СПОСОБ УДЛИНЕНИЯ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

Изобретение относится к области содержания бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано для разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях при перезакреплении плетей на постоянный режим эксплуатации.

Важнейшей задачей в период сложного экономического положения железных дорог стала разработка и внедрение ресурсосберегающих технических решений и технологий, проведение комплекса работ по увеличению надежности пути и на этой основе снижение эксплуатационных расходов и обеспечение безопасности движения. Укладка рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути производится в различных температурных условиях, поэтому при изменении температур в них возникают сверхнормативные продольные напряжения - сжимающих (летом) и растягивающих (зимой). В связи с этим, при наступлении установленного для данного региона оптимального интервала температур, выполняется определенный объем работ по перезакреплению плетей с разрядкой сверхнормативных температурных напряжений.

Известны различные способы разрядки температурных напряжений и устройства для выполнения этих способов. Известен способ по авт. свид. СССР №192237, Е01В 29/17 «Способ укладки длинномерных рельсовых плетей». Способ состоит в том, что при укладке рельсовую плеть жестко закрепляют с одного конца, укладывают на ролики, а затем с противоположного конца принудительно изменяют ее длину до величины, соответствующей длине при расчетной температуре, и окончательно закрепляют на месте. Известен способ по авт. свид. СССР №365416, Е01В 29/16 «Способ снятия местных избыточных напряжений от продольных сил в рельсовых плетях бесстыкового пути», по которому раскрепляют не всю плеть, а расчетным путем определяют длину раскрепляемого участка рельсовой плети, включающий участок с избыточными напряжениями, и производят раскрепление только в пределах, определенных расчетом, от концов в сторону возникновения избыточных напряжений. Известно устройство по авт. свид. СССР №1414910, Е01В 29/20 «Устройство для разрядки температурных напряжений», с помощью которого разрядка температурных напряжений осуществляется путем принудительного перемещения рельса в любом направлении по всей длине. В настоящее время разрядка температурных напряжений в рельсовых плетях выполняется с использованием гидравлических натяжных устройств и обязательным вывешиванием рельсов на роликовые опоры или на скользящие пары пластин, устанавливаемые на каждой 15-й шпале (Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. - М.: Транспорт, 2000, с.38-43).

Недостатки известных способов разрядки температурных напряжений заключаются в том, что необходимо последовательно выполнять большой объем операций: раскрепление плетей, подъем плети для вывешивания ее на роликовые опоры или на скользящие пары пластин, встряхивание плети ударными приборами, применение силовых натяжных устройств для изменения длины плети, подъем плети для уборки роликовых опор или скользящих пар пластин, окончательное закрепление плетей на месте. Особенно сложным является разрядка температурных напряжений в длинных плетях, которые разрезают на короткие - 800 метров, производят разрядку, вырезают лишнюю длину и вновь сваривают в длинные плети. Все перечисленные операции требуют больших трудовых затрат и времени, что увеличивает эксплуатационные затраты, часто препятствует ведению работ по закреплению плетей при оптимальном температурном интервале и обуславливает необходимость в предоставлении протяженных технологических "окон".

Известен способ по патенту РФ №2399714, Е01В 31/18, Е01В 29/17 «Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути», который состоит из операций по раскреплению рельсовой плети от промежуточных скреплений, подхватыванию каждой плети под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами, связанными с платформой, например путеукладочного крана, и связанными с подъемным устройством крана для поднятия каждой плети в вертикальной плоскости на расчетную величину исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой, перемещению крана с захватами вдоль плети до ее конца, удлинению рельсовой плети с последующим ее закреплением.

К недостаткам известного способа можно отнести следующее. В связи с тем, что удлинение плети происходит впереди укладочного крана, конец плети необходимо постоянно оттягивать, перемещая тем самым всю плеть, лежащую на шпалах. Это крайне затруднительно, особенно в кривых участках пути, где приходится применять дополнительные средства, к примеру ударные клиновые механизмы.

Известен способ удлинения плети за счет нагрева плети передвижной установкой, описанный в статье Н.П. Виногорова «Ввод плетей в оптимальную температуру» (журнал «Путь и путевое хозяйство» №5, 2009 г.) и «Технологический процесс укладки бесстыкового пути с различными типами рельсовых скреплений в кривых радиусами 300 м и менее с вводом рельсовых плетей в оптимальную температуру закрепления» № К 378 ц - 10, Москва 2010 г., утвержденный Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД». При этом способе плети нагревают передвижной нагревательной установкой, которая перемещается от одного конца пути к другому со скоростью, зависимой от перепада температуры рельсов перед нагревом относительно планируемой оптимальной температуры закрепления (взято за прототип).

К недостаткам этого способа можно отнести следующее. Как и в ранее рассматриваемых случаях плеть надо вывесить на роликовые опоры или скользящие пластины, и так как удлинение будет происходить впереди нагревательной установки, необходимо "встряхивать" ненагретую часть ударными приборами. Но даже эта операция не гарантирует однородное удлинение всей плети, тем более в кривых участках и в длинных плетях.

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение эксплуатационных расходов на содержание пути путем сокращения последовательно выполняемых операций по установке плетей на скользуны и снятия с них, за счет исключения применения, как оттягивающих устройств, так и дополнительных ударных механизмов. Кроме того, предлагаемый способ позволяет производить удлинение длинных плетей бесстыкового пути, не разрезая их на короткие плети.

Технический результат достигается тем, что в известном способе удлинения плетей бесстыкового пути и придания им размера, соответствующего размеру при оптимальной температуре, состоящим из операций по раскреплению рельсовых плетей от промежуточных скреплений, их нагрева передвижной установкой и закреплением, размещают на некотором расстоянии от нагревательной установки по ходу ее перемещения, например путеукладочный кран, несущий роликовые противокантовочные захваты, связанные с платформой и с подъемным устройством крана. Каждую плеть подхватывают под головку упомянутыми захватами, поднимают в вертикальной плоскости на заданную величину, создавая тем самым вертикально расположенные рельсовые волны. Причем, расстояние между нагревательной установкой и краном соразмерно образованным волнам. После чего синхронно перемещают нагревательную установку и кран с захватами, при этом возникающее удлинение каждого рельса размещается в рельсовой волне, изменяя ее конфигурацию по высоте, фиксируемую подъемом роликовых захватов. Доводят нагревательную установку до конца плетей, а кран выводят на рельсы примыкания.

Нагреваемый участок плети создает усилие проталкивания в ненагретой ее части в направлении движения установки, то есть в направлении размещения укладочного крана с поднятой на некоторую высоту плетью. Появление проталкивающего усилия вызывает, так называемый, продольно-поперечный изгиб. В этом случае ордината волны увеличивается в соответствии с зависимостью

где: Y₁ - начальная высота (ордината) подъема;

F - возникающее продольное усилие;

ℓ - длина волны;

Е - модуль упругости рельса;

- момент инерции рельса.

Выразив уравнение волны в виде

y=f(x),

где:

х - абсцисса длины волны;

y - ордината (высота) волны,

получаем величину удлинения рельса в виде

- первоначальное удлинение, упругая деформация

- удлинение, полученное после нагрева.

Величина является приростом длины плети, которое должно соответствовать размеру температурного удлинения Δ_t

Δt=0.0000118×t×L

где:

t - температура нагрева;

L - длина плети.

В связи с тем, что при нагреве появляется тенденция к увеличению ординаты волны, сила нажатия рельса на захватные устройства уменьшается. С помощью приспособлений, поддерживающих постоянную силу подъема, например включением механизма подъема крана от датчиков, встроенных в захватные устройства, возникающую в подъемном тросе слабину выбирают. Таким образом, постоянное возрастание удлинения плети полностью размещают в бегущей волне, которую укладывают в конце участка. В этой связи отпадает необходимость в вывешивании плети на ролики или скользуны с последующей обратной операцией и в оттяжке конца плети, что значительно уменьшает трудовые затраты и время ведения работ по удлинению плетей бесстыкового пути и придания им длины, соответствующих размеров при оптимальной температуре, чем обеспечивается снижение эксплуатационных расходов на содержание пути.

На фиг.1 показано начальное положение нагревательного устройства и крана в начале работы по удлинению плетей;

На фиг.2 показано конечное положение нагревательного устройства и крана в конце работы по удлинению плетей.

Рельсовая плеть 1, показанная на фиг.1 и 2, подвергается операции по нагреванию и, соответственно, удлинению для придания ей длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре. На этих же фигурах показаны локомотив 2, платформа 3 со смонтированной на ней нагревательной установкой 4, путеукладочный кран 5, несущий роликовые противокантовочные захваты 6, рельсы 7 прилегающего пути слева (начало работы), уравнительные рельсы 8 и рельсы 9 прилегающего пути справа (окончание работы по удлинению плетей). Роликовые противокантовочные захваты 6 связаны с платформой крана 5 посредством дышла 10, шарнирно закрепленного на платформе крана, и связаны с подъемным устройством 11 крана 5 (например, лебедкой).

Способ удлинения рельсовых плетей бесстыкового пути заключается в следующем.

В начале плетей 1, которые необходимо удлинить, рельсы освобождают от прикреплений к шпалам и устанавливают платформу 3, несущую нагревательную установку 4 и соединенную с локомотивом 2. На некотором расстоянии от нагревательной установки 4 размещают путеукладочный кран 5 с выдвинутой в сторону нагревательной установки 4 стрелой. Включают подогрев нагревательной установки 4. Каждый рельс плетей 1 подхватывают под подошву роликовыми противокантовочными захватами 6, причем головка рельса удерживается противокантовочными роликами захвата 6 в вертикальном положении. Включают подъемное устройство 11 (лебедку) и поднимают рельсы плетей 1 на заданную высоту, создавая тем самым рельсовую волну. Расстояние между краном 5 и нагревательной установкой 4 соразмерно с рельсовой волной, т.е. это расстояние должно позволить поместить образованную волну. Начинают перемещение вдоль плети 1 с помощью локомотива 2 нагревательной установки 4 и путеукладочного крана 5. Скорость передвижения зависит от планируемой температуры нагрева. Локомотив 2 с нагревательной установкой 4 и путеукладочный кран 5 синхронно перемещают по рельсам плетей 1, подлежащих удлинению и предварительно освобожденных от прикреплений к шпалам. Рельсы удлиненных плетей 1 закрепляют на шпалах за локомотивом 2 по мере его передвижения. При нагревании рельсов плетей 1 возникает сила F теплового расширения, которое может достичь величины

F=E×α×t×S,

где:

Е - модуль упругости рельса;

α - коэффициент теплового расширения рельсовой стали;

t - температура нагрева;

S - площадь сечения рельса.

Возникающая сила с учетом зависимости (1) изменяет конфигурацию волны, увеличивая ее высоту и размещая в волне возникающее удлинение рельса.

На фиг.2 показано окончание процесса по удлинению плетей с конфигурацией рельсовой волны, в которой размещено все удлинение плети. При завершении работы по удлинению плетей нагревательную установку 4 останавливают в конце плетей 1, а путеукладочный кран 5 отводят с уравнительных рельсов 8 на рельсы примыкания 9. Концы уравнительных рельсов 8 опускают, роликовые противокантовочные захваты 6 выводят из-под уравнительных рельсов 8, отрезают удлиненную часть уравнительных рельсов 8 и состыковывают их с примыкающими рельсами 9. Таким образом, отпадает необходимость в оттягивании плети и дополнительных действиях, связанных с необходимостью преодоления сопротивления перемещению плети в скреплениях, особенно в кривых участках пути. При работе с длинными плетями нет необходимости разрезать их на 800 метровые плети с последующим свариванием. Просто к концу участка кран подойдет с более высокой ординатой волны.