Главная >> Железнодорожный путь >> Силы угона рельсов

Силы угона рельсов

Двумя основными причинами угона рельсов являются температурные изменения и движение поездов. Несмотря на то, что температурные изменения обычно равномерны на определенном участке пути, угон рельсов может меняться в зависимости от расположения рельсов: по отношению к солнцу, например на путях в тоннеле, в глубокой выемке, в лесу или в тени от сооружений или вагонов, стоящих продолжительное время на соседнем пути. Следовательно, одна часть пути может быть подвержена большему удлинению от нагревания, чем другая, и даже один рельс может подвергаться воздействию температуры больше, чем рельс, лежащий напротив. Эти силы растяжения и сжатия будут проявляться в виде сжимающих и растягивающих усилий в рельсах.
Влияние движения поезда на угон рельсов более сложно. Движение колес вдоль пути, несмотря на то, что на вид кажется однообразным, в действительности происходит с небольшими вертикальными перемещениями, которые заставляют рельс вибрировать и принимать волнообразный вид подобно веревке, которой сообщено быстрое движение вверх и вниз на конце. Такое явление не ограничено только местом контакта колеса и рельса, а предшествует ему на некотором расстоянии впереди. Это вынужденное перемещение пути вперед под движущимися колесами приводит к ослаблению шпал. Волновое движение рельса зависит от подбивки пути, веса рельса, скреплений, вида и толщины балластного слоя, размера и числа шпал на километр. Таким образом, более жесткая путевая решетка, более прочное земляное полотно, однородный балласт вызывают меньшее волновое движение, а следовательно, и меньшее перемещение пути.

Исследования AREA.

В докладе, представленном на рассмотрение Комитетом пути AREA по вопросу изучения как статических, так и динамических сил угона рельсов, передающихся на шпалы и через шпалы на балласт, было отмечено, что если в рельсовом звене, лежащем на гравийном балласте, поставить противоугоны только у одной шпалы, то она будет оказывать сопротивление перемещению рельса величиной от 908 до 1 135 кг. Если на том же звене закрепить путь противоугонами через одну шпалу, то сопротивление перемещению рельса, приходящееся на одну шпалу, составит от 681 до 908 кг и при установке противоугонов у всех шпал сопротивление на шпалу будет от 318 до 545 кг.
Было обнаружено, что из-за температурных изменений и из-за того, что дорожный мастер выправил путь, примыкающий к опытному участку, на котором были сделаны измерения, противоугоны оказывали статическое или постоянное давление на шпалы. После прохода поезда статическое давление, оказываемое на шпалы, было в направлении движения поезда. Следование же поезда в направлении давления противоугонов привело бы к увеличению этих сил, а следование в противоположном направлении устранило бы эту силу и заменило бы ее силой противоположного направления.

Влияние движения поездов.

При рассмотрении динамических сил в докладе отмечалось, что рельс имел тенденцию немного перемещаться в направлении движения поезда, когда каждая группа колес при проходе оказывала давление на рельс, образуя при этом волну. Когда поезд проходил с постоянной скоростью, имелись случаи некоторого движения рельса сначала назад, затем вперед под локомотивом, но продолжительное время воздействия локомотива устраняло какое бы то ни было движение вперед. Однако вслед за локомотивом начиналось фактическое движение вперед под вагонами и происходило достаточно равномерно под каждым вагоном. Была замечена небольшая разница в перемещении рельсов вперед под пассажирскими и товарными вагонами.
Под локомотивами, идущими с возрастающей скоростью, рельсы показали сначала движение назад впереди локомотива вследствие дополнительного тягового усилия.
В последующем это движение, иногда значительное по величине, было обычным видом перемещения сначала назад и затем вперед под локомотивом. После прохода нескольких вагонов рельс начинал умеренное движение вперед.
При торможении были обнаружены интересные изменения, связанные с движением рельсов. В этом случае рельс перемещался впереди локомотива дальше, чем при локомотиве, идущем с постоянной скоростью, и рельс в этом случае заметно смещался вперед. Большей величины силы для перемещения вперед были бы обнаружены, если бы поезд остановился на испытываемом звене.

Сопротивление угону.

В этом же докладе Комитет пути обсудил опыт для определения сопротивления шпал перемещению в гравийном балласте путем расшивки пути с двух концов опытных звеньев и сдвиганием этих звеньев при помощи домкратов. Опыт позволил установить, что равномерное размещение противоугонов на рельсовом звене, поскольку закрепляется каждая шпала, за исключением стыковых в месте стыка и на противоположном конце шпалы, дало самые лучшие результаты в отношении сопротивления силам угона рельсов при меньшем нарушении балласта в шпальных ящиках и, следовательно, с меньшими затратами на подбивку шпал вновь. Трение между подкладкой и рельсом измерялось величиной сопротивления перемещению в размере 7,8 кг на подкладку. Под действием этой силы не закрепленные противоугонами шпалы перемещались в одном только направлении, что в результате привело к перекосу их. Силы сопротивления перемещению перекошенных шпал были по величине от 127 до 272 кг.

Установка противоугонов при рельсовых  стыках
Установка противоугонов при стыках вразбежку

Влияние балластных материалов.

Противоугоны обычно рассматриваются с точки зрения сопротивления скольжению рельса при достаточной удерживающей способности шпал в балласте. Следовательно, число противоугонов на рельс определяется удерживающей способностью шпал в балласте, поэтому род балласта является важным фактором в ограничении угона рельсов.
Если шпальные ящики заполнены балластом недостаточно, то для появления угона создаются более благоприятные условия, чем в тех случаях, когда шпальные ящики заполнены согласно размерам стандартной балластной призмы. Тяжелые балласты, такие, как щебень или дробленый шлак, благодаря наличию углов и неровностей, а также своему весу оказывают большее сопротивление качению и скольжению по сравнению с легкими балластами в виде гравия, кусков породы или топливного шлака, хотя гравий, сцементированный в большие куски, будет давать высокое сопротивление перемещению шпал. В итоге можно сказать, что меньшее число противоугонов требуется там, где применяются тяжелые балласты.

 
« Световые фонари   Скальные работы »
железные дороги