Содержание бесстыкового пути

Основное отличие работы бесстыкового пути от звеньевого зак­лючается в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные силы, зависящие от изменения температуры. При по­вышении температуры рельсовых плетей по сравнению с температу­рой их закрепления возникают продольные силы сжатия, создаю­щие опасность выброса пути. При понижении температуры появля­ются растягивающие усилия, которые вызывают перенапряжения в рельсах и разрыв рельсового стыка из-за среза болтов. Оптималь­ной температурой является та, при которой в рельсовых плетях от­сутствуют продольные силы и сопутствующие им напряжения.

Температурные напряжения, возникающие в рельсовых плетях в связи с несостоявшимся изменением их длины при изменении тем­пературы, определяются по формуле

Под воздействием подвижного состава в рельсовой плети появ­ляются продольные напряжения изгиба, разные по сечению рель­са: сжимающие — в головке, растягивающие — в подошве. Наи­большие растягивающие напряжения возникают в наружной кром­ке подошвы, они достигают 100—140 МПа, а наибольшие сжима­ющие напряжения — во внутренней кромке головки и могут пре­вышать 120—160 МПа.

В связи с тем, что каждый градус повышения или понижения температуры рельсов создаёт в них напряжения 2,5 МПа, нагревать или охлаждать плети можно лишь на такую величину, при кото­рой сумма температурных и «поездных» напряжений будет оста­ваться в пределах общих допусков по условиям прочности и устой­чивости бесстыкового пути, с запасом на случай возможных не­предвиденных происшествий.

Величина суммарных напряжений в значительной степени за­висит от алгебраической разности наибольшей Т и наименьшей Тmin температур лежащего в пути рельса в течение года. Эту разность называют амплитудой изменения температуры рельса или температурной амплитудой.

Однако влияние температурных сил в бесстыковом пути не ог­раничивается увеличением напряжений в рельсовых плетях и угро­зой

нарушения их прочности. При определённых условиях (боль­шая температурная амплитуда, снижение жёсткости сопротивления рельсошпальной решётки и т.д.) температурные силы могут приве­сти к выбросу пути (рис. 2.10).

Выброс бесстыкового пути — искривление всей путевой решетки (сразу обеих рельсовых нитей) в вертикальной или горизонтальной плоскостях. Состояние пути, близкое к выбросу, устанавливают по совокупности косвенных признаков. Прежде всего обращают вни­мание на зазоры между кромкой подошвы рельса и внешней ребор­дой подкладки. Если их нет на 10—15 шпалах, лежащих подряд, при отсутствии слабо затянутых клеммных болтов, то это свидетельствует о значительных внутренних напряжениях в рельсах.

Допускаемые повышения температуры рельсов по сравнению с оптимальной для разных конструкций верхнего строения и радиу­сов кривых приведены в ТУ [9].

При недостаточно затянутых закладных болтах и большом боко­вом давлении рельса могут наблюдаться некоторый перекос подкла­док на шпалах и выдавливание резиновых прокладок у их торцов.

Выбросу предшествует также угон пути, который можно обна­ружить по следам, оставленным клеммами на подошве рельса, и определить величину продольного перемещения рельса. Непосред­ственно перед выбросом рельсовые плети, лежащие на щебне, име­ют отклонение до 16—25 мм от правильного положения на отдель­ных коротких участках (8—12 м), и его сравнительно легко обна­ружить при осмотре.

Закрепление рельсовых плетей рекомендуется проводить при температуре, находящейся в верхней половине или даже в верхней трети расчётного температурного интервала. При этом следует учитывать, что закрепление плетей при очень высоких температу­рах может привести зимой, в период резких понижений температу­ры, к разрыву плети (в основном по сварным стыкам) и стыков урав­нительных пролётов.

Конкретные значения температур закрепления плетей на постоян­ный режим эксплуатации устанавливает начальник дистанции пути в пределах расчётного интервала в зависимости от местных условий.

В технических отделах дистанций пути и на околотках имеются графики температурного режима рельсовых плетей (рис. 2.11). Эти графики составляются на основании расчётов по исходным данным технических указаний и представляют собой нормативы температур­ного режима по производству работ на каждой конкретной плети.

Кроме того, на околотках ведётся Журнал учёта службы и тем­пературного режима рельсовых плетей, в который заносят записи начального режима и последующих его изменений отдельно для каждой плети.

В журнале отражаются все выполненные на плети работы, влияю­щие на её температурный режим и напряжённое состояние: принуди­тельный ввод плетей в оптимальную температуру закрепления, раз­рядка, регулировка температурных напряжений и напряжений от угона плетей, ремонтные работы с применением тяжёлых путевых машин, выполняющих работу с подъёмкой рельсошпальной решетки более чем на 2 см, вырезка дефектного места в плети, восстановление плети сваркой, замена уравнительных рельсов длиной 12,5 м на удлинён­ные и т.д. (табл. 2.15). После выполнения указанных работ должны быть сделаны соответствующие записи в журнале. На особом учёте, до ввода в оптимальную температуру, должны находиться плети, уло­женные и закреплённые в зимний или осенний периоды года, а также места с дефектами 21.2, 26.3, 69, усиленные накладками.

На участках бесстыкового пути организуется контроль темпе­ратуры рельсов. Для этого при работе на бесстыковом пути исполь­зуют термометры ТР-4 и ТР-5. Оба термометра вмонтированы в ме­таллический корпус с прорезью, через которую просматриваются их показания. В нерабочем состоянии прорезь закрывается пово­ротным чехлом. Каждый термометр крепят на головку рельса с помощью пружинных захватов: ТР-4 только в вертикальном поло­жении, а ТР-5 в горизонтальном. При этом должно быть обеспече­но плотное прижатие датчика к поверхности рельса.

Рабочая жидкость термометра ТР-4 (толуол) окрашена в крас­ный цвет, пределы измерения от -55 до +55 °С. У ТР-5 рабочая жидкость — ртуть, пределы измерений от -35 до +75 °С.

При разнице температур воздуха и рельса 20 °С продолжитель­ность измерения термометрами должна составлять не менее 15 мин с момента установки на рельсе до снятия отсчёта. Раз в два года термометры должны проверяться на контрольном пункте.

Могут применяться термометры и других конструкций (пружин­ные, электронные и т.п.).

При наступлении летом температуры воздуха, близкой к наи­высшей для данной местности, а зимой при понижении температу­ры на 60 °С по сравнению с температурой закрепления плети или при температуре воздуха минус 30 °С надзор за бесстыковым пу­тём должен быть усилен.

В зависимости от местных условий порядок и сроки дополни­тельных осмотров устанавливает начальник дистанции пути.

В жаркие летние дни необходимо тщательно следить за положе­нием пути в плане. Заметные отклонения от правильного положе­ния на очень коротком расстоянии служат признаком начала выб­роса. При обнаружении таких отклонений необходимо сделать кон­трольный промер стрелы изгиба (см. п. 2.5).

При обнаружении летом при жаркой погоде резких углов в пла­не необходимо срочно оградить место неисправности сигналами остановки и немедленно приступить к устранению неисправности.

Правильность положения бесстыкового пути в плане дорожный мастер и бригадир пути должны проверять в тёплое время года при каждом осмотре пути с помощью бинокля или другого оптическо­го прибора.

Зимой при низких температурах особое внимание уделяют про­верке рельсов в местах сварных стыков и на протяжении 1 м в каж­дую сторону

от них, а также следят за раскрытием рельсовых сты­ков в зоне уравнительных пролётов. При зазорах, близких к конст­руктивным, и ожидаемом дальнейшем понижении температуры необходимо затянуть гайки клеммных, закладных и стыковых бол­тов на концах плетей по 50 м, одну пару уравнительных рельсов заменить на удлинённые и произвести регулировку зазоров.

При отступлениях от нормативной ширины балластной призмы на протяжении более 10 м должны обеспечиваться меры безопас­ности движения поездов в зависимости от величин отступлений и ожидаемых температур. При ширине плеча менее 25 см и ожидае­мом повышении температур на 15 °С и более относительно темпе­ратуры закрепления рельсовых плетей скорость ограничивается до 60 км/ч или менее в зависимости от состояния балластной призмы и промежуточных скреплений.

Нарушить температурно-напряжённый режим эксплуатации бес­стыкового пути может также угон плетей. Наличие угона приводит к опасным сжимающим или растягивающим напряжениям в плетях.

О напряжённом состоянии рельсовой плети приходится судить по косвенным признакам: величине зазоров в стыках уравнитель­ных рельсов, проскальзыванию плети по подкладкам, на что ука­зывают следы клемм на подошве рельсов; смещению подкладок по шпалам вдоль пути, наклону клеммных болтов вдоль пути на не­скольких шпалах подряд; выползшим из-под рельсов подкладкам- амортизаторам и др.

Кроме оценки возможного угона плетей визуально проводится контроль угона по смещениям контрольных сечений рельсовой плети относительно «маячных» шпал (рис. 2.12). Изменение напря­жённого состояния плети определяется по изменению расстояний между контрольными сечениями рельсовой плети. Эти сечения от­мечают поперечными полосами шириной 10 мм, наносимыми свет­лой масляной краской на верх подошвы и шейки рельсов внутри колеи в створе с боковой гранью подкладки, и кернами в створе с боковой гранью подкладки через каждые 100 м.

При обнаружении на маячных шпалах смещений контрольных меток до 5 мм необходимо проверить на участке состояние скреп­лений, заменить дефектные, подтянуть гайки. При смещении более 5 мм следует выявить изменение расстояний между соседними кон­трольными метками. Если изменение (удлинение или укорочение) 100-метрового участка между маячными шпалами не превышает 10 мм, можно ограничиться выполнением вышеуказанных мер, но при этом необходимо внести изменения температуры закрепления пле­ти на угнанном участке в Журнал или в Паспорт-карту. Если же рас­стояние между контрольными сечениями изменилось больше чем на 10 мм, то это свидетельствует о значительном отклонении фактичес­кой температуры закрепления плетей от первоначальной, полученной при закреплении плетей на постоянный режим работы. В этом случае необходимо выполнить регулировку напряжений, которая должна производиться при температуре плетей, не превышающей их темпе­ратуры закрепления.

Если после обнаружения укорочения плети (смещение рисок «внутрь» контрольного 100-метрового участка) ожидается повы­шение температуры рельсов в прямых и кривых К > 800 м более чем на 30 °С, а в кривых с меньшими радиусами — более чем на 20 °С, то на период до выполнения регулировки напряжений огра­40 км/ч.

Для регулировки напряжений плеть освобожда­ют от закрепления, вывешивают на ролики или устанавливают на скользящие пары пластин из не­ржавеющей стали, фторопласта, нафталена, полиамида и других материалов с малым коэффици­ентом трения (не более 0,1) или полиэтилена общей толщиной 8—10 мм, помещаемые на под­рельсовые прокладки на каждой 15-й шпале. Освобождение участка плети начинают с растянутой зоны и последовательно продолжают в сторону сжатой.

Если после раскрепления изменение длин участков между маяч­ными шпалами не превышает 5 мм, то этот участок плети вновь закрепляют, так как расчётный режим, нарушенный угоном, вос­становлен, и температура закрепления плети на данном участке соответствует исходной температуре закрепления плети.

Если же после принятых мер смещения контрольных сечений превышают 5 мм, а изменения расстояний между ними превышают мм, то на коротких (800 м и менее) плетях должна быть выпол­нена разрядка напряжений с введением их в оптимальную темпе­ратуру закрепления (см. п. 3.3). На длинных (более 800 м) плетях в этом случае определяют отклонение фактической температуры зак­репления этого участка плети от первоначальной:

Для предотвращения угона плети необходимо обеспечить по — стоянное натяжение клеммных и закладных бол — т о в. Весной и осенью, а при необходимости и чаще следует смазы­вать резьбу всех болтов и подтягивать гайки. Для обеспечения до­статочного продольного сопротивления плети нормальное прижа­тие её к основанию в узле скрепления должно составлять не менее

20 кН. Эта норма при скреплениях типа КБ достигается при сред­нем нормативном усилии затяжки клеммных и закладных болтов, соответствующем крутящему моменту 150 Н^м и 120 Н^м, прилага­емому на гайку каждого смазанного болта.

Затяжку гаек при подтягивании их в процессе эксплуатации не­обходимо проводить с крутящим моментом: для клеммных бол­тов — 200 Н^м, закладных — 150 Н^м; других типов скреплений — по техническим условиям, утверждённым ЦП МПС.

Контроль за усилием затяжки гаек осуществляется динамомет­рическими ключами. Как правило, их подтягивание назначают при падении крутящего момента затяжки гаек клеммных болтов до 100 Н^м, закладных — до 70 Н^м.

Контроль за усилием затяжки гаек клеммных и закладных бол­тов динамометрическими ключами ведут по обеим рельсовым ни­тям на 10—15 шпалах подряд, расположенных: на коротких пле­тях в трёх зонах — на концевых участках (на протяжении 100 м от концов плетей) и в средней части плети; на длинных плетях — на концевых участках и через каждые 400 м по длине плети. По ре­зультатам контроля определяется средняя величина затяжки и, если она ниже допускаемых значений, то назначается сплошное подтя­гивание клеммных и закладных болтов.

При скреплениях КБ на участках с грузонапряжённостью 25 млн т^км брутто/км в год необходимо один раз в год (осенью) подтягивать гайки стыковых, клеммных и закладных болтов со смазкой резьбы. На участках с грузонапряжённостью более 25 млн — т^км брутто/км в год сплошное подтягивание гаек со смазкой резь­бы выполняют два раза в год — весной и осенью.

Дополнительный контроль затяжки гаек клеммных и закладных болтов необходим на участках, где появляется угон плетей. При весенних и осенних осмотрах пути контроль за усилием затяжки гаек болтов дополняется простукиванием молоточком . Если при простукивании будет обнаружено более 10 % ослабших гаек из числа проверенных, то следует в недельный срок провести проверку их затяжки динамометрическим ключом и назначить ра­боту по приведению их затяжки к нормативной.

Основная особенность выполнения большинства работ текущего содержания бесстыкового пути состоит в том, что усло­вия их выполнения зависят от напряженного состояния рельсовых плетей, обусловленного разностью температур рельсов при произ­водстве работ и их закреплении. При температуре рельсовых пле­тей, превышающей температуру их закрепления на значения, бо­лее указанных в табл. 2.16 и 2.17, производить работы, связанные с ослаблением сопротивления бесстыкового пути боковому и верти­кальному перемещению (исправление просадок, толчков, переко­сов, смена шпал, рихтовка пути, очистка щебня в местах выплес­ков и т.д.), не допускается. Поэтому выполнять такие работы в лет­нее время следует утром или вечером.

Если необходимо вести работы при отклонениях температуры рельсовых плетей, существенно отличающихся от приведенных в табл. 2.16 и 2.17, то до их начала следует разрядить температурные напряжения в рельсовых плетях.

При выполнении на бесстыковом пути работ, связанных с умень­шением его устойчивости, в разрешённых интервалах температур домкраты для вывески путевой решетки должны устанавливаться строго вертикально, а по завершении работ сле­дует тщательно утрамбовывать балласт в шпальных ящиках и у торцов шпал, не уменьшая плечо балластной призмы и крутиз­ну откосов.

Исправлять просадки, толчки и перекосы укладкой или заменой регулировочных прокладок толщиной до 10 мм между подошвой рельса и подкладками разрешается, если температура рельсовых плетей превышает температуру их закрепления менее чем на 15 °С. Клеммные болты при этом ослабляют одновременно не более чем на семи шпалах подряд, а клеммы не снимают.

Одиночную смену подкладок, прокладок, клеммных и заклад­ных болтов, клемм, шайб при температуре рельсов, превышающей температуру закрепления плети на 15 °С и более, можно выполнять одновременно не чаще, чем через 10 шпал.

Работа со стыками также требует большой осторожности. Во избежание изменения установленных зазоров разбирать и ослаб­лять стыки на концах рельсовых плетей, а также между уравни­тельными рельсами при температурах, отличающихся от температуры закрепления плетей более чем на ±5 °С, не рекомендуется. В случаях особой необходимости разрешается разбирать стыки при температурах, отличающихся от температуры закрепления рельсо­вых плетей не более чем на 20 °С. При этом может измениться зазор

примерно на 1 см. Для восстановления нормального зазора с наступ­лением температур, близких к температуре закрепления рельсовой плети, конец её на протяжении 40—50 м должен быть освобожден от закрепления и после свободного изменения длины вывешенного на ролики или пластины участка плети вновь закреплён.

При отсутствии зазоров заменять уравнитель — ные рельсы рельсами меньшей длины запрещается. Зажатый уравнительный рельс удаляют после вырезки куска рельса (10— 20 см) газовой резкой при закреплённых клеммных болтах.

В случае обнаружения летом при жаркой погоде резких углов в плане следует срочно оградить место неисправности сигналами остановки и немедленно приступить к устранению неисправности. При отклонении пути в плане на 10 мм по обеим рельсовым нитям на длине 10 м и превышении температуры рельсовой плети более чем на 15 °С относительно температуры её закрепления угол в пла­не можно устранять только после разрядки температурных напря­жений по обеим рельсовым плетям от угла до ближайшего уравни­тельного пролёта с последующим восстановлением температурно­го режима плети при оптимальной температуре. При невозможно­сти быстрого проведения разрядки необходимо вырезать кусок рельса (см. п. 3.3).

Если превышение температуры рельса над температурой зак­репления меньше 15 °С, то после устранения угла рихтовкой сле­дует выполнить регулировку напряжений на участке, включаю­щем место производства работ и примыкающие к нему участки длиной по 50 м, и уплотнить балластную призму за торцами шпал, включая ее плечо.

Опыт эксплуатации бесстыкового пути выявил не только его высокую технико-экономическую эффективность, но и “слабое” место этой прогрессивной конструкции, каким является уравнитель­ный пролёт. В его зоне из-за рельсовых стыков наблюдается более высокое по сравнению со средней частью плети динамическое воз­действие подвижного состава на путь, быстрее возникают расстрой

ства, интенсивнее накапливаются остаточные деформации, проис­ходит повышенный выход из строя рельсов, скреплений, железобе­тонных шпал, образуются выплески. Всё это увеличивает затраты труда на текущее содержание уравнительных пролётов.

ТУ предусмотрена укладка бесстыкового пути с “короткими” рельсовыми плетьми длиной 800 м и менее и “длинными” более — 800 м, в том числе длиной на блок-участок или перегон [9].

Предусматривается на путях 1-2-го классов повсеместное при­менение бесстыкового пути (длиной на перегон или блок-участок) без

уравнительных пролётов, что достигается вваркой высоко­прочных клееболтовых стыков и использованием тональных рель­совых цепей автоблокировки.

При текущем содержании “длинных” плетей должны строго со­блюдаться нормативные требования по контролю за работой пути и соблюдению температурного режима выполнения путевых работ. На таких участках должен быть налажен постоянный контроль за подвижками плетей относительно маячных шпал. В процессе эксп­луатации бесстыкового пути с плетьми длиной, равной блок-учас- тку или перегону, приходится учитывать фактическую температу­ру закрепления не только всей плети, но и отдельных её участков, подверженных угону. Последнее касается преимущественно тормоз­ных участков, конца спусков, участков перед переездами и кривы­ми малого радиуса. Как показал опыт эксплуатации, фактическая температура закрепления вследствие угона плетей может отличаться от первоначальной на 15—20 °С.