Тулендиев Т.Т., Баймаханов А.Е., Иманбердиев Д.Ж.

Республика Казахстан, г Алматы

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ УЗЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ

От конструкции узлов, способов соединения и крепления основных элементов, рельсовых скреплений во многом зависит успешная эксплуатация стрелочного перевода в целом, надежность его работы в пути, затраты на укладку и текущее содержание.

Конструкция узлов и скреплений стрелочных переводов должна отвечать следующим требованиям:

- обеспечивать надежное крепление основных элементов с обеспечением стабильности рельсовой колеи и других контролируемых параметров на протяжении всего срока службы стрелочного перевода;

- обеспечивать максимально возможную равножесткость всей конструкции стрелочного перевода вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- меть минимальный объем механической обработки и сверлений рельсовых элементов, влияющих на появление и развитие дефектов при эксплуатации;

- обеспечивать минимальные затраты и технологичность укладки и
текущего содержания стрелочного перевода.

Схемы раскладки металлических частей стрелочных переводов с определением их размеров должны разрабатываться с учетом обеспечения:

- минимальных динамических воздействий подвижного состава на элементы стрелочных переводов (максимальная длина элементов с одновременным минимальным количеством стыков);

- возможность сварки стыков в пути при укладке стрелочного перевода;

- возможности изготовления, транспортировки и укладки узлов и блоков стрелочных переводов имеющимися современными средствами;

- технологичность и малозатратность текущего содержания стрелочных переводов.

Сформулированным техническим требованиям наиболее отвечает двухблочная схема разбивки. Применение такой схемы раскладки металлических частей возможно при использовании гибких остряков и длине стрелки, обеспечивающей установку в задних стыках рамных рельсов и рельсов остряков изолирующих стыков. При двухблочной схеме разбивки стрелочный блок должен непосредственно стыковаться с удлиненным крестовинным блоком без промежуточного блока соединительных путей. Такая схема, в сравнении с массовыми, распространенными в России, стрелочными переводами обеспечивает увеличение минимальной длины рельса в стрелочном переводе марки 1/11 с 7 до 11,8 метра, сокращение количества стыков с 16 до 12. Расположение всех стыков позволяет выполнить их сварку и разбить стрелочный перевод на удобные для укладки перевода в путь блоки.

Применение двухблочной схемы разбивки сокращает время на укладку и затраты на текущее содержание стрелочного перевода.

Двухблочная схема разбивки, разработанная по сформулированным требованиям, в настоящее время применена в стрелочных переводах типа Р65 марки 1/11 и 1/9 для путей 1-2 классов и в скоростных стрелочных переводах типа Р645 марки 1/11 на железобетонных брусьях.

При разработке магистральных стрелочных переводов в конструкции стрелок следует стремиться к применению гибких остряков, обеспечивающих оптимальную эпюру стрелочного перевода, повышенную надежность в эксплуатации в сравнении со стрелками с остряками поворотного типа, сварку стыков в пути, а также обеспечивающих лучшие условия взаимодействия с подвижным составом.

Остряки поворотного типа с вкладыше-накладочным корневым креплением могут применяться в случаях невозможности использования гибких остряков, например в переводах марки 1/6.

Важным фактором в обеспечении надежной работы стрелок является конструктивное решение крепления рамных рельсов к подкладкам с подушками. В массовых конструкциях немодернизированных стрелочных переводов это крепление выполнено жестким с применением литых упорок, крепящихся болтами к рамному рельсу и подкладкам. Такс крепление обладает рядом недостатков: большое количество отверстий в рамных рельсах, являющихся концентраторами напряжений и снижающих их надежность; жесткое закрепление не обеспечивает упругое отжатие головки рельса и влечет повышенные напряжения в контакте гребня колеса и головки рельса; высокая металлоемкость и сложность в содержании.

Указанные недостатки типового крепления рамных рельсов исключаются при их упругом прикрепления. К такому прикреплению должны предъявляться следующие требования:

- конструкция подкладок с подушками должна обеспечивать

установку упругих клемм, прижимающих подошву рамных рельсов;

- крепление рамных рельсов к подкладкам с подушками должно осуществляться без сверления отверстий в его шейке;

- усилие прижатия подошвы рамного рельса упругими клеммами должно быть не менее усилия прижатия клемм, установленного для промежуточных рельсовых скреплений, т.е. 10 кН;

- узлы крепления должны быть технологичны и просты в эксплуатации.

Учитывая повышенные требования, предъявляемые к угону рамных рельсов в сравнении с обычными путевыми рельсами, в конструкции стрелок с упругим прикреплением рамных рельсов должны предусматриваться дополнительные противоугонные устройства, обеспечивающие взаимное проектное положение рамного и остряка, но не препятствующие упругому отжатию остряка и рамного рельса под воздействием горизонтальных поперечных нагрузок.

При работе стрелок без внешних замыкателей, в зоне острия остряков на подкладках с подушками должны устанавливаться упорки, так как по условиям запирания стрелки электроприводом упругое отжатие рамного рельса должно быть минимальным.

В соответствии с этими требованиями разработана конструкция крепления рамных рельсов в стрелочных переводах для путей 1-2 классов и в модернизированных стрелочных переводах типа Р65 марок 1/11 и 1/9, внедренных в эксплуатацию на железных дорог Казахстана, России и некоторых странах СНГ.

При достаточно высоких эксплуатационных характеристиках массовых конструкций крестовин типа общей отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков они имеют ряд существенных недостатков, к которым, в первую очередь относятся:

- низкая надежность заднего вкладыше-накладочного стыка, влекущая его быстрое расстройство в эксплуатации с образованием горизонтальных и вертикальных ступенек со стыкуемыми рельсами;

- резкий перепад жесткости в зоне перекатывания со стыкуемых рельсов на хвостовую часть крестовины;

- невозможность сварки примыкающих рельсов с крестовиной;

- поражаемость дефектами зоны передней врезки сердечника в рельсовые усовики.

Следствием перечисленных недостатков являются повышенные динамические воздействия в зоне заднего стыка крестовин, развитие опасных дефектов в хвостовой части, выкрашиваний и выколов во врезках.

Наиболее рациональным направлением в решении этой проблемы, на современном этапе является применение крестовин с приварными рельсовыми окончаниями, обеспечивающими размещение типовых накладочных стыков, возможность их сварки и исключающих резкий перепад жесткости в зоне перекатывания колеса с примыкающего путевого рельса на крестовину. Стыки передних врезок целесообразно исключить за счет применения объемлющего соединения рельсовых стыков с сердечником. Тонкие части литых усовиков, при этом, должны иметь укрытие по аналогии с укрытием остряков стрелок. Необходимое удлинение заднего вылета крестовин типа Р65 при переходе на конструкцию с приварными рельсовыми окончаниями, в сравнении с типовыми, составит для марок 1/11 и 1/9 около 1,5 м.

Сварные крестовины, разработанные согласно изложенным рекомендациям прошли все этапы испытаний, показали повышенные эксплуатационные характеристики и внедрены в настоящее время в стрелочных переводах для путей 1-2 классов и в перекрестных стрелочных переводах на железобетонных брусьях.

Ответственным элементом крестовины являются контррельсовые узлы, В анализе соблюдения нормативов содержания и отказов контррельсов, приведенном во второй главе отмечена недостаточная стабильность обеспечения нормативных размеров желобов контррельсов и отказы узлов из-за обрывов контррельсовых болтов. Типовая конструкция крепления контррельсов при помощи болтов и стальных вкладышей требует большого количества сверлений в ходовом рельсе, являющихся концентраторами напряжений. Не предусмотрена регулировка размеров желобов при текущем содержании. При замене ходового рельса в случае образования в нем дефекта требуется разборка или полная замена всего контррельсового узла.

Совершенствование контррельсовых узлов с учетом опыта эксплуатации типовых конструкций необходимо вести в следующих направлениях:

- контррельс не должен быть непосредственно связан с ходовым рельсом и передавать на него горизонтальные усилия, воспринимаемые им при ударах в отводы колес подвижного состава.

- ходовой рельс должен иметь упругое прикрепление к подкладкам контррельсового узла;

- должна обеспечиваться регулировка ширины желобов между контррельсом и ходовым рельсом при текущем содержании без разборки контррельсового узла;

- должна обеспечиваться замена ходового рельса без разборки всего контррельсового узла.

Согласно приведенным требованиям разработана конструкция контррельсовых узлов с контррельсом из специального прокатного профиля СП 850 не связанного вкладышами с путевым рельсом. Эксплуатационные испытания таких контррельсов подтвердили их преимущества перед типовыми в текущем содержании, а так же по стабильности размеров желобов при текущем содержании.

Рельсовые скрепления в значительной степени влияют на успешную работу всей конструкции. В отличие от промежуточных рельсовых скреплений обычного пути они должны обладать универсальностью применения, как для крепления рельсов соединительных путей, так и для крепления узлов стрелки и крестовины.

Применяемые в настоящее время в стрелочных переводах на деревянных брусьях шурупно-костыльные рельсовые скрепления, а на железобетонных брусьях скрепления типа КБ, не обеспечивают необходимой надежности в эксплуатации и требуют значительных затрат на текущее содержание. Об этом свидетельствуют результаты анализа соблюдения норм содержания при эксплуатации стрелочных переводов.

При выборе скреплений для стрелочных переводов необходимо учитывать следующие требования:

- скрепления должны надежно крепить рельсовые элементы и узлы стрелочных переводов

- скрепления должны упруго передавать горизонтальные и вертикальные усилия от рельсовых элементов на подкладки и подрельсовое основание;

- скрепления должны обеспечивать сборку и укладку стрелочных переводов крупными узлами (полустрелка, крестовина, контррельсовые узлы);

- габариты крепящих элементов скреплений должны обеспечивать их установку в стесненных узлах стрелочных переводов;

- скрепления должны быть просты в монтаже и малозатратны в

содержании;

- скрепления должны быть максимально унифицированы для стрелочных переводов на деревянных и железобетонных брусьях;

- скрепления стрелочных переводов должны быть максимально унифицированы с рельсовыми скреплениями обычного пути;

- в стрелочных переводах на железобетонных брусьях рельсовые скрепления должны обеспечивать регулировку по ширине колеи для компенсации допусков на изготовление брусьев и элементов стрелочного перевода и износа и деформации деталей в процессе эксплуатации.

В наибольшей степени сформулированным требованиям отвечают рельсовые скрепления с упругими клеммами ОП 105 (прототип клеммы Skl-14 германской фирмы Фоссло). Такие клеммы могут применяться как на деревянных, с подкладками СК, так и на железобетонных, с подкладками КБ, брусьях, размещаются в стесненных местах стрелочного перевода, обладают упругим ходом 12 мм, обеспечивают нормативное усилие прижатия подошвы рельса и визуальный контроль степени затяжки клемных болтов. Для установки клемм ОП 105 в пределах стрелки и крестовины должны применяться специальные подкладки с высокими ребордами, выполненными способами приварки или горячей штамповки.

Литература

1. Стрелочные переводы нового поколения // Железные дороги мира. 1994. № 12. С. 52-54.

2. Путря Н.Н., Крысанов Л.Г., Елсаков Н.Н. Улучшение геометрических параметров стрелочных переводов // Железнодорожный транспорт. 1973 № 6. С. 69-72.

3. Kramer J. Getting the maximum ont of in turnouts // Railway Track and Struct. 1995. № 7. P. 15-16.

4. Srafranski W. Vertical dynamic deformations of railway turnouts // Arch. Civ. Eng. 1995. № 2 P. 267-299.

5. Zarembski A.M. The effects of heavy axle loads on turnout maintenance // Railway Track and Struct. 1995. № 4. P. 10-11.