее есть и в России - это высокоскоростная жд-магистраль на участке Москва-С-Петербург, по которой на высокой скорости "летает" поезд "Сапсан".

Теперь немножко о недостатках такого стыкового соединения (варка стыков легированным химико-термическим способом) - появляются и остаются ГРОМАДНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, связанные с линейным тепловым расширением рельса.

Легированные материалы позволяют компенсировать эти напряжения, но само напряжение ОСТАЁТСЯ как ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ МИНИМУМ и к великому сожалению случаи "лопания"-разрушения ЖЁСТКОГО межрельсового соединения.

Диагностика по разовому контролю и постоянному мониторингу таких соединений достаточно если не сказать крайне дорогая, к тому же не обладает 99,9% надёжностью точности диагностирования по причинам как несовершенства методов диагностики так и СИСТЕМНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЯ в межрельсовом соединении, связанного с развитием напряжения от эксплуатационной нагрузки (после каждого проходящего состава) и естественной эволюции концентраций напряжения во времени. (рекомендуется вчитаться несколько раз чтобы понять смысл).

Т.е. данный способ сплошного рельса с варкой межрельсовых стыков изначально обладает высокими неустранимыми аварийными рисками и опасностью с дорогим обслуживанием для предотвращения разрушения.

Предлагается сделать стык/соединение рельсов НЕЖЁСТКИМ через (формула изобретения) особую клинообразную форму "головок рельса" (так в патентах обозначены стыкуемые концы рельсов) в результате чего получается сопряжение двух клинообразных головок рельса в межрельсовом стыковом соединении.

Таким образом достигается ПЛАВНЫЙ ПЕРЕКАТ жд-колеса с одного рельса на другой без биения от межрельсового пространства для теплового расширения на межрельсовом стыке.

Кто ещё не понял, дополню: есть
Рельсы железнодорожные (Р50, Р65, Р75) — для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог широкой колеи и для производства стрелочных переводов - это те самые наши "обычные" железно-дорожные рельсы, которые укладываются с учётом теплового зазора для линейного расширения от температуры в межрельсовых стыках. Оттого проходящий поезд "стучит по рельсам" - поскольку каждое колесо вынуждено производить БИЕНИЕ при перекате с одного рельса на другой на участке межрельсового стыка, где находится этот самый тепловой зазор.
Оттого поезда зимой "стучат по рельсам" громче чем летом поскольку в холодное время тепловой зазор максимален (сталь рельса на холоде уменьшается в размерах).
И именно оттого существует системное ОГРАНИЧЕНИЕ СКОРОСТИ прохождения состава по участку напрямую связанное с наличием этих тепловых зазоров в межрельсовых стыках.

Если обычный рельс (Р50, Р65, Р75) на его стыковочных концах (головках) ОТФРЕЗЕРОВАТЬ под углом не больше чем 30 градусов - это важно чтобы ПЕРЕКАТ колеса с одного рельса на другой был на длинном ДОСТАТОЧНОМ участке, а само линейное тепловое расширение рельса производило ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЁННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ в месте стыка (30 градусов даёт максимально оптимальное "золотое сечение" в продольно поперечном распределении напряжения), то можно через клинообразное стыковочное сопряжение добиться ПОЛНОСТЬЮ БЕЗОПАСНОЙ СКОРОСТНОЙ жд-дороги, поскольку любое колесо состава будет в области ПЕРЕКАТА с одного рельса на другой перекатываться БЕЗ БИЕНИЯ как и в случае сверхдлинного бесшовного рельса (при сварке стыков).

Подчеркну у клинообразного соединения двух рельсов в поперечной плоскости ОТСУТСТВУЕТ ЗОНА БИЕНИЯ, обусловленная наличием теплового межрельсового зазора (из-за температурного линейного расширения рельсов), именно благодаря клинообразному стыку колесо ПЛАВНО ПЕРЕКАТЫВАЕТСЯ с одного рельса на другой, поскольку форма клина предоставляет для колеса продольный участок пути, когда присутствуют ОБА стыковочных рельса, а сам линейный тепловой зазор из строго поперечного максимально эффективно перераспределяется в продольно поперечный - клинья рельсов при давлении друг на друга в силу клинообразной геометрической формы просто смешаются относительно друг друга на доли миллиметра или несколько миллиметров в поперечной плоскости.

Какие есть перспективы? - это прежде всего полноценная возможность использования жд-магистралей в регионах с высоким температурным перепадом (Якутия и другие регионы, где сильные морозы и жаркое лето обязывают иметь максимальный межстыковой деструктивный зазор), а также строительство скоростных БЕЗОПАСНЫХ ДЕШЁВЫХ магистралей практически везде с СОХРАНЕНИЕМ ТЕКУЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ укладки жд-путей (заменяется только заводская обработка рельса - фрезерование концевых стыков под клинообразную форму и их укладка - укладываются такие рельсы клиньями практически вплотную - они избавлены от порока линейного расширения - межстыкового зазора).

Отечественная жд-отрасль может получить выдающиеся преимущества и экспансивную возможность дохода.

С уважением.
От vld
К А. Решняк (16.07.2010 17:21:11)
Дата 10.08.2010 14:59:16

Re: ша, вже никто никуда не ползет

косой (тепловой) рельсовый стык известен давно. Правда это не просто клин, а выглядит примерно так:

http://pics.livejournal.com/tov_tob/pic/000x2983

Насколько широко они применяются на ж/д и в метро не знаю, но на трамвайных линиях видел неоднократно.
От Владимир К.
К vld (10.08.2010 14:59:16)
Дата 10.08.2010 18:07:23

Можно предположить, проблема неравномерного динамического распределения нагрузки на головку рельса.

Которая и не позволяет использовать стык такого типа под более тяжёлыми и
более скоростными составами, нежели трамвай.

Это когда в какие-то моменты времени весь вес с оси может передаваться на
тонкую и потому менее надёжную клиновидную часть рельса.
(Рельсы в районе стыка под динамической нагрузкой немного смещаются во всех
трёх направлениях относительно друг друга, что и приводит...)
От А. Решняк
К Владимир К. (10.08.2010 18:07:23)
Дата 10.08.2010 20:07:52

Кое что верно.

1. Правильно, что 30 градусов косой стык - я выходит верно рассчитал повторно после своих предыдущих думателей про косой стык.

2. А вот дальше небольшое тонкое равномерное удлинение - явно какой-топромах, логическая ошибка.


>Можно предположить, проблема неравномерного динамического распределения нагрузки на головку рельса.

- не надо предполагать, надо просто понимать, что в случае косого стыка как раз динамическое распределение плавно без перепрыгивания с рельса на рельс, ещё раз повторюсь, плавно переносится с одного рельса на другой.
И вариант с 30-градусным стыком без тонких "утоньшений" просто идеален и практичен.

С уважением.
От Владимир К.
К А. Решняк (10.08.2010 20:07:52)
Дата 10.08.2010 21:25:17

Плавно - только в теории.

При условии полной неподвижности стыкованных рельсов в вертикальной
плоскости относительно друг друга.
В реальности колесо, идущее по стыку, мало того, что прогибает рельс, но и
смещает его за собой в различных направлениях, вызывая всякие крутящие
моменты и пр.
В этих условиях часто легко может получаться, что клиновидный (и ослабленный
тем) участок головки одного рельса будет находиться выше другого в момент
проезда колеса, принимая на себя всю нагрузку.
От А. Решняк
К Владимир К. (10.08.2010 21:25:17)
Дата 11.08.2010 17:14:28

Это уже тонкости, успешно преодолеваемые. Железной дороге - да.

1. Место стыка должно (это доступная дешёвая цена для значительного улучшения - возможности строить и иметь жд-дорогу на северах, связать ранее «неожелезнодороженные» города с центральной частью России, да и прикупить дешёвые "проблемные" участки за рубежом для освоения и экспансии капитала РЖД) находиться на поперечной шпале, независимо от попадания в сцществующий межшпальный интервал расстояний вплоть до ввода дополнительной шпалы (или двух) на месте стыка - оправданная дешёвая цена для вопроса организации "сплошного рельса" Методом косого стыка.

Почему - а потому.. потому что действительно вопрос прогибания рельса в месте любого стыка является "болевой точкой", системной проблемой, когда многотонный рельсовый тягач (тепловоз, электровоз и тд) давит с гигантской силой на стальную нитку рельса (даже гружённый вагон бывает, что так не давит - для Вас банальность, поэтому я сам для себя :-)).

Вобщем, это системная проблема - вес локомотива важен для возможности тянуть вес и длину остального состава, а стальная нитка рельса в месте стыка из-за этого веса вынуждена очень сильно прогибаться.
И мало того, что БИЕНИЕ ОТ ТЕПЛОВОГО ЗАЗОРА разрушает головку рельса, так ещё появляется ранее не упомянутый ЗАЗОР ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ на стыке рельса (о котором заметили Вы).
Т.е. губительный тепловой зазор увеличивается ещё на величину прогиба рельса из-за весовой деформации при наезде тяжёлого колеса под нагрузкой на край головки рельса...

Так вот, КОСОЙ СТЫК как раз решает и ЭТУ проблему, а именно позволяет ПЛАВНО ПЕРЕКАТИТЬ КОЛЕСО С ОДНОГО РЕЛЬСА НА ДРУГОЙ, для этого только требуется небольшое ПЛАВНОЕ ЗАНИЖЕНИЕ КЛИНА ВТОРОГО ("НАБЕГАЮЩЕГО")РЕЛЬСА по отношению к "ОТПУСКНОМУ" ПЕРВОМУ РЕЛЬСУ. Надеюсь, мои произвольные термины: "набегающая" головка "второго" рельса и "отпускающая" головка "первого" рельса понятна всем.


Рассмотрим схему работы:

1. Место стыка в обязательном порядке должно иметь шпаловою (шпальную) опору помимо существующей межшпальной системы распределения давления.
Это связано с тем, что участок стыка является критическим, поскольку содержит ЗОНУ ПРОГИБА РЕЛЬСОВОЙ НИТКИ в месте межрельсового стыка, там присутствует возникающий при наезде колеса на край головок рельсов (в стыке) ЗАЗОР ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ, который также негативно сказывается на срок эксплуатации рельсов (рельсовых стыков конкретно, поскольку сам рельс износиться быстрее чем головки рельсов в стыке не могут - межрельсовый стык самое слабое звено, наболее сильно влияющее на стоимость затрат).

ЗАЗОР ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ даже сейчас является системным ограничением для массы локомотивов и массы составов, т.е. бороться над УМЕНЬШЕНИЕМ ЗАЗОРА ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ - выгодно и рентабельно (в смысле целесообразно) уже даже сейчас, даже без ввода более эффективного КОСОГО СТЫКА а при нём тем более.
Но раз уж вводить КОСОЙ МЕЖРЕЛЬСОВЫЙ СТЫК, то стоит выполнить задачу комплексно, поскольку КОСОЙ СТЫК более чувствителен к РАЗМЕРУ (величине) ЗАЗОРА ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ - нагрузка колеса может кратковременно КОНЦЕНТРИРОВАТЬСЯ на суженной части головки рельса (область косоугольного утоньшения рельса) без перераспределения веса на вторую часть косоугольного стыка - вторую головку второго рельса в стыке.


2. Есть два варианта организации косого стыка - ПРАВОСТОРОННИЙ - когда "отпускаемая" головка первого рельса имеет КЛИНОВУЮ ФОРМУ СПРАВА по отношению к "зеркальной" клиновой форме "принимающей" головки "второго" рельса (именно этот вариант рассматривается как базовый) и ЛЕВОСТОРОННИЙ - когда косой стык у "первого" рельса находится слева в межрельсовом стыке.

Плавно заниженная часть косого стыка у "набегающей" головки "второго" рельса (по "базовому варианту рассмотрения) позволяет УСТРАНИТЬ ЗАЗОР ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ - небольшой прогиб "первого" рельса при наезде колеса на УЧАСТОК ДО КОСОГО СТЫКА - обращаю внимание, т.е. НЕ_ДОЕЗЖАЯ ДО СТЫКА колесо УЖЕ НАЧИНАЕТ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЯТЬ СВОЮ МАССУ НА ВТОРОЙ РЕЛЬС - а именно в зоне появления заниженной части "набегающей" головки "второго" рельса косого стыка.


Остановимся на минуту:

а) присутствие шпалы на месте стыка, включая при необходимости дополнительную шпалу при "непопадании" стандартного межшпального интервала - короче, присутствие шпалы на месте стыка изначально УСТРАНЯЕТ ДЕСТРУКТИВНЫЙ ПРОГИБ межрельсового стыка в критических для эксплуатации запредельных (высокоамплитудных) деформационных перемещениях.
Если есть шпала в месте стыка, то нет неоправданных ИЗЛИШНИХ ДЕФОРМАЦИЙ под воздействием веса локомотива и состава.

б) ЗАЗОР ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ - снижается ЛИНЕЙНО при УДАЛЕНИИ ОТ МЕСТА СТЫКА, соответственно, также линейно этот деструктивный зазор увеличивается при приближении колеса к "нулевой точке" стыка (приближении к стыку).
При косоугольном стыке, колесо ЛИШАЕТСЯ "НУЛЕВОЙ ТОЧКИ" СТЫКА, где зазор максимален, поскольку уже только при приближении к области косого стыка (где прогибание рельса ещё не_значительно, существенно меньше чем на максимуме в "нулевой точке), колесо начинает перераспределять свою весовую нагрузку на второй рельс - на плавно заниженную косоугольную часть "набегающей" головки "второго" рельса с "отдающей" головки "первого" рельса.
Т.е. ЗАЗОР ВЕСОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ при организации КОСОГО СТЫКА на системном уровне устраняется в своём максимально критическом диапазоне величин, который при обычном стыке присутствует и вредит целостности рельсов.


Подведу итог: дополнительная шпала в месте стыка (само по себе самостоятельное востребованное решение), можно даже две шпалы (настолько критически важно для жд место межрельсового стыка - но овчинка стоит дополнительных шпал многократным прибытком или появление и ввод особой широкой СТЫКОВОЙ шпалы (научные кадры РЖД сами знают что выгоднее и эффективней)) и внедрение эффективного косого стыка ПОЗВОЛИТ ХОРОШО (многомиллиардно) ЗАРАБОТАТЬ ВСЕМ, командовать парадом может только монополия, ведь она не может не командовать поскольку является монополией в этой области.

Оснащение такой дороги даже в районе г. Норильска окупится гигантскими круглогодичными перевозками (поскольку косой стык даже зимой лишён межрельсового зазора, а зазор весовой деформации системно минимален по сравнению с обычным прямым стыком) за счёт возможности безопасной(1), скоростной(2) и с перевозочными нагрузками (3) эксплуатации и существенным снижением затрат на амортизацию (4) и ремонт (5).
Такая же инвестиционная привлекательность у Якутска и других платежеспособных городов и регионов, где нужна железная дорога - а она нужна всегда и везде всегда.

С уважением.
От miron
К А. Решняк (16.07.2010 17:21:11)
Дата 16.07.2010 21:20:44

Так Вы уже потеряли приоритет после данной публикации.

Но очень верится, что раньше до этого никто не додумался. Но даже если и так, то опубликовав здесь формулу, Вы потеряли новизну.
От А. Решняк
К miron (16.07.2010 21:20:44)
Дата 19.07.2010 14:41:08

Проблема разгрузки Москвы от пробок - перевод метрополитена на новый рельс

с косоугольным межрельсовым стыком (устранение поперечного теплового межрельсового зазора), позволяющим делать длинные рельсы и эксплуатировать пути на высокоскоростных режимах с минимальным износом (высокой эффективностью).

При переукладке путей на новый рельс с косоугольным стыком электрички смогут работать в более эффективном режиме - высокоскоростном перемещении между станциями, да ещё с повышенной эффективностью эксплуатации (минимальный износ колёсных пар за счёт отсутствия биения от поперечного теплового межрельсового зазора).

Метрополитен является одним из лучших объектов, где преимущества инновации "отработают на все 200%" поскольку рельсовая дорога метрополитена является САМОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННО НАГРУЖЕННОЙ дорогой в желенодорожной отрасли, по которой круглосуточно (ночью технико-эксплуатационные составы) перемещаются электрички с максимальной интенсивностью.



Другими объектами "моментального эффекта" являются жд-магистрали Крайнего Севера и регионов с высокими температурными перепадами, где из-за максимального теплового зазора на межрельсовом стыке несутся огромные потери при эксплуатации.

С уважением.
От А. Решняк
К miron (16.07.2010 21:20:44)
Дата 19.07.2010 14:03:39

В любом случае будем богаче если ржд-отрасль освоит севера.

В Якутии величина теплового зазора достигает 2,5 сантиметра между рельсами - представтье себе какое биение испытывает колесо состава при "перепрыгивании" с одной рельсы на другую через 2,5 сантиметра зазора, а ведь кромка головки рельса от такого биения почти моментально ломается и зазор становится ещё больше (!)
В пору говорить, что эксплуатация железно-дорожного транспорта на севере и территориях с высоким температурным перипадом (резко-континентальный климат) СЕРЬЁЗНО ЗАТРУДНЕНА и во многих случаях НЕВОЗМОЖНА ДО ПОЯВЛЕНИЯ КОСОГО МЕЖРЕЛЬСОВОГО СТЫКА, когда поперечный зазор устранён на уровне инженерного решения.

Строительство жд-магистралей само по себе крайне материало-энерго-затратное дело, вспомним трудноподъёмные проекты по прокладке БАМа и др. Кроме высокозатратного воздвижения железно-дорожной насыпи ещё и этот тепловой межрельсовый зазор, ограничивавший серьёзно эксплуатационную эффективность жд транспорта.

Кроме фрезерования существующих рельсов есть более эффективный способ литья рельсов с уже заранее предусмотренными косыми угловыми головками для межрельсового соединения - это гораздо дешевле чем врезерование и расход металла сохраняется на прежнем уровне не говоря о станочном расходе фрез.

Есть ещё перспективы производства литья сверхдлинных рельс, но само межрельсовое соединение через косоугольные формы стыковки головок рельса остаются ФАКТОРООПРЕДЕЛЯЮЩИМИ. Более того, скажу по другому, именно косоугольный стык позволяет делать (лить) сверхдлинные рельсы, поскольку именно косоугольный стык позволяет успешно и сверхэффективно нейтрализовать линейное расширение, которое прямо пропорционально длине монолитного рельса.
При косоугольном стыке можно делать (лить) несколько километровые монолитные рельсы вплоть до литья рельсов на МОБИЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЛИННОГО РЕЛЬСА непосредственно в локации - зоне укладки рельса на путь.

С уважением.