Список рекомендуемой литературы
1 Станционные системы автоматики и телемеханики : учеб. / под ред. Вл. В. Сапожникова. – М. : Транспорт, 1997. – С. 52–57.
2 Телеуправление стрелками и сигналами: учеб. / под ред. А. С. Переборова. – М. : Транспорт, 1981. – С. 36–47.
3 Казаков, А. А. Станционные устройства автоматики и телемеханики / А. А. Казаков, В. Д. Бубнов, Е. А. Казаков. – М. : Транспорт, 1990. – С. 8–26.
Лабораторная работа №3
Установка и исследование работы стрелочных приводов
Цель работы. Изучить схемы установки стрелочных приводов, ознакомиться с режимами их работы и технического содержания.
1 Сведения из теории
Электроприводы устанавливают на стрелочных переводах при помощи гарнитур. Гарнитуры отличаются конструкцией, размерами, числом деталей в зависимости от вида, марки крестовины и типа рельса стрелочного перевода, на котором устанавливают электропривод.
Электропривод, гарнитура и рамные рельсы должны представлять собой единую жестко связанную конструкцию для решения нескольких важных задач:
- силовой передачей привода должно осуществляться перемещение остряков стрелки на одно и то же заданное расстояние (152 мм) независимо от угона стрелочного перевода относительно шпал (земляного полотна) в процессе эксплуатации;
- производить запирание остряков и контроль их крайнего прижатого к рамным рельсам положения;
- должны обеспечиваться дополнительная жесткая связь между рамными рельсами для стабилизации зазора “остряк – рамный рельс” и механическая связь рамных рельсов с гарнитурой привода для контроля их местонахождения;
- элементы гарнитуры и привода не должны деформироваться при прогибах стрелочного перевода относительно земляного полотна.
Идея реализации дистанционного контроля положения стрелки, заключающаяся в фиксировании контрольным устройством привода перемещения остряков на заданное расстояние относительно жестко связанной конструкции “привод – гарнитура – рельсы”, определила установочную схему и компоновку всех узлов привода и гарнитуры (рисунок 1), а также простоту кинематической схемы привода с сосредоточением его силовых и контрольных органов в одном месте вне рельсовой колеи.
Стрелочный электропривод устанавливается на двух фундаментальных угольниках 1–5 и 6–10, прикрепленных в узлах 1, 2 и 9, 10 к рамным рельсам, а в узлах 4, 5 и 6, 7 – к корпусу привода (болтовые соединения). Для придания конструкции большей жесткости и снижения колебаний привода в вертикальной плоскости фундаментальные угольники скреплены дополнительно в узлах 3, 8 продольной полосой, опирающейся на стрелочные брусья. Рабочий шибер Ш шарнирно (шарнир Гука, узел 18) связан с рабочей тягой 12–18, которая в узле 12 прикреплена к межостряковой (соединительной) тяге 11–13, а последняя – к острякам. Контрольные линейки Л в узлах 16, 17 шарнирно связаны с контрольными тягами гарнитуры, которые жестко прикреплены к стрелочным острякам в узлах 14, 15. Чтобы предотвратить шунтирование электрической рельсовой цепи элементами стрелочной гарнитуры, в узлах 1, 2, 9–11, 13–15 устанавливают изолирующие фибровые прокладки и втулки.
Стрелочный перевод с гарнитурой и электроприводом являются общей конструкцией, отдельные отказы (повреждения) в которой могут привести к нарушениям безопасности движения поездов. Например, превышение зазора между остряком и рамным рельсом более 4 мм, отсутствие запирания остряков, деформация, излом. Такие отказы являются опасными и должны исключаться во всех четырех режимах работы электропривода: рабочем, динамическом, контрольном и взреза.
Рисунок 1 – Схема установки электропривода на стрелке
В рабочем режиме электропривод обеспечивает перемещение остряков с нормированным усилием до 6 кН на расстояние, соответствующее эпюре стрелочного перевода. Для этого узел перемещения и запирания остряка должен находиться в оптимальной точке. На практике местоположение привода не полностью удовлетворяет этому требованию – имеет место недоведение средней части остряка до упорок рамного рельса. При движении поезда происходят ударные воздействия в сторону электропривода.
Усилие перевода нормируют для того, чтобы не происходил отжим рамного рельса. Поэтому регулировка фрикционного механизма на усилие перевода, не превышающее на 30 % номинального, является ответственной эксплуатационной операцией. В электроприводах с двигателями постоянного тока требуемое усилие определяется по току фрикции (не выше 20–30 % тока перевода стрелки), а в приводах с двигателями переменного тока – силомерным механическим прибором, поскольку ток в таких двигателях мало зависит от нагрузки на шибере. Наибольшие усилия разрыва узлов гарнитуры в рабочем режиме возникают при трогании примерзших остряков. В связи с этим роль фрикционного механизма весьма существенна.
В динамическом режиме электропривод воспринимает динамические воздействия подвижного состава. При движении поезда по стрелке зазор между прижатым остряком и рамным рельсом изменяется и может превышать значения зазора при отсутствии поезда. Динамический зазор появляется как следствие бокового давления колес на рамный рельс в определенных ситуациях.
Максимальная сила, действующая на запирающий зуб кулачкового механизма, не превышает 1 кН, что объясняется удержанием остряков через упругие рабочие тяги. Горизонтальные силы прикладываются к узлам гарнитуры, что является одной из главных причин появлению люфтов в элементах гарнитуры. Роль фундаментальных угольников как стабилизаторов колеи несущественна. Уширение и сужение колеи в зоне стрелочного перевода не вызывает соответствующего изменения относительного расстояния между приводом и рамным рельсом, поэтому контрольное устройство не реагирует на изменение зазора между остряком и рамным рельсом. В связи с этим необходимо периодически регулировать комплекс «привод – гарнитура – остряки – рамный рельс».
Появлению в динамическом режиме вибраций, а при определенных условиях и резонанса колебаний в вертикальной плоскости способствует консольное расположение привода относительно пути. Оптимальным местом по условиям минимальных напряжений в гарнитуре явилось бы межостряковое пространство, однако это не приемлемо по условиям обслуживания. Динамические силы значительно снижаются при креплении фундаментальных угольников не к рельсам, а к стрелочным брусьям. За рубежом (Германия, Швеция и др.) применяется способ установки электропривода на металлических полосах, прикрепленных к стяжным полосам стрелочных брусьев.
В контрольном статическом режиме работы электропривода осуществлено механическое запирание остряков в крайнем положении с определенным усилием для исключения их отхода при прохождении поезда, и обеспечивается контроль плотного прилегания одного остряка к рамному рельсу и отведения другого остряка от рамного рельса. Защищенность от опасных отказов обеспечивается контролем повреждений, большим запасом прочности или дублированием узлов крепления.
Обрыв или излом гарнитуры в точках 1–2, 4–5, 6–7, 3–8, 9–10 (рисунок 1) не контролируется, однако, непосредственной угрозы безопасности не создает при установленном периоде профилактического обслуживания. Опасным является излом подвижных частей гарнитуры – тяг, разъединение узлов крепления (см. рисунок 1). Реальную опасность представляет собой и прогиб межостряковой тяги волочащимся предметом. В эксплуатации стрелок перед остряком стрелки устанавливают «отбойный» брус или углубляют тягу в стальной ящик. Изгиб рабочей или межостряковой тяги приводит к опасному отказу, если в электроприводе между зубом ножевого рычага автопереключателя и линейкой имеется зазор из-за неправильной регулировки контрольных линеек. В этом случае остряки стрелки отходят от рамного рельса, а контрольные линейки, перемещаясь, «выбирают» зазор, не выводя ножевой рычаг из контрольного положения.
Излом, изгиб контрольной тяги или узла ее крепления к острякам приводит к несовмещению вырезов и ножевой рычаг остается в рабочем положении. При одновременном изгибе контрольных тяг нарушается соответствие контрольного устройства и запирающего механизма. Одновременное изъятие линеек из-под рычагов автопереключателя электропривода приводит к опасному состоянию. Поэтому в эксплуатации применяются удлиненные линейки или с хвостовиком, остающимся под ножевыми рычагами после изъятия линейки.
В режиме взреза стрелки развиваются максимальные силы, действующие на элементы электропривода и гарнитуры. Если усилие взреза направлено в сторону электропривода, то взрез сопровождается остаточной деформацией значительно прогнувшихся рабочей и соединительных тяг, если от электропривода, то – остаточной деформацией незначительно разогнувшихся тяг и изломом подшипника главного вала, смещением или разломом корпуса автопереключателя.
В первом случае угроза ложного контроля положения стрелки отсутствует из-за рассогласованности положений запирающего механизма и контрольных линеек переместившихся остряков при условии сохранения взаимосвязи всех элементов гарнитуры и электропривода (при остаточной деформации тяг без разъединения их с приводом). Во втором случае угроза ложного контроля реальна из-за непредсказуемого характера повреждений электропривода и большой вероятности разъединения шибера электропривода с рабочей тягой. В эксплуатации имели место случаи неразмыкания контрольных контактов из-за смещения корпуса автопереключателя. Необходимо устройство, позволяющее осуществить дистанционный контроль взреза и блокировку управления приводом до устранения последствий взреза.
На рисунке 2 представлена гарнитура для установки электропривода СП-6. Правый 7 и левый 8 фундаментальные угольники изготавливают из низкоуглеродистой стали углового профиля. Они служат опорной конструкцией для стрелочного электропривода. Для предотвращения изгиба и уменьшения вибраций от воздействия проходящих поездов основные угольники, устанавливаемые на одиночных стрелочных переводах, усиливают в опасном сечении дополнительными угольниками 6 такого же сечения. Фундаментальные угольники, предназначенные для различных видов стрелочных переводов, отличаются длиной и числом отверстий для закрепления электропривода и деталей гарнитуры. Фундаментальные угольники подвешивают к рамным рельсам с помощью четырех угольников 4. Дополнительные нагрузки от них компенсируются поперечной связной полосой 11.
Продольная связная полоса 5 служит для соединения фундаментальных угольников между собой, а также для крепления их к стрелочным брусьям. Полоса имеет фигурный изгиб для пропуска тяг. Изгиб является также опорой для кожуха 9 электропривода. Продольная связная полоса предотвращает смещение фундаментальных угольников относительно друг друга и уменьшает вибрацию электропривода при проходе подвижного состава. Фундаментальные угольники, связные полосы и привод образуют жесткую раму.
Связная тяга 1 соединяет между собой остряки стрелочных переводов для их одновременного перевода, а рабочая тяга 3 – шибер электропривода со связной тягой. В комплект гарнитуры входят две контрольные тяги – короткая 10 и длинная 2, служащие для соединения контрольных линеек с ближним и дальним от электропривода остряками. Короткие контрольные тяги гарнитур для одиночных стрелочных переводов изготавливаются на заводе с учетом левой установки электроприводов. При правой установке привода выполняют перегибку тяг на месте установки.
Тенденции достижения высоких скоростей движения выдвигают более жесткие требования к надёжности технических средств, обеспечивающих безопасность движения поездов по стрелочному переводу. На высокоскоростных магистралях применяют стрелочные переводы с длинными гибкими остряками, с маркой крестовин 1/18, 1/42. Они имеют поворотный или подвижный сердечник, создающий непрерывную бесстыковую поверхность качения колеса по крестовине, благодаря чему достигаются скорости движения на станциях по прямому пути до 350 и до 200 км/ч – по боковому. Гибкость остряков таких стрелок настолько велика, что для обеспечения плотного прилегания и запирания остряков в зоне острожки к рамным рельсам и упорным болтам – накладкам по всей длине остряка требуются дополнительные переводные и контрольные устройства, количество которых возрастает с увеличением длины остряка.
|
Например, для стрелочных переводов с маркой крестовины до 1/18, с радиусом переводной кривой 1200 м устанавливаются два стрелочных электропривода, четыре – пять внешних замыкателей и одно дополнительное контрольное устройство.
Самые длинные стрелочные переводы зарубежных высокоскоростных магистралей с маркой крестовины 1/42 (длина остряка достигает 50 м) оборудуются тремя электроприводами, 11 замыкателями и семью контрольными устройствами. По таким стрелкам допускается движение на боковой путь со скоростью до 200 км/ч.
В мировой практике известны случаи, когда стрелочные переводы укомплектованы 11 электрогидравлическими приводами с внешними замыкателями, восемь из которых устанавливают на стрелке, а три – на крестовине.