2.4. Содержание бесстыкового пути

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

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

Ϭ =α E ∆t≈2,5∆t ,

где α — коэффициент линейного расширения рельсовой стали (а = 0,0000118 1/град);

Е — модуль упругости рельсовой стали (Е = 210 ГПа = = 2,1*10⁵ МПа);

∆t — разность между температурой, при которой определяется напряжение, и температурой закрепления плети на шпалах, °С.

Температурные напряжения Ot одинаковы (равномерны) по все­му поперечному сечению рельса.

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

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

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

Однако влияние температурных сил в бесстыковом пути не ог­раничивается увеличением напряжений в рельсовых плетях и уг­розой нарушения их прочности. При определённых условиях (большая температурная амплитуда, снижение жёсткости сопро­тивления рельсошпальной решётки и т.д.) температурные силы могут привести к выбросу пути (рис. 2.10).

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

Р ис. 2.10. Выброс пути в прямом (а) и кривом (б) его участках

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

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

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

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

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

Р ис. 2.11. График температурного режима рельсовых плетей бесстыкового пути

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

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

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

должны находиться плети, уложенные и закреплённые в зимний или осенний периоды года, а также места с дефектами 21.2, 26.3, 69, усиленные накладками.

Т аблица 2.15. Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Зимой при низких температурах особое внимание уделяют про­верке рельсов в местах сварных стыков и на протяжении 1 м в каж­дую сторону от них, а также следят за раскрытием рельсовых сты­ков в зоне уравнительных пролётов. При зазорах, близких к кон­структивным, и ожидаемом дальнейшем понижении температуры необходимо затянуть гайки клеммных, закладных и стыковых бол­тов на концах плетей по 50 м, одну пару уравнительных рельсов заменить на удлинённые и произвести регулировку зазоров При отступлениях от нормативной ширины балластной при­змы на протяжении более 10 м должны обеспечиваться меры безо­пасности движения поездов в зависимости от величин отступле­ний и ожидаемых температур. При ширине плеча менее 25 см и ожидаемом повышении температур на 15 °С и более относитель­но температуры закрепления рельсовых плетей скорость ограни­чивается до 60 км/ч или менее в зависимости от состояния баллас­тной призмы и промежуточных скреплений.

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

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

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

При обнаружении на маяч­ных шпалах смещений конт­рольных меток до 5 мм необхо димо проверить на участке состояние скреплений, заменить дефектные, подтянуть гайки.

Рис. 2.12. "Маячная" шпала для контроля угона пути:

1 — риска; 2 - линия совмещения риски с кромкой подкладки

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

Если после обнаружения укорочения плети (смещение рисок «внутрь» контрольного 100-метрового участка) ожидается повы­шение температуры рельсов в прямых и кривых R ;> 800 м более чем на 30 °С, а в кривых с меньшими радиусами — более чем на 20 °С, то на период до выполнения регулировки напряжений ог­раничивают скорость движения до 40 км/ч.

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

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

Если же после принятых мер смещения контрольных сечений превышают 5 мм, а изменения расстояний между ними превыша­ют 10 мм, то на коротких (800 м и менее) плетях должна быть выполнена разрядка напряжений с введением их в оптимальную температуру закрепления (см. п. 3.3). На длинных (более 800 м) плетях в этом случае определяют отклонение фактической температуры закрепления этого участка плети от первоначальной:

для рельсов типа Р65 ∆t = ± 85 ∆l / l,

где ∆l — измеренное фактическое удлинение (со знаком +) или укорочение (-) плети, мм;

l — расстояние между маячными шпалами, м. Значение фактической температуры закрепления

t₀ = t₃ ± ∆t,

где t₃ — температура предыдущего закрепления (при укладке плети или перераспределении напряжений в ней), °С.

Если l₀ не выходит за пределы расчётного интервала закрепле­ния плетей, то её заносят в Паспорт-карту и этой температурой руководствуются для дальнейшей эксплуатации длинной плети.

Если l₀ выходит за пределы расчётного интервала, то принима­ются меры по введению её в оптимальную температуру закрепле­ния с разрезкой плети и последующим восстановлением сваркой (см. п. 3.3).

Для предотвращения угона плети необходимо обеспечить п о -стояиное натяжение клеммных и закладных бол­тов. Весной и осенью, а при необходимости и чаще следует сма­зывать резьбу всех болтов и подтягивать гайки. Для обеспечения достаточного продольного сопротивления плети нормальное при­жатие её к основанию в узле скрепления должно составлять не ме­нее 20 кН. Эта норма при скреплениях типа КБ достигается при среднем нормативном усилии затяжки клеммных и закладных бол­тов, соответствующем крутящему моменту 150 Н*м и 120 Н*м, при­лагаемому на гайку каждого смазанного болта.

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

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

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

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

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

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

Таблица 2.16. Допускаемые изменения температуры рельсовых плетей при текущем содержании бесстыкового пути

Путевые работы	Предельная высота подъёмки или размер сдвижки при рихтовке, см	Допускаемое повышение температуры плетей, °С, относительно температуры закрепления в пути с раздельными скреплениями
		в прямом участке	в кривой радиусом, м
			800 и более	600—799	300—599
Исправление просадок, толчков и перекосов с вывеской путевой решетки домкратами	2	20	15	10	5
Вывеска решетки домкратами	6	15	10	5	5
Рихтовка гидравлическими приборами	1 6	15 15	15 10	10 5	5 5
Вырезка балласта до уровня подошвы шпал на длине пути до 25 м	0	20	15	10	5
Одиночная смена шпал с вывеской решетки до 2 см при условии, что между одновременно заменяемыми шпалами расположено не менее 20 прикреплённых шпал	2	20	15	10	5

Таблица 2.17. Допускаемые изменения температуры рельсовых плетей при работе путевых машин

Машины	Допускаемое отклонение температуры рельсовых плетей с раздельными скреплениями, °С, от темпе­ратуры закрепления в сторону
	повышения		понижения
	в прямых участках и в кривых радиусом R ≥800 м	в кривых радиусом R < 800 м	в прямых участках и в кривых радиусом R≥ 800 м	в кривых радиусом R < 800 м
Щебнсочистительные баровые: ЩОМ-6Б, СЧ-600, СЧ-601, СЧУ-800, РМ-76, RM-80, РМ-800, ОТ-400, ОТ-800	15	10	25	20
Щебнеочистительные роторные: ЩОМ-6Р, УМ-М, ЩОМ-4 и ЩОМ-4М без использо­вания подрезных ножей	20	20	25	20
ЩОМ-Д, ЩОМ-4, ЩОМ-4М с подрезны­ми ножами и противо-выбросным рихтовоч- но-фиксирующим устройством (РФУ)	15	10	25	25
ЩОМ-Д, ЩОМ-4, ЩОМ-4М на базе ЭЛБ-1 и ЭЛБ-3 с под­резными ножами и без устройства РФУ	5	0	25	20
Балластировочные и рихтовочные ЭЛ Б-1, ЭЛБ-3, ЭЛБ-1 Р, ЭЛБ-ЗМК, Р-2000, Р-02 и ПРБ	5	0	25	20
Выправочно-подбивоч-ные ВПО-3000, ВПО-3-3000.ВПР-1200, ВПР-02, "Дуоматик", ВПРС-500, ВПРС-02, ВПРС-03, "Унимат"	15	15	25	20
Динамичсекие стабилизаторы	20	20	25	20

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

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

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

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

Работа со стыками также требует большой осторожности. Во избежание изменения установленных зазоров разбирать и ослаб­лять стыки на концах рельсовых плетей, а также между уравни­тельными рельсами при температурах, отличающихся от темпера­туры закрепления плетей более чем на ±5 °С, не рекомендуется. В случаях особой необходимости разрешается разбирать стыки при температурах, отличающихся от температуры закрепления рель­совых плетей не более чем на 20 °С. При этом может измениться зазор примерно на 1 см. Для восстановления нормального зазора с наступлением температур, близких к температуре закрепления рель­совой плети, конец её на протяжении 40—50 м должен быть осво­божден от закрепления и после свободного изменения длины выве­шенного на ролики или пластины участка плети вновь закреплён.

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

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

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

Опыт эксплуатации бесстыкового пути выявил не только его высокую технико-экономическую эффективность, но и "слабое" место этой прогрессивной конструкции, каким является уравни­тельный пролёт. В его зоне из-за рельсовых стыков наблюдается более высокое по сравнению со средней частью плети динамическое воздействие подвижного состава на путь, быстрее возникают расстройства, интенсивнее накапливаются остаточные деформации, происходит повышенный выход из строя рельсов, скреплений, же­лезобетонных шпал, образуются выплески. Всё это увеличивает затраты труда на текущее содержание уравнительных пролётов.

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

Предусматривается на путях 1-2-го классов повсеместное при­менение бесстыкового пути (длиной на перегон или блок-учас­ток) без уравнительных пролётов, что достигается вваркой высо­копрочных клееболтовых стыков и использованием тональных рельсовых цепей автоблокировки.

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