Что такое дышащий конец плети
ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ИНСТРУКЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Указания к ведению журнала
1. Журнал составляется на каждую короткую плеть, ведется дорожным мастером и техником участка и хранится на линейном участке. Второй (контрольный) экземпляр Журнала в электронной и бумажной версиях хранится в техническом отделе дистанции пути и заполняется инженером технического отдела, ведущим вопросы бесстыкового пути. Выписки из Журнала учета службы и температурного режима каждой рельсовой плети выдаются техническим отделом дистанции пути как вкладыш в книгу проверок по форме ПУ-28 для контролеров состояния железнодорожного пути, бригадиров пути, дорожных мастеров, начальников участков, эксплуатирующих бесстыковой путь с допустимыми отклонениями температур рельсовых плетей при производстве работ от температуры их закрепления.
2. Все листы Журнала должны быть пронумерованы, прошнурованы и скреплены печатью и подписью, а в конце журнала должна быть запись об общем числе листов.
3. Журнал ведется с момента укладки до снятия плетей при реконструкции, капитальных ремонтах и сплошной замене рельсов. Все записи в Журнале ведутся четко и аккуратно шариковой ручкой с синей или черной пастами. Не допускается использование карандаша и корректирующей жидкости.
4. Записи начального температурного режима и последующих его изменений для каждой плети (отдельно для левой и правой плетей) выполняют в отдельных графах.
5. Номера плетей записывают в соответствии с номерами, указанными в проекте (в укладочном плане), с отметкой Л или П (левая по счету километров или правая).
6. В Журнал заносят работы, которые влияют на температурный режим плети и на ее напряженное состояние: разрядка температурных напряжений с указанием способа (нагрев, растяжение, применение роликов или прокладок), восстановление целостности рельсовых плетей (с указанием зазора и температуры при их разрыве), смена уравнительных рельсов с указанием длин и температуры рельсов, ликвидация угона, все работы с применением путевых машин (табл. 4.2.) с указанием температуры рельсов в начале и конце работы, а также длин участков раскрепления в соответствии с п. 4.4.9.
7. Температурой закрепления и перезакрепления плети (короткой) считается средняя между измеренными в начале и конце ее закрепления.
8. При окончательном восстановлении целостности плетей сваркой записывается способ сварки (электроконтактная (ПРСМ) или алюминотермитная) и номера сваренных стыков раздельные для каждого из способов сварки.
9. Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей проверяется начальником участка ежеквартально, а руководством дистанции пути во время весеннего и осеннего осмотров пути с обязательной их отметкой о проверке.
10. Журналы ведутся отдельно по левой и правой нитям.
**) –длина временного рельса;
, ()
где α – коэффициент линейного расширения равный 0,0000118;
Е – модуль упругости рельсовой стали, 2,1·10 6 кг/см 2 ;
F – площадь поперечного сечения рельса, для рельса Р65 с приведенным износом до 6 мм F = 78,24 см 2 ;
R – стыковое сопротивление, тс;
r – величина летнего и зимнего погонного сопротивления,
tmax, tmin – соответственно максимальная и минимальная температура
tз – температура закрепления рельсовых плетей.
Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температурах закрепления плетей 25 и 35 ºС показаны в таблицах 4.1 и 4.2 соответственно.
Таблица 4.1 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25ºС
, м
, м
Таблица 4.2 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 35ºС
, м
, м
Влияние стыкового сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети показано на объемлющих эпюрах на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Влияние стыкового сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети
4.8 Влияние погонного сопротивления
Погонное сопротивление продольному перемещению рельсовых плетей ввиду непостоянства затяжки клеммных и закладных болтов во времени уменьшается, вызывая на отдельных пикетах угон пути. При этом происходит перераспределение температурных сил по средней неподвижной части плети, изменяя вид эпюры, при построении которой мы полагаем, что средняя часть плети неподвижна. На самом деле перемещения отдельных участков плети имеют место при изменении температуры
Влияние погонного сопротивления на концевых участках плети хорошо видно на объемлющей эпюре температурных сил. Уменьшение погонного сопротивления продольным перемещениям рельсовых плетей бесстыкового пути приводит к резкому увеличению длины дышащих концов и величины температурных перемещений конца рельсовой плети. Оказывается, что длина дышащего конца плети обратно пропорциональна величине погонного сопротивления, а величина перемещений конца плети нелинейно зависит от погонного сопротивления.
Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25 ºС отображено в таблице 4.3, при температуре закрепления плетей 35 ºС – в таблице 4.4.
Таблица 4.3 – Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25ºС
Таблица 4.4 – Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 35ºС
Влияние погонного сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети показано на объемлющих эпюрах на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Влияние погонного сопротивления на длину «дыхания» конца рельсовой плети
4.9 Температурные воздействия на путь
Лежащие в пути рельсы под воздействием температуры вынуждены преодолевать стыковые и погонные сопротивления, в результате чего в них возникают температурные силы. При повышении температуры уменьшаются стыковые зазоры и могут достичь своего минимального, или нулевого, зазора в момент наступления максимальной расчетной температуры. В том случае, если нулевой зазор образовался при температуре, не достигшей своего максимального значения, дальнейшее повышение температуры приводит к появлению и увеличению сил торцевого давления, максимальное значение которого будет в момент наступления максимальной расчетной температуры рельсов.
При понижении температуры рельсов происходит раскрытие стыкового зазора до своего конструктивного значения, а дальнейшее понижение температуры приводит к изгибу и срезу болтов, а также к разрыву стыков при минимальных или близких к ним температурах.
Величина погонного сопротивления продольному смещению путевой решетки зависит от эпюры шпал, степени уплотнения балласта и скрепления.
В случае слабого скрепления рельса к подрельсовому основанию, что имеет место при костыльном скреплении, величина погонного сопротивления незначительна. Это происходит в результате того, что надернутые костыли не обеспечивают необходимого прижатия рельса к опорам, а балласт в работе почти не участвует. При костыльном скреплении погонное сопротивление лимитируется перемещением рельса относительно шпалы, поэтому зимой и летом погонное сопротивление принимается одинаковым. Для нового костыльного скрепления величина погонного сопротивления продольному перемещению по одной рельсовой нити не превышает 3 кгс/см, а в процессе эксплуатации снижается до 1 кгс/см и менее. При сотрясениях рельсов под воздействием проходящей подвижной нагрузки погонное сопротивление уменьшается вдвое.
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
На высокоскоростных участках системы сигнализации и автоблокировки работают без традиционных рельсовых цепей с изолирующими стыками. Тем не менее на путях, уложенных ранее, такие стыки есть, но без уравнительных пролетов, так как сопротивление сдвигу в них достаточно для восприятия температурных и тормозных сил. Наиболее распространены клееболтовые стыки, которые изготавливают с короткими (от 3 метров) кусками рельсов, а затем вваривают в плети. Имеются высокопрочные изостыки, которые собирают непосредственно в пути или рядом с ним с последующим ввариванием в плети. Сопротивление таких стыков сдвигу на железных дорогах Западной Европы составляет 1,6 – 1,8 МН, чего для бесстыкового пути с надежными упругими скреплениями в более мягком, нежели в Беларуси, климате оказывается достаточно. Плети вводят в расчетный температурный интервал в основном при помощи гидравлических устройств.
До последнего времени широкое применение «сверхдлинных» плетей сдерживалось следующими причинами: несовершенством промежуточных скреплений типа КБ; необходимостью обеспечить работу автоматической сигнализации и автоблокировки; сложностью введения плетей в расчетный температурный интервал; технологией ремонтов пути.
Одно из важнейших условий безотказной работы бесстыкового пути – создание необходимого погонного сопротивления перемещению рельсов относительно шпал или рельсов вместе со шпалами относительно балласта. Сдвиг рельсошпальной решетки относительно балластного слоя происходит редко и может возникать при значительных отступлениях от нормативов в очертании балластной призмы и степени ее уплотнения. Перемещению рельсов относительно шпал препятствуют клеммы, а при скреплении КБ65 – еще и закладные болты. Скрепление КБ надежно «сопротивляется» уширению колеи и раскантовке рельсов, но требует значительных затрат труда на периодическое подтягивание гаек клеммных и закладных болтов – 25 – 30 % общих затрат на текущее содержание бесстыкового пути. При грузонапряженности примерно 40 млн.т-км брутто на 1 км в год в течение года их нужно как минимум 2 раза в год подтягивать в середине плетей и 3 раза – на концах и уравнительных рельсах. При нарушении этой периодичности или низкокачественной работе на участках со «сверхдлинными» плетями будут возникать необходимые деформации.
Во многих странах упругие скрепления на железобетонных шпалах бесподкладочные более (PANDROL, RN, VOSSON, NABLA и другие), так как прочности бетона достаточно, чтобы воспринимать нагрузку от рельса без распределения на большую площадь. Скрепления, как правило, нераздельные, резьбовых соединений мало. Такие конструкции хорошо зарекомендовали себя в самых различных эксплуатационных условиях.
Таким образом, единственный способ устранения уравнительных рельсов в наших условиях – сварка плетей с высокопрочными изолирующими стыками. За рубежом такие стыки, как правило, клееболтовые, и требования к их элементам выше, чем у нас. В отечественных клееболтовых стыках применяют накладки, получают методом проката, что опредляет значительные отступления (до 25 мм на длине накладки) по прямолинейности в обеих плоскостях. Зазоры между стенками отверстий в накладках и рельсах и стыковыми болтами, при условии обеспечения стыкового зазора 10 мм, составляют от 2,5 до 5,5 мм. Поэтому в такой конструкции продольным силам, возникающим при перепадах температур и воздействии поездов, противодействуют только силы сопротивления сдвигу слоя клея.
3.2.6.3 Эффективность укладки сверх длинных плетей
Среди основных факторов, непосредственно влияющих на экономическую эффективность от удлинения рельсовых плетей и ликвидации уравнительных пролетов следует отметить:
– сокращение расхода стыковых скреплений;
– увеличение срока службы рельсов;
– снижение периодичности закрепления гаек клеммных и закладных болтов;
– уменьшение количества выправок;
– увеличение срока службы скреплений;
– снижение сопротивления движению поездов.
Для рассмотрения экономической эффективности удлинения рельсовых плетей в пределах рассматриваемого участка бесстыкового пути принимаются следующие исходные данные:
– грузонапряженность 25 млн. ткм брутто на 1 км в год;
– межремонтный период между усиленными капитальными ремонтами составляет 22 года;
– рассматривается ликвидация одной зоны уравнительных пролетов, состоящей из трех пар уравнительных рельсов длиной 12,5 метров. Тогда общая длина устраняемого уравнительного пролета и двух, примыкающих к уравнительному пролету, температурно-подвижных концов плети (по 50 метров) составляет 140 метров. При этом принимается, что уравнительный пролет ликвидируется на участке длиной 1,5 км (свариваются две плети длиной не более 800 метров).
Экономия от сокращения расхода стыковых скреплений.
Цена двух шестидырных накладок и шести болтов с гайками – 410 тыс.руб. Значит, будет сбережено 8·410-2480=800 тыс.руб.
Экономия за счет увеличения срока службы рельсов.
В зонах уравнительных пролетов и «дышащих» концов плетей за межремонтный срок выходит из строя 21 рельс на 1 км, а в середине плетей – 1,5 шт/км. При устранении одной зоны уравнительных пролетов будет изъято меньше на (21-1,5)·0,14=2,73 рельса. Их замена стоит 2,73·245=668,850 тыс.руб., а цена самих рельсов длиной 12,5 метров типа Р65 равна 2,73·12,5·64,64·0,800=1764,672 тыс.руб., где 64,64 – вес одного погонного метра рельса типа Р65; 0,800 тыс.руб. – стоимость 1 килограмма рельсов. Всего сберегается 1764,672 тыс.руб. на 1 км. пути.
Общая экономия по приведенным позициям на участке 1,5 км. Составит 3447,008 тыс.руб. за межремонтный срок.
Кроме того, достигается экономия за счет снижения периодичности закрепления гаек клеммных и закладных болтов, за счет уменьшения количества выправок и увеличения срока службы скреплений.
Таким образом, общая экономия по полученным данным на участке 1,5 км составляет 3447,008 тыс. руб. за межремонтный срок.
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Бесподкладочное скрепление с прутковой пружинной клеммой, условно названное «ВНИИЖТ-1».
Сферы применения — аналогичны ЖБР-3. Об эффективности можно будет судить после полигонных испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТа, начать которые намечено в первой половине 1998 г.
Кроме перечисленных, на разных стадиях разработки и внедрения находятся скрепления типа БПУ с пластинчатыми упругими клеммами, анкерные бесподкладочные скрепления.
В последние годы на участках высокоскоростного движения поездов в странах Западной Европы для интервального регулирования перевозочного процесса внедрены точечные каналы, например, с использованием балиса (напольное устройство для передачи радиосигналов на локомотив), или непрерывные каналы с применением радиосвязи. На отечественных дорогах для этой цели служат рельсопроводные каналы, при которых электрические цепи могут быть или с изолирующими стыками, или без них. Из рельсовых цепей, работающих без изолирующих стыков, наибольшее распространение получили цепи с тональной частотой, которые начали устраивать в 70-х годах.
Их общая протяженность составляет несколько тысяч километров. По сравнению с кодовыми они более чувствительны к обрыву рельсовой нити, лучше защищены от импульсных помех, меньше потребляют энергии. Однако тональные рельсовые цепи более сложные и нуждаются в более квалифицированном обслуживании. Кроме того, имеется ряд формальных ограничений на их внедрение.
В связи с этим у путейцев нет выбора, и единственный способ устранения уравнительных рельсов — сварка плетей с высокопрочными изолирующими стыками. За рубежом такие стыки, как правило, клееболтовые, и требования к их элементам выше, чем у нас. В отечественных клееболтовых стыках применяют накладки, полученные методом проката, что определяет значительные отступления (до 2,5 мм на длине накладки) по прямолинейности в обеих плоскостях. Зазоры между стенками отверстий в накладках и рельсах и стыковыми болтами, при условии обеспечения стыкового зазора 10 мм, составляют от 2,5 до 5,5 мм. Поэтому в такой конструкции продольным силам, возникающим при перепадах температур и воздействии поездов, противодействуют только силы сопротивления сдвигу слоя клея (при прочном приклеивании).
Известно, что почти все полимерные клеи тем лучше склеивают, чем тоньше (до определенных значений) слой клея. При кривизне накладок до 2,5 мм слой клея по их длине имеет разную толщину, что снижает общее сопротивление сдвигу. При оценке нормативного усилия 2 МН следует учитывать, что полимерные композиции «стареют», особенно под воздействием динамических нагрузок, и первоначальная прочность клееболтового изолирующего стыка может уменьшиться на 30—40%.
В ТУ-2000 указано, что усилие сопротивления сдвигу для стыков, ввариваемых в плети без уравнительных пролетов, должны быть не менее 2,5 МН. Такие стыки, которые можно было бы собирать не только в РСП, но также на базах ПМС и даже в пути, начали создавать в 1994 г. совместно с германской
фирмой «ELEKTRO-THERMIT». Эту фирму выбрали, в частности, потому, что для приклеивания накладки она использует мастику, затвердевающую при низкой температуре. В 1994—1995 гг. указанная конструкция стыка с шестидырными накладками была разработана, и на Октябрьской дороге установили 19 стыков на участках с грузонапряженностью до 52 млн. т* км брутто на 1 км в год и скоростью движения до 120 км/ч. Четыре изостыка вварили в рельсовые плети без устройства уравнительных пролетов. После эксплуатационных и полигонных испытаний на экспериментальном кольце в Щербинке конструкцию окончательно доработали. Ее выпуск освоен НПП «АпАТэК». Лабораторные испытания, проведенные в 1996 г., подтвердили эффективность этих стыков, выдерживающих усилие сдвигу не менее 2,6 МН. В Щербинке к концу 1997 г. по ним пропустили 130 млн. т груза.
В ноябре 1997 г. на одном из участков направления Санкт-Петербург— Москва в плети длиной 5,8 км без уравнительных пролетов вварили 12 высокопрочных изостыков. В расчетный температурный интервал плети ввели гидравлическими натяжными устройствами, оснащение дорог которыми начато в прошлом году.
Очистка щебня машинами с баровыми рабочими органами исключает подъемку рельсошпальной решетки и расширяет допускаемый температурный интервал выполнения ремонтных работ без разрядки напряжений.
Таким образом, созданы условия для массового перехода к бесстыковому пути в полном смысле этого слова (т.е. без уравнительных пролетов), что закреплено указанием МПС № С-150у от 16.02.98.
8.2. Экономическая эффективность от удлинения плетей до длины с
Сначала определим длину участка от которого мы избавимся (1) в результате сварки плетей длиной с блок-участок (в ценах 2002 года). Для расчета примем следующие исходные данные:
1) грузонапряженность Г= 26,1 млн. ткм брутто на 1 км в год;
2) межремонтный срок t = 22 лет;
3) длина блок-участка L= 1,7 км;
4) длина устраняемых уравнительных пролетов и «дышащих» концов
плетей:
— 2 зоны уравнительных пролетов (Пурщ,) (по три рельса 12,5 м каждая
зона);
— 4 дышаших концов (n^m^H ) (длина дышащих концов 50 м);
1 = п * 1 *io ^ + п * 50-
1 = 2 х 3 х 12,5 + 4 х 50 = 275 м 8.2.1. Экономия от сокращения расхода стыковых скреплений
3i = 8 х 451,00 + 8 х 125 = 4608 руб. = 4,608 т.руб.
Стоимость двух шестидырных накладок и шести болтов с гайками С4= 554 руб. = 0,554 т.руб. Экономия составит:
8.2.2. Экономия за счет увеличения срока службы элементов ВСП
Экономия за счет уменьшения дефектности рельсов:
В зонах уравнительных пролетов и «дышащих» концов плетей за межремонтный срок выходит из строя 36 рельс на 1 км, а в середине плетей — 2,5 шт/км. Стоимость работ по замене уравнительного пролета С4=161 руб. При устранении одной зоны уравнительных пролетов будет изъято меньше на:
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Для пропуска поездов в зазор стыка плети с уравнительным рельсом вставляют вкладыш (комплект вкладышей состоит из семи кусков рельса длиной 50, 70, 90, 110, 130, 150 и 170 мм с обрезанной подошвой и специальными отверстиями для стыковых болтов) и инвентарные накладки (стягивают на конце одного рельса двумя болтами, в месте расположения вкладыша — одним болтом и на конце другого рельса — также одним болтом.
Затем одновременно по обеим рельсовым нитям сплошь ослабляют гайки клеммных болтов на четыре оборота. Во всех случаях плети разболчивают в направлении от уравнительных рельсов к середине плетей. По мере освобождения плетей от закрепления они автоматически вывешиваются на роликах, обеспечивая возможность удлинения (или укорочения) и снятия напряжений. При этом следят за деформациями плетей, заменяя вкладыш соответствующих размеров, а после достижения расчетных деформаций инвентарные накладки меняют на типовые, снимают обводные перемычки и закрепляют гайки клеммных болтов (от середины плетей к их концам) на каждой третьей шпале.
В этом случае допускается пропуск поездов по месту работ со скоростью до 40 км/ч. На заключительном этапе, после обеденного перерыва, снимают подвесные ролики, закрепляя гайки всех клеммных болтов и пропуская поезда со скоростью до 60 км/ч. В конце дня предупреждения отменяются.
В «длинных» плетях (более 800 м) возможна лишь местная регулировка напряжений. При необходимости полностью снять напряжения «длинные» плети следует разрезать на «короткие», после чего выполнять работы по обычной технологии с последующей сваркой их вновь в «длинные».
3.2.6 Технико-экономический эффект от ликвидации уравнительных пролетов
3.2.6.1 Проблемы уравнительного пролета
Опыт эксплуатации бесстыкового пути на отечественных и зарубежных дорогах выявил не только его высокую технико-экономическую эффективность, но и «слабое» место этой прогрессивной конструкции, каким является уравнительный пролет.
В его зоне из–за рельсовых стыков наблюдается более высокая по сравнению со средней частью плети динамическое воздействие на путь, быстрее возникают расстройства, интенсивнее накапливаются остаточные деформации. В итоге происходит повышенный выход из строя рельсов, скреплений, железобетонных шпал, образуются выплески.
По исследованиям разных организаций повреждения рельсов на уравнительных пролетах и примыкающих к их концам рельсовых плетей в 5 – 6 раз, а скреплений в 1,5 – 5 раза выше, чем на таком же протяжении плети, а повреждение железобетонных шпал составляет 50 – 60 % общего их выхода на бесстыковом пути, не смотря на то, что уравнительные пролеты составляют около 4 – 6 % всей его длины. Все это резко увеличивает затраты труда на текущее содержание уравнительных пролетов.
Предпринималось много попыток усовершенствовать уравнительные пролеты. Так, предложили применить прокладки повышенной упругости под подошвой рельса и подкладкой. Еще один из вариантов уменьшения вертикальной жесткости подрельсового основания – укладка в зоне стыков деревянных шпал вместо железобетонных. В этом случае уменьшаются затраты на выправку стыков и улучшается состояние пути. Кроме того, облегчается устройство изолирующих стыков и увеличивается безотказный срок их службы. Тем не менее такие меры не исключили все недостатки уравнительных пролетов.
Наиболее кардинальная мера – сокращение числа уравнительных пролетов, то есть увеличение длины плетей. При увеличении средней длины плети до 1500 м можно уменьшить количество уравнительных пролетов более чем на 60 %, а при увеличении до 5000 м – дополнительно еще на 20 – 25 %.
Только стремлением избавиться от стыков можно объяснить то, что в свое время на железных дорогах многих стран стали удлинять сварные рельсовые плети. Так, в настоящее время в ФРГ, Венгрии, Югославии, Австрии, эксплуатируют плети длиной с перегон, а в США и Японии укладывают плети 1500 – 2000 м.
В настоящее время бесстыковой путь с плетями длиной с блок-участок и перегон почти на всех дорогах.
Плети длиной с блок-участок соединяют между собой тремя способами:
– уравнительными пролетами в зоне изолирующих стыков;
– ввариванием высокопрочного изолирующего стыка с полнопрофильными накладками;
– ввариванием высокопрочного изолирующего стыка c металлокомпозитными накладками.
3.2.6.2 Опыт эксплуатации сверх длинных плетей
Теоретически температурно-напряженный режим плетей бесстыкового пути не зависит от их длины. При достаточном погонном сопротивлении перемещению каждая плеть имеет так называемые «дышащие» концы, на протяжении которых силы погонного сопротивления «накапливаются» до величины продольной силы, соответствующей разнице фактической температуры рельса и температуры его закрепления. Далее плеть остается неподвижной, какой бы длины она не была.
В странах Запада применяют такой бесстыковой путь, при котором стрелочные переводы также вваривают в бесконечные плети. «Разрывы» делают, как правило, только на мостах с устройством уравнительных приборов. Требуемое погонное сопротивление обеспечивает упругими промежуточными скреплениями с линейной зависимостью усилия прижатия от деформации 10 мм и более (NABLA, PANDROL, VOSSON и другие). Они не нуждаются в дополнительном обслуживании и надежно прижимают подошву рельса к основанию.
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).