ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СИСТЕМЫ ВЕДЕНИЯ ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА НА СТАНЦИЯХ

Вплоть до конца 80-х годов в условиях централизованного планирования и поставки материалов ВСП при постоянно увеличивавшихся объемах перевозок ППР-64 отвечало предъявляемым требованиям. Однако изменение экономических условий в стране, падение объемов перевозок, появление первых образцов путевой техники нового поколения, а так же возможность подробного изучения опыта ведения путевого хозяйства железными дорогами зарубежных стран создали условия для пересмотра основных принципов стратегии путевого хозяйства в России.

В 1994 году был издан приказ 12Ц и «Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» 121, разработанные на основе принципа назначения ремонтов пути по его фактическому состоянию. Этот принцип базировался на определенном балансе в начале 90-х годов (годы разработки концепции и основных положений приказа 12Ц) мощности пути и объемов перевозок, спад которых только начинался.

С введением в действие приказа № 12Ц от 16.08.94 и «Положения о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ» были последовательно разработаны сначала временные (ВТУ-95) / 3 /, а затем Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути (ТУ-97) / 4 /. В этих документах предписывается практически для всех главных и приемо-отправочных путей укладка рельсов типа Р65 новых или старогодных (только на станционных и прочих путях допускается укладка при ремонтах других типов рельсов). Эпюра шпал на путях 1-4 класса — одинаковая, род балласта — так же.

Основные различия в конструкциях ВСП заключаются в «степени годности» элементов в зависимости от условий эксплуатации. Так же для путей 1-2 класса применяются только новые материалы, 3 — старогодные и новые, 4 и 5 классов — только старогодные. Переход практически на один тип >

рельсов имеет ряд преимуществ. Во-первых, мощность рельсов типа Р65 достаточно высока и в сочетании с падением объемов перевозок и внедрением технологий ремонта рельсов их срок службы предполагается достаточно длительным. Во-вторых, такое решение позволяет резко сократить номенклатуру стыковых и промежуточных скреплений, а также получающих все большее распространение железобетонных шпал. С другой стороны, служебные свойства рельсов типа Р65 различны в зависимости от наработки тоннажа, наличия термоупрочнения, степени поврежденности, потребности в ремонте и др.

Подобные доводы относятся и к железобетонным шпалам типа ШС-1 и промежуточным скреплениям типа КБ. Однако именно скрепление типа КБ в последние годы перестало отвечать изменившимся требованиям и необходимы новые решения в этой части, что повлечет за собой необходимость изменения конструкций железобетонной шпалы.

Балластный слой при сохранившихся за последние 30 лет его формальных показателях требует новых качественных критериев оценки.

Одним из главных достоинств приказа 12Ц является регламентация широкого применения старогодных материалов ВСП. В первую очередь это относится к объемнозакаленным рельсам типа Р65, железобетонным шпалам и металлическим элементам скреплений, ресурс которых достаточен для использования в облегченных условиях эксплуатации. Экономическую эффективность этого, одного из ключевых положений приказа 12Ц, подчеркивает д. т. н. В. Я. Шульга 151.

Резкий спад объемов перевозок и сформировавшаяся тенденция на повышения маршрутных скоростей движения определили объективную необходимость ранжирования конструкций верхнего строения пути в зависимости от условий эксплуатации. Это сделано в «Положении о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации», утвержденном МПС 27.04. 2001 г. / 6 /.

Положение о системе ведения путевого хозяйства определяет принципы, технические параметры и нормативы по ремонту и эксплуатации железнодорожных путей (далее пути), исходя из условий обеспечения безопасности движения поездов и оптимальных затрат.

Система ведения путевого хозяйства основана на классификации путей в зависимости от грузонапряженности и скоростей движения поездов — главных факторов, оказывающих влияние на их работу /7-17/.

С учетом Положения разрабатываются отдельные нормативно- технические документы, определяющие порядок содержания верхнего строения пути, в том числе стрелочных переводов, земляного полотна, искусственных сооружений и путевых устройств в зависимости от классности путей.

Развитие конструкций стрелочных переводов

В связи со сложностью конструкции и взаимодействия с подвижным составом стрелочные переводы привлекали внимание инженеров-путейцев с самого начала существования железных дорог. Совершенствованию их конструкции и геометрических параметров посвятили свои труды ряд специалистов: A.A. Холодецкий / 18 /, Я.Н. Гордиенко / 19 /, Е.А. Гибшман / 20 /и другие. Однако в то время скорости движения по стрелочным переводам устанавливались небольшими (30 — 50 км/ч по основному пути и 15-20 км/ч — по ответвленному), и их конструкции были сравнительно простыми: марки — в основном 1/6, 1/9 и 1/11, остряки из нормальных рельсов и рельсов специального профиля, крестовины — преимущественно сборно-рельсовые, в т.ч. с литым сердечником и цельнолитые из углеродистой стали.

Повышение скоростей движения до 70 -80 км/ч по основному и до 40 км/ч по ответвленному пути стрелочных переводов потребовало проведения значительных работ по повышению их эксплуатационной стойкости. В начале 50-тых годов нынешнего столетия начались интенсивные научно — исследовательские, конструкторские и технологические разработки по внедрению: остряков низкого симметричного и несимметричного профилей с выпрессов- кой в корне и укрытием их под головку рамного рельса, в т.ч. гибких; крестовин типа общей отливки сердечника и наиболее изнашиваемой части усо- виков из высокомарганцовистой стали Г13Л; стрелочных переводов типа Р50 марки 1/15, предназначенных для движения по ответвленному пути со скоростями до 60 — 70 км/ч. Первые отечественные «стрелочники» М.И.Шлыгин, A.K. Янковский, Г.А. Литвин /21/, Г.И. Иващенко / 22, 23 / заложили основы «стрелочной» науки в СССР.

Особенно интенсивно комплекс работ по повышению надежности стрелочных переводов выполнялся в 60-е годы, что было связано с настоятельной необходимостью дальнейшего значительного повышения скоростей движения поездов: по основному пути переводов — до 120 — 160 км/ч, по ответвленному — до 80 — 120 км/ч, а также с ростом грузонапряженности сети дорог и осевых нагрузок подвижного состава. В этот период началась разработка и внедрение новых конструкций стрелочных переводов: типа Р65 марки 1/11 и 1/9; пологих марок 1/18 и 1/22, допускающих но ответвленному пути скорости движения соответственно 80 и 100-120 км/ч; стрелочного перевода типа Р65 марки 1/11 для скоростей движения по основному направлению до 160 км/ч. В этих конструкциях применены многие новые технические решения, а именно: уменьшенные углы удара в направляющие элементы, увеличенные радиусы очертания остряков и переводных кривых, гибкие остряки, цельнолитые крестовины, усиленные контррельсовые узлы, новые конструкции креплений рамных рельсов и поперечных связей стрелки и крестовины и др. Весомый вклад в эти разработки внесли: C.B. Амелин /24-26 /, М.П. Смирнов / 26 /, В.Ф. Яковлев / 27 /, Г.И. Иващенко / 28 /, В.И. Абросимов / 29 /, И.И. Семенов / 30 /, H.H. Елсаков / 31, 32 / и другие.

В тот же период выполнялся небольшой комплекс научно- исследовательских и технологических работ по улучшению качества металла, используемого для изготовления стрелочных переводов.

Новый этап в развитии конструкций стрелочных переводов связан с разработкой и внедрением стрелочных переводов с непрерывной поверхностью катания. Принципы создания таких стрелочных переводов были разработаны еще в начале развития железных дорог, в частности: с подвижным сердечником — на французских железных дорогах инженером Пуле (Poule), с одним подвижным усовиком — на тех же дорогах Флашем (Flachat), с двумя подвижными усовиками — на австрийской железной дороге Паулосом (Paulus). Тем не менее острая необходимость и возможность создания и серийного внедрения этих конструкций на отечественных железных дорогах были предопределены накоплением результатов научных исследований, значительном (до 160 — 200 км/ч) повышением скоростей движения пассажирских поездов, ростом технического уровня стрелочных и других заводов и значительным прогрессом в этом вопросе на зарубежных дорогах и в первую очередь — на дорогах Японии. /

В 1967 г. после изготовления Новосибирским стрелочным заводом поступили на испытания опытные образцы первого варианта крестовины с непрерывной поверхностью катания, у которой усовики выполнялись в виде единой корытообразной отливки, а гибкий сердечник — из остряковых рельсов ОР65, которые подвергались термообработке по поверхности катания с нагрева токами высокой частоты. Многокритериальные испытания этих конструкций проведены: ЛИИЖТом на Октябрьской ж.д. и ВНИИЖТом — на Экспериментальном кольце. На синтезированной основе их результатов внесены изменения в конструкцию, геометрические параметры и качество металла стрелочных переводов с непрерывной поверхностью катания.

Дальнейшее усложнение эксплуатационных условий и совершенствование конструкций железнодорожного пути в целом потребовали создания и других новых конструкций стрелочных переводов, а также совершенствования существующих их конструкций. Ввиду этого в последние 15 — 20 лет выполнены прикладные научно-исследовательские и другие работы, и на их основе созданы и серийно внедрены (или доведены до серийного внедрения) следующие новые конструкции стрелочных переводов:

• стрелочные переводы с железобетонным плитным основанием типов Р50 и Р65 марок 1/11,
• стрелочные переводы типа Р65 и Р50 колеи 1520 мм;
• стрелочные переводы с железобетонными брусьями;
• стрелочный перевод типа Р75 марки 1/11.

Разработаны и серийно внедрены стрелочный переводы с усовершенствованными узлами и элементами, куда вошли: новые продольные и поперечные профили крестовин типа общей отливки, остряки без механической обработки подошвы и головки со стороны прилегания к рамному рельсу, крестовины с усиленной хвостовой частью, новые профили контррельсов, усовершенствованные конструкции крепления рамных рельсов, крестовин- ного и контррельсового узла, а также конструкции поперечных связей стрелки и крестовины. В их основу также положены результаты научных исследований, выполненных в пределах упомянутой тематики и упомянутыми выше специалистами, а также H.H. Путрей / 34, 35 /, А. М. Тейтелем, Л.Г. Крыса- новым / 35 /, В.Э. Глюзбергом / 36 /, Э.И. Даниленко / 37 /, Ю.А. Логиновым / 38 /, A.C. Васильевым / 39 /, П.В. Ковтуном / 40 / и другими.

Параллельно с развитием конструкций стрелочных переводов с участием Д.А. Акользина / 42 /, Е.К. Смыкова / 43 /, Г.Г. Желнина / 44 /, A.A. Симона/45, 46 /, В.В. Рыбкина / 32 /, выполнялся комплекс исследований и разработок по вопросам: восстановления работоспособности за счет ремонта крестовин и стрелочных переводов в целом различными способами и их повтори ного использования, механизации укладки и смены стрелочных переводов, разработки нормативно-технической документации, разработки системы ведения стрелочного хозяйства.

В области надежности железнодорожного пути в последние годы выполнен ряд работ Н.И. Карпущенко / 72, 73 /, B.C. Лысюка / 74 /, 3.J1. Крей- ниса / 71 /, Г.И. Тарнопольского / 73 /, В.А. Грищенко / 77 /, Щепотина Г.К. / 72, 78 / и других специалистов.

Аналогичные исследования в области стрелочных переводов выполнялись и зарубежными специалистами, среди которых: J. Alias / 49 /, G. Arnohld / 50 /, F. Birmann / 51 /, L. Droszio / 52 /, Y. Fokusawa / 53 /, F. Hartmann / 54 /, R. Landley / 55 /, R. Rouse / 56 /.

Перспективы развития стрелочного хозяйства. В последние годы дороги России ведут усиление стрелочного хозяйства, совершенствуют конструкции и технологии изготовления стрелочных переводов; большое внимание уделяют их текущему содержанию и внедрению ресурсосберегающих технологий. Этому способствовало введение на железных дорогах новой классификации путей «О переходе на новую систему ведения путевого хозяйства на основе повышения технического уровня и внедрения ресурсосберегающих технологий», утвержденной приказом МПС России № 12Ц от 16.08.94 121.

Стрелочное хозяйство развивается по следующим направлениям:

• разработка теоретической и методической баз для проектирования стрелочных переводов, оценки их прочности и надежности;
• создание новых конструкций для различных условий эксплуатации; повышение безопасности движения поездов по стрелочным переводам; повышение качества продукции и совершенствование технологии ее изготовления;
• испытания типовых и опытных стрелочных переводов и их основных элементов;
• ремонт и восстановление служебных характеристик стрелочных переводов;
• вторичное использование как стрелочных переводов в целом, так и их конструктивных элементов;
• снижение затрат на текущее содержание.

Важным достижением последних лет стало создание в 1996 г. стрелочного перевода, предназначенного для путей 1 и 2 классов, который является базовой конструкцией для нового поколения российских стрелочных переводов.

Основные его отличия от массовых конструкций:

• двухблочная схема;
• удлиненная стрелка с гибкими сварными остряками длиной 14.37 мм;
• крестовина с приварными рельсовыми окончаниями (двукратная экономия высокомарганцовистой стали);
• контррельсы, не связанные с ходовыми рельсами; ходовые рельсы при контррельсах — обычные без дополнительной обработки (могут заменяться отдельно);
• стыки на переводах — обычные путевые, изостыки АПАТЕК; сварка всего перевода (кроме изостыков) и вварка его в примыкающую плеть;
• противоугонные устройства на стрелке;
• внешний замыкатель на стрелке;
• ликвидированы боковые упорки на стрелке;
• упругие промежуточные скрепления по всей длине перевода;
• подкладки с высокими ребордами.

Такие стрелочные переводы взаимозаменяемы с массовыми переводами, эксплуатирующимися на сети дорог МПС. Их конструктивные особенности позволят повысить безопасность движения поездов и увеличить стабильность в плане и профиле. При эксплуатации новых переводов не возникают расстройства и дефекты корневой зоны стрелки и хвостовой части крестовины. Упрощена замена рельсовых элементов. Уменьшение жесткости перевода в горизонтальном поперечном направлении снижает боковой износ остряков и рамных рельсов. Все эти усовершенствования позволяют сократить расходы и трудозатраты на эксплуатацию не менее чем на 20 % по сравнению с массовой стрелочной продукцией.

Головной образец перевода для путей 1 и 2 классов успешно прошел эксплуатационные испытания на Горьковской дороге и рекомендован к серийному производству. На базе переводов 1 и 2 классов в 1997 г. был разработан и внедрен стрелочный перевод типа Р65 марки 1/11 на железобетонных брусьях, обеспечивающий движение пассажирских поездов со скоростями до 200 км/ч в условиях совмещенного грузового и пассажирского движения. Подготовлены также конструкции съездов, состоящих из таких переводов. Опытно — промышленная партия этих переводов (20 переводов и один съезд) уложена в 1997 г. на Октябрьской дороге.

Помимо высокой надежности и повышенной безопасности скоростные стрелочные переводы на железобетонных брусьях позволяют до 20 % снизить затраты на текущее содержание.

Конструкции стрелочных переводов для высоких скоростей должны соответствовать, в первую очередь, основным требованиям по обеспечений) прочности конструкции, безопасности движения поездов и комфортабельности езды пассажиров. Кроме этого, конструкция стрелочного перевода должна быть малообслуживаемой / 57 /.

Для скоростных и высокоскоростных стрелочных переводов имеется и ряд специфических требований:

• соответствие типа стрелочного перевода типу примыкающих к нему рельсов обычного пути;
• обязательное закрепление прилегающего к стрелочному переводу пути от угона, устройство специальных анкерных участков пути или установка уравнительных приборов со стороны рамного рельса и крестовины;
• при скоростях 160 км/ч и выше применяют крестовины с непрерывной поверхностью катания;
• обязательная закалка остряков, рамных рельсов, усовиков крестовин из рельсовой стали, подвижных сердечников и рельсов соединительных путей;
• рельсовые элементы необходимо прикреплять к подрельсовому основанию во всех зонах стрелочного перевода с помощью упругих скреплений раздельного упругого типа, которые обеспечивают прочное прижатие металлических частей к основанию, стабильность рельсовых нитей, минимальные затраты на их текущее содержание, регулировку положения нитей по уровню и ширине колеи;
• гибкие остряки секущего типа имеют выпрессовку в корне под профиль обычного рельса и специальные устройства для закрепления от угона;
• при скоростях движения поездов свыше 200 км/ч должна быть выполнена подуклонка рельсовых нитей (1/20) по всей длине стрелочного перевода;
• на стрелочном переводе целесообразно обеспечить такую же упругость рельсовых нитей, как и на прилегающих к нему участках пути;
• в качестве подрельсового основания применяются железобетонные брусья, уложенные на щебень;
• предусматривается сварка рельсовых элементов в пределах стрелочного перевода и с прилегающими участками пути, а также обязательное оборудование стрелок и крестовин с подвижным сердечником устройствами внешнего замыкания и контроля совместно с устройствами электрической централизации.

Все перечисленные требования реализованы в проекте стрелочного перевода типа Р65 марки 1/22 на железобетонных брусьях, предназначенного для высокоскоростного движения пассажирских поездов со скоростями 300 — 350 км/ч по прямому и до 130 км/ч по ответвленному направлениям перевода. В нем предусмотрена подуклонка рельсовых нитей 1/20, стрелка с гибкими остряками и крестовина с подвижным гибким сердечником и усовиками из специального рельсового проката. Для изготовления остряков и сердечника использован отечественный остряковый профиль без механической обработки головки и подошвы со стороны прилегания к рамному рельсу. Продольный профиль остряка имеет понижение на 2 мм в сечении толщиной 20 мм. Для перевода остряков стрелки предусмотрено два электропривода. Усилие, необходимое для перевода остряков и сердечников, не превышает 3500 Н.

При проектировании стрелочной кривой в зоне остряка учитывалось, что при скоростях движения свыше 100 км/ч на ответвленный путь вход экипажа на стрелочную кривую полностью происходит в пределах остряка. Наибольшая скорость нарастания ускорения при входе экипажа на стрелку была принята равной 0.85 м/с³, т.е. практически такой же, как и на дорогах Франции, Швейцарии, Австрии других стран Европы. Таким же значением ограничивалась и скорость нарастания ускорения в начале и в конце участков переменной кривизны (клотоидных) стрелочной кривой и на участке входа экипажа в стрелочную кривую.

В результате была получена схема упорной нити (см. рисунок 1.1) со следующими параметрами:

• средняя часть кривой представляет собою окружность радиусом 1600 м
• и обеспечивает установившееся ускорение в размере 0.7 м/с ;
• с обеих сторон от средней части кривой примыкают клотоидные участки со скоростью изменения ускорения 0.4 м/с³;
• форма стрелочной кривой за клотоидным участком со стороны крестовины обеспечивает такие скоростные характеристики, как и при входе со стороны стрелки. Непосредственно к клотоидному примыкает участок круговой кривой радиусом 3000 м, за ним — прямая вставка;
• крестовина криволинейная, расположена в пределах круговой кривой радиусом 3000 м;
• съезд из двух таких переводов имеет длину 189 м, марку 1/23 и прямую вставку 18.8 м, минимальный радиус 1600 м, максимальный 3000 м.

При укладке стрелочного перевода в путь рельсовые нити сваривают термитным способом.

Для движения пассажирских поездов со скоростями до 300 км/ч по прямому пути и до 50 км/ч по ответвленному разработан стрелочный перевод типа Р65 марки 1/11. Его длина не превышает 38 м, радиус переводной кривой — 300 м, крестовина прямолинейная с подвижным гибким сердечником.

Скоростные и высокоскоростные стрелочные переводы в обязательном порядке оборудуют специальными устройствами, обеспечивающими высокую безопасность при проходе колесных пар через стрелку и крестовину. В мировой практике для этого применяют внешние замыкатели. В России первые их образцы для стрелок с вкладыше-накладочным креплением остряков были уложены в путь три года назад. В настоящее время проходят эксплуатационные испытания конструкции внешних замыкателей для стрелок с гибкими остряками и крестовины с подвижным сердечником (рисунок 1.2).

В новых контррельсовых узлах (рисунок 1.3) контррельс не связан болтами и вкладышами с путевым рельсом. Это предотвращает разрыв болтов и позволяет регулировать желоба / 64 /.

Кроме этого, для повышения безопасности движения поездов по стрелочным переводам разработаны критерии оценки состояния элементов переводов и колесных пар вагонов. По результатам исследований на сети дорог внедрен шаблон «КОР» для контроля безопасного состояния по взаимному положению остряков и рамных рельсов.

Совершенствование конструкций и технологий изготовления стрелочных переводов нового поколения ведется исходя из следующих требований:

• номенклатура переводов должна включать в себя конструкции, специализированные для различных условий эксплуатации, в том числе для высоких скоростей движения по прямому и ответвленному путям, криволинейных участков пути и др.;
• стрелочные переводы, предназначенные для работы в главных путях, на скоростных линиях, на путях с пассажирским движением должны быть оборудованы устройствами безопасности (внешними замыкателями стрелок и крестовин с НПК, контррельсами-протекторами и т.д.);
• стрелочные переводы должны обеспечивать минимальный уровень динамических эффектов в системе «экипаж-путь» при проходе по ним подвижного состава.

Для этой цели подрельсовое основание и конструкция элементов должны быть в максимально возможной степени равножесткими по длине перевода в горизонтальной, поперечной и вертикальной плоскостях; стрелочные переводы должны быть малообслуживаемыми.

Для этого необходимо значительно улучшить качество их изготовления, усовершенствовать специальные скрепления для элементов переводов, в зоне соединительных путей перейти на упругие скрепления, разработать технологии сварки стрелочных переводов и замены элементов в сварных переводах;стрелочные переводы должны быть легко собираемыми и удобными в монтаже. Это может быть достигнуто повышением точности изготовления, разработкой конструкций с малым числом стыков, переходом на комплектную поставку стрелочных переводов, в том числе вместе с железобетонными брусьями, а для скоростных и специальных переводов — переходом на предварительную сборку и подгонку на заводе.

Рисунок 1.1- Схема упорной нити

Рисунок 1.2 — Конструкция внешних замыкателей для стрелок с гибкими остряками

Рисунок 1.3 — Новая конструкция контррельсового узла

В перспективе следует предусмотреть участие представителей заводов в монтаже скоростных переводов в пути;

• износостойкость и дефектостойкость основных элементов (стрелок, крестовин, контррельсов) должна быть повышена, для чего необходимо усовершенствовать технологию поверхностной закалки остряков, усовиков, рамных рельсов. На базе новой конструкции крестовин с приварными рельсовыми окончаниями усовершенствовать технологию литья, упрочнить рабочую поверхность крестовин;
• выбор и корректировка общей геометрии массовых конструкций стрелочных переводов на перспективу, включая выбор вида остряков (касательные или секущие), учитывая, что подвижной состав и его состояние претерпели за последние годы существенные изменения;
• корректировка геометрии рабочих поверхностей зон перекатывания крестовин и остряков в связи с изменившимся состоянием парка подвижного состава.

Учитывая, что при грузонапряженности до 25 млн. т км брутто на 1 км в год эксплуатируется свыше 90 % линий с рельсами Р50 и свыше 60 % линий с рельсами Р65, необходимо рассмотреть вопрос о целесообразности создания с учетом мирового опыта конструкции пути и стрелочных переводов с промежуточным типом рельсов / 64 /.

Эффективность упрочнения крестовин по технологиям Муромского и Новосибирского стрелочных заводов оценивалась также с учетом результатов их испытаний на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ.

Появление более современных жестких крестовин с рельсовыми окончаниями было значительно ускорено благодаря интенсивным опытам на кольце. Отрабатывалась также новая, более совершенная конструкция сварных остряков. Испытаны обычные остряки, закаленные по более совершенной технологии, что позволило достигнуть лучшего качества их геометрии.

Благодаря ускоренным полигонным испытаниям в короткие сроки были отработаны скрепления для стрелок, крестовин, контррельсовых узлов и соединительных путей с использованием технологии сварки и штамповки. На их основе внедрены стрелочные и контррельсовые башмаки, исключающие использование горизонтальных болтов и сверление отверстий в шейках рамных и путевых рельсов.

В условиях Экспериментального кольца ВНИИЖТ испытывались также первые образцы элементов раздельных упругих скреплений и прокладок для переводов. Выполняются работы, связанные с продлением сроков службы элементов переводов. Изучена плазменная наплавка крестовин.

Стрелочная лаборатория ВНИИЖТа внедряет технологии термитной сварки рельсов в пределах стрелочных переводов, стрелочные переводы в криволинейных участках пути, сварные элементы совместно со специалистами стран ближнего и дальнего зарубежья: Украины, Белоруссии, Казахстана, Австрии, Германии, Франции и др.В условиях массового применения стрелочных переводов на железобетонном подрельсовом основании ликвидация стыков с характерными для них недостатками (зазоры, ступеньки и повышенная динамика) приводит к снижению силового воздействия и повышению сроков службы переводов.

Нормативные и фактические сроки службы стрелочных переводов

Говоря о сроках службы перевода, следует различать несколько разновидностей этого понятия. Срок службы до отказа какого-то элемента — это срок до появления дефекта, не обеспечивающего нормальную эксплуатацию и вызывающего необходимость замены элемента. Срок службы до предельного состояния наступает тогда, когда из-за общего износа элементов не обеспечиваются условия прочности или существенно изменяется геометрия очертания перевода и тоже невозможна дальнейшая эксплуатация. Существуют также нормативные сроки, разрабатываемые на основе широкого опыта эксплуатации. Они сейчас в основном установлены по срокам службы в пропущенном тоннаже до отказа.

Первые два определения сроков службы отражают фактические сроки службы элементов, последнее понятие — плановый срок.

Сроки службы стрелок и крестовин существенно различаются между собой и поэтому правильнее говорить о сроке службы каждого из этих элементов отдельно. Однако есть и другие части стрелочного перевода, которые также изнашиваются и выход их из строя может нарушить нормальные условия эксплуатации. Имеется в виду выход из строя основания стрелочного перевода — брусьев, балластного слоя, расстройство прикрепителей. Если же к этому времени будут находиться в изношенном состоянии и металлические части перевода, то тогда можно говорить о полном выходе из строя перевода в целом.

Для пути на перегонах установлена четкая система периодичности ремонтов и смены отдельных элементов. Так, срок службы основного элемента пути — рельса — является определяющим в назначении капитального ремонта пути. Срок службы балластного слоя меньше срока службы рельсов. Поэтому в промежутке между капитальными ремонтами обычно назначается средний ремонт, основное назначение которого оздоровить балластный слой. У стрелочных переводов минимальным сроком службы обладают крестовины. Срок службы стрелки обычно в 2-3 раза больше (рисунок 1.4). Следовательно, за период срока службы стрелки крестовина меняется несколько раз. Срок службы крестовин, стрелок и других металлических частей перевода определяется в основном нормами их износа. Однако в ряде случаев возникающие дефекты существенно снижают срок службы, возможный по предельному износу. Какой из этих двух факторов будет преобладающим в формировании срока службы зависит от условий эксплуатации, в частности, от того, где лежит перевод: на главных или менее деятельных приемо-отправочных или иных путях.

От места расположения перевода зависят скорость движения по нему, нагрузки от колесных пар, преобладающее направление движения. Исследования ВНИИЖТа показывают, что высокие нагрузки от колесных пар, грузонапряженность и скорости движения поездов вызывают заметное снижение дефектостойкости крестовин. Выход крестовин по дефектам составляет 4045 % от общего выхода, а срок их службы в пропущенном тоннаже практически в 2 раза меньше такового у крестовин, снимаемых по предельному износу. Фактический средний срок службы типовых жестких крестовин по дефектостойкости в главных путях составляет около 80 млн. т брутто. В то же время по износу крестовины могут пропустить около 150 млн. т брутто.

На приемо-отправочных путях срок службы таких крестовин больше, так как здесь меньше динамические воздействия из-за меньших скоростей движения. На этих путях большая часть крестовин снимается по достижении предельного износа. В связи с неодинаковыми условиями эксплуатации на путях разных категорий устанавливаются разные нормы износа элементов стрелочных переводов. Наличие различных норм износа позволяет осуществлять ступенчатую последовательную перекладку перевода из тяжелых условий эксплуатации в более легкие. Это мероприятие дает возможность существенно повысить эффективность использования переводов. В соответствии с рекомендациями БелИИЖТа, первая перекладка переводов, снижаемых с главных или деятельных приемо-отправочных путей, должна совмещаться со сроком проведения капитального или среднего ремонта пути. К этому времени износ металлических элементов перевода, кроме крестовины, составит около 4-6 мм. Аналогично, как и на перегоне, к этому периоду загрязнится балласт и под стрелочными переводами. Организовать его прочистку удобнее всего при смене перевода.

Переложенные в менее деятельные приема-отправочные или прочите пути стрелочные переводы могут служить до износа стрелок и рельсов переводной кривой 8-10 мм (в прочих путях и до 12 мм).

Рисунок 1.4 — Интенсивность износа к стрелок и крестовин типа Р50 марки 1/11 в зависимости от пропущенного тоннажа: 1 — сердечник в сечении 20 мм; 2 — усовик против сечения сердечника 12 мм; 3 — сердечник в сечении 40 мм; 4, 5 — остряк в сечениях 20 и 50 мм; 6 — рамный рельс против сечения остряка 50 мм

На втором этапе срок службы переводов регламентируется в основном лишь износом, так как на таких путях выход элементов перевода по дефектности хотя и бывает, но в меньшей степени. Срок службы балласта и его оздоровление на этом этапе чаще устанавливаются по его фактическому состоянию.

Возможна и вторая перекладка переводов с мало деятельных приемо- отправочных путей в прочие станционные пути, где они будут работать до достижения предельного износа 12 мм. При первой перекладке целесообразно снимать перевод целиком или укрупненными блоками без разборки на отдельные элементы и этими же блоками укладывать в путь.

Ввиду меньшего срока службы крестовин они в эту схему не вписываются. Однако при совмещении смены стрелочного перевода со средним или капитальным ремонтом снимается и крестовинный блок независимо от степени износа крестовины.

Для планирования потребности в стрелочных переводах и сроков проведения работ по их смене Министерством путей сообщения на основе исследований ВНИИЖТа установлены нормативные среднесетевые сроки службы стрелочных переводов (приказ МПС № 20/ЦЗ от 16.04.79 г. / 15 /, дополнительные указания МПС № М-19958 от 21.7.82 г., № М-39923 от 16.12.82 г.). Среднесетевые нормативы в каждой дистанции должны привязываться к местным эксплуатационным условиям. Они должны, в частности, корректироваться в зависимости от установленной на переводе скорости движения с учетом распределения грузопотоков по направлениям движения.

Нормативы по приказу 20/ЦЗ были установлены для среднесетевой нагрузки от колесной пары на рельсы 135 кН (при максимальной нагрузке от колесной пары локомотива 230 кН, вагонов — 220 кН). Но на различных направлениях средняя нагрузка различна. Коэффициенты, полученные ВНИ- ИЖТом для учета влияния средней нагрузки от колесной пары на срок службы крестовин, приведены в / 15 / (коэффициент для нормативного срока службы при среднесетевой нагрузке от колесной пары на рельсы 135 кН принят за единицу).

Приведенные нормативы даны без учета возможной наплавки крестовин. Они определяют срок службы до достижения, элементами переводов установленных нормативов износа в главных путях с учетом их дефекто- стойкости. Эти нормативы, по сути, показывают сроки (в пропущенном тоннаже) до первой перекладки крестовин или перевода в целом. Последний определяется сроком службы стрелки.

Эти нормативы не предусматривали каких-либо промежуточных ремонтов переводов, не устанавливали нормы сплошной смены брусьев, прочисток балласта, а также периодичности ремонтов старогодных переложенных переводов. В них также не отражены сроки службы крестовин, упрочненных взрывом. Следовательно, эти нормативные данные нуждались еще в дополнениях и большей дифференциации в зависимости от конструкции и условий эксплуатации.

Действовавшие более десяти лет нормативные сроки службы стрелок и крестовин были разработаны лабораторией стрелочного хозяйства ВНИИЖТа и введены в действие Указанием МПС № А-1450у от 05.09.91. С тех пор на сети дорог произошли большие перемены. Если раньше среднесетевые условия эксплуатации стрелочных переводов типа Р65 характеризовались грузонапряженностью 60 млн. т-км брутто на 1 км в год, а типа Р50 — 40 млн. т-км, то сейчас эти показатели упали соответственно до 40 и 10 млн. т-км брутто на 1 км в год, т.е. изменились в 1.5 и 4 раза. Принципиально иными стали состояние ходовых частей подвижного состава, нормы его оценки, характер износа поверхностей колес, возрос боковой износ рельсовых элементов конструкций.

В то же время за последние 10 лет много сделано для усиления стрелочного хозяйства. Усилиями ЦП МПС, ВНИИЖТа, ПТКБ ЦП, стрелочных заводов доведено до серийного производства новое поколение переводов, модернизированы старые конструкции, возрастающими темпами внедряется железобетонное основание. Поэтому нормативные сроки уже перестали отвечать условиям работы дорог, не могут способствовать эффективному формированию заказа МПС на стрелочную продукцию, влиять на ресурсосбережение /14 Л

При подготовке указанного документа использовали данные об одиночном изъятии из пути элементов стрелочных переводов и сведения о сплошной замене металлических частей. В качестве нормативных приняли средние сроки службы каждого элемента. Большой объем информации, собранный в лаборатории, позволил установить систему поправочных коэффициентов, чтобы учесть влияние средних статических осевых нагрузок, грузонапряженности, скорости движения, соотношения грузопотоков по основному пути и на ответвление.

При таком подходе не принимались во внимание важные факторы, характеризующие возможность продолжения работы в пути элементов стрелочных переводов при существующей системе их ремонта и текущего содержания. Оценить эти факторы можно с помощью показателей надежности. В первую очередь это вероятность безотказной работы и интенсивность отказов элементов.

Отдельно рассмотрели данные об отказах элементов 5146 стрелочных переводов на деревянных брусьях и 1336 — на железобетонном основании.

С помощью специальных программ обработали информацию и получили необходимые параметры в целом по выборкам (общие среднесетевые значения) и дифференцированно для различных условий эксплуатации.

В результате выявили нормативные сроки службы (наработка до отказа) основных элементов. Эти показатели можно использовать для планирования поставок стрелочной продукции на дороги.

Одна из важнейших целей проведенных исследований — получение данных о наработке до отказа элементов переводов старой конструкции и нового поколения. Для этого проанализировали сведения об отказах элементов переводов типа Р65 в условиях, соответствующих среднесетевым на момент действия прежних нормативных сроков (грузонапряженность 60 млн. т-км брутто на 1 км в год, осевая нагрузка подвижного состава 14 тс).

Благодаря совершенствованию стрелочных переводов и технологии их изготовления за период с 1991 г. по 2001 г. средняя наработка металлических частей в одинаковых условиях возросла, причем, несмотря на увеличение интенсивности бокового износа, связанного с состоянием ходовых частей вагонного парка.

В то же время средняя наработка неупрочненных крестовин типа общей отливки сердечника с изнашиваемой частью усовиков осталась практически той же — около 90 млн. т груза. Несколько уменьшился эффект упрочнения рабочих поверхностей крестовин взрывом. Неблагоприятное положение с крестовинами связано с тем, что за рассматриваемый период изменился характер износа рабочих поверхностей колес, геометрию же крестовин разрабатывали под прежнюю геометрию поверхностей колес с учетом изменения в процессе износа. При железобетонных брусьях эта ситуация усугубляется повышенной жесткостью всего перевода, особенно зоны крестовинного узла. Следовательно, геометрию поверхностей крестовин необходимо переработать.

У нового указания МПС № С-1241у от 19.12.02 о нормативных сроках службы элементов стрелочных переводов структура та же, что и у прежнего документа. В его основе таблицы среднесетевых нормативных сроков службы стрелок и крестовин (таблицы 1.1 и 1.2). Важной особенностью данных, приведенных в этих таблицах, является то, что они соответствуют среднесетевым условиям 2001 г.

В примечаниях к документу изложены следующие пояснения.

1. Нормативные сроки службы установлены исходя из условий обращения локомотивов с нагрузкой до 25 тс и вагонов до 23.5 тс на ось.

1. Среднесетевые нормативные сроки установлены для прямых участков пути:

• грузонапряженность 40 млн. т-км брутто на 1 км в год для типа Р65 и 10 млн, т-км брутто на 1 км в год для типа Р50;
• скорость движения грузовых поездов 80 км/ч;
• средняя статическая осевая нагрузка подвижного состава 150 кН для типа Р65 и 110 кН для Р50;
• соотношение грузопотоков по прямому и боковому направлениям стрелочных переводов соответственно равно 75 % и 25 %. /

2. Нормативные сроки службы крестовин указаны без учета их ремонта.
3. Нормативные сроки службы стрелок и крестовин на железобетонных брусьях при сварке рельсовых стыков принимаются такими же, как для стрелочных переводов на деревянных брусьях.
4. Влияние осевых нагрузок, грузонапряженности, скоростей движения поездов и соотношения грузопотоков по прямому и ответвленному направлениям стрелочных переводов должны учитываться поправочными коэффициентами, приведенными в таблицах 1.3 — 1.7.

5. При грузонапряженности более 25 млн. т-км брутто на 1 км в год и средних осевых нагрузках более 21 тс стрелочные переводы типа Р50 в плановом порядке заменяют переводами типа Р65.
6. При грузонапряженности менее 15 млн. т-км брутто на 1 км в год нормативные сроки службы стрелочных переводов принимают в годах в соответствии с «Положением о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» от 27 апреля 2001 г / 6 /.
7. При движении тяжеловесных поездов нормативные сроки службы стрелок снижаются на 10 %. _/
8. Нормативные сроки службы стрелочных переводов, эксплуатируемых в кривых участках пути, дополнительно корректируются поправочными коэффициентами, уменьшенными в 2 раза (в зависимости от радиусов кривых — 1 ООО- 651 м, 650-351 м, 350 м и менее — из таблицы 1.7 берутся коэффициенты, соответствующие грузопотокам по боковому направлению переводов соответственно 50 %, 75 % и 100 %).

Обеспечение надежности работы рельсовых цепей

Электрические рельсовые цепи применяют на железных дорогах всего мира. Основоположником создания рельсовой цепи считается американец Вильям Робинзон, который впервые предложил использовать рельсы в качестве проводников электрического тока. Благодаря им возможно обеспечение максимальной пропускной способности участков и станций также повышение безопасности движения поездов / 65 /.

Ученые многих стран создают принципиально новые устройства, способные выполнять те же функции, что и рельсовые цепи, в частности, испытывают системы с использованием путевых шлейфов, счетчиков осей, радиолокационных устройств. Однако специалистами признано, что эти устройства по надежности и функциональным возможностям значительно уступают рельсовым цепям. Широкое внедрение электрической тяри, повышение тяговых токов при прохождении тяжеловесных поездов, тиристорное управление тяговыми двигателями, необходимость заземления конструкций значительно усложнили условия работы рельсовых цепей.

Рельсовые цепи являются основным элементом практически всех устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации, электрической централизации стрелок и сигналов, автоматической переездной сигнализации, диспетчерского контроля движения поездов и др. В этих системах рельсовые цепи выполняют следующие функции: автоматически контролируют, свободен ли участок пути и целы ли рельсовые нити на перегонах и станциях, исключают возможность перевода стрелок под составом; передают кодовые сигналы с пути на локомотив, а также от одной сигнальной установки к другой; обеспечивают автоматический контроль приближения поездов к переездам и станциям и т.п. Успешное решение задач по увеличению пропускной способности железных дорог и повышению безопасности движения поездов связано с дальнейшим внедрением электрической, диспетчерской, горочной автоматической централизации и других управляющих систем автоматики, эффективность функционирования которых во многом зависит от качества исполнительных устройств, в том числе стрелочных электроприводов.

За все время существования стрелочных приводов (впервые они появились в Италии в 1873 г.) были созданы десятки их модификаций. Примечательным является тот факт, что до настоящего времени в мировой технике сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) нет эталонного стрелочного привода. В отдельных странах или группах стран применяются различные конструкции. Такое многообразие объясняется особенностями стрелочных переводов, различием видов централизации и требований к приводам.

Применение автоматической блокировки и электротяги является не только самым эффективным средством овладения перевозками и увеличения пропускной способности, но и могучим средством повышения безопасности движения поездов.

При автоматической блокировке все светофоры автоматически закрываются при входе поезда на ограждаемые или блок-участки, а также в случае нарушения целостности рельсовых цепей / 64 /.

При нарушении работы рельсовых цепей нарушается работа автоблокировки и устройств СЦБ, что ведет к сбою в движении поездов и снижению безопасности их проследования.

В таблице 1.8 для примера приведены виды повреждений устройств СЦБ и их количество на Западно-Сибирской дороге, которые произошли по вине работников путевого хозяйства.

/

Общее количество случаев повреждений устройств СЦБ сокращается незначительно (правда, при этом в 1.5 раза увеличилось протяжение линий с автоблокировкой и электротягой, а также частота движения поездов). Из всех

нарушений в работе устройств СЦБ наибольшее количество приходится на повреждения изолирующих стыков. При этом удельный вес нарушений работы изолирующих стыков остается на одном и том же уровне. Второе место среди повреждений устройств СЦБ занимают неисправности стыковых соединителей. Их удельный вес остается почти на одном и том же уровне. Третье место занимают непереводы стрелок из-за перекоса остряков, загрязненности стрелок, чрезмерной затяжки болтов; их удельный вес за период 1960 — 1990 г.г. возрос в 1.6 раза / 67 /.

Число повреждений в работе устройств СЦБ из-за перекрытия сигналов при производстве путевых работ сокращается: сейчас таких нарушений относительно немного, но то, что они имеются, указывает на необходимость повышения уровня технологической дисциплины и более строгого соблюдения правил работ.

Приведенные данные (таблица 1.8) свидетельствуют о том, что первостепенное значение имеет повышение технической надежности работы изолирующих стыков.

Меры по повышению работоспособности изолирующих стыков. Надежность изолирующих стыков требует особого внимания, так как вызывает наибольшее число нарушений в работе рельсовых цепей и приводит к огромным задержкам в движении поездов. На сети дорог 45 % изолирующих стыков имеют полиэтиленовую изоляцию, 20 % фибровую из 35 % изоляцию из других материалов (металлокомпозитную, стеклопластик и др.).

Лабораторные и эксплуатационные данные показывают (таблица 1.9), что изолирующие детали при их работе в пути имеют короткие сроки службы и большие колебания в продолжительности работы.

Для повышения надежности, а также сроков службы типовых сборных изолирующих стыков со всеми применяемыми видами изоляции необходимо выполнять определенные требования и правила. Длительная служба изолирующих стыков, прежде всего, зависит от правильности их сборки, установки и тщательного закрепления всех элементов стыка.

Над совершенствованием клееболтовых стыков работали МИИТ, ВНИИЖТ, БелИИЖТ и некоторые другие организации. Вначале внедрялись клееболтовые изолирующие стыки с обыкновенными накладками, обработанные для укладки изоляции из стеклоткани, пропитанной эпоксидным клеем. Приклеивание накладок к рельсам сочеталось с затяжкой болтов до 100 — 170 кН м, что позволило резко улучшить изолирующие свойства стыка и соединение всех его деталей. Характер работы изолирующего клееболтового/ стыка по сравнению с изолирующими сборными стыками изменился. В клее- болтовом стыке была обеспечена неподвижность рельсовых: концов и были исключены взаимные перемещения элементов.

Эпоксидные компаунды имеют высокую прочность (до 25 — 40 МПа), химически стойки к действию растворителей, нефтепродуктов и влаги, обеспечивают высокую динамическую прочность в интервале температур ±60 °С /68 /.

Клееболтовые изолирующие стыки воспринимают продольные силы до 1200 — 1500 кН, а сборные не более 150 кН. Поэтому в клееболтовых стыках смятие торцовых изолирующих прокладок в зазоре с замыканием рельсовых цепей практически невозможно, сокращаются ударно-динамические воздействия колес подвижного состава, устраняются разрушения изолирующих втулок и срезы болтов.

Дополнительные расходы по устройству клееболтовых стыков (включая стоимость накладок) окупаются за 2 — 3 года. На каждом стыке за время прохода 150 млн. т груза достигается значительная экономия по сравнению со сборным стыком с фибровой изоляцией / 68 /.

Недостатки сборных изолирующих стыков в клееболтовых стыках в значительной мере были устранены. Клееболтовые изолирующие стыки являются более совершенной конструкцией. В них применены двухголовые накладки вместо объемлющих, что позволило снизить металлоемкость и количество деталей стыка. Включение всех элементов клееболтового стыка в работу на изгиб снизило динамические воздействия на него и позволило повысить срок службы таких стыков (таблица 1.10). Однако клееболтовые изолирующие стыки с двухголовыми накладками имеют недостаточное стыковое сопротивление продольным силам для непосредственного соединения плетей бесстыкового пути без уравнительных рельсов.

В МИИТе были разработаны и внедрены / 68 / монолитные изолирующие стыки с удлиненными накладками специального профиля, полностью заполняющими пазухи рельсов (рисунок 1.5).

Разработанная конструкция монолитного изолирующего стыка позволяет ликвидировать уравнительные пролеты на границах блок-участков, увеличить длины плетей до любого размера, повысить надежность рельсовых цепей, исключив отказы изолирующих соединений и связанные с ними задержки в движении поездов, снизить затраты на текущее содержание.

Опытная партия монолитных изолирующих стыков еще в 1985 г. была внедрена на семи железных дорогах и хорошо себя зарекомендовала.

Для существенного повышения надежности рельсовых цепей фирмой «АПАТЭК» разработаны и с 1994 года поставляются на железные дороги кромпозитные и металлокомпозитные накладки для изолирующих стыков.

Они обладают высокими прочностными и усталостными характеристиками, имеют коррозионную стойкость и низкое влагопоглощение. Гарантийный срок службы — 3 года, ресурс наработки — 500 млн. т брутто груза.Фирма гарантирует электрическое сопротивление стыка 100 кОм в рабочем диапазоне температур -60.. .+80°С.

Рисунок 1.5 — Монолитный изолирующий стык: 1 — рельс; 2 — накладки специального профиля; 3 — стеклоткань, пропитанная эпоксидным компаундом; 4 — болт; 5 — гайка; 6 — шайба

Исключение недопустимой утечки тока между рельсовыми нитями. Надежность работы рельсовых цепей во многом определяется сопротивлением шпал и балласта утечке тока от одной рельсовой нити к другой. Сопротивление балласта уменьшается при увеличении его влажности и повышении температуры, при попадании в него различных солей, угля, металлической пыли (таблица 1.11)/ 69 /.

При влажности балласта более 10 % уже не происходит существенного уменьшения электрического сопротивления.

Рельсовые цепи работают в неблагоприятных условиях на участках, где перевозятся химикаты, проходят в большом количестве вагоны- рефрижераторы. На таких участках интенсивно расстраивается путь, резко повышаются электрическая проводимость балласта и отказы в работе рельсовых цепей.

ВНИИЖТом установлено, что основной причиной ослабления изоляции является проникновение содержащихся в балласте солей в древесину шпал, из-за чего на отдельных участках они за 2 — 3 года полностью теряют свои электроизолирующие свойства. Такие шпалы приходится менять. Поэтому необходимо улучшать пропитку шпал, чтобы шпалы медленнее насыщались солями и лучше сохраняли электроизолирующие свойства,

Загрязнение, а также увлажнение балласта в процессе эксплуатации неизбежны. Установлена единая для всех видов балласта норма минимального сопротивления: 1 Ом-км — для двух- и 0.5 Ом-км для однониточных рельсовых цепей. Этим нормам удовлетворяет щебень даже в сильно влажном и загрязненном состоянии (см. таблицу 1.11), кроме балласта, содержащего в воде ионы хлора.

Для исключения недопустимой утечки тока необходимо: соблюдать сроки очистки балласта; следить за отводом воды; своевременно возобновлять просвет 30 мм между подошвой рельса и верхом балластного слоя; не допускать оставление в пути гнилых шпал.

На участках пути с загрязненным и неподрезанным балластом, со старыми шпалами происходит интенсивная электрокоррозия подошвы рельсов, скреплений.

Для механизированной очистки и подрезки балласта на Тихорецком заводе путевых машин приступили к серийному изготовлению рельсоочисти- тельных машин РОМ-3.

Железобетонные шпалы обладают высокой электропроводимостью, на которую сильно влияют влагоемкость бетона и температура окружающего воздуха. В летнее время наиболее трудно обеспечить требуемое сопротивление этих шпал. По мере работы в пути сопротивление железобетонных шпал может уменьшиться в 2 — 3 раза.

На пути с деревянными шпалами утечка тока от рельса к рельсу происходит по поверхности шпал, а при железобетонных — в основном через рельсовые прикрепители и арматуру шпал. Поэтому в обеспечении надежности работы рельсовых цепей при железобетонных шпалах имеет большое значение конструкция промежуточного скрепления. По данным ДИИТа (таблица 1.12), наиболее надежная электроизоляция достигается при скреплениях ЖБР и КБ. Скрепления К2 не обеспечивали необходимого сопротивления / 69 /.

Общая изоляция рельсовых нитей больше зависит от железобетонных шпал, чем от балласта. Поэтому важно при сборке звеньев на базах с железобетонными шпалами проверять омическое сопротивление каждой шпалы, проверять отверстия для установки изолирующих втулок, не допуская их загрязнения, попадания песка, осуществлять нормативную затяжку гаек скреплений, не допуская излома изолирующих деталей. Наиболее часто падение омического сопротивления между рельсами на участках возникает, когда уложены в путь железобетонные шпалы с низким омическим сопротивлением, а балласт загрязнен и рельсы соприкасаются с балластом.

Аналогичные случаи были и на других дорогах. Изоляция ухудшалась из-за частичного или полного разрушения деталей скрепления, засорения пространства между клеммой и закладным болтом.

Вид балласта также оказывает существенное влияние на работу рельсовых цепей. Согласно исследованиям НИИЖТа, на 100 км пути при автоблокировке наблюдалось следующее количество случаев повышенной утечки тока в течение года: при асбестовом балласте — в 0.49, щебеночном — 1.04, песчано-гравийном — 3.18.

Вступление колесной пары на блок-участок (шунтирование рельсовой цепи) вызывает отпадание (или непритяжение) якоря путевого реле. Шунтовая чувствительность в самых неблагоприятных условиях не должна быть меньше 0.06 Ом. Приблизительно омическое сопротивление составляет для поезда 0.00015 Ом, одиночного локомотива — 0.001 Ом, порожнего двухосного вагона- 0.01 Ом.

Надежность шунтирования при занятии блок-участка самым легким подвижным составом невелика. Поэтому нужно, чтобы рельсы были чистыми (особенно поверхности катания), а дрезины оборудованы дополнительными шунтирующими устройствами (в соответствии с проектом ПТКБ ЦП МПС) / 67 /.

Меры по повышению токопроводимости рельсовых стыков. Положение с работой рельсовых цепей вызывает тревогу. Около половины задержек поездов из-за нарушений в работе устройств автоблокировки и телемеханики связано с неисправностью рельсовых цепей.

Анализ причин повышенного выхода из строя соединителей показывает, что часто это связано с нарушением технологии их изготовления, неправильной приваркой к рельсам, плохим содержанием рельсовых стыков, повреждением соединителей рабочими органами путевых машин (стальными щетками снегоуборочных машин, шлифовальными устройствами и др.). Зачастую недостаточно усилие обжатия провода манжетой, поэтому провод легко выдергивается из манжеты. При угоне рельсов, увеличении зазоров зимой провод рвется. Средняя ежегодная повреждаемость соединителей достигает в год 35 % и более от общего числа их в пути. /

При ослаблении стыковых болтов ухудшается контакт между концами рельсов и накладками, и обратный тяговый ток (достигает 2-3 тыс. А) нагревает манжету и выводит соединитель из строя.

Нередко манжеты соединителя приваривают к рельсам с нарушением размеров, часто в растяжку, без петли при нулевом; зазоре в стыке. Инструкцией предусматривается приварка манжеты ниже поверхности катания рельсов на 10 мм. Однако при приварке иногда поверхность манжеты соединителя устанавливают на одном уровне с поверхностью катания рельсов, что влечет срез их колесами. Нельзя приваривать соединители без удаления наплыва металла головки рельса и без очистки головки от загрязнителей.

По предложению Уральского отделения ВНИИЖТа организовано изготовление медных приварных соединителей по ТУ 32ЦШ 996-87 с утолщенной до 4 мм манжетой и дополнительным уплотнением провода двумя гребнями на внутренней стороне манжет, а также оплавлением торцов провода.

На Московской дороге испытано устройство для автоматического (в зависимости от величины зазора) закрепления соединителя на стыке перед приваркой.

По опыту Приднепровской и других дорог установлено, что более надежная работа рельсовых цепей обеспечивается там, где в стыках вместо приварных соединителей на стыковые болты поставлены тарельчатые пружинные шайбы. Тарельчатые шайбы плотно соединяют оба рельса, препятствуют значительному прогибу стыка под колесами поездов, постоянно упруго прижимают накладки к рельсам, улучшая токопроводимость стыка. На таких перегонах Приднепровской дороги не наблюдалось сбоев в работе автоблокировки / 70 /.

Методологические основы исследования надежности пути

В качестве методологических основ исследования верхнего строения пути на станциях использованы теория надежности, теория вероятности и математической статистики.

Надежность пути — это его свойство сохранять (в установленных пределах) значения параметров, характеризующих способность пути выполнять требуемые функции (бесперебойный пропуск поездов с установленной скоростью) в заданных условиях эксплуатации и технического обслуживания (текущего содержания и ремонтов).

Все существующие конструкции пути эксплуатируются в условиях накопления местных пластических деформаций и других повреждений практически во всех элементах: в верхней части головки рельсов, в прокладках между рельсами и шпалами, в шпалах под подкладками и в зонах их контактов со щебенками в балластном слое и в верхней части земляного полотна. Кроме того, в процессе эксплуатации истираются (изнашиваются) контактные зоны элементов пути; ослабляются соединения рельсов со шпалами; снижается несущая способность шпал вследствие старения; образуются «выплески» и ослабление балластного слоя из-за его засорения; накапливаются расстройства пути в плане, профиле и по ширине колеи, а в рельсах (особенно в верхней части их головки и в шейке в зонах накладок) накапливаются и развиваются усталостные трещины. Скорость развития всех указанных процессов не линейно возрастает с увеличением наработки после капитального ремонта пути.

Железнодорожный путь как объект надежности имеет две характерные особенности: большую протяженность и необходимость восстановления работоспособного состояния после отказа на месте в условиях его функционирования. Путь — многоэлементный ремонтируемый и восстанавливаемый объект надежности. Он не резервирован по основному несущему элементу — рельсу и — имеет нагрузочное резервирование по элементам рельсового основания. Другими словами, отказ рельса является отказом пути в целом, а отказ какого-либо элемента рельсового основания, например, шпалы, подкладки, прикрепителя, не является отказом пути, так как соседние элементы воспринимают нагрузку на себя и этим обеспечивают нагрузочное резервирование.Наиболее полное изложение современных достижений науки (теории) о надежности техники можно найти в десятитомном справочнике «Надежность и эффективность в технике» 11X1. Основные положения по надежности пути приведены в работах Н.И. Карпущенко / 72, 73/, B.C. Лысюка / 74 /, В.А. Грищенко / 77 /, В.М. Филиппова / 17 /, Г.К. Щепотина / 78 /, В.И. Рыбкина / 47 /.

Выводы

1. Введение в 1964 году в СССР «Положения о проведении планово- предупредительных работ» ППР-64 определило техническую политику в путевом хозяйстве на два десятилетия. Вплоть до середины 80-х годов прошлого столетия в условиях централизованного планирования и поставки материалов верхнего строения пути при постоянно увеличивающихся объемах перевозки ППР-64 отвечало предъявляемым требованиям. Однако изменение экономических условий в стране, падение объемов перевозок, появление первых образцов путевой техники нового поколения, а также учет опыта ведения путевого хозяйства железными дорогами зарубежных стран создали условия для пересмотра основных принципов стратегии ведения путевого хозяйства в России.

1. Стратегия ведения путевого хозяйства, основы которой заложены в приказе 12Ц 1994 г. и базируются на расширении полигона прогрессивных конструкций пути, насыщении сети современными путевыми машинами и реализации на их основе ресурсосберегающих технологий ремонта и текущего содержания пути оказалась правильной и эффективной.
2. Пути дальнейшего совершенствования системы ведения путевого хозяйства заложены в решениях Коллегии МПС № 5 от 27.04.2001 г. Для комплексного решения задачи сокращения затрат путевого хозяйства на текущее содержание пути в 2.5 — 3 раза необходимо продолжить оснащение сети современными путевыми машинами, резко увеличить укладку бесстыкового пути, железобетонных шпал, щебеночного балласта, широкое внедрение упругих скреплений, оздоровление земляного полотна и совершенствование организационной структуры путевого хозяйства.
3. В работе рассмотрены направления совершенствования конструкции и технологии изготовления стрелочных переводов. Большое внимание уделено их текущему содержанию и внедрению ресурсосберегающих технологий. Детально рассмотрены конструктивные особенности стрелочных переводов с применением стрелочных замыкателей, контррельсов-протекторов и др. Проанализированы нормативные документы, определяющие сроки службы стрелочных переводов.
4. Исключительно важное значение для безотказности и бесперебойности движения поездов имеют рельсовые цепи. Рельсовая цепь включает в себя довольно разнородные элементы: рельсы, токопроводящие рельсовые стыки, изолирующие стыки и подрельсовое основание, которые обладают различными электроизоляционными свойствами.

Понижение сопротивления изоляции и утечка тока в рельсовой цепи происходит из-за гниения деревянных шпал, загрязнения и увлажнения балластной призмы, нарушения электроизоляционных элементов промежуточных скреплений на железобетонных шпалах, отказов изолирующих стыков.

Для повышения надежности рельсовых цепей нужно уметь прогнозировать отказы и внедрять более надежные конструкции элементов рельсовых цепей.

5. В качестве методологических основ исследования верхнего строения пути на станциях использованы теория надежности, теория вероятности и математической статистики, а также теория взаимодействия пути и подвижного состава.

Используемая литература

• Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации / МПС РФ от 27.04.2001 г. — М, 2001. — 27 с.
• Карпущенко Н.И., Щепотин Г.К. Планирование ремонтов железнодорожного пути по состоянию // Повышение надежности и эффективности железнодорожного пути. — Новосибирск, НИИЖТ, 1991. — С. 5-15.
• Карпущенко Н.И. Использование информации о состоянии верхнего строения пути для оценки его надежности, планирования ремонтов и прогнозирования его состояния // Повышение надежности и эффективности железнодорожного пути. — Новосибирск, НИИЖТ, 1989. — С. 5-14.
• Певзнер В.О., Цыденов С.Ц. Два показателя оценки работы дистанции // Путь и путевое хозяйство. — 1992, № 2. — С. 4-6.
• Крысанов Л.Г., Михайлов В.П. Износ переводов с железобетонными брусьями // Путь и путевое хозяйство. — 1973, № 3. — С. 9-11.
• Волошко Ю. Д., Орловский А.Н. Как работают стрелочные переводы под поездами. — М.: Транспорт, 1987. — 120 с.
• Елсаков H.H. Практическое руководство по текущему содержанию стрелочных переводов, глухих пересечений и башмакосбрасывателей. — М.: Транспорт. — 80 с.
• Классификация дефектов и повреждений элементов стрелочных переводов. Дополнение к НТД/ЦП-1-93. -М.: Транспорт, 1993. — 20 с.
• Титаренко М.И., Глюзберг Б.Э. Срок службы стрелочных переводов // Путь и путевое хозяйство. — 2003, № 5. — С. 11-13.
• Приказ МПС № 20 ЦЗ от 16.04.1979 г. О нормативных сроках службы элементов стрелочных переводов / МПС РФ. — М.: Транспорт, 1979. — 15 с.
• Семенов В.Т., Карпущенко Н.И. Состояние и перспективы развития путевого хозяйства. — Новосибирск, СГУПС, 2000. — 246 с.
• Филиппов В.М. Управление техническим состоянием верхнего строения пути. Основные понятия. Учебное пособие / КИИТ. — Куйбышев. 1989.-70 с.
• Иващенко Г.И. Стрелочные переводы для повышенных скоростей движения по ответвляемому пути. -М.: Трансжелдориздат, 1960. — 104 с.
• Иващенко Г.И. Условия движения подвижного состава по прямому пути стрелочных переводов. — М.: Трансжелдориздат, 1962. — 84 с.
• Амелин C.B. Соединения и пересечения рельсовых путей. — М.: Транспорт, 1968. -262 с.
• Амелин C.B. Стрелочные переводы для высоких скоростей движения поездов. — Л.: ЛИИЖТ, 1969. — 76 с.
• Амелин C.B., Смирнов М.П., Яковлев В.Ф. Исследование износоустойчивости элементов стрелочных переводов. — Л.: ЛИИЖТ, 1962. — 85 с.
• Яковлев В.Ф. Некоторые вопросы статического расчета элементов стрелочных переводов на прочность. — Л.: ЛИИЖТ, 1955. — 34 с.
• Иващенко Г.И. Новые стрелочные переводы. — М.: Транспорт, 1965. —
  150 с.
• Абросимов В.И. О влиянии марки крестовины на вертикальную траекторию движения колеса. — Л.: ЛИИЖТ, 1963. — 57 с.
• Амелин C.B., Яковлев В.Ф., Семенов И.И. О расчете на прочность элементов стрелочных переводов. — Л.: ЛИИЖТ, 1964. — 102 с.
• Елсаков H.H. Стрелочные переводы для высоких скоростей движения // Путь и путевое хозяйство. — 1963, № 3. — С. 13-14.
• Елсаков H.H. Стрелочные переводы с суженой колеей // Путь и путевое хозяйство. — 1974, № 1. — С. 29-31.
• Путря Н.Н. Система повышения надежности стрелочных переводов // Надежность стрелочных переводов. — М.: Транспорт, 1988. -156 с.
• Путря Н.Н., Тейтель А.М., Крысанов Л.Г. Перспективные крестовины // Путь и путевое хозяйство. — 1982, № 7. — С. 7.
• Глюзберг Б.Э., Путря Н.Н., Михайлова В.П. Осадка усовиков и сердечников // Путь и путевое хозяйство. — 1981, № 11. — С. 36.
• Даниленко Э.И. Прочность цельнолитых крестовин // Путь и путевое хозяйство. — 1974, № 10. — С. 7.
• Логинов Ю.А. Расчет переводных усилий стрелок с гибкими остряками. — Новосибирск: НИИЖТ, 1969. — 154 с.
• Васильев А.С., Рыбкин В.В. Износовая надежность крестовин стрелочных переводов. — Днепропетровск: ДИИТ, 1988. — 11 с.
• Ковтун П.В., Даниленко Э.И., Рыбкин В.В. Предлагается новый прибор // Путь и путевое хозяйство. — 1990, № 3. — С. 24.
• Акользин Д.А. О некоторых особенностях крестовин, отремонтированных фрезеровкой и строжкой // Железнодорожный путь на грузона- пряженных участках. — Новосибирск: НИИЖТ, 1975. — С. 39-44.
• Смыков Е.К. Новые стрелочные переводы. — Гомель: БелИИЖТ, 1974. _ 34с.
• Же л нин Г.Г. Напряженно-деформированное состояние стрелочных переводов и установление допускаемых скоростей движения // Подвижной состав и путь в условиях интенсификации работы железных дорог. — М.: Транспорт, 1989. — С. 77-90.
• Симон А.А., Путря Н.Н., Елсаков Н.Н. Современные стрелочные переводы. — М.: Транспорт, 1977. — 190 с.
• Симон А.А., Смыков Е.К. Содержание стрелочных переводов новых конструкций. — М.: Транспорт, 1977. — 190 с.
• Рыбкин В.В., Васильев А.С. Надежность работы крестовин стрелочных переводов при повышенной осевой нагрузке // К 150-летию железных дорог СССР. — Иркутск: ИрИИТ, 1987. — С. 11-13.
• Alias J. Present trends in the methods of maintenance and renewal of the permanent way. Monthly Bulletin of the International Railway Congress Association, 1966, nr. 3.
• Arnohld G. Zur Entwiclung der Weichenter Schwelung. — Die Einsen — banhntechnik, 1976, 23.
• Birmann F. Theoretical and experimental solutions of track problems for high speeds… Monthly Bulletin of the International Railway Congress Association, 1968.
• Droszio L. Spitrenvershlusse und Grosteile der Weichen und Kreuzungen. Leipzig, 1959.
• Fokusawa Y. Maintenance of track on Shikansen. Japanese Railway Engineering, 1973, nr. 1.
• Hartmann F. Reichsbahnweichen und Reichsbahn bogenweichen. Frankfurt a Main, 1952.
• Langley R. Practical statistics, 1971.
• Rouse R. Numerical processing of measurement data to meet Federal track standards. Railway Gazette International, 1974, nr. 9.
• Шарапов C.H., Тейтель A.M., Глюзберг Б.Э. Перспективы развития стрелочного хозяйства // Путь и путевое хозяйство. — 1998, № 9. — С. 17-20.
• Титаренко М.И. Совершенствование конструкции стрелочных переводов // Путь и путевое хозяйство. — 2002, № 9. — С. 29-30.
• Путь и безопасность движения поездов / В.И. Болотин, В.А. Лаптев, B.C. Лысюк, В.Я. Шульга. — М.: Транспорт, 1994. — 199 с.
• Воробьев Э.В., Ковалев И.Ф. Технико-экономическая эффективность применения клееболтовых изолирующих соединений рельсовых плетей без уравнительных пролетов // Тр. МИИТ, 1984. Вып. 759. — С. 63-69.
• Старосельский A.A. Электрическое сопротивление балласта // Путь и путевое хозяйство. — 1979, № 10. — С. 15.
• Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 томах. — М.: Машиностроение, 1986.
• Карпущенко Н.И. Управление техническим состоянием пути. — СГАПС, 1995.-205 с.
• Карпущенко Н.И., Тарнопольский Г.И. Надежность железнодорожного пути. — Новосибирск, НИИЖТ, 1989. — 104 с.
• Лысюк В.И. Надежность железнодорожного пути. — М.: Транспорт, 2001.-286 с.
• Грищенко В.А. Обеспечение надежности и эффективности бесстыкового пути в сложных условиях эксплуатации. — Новосибирск, НИИЖТ, 1991.- 104 с.
• Щепотин Т.К. Периодичность машинизированной выправки пути по уровню на высокогрузонапряженных участках // Повышение надежности и эффективности работы железнодорожного пути на грузонапряженных участках. — Новосибирск, 1985. — С. 81-86.