Скрепления

Железобетонные шпалы

Массовая укладка с 1956 года. Серийно выпускаются шпалы типов Ш-1-1, Ш-2-1, Ш-2-2.

Ш – шпала железобетонная,

1-1 - под скрепления типа КБ,

2-1, 2-2 - под другие скрепления.

Длина шпал-2700 мм, масса-270 кг, срок службы предположительно 50 лет.

Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. В России применяют 4 эпюры: 1440, 1600, 1840 и 2000 шт/км

Рельсы.

Назначение рельсов – воспринимать нагрузку от подвижного состава и упруго передавать ее на подрельсовое основание, направлять движение колес подвижного состава, проводить сигнальный и обратный тяговый токи.

Наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка от колес подвижного состава, поэтому наиболее рациональной формой рельса является двутавровая балка с утолщенной верхней частью, для уменьшения износа, и уширенной нижней частью для уменьшения нагрузки. Рельсы изготавливают из мартеновской стали с содержанием углерода от 0,71 до 0,82 %. Для увеличения прочности рельсы подвергают термической обработке.

Рельсы выпускают стандартной длины 12,5 м. и 25 м. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы

подразделяются на типы Р-50, Р-65 и Р-75. Буква Р обозначает «рельс», а цифра – округленную массу одного погонного метра в килограммах. До 1962 года в путь укладывали также рельсы Р43.

Таблица 12.5 - Характеристика рельсов

Тип рельсов	Масса, кг/м	Размеры, мм
Высота рельса	Ширина подошвы	Ширина головки	Толщина шейки
Р-50	51,67
Р-65	64,72
Р65К	65,98
Р-75	74,41

Условное обозначение рельса Р65, категории Т1(термоупрочненные) из стали М76Т, длиной 25 м с тремя болтовыми отверстиями на обоих концах рельса:

Рельс Р65-Т1-М76Т-25-3/2 ГОСТ Р 51685-2000

Скрепления подразделяются на:

· Стыковые – соединяют рельсы в непрерывную нить.

Применяются болтовые, сварные, клеевые и клее-болтовые скрепления.

· Промежуточные – служат для прочного соединения рельсов со шпалами и брусьями. Подразделяются на нераздельные, раздельные и смешанные.

Для деревянных шпал:

1. Костыльное смешанное - ДО

2. Раздельное шурупное - КД

3. Раздельное пружинное - Д4

Для железобетонных шпал применяют скрепления:

1. Раздельное клеммно-болтовое - КБ и КБ-65

2. Пружинные - ЖБР-65, БПУ

Угон пути и противоугоны.

Угоном пути называют продольное перемещение рельсов относительно шпал или рельсов со шпалами относительно балласта.

Есть несколько причин угона:

· При движении колес экипажей в заторможенном состоянии на рельсы передаются значительные продольные силы (угон вперед);

· При движении подвижного состава рельсы волнообразно изгибаются и перемещаются над шпалами из-за ослабленных скреплений;

Температурные изменения длины рельсов в сочетании с воздействием поездов и т.д. Локомотивы угоняют путь назад, а вагоны вперед. Так как вагонов больше то, как правило, путь угоняется вперед, а на однопутных участках – в направлении грузового движения.

Наилучшее средство борьбы с угоном – применение щебеночного балласта и раздельных промежуточных скреплений, при котором рельс клеммами сильно прижат к каждой шпале. При костыльном скреплении применяют противоугоны пружинные или самозаклинивающиеся.

Рисунок 12.5 – Пружинный противоугон

На звено длиной 25 метров их ставят от 18 до 44 пар в зависимости от грузонапряженности, вида балласта и условий движения поездов.

Лекция 7

Устройство рельсовой колеи.

Рельсовая колея – это две рельсовые нити, установленные на определенном расстоянии друг от друга и прикрепленные к шпалам, брусьям или плитам. Основой для обеспечения наилучших условий взаимодействия пути и подвижного состава является оптимальное устройство рельсовой колеи. Устройство рельсовой колеи тесно связано с особенностями ходовых частей подвижного состава. Таких основных особенностей пять.

1. Наличие гребней (реборд) у колес подвижного состава.

2. Глухая насадка колес на оси.

3. Поперечные разбеги осей подвижного состава.

4. Коничность поверхности катания колес.

5. Наличие тележек у вагонов.

1. Наличие гребней (реборд) у колес подвижного состава

Рисунок 13.1 – Форма колеса вагона

Служат для того, чтобы колеса не смогли сойти с рельсовой колеи, а рельсы направляли колеса в движении.

2. Глухая насадка колес на оси.

Рисунок 13.2 – Колесная пара

1.Средняя часть. 2.Подступичная часть.

3.Предподступичная часть. 4.Шейка оси. 5. Бурт

Неподвижное крепление колес на оси производится в горячем состоянии так, что они составляют единое целое и называются колесной парой. Расстояние между внутренними гранями колес называется насадкой Т= 1440 мм ± 3 мм

3. Поперечные разбеги осей - за счет разницы ширины шеек колесных пар и подшипников.

Колесо

Подшипник

Ось колеса

с

b

разбег дельта d = b - c

Рисунок 13.3 – Схема поперечного разбега колеса

4. Коничность поверхности катания колес.

Рисунок 13.4 – Схема поверхности катания колеса

Рельсы также лежат с подуклонкой 1/20 за счет подкладок (деревянные шпалы) или шпал (железобетонные). Подуклонка уменьшает износ т.к. экипажи стремятся занять при движении центральное, наиболее рациональное положение и менее чувствительны к неровностям пути.

5. Наличие тележек у вагонов.

Колесные пары соединены параллельно друг другу в тележки жесткой рамой. Это необходимо для безопасного их движения по рельсовой колее.

L ₀

L

Рисунок 13.5 – Схема расположения тележек

L ₀ - жесткая база, расстояние между крайними

параллельными колесными парами тележки.

L - полная колесная база.

Чем меньше жесткая база, тем легче тележка вписывается в кривые.

L ₀ = 1,8 м, у четырехосных вагонов, L ₀ = 3,5 м, у шестиосных вагонов.

В России согласно ПТЭ ширина колеи (расстояние между внутренними гранями головок рельсов на глубине 13 мм от поверхности катания) на прямых участках пути и на кривых радиусом R ³ 350 м должна быть 1520 (1524) + 8, - 4 мм При скоростях движения менее 50 км/ч допуск на уширение возрастает до 10 мм. В соответствии с ПТЭ, верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне. Разрешается на прямых участках пути на всей протяженности каждого из них содержать рельсовую нить на 6 мм выше другой. Рельсы соединяют между собой с помощью стыковых скреплений.

Основные элементы болтового стыкового скрепления:

· Накладки специального профиля 4-х или 6-ти -дырные длиной соответственно 800 и 1000 мм;

· Болты;

· Пружинные шайбы;

· Гайки.

Рисунок 13.6 – Рельсовый стык

Стык считается самым напряженным местом в пути. Стандартное расположение стыка – на весу.

220 202 220

l

Рисунок 13.7 – Схема стыка на весу.

l - стыковой пролет.

l = 420 мм для рельсов Р–65 и Р-75

l = 440 мм для рельсов Р-50

Так как с изменением температуры длина рельсов меняется, в стыках между торцами рельсов оставляют зазор, который должен быть:

l _з £ 22 мм, при отверстии в рельсах 36 мм,

l _з £ 24 мм, при отверстии в рельсах 40 мм.

Каждой температуре соответствует свой зазор:

l _з = g × l _р (t _max - t) × 10 ³, мм

где, g = 0,000011 - коэффициент линейного расширения стали,

l _р = 25 (12,5) м, - длина рельса,

t _max, t - наибольшая температура в данной местности и температура на момент укладки.

Отверстия в накладках сделаны поочередно круглыми и овальными или круглыми большего диаметра. В рельсах такие же отверстия, но со сдвижкой для компенсации температурных изменений длины рельса.

В зависимости от взаимного расположения стыков разных рельсовых нитей различают стыки расположенные, по наугольнику, вразбежку и бессистемно.

90^°

Рисунок 13.8 – Схема расположения стыков по наугольнику

На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков устраивают изолирующие стыки.

Особенности устройства рельсовой колеи в кривых

Работа пути в кривых сложнее, чем в прямых. Так как при движении подвижного состава по кривым участкам появляются дополнительные силы. Поэтому устройство пути в кривых имеет ряд особенностей. Основные из них:

· Уширение колеи в кривых малого радиуса;

· Возвышение наружной рельсовой нити;

· Устройство переходных кривых;

· Укладка укороченных рельсов на внутренней нити;

· Усиление пути;

· Увеличение расстояния между осями путей.

Рассмотрим каждое из особенностей в отдельности.

1. Уширение колеи в кривых малого радиуса

Уширение колеи на кривых участках делается при радиусе менее 350 м. Необходимость уширения вызывается тем, что включенные в общую жесткую раму колесные пары, сохраняя параллельность своих осей, затрудняют прохождение тележек подвижного состава по кривым. Только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные будут находиться под углом. Это вызывает необходимость увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание заклинивания колесных пар.

Рисунок 13.9 - Схема свободного вписывания в кривую

Для свободного вписывания двухосной тележки в кривую необходима ширина колеи

S_c = q _max + f _н + 4, мм

где f _н - стрела изгиба по наружной нити при хорде 2l;

q _max - максимальное расстояние между наружными

гранями гребней колес;

4 - допуск на сужение колеи, мм.

Установлены следующие нормы ширины колеи в кривых:

· При R ³ 350 м. S_c = 1520 мм

· При R = 349 – 300 м S_c = 1530 мм

· При R £ 299 м S_c = 1535 мм

2. Возвышение наружной рельсовой нити

Верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне. Разрешается на прямых участках пути содержать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой в соответствии с нормами, установленными ПТЭ.

При проходе подвижного состава по кривой возникает центробежная сила, стремящаяся опрокинуть экипаж наружу кривой. Это может произойти только в исключительных случаях, однако центробежная сила неблагоприятно действует на пассажиров, вызывает перераспределение вертикальных давлений на рельсы и перегрузку наружной нити. Центробежная сила дополнительным воздействием вызывает усиленный износ наружной нити и расстройство пути в плане

Во избежание указанных явлений устраивают возвышение наружной нити над внутренней.

Рисунок 13.10 - Положение экипажа в кривой с возвышением

Появляющиеся горизонтальные составляющие веса экипажей за счет наклона полотна железнодорожного пути нейтрализуют негативные последствия действия центробежных сил в кривых. Величина возвышения определяется исходя из двух требований:

1. Обеспечение одинакового вертикального износа обоих рельсов в кривых, характеризуемого одинаковым давлением колес на наружную и внутреннюю рельсовые нити;

2. Обеспечения комфортабельности езды пассажиров, характеризуемой допускаемым непогашенным ускорением.

Для обеспечения нормального износа обеих нитей необходимо, чтобы сумма нормальных давлений (или нормальных реакций на эти давления P и Р) на обеих нитях была одинакова.

Таким образом, необходимо чтобы

P₁ = Р₂ 13.1

По условиям обеспечения безопасности движения поездов номинальное значение максимального поперечного непогашенного ускорения, направленного наружу кривой (а _нп), не должно превышать 0,7 м/с² на уровне буксы подвижного состава.

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая соблюдение этого условия для самого скорого поезда, определяется по формуле:

где

- возвышение наружного рельса, мм

V_max – максимальная допускаемая скорость самого скорого поезда,

установленная приказом начальника дороги для данного

радиуса, но не более скорости по тяговому расчету для данной

серии локомотива, км/ч.

По технико-экономическим показателям для сохранения приемлемого уровня расстройств и износов верхнего строения пути грузовые поезда должны следовать по кривым со скоростями, соответствующими диапазону непогашенных ускорений ± 0,3 м/с²

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению + 0,3 м/с2 определяется по формуле:

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению −0,3 м/с² при минимальной скорости движения грузовых поездов определяется по формуле:

3. Устройство переходных кривых

Устройство переходных кривых связано с необходимостью плавного сопряжения кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в профиле.

Рисунок 13.11 - План и профиль переходной кривой

Переходная кривая в плане представляет собой кривую переменного радиуса, уменьшающегося от бесконечно большого (прямая) до R (радиус круговой кривой) с уменьшением кривизны пропорционально изменению длины. Такая кривая представляет собой радиоидальную спираль (клотоида), уравнение которой выражается в виде ряда

x³ 2 x ⁴ 293 x ⁸

y = ¾¾ [ 1 + ¾¾¾ + ¾¾¾¾¾¾ + …],

6 C 35 C² 237000 C ²

где С = l × R - параметр переходной кривой.

В связи с тем, что длина переходной кривой l мала по сравнению с С, то для расчетов ограничиваются, как правило, двумя первыми членами ряда. В профиле переходная кривая будет иметь расчетный уклон отвода возвышения

i= h / l, мм/м, где h – возвышение круговой кривой.

Уклоны отвода возвышения наружного рельса

Допускаемая скорость движения поездов, км/ч	Максимальная допускаемая величина уклона отвода, мм/м
	0,7
	1,0
	1,2
	1,4
	1,6
	1,7
	1,9
	2,1
	2,3
	2,5
	2,7
	2,9
	3,0
	3,1
	3,2
Закрытие движения	>3,2

4. Укладка укороченных рельсов на внутренней нити

В пределах переходной кривой (ПК) плавно нарастает кривизна радиуса от бесконечности в начале переходной кривой (НПК) до значения R в конце переходной кривой (КПК). В пределах ПК плавно увеличивается возвышение наружного рельса от 0 в НПК до h в КПК.

Поскольку внутренняя рельсовая нить в кривой короче наружной, то укладка в нее рельсов той же длины, что и в наружную, вызовет забегание стыков вперед на внутренней. Для установки рельсовых стыков одной нити напротив рельсовых стыков другой нити(по наугольнику) применяют укладку укороченных рельсов на внутренней нити. Для устранения разбежки стыков при каждом радиусе кривой необходимо иметь свою величину укорочения рельса. В целях унификации применяют стандартные укорочения заводских рельсов.

Для рельсов длиной 25 м. - 80 и 160 мм.,

Для рельсов длиной 12,5 м. - 40, 80 и 120 мм.

Общее число укороченных рельсов n, требующихся для укладки в кривой,

n = e / k,

где e - общее укорочение;

k - стандартное укорочение одного рельса.

Ввиду большой трудности обеспечить точное совпадение по наугольнику стыков внутренней и наружной нитей допускают несовпадение стыков на величину не превышающую половины стандартного укорочения. Для этого укладку укороченных рельсов чередуют с укладкой рельсов стандартной длины.

5.Усиление пути

Усиление пути в кривых производится при R £1200 м для обеспечения необходимой равнопрочности с примыкающими прямыми. Для этого:

· Увеличивают число шпал на километр (2000,1840, 1600, 1440);

· Уширяют балластную призму;

· Ставят несимметричные подкладки с большим плечом в

наружную сторону;

· Укладывают наиболее твердые рельсы;

· Уширяют основную площадку земляного полотна.

6. Увеличение расстояния между осями путей.

В кривых на двух- и многопутных линиях увеличивается расстояние между осями путей в соответствии с требованиями габарита.

Таблица 13.1 - Уширение междупутья в пределах кривых участков двухпутных линий.

Радиус кривой, М	Уширение, м
	0,02
	0,04
	0,17
	0,19
	0,22

Лекция 8

Соединения и пересечения путей

Для перехода подвижного состава с одного пути на другой служат устройства по соединению и пересечению путей, относящиеся к верхнему строению пути (ВСП). Соединение путей между собой осуществляется стрелочными переводами, а пересечение путей – глухими пересечениями.

Стрелочные переводы.

В зависимости от назначения и условий соединения путей между собой стрелочные переводы делятся на:

· Одиночные:

1. обыкновенные;

2. Симметричные; } > 120 тыс. шт.

3. Несимметричные.

· Двойные;

· Перекрестные.

Рис. 14.1 - Схемы некоторых стрелочных переводов

а - Обыкновенный; б - Симметричный;

в и г - Несимметричные.

Симметричный стрелочный перевод имеет те же основные элементы, что и обыкновенный, но благодаря меньшей длине остряков, крестовины и двум переводным кривым большего радиуса позволяет значительно сократить длину соединения путей. Применяется при разветвлении основного пути на два под равным углом α / 2.

Очень редко применяется несимметричные переводы, имеющие разные углы отклонения.

Двойной перевод разветвляет путь на три направления. Такие переводы применяются в стеснённых условиях, когда нет возможности уложить подряд два обыкновенных перевода.

Перекрёстные стрелочные переводы позволяют двигаться поездам по 4-м

направлениям. Укладываются как правило в стесненных условиях.

Обыкновенный стрелочный перевод служит для соединения двух путей. Он может быть право – или левосторонним и применяется при отклонении пути в ту или иную сторону.

Нарисуем схему обыкновенного одиночного правостороннего стрелочного перевода.

Этот вид стрелочного перевода имеет наибольшее распространение. В состав стрелочного перевода входят (рис. 14.2):

Рисунок 14.2 – Схема обыкновенного одиночного правостороннего стрелочного перевода

1. Стрелка:

· Переводной механизм (10).

· Рамные рельсы (3 и 9)

· Остряки (4)

2. Соединительная часть;

3. Крестовинная часть:

· Контррельсы (6)

· Усовики

· Крестовина (7);

4. Переводные брусья (1,8).

Остряки соединены между собой поперечными стрелочными тягами. Корневое крепление обеспечивает поворот остряков в горизонтальной плоскости и соединение с примыкающими к ним рельсами.

Крестовинная часть

Одним из основных элементов стрелочного перевода является крестовина (рис. 14.3). Все крестовины разделяются на две группы: крестовины с подвижными элементами и без подвижных элементов.

Рисунок 14.3 – Крестовина стрелочного перевода

1 - Два усовика; 2 – Желоб крестовины;

3 - угол крестовины a; 4 - сердечник крестовины;

Основными частями крестовины без подвижных элементов являются сердечник (4) и два усовика (1). Точка пересечения граней сердечника называется математическим центром крестовины, а угол a между ними (3) – углом крестовины. Самое узкое место между усовиками называют горлом крестовины. Участок между горлом крестовины и практическим острием сердечника называется вредным пространством. Пространство между усовиком и сердечником называется желобом крестовины (2). Его ширина равна 45 мм ±1 мм..

Важнейшим параметром стрелочного перевода является марка крестовины М, которая определяется следующим образом:

1 К

М = ¾ = — = tg a,

N l

где a - угол крестовины,

N - целое число.

Допускаемые скорости движения поездов на боковой путь на крестовинах:

· 1: 9 и 1: 11 - 40 км/ч;

· 1: 18 - 80 км/ч;

· 1: 22 - 120 км/ч.

США - 1:20 (80), 1:24 (140), Франция 1:33 (140), 1:62 (220)

В последние годы все большее применение находят крестовины нового поколения. На линии Москва – Санкт-Петербург используют переводы типа Р-65 марки 1:11, предназначенные для движения поездов по прямому пути со скоростью до 200 км/ч.

Конструктивной особенностью этого перевода является наличие крестовины с гибким подвижным сердечником, который создает непрерывность рельсовой колеи в зоне перекатывания колес с усовика на сердечник. Такие крестовины обеспечивают плавность движения при высоких скоростях и срок их службы в 2,5 - 3 раза больше, чем срок службы обычных крестовин. Недостатком их является необходимость второго переводного механизма и обеспечение синхронности их работы.

В зависимости от назначения путей укладываются стрелочные переводы марок 1: 4,5; 1:6; 1:8; 1:9; 1:11; 1:18; 1:22.

Таблица 14.1 Конструкции стрелочных переводов

1АС, 1БС, 1ВС, 1ГС, 1ДС
Р65 марки не круче 1/11 с гибкими остряками и кресто­виной с непрерывной поверх­ностью катания, новые. Брусья железобетонные, новые	Р65 новые, марки 1/11, 1/9, рельсовые элементы закаленные. Брусья железобетонные, новые	Рельсы и металлические части старогодные. Брусья железобетонные – новые и старогодные

Сравнить с крестовинной частью обыкновенного стрелочного перевода

Соединительные пути.

Соединительные пути состоят из отрезка прямого и бокового (переводной кривой) путей. Внутренние рельсы соединительных путей начинаются у корня остряка и заканчиваются в начале крестовины. Наружные рельсы начинаются у задних стыков рамных рельсов и заканчиваются в конце стрелочного перевода.

Изготавливаются из обычных рельсов нестандартной длины и укладываются, как правило, на плоские подкладки.

Переводная кривая имеет радиусы, зависящие от марки крестовины:

· 1: 9 - R @ 200 м.

· 1: 11 - R @ 300 м.

· 1: 11 (симметричная) - R @ 500 м.

Переводные брусья (основание стрелочного перевода)

Переводные брусья объединяют конструкцию перевода в одно целое, передают нагрузку от рельсов на балласт. Переводные брусья раскладываются по строго определеннной эпюре в зависимости от типа перевода и марки крестовины. Количество брусьев 60-63 (1:9), 70-76 (1:11), 170 (1:22) в зависимости от марки СП. Брусья укладывают группами одинаковой длины, чтобы расстояние от конца бруса до рабочей грани рельса не превышало 575 мм.

Таблица 14.2 - Порядок укладки переводных деревянных брусьев для перевода типа Р-65, марки 1/11

Кол.шпал
Длина,м	4,5	2,75	3,0	3,25	3,5	3,75	4,0	4,25	4,5	4,75	5,0	5,25

Дата добавления: 2014-01-04