Прогнозирование надежной работы звеньевого пути

Эксплуатация звеньевого пути с существующим конструктивным зазором на большинстве железных дорог вызывает определенные трудности. В зимнее время при температурах, близких к минимальным, стыковые зазоры достигают своих конструктивных значений. Дальнейшее понижение температуры включает в работу на изгиб стыковые болты. Это может привести к срезу стыковых болтов или к полному разрыву стыков, что представляет явную угрозу безопасности движения поездов.

Летом при температурах, не достигших максимального значения, образуются нулевые зазоры, и возникает торцевое давление, которое по мере повышения температуры резко возрастает и в момент наступления близких к максимальным температур может достигать или превышать допускаемые критические значения. При этом летом возникает реальная опасность нарушения устойчивости пути, что нередко является причиной аварий и крушений на железнодорожном транспорте.

В соответствии с действующими конструктивными и нормативными документами назначение нормальных стыковых зазоров для звеньевого пути производится повсеместно, как правило, без учета плана пути, что является недопустимым по условиям обеспечения оптимальной температурной работы железнодорожного пути в процессе эксплуатации при наступлении максимальных или близких к ним температур. Максимально допустимые перепады сжимающих температур для звеньевого пути с деревянными шпалами, на костыльном скреплении и щебеночном балласте для рельсов типа Р50, Р65, Р75 приведены в таблице 5.7.

Таблица 4.5 – Допустимые перепады сжимающих температур

Тип рельсов	Допустимые перепады сжимающих температур, ºС, в зависимости от радиуса кривых, м
прямая
Р50
Р65, Р75

Как видно из таблицы, если в прямых участках пути допустимый интервал температур на сжатие достаточно большой и составляет 38°С, то по мере уменьшения радиуса кривых происходит снижение допустимого температурного перепада на сжатие. При этом, в кривых радиусом 300м для рельсов типа Р65 и Р75 он составляет всего лишь 16ºС, то есть почти в 2,5 раза меньше по сравнению с температурными перепадами в прямых участках.

Существующий подход к установке стыковых зазоров осложняет эксплуатацию звеньевого пути и создает угрозу нарушения устойчивости его в летнее время. Нормальные стыковые зазоры для прямых и крутых кривых радиусом 300м в одном климатическом районе будут отличаться на 6мм.

Один зазор не может оказать решающего значения на работоспособность звеньевого пути, он всегда может откорректироваться и измениться за счет соседних стыковых зазоров.

Как показывает практика, выброс звеньевого пути может сформироваться и произойти на протяжении 50 – 70м. Следовательно, на указанном протяжении, но не более чем на 100 метрах пути, необходимо определять средний зазор для прогнозирования надежности работы звеньевого пути в летнее время.

Работники путевого хозяйства должны уметь анализировать фактическое состояние стыковых зазоров, определять необходимость выполнения тех или иных неотложных мер по разгонке и регулировке зазоров для обеспечения надежной работы звеньевого пути и высокого уровня безопасности движения поездов. При этом не следует допускать выброса пути летом, а также среза болтов и разрыва стыков в зимнее время.

Предварительным анализом определяются минимальные и максимальные фактические стыковые зазоры по каждой рельсовой нитке, замеренные при

сплошном промере состояние стыков и фиксированной температуре рельсов. Затем строятся покилометровые гистограммы стыковых зазоров 25-метровых рельсов сначала на каждой рельсовой нитке в отдельности, а затем по обеим ниткам, которые характе­ризуют состояние стыковых зазоров на время их сплошного промера при конкретной температуре.

На основании выполненных специальных расчетов и анализа состояния сты­ковых зазоров 25-метровых рельсов весеннего промера прогнозируется надежность работы звеньевого пути по устойчивости пути летом, и даются соответствующие рекомендации о необходимости выполнения неотложных работ по разгонке или регулировке стыковых зазоров. При наличии угона назначается проведение дополнительных, сплошных промеров стыковых зазоров звеньевого пути накануне ожидаемого наступления экстремальных или близких к ним температур.

Замер величины стыковых зазоров и температуры рельсов производится обычно вручную. Однако, целесообразно для этой цели использовать вагоны-путе­измерители или другие специальные устройства с бесконтактными датчиками. Обработка полученных результатов измерений и прогнозирование надежности работы звеньевого пути должны выполняться с использованием бортовой или стационарной ЭВМ, по распечаткам которой определяются опасные для дальнейшей эксплуатации, звеньевого пути 100-метровые участки (пикеты).

По результатам расчетов конкретного состояния стыковых зазоров для экстремальных значений температур могут быть построены попикетные графики фактических сжимающих перепадов температур летом, а также графики минимально возможных значений стыковых зазоров в зимнее время. Полученные расчетом попикетные значения сжимающих перепадов температур и максимально возможных стыковых зазоров сравниваются соответственно с допускаемыми перепадами температур по устойчивости с учетом плана линии, приведенными в таблице, или с конструктивной величиной стыкового зазора, после чего делаются соответствующие выводы и рекомендации.

Для построения графика попикетных сжимающих перепадов температур необходимо определить среднее значение зазора на пикете, определяемое для обеих рельсовых ниток.

Фактически возможные попикетные сжимающие перепады температур определяются по формуле [3]:

, (4.3)

где –	максимальная температура, °С;
–	температура, при которой замерены зазоры, °С;
–	средний зазор на пикете, мм.

Таблица 4.6 – Сжимающие перепады температур

Тип рельсов	Допустимые перепады сжимающих температур, ºС, в зависимости от радиуса кривых, м
прямая
Р50
Р65, Р75

Таблица 4.7 – Сжимающие перепады температур

Пикеты	Средний зазор на пикете, мм	Максимальная температура,°С	Температура, при которой замерены зазоры, ⁰С	Попипектные сжимающие перепады температур,°С
4

Рисунок 4.2 – Графики по пикетных сжимающих перепадов температур

Для определения значений стыковых зазоров в момент наступления минимальной температуры необходимо определить изменение стыковых зазоров от температуры замера до минимальной:

(4.4)

где	–	коэффициент линейного расширения рельсовой стали, ;
	–	длина рельса, мм;
	–	минимальная температура, ;
	–	температура замера, .

Стыковые зазоры в момент наступления минимальной температуры определяются по формуле:

(4.5)

где λ_ф - фактическая величина стыкового зазора, мм.

Значения стыковых зазоров в момент наступления минимальной температуры приведены на рисунке 4.3.

Из рисунка видно, что изгиб и срез болтов зимой возможны:

– По левой нитке: на ПК0; ПК1; ПК3; ПК4; ПК5;ПК8;ПК9.

Рисунок 4.3 – Графики по пикетных сжимающих перепадов температур

– По правой нитке: ПК1;ПК2;ПК4;ПК5;ПК7;ПК8;ПК9.