Соединение рельсовых плетей

Так как длина бесстыковых плетей ограничивается (спецсоставом, блок-участком, перегоном), то существует потребность их стыкования.

Устройства стыкования рельсовых плетей должно обеспечивать:

- компенсацию изменения длины концевых частей рельсовых плетей при колебаниях температуры;

- восприятие значительных продольных сил, действующий в рельсовых плетях;

- возможность устройства изолирующих стыков и надежную работу автоблокировки;

- возможность разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях за счет их продольных деформаций.

Способы стыкования бесстыковых плетей

- соединение одним обычным или усиленным накладочно-болтовым стыком (США, Канада, КНР);

- укладка одного короткого (буферного) рельса (Германия);

- применение уравнительных приборов (Франция, Япония, Англия, Италия). Уравнительные приборы допускают значительные перемещения концов плетей, но имеют ряд недостатков:

- сложны, металлоемки и дороги;

- требуют дополнительных расходов на очистку, смазку, шлифовку наплывов;

- интенсивность износа в 1.5 – 2 раза больше, чем у путевых рельсов;

- имеют изолированные геометрические и силовые неровности и переменную жесткость.

В свое время на отечественных железных дорогах от уравнительных приборов в бесстыковом пути на земляном полотне отказались. В настоящее время эта практика возобновляется, прежде всего, на мостах.

- уравнительные рельсы – основной вид стыкования бесстыковых плетей на отечественных ж.д.

Пространство между концами стыкуемых рельсовых плетей называется уравнительным пролетом, а рельсы, заполняющие уравнительный пролет, - уравнительными. Нормальная длина уравнительных рельсов – 12.5 м.

Количество пар уравнительных рельсов принимается изходя из условия компенсации продольных деформаций соединяемых полуплетей. На большинстве дорог укладывают 2 пары уравнительных рельсов.

При устройстве в уравнительном пролете клееболтового изолирующего стыка укладывают 3 пары уравнительных рельсов с изолирующим стыком в среднем рельсе. При применении в изолирующем стыке металлокомпозитных накладок уравнительные пролеты вообще не устраиваются, а эти стыки ввариваются в рельсовые плети в створе со светофором.

Путь в уравнительных пролетах работает более напряженно, чем в пределах рельсовых плетей. Поэтому для обеспечения более высоких стыковых сопротивлений продольному сдвигу рельсов рельсовые плети должны соединяться друг с другом только 6-болтовыми стыками.

Радикальным решением проблемы уравнительных пролетов является всемерное сокращение их числа за счет удлинения рельсовых плетей.

Особенности устройства бесстыкового пути на мостах

Применение бесстыкового пути на мостах еще более эффективно, чем на земляном полотне:

- мосты наиболее чувствительны к ударам, а стыки рельсов - источник повышенных ударно-динамических воздействий на путь;

- наряду с обычными преимуществами (снижение основного удельного сопротивления движению поездов и, в связи с этим, экономия топлива и электроэнергии на тягу; продление срока службы элементов верхнего строения пути; снижение объемов работ по выправке пути; экономия расхода металла на стыковые скрепления, улучшение условий комфортабельности проезда пассажиров; повышение надежности работы электрических рельсовых цепей автоблокировки) бесстыковой путь на мостах позволяет уменьшить расстройства мостовых соединений, сократить расходы на их содержание и увеличить сроки службы пролетных строений.

Основная особенность работы бесстыкового пути на мостах заключается в подвижности нижнего строения в продольном направлении при изменении его температуры и изгибе пролетных строений под поездной нагрузкой.

В общем случае температурные перемещения рельсовых плетей и нижнего пролетного строения не совпадают. Это вызвано несовпадениями температур рельсов и пролетного строения, обусловленными различиями в их массе и условиях поглощения и излучения тепла, а также разной длиной рельсов и температурных пролетов мостов. Температурный пролет - это расстояние между неподвижными опорными частями смежных пролетных строений. Длина температурного пролета зависит от расположения опорных частей.

На мостах с ездой на балласте щебень играет роль сыпучей прослойки, в которой гасятся взаимные горизонтальные перемещения нижнего строения пути. Поэтому устройство бесстыкового пути на мостах с ездой на балласте не имеет никакой специфики и производится так же, как и на земляном полотне. Не допускается лишь размещение уравнительных пролетов в пределах таких мостов.

Мостовое полотно безбалластного типа прочно связано с пролетным строением и совершает вместе с ним продольные возвратно-поступательные перемещения. Согласовать в какой-то мере температурные деформации рельсовых плетей и пролетного строения можно только в том случае, когда длины рельсов и температурного пролета моста одинаковы.

Однако ограничивать длину рельсовых плетей температурным пролетом моста во многих случаях нецелесообразно. Желательно иметь плети возможно большой длины, чтобы свести к минимуму число рельсовых стыков в пути и, в первую очередь, в пределах мостов. Если же перекрыть мост с безбалластным полотном рельсовой плетью большой длины, то при продольных деформациях пролётного строения на рельсы будут передаваться касательные силы трения в узлах промежуточных скреплений. Эти силы вызовут в рельсах нормальные силы, которых нет на земляном полотне и которые не учтены в расчётах прочности и устойчивости пути.

Поэтому для мостового полотна безбалластного типа оказывается неприемлемым традиционное требование к промежуточным скреплениям для бесстыкового пути - обеспечивать наибольшее погонное сопротивление продольному сдвигу рельсовых плетей (не менее 25-30 кН/м). На таких мостах наоборот стремятся снять трение рельсов вдоль мостового полотна (р_м = 0). С этой целью в пределах моста применяют скрепления, не препятствующие продольным перемещениям рельсов по мостовому полотну. Однако при большой длине моста в этом случае и возникает опасность недопустимо большого раскрытия зазора в случае излома рельсовой плети на мосту при низкой температуре зимой.

В связи с этим длину рельсовых плетей, способ и температуру их закрепления на мостах безбалластного типа рассчитывают и назначают в зависимости от конкретных условий:

- сравнительно короткие мосты (с суммарной длиной пролётных строений менее 33 м) можно перекрывать плетями стандартной длины (от 400 до 950 м). При этом сопротивление продольному сдвигу рельсовой плети по мостовому полотну должно отсутствовать (р_м=0). Плеть должна перекрывать мост так, чтобы он размещался в её средней, температурно-неподвижной части, а стыки рельсовых плетей располагались не ближе 50м от шкафных стенок. В этом случае продольные деформации рельсов при изменении их температуры затухают к сечениям, расположенным над устоями моста, а температурные напряжения в неподвижной части плети (где расположен мост) будут постоянным по её длине.

- при длине моста от 33 до 55 м (однопролётные) или до 66 м (многопролётные) во избежании раскрытия чрезмерных зазоров в случае излома плети на мосту при низких температурах приходится прикреплять рельсы к мостовому полотну обычными клеммами над неподвижными опорными частями (на длине 6-10м). Эти связи практически не работают при температурных деформациях моста в период нормальных эксплуатации, но в момент разрыва рельсовых плети создают как бы "упор", препятствующей смещении рельса вдоль мостового полотна, передовая горизонтальные силы от рельса на мостовое полотно, и тем самым ограничивают раскрытие зазора в месте излома. Длина плетей в этом случае обычная (как и на земляном полотне), концы плетей должны находиться не ближе 100 м от шкафной стенки устоя.

- при длине мостов больше 66 м указанные страховочные связи рельсовых плетей с мостовым полотном («упоры») в зоне неподвижных опорных частей не могут воспрепятствовать раскрытию чрезмерных зазоров вместе излома плети при низких температурах зимой. По этому приходится длину рельсовых плетей ограничивать температурными пролётами мостов. При этом рельсы прикрепляют к брусьям на всей длине плети костыльными ДО с противоугонами или раздельными клеммными скреплениями КД. Такие рельсовые плети практически свободно изменят свою длину вместе с пролётными строениями. Для компенсации этих продольных перемещений над подвижными частями моста укладываются уравнительные приборы или рельсы (последние более просты и надёжны в эксплуатации). Обычно укладывают по 3-4 пары уравнительных рельсов длиной по 12.50м каждый. Весной средняя пара рельсов заменяется временно на укороченные рельсы длиной 12.46м, а осенью снова укладываются рельсы нормальной длины (12.5м). Средняя (сменная) пара уравнительных рельсов перекрывает промежуток между подвижным и неподвижным концами смежных пролётных строений, а у крайних пролётов - между подвижными концами и стенками устоев. В связи с необходимостью ежегодных (сезонных) замен уравнительных рельсов они должны прикрепляться к мостовым брусьям не костылями, а раздельными скреплениями (КД) с укороченными лапками клемм, не защемляющими подошву рельсов. Требуемое количество уравнительных рельсов, зазоры в их стыках, а так же температурные интервалы, в которые следует производить их замену, определяются расчетом.

Вместо уравнительных пролетов над подвижными опорами моста в последнее время возвращаются к укладке уравнительных приборов.

В контрольной работе для заданного моста необходимо выбрать схему устройства бесстыкового пути.