Рельсовые скрепления

Автор: Гапченко В.Ю.

Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka

Статья в выпуске: 6 (10), 2017 года.

Бесплатный доступ

Рельсовые скрепления - (или промежуточные рельсовые скрепления) важнейший элемент верхнего строения пути, в существенной степени определяющий надёжность, параметры геометрии и пространственной жёсткости рельсовой колеи, от чего зависят условия взаимодействия пути и подвижного состава, а также его стоимость при устройстве и затраты в течение жизненного цикла.

Рельсовые скрепления, промежуточные скрепления, основные виды скреплений

Короткий адрес: https://sciup.org/140279070

IDR: 140279070

Текст научной статьи Рельсовые скрепления

Рельсовые скрепления — (или промежуточные рельсовые скрепления) важнейший элемент верхнего строения пути, в существенной степени определяющий надёжность, параметры геометрии и пространственной жёсткости рельсовой колеи,    от чего зависят условия взаимодействия пути и подвижного состава, а также его стоимость при устройстве и затраты в течение жизненного цикла.

Промежуточные рельсовые скрепления предназначены для надёжного соединения рельсов с подрельсовым основанием и обеспечения электроизоляции рельсовых нитей на участках с автоблокировкой и электротягой. При этом они должны уменьшать уровень вибраций, передающихся от рельсов на шпалы и далее на балласт иземляное полотно. На конструкции промежуточных рельсовых скреплений для железобетонных шпал выдано более тысячи патентов. Однако всё многообразие конструкций можно сгруппировать по ряду ключевых признаков.

По назначению прикрепителей: раздельные: подкладка прикрепляется к шпале, а рельс - к подкладке с помощью разных прикрепителей (скрепления типа КБ, К2); нераздельные: подкладка прикрепляются к шпале, а рельс - к подкладке с помощью одинаковых прикрепителей (скрепление типа БП).

По наличию подкладки: подкладочные (КБ, БП); бесподкладочные (ЖБ, ЖБР-65, АРС, Пандрол-350). По характеристикам прижимного элемента (клеммы): жёсткие (КБ, К2); упругие пластинчатые (ЖБ, ЖБР); упругие прутковые (ЖБР-65, АРС, Пандрол-350). По типу прикрепителей к шпале: болтовые (КБ, БП, ЖБ); анкерные (Пандрол-350, АРС); шурупнодюбельные (К2, ЖБР-65Ш).

Каждый вид рельсовых скреплений, в той или иной степени уникален в своей прочности и эксплуатации. Крепления делятся на две группы – промежуточные и стыковые. Промежуточные скрепления соединяют рельсы с их опорами, а стыковые - рельсы друг с другом.

Стыковые скрепления должны обеспечить: надежность соединения рельсов; на электрифицированных участках и участках, оборудованных автоблокировкой, - наименьшее сопротивление прохождению электрического тока; на границах блок-участков воспрепятствовать прохождению сигнального тока.

Общие требования к обеим группам скреплений: быть малодетальными, простыми и удобными в изготовлении, монтаже, содержании; обладать большим сроком службы; обеспечить экономическую эффективность конструкции верхнего строения пути.

Промежуточные скрепления, выполняя роль связующих элементов между рельсами и основанием, должны обеспечивать: стабильность ширины колеи; Требование обеспечения стабильности ширины колеи важно и очевидно, оно прямо связано с обеспечением безопасности движения поездов из условия недопущения провала колес, прижатие рельсов к основанию, исключающее отрыв и угон рельсов; Нарушение требования по обеспечению достаточности прижатия рельсов к основанию приводит к отрыву рельсов от шпал при укладке или разборке пути, а также при его подъемке при проведении выправочных работ. Обусловлено это гниением деревянных шпал, разрушением дюбелей, недостаточной прочностью и коррозией прикрепителей на железобетонных основаниях. Угон рельсов приводит к изменению их напряженно-деформированного состояния, что может вызвать выброс пути при повышении температуры и разрыв стыков при ее понижении. Угон пути приводит к смещению и перекосу шпал, выпадению подрельсовых прокладок. Ликвидация последствий угона рельсов сопряжена с выполнением сложных и трудоемких работ по регулировке зазоров и разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях, оптимальные условия температурной работы рельсов; Требование оптимизации температурной работы рельсов также связано с величиной усилий прижатия их к основанию. Исключить температурные деформации рельсов очень сложно, так как это вызывает усложнение конструкции пути, удорожание рельсовых скреплений. Недостаточное же прижатие рельсов к основанию вызывает чрезмерные деформации концевых участков рельсовых плетей, усложнение конструкции стыковых скреплений, быстрый износ промежуточных скреплений, нарушение равноупругости основания из-за перемещения шпал; проведение регулировки положения рельсов по высоте и ширине колеи, замену деталей скреплений без перерывов в движении поездов; Проведение регулировки положения рельсов по высоте особенно важно на железобетонных подрельсовых основаниях и в зимнее время. В условиях высокой грузонапряженности в пути быстро накапливаются остаточные деформации, происходит нарушение проектного положения рельсов. Выправка пути с применением шпалоподбивочной техники сложна в организации, требует перерывов в движении поездов, поэтому использование регулировочных прокладок для выправки пути весьма целесообразно. В зимнее время на участках пучинообразования применение регулировочных прокладок является единственным способом исправления пути по уровню и в профиле; механизированную сборку и содержание узлов скреплений; В современных условиях, когда сборка и разборка рельсошпальной решетки ведется на базах с применением поточных линий, требование о необходимости механизации работ по сборке и разборке узлов скреплений совершенно справедливо. Необходимость механизации работ по смене рельсов, замене изношенных элементов скреплений, регулировке натяжения прикрепителей при текущем содержании пути также не вызывает сомнений; рациональную пространственную упругость и вибростойкость узлов скреплений; Обеспечение рациональной пространственной упругости рельсовых скреплений чрезвычайно необходимо для того, чтобы упруго перерабатывать динамические воздействия колес подвижного состава на рельсы, гасить высокочастотные вибрации, расстраивающие путь и особенно его болтовые соединения, а также для того, чтобы создавать равноупругость подрельсового основания. Упругость, создаваемая скреплениями, отделяет массу рельса от подрельсового основания аналогично тому, как рессоры отделяют кузов экипажа от его ходовых частей. Это существенно снижает силы инерции, образующиеся при движении колес по неровностям пути. Однако при большой вертикальной и горизонтальной упругости опор увеличивается статический изгиб рельсовых нитей под колесной нагрузкой, увеличивается также поворот поперечных сечений рельсов, создающий угоняющий эффект. Этим и объясняется существование понятия оптимальной пространственной упругости пути, при которой взаимодействие пути и подвижного состава будет наилучшим, а напряжения, деформации и накопления последних будут минимальными. Кроме того, неизменная упругая связь элементов скреплений с рельсами, подрельсовыми опорами и друг с другом с заданным натяжением необходима для обеспечения нормальной работы скреплений, предотвращения неупругих колебаний элементов и связанных с этим расстройств узлов скреплений.

Передача боковых сил на бетон должна осуществляться через упругие амортизаторы (прокладки, подклеммники), обеспечивая при этом величины удельных давлений на них в допускаемых пределах:

При нашпальных прокладках из резины усилие прижатия подкладки к железобетонной шпале должно быть не менее 20 кН на один болт. -Скрепления железобетонных шпал должны обеспечивать возможность регулировки положения рельсов по высоте в пределах 10—20 мм. Прокладки-регуляторы должны изготавливаться из жестких материалов. Их типоразмеры должны обеспечивать уклоны отводов при исправлении пути в соответствии с действующими нормативами. Для использования в бесстыковом пути рельсовые скрепления должны создавать монтажное натяжение прикрепителей, обеспечивающее погонное сопротивление продольным перемещениям рельсов не менее 25 кН/м. - На звеньевом пути в целях предотвращения угона рельсов необходимо, чтобы погонное сопротивление продольным перемещениям было не менее 15 кН/м. Если сила прижатия рельса с учетом коэффициента трения между рельсом и основанием недостаточна, то необходимо предусматривать дополнительные противоугонные устройства (противоугоны).

Требование к скреплениям о необходимости обеспечения экономической эффективности конструкций пути очевидно. Скрепления должны способствовать достижению высоких сроков службы всех элементов пути (в частности, они сильно влияют на сроки службы деревянных шпал) и оптимальных условий их эксплуатации.

Каждое скрепления, является уникальным по своим характеристикам, обеспечивая устойчивость и прочность пути. Любое скрепление, имеет как свои минусы, так и плюсы. Все это и помогает обеспечивать стабильность и безопасность железнодорожного пути.

Список литературы Рельсовые скрепления

  • Яковлева Т.Г., Карпущенко С.И., Клинов Н.Н., Путря Н.Н., Смирнов М.П. - Железнодорожный путь
  • В.С. Безручко З.И. Гороза Н.А. Чернобровкин - Справочник дорожного мастера, Москва 1963 г.
  • В.Б.Каменский, Э.Я.Шац- Содержание железнодорожного пути в кривых -1987г.
Статья научная