Назначение бесстыкового пути — ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков в пути, которые являются самым напряженным и слабым местом пути. Достоинствами бесстыкового пути по сравнению со стыковым являются:
- снижение основного удельного сопротивления движению поездов и, следовательно, экономия топлива на тепловозах и электроэнергии на электроподвижном составе на тягу до 12—15 %;
- продление срока службы верхнего строения пути за счет уменьшения в 1,8—2,0 раза отказов рельсовых плетей по дефектам;
- снижение на 25—30 % объема работ по выправке пути;
- сокращение в 1,5—2,0 раза потребностей в очистке щебеночного балласта на направлениях перевозки руды и угля;
- экономия до 4,5 т/км расхода металла на стыковые скрепления;
- повышение плавности движения поездов и улучшение ездового комфорта пассажиров;
- повышение надежности работы электрических рельсовых цепей автоблокировки, автостопа (устройство автоматического торможения без участия машиниста), электропневматического тормоза.
В условиях рыночных отношений в экономике бесстыковой путь с железобетонными шпалами является безальтернативной конструкцией. В перспективе планируется расширить полигон укладки бесстыкового пути за счет железных дорог Сибири и Дальнего Востока, а на дорогах европейской части России увеличить протяженность бесстыкового пути на 45—55 %.
особенности бесстыкового пути
Бесстыковой путь представляет собою путь из сварных рельсовых плетей, длина которых настолько велика (до 800 м), что температурные силы (до 1200—1400 кН), возникающие в плетях при максимальных колебаниях температуры за год, не в состоянии преодолеть силы сопротивления продольному сдвигу по всей длине плетей. Сопротивления сдвигу преодолеваются в стыках между смежными плетями и на двух концевых участках, называемых температурно-подвижными (по 50—70 м), а средняя основная часть бесстыкового пути остается неподвижной. Между сварными плетями расположены уравнительные пролеты, состоящие из 2—4 пар рельсов длиной по 12,5 м. Такая конструкция бесстыкового пути называется температурно-напряженной.
Периодическая разрядка температурного напряжения состоит в смене уравнительных рельсов между плетями одной длины на рельсы другой длины в зависимости от времени года. При укладке рельсовых плетей в осенне-зимний период при температурах ниже расчетной в уравнительный пролет временно укладывается удлиненные уравнительные рельсы (комплект из трех пар длиной 12,54 м, 12,58 м и 12,62 м), а при укладке летом при высоких температурах укладываются укороченные уравнительные рельсы (комплект из трех пар длиной 12,38 м, 12,42 м, 12,46 м). При проведении разрядки температурных напряжений удлиненные уравнительные рельсы весной, а укороченные — осенью заменяются рельсами длиной по 12,5 м, при закреплении рельсовых плетей на постоянный режим эксплуатации.
Примыкание рельсовых плетей к стрелочным переводам, большим мостам, вагонным замедлителям на подгорочных путях сортировочных горок, звеньевому стыковому пути осуществляется двумя парами уравнительных рельсов длиной по 12,5 м.
Устройство и содержание бесстыкового пути, 1981
Путь в уравнительных пролетах работает более напряженно, чем в пределах рельсовых плетей. При недостаточном натяжении соединительных болтов стыковых и промежуточных скреплений и больших амплитудах могут возникать опасности изгиба и среза болтов в стыках при понижении температуры сверх 60—70 °С, а также выброса пути (искривление рельсов в горизонтальной плоскости) после полного замыкания всех стыков из-за повышения температуры рельсов свыше 40—50 °С.Основное отличие работы бесстыкового пути от звеньевого стыкового состоит в том, что в рельсовых плетях отсутствуют значительные сжимающие и растягивающие продольные силы, вызванные колебаниями температуры нагрева рельсов. Вследствие этого возникает опасность потери устойчивости или выброса рельсовых плетей в виде одно- или многоволнового горизонтального или в редких случаях вертикального искривления путевой решетки при высоких температурах, а при низких температурах могут возникать перенапряжения в рельсах и разрыв рельсовой плети или стыка из-за среза крепительных болтов растягивающими силами.
Рельсовые плети разделяются на короткие (длиной до 800 м) с стыковой сваркой плетей в стационарных условиях на рельсо-сварочных поездах и с перевозкой их к месту укладки на спецсоставах, а также длинные, сваренные непосредственно на железнодорожном пути из смежных коротких плетей в пределах блок-участка (длиной 1,5—2 км) или перегона (10—20 км). В настоящее время средняя длина рельсовых плетей на отечественных железных дорогах составляет 500—600 м.
Бесстыковой путь, как правило, укладывается на участках пути только со здоровым земляным полотном, щебеночным или асбестовым балластом (на путях 4-го класса может применяться гравийно-песчаный балласт), железобетонными шпалами типа Ш-1-1 или деревянными шпалами I типа, с раздельными промежуточными скреплениями типа КБ на железобетонных шпалах и типа КД на деревянных шпалах. На мостах с ездой поверху на балласте рельсовые плети укладываются на железобетонные шпалы марки Ш-1-1М («М» — мост) с элементами крепления охранных кантуголков, а при их отсутствии — на стандартные деревянные шпалы. На мостах с безбалластным полотном рельсовые плети укладываются на поперечинах (деревянные, металлические, железобетонные) или на железобетонные плиты типа БМП (в опытном порядке). В тоннелях с безбалластным полотном рельсовые плети укладываются на железобетонные малогабаритные рамы МГРТ («Т» — тоннель) с раздельным скреплением КБ. Количество опор на железобетонных плитах БМП на мостах и рамах МГРТ в тоннелях равно 2000 шт./км бесстыкового пути.
Источник: www.vagoni-jd.ru
Укладка бесстыкового пути при строительстве новых линий или
Рекомендовано
Департаментом управления персоналом ОАО «РЖД»
в качестве учебного пособия для инженерно-технических работников
и слушателей структурных образовательных подразделений
железных дорог
БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ
Часть 1.
Как устроен и работает бесстыковой путь
От авторов
Введение . Рельсовый стык. Достоинства и недостатки
1. Температурная работа рельсов
1.1. Факторы, влияющие на температуру рельсов
1.2. Изменение длины рельсов при колебаниях их температуры
1.3. Рельсы стандартной длины. Длинные рельсы. Бесстыковой путь
Контрольные вопросы и задания
2. Конструкция верхнего строения бесстыкового пути
2.1. Рельсовые плети и их соединение между собой
2.2. Промежуточные рельсовые скрепления
2.3. Подрельсовое основание
2.4. Балластный слой
2.5. Бесстыковой путь на мостах, в тоннелях и метрополитенах, на станциях
2.6. Нормы устройства и содержания рельсовой колеи
Контрольные вопросы и задания
3. Прочность и устойчивость бесстыкового пути
3.1. Как обеспечить прочность рельсовых плетей бесстыкового пути
3.2. Устойчивость бесстыкового пути и определяющие ее факторы
3.3. Диаграмма температурной работы бесстыкового пути и определение допустимого интервала закрепления рельсовых плетей на постоянный режим
Контрольные вопросы и задания
Заключение
Рекомендуемая литература
Данное издание является первым в серии под общим названием «Бесстыковой путь». Рассмотрены вопросы, касающиеся устройства и температурной работы бесстыкового пути, его технического обслуживания и ремонта, формирования силового воздействия подвижного состава на путь и влияния температурных сил.
Предназначено для инженерно-технических работников и слушателей структурных образовательных подразделений железных дорог.
Современный этап развития путевого хозяйства характеризуется все большим распространением прогрессивных ресурсосберегающих технологий ремонта и технического обслуживания железнодорожного пути, высокопроизводительных путевых машин, внедрением эффективных конструкций пути, к числу которых относится бесстыковой путь.
По вопросам, касающимся проектирования и расчета бесстыкового пути, методов и технологий его ремонта и технического обслуживания, восстановления необходимых свойств отдельных его элементов и пути в целом, технико;экономической эффективности применения и технического обслуживания, имеется обширная литература. В ней можно выделить вышедшую под редакцией профессоров В.Г. Альбрехта и А.Я. Когана книгу «Бесстыковой путь», предназначенную для инженерно;технических работников путевого хозяйства.
Авторы пособия поставили перед собой задачу подготовки популярных изданий по отдельным вопросам конструкции, устройства, особенностей функционирования, технического обслуживания и ремонта, порядку ведения технической документации, по всему комплексу вопросов, связанных с эффективной работой этой прогрессивной конструкции под названием «бесстыковой путь».
Эти книги, ориентированные на бригадиров пути, дорожных и старших дорожных мастеров, будут полезны и тем, кто только начинает изучать вопросы железнодорожного пути и путевого хозяйства — учащимся технических школ.
Читателю предлагается первая книга цикла «Как устроен и работает бесстыковой путь», в которой рассматриваются вопросы температурной работы железнодорожного пути, формирования силового воздействия подвижного состава на путь и влияние продольных температурных сил, устройства рельсовой колеи бесстыкового пути.
Все замечания и предложения по содержанию книги, изложению материала и оформлению будут приняты авторами с признательностью.
Рельсовый стык:
достоинства и недостатки
На протяжении всей истории развития и становления железнодорожного транспорта прослеживается тенденция к увеличению длины рельсов.
На Варшавско-Венской железной дороге (1857—1867) укладывались рельсы длиной всего 4,57 м (главные пути) и 2,13 м (станционные пути).
На железной дороге Москва—Санкт-Петербург (1851) были уложены рельсы длиной 5,486 м. С начала 70;х гг. ХIХ в. начали входить в употребление рельсы длиной 7,315 м (24 фута), в начале 80;х гг. — 8,534 м (28 футов). С 1909 г. в России была разрешена укладка рельсов длиной 12,8 м и 14,94 м, причем первый размер было предложено считать нормальным.
Увеличению длины рельсов в числе прочих обстоятельств мешала низкая мощность конструкции верхнего строения пути, а также распространенное в инженерных кругах мнение о необходимости обеспечивать свободное удлинение рельсов при изменении их температуры за счет стыковых зазоров. Позднее стала высказываться мысль о возможности создания непрерывного рельсового пути.
Официально этот вопрос в России был поднят в 1896 г. Известный русский инженер И.Ф. Стецевич, сознавая большие трудности, связанные с нагружением слабого верхнего строения пути того времени большими температурными силами, выдвинул интересную идею о возможности регулирования их в продольном направлении на непрерывном рельсовом пути. Он предложил укладывать путь с волнообразным в плане искривлением и за счет изменения стрел этих искривлений периодически производить удлинение или укорочение плети, снижая величины продольных сжимающих или растягивающих сил. Это оригинальное, но практически очень трудно реализуемое инженерное решение интересно сегодня тем, что показывает, насколько важной даже в те далекие годы считалась проблема увеличения длины рельсов.
В документах V конгресса железных дорог (1905 г.) указано на принципиальную возможность укладки рельсов длиной 24 м. Однако первые робкие попытки внедрения более длинных рельсов еще не могли нарушить традиционное представление о необходимости обеспечивать свободное температурное изменение длины рельсов в пределах стыковых зазоров.
Известно, что конструкция рельсового стыка должна отвечать трем основным требованиям:
• воспринимать изгибающий момент и поперечную силу в зоне рельсового стыка;
• допускать продольные перемещения концов рельсов в стыке при изменении длины рельсов вследствие колебаний их температуры;
• обеспечивать возможность изготовления деталей стыка одним из способов массового производства.
Эти требования оказались столь сложными и противоречивыми, что за всю более чем 150:летнюю историю железнодорожного транспорта не удалось создать конструкцию стыка, которая отвечала бы всем им.
Под катящимся колесом рельсовая нить упруго прогибается. При исправном пути, при одинаковых по размерам, типу и состоянию шпалах, равномерном расположении и одинаковой их подбивке, одинаковом по качеству и толщине балласте и «здоровом» земляном полотне упругий прогиб рельса должен быть одинаков по всей длине рельса, если колесо действует на путь с постоянной силой. В этих условиях траектория точки касания колеса с рельсом представляет собой почти прямую линию.
БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ
Часть 1. Как устроен и работает бесстыковой путь
Крейнис З.Л., Селезнева Н.Е.
Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте
Источник: cssrzd.ru
Бесстыковой путь
Бесстыковой путь — железнодорожный путь, содержащий сварные рельсовые плети, длина которых настолько велика, что температурные силы, возникающие в них при максимальных колебаниях температуры за год, не в состоянии преодолеть силы сопротивления сдвигу по всей длине плетей.
Начиная с 1960-х годов бесстыковой путь широко применяется как типовая конструкция на железных дорогах большинства развитых стран.
В России бесстыковой путь впервые был предложен в 1930 году инженерами М. С. Боченковым и К. Н. Мищенко.
Протяжённость бесстыкового пути на отечественных железных дорогах в начале 1980-х годов превысила 50 тысяч км (26 % длины сети).
Число рельсовых стыков (самых слабых и напряжённых мест пути) в бесстыковом пути минимально. В бесстыковом пути сопротивления сдвигу преодолеваются в стыках и на двух концевых участках, называемых температурно-подвижными (по 50—70 м), а средняя основная часть бесстыкового пути остаётся неподвижной. Такая конструкция бесстыкового пути(температурно-напряжённого типа) общепринята (различия заключаются лишь в длине плетей и способах их стыкования). Бесстыковой путь отечественных железных дорог представляет собой конструкцию со сварными рельсовыми плетями длиной 150—950 м, которые чередуюся с участками уравнительных пролётов, состоящих из 2—4 пар рельсов длиной по 12,5 м.
По сравнению с конструкциями пути с короткими рельсами бесстыковой путь обладает рядом преимуществ:
снижается удельное сопротивление движению поездов (до 15 %) и соответственно расходы электроэнергии и топлива на тягу поездов; сокращаются объёмы работ по выправке пути (до 25 %); продлеваются сроки службы элементов верхнего строения пути (до 25 %); сокращается расход металла на стыковые рельсовые скрепления (до 9 т на 1 км); повышается комфортабельность езды пассажиров; увеличивается надёжность работы рельсовых цепей автоблокировки; снижается уровень шума (на 5—15 дБ).
Бесстыковой путь отличается от звеньевого наличием в рельсах периодически изменяющихся продольных температурных сил, достигающих 1200—1400 кН в каждом рельсе. Одно из главных требований при устройстве бесстыкового пути — обеспечение его устойчивости против выброса при повышении температуры (см. Устойчивость пути).
Применение бесстыкового пути преимущественно с железобетонными шпалами особенно эффективно на линиях с высокими скоростями движения поездов. Ограничена укладка бесстыкового пути на кривые радиусом менее 350 м, а также на линиях с высокой густотой движения — грузонапряжённость более 80 млн.т·км (брутто)/(км·ч).
Источник: wiki.nashtransport.ru
2.9 Бесстыковой путь в тоннелях
2.9.1 Бесстыковой путь в тоннелях устраивается также, как и на подходах. Температуры закрепления плетей при этом устанавливают как для открытых участков. При расположении рельсовых плетей полностью внутри тоннеля расчетную амплитуду температур рельсов принимают на 20 0 С меньше, чем вне тоннеля.
2.9.2 Рельсовые плети в тоннелях и на подходах к ним свариваются электроконтактным способом машиной ПРСМ на длину блок-участков, по границам которых устраиваются изолирующие стыки повышенной прочности согласно п. 2.6.8.
2.9.3 Концы плетей, перекрывающих тоннели, должны выноситься за пределы тоннеля не менее, чем на 200 м.
2.9.4 В тоннелях бесстыковой путь может быть как с балластным, так и с безбалластным основанием.
2.9.5 В тоннелях с безбалластным основанием рельсовые плети укладываются на железобетонные малогабаритные рамы (МГРТ) или на другие безбалластные основания, конструкции которых утверждены ЦП.
Количество подрельсовых опор на безбалластном основании в тоннелях должно быть 2000 шт./км.
3 Укладка бесстыкового пути
3.1 Общие требования
3.1.1 Укладка бесстыкового пути должна производиться в соответствии с разработанными проектами.
3.1.2 Укладка бесстыкового пути при строительстве новых линий или дополнительных главных путей должна производиться после стабилизации земляного полотна в соответствии с требованиями СТН Ц-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм».
3.2. Погрузка, перевозка, выгрузка плетей
3.2.1 Перевозка плетей бесстыкового пути длиной до 800 м осуществляется на специальных рельсовозных составах (далее – спецсостав).
3.2.2 На безбалластных мостах с деревянными или металлическими поперечинами перед выгрузкой плетей временно снимается настил, а на всех мостах, где уложены контруголки (контррельсы) снимаются челноки.
3.2.3 Для предупреждения искривления или выброса плетей, выгруженных внутри рельсовой колеи, их необходимо закреплять на деревянных шпалах или полушпалах, временно укладываемых в шпальные ящики, двумя костылями через каждые 15 м в кривых радиусами 800 м и менее и через 25 м в остальных случаях, причем костыли не должны зажимать подошву рельса.
3.2.4 Концы выгруженных плетей следует защищать башмаками от возможного зацепления за них свисающих с подвижного состава частей; башмаки не должны препятствовать температурному перемещению рельсовых плетей.
3.3 Укладка плетей
3.3.1 Укладка плетей бесстыкового пути на участках ремонтно-путевых работ производится после постановки пути в проектное положение и стабилизации балластной призмы.
При разовом проходе динамического стабилизатора пути для стабилизации балластной призмы достаточно пропустить 700÷800, двухразовом проходе — 500÷600, трехразовом проходе — 300÷400, а четырехразовом проходе — 100÷200 тыс. тонн груза (брутто).
3.3.2 Замена инвентарных рельсов на сварные плети, ввод плетей в tопт, смена плетей и другие виды работ, связанные с их раскреплением, производятся по утвержденным технологическим процессам. При подготовительных работах до «окна» допускается частичное снятие клемм (или перевод их в монтажное положение) на инвентарных рельсах или сменяемых плетях с ограничением скорости движения поездов в соответствии с Инструкцией по обеспечению безопасности движения при производстве путевых работ.
Плеть надвигается на штатные места железобетонных шпал с лежащими на них прокладками-амортизаторами последовательно, начиная с одного ее конца.
При укладке коротких плетей, свариваемых в плети длиной до перегона, блок-участка, если сварка их запланирована в этот же летний период, что и их укладка, между двумя плетями необходимо укладывать по одному рельсу, длиной 8-11 м.
В исключительных случаях, если сварка плетей переносится на следующий год, между плетями необходимо уложить уравнительные пролеты в соответствии с п. 2.7 настоящей Инструкции.
3.3.3 Сварка коротких плетей в длинные должна производиться по утвержденным технологическим процессам:
1. Путем последовательной приварки методом подтягивания или методом предварительного изгиба надвигаемых на штатные места на железобетонных шпалах коротких плетей.
2. Сваркой плетей внутри колеиметодом подтягивания или методом предварительного изгиба до длины блок-участка, но не более 2000 м.
3. Последовательной надвижкой, с вводом в оптимальную температуру закрепления с использованием нагревательной установки.
4. Надвижкой коротких плетей и вводом их в оптимальную температуру закрепления с использованием гидравлического натяжного устройства (далее –ГНУ).
3.3.4 Сварка плетей должна производиться при оптимальной температуре закрепления. Разрешается производить сварку при температуре рельсов выше оптимальной, но не более чем на 10 0 С, и ниже оптимальной. Допускаемое понижение температуры рельсов при сварке относительно оптимальной определяется технологией производства работ. Но в любых случаях электроконтактная сварка не должна производиться при температуре рельсов ниже 0 0 С, а алюминотермитная ниже -5 0 С.
Если сварка плетей производится при температуре рельсов на 510 0 С выше оптимальной температуры закрепления, то после ее завершения и остывания сваренных стыков на длине плети, включающей участок производства работ (lу.п.р.) и примыкающие к нему с обеих сторон участки плетей, равные по lу.п.р. должна быть выполнена регулировка напряжений. При перепаде температуры рельсовой плети в момент выполнения сварки последнего стыка методом предварительного изгиба относительно оптимальной температуры закрепления не более 5 0 С общая длина участка регулировки напряжений в плети должна быть также не менее 3lу.п.р..
В рассмотренных случаях температуру закрепления плети на участке регулировки принимают ниже температуры рельсов в момент производства работ не более, чем на 5 0 С.
Если температура рельсовой плети при сварке ниже оптимальной температуры закрепления, то восстановление температуры закрепления плети на участке производства работ должно проводиться в соответствии с требованиями Приложения 4.
3.3.5 Перед удлинением коротких эксплуатируемых плетей все дефектные места должны быть вырезаны и восстановлены, как и места временного восстановления плетей, сваркой.
Если температура одной или обеих свариваемых плетей ниже или выше оптимальной температуры более чем на 5 0 С, то перед сваркой плети должны быть введены в оптимальную температуру закрепления. Разность температур закрепления соседних свариваемых плетей и длинных плетей, сваренных из 3-х и более коротких плетей не должна превышать значений, приведенных в п.3.4.1 настоящей Инструкции.
При сварке эксплуатируемых плетей рельсы уравнительного пролета целесообразно заменять рельсовой вставкой, сваренной из рельсов с близким к плетям износом ±1 мм и пропущенным тоннажем, не превышающим более, чем на 100 млн. тонн груза брутто тоннаж эксплуатирующихся плетей.
3.3.6 По окончании сварки на расстоянии не менее 25 см от оси стыка, сваренного ПРСМ, и 60 см от стыка, сваренного алюминотермитной сваркой, по ходу движения поезда записывается порядковый номер стыка.
Нумерация стыков, сваренных электроконтактной и алюминотермитной сваркой, должна быть раздельная по видам сварки и сквозная в пределах дистанции пути.
Дата сварки, температура рельсов при сварке коротких плетей в длинные должны быть зафиксированы в Паспорте-карте бесстыкового пути с длинными плетями (Приложение 7). Дополнительно данные по алюминотермитной и электроконтактной (ПРСМ) сварке (номер стыка, дата и год сварки и код предприятия — производителя работ) записываются соответственно в Журнал учета работ по алюминотермитной сварке и в Журнал учета работ по электроконтактной сварке. Оба журнала ведутся и хранятся в дистанции пути.
3.3.7 После укладки и ввода плетей в оптимальную температуру закрепления, за несколько дней до сдачи отремонтированного участка бесстыкового пути, работниками путевых машинных станций и дистанций пути совместно должно быть проведено обследование бесстыкового пути с проверкой крутящих моментов затяжки гаек клеммных, закладных, стыковых болтов, шурупов, сил прижатия рельсов к основанию клеммами анкерных скреплений, положения прокладок-амортизаторов, возможных подвижек плетей, соответствия требуемым нормам состояния балластной призмы, соответствия нормам стыковых зазоров в уравнительных стыках и проведены работы по устранению обнаруженных неисправностей.
Источник: studfile.net