Рельсы, скрепления, шпалы, стрелочные переводы на ж/д

4.3

Рельсы, скрепления, шпалы, стрелочные переводы на ж/д

Рельсы для надежной работы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для рельсов служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на типы Р50, Р65 и Р75. Буква Р, означает «рельс», а цифра - округленную массу 1 м в килограммах. До 1962 г. в путь укладывали также рельсы типа Р43.

Поскольку основное воздействие на рельс в нормальных условиях движения оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, наиболее рациональной формой рельса считается двутавровая (рис. 4.8), имеющая одновременно и меньший расход металла. Основные размеры рельсов разных типов даны в табл. 4.2.

Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65. Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м. В качестве уравни-

тельных рельсов при бесстыковом пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46; 12,42 и 12,38м).

Сроки службы рельсов измеряют количеством проследовавшего по ним тоннажа.

Повышение сроков службы рельсов достигают комплексом взаимосвязанных мероприятий: увеличением

массы рельсов, повышением качества рельсовой стали, ее термоупрочнением и легированием, совершенствованием поперечных профилей, применением бесстыкового пути, шлифовки поверхности катания и смазки боковой рабочей грани головки в кривых. Рельсы крепят к шпалам с помощью промежуточных скреплений, которые должны обеспечивать надежную и упругую связь со шпалами, сохранять постоянство ширины колеи, не допускать продольного смещения и опрокидывания рельсов. При железобетонных шпалах они должны, кроме того, обеспечивать электрическую изоляцию рельсов и шпал, так как на участках с автоблокировкой рельсы используют в качестве проводников сигнального тока, а при электротяге как проводники обратного тока. Промежуточные скрепления бывают трех основных видов: нераздельные, смешанные и раздельные. При нераздельном скреплении (рис. 4.9) рельс и подкладки, на которые он опирается, крепятся к шпалам одними и теми же костылями или шурупами, при смешанном скреплении подкладки, кроме того, крепятся к шпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное скрепление с подкладками, имеющими уклон 1:20 широко распространено на дорогах нашей страны. Его преимуществами являются простота конструкции, небольшая масса, срав-нительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и вызывает механический износ шпал.

При раздельном скреплении рельс крепится к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, подкладки к шпалам - болтами или шурупами. Достоинствами этого скрепления являются смена рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление действующим продольным силам, обеспечение постоянства ширины колеи. Это скрепление несколько дороже и сложнее по конструкции, но не требует дополнительного закрепления пути от угона и дает снижение эксплуатационных расходов по сравнению с другими видами скреплений.

Соединение рельсовых звеньев между собой осуществляется с помощью стыковых скреплений, основными элементами которых являются накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Стыковые накладки предназначены для соединения рельсов и восприятия в стыке изгибающих и поперечных сил. Двухголовые накладки изготовляют из высокопрочной стали и подвергают закалке. Болты, как и накладки, должны обладать высокой прочностью. Под их гайки для обеспечения постоянного натяжения подклады-вают пружинные шайбы. На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков устраивают изолирующие стыки, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Существует два типа изолирующих стыков: с металлическими объемлющими накладками и клееболтовые. В стыках первого типа изоляцию обеспечивают постановкой прокладок и втулок из фибры, текстолита или полиэтилена. В стыковом зазоре также ставится прокладка из текстолита или трикопа, имеющая очертания рельса. В последнее время все шире применяют клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками склеивают эпоксидным клеем с концами рельсов в монолитную конструкцию.

Под действием сил, возникающих, в особенности, при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное смещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. На двухпутных участках угон происходит по направлению движения поездов, на однопутных угон двусторонний. Наилучшим способом предотвращения угона пути является применение щебеночного балласта и раздельных промежуточных скреплений, обеспечивающих сопротивление продольному смещению рельсов и не требующих дополнительных закреплений.

При нераздельном и смешанном скреплениях для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные противоугоны - пружинные
(рис. 4.10), в виде скобы, защемляемой на подошве рельса и упирающуюся в шпалу. Самозаклинивающийся противоугон состоит из скобы и клина с упором, который прижимается к шпале и при смещении рельса заклинивается все сильнее. Пружинные противоугоны легче клиновых, состоят из одной детали, хорошо работают как на однопутных, так и на двухпутных линиях, уход за ними требует меньший затрат рабочей силы. Противоугоны устанавливают

от 18 до 44 пар на 25-метровом звене.

С начала 50-х годов на железных дорогах все шире внедряется бесстыковой путь, являющийся наиболее прогрессивной и совершенной конструкцией. За счет устранения стыков снижается динамическое воздействие на путь, существенно уменьшается износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что сокращает расход топлива и электроэнергии на тягу поездов. Резкое сокращение числа стыковых скреплений за счет сварки отдельных звеньев в плети дает экономию металла до 1,8 т на каждый километр пути, позволяет снизить расходы на содержание и ремонт пути. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на

20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал - на 8^13 %, балласта (до очистки) - на 25 %, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10^30%.

Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Сваривают рельсы электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах.

Длина сварных плетей на сети железных дорог РФ обычно принимается не более 800 м, что соответствует длине составов специальных поездов из платформ, оборудованных роликами, которыми плети доставляются на перегон. При необходимости длину плетей увеличивают до 950 м, для чего к плети длиной 800 м на месте укладки приваривают плеть длиной 150 м. Минимальная длина рельсовых плетей равна 250 м, однако при техническом обосновании и в коротких тоннелях применяют и более короткие плети, но не менее 150 м.

Между сварными плетями укладывают две - четыре пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42; 12,38 м) для возможности сезонной регулировки длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных в путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности.

Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что хорошо закрепленные рельсовые плети при повышении или понижении температуры не могут изменять свою длину. Из-за этого в них возни-

кают значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100-200 кН, которые в жаркую погоду могут привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз - к излому плети с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют.

Существует два способа эксплуатации бесстыкового пути. Первый способ, являющийся наиболее эффективным и широко применяемым, предусматривает закрепление рельсов на постоянный температурный режим эксплуатации. Второй способ, применяемый при больших перепадах температур по сезонам года, предусматривает сезонные разрядки температурных напряжений с закреплением плетей два раза в год: на летний и зимний режимы. При этом ослабляют скрепления рельсов со шпалами, начиная от концов плети, и снимают уравнительные рельсы. Снятие напряжения в плетях сопровождается удлинением или укорочением их, после чего укладываются новые уравнительные рельсы длиннее или короче прежних.

Для повышения эффективности бесстыкового пути стремятся к сокращению числа уравнительных пролетов, на содержание которых уходит до 25 % всех затрат на его эксплуатацию, за счет укладки плетей сверхнормативной длины (более 950 м). После многолетних опытов с 1986 г. разрешена укладка таких плетей с соблюдением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации.

Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов, где к верхнему строению пути предъявляются повышенные требования. Особое внимание при этом уделяется предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов, который ликвидируется шлифовкой их специальными рельсошлифовальными поездами. Путь надежно закрепляют от угона. При смешанном скреплении рельсы крепят на каждом конце шпалы пятью костылями.

Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований, к которым крепятся рельсы и обеспечивается постоянство ширины колеи. Помимо шпал, к подрельсовым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Шпалы должны быть прочными, упругими, дешевыми и обладать достаточным сопротивлением электрическому току.

Материалом для шпал служит дерево, железобетон, металл. Около 90% всех шпал на железных дорогах мира составляют деревянные, пропитанные масляными антисептиками. Достоинством таких шпал является относительно малый вес, упругость, простота изготовления, удобство крепления рельсов, высокое сопротивление токам рельсовых цепей. Недостатком является сравнительно небольшой срок службы (15-18 лет) и значительный расход деловой древесины (сосна, ель, пихта, лиственница, реже кедр, бук, береза).

Поперечное сечение деревянных шпал имеет два вида: обрезные А, опиленные с 4-х сторон, и брусковые B, имеющие опиленные поверхности только сверху и снизу (рис. 4.11).

Начиная с 1957 года на железных дорогах бывшего СССР получили широкое применение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой. Достоинством их является долговечность (40-50 лет),

обеспечение устойчивости пути, плавность движения поездов, что объясняется равноупругостью шпал. Применение железобетонных шпал сберегает такой ценный материал как древесину, сохраняя при этом экологические условия.

Недостатком железобетонных шпал является их большая масса, токо-проводимость, высокая жесткость, сложность крепления к ним рельсов. Для повышения упругости пути при железобетонных шпалах под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока рельсовые скрепления имеют специальную конструкцию с электроизоляционными деталями.

Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах РФ применяют 4 эпюры, соответствующие укладке 1440, 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.

Для перехода подвижного состава с одного пути на другой служат стрелочные переводы. Пересечение путей осуществляется глухими пересечениями. С применением стрелочных переводов и глухих пересечений устраивают соединения путей, называемые стрелочными улицами и съездами.

В зависимости от назначения и условий соединения путей между собой стрелочные переводы подразделяют на одиночные, двойные и перекрестные. Одиночные переводы делятся на обыкновенные, симметричные и несимметричные.

Обыкновенный стрелочный перевод служит для соединения двух путей. Он может быть право- или левосторонним и применяется при отклонении бокового пути в ту или другую сторону. Этот вид переводов имеет наибольшее распространение. В состав стрелочного перевода входят собственно стрелка, крестовина с контррельсами, соединительная часть между ними и переводные брусья.

Стрелка состоит из двух рамных рельсов, двух остряков, предназначенных для направления подвижного состава на прямой или боковой путь, и переводного механизма.

Остряки соединены поперечными стрелочными тягами, с помощью которых один из остряков плотно подводится к рамному рельсу, другой отходит от свободного рамного рельса на величину, необходимую для сво-бодного прохода гребней колес. Величину отхода этого остряка от оси первой тяги называют шагом остряка.

Тонкую часть остряка называют острием, другой его конец - корнем. Корневое крепление обеспечивает поворот остряков в горизонтальной плоскости и соединение с примыкающими к ним рельсами.

Крестовина (рис. 4.12) состоит из сердечника и двух усо-виков. Она обеспечивает пересечение гребнем колес рельсовых головок, контррельсы направляют гребни колес в соответствующие желоба при проходе колесной пары по крестовине. Точку пересечения продолжения рабочих граней сердечника крестовины называют ее математическим центром, а самое узкое место между усовиками - горлом крестовины. Угол а, образуемый рабочими гранями сердечника, называют углом крестовины. Соединительная часть перевода, лежащая между стрелкой и крестовиной, состоит из прямого участка и переводной кривой. Радиус этой кривой зависит от угла крестовины: чем меньше угол, тем больше радиус. Переводы с меньшими углами крестовин допускают большие скорости движения поездов. Стрелочные переводы крепят с помощью специальных башмаков, подкладок, шурупов и костылей к переводным брусьям или железобетонным плитам, которые укладывают на балластную призму.

Симметричный перевод (рис. 4.13) имеет те же основные элементы, что и обыкновенный, но благодаря меньшей длине остряков, крестовины и переводной кривой позволяет значительно сократить длину соединения путей. Симметричные переводы применяют при разветвлении основного пути на два под одинаковым углом при укладке путей на станциях. Редко применяют разносторонние несимметричные переводы, имеющие разные углы отклонения обоих путей от основного. Двойной перевод разветвляет основной путь на три направления. Такие переводы применяются в стесненных условиях. Перекрестный перевод дает возможность переходить подвижному составу с одного пути на другой в обоих направлениях.

В зависимости от назначения укладывают стрелочные переводы с марками крестовин, указанными в табл. 4.3. Все больше применяют стрелочный перевод марки 1/11 усиленной конструкции с гибкими остряками и литой крестовиной, допускающий движение поездов по прямому пути со скоростью до 160 км/ч. Существующие переводы пологих марок 1/18 и 1/22 применяют на маршрутах следования поездов при отклонении их с главного пути на боковое направление. При этом скорость движения по боковому пути составляет соответственно 80 и 120 км/ч.

На линии Москва - С.-Петербург используют стрелочные переводы типа Р65 марки 1/11, предназначенные для движения пассажирских поездов по прямому пути со скоростью 200 км/ч.

Другим распространенным устройством для соединения путей являются съезды. В зависимости от расположения соединяемых путей съезды бывают обыкновенные, перекрестные и сокращенные.

Обыкновенный съезд состоит из двух одиночных стрелочных переводов и соединительного пути, укладываемого между корнями их крестовин. Перекрестный или двойной съезд представляет собой пересечение двух одиночных съездов. Он имеет четыре стрелочных перевода и глухое пересечение, размещенное между корнями крестовин. Сокращенные съезды применяют при соединении двух далеко отстоящих друг от друга путей для уменьшения общей длины соединения.

При устройстве перекрестных съездов, а также в местах, где пути пересекаются между собой без перевода подвижного состава с одного пути на другой, делают глухие пересечения. Они состоят из четырех крестовин с контррельсами, из которых две крестовины острые и две тупые.

Путь, на котором последовательно расположены стрелочные пере-воды, ведущие на параллельные пути, называют стрелочной улицей. Это устройство дает возможность перемещать подвижной состав на любой из соединяемых путей.

содержание .. 20 21 22 23 24 25 26 ..