Особенности расчета и содержания бесстыкового пути.

Возможность укладки бесстыкового пути в конкретных условиях устанавливается сравнением допускаемой температурной амплитуды для данных условий с фактически наблюдавшейся в данной местности амплитудой колебаний температуры .

Если , то бесстыковой путь можно укладывать.

Значение определяется как алгебраическая разность наивысшей и наинизшей температур рельса, наблюдавшихся в данной местности (при этом учитывается, что наибольшая температура рельса на открытых участках превышает на 20 °С наибольшую температуру воздуха):

где - наибольшая температура рельса для данной местности (Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути,ТУ-2000);

- наименьшая температура рельса для данной местности (Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути, ТУ-2000).

Амплитуда допускаемых изменений температур рельсов:

где - допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии сжимающих продольных сил;

- допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих продольных сил;

- минимальный интервал температур, в котором окончательно закрепляются плети; по условиям производства работ для расчетов он обычно принимается равным 10°С, но при необходимости его можно уменьшить до 5 °С, если предусматривать закрепление плетей осенью, в пасмурную погоду, в ранние утренние или вечерние часы, когда температура рельсов в процессе закрепления изменяется медленно, или когда плети планируется вводить в расчетный интервал температур с применением принудительных средств (растягивающие приборы, нагревательные установки).

Допускаемое повышение температуры рельсовых плетей устанавливается на основании теоретических и экспериментальных исследований устойчивости пути. Данные для уложенных вновь или переложенных повторно с переборкой рельсошпальной решетки рельсовых плетей при различных конструкциях верхнего строения пути приведены в табл. П.2.1. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути.

Допускаемое понижение температуры рельсовых плетей определяют расчетом прочности рельсов, основанным на условии, что сумма растягивающих напряжений, возникающих от воздействия подвижного состава и от изменений температуры, не должна превышать допускаемое напряжение материала рельсов:

где - коэффициент запаса прочности ( = 1,3 для рельсов первого срока службы и старогодных рельсовых плетей, прошедших диагностирование и ремонт в стационарных условиях или профильное шлифование и диагностирование в пути; для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж или переложенных без шлифования);

- напряжения в кромках подошвы рельса от изгиба и кручения под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа;

- напряжения в поперечном сечении рельса от действия растягивающих температурных сил, возникающих при понижении температуры рельса по сравнению с его температурой при закреплении, МПа;

-допускаемое напряжение (для термоупрочненных рельсов - 400 МПа, для незакаленных - 350 МПа).

Температурное напряжение, возникающее в рельсе в связи с несостоявшимся изменением его длины при изменении температуры:

где - коэффициент линейного расширения рельсовой стали ( );

- модуль упругости рельсовой стали ( );

- разность между температурой, при которой определяется напряжение, и температурой закрепления плети на шпалах, .

Наибольшее допускаемое по условию прочности рельса понижение температуры рельсовой плети по сравнению с ее температурой при закреплении:

К содержанию бесстыкового пути предъявляются специальные требования по сравнению с звеньевым путем, связанные со значительными внутренними температурными напряжениями, появляющимися в рельсовых плетях при больших перепадах фактической температуры рельсов относительно температуры их закрепления.

В летнее время в каждой плети появляются силы сжатия, могущие достигать 600 - 1000 кН (60 - 100 тс). При сочетании с силами, вызываемыми воздействием на путь подвижного состава (например, силы угона), и наличии отступлений в содержании пути (неровности в плане, нарушенные размеры плеча балластной призмы и др.) силы сжатия могут стать причиной выброса пути. В зимнее время в плетях возникают растягивающие силы, достигающие при чрезмерно низких температурах 1200 - 1700 кН (120 - 170 тс). При слабой затяжке гаек клеммных и закладных болтов такие силы могут привести к разрыву стыковых болтов в уравнительных пролетах, а в случае излома плети - к образованию большого зазора, опасного для прохода поезда.

Поэтому одно из основных требований, предъявляемых к текущему содержанию бесстыкового пути, - предотвращение продольных перемещений рельсовых плетей от совместного воздействия температурных и динамических сил. Это достигается обеспечением постоянного прижатия рельсов к подкладкам, подкладок к шпалам и недопущением угона пути.

Гайки клеммных и закладных болтов при укладке плетей должны затягиваться крутящими моментами соответственно 200 и 150 Нм. В процессе эксплуатации затяжка должна контролироваться динамометрическими ключами. При падении среднего усилия затяжки на клеммных болтах до 100 Кн (10 кгм), закладных до 70 Нм (кгм) необходимо производить их подтягивание.

Контроль за угоном плетей осуществляется по смещению рисок, нанесенных белой несмываемой краской на шейку и подошву рельса в створе с боковой гранью металлической подкладки на "маячных" шпалах. В качестве "маячных" выбираются шпалы, расположенные против пикетных столбиков. Верх каждой такой шпалы окрашивается яркой несмываемой краской. На "маячной" шпале типовые клеммы заменяются на клеммы с укороченными на 8 - 10 мм ножками, а резиновые или резино - кордовые подрельсовые прокладки заменяются на полиэтиленовые или другие подкладки с низким коэффициентом трения.

Контроль за смещением рисок относительно граней подкладки производится ежемесячно.

При обнаружении на "маячных" шпалах смещений контрольных сечений рельсов до 5 мм необходимо проверить на участке состояние скреплений, заменить дефектные элементы, смазать резьбу, подтянуть гайки клеммных и закладных болтов.

При смещениях более 5 мм следует определить изменение расстояний между смежными контрольными точками. Если суммарное удлинение (или укорочение) участка длиной 100 м не превышает 10 мм, то можно ограничиться выполнением вышеуказанных мер. Если же расстояние между контрольными сечениями изменилось более чем на 10 мм, то в зоне этих участков плетей следует произвести регулировку напряжений порядком, предусмотренным в технических указаниях по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути. При этом работы должны выполняться при температуре рельсов, не превышающей допускаемую.

Если после обнаружения удлинения плети (смещение рисок "внутрь" контрольного 100-метрового участка) ожидается повышение температуры рельсов в прямых и кривых R >= 800 м более чем на 30 °C, а в кривых с меньшими радиусами более чем на 20 °C, то на период до выполнения регулировки напряжений ограничивается скорость движения до 40 км/ч.

Путевые работы, связанные с временным ослаблением устойчивости бесстыкового пути в летнее время, разрешается производить при условии, если отклонение температуры рельсовых плетей от температуры их закрепления (при которой они были закреплены) в течение всего времени производства работ не превысит значений, приведенных в технических указаниях по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути.

На участках бесстыкового пути должен быть организован непрерывный контроль за температурой рельсов, осуществляемый на специальных температурных постах дистанций пути, на стендах дорожных метеостанций, а также непосредственно в местах производства путевых работ. Суточные и длительные прогнозы температур рельсов должны своевременно сообщаться руководству дистанций пути и дорожным мастерам для учета при планировании работ и для принятия необходимых мер безопасности движения поездов в период экстремальных температур рельсов.

Температуру рельсов определяют специальным термометром.

Летом с наступлением температур, близких к наивысшей для данной местности, а зимой при понижении температур на 60 °C и более по сравнению с температурой закрепления или при температуре воздуха минус 30 °C и ниже на весь период действия таких температур надзор за бесстыковым путем должен быть усилен. Порядок и сроки дополнительных осмотров и проверок бесстыкового пути устанавливает начальник дистанции пути в зависимости от местных условий.

Осенью и зимой, до наступления периода наиболее низких температур, соответствующих данному региону, должны быть отрегулированы зазоры в стыках уравнительных рельсов и закреплены болты таким образом, чтобы при особо низких температурах не произошло разрыва стыков.

При обнаружении в рельсовой плети опасного дефекта должны быть приняты меры по его устранению и восстановлению рельсовой плети для безопасного пропуска поездов.

Восстановление плетей производится в два или три этапа: краткосрочное, временное и окончательное.

При эксплуатации бесстыкового пути должны выполняться все требования по особенностям содержания такого пути, изложенные в технических указаниях по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути.

82. Устройство, работа и содержание рельсовых цепей, основные неисправности в них и методы их обслуживания. Изолирующие стыки.

Рельсовыми цепями называются устройства, выполняющие следующие функции: контроль состояния участков пути (свободное или занятое); контроль целостности рельсовых нитей; передача информации с пути на локомотив

В зависимости от места применения (системы СЦБ) рельсовые цепи делятся на перегонные, станционные и горочные.

В зависимости от принципа действия рельсовые цепи делятся на нормально замкнутые и нормально разомкнутые.

сновными элементами рельсовой цепи являются источник питания ИП, рельсовая линия PJ1, путевой приемник ПП, устройства защиты и согласования УЗС.

Принцип действия нормально замкнутой рельсовой цепи состоит в следующем. При свободном участке ток /с от источника питания протекает по рельсовой линии к путевому приемнику (этот ток называется сигнальным). Путевой приемник находится в состоянии «включен», чем фиксируется свободность участка (отсутствие на участке подвижных единиц) и целостность рельсовых нитей.

При вступлении на участок колесной пары КП подвижной единицы часть сигнального тока протекает через колесную пару, а часть /пп — через обмотку путевого приемника. Так как электрическое сопротивление колесной пары намного меньше сопротивления обмотки приемника, то сила тока /кп будет намного больше, чем /пп. Сила тока /пп будет недостаточной для включения ПП, поэтому путевой приемник будет находиться в состоянии «выключен», чем фиксируется занятость участка подвижным составом.

Устройства защиты и согласования обеспечивают защиту аппаратуры рельсовой цепи от опасных и мешающих воздействий тягового тока (на электрифицированных участках), от перенапряжений и помех, вызванных атмосферными явлениями (грозовые разряды — удары молнии) или коммутационными процессами в различных электрических цепях, а также обеспечивают согласование высокого сопротивления аппаратуры рельсовой цепи и низкого сопротивления рельсовой линии.

Нормально замкнутые рельсовые цепи применяются на перегонах — в системах автоблокировки, автоматической переездной сигнализации и системах контроля подвижного состава на ходу поезда, и на станциях — в системах электрической централизации стрелок и светофоров.

Принцип действия нормально разомкнутой рельсовой цепи состоит в следующем. При свободном участке трансформатор ПТ работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода /j, протекающий от источника питания по первичной обмотке ПТ, создает на резисторе R падение напряжения, недостаточное для включения путевого приемника. Путевой приемник находится в состоянии «выключен», чем фиксируется свободное состояние участка.

При вступлении на участок колесной пары КП подвижной единицы трансформатор ПТ получает нагрузку, и по его вторичной обмотке через колесную пару протекает ток /2. Сила тока /] увеличивается и создает на резисторе R падение напряжения, достаточное для включения путевого приемника. Путевой приемник находится в состоянии «включен», чем фиксируется занятое состояние участка.

Недостатком нормально разомкнутых рельсовых цепей является невозможность непрерывного контроля целостности рельсовых нитей.

Нормально разомкнутые рельсовые цепи применяются на сортировочных горках в системах горочной автоматической централизации. Для защиты от перевода стрелок под отцепом горочные рельсовые цепи дополняются различными датчиками (датчиками прохода колес, ФЭУ, РТД-С, ИПД), которые обеспечивают дополнительную фиксацию вступления отцепа на контролируемый участок.

В зависимости от рода сигнального тока различают рельсовые цепи постоянного и переменного тока. У последних в качестве сигнального может использоваться переменный ток на частотах 25; 50; 75 Гц, а также в диапазонах тональных частот (420—780 Гц, 4545—5555 Гц).

В зависимости от вида сигналов, поступающих в рельсовую линию, различают рельсовые цепи с непрерывным питанием, импульсные и кодовые. У импульсных рельсовых цепей сигнальный ток подается в рельсовую линию в виде равномерных импульсов, у кодовых — в виде кодовых комбинаций.

В зависимости от характера путевого развития контролируемого участка рельсовые цепи делятся на неразветвленные и разветвленные.

В зависимости от способа организации протекания тягового тока по рельсовым нитям рельсовые цепи делятся на однониточные и двухниточные.

Необходимая токопроводимость рельсовых нитей обеспечивается за счет применения основных и дублирующих стыковых рельсовых соединителей и сохранения постоянного зазора (просвета) между подошвой рельса и балластом (не менее 3 см).

На электрифицированных участках постоянного тока применяют медные приварные соединители сечением 70 кв. мм, а на участках переменного тока - медные приварные соединители сечением 50 кв. мм, а также пружинные рельсовые соединители (на участках бесстыкового пути со сварными рельсовыми плетями длиной 200 м и более).

На неэлектрифицированных участках с автономной тягой устанавливают стальные (приварные или штепсельные), а также пружинные соединители.

Приварка соединителей осуществляется согласно техническим указаниям на электродуговую приварку рельсовых стыковых соединителей. Приварка основных соединителей производится к головке рельса - выгнутой частью вниз и с расположением манжетов таким образом, чтобы после приварки их не могли касаться бандажи колес подвижного состава и они не препятствовали бы снятию накладок.

Концы гибкого троса приварного соединителя должны быть оплавлены и приварены к манжете для обеспечения более тесного и надежного контактирования между собой тросовых проволок и манжеты.

Рельсовые цепи оборудуются дублирующими соединителями: на перегонах - на участках приближения к переездам и станциям, приближения и удаления от станций; на главных путях станций, а также по маршрутам безостановочного пропуска и приема (отправления) пассажирских поездов - согласно технико - распорядительному акту станции.

Обязательна установка основных и дублирующих стыковых соединителей (приварных или штепсельных) на ответвлениях рельсовых цепей, которые не обтекаются током рельсовых цепей, а также в стыках тяговой нити однониточных рельсовых цепей.

В качестве дублирующих применяются приварные рельсовые соединители, приварка которых производится к подошве рельса того же типа, что и основные. Кроме того, на электрифицированных участках могут устанавливаться электротяговые соединители длиной 1200 мм с болтовыми креплениями (медные или равноценные по электрическому сопротивлению - из другого материала), а также пружинные соединители. На участках с электротягой переменного тока в качестве дублирующих допускается также применение стальных приварных или штепсельных соединителей.

При производстве работ по установке соединителей, сварке и наплавке рельсов или крестовин электродуговым методом должны соблюдаться правила, исключающие повреждение устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) током сварочного агрегата.

Рельсовые стыки, имеющие дополнительные приспособления для уменьшения электрического сопротивления, применение которых разрешено МПС, оборудуются стыковыми соединителями согласно технологии на их применение.

Пути отстоя вагонов с электроотоплением, участки пути и все рельсовые цепи, по которым проходит ток электроотопления, должны иметь дублирующие соединители и не менее двух отводов в соответствии с нормами, утвержденными МПС России.

Для разделения рельсовых цепей на электрически изолированные друг от друга участки применяются изолирующие стыки следующих конструкций:

- сборные с объемлющими металлическими накладками (рис. 3.37);

- сборные с двухголовыми металлическими накладками (рис. 3.38);

- клееболтовые с двухголовыми металлическими накладками (рис. 3.39а);

- клееболтовые с полнопрофильными металлическими накладками (рисунок 3.39б);

- клееболтовые с металлокомпозитными накладками (рис. 3.40а);

- сборные с композитными накладками (рис. 3.40б).

Клееболтовые изолирующие стыки маркируют следующим образом: на расстоянии 0,5 м от торца накладки на шейке рельса с каждой стороны несмываемой белой краской указывается дата склеивания и условное обозначение предприятия - изготовителя.

Изолирующие стыки должны располагаться над серединой шпального ящика. При деревянных шпалах с костыльным скреплением рельсы, стыкующиеся в изолирующем стыке, закрепляются по каждой рельсовой нити противоугонами в "замок" на 13 шпалах с обеих сторон стыка.

Торцы рельсов в изолирующем стыке не должны иметь наката. Зазор в стыке по всей высоте рельса должен составлять 5 - 10 мм. Все изолирующие детали стыка должны быть типовых форм и размеров, соответствующих типу рельсов.

Места выхода изолирующих прокладок из-под металлических частей должны быть очищены от грязи, мазута, металлической пыли и других загрязнителей.

После каждых 50 млн. пропущенного по пути тоннажа, но не реже одного раза в два года на путях 1 - 3 класса и три года на остальных путях, изолирующие стыки осматриваются со снятием накладок, при этом заменяются поврежденные и изношенные изолирующие детали.

При текущем содержании бесстыкового пути в зоне изолирующих стыков (по 50 м с обеих сторон) необходимо через каждые 15 - 20 млн. т брутто прошедшего по пути груза, но не реже 1 раза в год, сплошь подтягивать гайки клеммных и закладных болтов, а в стыках - выправлять просадки и подбивать стыковые и предстыковые шпалы.