Угон пути и противоугонные устройства

Угон железнодорожного пути представляет собой продольное переме­щение рельсов по шпалам, как правило, в сторону движения поезда.

Причинами, вызывающими угон пути, являются: сопротивление движе­нию колес подвижного состава по рельсам, удары колес подвижного соста­ва о рельсы в стыках, изгиб рельсов под движущейся нагрузкой, что являет­ся основной причиной угона пути.

При изгибе рельса в сечении под нагрузкой верхние волокна сжимаются, а нижние растягиваются. Если рассмотреть сечение на некотором расстоянии от колеса (рис. 1.72), то видно, что сечение поворачивается таким образом, что нижние волокна оказываются передвинутыми на некоторую величину Ax. Колесо накатывается на это сечение и не дает ему вернуться в исходное поло-

жение, и весь рельс подтягивается за колесом, а перед колесом передвигается на эту величину Ах. Если двигается одно колесо, то оно не может сме­стить рельс. При движении большой группы ко­лес, каждое из которых стремится сместить рельс, такое перемещение происходит. Угон про­является обычно на горизонтальных площадках и особенно, на тормозных участках.

Угон сильно расстраивает путь. При угоне рельсы сдвигаются со своих мест и увлекают за собой часть закрепленных шпал, в том числе стыковые. Шпалы перемещаются с уплотненных постелей на менее плотный балласт, рельсовый путь в этих местах проседает, образуются толчки, путь расстраивается.

На звеньевом пути нарушаются размеры стыковых зазоров. При высо­кой температуре на участках с недостаточными зазорами может произойти потеря устойчивости рельсошпальной решетки (выброс пути). При низкой температуре на участках с увеличенными зазорами может произойти раз­рыв стыков со срезом болтов. Поэтому угон пути совершенно недопустим.

Продольные силы, вызывающие угон рельсов, должны быть переданы от рельсов на шпалы и далее на балласт. Для этого на участках с деревян­ными шпалами на подошву рельсов ставят противоугоны.

В качестве противоугонов применяются пружинные скобы, надеваемые на подошву рельсов специальной лапой или ударами молотка до тех пор, пока его правая реборда не защелкнет подо­шву рельса. Пружинные противоугоны состоят из одной детали (рис. 1.73). Их изготавливают на специальных автома­тах с закалкой в масле. Один противо-угон к рельсам Р-65 и Р-75 весит 1,28 кг, к рельсам Р-50 — 1,15 кг. Противоуго­ны ставят симметрично относительно се­редины звена на обеих рельсовых нитях к одной и той же шпале. Сопротивление сдвигу противоугона должно быть не ме­нее 8 кН. Количество противоугонов, ус­танавливаемых на одно звено зависит от интенсивности проявления угона. Для

путей особогрузонапряженных линий, а также I и II категории устанавлива­ют 44 пары противоугонов, для линий IV—V категории — до 40 пар на одно звено. На двухпутных линиях противоугоны ставятся только в одну сторону (в направлении движения).

На однопутных участках противоугоны ставят со стороны преобладаю­щего направления движения поездов, при появлении следов угона в проти­воположную сторону противоугоны в количестве 13 пар устанавливаются и с другой стороны шпал. На нетормозных участках однопутных линий ус­танавливают по 13 пар противоугонов в одном и другом направлении.

Подрельсовые опоры

Назначение и требования к подрельсовым опорам. Назначение подрель-совых опор:

- воспринимать вертикальные, боковые и продольные усилия и переда­
вать их на балластный слой;

- обеспечивать стабильность ширины рельсовой колеи, подуклонки рель­
совых нитей и их электрическую изоляцию друг от друга на участках с авто­
блокировкой;

- обеспечивать совместно с балластным слоем стабильное положение
рельсовой колеи в плане и профиле.

Требования к подрельсовым опорам. Подрельсовые опоры должны обладать:

- прочностью, износоустойчивостью и долговечностью;

- высокой сопротивляемостью продольным и поперечным смещениям
опор в балласте;

- дешевизной, иметь простую форму, удобную для изготовления и уп­
лотнения балласта под шпалой;

- упругостью и электроизолирующими свойствами.
Подрельсовые опоры устраивают в виде шпал и брусьев (на стрелочных

переводах и металлических мостах). Кроме того, на искусственных соору­жениях применяют блочные основания безбалластного типа из железобето­на (в виде плит на мостах, малогабаритных рам — в тоннелях).

Основные материалы для шпал и брусьев — дерево и железобетон. На некоторых зарубежных дорогах применяют металлические шпалы. Причи­ны, вызвавшие применение металлических шпал: ограниченность лесных ре­сурсов, при развитом металлургическом производстве (Германия); очень ко­роткий срок службы деревянных шпал в неблагоприятных климатических условиях (в Индии, Индонезии термиты поедают шпалы); большое протя­жение кривых малого радиуса, в этом случае металлические шпалы лучше обеспечивают стабильность рельсовой колеи. Срок службы металлических шпал 20—40 лет. На отечественных железных дорогах металлические шпа­лы не применяются из-за имеющихся существенных недостатков. Металли­ческие шпалы подвергаются коррозии, они проводят электрический ток, со­здают шум при движении поездов, большой расход металла.

Количество шпал на 1 км устанавливается из условия обеспечения необ­ходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки продольному и попе­речному сдвигу, а также из условия выравнивания давления в балластном слое по его глубине. В результате экспериментальных исследований и тео­ретических расчетов было установлено оптимальное количество шпал, ко­торое и принято в качестве стандарта (табл. 1.4).

Деревянные шпалы и брусья. Деревянные шпалы в настоящее время имеют наи­большее распространение на железных дорогах нашей страны. Протяжение глав­ных путей на деревянных шпалах составляет примерно 70 % развернутой длины.

По форме поперечного сечения шпалы подразделяются на три вида (рис. 1.74): обрезные — пропилены четыре стороны, полуобрезные — пропилены три стороны и необрезные—пропилены две противоположные стороны. Длина деревянных шпал

принята 275 см. Для линий с высокой грузонапряженностью поставляются шпалы длиной 280 см. Деревянные шпалы не имеют ограничений по зонам укладки. В пер­вую очередь рекомендуется укладывать деревянные шпалы на участках:

— звеньевого пути, особенно с кривыми малого радиуса (менее 300 м), где требуется уширение колеи до 1530—1535 мм;

- новостроек с нестабилизированным земляным полотном, особенно в
зонах вечной мерзлоты и на болотистых основаниях;

- на участках, подверженных пучению;

- засоряемых (угольно-рудные, торфяные маршруты и т.п.), где перио­
дичность ремонтов пути, связанных с очисткой щебеночного балласта, все­
го 2—3 года;

- высокогрузонапряженных линий (свыше 80—100 млн т-км брутто/км в
год), где применение бесстыкового пути с железобетонными шпалами явля­
ется малоэффективным.

Достоинства деревянных шпал: упругость, легкость обработки, просто­та прикрепления рельсов, хорошее сцепление со щебнем, малая чувствитель­ность к ударам и колебаниям температуры, сравнительно небольшая масса, обладают амортизирующими и электроизолирующими свойствами.

Вместе с тем деревянные шпалы имеют и недостатки: сравнительно не­большой срок службы из-за гниения, растрескивания и механического из­носа (в среднем до 15 лет на отечественных железных дорогах), большой расход дефицитной и дорогой древесины, неоднородность упругих свойств пути по длине (из-за неодинаковых размеров шпал).

Для повышения срока службы деревянные шпалы пропитывают масляны­ми и водными антисептиками для защиты от гниения. Пропитка производится на специальных шпалопропиточных заводах. Для предупреждения появления и развития трещин, концы шпал стягивают обвязочной проволокой диамет­ром 6—7 мм на расстоянии 120—150 мм от концов. Наиболее эффективным является укрепление концов шпал деревянными пропитанными винтами.

Железобетонные шпалы и брусья. Массовая укладка железобетонных шпал была начата в 1959 г. и в настоящее время протяженность пути на железобе­тонных шпалах составляет 48,8 тыс км, в т.ч. на главных путях 37,3 тыс. км или 30 % развернутой длины.

Современная железобетонная шпала — цельнобрусковая из предвари­тельно напряженного железобетона, армированная высокопрочной про­волокой, должна соответствовать требованиям ГОСТа 10629-88. Серийно выпускается промышленностью шпала типа Ш-1 -1 для раздельного клемм-но-болтового скрепления КБ (рис. 1.75).

Многолетний опыт эксплуатации шпал брускового типа из предваритель­но напряженного железобетона показал их достоинства по сравнению с де­ревянными шпалами:

- значительно больший срок службы (30—50 лет);

- сохранение лесов;

- стабильность ширины рельсовой колеи;

- однотипность и равноупругость шпал, а, следовательно, и большая
плавность движения поездов;

- повышенная (на 10—20 % по сравнению с деревянными шпалами) ус­
тойчивость бесстыкового пути против выброса.

Недостатки железобетонных шпал:

- повышенная (в 2—3 раза) жесткость пути на железобетонных шпалах, которую приходится снижать с помощью прокладок амортизаторов;

- электропроводность и необходимость применять недолговечные изо­
лирующие детали;

- хрупкость и чувствительность к ударам;

- низкая работоспособность железобетонных шпал в зоне рельсовых сты­
ков (выход в 3—5 раз выше, чем в средней части рельсов);

- большая масса (265 кг), что затрудняет одиночную смену дефектных
шпал и требует мощного кранового оборудования для укладки звеньев.

Железобетонные шпалы эффективны в следующих условиях:

- в сочетании с бесстыковыми рельсовыми плетьми (звеньевой путь с же­
лезобетонными шпалами неоправдан и технически и экономически);

- на линиях со скоростным движением пассажирских поездов (более 140 км/ч)
благодаря высокой стабильности и равноупругости такого пути.

Сфера рационального применения железобетонных шпал в настоящее вре­мя расширяется за счет железных дорог Урала, Сибири и Дальнего Восто­ка. В 1997 г. начата укладка бесстыкового пути на железобетонных шпалах на Дальневосточной, Забайкальской, Красноярской железных дорогах.

В связи с высокой стоимостью и недолговечностью деревянных брусьев (стрелочных и мостовых) в последние годы все более широкое применение находят подрельсовые основания из железобетона.

Балластный слой

Балластный слой — один из важнейших элементов верхнего строения же­лезнодорожного пути. Он обеспечивает устойчивость пути под воздействи­ем поездных нагрузок и изменяющихся температур.

Назначение балластного слоя:

- воспринимать давление от шпал и распределять его практически рав­
номерно на возможно большую площадь земляного полотна;

- обеспечивать стабильное положение рельсошпальной решетки в про­
цессе эксплуатации;

- обеспечивать возможность выправки пути в профиле и плане за счет
балластного слоя;

- отводить воду из балластной призмы и с основной площадки земляно­
го полотна, препятствовать переувлажнению и пересыханию верхнего слоя
грунта земляного полотна, потере им несущей способности весной и пуче­
нию зимой;

- смягчать удары от подвижного состава;

- иметь низкую электропроводность, обеспечивающую нормальную ра­
боту электрических цепей.

К балластным материалам предъявляются следующие требования: быть твердыми, упругими, износоустойчивыми, морозостойкими.

Щебеночный балласт, приготовленный из прочных горных пород (гра­ниты, диориты и др.) является лучшим из современных балластных матери­алов. Щебень получают дроблением твердых и прочных горных пород, по­этому он имеет острые грани, что придает ему высокое сопротивление сдвигу, и обеспечивает прочное механическое сцепление с деревянными шпа­лами. Щебень долговечен, обладает хорошими дренирующими и электро­изоляционными свойствами. Путевой щебень должен иметь размеры час­тиц 25—60 мм.

Асбестовый балласт — это отходы асбестового производства. Он пред­ставляет собой дробленую гравийно-песчаную массу с примесью мелких во­локон асбеста. Благодаря волокнам асбеста на поверхности балластной при­змы образуется корка, непроницаемая для атмосферной воды и засорителей. Применяется для балластировки главных путей. Недостатки асбестового балласта:

- очистка и его повторное использование в пути (в отличие от щебня)
невозможны, необходимы вырезка и вывозка загрязненной смеси;

- при большом количестве мелких частиц и при недостаточном количе­
стве асбестовых волокон (менее 1 %) асбестовый балласт работает неудов­
летворительно;

- необходимость захоронения огромных объемов загрязненного асбес­
тового балласта, отслужившего свой век и вырезаемого из пути при капи­
тальном ремонте.

Асбестовый балласт сильно пылит, выполнить нормы по защите людей от пыли при работе с ним на путевых работах (укладке в путь, погрузке и выгруз­ке) очень сложно, а вдыхание мелких волокон асбеста опасно для здоровья.

Поэтому применение асбестового балласта в последние годы ограничи­вается. Его используют на участках с интенсивным засорением сыпучими грузами и в зоне месторождения.

Гравийный и граеийно-песчаный балласт применяется на станционных, подъездных и соединительных путях. Получают из песчано-гравийной сме­си, образовавшейся в результате разрушения горных пород. Для того, что­бы гравий можно было использовать в качестве балласта, содержание зе­рен прочных горных пород фракций размером 0,16—5 мм должно быть не менее 50 % от общего объема фракций (в песчаной части балласта) и зерен слабых пород размером фракций более 5 мм в гравийной части балласта не должно превышать 10% от общей массы этих фракций.

Для того, чтобы балластный слой наилучшим образом выполнял свое назначение, ему придают определенные размеры и форму, которые и со­ставляют балластную призму.

Типовые поперечные профили балластной призмы приведены на рис. 1.76 и 1.77. На главных путях устраивают двухслойную балластную призму (кроме случаев, когда земляное полотно сооружается из скальных грунтов) Двухслой­ная балластная призма — щебеночный или асбестовый балласт поверх песча­ной или гравийно-песчаной подушки. Назначение балластной (обычно песча­ной) подушки: предотвращать засорение щебня грунтом основной площадки земляного полотна, предохранять грунт от разжижения весной и пересыхания и растрескивания летом. Толщина балластного слоя должна быть достаточ-

ной, чтобы избежать деформаций основной площадки земляного полотна. Тол­щина песчаной полушки принимается 20 см. Толщина щебня или асбеста при­нимается в зависимости от категории линии 25—40 см. Уклон откосов призмы должен быть не круче 1:1.5, а песчаной подушки 1:2. Ширина балластной при­змы должна приниматься при всех видах балласта на однопутных участках не менее указанной в табл. 1.5.

Бесстыковой путь

Стык рельсов — самое напряженное и слабое место в пути. Затраты труда на содержание стыков достигают 40 % всех затрат на текущее содержание пути. Чтобы сократить число рельсовых стыков в пути на протяжении нескольких де­сятилетий стремились к увеличению стандартной длины рельсов. Однако корен­ное решение проблемы рельсового стыка воплотилось в повсеместном внедре­нии бесстыкового пути с середины 50-х гг. XX века. Назначение бесстыкового пути — ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков.

Рельсовые плети для магистральных линий сваривают электроконтакт­ной сваркой из новых рельсов (как правило, термически упроченных) дли­ной по 25 м без болтовых отверстий.

Рельсовые плети свариваются в стационарных рельсосварочных предпри­ятиях и перевозятся на спецсоставах на место укладки, поэтому их длина не должна превышать 800 м (в соответствии с длиной приемо-отправочных путей многих станций 850 м). Длина рельсовых плетей устанавливается с учетом ме­стных условий и ограничений на перегоне (кривые радиусом менее 300 м, «больные» места земляного полотна, большие мосты и др.). Минимальная длина плетей на главных путях должна быть не менее 400 м (в трудных условиях — 250 м), а на станционных путях — не менее 150 м.

В последние годы на железных дорогах (и в метрополитене) внедряется то­нальная автоблокировка АБК, не требующая изолирующих стыков и поэтому не лимитирующая длину плетей. На Куйбышевской дороге имеются плети дли­ной 18,6 км, Горьковской и Северной — по 10 км, на Московской — 8,8 км. Длинные рельсовые плети свариваются непосредственно в пути из смежных ко­ротких плетей, в пределах блок-участков (1,5—2,0 км) или перегона (10—20 км). Сварка электроконтактным способом осуществляется с помощью машины ПРСМ в соответствии с техническими условиями МПС.

Многолетняя эксплуатация бесстыкового пути выявила бесспорные дос­тоинства бесстыкового пути:

- снижение основного удельного сопротивления движению поездов и в
связи с этим экономия топлива и электроэнергии;

- увеличение сроков службы верхнего строения пути;

- снижение объемов работ по выправке пути (до 25—30 %);

- экономия расхода металла на стыковые скрепления (до 4,5 т на 1 км);

- улучшение условий комфортабельности проезда пассажиров.

Однако бесстыковой путь имеет некоторые особенности работы. В звенье­вом пути между концами рельсов в стыках имеются зазоры, величина которых в зависимости от температуры изменяется. Она может колебаться от 0 при жаркой погоде летом до 21—23 мм зимой при низкой температуре. Поэтому темпера­турные напряжения сжатия или растяжения в рельсах невелики. Длина рельсо­вой плети столь велика, что в средней части плети всегда имеется неподвижный отрезок, который не может изменить длину при изменении температуры.

В бесстыковом пути изменение температуры на 1 °С вызывает в его не­подвижной части изменение сжимающих или растягивающих напряжений на 25 кгс/см² независимо от типа и длины рельса. При повышении темпера­туры рельсовых плетей в них могут развиваться значительные сжимающие силы, которые могут привести к выбросу пути. При низких температурах зимой продольные растягивающие силы могут вызвать разрыв рельсовой плети из-за среза болтов. Поэтому периодически в рельсовых плетях произ­водится разрядка температурных напряжений.

Между двумя плетями укладывают 2—3 звена длиной 12,5 м — уравнитель­ные рельсы. Чтобы исключить действие сжимающих и растягивающих продоль­ных усилий, укладку бесстыкового пути необходимо производить при расчет­ной температуре, в этом случае обеспечивается устойчивость рельсошпальной решетки, и сезонная разрядка температурных напряжений не требуется. Если ук­ладка рельсовых плетей производится в зимний период при температуре ниже расчетной, то укладывают уравнительные рельсы удлиненные (комплект из трех пар — 12,54 м, 12,58 м и 12,62 м), а при укладке летом при высоких температурах укладывают укороченные рельсы (комплект из трех пар — 12,38 м, 12,42 м и 12,48 м). При выполнении разрядки температурных напряжений удлиненные урав­нительные рельсы (весной), а укороченные уравнительные рельсы (осенью) дол­жны быть заменены рельсами длиной по 12,50 м при закреплении плетей на по­стоянный режим эксплуатации.

Длинные части свариваются непосредственно в пути при оптимальной рас­четной температуре.

Обеспечение устойчивости бесстыкового пути — одно из основных тре­бований при его устройстве. Недостаточная устойчивость — прямая угроза безопасности движения поездов.

Для обеспечения высокой сопротивляемости продольному перемещению рель­сов на бесстыковом пути применяют раздельные промежуточные скрепления типа КБ для железобетонных шпал и КД — для деревянных. Шпалы железобетонные или деревянные I типа. Следует отметить, что устойчивость бесстыкового пути с

железобетонными шпалами против выброса на 8—12 % выше по сравнению с дере­вянными шпалами. Балласт для бесстыкового пути применяется только щебеноч­ный из твердых пород (граниты, диориты, диабазы). Размер фракций 25—60 мм. Конструкция и размеры балластной призмы должны приниматься в соответствии с рис. 1.76 и 1.77. Ширина плеча за концами шпал должна быть не менее 45 см.

Бесстыковой путь укладывается только на участках со здоровым земля­ным полотном. Деформации земляного полотна, например, пучины, про­садки пути, сплывы откосов и др., должны быть предварительно устране­ны. Земляное полотно предварительно, как правило, за год до укладки бесстыкового пути должно быть обследовано и оздоровлено.

На мостах с ездой на балласте рельсовые плети укладываются на специ­альных железобетонных шпалах марки Ш-1-1М с элементами крепления охранных контруголков либо на обычных деревянных шпалах. На мостах с безбалластным полотном рельсовые плети укладываются либо на деревян­ных или металлических поперечинах, либо на железобетонных плитах.

В тоннелях с безбалластным полотном рельсовые плети укладывают на же­лезобетонных малогабаритных рамах МГРТ с раздельными скреплениями КБ.

1.5. Рельсовая колея

Взаимодействие пути и подвижного состава. Рельсовой колеей называют расстояние между внутренними рабочими гранями головок рельсов, изме­ренное на 15 мм ниже поверхности катания (на уровне контакта колеса с головкой рельса). Основным условием при устройстве рельсовой колеи яв­ляется обеспечение безопасности движения поездов с установленными ско­ростями. Устройство рельсовой колеи, ее размеры и величины допускаемых отклонений от норм зависят от устройства ходовых частей подвижного со­става и, в свою очередь, влияют на их конструкцию, размеры и допуски. Особенности ходовых частей подвижного состава следующие:

- наличие у колес гребней (рис. 1.78);

- глухая насадка колес на ось;

- постоянство расстояний между внут­
ренними гранями колес;

- параллельность осей;

- коничность поверхности катания.

Гребни необходимы для того, чтобы на­правлять движение колес по рельсу и пре­пятствовать сходу.

Глухая насадка колеса на ось, при которой колесо вращается вместе с осью, исключает износ ступицы колеса и подступичной части оси и благодаря это­му не допускается наклонное положение колеса, опасное для движения.

Постоянство расстояний между внутренними гранями колес всех осей необходимо для обеспечения безопасности движения подвижного состава по колее. Расстояние между рельсовыми нитями колеи постоянно и состав­ляет 1520 мм. При такой ширине колеи расстояние между внутренними гра­нями колес составляет 1440 мм с допусками ±3 мм и называется насадкой

(см. рис. 1.78). Для подвижного состава, следующего в поездах со скоростя­ми более 140 км/ч, допуски +3, -1 мм.

Параллельность осей необходима для избежания перекоса осей и провала колес внутрь колеи. Для обеспечения параллельности оси объединяют жест­кой рамой. Расстояние между крайними осями, остающимися параллельны­ми при движении как в прямых, так и в кривых участках пути, называют

жесткой базой экипажа. Расстояние между крайними осями экипажа — пол­ной колесной базой (рис. 1.79).

Чем длиннее жесткая база, тем слож­нее движение экипажа в кривых. Для об­легчения вписывания в кривые вагоны, тепловозы и электровозы при количестве осей больше трех, располагают на тележ­ках, объединяющих две или три оси. Жест­кой базой экипажа будет расстояние меж­ду крайними осями тележки (см. рис. 1.79). Коничность поверхности катания обеспечивает более равномерный износ колес и головки рельса вследствие по­перечных перемещений колеса при ви­лянии экипажа с коническими колеса­ми в прямых участках пути. Колесо катится по рельсу преимущественно ча­стью поверхности катания с наклоном 1:20, которая поэтому изнашивается значительно больше, чем часть, имею­щая наклон 1:7 (пис. 1.80). Пои одно-

образном наклоне поверхности в 1:20 неравномерность износа привела бы к быстрому образованию местного седлообразного износа (желоб). Проход по крестовине, переход с рамного рельса на остряк и обратно при наличии желобчатого износа колес сопровождается резкими толчками и ударами. Наклон в 1:7 способствует равномерному износу поверхности катания. На рис. 1.80 показано пунктиром и препятствует желобчатому износу. Наклон 1:7 и фаска 6:6 создают также благоприятные условия для перекатывания колеса с прижатого остряка на рамный рельс и обратно. Толщина гребня колес допускается по ПТЭ (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Ширина колеи в прямых участках. Нормальная ширина колеи в пря­мых участках и кривых радиусом 350 м и более между внутренними граня­ми головок рельсов должна быть 1520 мм (ПТЭ, п. 3.9). Величины откло­нений не должны превышать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм, на участках со скоростями 50 км/ч и менее допуски -4 мм, +10 мм. Следова­тельно, ширина колеи колеблется от 1530 мм до 1516 мм. Для того, чтобы исключить заклинивание колес подвижного состава в колее, при котором

Из таблицы видно, что максимальный зазор для локомотивов 39 мм, а минимальный 7 мм. Для вагонов соответственно 29 и 5 мм. Чем больше за­зор, тем больше виляние подвижного состава в прямых и тем сильнее боко­вые удары гребней при набегании на рельсы. При меньших зазорах движе­ние происходит более плавно. Именно это определило нормальную ширину колеи 1520 мм (уменьшение на 4 мм по сравнению с ранее существующей).

Верх головок рельсов обеих рельсовых нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне. Разрешается на прямых участках пути содер­жать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой на всем протяжении прямо­го участка. При возвышении одной рельсовой нити на 6 мм, экипаж немно­го наклоняется и от этого наклона появится боковая сила, которая будет слегка прижимать колеса к пониженной нити и затруднять их виляние и дви­жение подвижного состава будет более плавным.

Устройство рельсовой колеи в кривых участках. Для того, чтобы облег­чить вписывание подвижного состава в кривые и прохождение по ним, рель­совая колея в кривых имеет следующие особенности:

- уширение колеи при радиусах менее 350 м:

- возвышение наружного рельса над внутренним рельсом;

- переходных кривых в местах сопряжения прямых участков с кривыми;

— укороченные рельсы на внутренних рельсовых нитях;

- увеличенные расстояния между путями при наличии двух и более путей.
Ширина колеи в кривых. Уширение рельсовой колеи в кривых делают

для того, чтобы подвижной состав с длинной жесткой базой мог проходить по кривым без заклинивания колесных пар. Правила технической эксплуа­тации (ПТЭ, п. 3.9) устанавливают ширину колеи в кривых участках пути при радиусе

от 349 до 300 м.................................................................................................................. 1530 мм

от 299 м и менее................................................................................................................. 1535 мм

На участках железнодорожных линий, где комплексная замена рельсош-пальной решетки не производилась, допускается на прямых и кривых учас­тках пути радиусом более 650 м номинальный размер колеи — 1524 мм. При этом на более крутых кривых ширина колеи принимается:

при радиусе

от 650 до 450 м................................................................................................................... 1530 мм

от 499 до 350 м................................................................................................................... 1535 мм

от 349 м и менее................................................................................................................. 1540 мм

Допуски на кривых участках так же, как на прямых, не должны превы­шать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм. Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается. Переход от уширенной колеи к нормальной делается в пределах переходной кривой с отводом 1 мм/м.

Вписывание подвижного состава в кривую может быть свободное, зак­линенное и принудительное. Наиболее благоприятно для взаимодействия подвижного состава и пути свободное вписывание в кривую жесткой базы локомотива или вагона (рис. 1.82). При свободном вписывании гребень од­ного колеса передней оси прижат к наружной рельсовой нити и направляет движение экипажа, а гребень задней оси касается внутренней рельсовой нити, при этом задняя ось располагается по радиусу кривой. В этом случае жест­кая база располагается в рельсовой колее совершенно свободно.

Наиболее неблагоприятным является заклиненное вписывание (рис. 1.83), при котором наружные колеса упираются гребнями в наружную рельсовую нить, а внутренние колеса упираются во внутреннюю рельсовую нить. Закли­ненное вписывание не допускают, так как оно сопровождается значительным увеличением сопротивления движению поездов, чрезмерным износом греб-

Это уширение может быть выполнено разными способами.

Один из них заключается в том, что междупутье увеличивается на прямых участках за счет сдвижки на необходимую величину одного из путей: наруж­ного или внутреннего (рис. 1.88, а). Перед каждой переходной кривой сдви­гаемого пути укладывают две ^-образные кривые. Недостаток этого способа в том, что на сдвигаемом пути появляются по две дополнительные кривые с каждой стороны основной кривой.

Другой способ состоит в том, что уширение междупутья выполняют на переходной кривой (рис. 1.88, б). Переходную кривую по внутреннему пути устраивают более длинной, чем по наружному пути, чтобы разница сдви­жек круговых кривых была равна требуемому уширению междупутья.

1.6. Стрелочные переводы

1.6.1. Назначение и основные части

Путевые устройства, предназначенные для перевода подвижного соста­ва с одного пути на другой, называются стрелочными переводами. Они по­зволяют объединить два или три рядом расположенных пути в один или наоборот один путь разветвить на два или три пути;

По количеству и расположению в плане соединяемых путей применяют­ся стрелочные переводы следующих видов: одиночные, двойные и перекрест­ные. Наибольшее распространение имеют одиночные обыкновенные стре­лочные переводы (рис. 1.89)

Основные элементы одиночного обыкновенного стрелочного перевода:

- стрелка с переводным механизмом;

- крестовина с контррельсами (крестовинная часть);

- соединительные пути;

- переводные брусья (или другое подрельсовое основание).

Стрелка направляет движущийся подвижной состав с прямого пути на боковой путь или с бокового пути на прямой. Стрелка современного стре­лочного перевода состоит из двух остряков, двух рамных рельсов, двух ком­плектов корневых устройств, комплекта переводного механизма, упорных и опорных устройств;

Рамными называют рельсы, к которым прижимаются остряки. Рамные рельсы являются продолжением путевых рельсов разветвляющегося пути и представляют собой целые рельсы стандартной длины 12,5 м и 25 м (для пологих марок) или несколько короче. Кроме того, они отличаются от пу­тевых рельсов наличием отверстий в шейке для прикрепления упорных бол­тов (упорных накладок), самого рамного рельса к башмакам, корневых бол­тов и деталей переводного механизма. Рамные рельсы должны быть длиннее остряков на величину т в начале остряков, и т_к — в их корне (рис. 1.90).

В обыкновенных стрелочных переводах один рамный рельс прямой, а другой изогнут в плане (криволинейный).

Остряки позволяют изменить направление движения подвижного состава. Изготавливают их из специальных остряковых рельсов пониженной по срав­нению с рамным рельсом высоты типов ОР75 и ОР65 (рис. 1.90), ОР50 и ОР43. Эти рельсы имеют мощное поперечное сечение. Меньшая высота остряка по сравнению с рамным рельсом позволяет укладывать остряки без острожки их подошвы. Передний конец остряка называют острием, задний — корнем.

По очертанию в плане остряки бывают прямолинейные (рис. 1.91) и криволи­нейные касательного и секущего типа (рис. 1.92). Угол р* между рамным рельсом и прямолинейным остряком называется стрелочным углом. В стрелках с криво­линейными остряками угол между рабочими гранями остряка и рамного рельса называют начальным стрелочным углом р*_н, а стрелочным называется угол меж­ду рабочей гранью рамного рельса и касательной к остряку в его корне. В криво­линейных остряках начальный угол почти вдвое меньше стрелочного, поэтому криволинейные остряки обеспечивают меньшие углы ударов гребней колес и бо-

лее плавное прохождение подвижного состава на боковой путь. Кроме того, длина стрелоч­ного перевода с криволинейными остряками ко­роче, чем с прямолинейными.

Для обеспечения плавного перехода коле­са с рамного рельса на остряк делают гори­зонтальную и вертикальную острожку ос­тряка (рис. 1.93). Горизонтальная острожка делается для более плотного прилегания остряка к рамному рельсу. Острожка в вертикальной плоскости делается для того, чтобы ослабленный остряк не сломался под нагрузкой. Вертикальную острожку ведут с понижением относительно поверхности ка­тания головки рамного рельса в сечении, где ширина остряка: 50 — 0 мм; 20 — 2 мм; 5 — 15 мм; 0 — 25 мм, т.е. там, где ширина остряка равна 0, нагрузку от подвижного состава полностью возьмет на себя рамный рельс.

Один из двух остряков стрелки все­гда прижат к соответствующему рам­ному рельсу, а второй в это время от­веден от другого рамного рельса. Расстояние между отведенным остря­ком и рамным рельсом, называемое ша­гом остряка, должно быть достаточ­ным, чтобы гребни колес проходящего по стрелке подвижного состава не за­девали остряк.

Остряки соединяются между собой тягами fpnc. 1.94), число которых за­висит от длины остряков. Тяги подразделяют на стрелочные, переводные и соединительные. Стрелочные тяги 1 связывают остряки, обеспечивая им пра­вильное взаимное расположение. При одном прижатом к рамному рельсу остряке, другой должен отстоять от соответствующего рамного рельса на такую величину, чтобы не мешать проходу колес. Переводные тяги 3 пред­назначены для перевода остряков из одного положения в другое.

Перевод остряков из одного положения в другое осуществляется с по­мощью специальных устройств, включаемых в электрическую или механи­ческую централизацию стрелок, или ручными переводными механизмами. Наиболее распространены устройства электрической централизации, в ко­торых перевод остряков выполняется при помощи электроприводов. Стре­лочные электроприводы предназначены для перевода, запирания и контро­ля положения остряков.

Переводной механизм (рис. 1.95) применяется для перевода остряков вруч­ную. При переводе остряков в соответствующее положение поворачивается также сигнальный фонарь или указатель.

Корневое устройство служит для укрепления остряка в его корне. Оно должно обеспечивать:

- свободный поворот остряков при переводе их из одного положения в
другое;

- препятствовать продольному перемещению остряка (его угону);

- создавать надежное примыкание остряка к рельсу соединительной части;

- сохранять неизменность корня остряка относительно рамного рельса;

- быть прочным и устойчивым, надежным и простым, недорогим и удоб­
ным в эксплуатации.

Наибольшее распространение получило корневое устройство вкладыш-но-накладочного типа (рис. 1.96). Основные детали следующие: вкладыш чу­гунный или стальной и накладка, отогнута от середины в сторону оси пути.

Поэтому между накладкой и остряком имеется зазор, который позволя­ет остряку поворачиваться при переводе его из одного положения в другое.

Для того, чтобы накладка не распрямлялась от стягивающих ее болтов, между накладкой и вкладышем на первый болт (от начала остряка) надева­ется стальная термически упроченная распорная втулка.

Преимущество этого устройства — простота конструкции, прочность, устойчивость, небольшое количество деталей.

Однако ему присущи и серьезные недостатки: распорная втулка от на­грузок быстро изнашивается, а нередко и разрушается; пространство меж­ду отогнутой накладкой и остряком забивается мелким песком и пылью, которые сильно уплотняются и препятствуют переводу остряка с одного положения в другое.

Обычный стык при гибких остряках (рис. 1.97) принят для стрелок в стре­лочных переводах марки 1/11, в том числе в переводах для скоростного дви­жения поездов, и марки 1/18. В корне остряка стык ничем не отличается от обычного стандартного стыка. Перевод остряков происходит за счет их из­гиба. Для придания большей гибкости остряку подошву его остругивают с обеих сторон заподлицо с его головкой на протяжении 800—900 мм с плав­ными отводами к полной ширине подошвы на длине 200—250 мм в каждую сторону. Такую строжку остряков делают за 1—2 м до его корня. При дос­таточной длине остряков гибкость может быть получена и без боковой ост­рожки его подошвы. Конструкцию корневого устройства с гибкими остря­ками следует считать наилучшей.

Крестовины обеспечивают прохождение колес подвижного состава в ме­стах пересечения рельсовой нити одного пути рельсовой нитью другого.

Комплект крестовинной части состоит из собственно крестовины (сердеч­ника и двух усовиков), двух контррельсов (рис. 1.98). Боковые грани сердеч­ника пересекаются под углом ос, называемым углом крестовины. Точка пере­сечения рабочих граней сердечника называется математическим центром. Угол а, под которым пересекаются рабочие грани сердечника крестовины, называется углом крестовины. Тангенс угла крестовины а можно определить как отношение ширины сердечника в его корне b к длине сердечника /

где UN называется маркой крестовины и стрелочного перевода; N — число мар­ки, которое показывает, во сколько раз длина сердечника больше его ширины.

Для определения марки стрелочного перевода на местности нужно измерить длину сердечника и разделить на его ши­рину в корне. Частное будет равно зна­менателю марки.

Чем больше N, тем меньше угол ос и более плавное движение подвижного со­става по крестовине.

Самое узкое пространство между усо-виками в месте их изгиба называется горлом крестовины. Расстояние от ма­тематического центра до горла кресто­вины называется вредным простран­ством, т.к. колесо здесь не направляется рельсовыми нитями. Для направления колеса в нужный желоб крестовины во вредном пространстве служат контр­рельсы.

На дорогах России применяют стрелочные переводы марок: 1/6, 1/9, 1/11, 1/18. В зависимости от конструкции крестовины бывают сборнорельсовые, сборные с литым сердечником, цельнолитые (рис. 1.99), сборные крестови­ны с литым сердечником типа единой отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков (рис. 1.100).

Сборнорельсовые крестовины (см. рис. 1. 99, а) изготавливают из путевых рельсов, соединенных между собой при помощи болтов и накладок, и поэтому ненадежны в эксплуатации. В настоящее время на сети осталось небольшое их количество на малодеятельных линиях.

Сборная крестовина с литым сердечником (рис. 1.99, б). Преимущество цельнолитых (рис. 1.99, в) крестовин перед сборными в их малодетальности, простоте и удобстве эксплуатации. Недостаток — большой расход металла, стоимость цельнолитых крестовин в несколько раз дороже, чем сборных, поэтому их производство прекращено.

Сборная крестовина с литым сердечником в виде единой отливки с наи­более изнашиваемой частью усовиков (рис. 1.100) принята на наших доро­гах в качестве основной. В этих крестовинах сердечник и наиболее изнаши­ваемая часть усовиков представляет собой единую монолитную конструк­цию. В той части крестовины, в пределах которой происходит перекатыва­ние колеса с усовика на сердечник, головку усовика частично состругивают и заменяют соответствующей частью отливки. Эта отливка опирается на подошвы усовиков, передавая им давление, воспринимаемое от колес под­вижного состава. Сердечник и наиболее изнашиваемые части усовиков из­готавливаются из высокомарганцевой стали. Для облегчения перекатывания колеса с усовика на сердечник и обрат­но, литые части усовиков имеют возвы­шение над поверхностью катания рель­совых усовиков до 6 мм, а сердечник от сечения, где его ширина 20 мм, к практи­ческому острию снижается на 4 мм. В этом случае колесо перекатывается с усовика на сердечник без нажима на узкое острие сердечника.

Контррельсы служат для направления колес при их движении по вредному про­странству в соответствующий желоб крес­товины (см. рис. 1.98). Контррельс своей средней частью должен перекрывать вред­ное пространство длиной / от горла кре­стовины до сечения сердечника 40 мм. На входах и выходах контррельса делаются желоба 88—90 мм. Контррельсы могут из­готавливаться как из обычных рельсов, так и из рельсов специального профиля. На рис. 1.101 показан контррельс специ­ального профиля типа Р65. Контррельсы соединяются между собой с помо­щью вкладышей и горизонтальных болтов.

В крестовинах при перекатывании колеса через вредное пространство не­избежны удары в сердечник или усовик, что приводит к их быстрому изно­су. Для уменьшения этих ударов применяют крестовины с подвижным сер­дечником или усовиками. На наших дорогах получили распространение крестовины с подвижным сердечником, которые используются для высоко­скоростных линий. В таких крестовинах нет вредного пространства. При­жимаясь с помощью специального привода к тому или другому усовику, под-

вижныи сердечник создает непрерыв­ную поверхность катания для колес проходящего подвижного состава (рис. 1.102). Для возможности перево­да применена вкладышно-накладоч-ная конструкция типа корневого уст­ройства в стрелке.

Применяется также крестовина с подвижным сердечником с гибкими ветвями типа Р65 марки 1/11, пред­назначенная для движения поездов со скоростью 200 км/ч; она состоит из усовиков, длинного и короткого рельсов сердечника. Длинная ветвь сердечника соединена обычным стыком в корне, а короткая ветвь, работающая по боковому пути, со­единяется в корне корневым устрой­ством вкладышно-накладочного

типа. Обе ветви сердечника выполнены из остряковых рельсов низкого несимметричного профиля ОР65.

Соединительные пути (см. рис. 1.88) представляют собой прямолиней­ные и криволинейные отрезки пути, которые соединяют стрелку с кресто-винной частью. Соединительные пути включают в себя отрезки пути от зад­них стыков рамных рельсов до конца стрелочного перевода и внутренние пути от корневых стыков до крестовины. Криволинейный соединительный путь называется переводной кривой, а кривую на ответвленном пути за пре­делами крестовины — закрестовинной кривой. Переводная кривая в стре­лочных переводах начинается от корня остряков и примыкает к прямой вставке перед крестовиной. Чем меньше угол крестовины, тем переводная кривая более пологая. В стрелочных переводах марки 1/11 радиус перевод­ной кривой 300 м, а в стрелочных переводах марки 1/9—200 м.

Переводные брусья представляют собой поперечины, на которых смон­тированы стрелка, рельсы соединительных путей и крестовинная часть. Пе­реводные брусья объединяют в единую конструкцию все части стрелочного перевода и передают давление подвижного состава на балластный слой. Наи­более широкое распространение получили деревянные переводные брусья. Они имеют преимущества перед другими видами подрельсовых оснований. Они сравнительно просты в изготовлении, име­ют небольшой вес, позволяют сравнитель­но легко осуществлять электроизоляцию рельсовых нитей, обеспечивают умерен­ную жесткость пути. Применяются пере­водные брусья двух видов: обрезные (^4) и необрезные (Б). Поперечные сечения пере­водных брусьев показаны на рис. 1.103: для I типа Ь = 200, Ъ_х = 260, Ъ₂ = 300, h = 180, h_x = 150. В зависимости от длины брусья делятся на группы, каждая из которых отли­чается от соседних на 25 см. Самые короткие брусья имеют длину 3,0 м, самые длинные — 5,5 м. Количество брусьев в оди­ночном стрелочном переводе зависит от его марки: для 1/9 — 63—68 шт., 1/11 — 75—80 шт., 1/18—135 шт.

Для замены дорогостоящих и дефицитных переводных брусьев, на изготовление кото­рых расходуется особо ценная древесина (в основном сосна) начали применяться желе­зобетонные переводные брусья (рис. 1.104). Они выполнены из предварительно напря­женного железобетона с арматурой в виде вы­сокопрочной стальной проволоки. Эксплуа­тационные наблюдения показали высокую стабильность стрелочных переводов на же­лезобетонных брусьях, возможность приме­нения для их укладки, выправки и рихтовки комплекса машин и механизмов. Стрелочные переводы на железобетонных брусьях — перспективная конструкция. Они нача­ли широко применяться на главных и приемо-отправочных путях. Началась их укладка на участках со скоростями движения пассажирских поездов до 200 км/ч. Применение стрелочных переводов на железобетонных брусьях требу­ет соблюдения ряда условий:

- сварки стыков, как внутри переводов, так и на примыкающих к нему рельсов
обычного пути (для исключения быстрого износа и дефектов рельсов в стыках);

- укладки переводов с высокой точностью, так как выправка перевода
сложная и тяжелая работа;

- применения под подкладками упругих прокладок для обеспечения не­
обходимой упругости стрелочных переводов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: