Кандидаты техн. наук В. Ф. БАРАБОШИН, Н. Д. КРАВЧЕНКО
КОНСТРУКЦИЯ ПУТИ МЕТРОПОЛИТЕНОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ВИБРОЗАЩИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Тр. ВНИИЖТ, 1983, вып. 670, с. 43-46.
Дано описание конструкции верхнего строения пути, содержащего малогабаритные рамы, уложенные через резиновые амортизаторы на монолитное бетонное основание с лотком по середине колеи, для тоннелей метрополитенов мелкого заложения. Приведена также очередность операций при монтаже и демонтаже узла скрепления.
Во ВНИИЖТе проведены исследования по выбору параметров и конструктивных форм верхнего строения пути метрополитенов с повышенными виброзащитными свойствами [1]. Установлено, что верхнее строение пути должно включать достаточно массивное подрельсовое основание в виде железобетонных рам, упругие промежуточные рельсовые скрепления и упругие элементы между нижней постелью рам и нижним строением пути.
На основании полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований разработано техническое задание, по которому Метрогипротрансом выполнен проект новой конструкции верхнего строения пути с повышенными виброзащитными свойствами (рис. 1). Рельсы с помощью бесподкладочного промежуточного рельсового скрепления прикрепляют к железобетонному подрельсовому основанию в виде рам 1. Железобетонная рама, получившая название «малогабаритная рама», имеет длину 2460, ширину 2260, толщину лежневых частей 160, ширину нижней постели лежневых частей 600 мм. На каждой раме по каждой рельсовой нити располагают четыре рельсовых опоры с промежуточными рельсовыми скреплениями.
Между нижней постелью рамы 1 и путевым бетоном 2 располагают резиновые прокладки 3, которые позволяют значительно снизить жесткость пути и тем самым улучшить его виброзащитные свойства. Жесткость упругих элементов может быть изменена [1] в широких пределах за счет материала, их размеров, формы и т. д. Однако они могут быть скорректированы по результатам полигонных испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТа и эксплуатационных испытаний в условиях метрополитена.
Рис. 1. Принципиальная схема пути с малогабаритными рамами в тоннелях
Боковое воздействие на тоннельную обделку можно снизить, установив резиновый амортизатор 4 (см. рис. 1) между боковой поверхностью рамы и путевым бетоном. В условиях экспериментального кольца возможно провести проверку способа гашения вибрационных воздействий с помощью сыпучего материала (например, крупнозернистого щебня) между боковой поверхностью малогабаритной рамы и путевым бетоном. Устраиваемый в путевом бетоне по середине колеи лоток 5 предназначен для отвода воды и должен быть закрыт плитами покрытия 6. Для очистки лотка струей воды целесообразно плиты располагать так, чтобы между ними по направлению продольной оси пути были зазоры (щели). Покрытия лотка проверяются в эксплуатационных условиях. Зазор между торцами малогабаритных рам (оптимальная его величина 40 мм) целесообразно заполнить резинообразным материалом 7, для чего может быть использована специально приготовленная смесь битума (90 частей) и каучука (10 частей), получившая название "Битэп". Чтобы исключить скопление влаги в отверстиях для крепления элементов скреплений к железобетонному основанию, между амортизирующими прокладками 3 в зоне узла скрепления оставляется зазор 8.
Рис. 2. Регулировочная прокладка
При изготовлении малогабаритных рам с монолитным бетонным основанием неизбежны отклонения по высоте от номинальных размеров. Использование при этом плоских резиновых прокладок 3 существенно осложнило бы технологию устройства пути с описанным верхним строением. Выборку люфтов между малогабаритной рамой и путевым бетоном производят с помощью регулировочной прокладки (рис. 2), которая состоит из двух одинаковых частей, имеющих форму клина с гладкой поверхностью с одной стороны и рифленой, в виде зубьев 1 с другой. Устанавливая два клина друг на друга (контакт между ними по гладкой поверхности), обеспечивают контакт рифленых поверхностей с малогабаритной рамой сверху и путевым бетоном снизу. Отступление в размерах зазора между рамой и путевым бетоном выбирают, смещая один клин относительно другого в поперечном горизонтальном направлении.
Для исключения смещения при циклической поездной нагрузке одного клина относительно другого в продольном направлении целесообразно в утонченной части сделать по бокам выступы 2, с помощью которых клинообразные прокладки будут находиться в постоянном зацеплении. Выступы ограничивают также перемещение в поперечном горизонтальном направлении (при необходимости уменьшения общей высоты) одного клина относительно другого. Наличие в малогабаритных рамах со стороны нижней поверхности углублений препятствует смещению прокладок в продольном направлении.
В предложенной конструкции верхнего строения пути промежуточное рельсовое скрепление бесподкладочное, допускающее регулировку рельсовой нити по высоте +15, -5 мм и в плане ±7 мм. Рельс 1 типа Р65 (рис. 3) через резиновую прокладку 2 опирается на бетонное основание (малогабаритную раму) 3. В выполненное со скосами в подрельсовой зоне углубление устанавливают по бокам регулировочные клинья 4, изготовленные из жесткого электроизоляционного материала. Упругую пластинчатую клемму 5, пластину жесткости 6 надевают на стержеть болта 7 и прижимают затяжкой гайки 8.
Рис. 3. Бесподкладочное промежуточное рельсовое скрепление для пути с железобетонным основанием
Для увеличения податливости рельсовой нити в вертикальном направлении при поездной нагрузке под резиновую прокладку 2 устанавливают в специально устроенные углубления в малогабаритной раме вибропоглощающий вкладыш 9, изготовленный из резинокорда. При изготовлении малогабаритных рам в бетон заделывают деталь 10, через которую пропускают криволинейный фиксатор 11, входящий в зацепление с болтом благодаря поперечному отверстию в утолщенной его части.
Монтаж узла скрепления производят в такой последовательности. Заранее на натяжной болт 7 надевают пластинчатую упругую клемму 5, пластину жесткости 6 и на несколько оборотов завинчивают гайку 8. В углублении малогабаритной рамы (в подрельсовой зоне) ставят вибропоглощающий вкладыш 9, резиновую прокладку 2 и надвигают рельсовую нить. Болт 7 вместе с клеммой 5, пластиной жесткости 6 и гайкой 8 опускают в вертикальное отверстие железобетонного основания и заводят фиксатор 11. После постановки регулировочных клиньев 4 завинчивают гайки 8. При необходимости выборки люфтов между подошвой рельса и резиновой прокладкой 2 в углубление под вкладыш 9 может быть поставлена дополнительная регулировочная прокладка (на рис. 3 не показана).
Демонтаж узла скрепления производят в обратной последовательности. Сначала на несколько оборотов отвинчивают гайку натяжных болтов. С помощью специального приспособления изымают из шпалы криволинейные фиксаторы. Натяжной болт вынимают при этом из отверстия вместе с клеммой, пластиной жесткости и гайкой.
В случае излома криволинейного фиксатора 11 (что может возникать только в зоне контакта с натяжным болтом) оставшуюся в бетонном основании концевую часть резким движением натяжного болта вверх-вниз освобождают из зацепления с его головкой благодаря специально оставленному «карману» между торцом криволинейной части закладной детали и торцом фиксатора. После изъятия болта отломавшуюся часть легко удаляют из закладной детали, освобождая место для постановки нового фиксатора.
Описанная конструкция промежуточного рельсового скрепления несколько отличается от приведенного в работе [2] скрепления. Коррективы в отдельные элементы внесены после проведения полигонных испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТа в пути с железобетонными шпалами.
Одно из важных преимуществ описанного верхнего строения пути, предназначенного для тоннелей метрополитенов мелкого заложения, замена или регулировка по высоте подрамных амортизирующих прокладок. Выполняют эту работу в такой последовательности. Сначала снятием плит покрытия 6 (см. рис. 1) освобождают лоток 5. Между дном лотка и поперечной малогабаритной рамой устанавливают домкрат, с помощью которого вывешивают на требуемую высоту малогабаритные рамы 1. При необходимости вывешивания только одной малогабаритной рамы на соседних рамах должны быть ослаблены гайки натяжных болтов. После постановки (по условиям техники безопасности) в произвольных местах временных прокладок между путевым бетоном и малогабаритной рамой производят замену или регулировку прокладок по высоте. Убрав временные прокладки, малогабаритную раму опускают на постоянные прокладки.
Срок службы малогабаритных рам рассчитан на 40-50 лет. Однако не исключено, что отдельную раму необходимо будет заменить. В этом случае на нескольких рамах (до и после их замены), освобожденных от элементов скрепления, отвинчивают гайки натяжных болтов и вывешивают на требуемую высоту рельсовые нити. Зафиксировав их положение несколькими домкратами, осуществляют поэтапное перемещение заменяемой рамы в вертикальном и поперечном горизонтальном направлениях до тех пор, пока она не займет положение над рельсами. Новую раму ставят взамен изъятой, выполняя операции в обратной последовательности.
Внедрение описанной конструкции пути с правильно подобранными параметрами резиновых амортизаторов по сравнению с типовой конструкцией (путь с деревянными втопленными в бетон шпалами) снизит уровень вибраций тоннельной обделки на 10-12 Дб.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Барабошин В. Ф. Основные параметры новой конструкции пути метрополитенов с повышенными виброзащитными свойствами. - Тр. ВНИИЖТ, 1981, вып. 630, с. 26-52.
- Кравченко Н. Д. Особенности работы промежуточных рельсовых скреплений в тоннелях метрополитенов. - Тр. ВНИИЖТ, 1981, вып. 630, с. 101-108.