Железнодорожный путь. Бесстыковой путь

Тип:
Добавлен:

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Экономика транспорта, логистика и управление качеством»

Железнодорожный путь. Бесстыковой путь

Тематический реферат по дисциплине: «Организация ремонта технических средств на железнодорожном транспорте»

Студент гр

Н. В. Зайцева

Руководитель -

к.э.н., доцент кафедры «ЭТЛиУК»

В. С. Голавский

Введение

На протяжении всего периода существования железных дорог велись поиски конструкций стыков, которые обеспечили бы такую же прочность и устойчивость пути в местах соединения рельсов, как и вне стыков. Однако устранить полностью вредное влияние стыков до сих пор не удалось. Рельсовые стыки остаются основными возбудителями динамических, а нередко и ударных воздействий подвижного состава на путь; они же - очаги постоянных расстройств пути. Затраты труда на содержание стыков достигают 40% всех затрат на текущее содержание пути.

Чтобы сократить число рельсовых стыков в пути, в течение ряда десятилетий стремились увеличить стандартную длину рельсов. Однако коренное решение проблемы рельсового стыка воплотилось в так называемом бесстыковом пути, в котором число рельсовых стыков сокращается в десятки, а при непрерывной сварке рельсов не только на перегонах, но и в пределах станций, в том числе и на стрелочных переводах в тысячи раз.

Цель реферата: изучить основные положения о железнодорожном пути, а также о строение и основное назначение бесстыкового пути.

Задачи:

Получить общие сведения о железнодорожном пути.

Познакомиться с историей создания бесстыкового пути.

. Общие сведения о железнодорожном пути

Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции [1].

Путевое хозяйство - одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников.

Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся (рисунок 1) балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.

- рельс; 2 - шпала; 3- промежуточное рельсовое скрепление; 4 - щебеночный балласт; 5 - песчаная подушка

Рисунок 1 - Элементы верхнего строения пути

Конструкция верхнего строения пути может быть звеньевой с рельсами длиной обычно до 60 м) и бесстыковой, уложенной сварными плетями длиной 1500-2500 м. Рельсы звеньевого пути при колебаниях температуры изменяют свою длину за счет стыковых зазоров, размеры которых не должны превышать 22-24 мм (наибольший конструктивный зазор). Бесстыковой же путь представляет собой железнодорожный путь со сварными рельсовыми плетями, у которых при изменениях температуры концевые участки удлиняются или укорачиваются, а на остальном протяжении возникают продольные силы, пропорциональные изменениям температуры [4]. Благодаря устранению стыков ослабляется динамическое воздействие на путь, существенно уменьшаются износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов.

2. Бесстыковой путь

.1 История создания бесстыкового пути

Впервые замысел устройства железнодорожного пути без стыков высказал в России инженер И. Ф. Стецевич ещё в 1896 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1896_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>. Он предложил укладывать путь с волнообразным в плане искривлением и за счёт изменения стрел этих искривлений периодически производить удлинение или укорочение плети, снижая величины продольных сжимающих или растягивающих сил [2] <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D1%81%D1%81%D1%82%D1%8B%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%BF%D1%83%D1%82%D1%8C>.

В Германии <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F> первый бесстыковой путь был проложен в 1924 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1924_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>, в США <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D1%91%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%A8%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8B_%D0%90%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%B8> - в 1930 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1930_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>.

В 1932 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1932_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> на направлении Купянск <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%83%D0%BF%D1%8F%D0%BD%D1%81%D0%BA>-Валуйки <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D0%BB%D1%83%D0%B9%D0%BA%D0%B8> были впервые в СССР уложены рельсы длиной 37,5 метра. В 2015 году рельсовые плети длиной 215 - 225 метров были уложены на мостах через реку Оку <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D0%B0> у Серпухова <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%BF%D1%83%D1%85%D0%BE%D0%B2> и через реку Волгу <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%B3%D0%B0_(%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B0)> у Калязина <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D1%8F%D0%B7%D0%B8%D0%BD>. В это время начали укладывать на станционных путях сварные рельсы длиной 60 - 100 метров. В 1933 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1933_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> на станции Подмосковной <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D0%BC%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_(%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F)> соорудили первый в СССР участок бесстыкового пути длиной 477 метров. В 1937 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1937_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> на приёмо-отправочных путях стации Данилов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%B2_(%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F)> были уложены рельсовые плети длиной от 300 до 800 метров.

Участок на станции Подмосковная стал экспериментальным полигоном изучения особенностей работы бесстыкового пути, базой накопления опыта для последующего практического применения в широких масштабах. Выполненные исследования позволили перейти от созданной в начале 1950-х годов инженером (затем доктором технических наук) М. С. Боченковым конструкции бесстыкового пути с саморазрядкой к пути с сезонными разрядками температурных напряжений <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>, а затем и к температурно-напряжённой его конструкции без сезонных разрядок напряжений, ставшей основной. Температурно-напряжённый бесстыковой путь на деревянных шпалах <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BF%D0%B0%D0%BB%D0%B0> был впервые уложен на бывшей Московско-Курско-Донбасской железной дороге <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE-%D0%9A%D1%83%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE-%D0%94%D0%BE%D0%BD%D0%B1%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B6%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B0> в 1956 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1956_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>, а в следующем году началась укладка бесстыкового пути на железобетонных шпалах. Вместо уравнительных приборов, устанавливавшихся по концам плетей, стали укладывать уравнительные рельсы. В условиях большой грузонапряжённости на бывшей Донецкой железной дороге <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D1%86%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B6%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B0> в 1959 году <https://ru.wikipedia.org/wiki/1959_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> был сооружён первый участок бесстыкового пути температурно-напряжённого типа.

К началу 1963 года <https://ru.wikipedia.org/wiki/1963_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> на советских железных дорогах было уложено около 2,2 тысяч километров бесстыкового пути и около 4,5 тысяч километров длинных рельсов, а к началу 1966 года - около 5,5 тыс. км бесстыкового пути. В последующем темпы внедрения бесстыкового пути возрастали. Конструкция верхнего строения пути развивалась экстенсивными методами - укладывались более тяжёлые типы рельсов, щебеночный балласт, железобетонные шпалы. К началу 2003 года <https://ru.wikipedia.org/wiki/2003_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> бесстыковой путь был уложен на полигоне длиной более 50,0 тыс. км, что составляет около 40 % протяженности главных путей российских железных дорог <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%96%D0%94>.

.2 Конструкция бесстыкового пути

Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные усилия, вызываемые изменениями температуры. Дополнительное воздействие на бесстыковой путь оказывают силы, создаваемые при выправке, рихтовке, очистке щебня и других ремонтных путевых работах [3].

Для того чтобы понять, как работает бесстыковой путь, необходимо представить плеть в свободном состоянии. Нагрев плети в свободном состоянии будет вызывать её равномерное удлинение, так как при нагревании тела расширяются. Остывание плети в свободном состоянии будет вызывать её равномерное укорочение, так как при охлаждении тела сжимаются. Это при отсутствии сопротивления; при укладке в путь и охлаждении или нагревании плеть стремится изменить свою длину, но ей мешают скрепления. Изменения длины плети происходят, но намного меньше, чем в свободном состоянии. В бесстыковом пути удлинения и укорочения плетей происходят только на концевых участках, эти концевые участки называют дышащими участками. Плети дышат за счет зазоров в уравнительных пролётах.

Рассмотрим перемещение двух точек на плети. Первая точка находится на расстоянии 10 метров от конца плети. Вторая точка находится на расстоянии 100 метров от конца плети. Плеть нагревается солнечными лучами и стремится к удлинению. Удлинению первой точки препятствуют 20 скреплений на протяжении 10 метров, а удлинению второй точки препятствуют уже 200 скреплений на протяжении 100 метров. Сопротивление перемещению второй точки в 10 раз больше, чем первой, поэтому и величина перемещения в первой точке будет больше, чем во второй.

Таким образом, в работе бесстыкового пути, а точнее в работе плети бесстыкового пути перемещаются только концевые дышащие участки. Перемещения затухают в направлении от концов плети к середине и далее на большей части плети перемещения отсутствуют. Из-за того, что удлинения и укорочения плети в бесстыковом пути происходят не в полной мере, эти несостоявшиеся удлинения и укорочения выражаются в виде сил. Летом несостоявшееся удлинение плети может проявиться в виде выброса. Зимой несостоявшееся укорочение плети может проявиться в виде разрыва сварного стыка и раскрытия большого зазора.

Бесстыковой путь на щебёночном и асбестовом балласте должен укладываться в прямых участках и в кривых радиусом не менее 350 м. На станционных путях при использовании гравийного или песчано-гравийного балласта разрешается укладка бесстыкового пути в кривых радиусом не менее 600 м, также может быть уложен на мостах на деревянном брусе. Крутизна уклонов на участках бесстыкового пути, как правило, не ограничивается. Сопряжение элементов плана и профиля должно удовлетворять нормам и техническим условиям для звеньевого пути.

Земляное полотно должно быть прочным и устойчивым и иметь достаточные размеры для размещения балластной призмы. Для этого на стадии проектирования бесстыкового пути оно должно быть обследовано в соответствии с Инструкцией по содержанию земляного полотна железнодорожного пути. Не допускаются пучины высотой более 10 мм, просадки пути, сплывы и оползания откосов насыпей и другие деформации земляного полотна. Они должны быть устранены в соответствии с Техническими условиями на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути до укладки бесстыкового пути.

В бесстыковом пути должны применяться железобетонные шпалы преимущественно брускового типа с конструкцией крепления закладных болтов, предотвращающей проворачивание их при закреплении. Допускается применение железобетонных шпал с дюбельными и анкерными прикрепителями в соответствии с нормативной документацией, утверждённой Департаментом пути и сооружений.

Главные требования к конструкции бесстыкового пути сводятся к следующему:

рельсы должны обладать запасом прочности при работе на изгиб и кручение для компенсации температурных напряжений, равным 125-150 МПа (1250-1500 кгс/см2);

рельсошпальная решетка должна обеспечивать устойчивость пути против его выброса при нагревании рельсов;

балластная призма должна оказывать сопротивление перемещению в ней шпал;

рельсовые скрепления должны препятствовать изменению начального зазора в стыке плетей более чем на 10-12 мм при максимальном возможном изменении температуры рельса. Прикрепление рельсов к шпалам должно препятствовать угону и образованию значительного зазора зимой. Для этого промежуточное скрепление должно обеспечивать погонное сопротивление не менее 250 Н/см (25 кгс/см) по одной рельсовой нити, а стыковое соединение - сопротивление не менее 300 и 400 кН (30 и 40 тс) соответственно для рельсов типов Р50 и Р65.

При укладке бесстыкового пути на мостах с железобетонными плитами в соответствии с Инструкцией по применению и проектированию безбалластного мостового полотна на железобетонных плитах на металлических пролётных строениях железнодорожных мостов, эти конструкции стыкуются непосредственно с подрельсовым основанием из железобетонных шпал. Специальные железобетонные шпалы для мостов изготавливаются и укладываются согласно Указаниям по конструкции и устройству охранных приспособлений на мостах с ездой на балласте с устройством пути на железобетонных шпалах.

Новые рельсы, свариваемые в условиях рельсосварочных предприятий в одну плеть, должны быть одного типа, одного сорта, одинакового термического упрочнения, одного производителя (металлургического комбината), одной марки стали и соответствовать требованиям Технических условий на рельсы железнодорожные новые сварные. В виде исключения разрешается сварка коротких плетей из рельсов различных металлургических комбинатов.

Рельсы в плети длиной до 800 м свариваются в рельсосварочных предприятиях. Сваривание этих плетей между собой для создания плетей длиной, установленной проектом, осуществляется в пути путевой рельсосварочной машиной. Стыки, свариваемые ПРСМ из рельсов с повышенным содержанием хрома (более 0,4 %), должны после сварки пройти термическую обработку специальной передвижной установкой.

Длина вновь укладываемых сварных плетей в пути устанавливается проектом в зависимости от местных условий (от расположения стрелочных переводов, мостов, тоннелей, кривых радиусом менее 350 м и т. д.) и должна быть, как правило, равной длине блок-участка, но не менее 400 м. На участках с тональными рельсовыми цепями, не требующими изолирующих стыков, или без тональных рельсовых цепей при сваривании рельсовых вставок с высокопрочными изолирующими стыками с сопротивлением разрыву не менее 2,5 МН допускается укладка плетей длиной до перегона [5].

На участках c S-образными и одиночными кривыми радиусами менее 500 м, где наблюдается интенсивный боковой износ головки рельсов, с разрешения начальника службы пути могут укладываться короткие плети длиной не менее 350 м.

Более короткие плети, но не менее 100 м могут укладываться на станциях между стрелочными переводами. При этом концы их должны быть отделены от стрелочных переводов двумя парами уравнительных рельсов длиной по 12,5 м, а концы плетей и уравнительных рельсов стянуты высокопрочными стыковыми болтами. При отсутствии высокопрочных стыковых болтов длины плетей должны быть не менее 150 м.

Плети, укладываемые в кривых, должны иметь разную длину по наружной и внутренней нитям с тем, чтобы их концы размещались по наугольнику. Не допускается забег концов плетей в стыках более 8 см.

Между рельсовыми плетями, независимо от их длины, при отсутствии изолирующих стыков должны быть уложены две или три пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м. На Калининградской, Юго-Восточной, Северо-Кавказской, Приволжской железных дорогах должны укладываться по две пары, а на остальных дорогах, в том числе и на дорогах Сибири - по три пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м. При устройстве в уравнительном пролёте сборных изолирующих стыков, в том числе со стеклопластиковыми накладками, укладываются четыре пары уравнительных рельсов с расположением изолирующих стыков в середине уравнительных пролётов или три пары рельсов с размещением в середине второй пары рельсов изолирующих стыков, обеспечивающих сопротивление разрыву не менее 1,5 МН. В случае примыкания бесстыкового пути к звеньевому или к стрелочным переводам, не ввариваемым в плети, на примыкании должны быть уложены две пары уравнительных рельсов длиной по 12,5 м.

На участках, не оборудованных тональной автоблокировкой, плети длиной до перегона соединяются с помощью рельсовой вставки с высокопрочным изолирующим стыком, которая сваривается с концами рельсовых плетей.

До укладки бесстыкового пути на мостах мост должен быть обследован. Не разрешается до устранения дефектов укладывать бесстыковой путь на мостах: с опорами, подверженными осадкам, сдвигу и другим деформациям; имеющим пустоты в теле; с опорными частями, с железобетонными плитами безбалластного мостового полотна, имеющими разрушенный прокладной слой; со старогодными деревянными мостовыми брусьями и дефектными металлическими поперечинами, а также на мостах с ездой на балласте, в пределах которых нижняя постель шпалы выше верха борта балластного корыта.

железнодорожный путь бесстыковой

2.3 Содержание и ремонт

Суточные и длительные прогнозы температур рельсов должны быть вовремя сообщены руководству дистанций пути и дорожным мастерам для учёта при планировании работ и принятия необходимых мер безопасности в период экстремальных температур рельсов.

Перед выполнением путевых работ с применением путевых машин следует обеспечить затяжку гаек клеммных и закладных болтов до нормируемой величины.

Летом с наступлением температур рельсов, близких к наивысшей для данной местности, а зимой при понижении температур на 60 °C и более по сравнению с температурой закрепления или при температуре воздуха −30 °C и ниже на весь период действия таких температур надзор за бесстыковым путём должен быть усилен. Порядок и сроки дополнительных осмотров и проверок бесстыкового пути устанавливает начальник дистанции пути.

В жаркие летние дни требуется особенно тщательно следить за положением пути в плане. Заметные отклонения пути в плане от правильного положения на длине 8-15 м могут служить признаком начала его выброса. При появлении летом при жаркой погоде резких углов в плане следует срочно оградить место неисправности сигналами остановки и немедленно приступить к устранению неисправности, руководствуясь следующими положениями.

При отклонении пути в плане по обеим рельсовым нитям 10 мм на длине 10 м и превышении температуры рельсовой плети более чем на 15 °C относительно температуры закрепления угол в плане разрешается устранять только после разрядки температурных напряжений по обеим рельсовым нитям от места неисправности до ближайшего уравнительного пролёта с последующим восстановлением температурного режима работы плети при оптимальной температуре. При невозможности быстрого проведения разрядки необходимо вырезать кусок рельса.

Если превышение температуры рельса над температурой закрепления меньше 15 °C, то после устранения угла рихтовкой необходимо выполнить регулировку напряжений на участке, включающем место производства работ и примыкающие к нему участки длиной по 50 м, и произвести уплотнение балластной призмы за торцами шпал, включая плечо балластной призмы.

Зимой при низких температурах особое внимание необходимо уделять проверке рельсов, в первую очередь - в местах сварки и на протяженности 1 м в каждую сторону от них и следить за раскрытием стыковых зазоров. 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 удлиненные 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 °C и более относительно температуры закрепления рельсовых плетей, скорость ограничивается до 60 км/ч или менее в зависимости от конкретного состояния балластной призмы и промежуточных скреплений.

С момента закрепления плетей при укладке должен быть организован постоянный контроль над усилием затяжки гаек клеммных и закладных болтов и за продольными подвижками (угоном) плетей. На наличие угона указывают следы клемм на подошве рельсов, смещение подкладок по шпалам, взбугривание или неплотное прилегание балласта к боковым граням шпал и их перекос.

Заключение

В данном реферате были рассмотрены общие сведения о железнодорожном пути, история создания бесстыкового пути, его конструкция, а так же содержание и ремонт. Бесстыковой путь является наиболее прогрессивным и совершенным типом железнодорожного пути. Он позволяет:

экономить металл за счет уменьшения количества стыковых скреплений;

снизить динамическое воздействие на путь, возникающее в стыках;

уменьшить износ рельсов и ходовых частей подвижного состава;

сократить выход из строя рельсов по стыковым дефектам;

уменьшить сопротивление движению поездов;

снизить расходы на содержание и ремонт пути и подвижного состава. Например, за счет ликвидации стыков на 1 км экономится 7,8 т металла.

Библиографический список

Интернет-ресурс: Pomogala.ru Общие сведения о железнодорожном пути #"justify">Интернет-ресурс: Свободная энциклопедия «Википедия»: Бесстыковой путь https://ru.wikipedia.org/.

Интернет ресурс: Учебно - образовательный портал «Все лекции»: Бесстыковой путь <http://vse-lekcii.ru/>

ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути (с изменениями и дополнениями, утвержденными Указанием МПС России 22.12.2000 г. N С-3112у)

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.