Главная >> Железнодорожный путь >> Техническое обслуживание централизованных стрелок

Совершенствование конструкции стрелок и стрелочных приводов - Техническое обслуживание централизованных стрелок

Оглавление
Техническое обслуживание централизованных стрелок
Взаимодействие подвижного состава и элементов стрелки
Технические требования к стрелкам и стрелочным электроприводам
Устройства автоматики на централизованных стрелках
Совершенствование конструкции стрелок и стрелочных приводов
Разрегулировка зазора между остряком и рамным рельсом
Влияние различных факторов на зазор между остряком и рамным рельсом
Упругие деформации элементов стрелочной гарнитуры
Изменение зазора между остряком и рамным рельсом под движущимся поездом
Причины отказов централизованных стрелок
Обоснование допустимого зазора между остряком и рамным рельсом
Расчет максимальной толщины прокладки между остряком и серьгой
Определение тока нормального перевода и тока при работе электродвигателя на фрикцию
Допуски на регулировку контрольных тяг
Обслуживание централизованных стрелок
Регулирование централизованных стрелок
Ремонт электроприводов централизованных стрелок
Устройства контроля плотности прилегания остряка к рамному рельсу
Повышение надежности электроприводов стрелок ЭЦ

Техническая идея перевода подвижного состава с одного пути на другой с помощью подвижных остроганных рельсов (остряков) была положена в основу конструирования стрелочных переводов с начала их появления в России и сохранилась до сих пор.
В начальный период строительства железнодорожных линий в России широко использовался опыт эксплуатации железных дорог Америки и ряда европейских стран. Наряду с Остряковыми стрелками был заимствован и другой принцип перевода состава с одного пути на другой — так называемая американская безостряковая стрелка. Она состояла из двух подвижных простых рельсовых отрезков, уложенных вместо рамных рельсов и остряков, а также одного подвижного рельса, уложенного вместо неподвижной крестовины. Будучи более простым и дешевым устройством, лишенным дорогостоящих частей (остряки, крестовина), такая стрелка нашла применение на временных путях при земляных и балластных работах, а иногда в период резкой недостачи нормальных переводов — на малодеятельных боковых станционных путях и тупиках. Такие стрелки встречались в России и в 30-х годах нашего столетия, однако после освоения технологии изготовления остряков их выпуск прекратился.
Единственным способом управления остряковыми стрелками до 70-х годов XIX в. был ручной способ. Переводной механизм (станок) состоял из станины, на оси которой вращался стрелочный рычаг с противовесом (балансиром), и тяг, соединявших рычаг с остряками (перьями). Массой противовеса обеспечивалось основное требование к стрелкам — удержание их в крайних положениях и плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу, в том числе при движении поезда по стрелке.
С 1870 г. в России появились системы механической централизации стрелок и сигналов (МЦ), в которых стрелкой управляли с поста централизации посредством перемещения жестких, а впоследствии гибких тяг, соединявших остряки с постом. Для удержания остряков в крайних положениях и обеспечения плотного прилегания остряков к рамному рельсу стали применять замыкатель, как правило, устанавливаемый внутри колеи. К 1910 г. насчитывалось около десятка систем механической централизации с различными типами замыкателей.
Для начала XX в. было характерно многообразие вариантов не только появившихся систем механических централизаций, но и эксплуатируемых профилей колес и рамных рельсов.

Таблица 5


Характеристики

Тип рельсов

IVa

Удельный вес рельса, кг/м

43,567

38,416

33,480

30,890

Высота рельса, мм

140

136

12-8

120,5

Ширина подошвы, мм

125

114

110

100

Высота головки, мм

70

68

60

53

Толщина шейки, мм

14

13

1'2

12

Практически каждая дорога России (а их насчитывалось тогда около 40) использовала свои профили бандажей колесных пар вагонов, паровозов, тендеров и бегунов. Таким образом существовало несколько десятков профилей бандажей. Только в 1901 г. комиссия из представителей служб пути и тяги выработала и утвердила единообразный профиль бандажа для паровозов, тендеров и вагонов, в основе своей сохранившийся до сих пор.
К началу XX в. эксплуатировали рельсы только четырех типов (табл. 5).
Профили рамного рельса и остряка
Рис. 14. Профили рамного рельса и остряка, применявшиеся в России в начале XX в.:
--------- — сечения остряка на расстоянии1,5 и 3,3 м. от торца остряка

Рамные рельсы, изготавливаемые из этих рельсов, не имели строжки. Профили рамного рельса и остряка того периода времени показаны на рис. 14. С развитием путевого и вагонного хозяйств совершенствовали профили колеса, рамного рельса и остряка. Появилась строжка рамных рельсов, остряк в торце получил другую форму (рис. 15) и стал существенно понижен относительно рамного рельса для исключения ударов в него гребня бандажа (обода колеса). В настоящее время профили колес и рамных рельсов стандартизированы. Профиль остряка в различных сечениях стрелочного перевода отвечает последним требованиям безопасности движения поездов по стрелке, в том числе при возросших осевых нагрузках подвижного состава и скоростях движения. Стремление к единообразию эксплуатируемых элементов коснулось в начале XX в. не только пути и подвижного состава, но и бурно развивавшихся средств автоматики, в частности систем механической централизации.
Среди существовавших тогда систем МЦ — Саксби и Фармера, Стивенса и Сайкса, Крослея, Сименса и Гальске, Макса Юделя (Бюссинга), Штаммера, профессора Гордеенко, инженера Вурцеля — наибольшее распространение получили системы Сименса и Гальске и Макса Юделя.

Современные профили рамного рельса и остряка
Рис. 15. Современные профили рамного рельса и остряка

В 1909—1914 гг. появились первые системы электрической централизации стрелок и сигналов, широкое строительство которых началось в 1920—1930 гг. Стрелки стали переводиться с помощью электроприводов. Типы появившихся электроприводов не множились, а последовательно сменяли друг друга. Сначала это было взрезные электроприводы 3900, СПВ, СПВ-2, СПВ-3, СПВ-За, СПВ-4 и СПВ-5, затем их заменила серия невзрезных электроприводов СП-1, СП-2, СП-2Р. Сейчас в основном эксплуатируют невзрезной электропривод СП-3 и его улучшенный вариант СП-6. В маневровых районах станций тогда применяют последнюю модификацию взрезных электроприводов СП В-6.
Таким образом, с развитием железных дорог элементы стрелочного перевода, подвижного состава и устройства автоматики на стрелке прошли большой путь совершенствования. Это позволяет обеспечить высокий уровень безопасности движения поездов по стрелке. Ряд технических требований к параметрам, определяющим взаимное положение колеса, рамного рельса и остряка, получили строгое обоснование. Однако до последнего времени такого обоснования не имел допуск на величину зазора между остряком и рамным рельсом, который в большой степени влияет на безопасность движения поездов по стрелке.
В ПТЭ отмечено, что стрелка не должна замыкаться при зазоре между остряком и рамным рельсом 4 мм и более. Однако в действующих инструкциях по эксплуатации стрелок, современных справочниках, учебниках и учебных пособиях по стрелкам наряду с указанием на обязательность соблюдения этого требования нет ответа на вопрос, когда была установлена и чем обоснована эта норма.
Анализ специальной литературы, начиная со времен зарождения железных дорог в России, позволил проследить историю появления и изменения требования к величине зазора между остряком и рамным рельсом.
При ручных стрелках (1840 г.) противовес на стрелочном рычаге обеспечивал дожитие остряка до рамного рельса, и стрелочник, переводя стрелку, должен был лишь убедиться в том, что остряк плотно прилегает к рамному рельсу и между ними отсутствует посторонний предмет. Стрелочник находился у стрелки, мог обнаружить и тут же устранить посторонний предмет. Каждую смену стрелку обязательно чистили, поэтому не возникало необходимости нормировать величину зазора между остряком и рамным
рельсом, а в инструкциях и руководствах того времени было указано, что «...остряки стрелки (перья) должны плотно прилегать к рамному рельсу».
С появлением МЦ (1870 г.) работник, переводивший стрелку с поста централизации, уже не мог видеть, плотно ли прижат остряк к рамному рельсу по окончании перевода стрелки и не попал ли между ними посторонний предмет. Это вызвало необходимость при конструировании МЦ предусмотреть сигнализацию попадания постороннего предмета. В первых системах МЦ это было осуществлено за счет взреза стрелочного рычага. Вот здесь-το для конструкторов систем МЦ и должен был возникнуть вопрос: на какую минимальную толщину постороннего предмета должна «реагировать» система централизации стрелок? От этой величины зависела не только конструкция рычага, но и расчет усилий взрезного механизма и натяжения гибких тросов системы связи остряков с постом централизации.
Большинство эксплуатируемых систем МЦ были сконструированы так, что обеспечивали взрез стрелочного рычага при попадании постороннего предмета толщиной 4 мм. Это условие проверялось при закладке металлического шаблона толщиной 4 мм между остряком и рамным рельсом в процессе перевода стрелки. Такая технология проверки впервые упоминается в 1903 г. в работах крупного инженера-путейца А. А. Белелюбского. Однако некоторые системы МЦ допускали закладку шаблона толщиной 6 мм (системы Штаммера, профессора Гордеенко). Это наводит на мысль, что на рубеже XX в. норма на зазор диктовалась условиями минимального барьера «чувствительности» механических систем централизации, который считался приемлемым с точки зрения безопасности движения. Поскольку среди систем МЦ дольше эксплуатировали системы Сименса и Гальске и Макса Юделя, которые обеспечивали взрез стрелочного рычага при закладке шаблона толщиной 4 мм, укрепилась именно эта норма на величину зазора.
Таким образом, норма 4 мм, появившаяся в начале XX в., относилась не к «отставанию остряка от рамного рельса в переведенном положении стрелки», а к «толщине постороннего предмета, при попадании которого в процессе перевода стрелки система МЦ должна среагировать взрезом стрелочного рычага». Это означает, что при закладке шаблона проверялось не состояние самой стрелки (положение прижатого остряка), а правильность действия системы МЦ. Этот факт имеет важное значение, поскольку впоследствии эти две разные величины были неправомерно отождествлены, и на них был установлен один и тот же допуск. Основная причина этого противоречия состоит в следующем.
Переводные механизмы ручных стрелок и стрелок МЦ обеспечивали дожитие остряка до рамного рельса за счет противовеса на стрелочном рычаге или за счет конструктивных особенностей замыкателя в системах МЦ, поэтому остряк в случае отсутствия постороннего предмета между остряком и рамным рельсом или каких-либо других неисправностей стрелки плотно прижимался к рамному рельсу. При этом ход остряка не был строго фиксирован. В системах МЦ, например, доведение остряка до рамного рельса и удержание его в этом положении осуществлялись за счет замыкателя, управляемого натяжением тросов системы гибкой связи стрелки с постом централизации. Компенсаторы, имеющиеся в этой системе, не полностью исключали влияние температурных колебаний на силу натяжения тросов. Поэтому линейное перемещение стрелочного рычага не всегда точно соответствовало линейному перемещению остряка.
С появлением электроприводов (1909 г.) в системах электрической централизации стрелок (ЭЦ), эксплуатируемых в России, ход остряка стал строго фиксированным. Будучи переведенным на определенное расстояние, остряк механически запирался. Поэтому при износе элементов крепления рамных рельсов или соединений остряка с шибером привода остряк уже не дожимался до рамного рельса, а оставался на своем месте — между ними возникал зазор. Это происходило уже и без попадания постороннего предмета между остряком и рамным рельсом.
Таким образом, с появлением электроприводов с фиксированным ходом шибера была утрачена способность переводного механизма плотно прижимать остряк к рамному рельсу в конце перевода. Этот конструктивный недостаток применяемых электроприводов стал угрожать безопасности движения поездов тем более, что вероятность появления зазора стала гораздо выше, чем вероятность попадания между остряком и рамным рельсом предметов толщиной более 4 мм. В связи с этим резко возросла актуальность обоснования допустимого зазора.
Однако, несмотря на чрезвычайную важность этой нормы, строгий ее расчет и обоснование так и не были произведены до наших дней.
В 1934—1938 гг. были предприняты попытки пересмотреть норму на зазор, но предлагаемые проекты не были утверждены, и сохранилась старая норма 4 мм, причем термин «зазор» стали путать и отождествлять с понятием «толщина шаблона, при которой стрелка запирается», хотя последнее значение всегда больше «зазора» из-за упругих деформаций элементов крепления остряка с переводным механизмом. Это различие наблюдается на стрелках с любым способом управления, и оно тем больше, чем большее усилие на перевод требует стрелка. В связи с тем что появляются стрелки более тяжелых типов, различие «зазора» и «толщины шаблона» еще более возрастает. По данным последних исследований ЛИИЖТа первая величина меньше второй в 2—2,5 раза.
О попытках установить иную норму на зазор свидетельствуют документы. Первые стрелки ЭЦ должны были удовлетворять требованию, сформулированному в ПТЭ 1934 г. издания: «Замыкание стрелки должно происходить лишь в том случае, когда перо плотно прижато (с просветом не более 3 мм) к рамному рельсу». В 1935 г. в проекте нового ПТЭ появилась новая запись: «Остряк должен плотно прилегать к рамному рельсу так, чтобы толстая бумага, вставленная при переводе между остряком и рамным рельсом, не вынималась без разрыва». Однако это предложение принято не было, и в ПТЭ 1936 г. вернулись к старой (еще до 1934 г.) форме: приводы и замыкатели должны «...не допускать замыкания стрелки при зазоре в 4 мм и более между прижатым остряком и рамным рельсом».
За годы эксплуатации стрелок электрической централизации с момента их появления и до наших дней сохранилась старая, идущая от систем механической централизации стрелок, норма на величину зазора между остряком и рамным рельсом, которая никогда не была строго обоснована и не пересматривалась, несмотря на то, что за это время во многом изменились не только профили колес, рамных рельсов и остряков, но и сами стрелочные переводы, а также условия и режимы движения поездов по ним.



 
« Технические условия на сооружение земляного полотна   Типовые профили балластной призмы »
железные дороги