Еще в 60-70 гг. институтом совместно с ПТКБ ЦП были разработаны и испытаны конструкции упругих скреплений, принципиально отличающихся от скрепления КБ. Одно из таких скреплений под индексом ЖБР (скрепление для железобетонных шпал, бесподкладочное с регулировкой положения рельса по высоте) с пластинчатыми пружинными клеммами было уложено на протяжении около 1500 км на Северо-Кавказской ж.д. Отдельные участки с этим скреплением эксплуатируются и до настоящего времени.
Одним из недостатков этого скрепления являлась недостаточная надежность пластинчатых клемм из-за наличия концентратора напряжений в месте ослабления сечения за счет болтового отверстия и воздействия боковых сил, передающихся от рельса через клемму на бетон шпал.
Поэтому в 1987 году ВНИИЖТом и ПТКБ ЦП МПС РФ было разработано бесподкладочное скрепление под индексом ЖБР-3 (для железобетонных шпал с регулировкой положения рельса по высоте) с пружинными прутковыми клеммами. Передача боковых сил от рельса на бетон шпал в этом варианте скрепления осуществлялась через металлическую упорную скобу шириной 100 мм. Для облегчения работы упругих прокладок, укладываемых между упорной скобой и бетоном шпал, было предусмотрено заглубление подрельсовой площадки в железобетонной шпале на величину 45 мм.
В таком виде рельсовое скрепление под индексом ЖБР-3 прошло полный цикл полигонных испытаний на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ до пропуска 600 млн.т брутто и было принято ЦП МПС для укладки в путь протяженностью 6 км с целью проведения широких эксплуатационных испытаний. Однако по ряду объективных причин внедрение этого скрепления было отложено.
Начиная с 1997 г., исследования по скреплению ЖБР-3 были возобновлены. В целях ускорения исследований и отработки отдельных деталей скрепления было принято решение использовать имеющиеся формы для железобетонных шпал под скрепления КБ с заглублением подрельсовой площадки величиной 25 мм. Параллельно с проведением полигонных испытаний в таком варианте скрепления были уложены на опытных участках Горьковской, Западно-Сибирской и Сахалинской ж.д.
Уменьшение величины заглубления подрельсовой площадки с 45 до 25 мм создало тяжелые условия (повышение удельного давления почти в два раза) для работы упругих прокладок, устанавливаемых между упорной скобой и бетоном шпал. Упругие прокладки, изготовленные по смеси полиэтилена и резиновой крошки, как и в варианте скрепления 1987 г., получали повреждения (смятие и раздавливание), которые приводили к увеличению ширины колеи уже в первые месяцы эксплуатации даже в прямых участках пути. В качестве альтернативы материала для упругих прокладок был предложен полиамид, который показал хорошие результаты.
По результатам полигонных испытаний и первого периода эксплуатации опытных участков на железных дорогах (результаты в целом оказались положительными) была проведена корректировка конструкции скрепления. Разработаны конструкторская и нормативно-техническая документация с целью увеличения объема внедрения. В откорректированном варианте скреплению был присвоен индекс ЖБР-65.
На конец 2001 г. объем укладки скрепления ЖБР-65 составил около 500 км пути.
В процессе изготовления железобетонных шпал и отдельных элементов скрепления, а также сборки и укладки рельсошпальной решетки специалистами ПТКБ ЦП и ВНИИЖТ регулярно проводился авторский надзор за соблюдением требований нормативно-технической документации с проведением в необходимых случаях лабораторных испытаний шпал и отдельных элементов скрепления. Продолжаются наблюдения за работой скреплений и шпал как на первых опытных, так и на вновь укладываемых участках пути.
По мере получения результатов проводимых исследований оперативно вносились необходимые изменения в конструкторскую и нормативно-техническую документацию.
В соответствии с существующей на РЖД классификацией, скрепление ЖБР-65 относится к нераздельным скреплениям с прикреплением рельса к основанию (железобетонным шпалам) пружинными прутковыми клеммами.
В отличие от широко применяемого раздельного подкладочного скрепления КБ-65 скрепление ЖБР-65 имеет ряд особенностей, к которым относятся:
- отсутствие солидарной работы всего узла по передаче на шпалу боковых сил (в КБ-65 в передаче сил участвует подкладка и два закладных болта, прикрепляющие ее к шпале);
- увеличенная боковая жестокость из-за применения полимерных прокладок между упорной скобой и шпалой по сравнению с резиновой нашпальной прокладкой в КБ-65;
- повышенная боковая податливость головки рельса при его кручении из-за применения резиновых подрельсовых прокладок толщиной 14 мм и пружинных клемм вместо жестких в КБ-65;
- определенные трудности при укладке рельсовых плетей из-за отсутствия жестко фиксированных направляющих реборд, как это имеет место в подкладочных скреплениях, и в частности в скреплении КБ.
В итоге в скреплении ЖБР-65 были приняты следующие конструктивные решения:
1. С целью снижения удельного давления от воздействия боковых сил на боковую поверхность железобетонной шпалы заглубление подрельсовой площадки принято равным 35 мм.
2. Диаметр прутка пружинной клеммы, прижимающей рельс к основанию, оставлен равным 17 мм. Предусмотрено несколько вариантов по величине отгиба концов клеммы с целью одновременного обеспечения нормативного прижатия рельса к основанию и прижатия упорной металлической скобы к подрельсовой площадке железобетонной шпалы.
3. Закрепление закладного болта в шпале осуществляется через металлическую седловидную закладную шайбу, замоноличенную в пластмассовую оболочку (пустообразователь), которая обеспечивает необходимое электрическое сопротивление по условиям нормальной работы систем автоблокировки и энергоснабжения.
4. Предусмотрены (разработаны) варианты скрепления ЖБР-65 в части использования шурупно-дюбельного прикрепления рельса к основанию, а также замены металлической упорной скобы на упорную скобу из полимерных композиций. Прорабатывается вариант конструкции скрепления с металлической подкладкой для тяжелых условий эксплуатации.
5. Для обеспечения требуемой вертикальной жесткости узла скрепления наряду с установкой подрельсовой прокладки из резиновых смесей толщиной 14 мм (ЦП-204) испытываются варианты двухслойной прокладкой (один слой из резины, а второй слой из полимерной композиции).
6. В качестве железобетонных шпал используются шпалы под индексом Ш3, в которых сохраняются в основном габаритные размеры и система армирования стандартных шпал под скрепления КБ.
В отличие от стандартных шпал под скрепления КБ в шпалах Ш3 изменено очертание подрельсовой площадки, которая имеет на концах дополнительные выемки для упорных скоб.
