Рельсовые пути трамваев - Рельсовые стыковые скрепления

Понятие «рельсовые скрепления» включает в себя детали, с помощью которых рельсы соединяются между собой (стыковые скрепления), с рельсовыми опорами (промежуточные скрепления), а также путевые тяги и противоугоны.
Соединение рельсов друг с другом по длине называется рельсовым стыком. Стык — место перерыва рельсовой нити —является самым напряженным местом пути. Упругие и остаточные деформации стыка при проходе подвижного состава вызывают расстройства пути и повышенную трудоемкость его содержания. Наличие стыка вызывает увеличение динамических и ударных воздействий подвижного состава на путь, а также рост дополнительного сопротивления движению экипажей. Поэтому крайне желательно сократить число стыков. А сделать это можно только увеличив стандартную длину рельсов.
Рельсовый стык должен обеспечить непрерывность рельсовой нити, компенсировать изменения длины рельса при температурных перепадах или воспринять связанные с этим напряжения, не допускать боковых и вертикальных ступенек при соединении разнотипных рельсов, иметь достаточную, но не чрезмерную упругость, наконец, в зависимости от условий обеспечивать либо надежную изоляцию, либо хорошую проводимость рельсовых электрических цепей. В зависимости от этих требований различают: сборные (механические) и сварные стыки, переходные стыки, изолирующие и токопроводящие стыки.

Стык на весу принят в качестве стандартного (рис. 21). Он не только обеспечивает наибольшую упругость и создает меньшие ударно-динамические нагрузки, но еще и более удобен для подбивки стыковых шпал. Расположение стыка на сдвоенных шпалах не получило распространения.
Стыки на одной нити могут располагаться относительно другой: «по наугольнику» (т. е. на одном перпендикуляре к продольной оси пути) и «в разбежку» (с относительным смещением по длине пути). Первый тип расположения обязателен для прямых участков, второй — применяется в кривых, а также в границах стрелочных переводов.

Рис. 21. Сборный рельсовый стык на весу

Такая конструкция может применяться на внутризаводских подъездных путях и на прямых участках, а также в кривых радиусом не менее 350 м. Однако на участках с неустойчивым земляным полотном, подвергающимся избыточному увлажнению летом и пучению зимой, с интенсивным засорением щебеночного балласта лучше применять сборные стыки.
На трамвайных линиях с дорожным покрытием все стыки следует предусматривать сварными. Возможно применение сварных стыков и на открытых путях, при этом через .каждые 50 м должны устраиваться сборные стыки. Если пути засыпаны балластом до головки рельса, длину участка со сварными стыками можно увеличить до 200 м. На границах таких участков устанавливаются температурные компенсаторы. Однако на большинстве трамвайных предприятий страны широко используются сборные стыковые соединения.
Основные элементы сборного стыка — стыковые накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. На трамвайных стыках иногда применяются и так называемые обхваты. Но главное отличие сборного соединения трамвайных рельсов от железнодорожных в том, что наружная накладка трамвайного стыка отлична от внутренней. Железнодорожные накладки одинаковы.
Между рельсами пути, не имеющего дорожного покрытия, устанавливаются стыковые зазоры в зависимости от температуры рельсов. На железнодорожных путях в качестве максимального принят стыковой зазор 23 мм для рельсов Р65 и 21 мм для Р50 и более легких рельсов. Наличие таких зазоров позволяет рельсам изменять длину при изменениях температуры; С этой целью болтовые отверстия в рельсах устраиваются таким образом, чтобы допускалось свободное перемещение рельсовых концов. Кроме того, ограничивается натяжение стыковых болтов.
Наиболее часто применяются двухголовые стыковые накладки постоянного сечения (рис. 22). Они обеспечивают наиболее рациональный тип стыка, однако неудобство прикрепления рельса к стыковой шпале является его недостатком.
Двухголовые накладки бывают с четырьмя и шестью болтовыми отверстиями. Эти отверстия со стороны головки болта имеют эллипсообразное очертание. В него входит соответствующее утолщение стержня болта, препятствующее его проворачиванию. В отдельных хозяйствах, где в пути уложены рельсы типов ΙΑ, ΙΙА, ΙΙΙА и IVA, до сих пор встречаются фартучные накладки. В настоящее время они не выпускаются промышленностью. 

Рис. 22. Двухголовая стыковая накладка к железнодорожным рельсам Р50

Накладки к трамвайным рельсам (рис. 23), наружные и внутренние, имеют переменное сечение за счет изменяющейся конфигурации нижней полки. Это облегчает прикрепление рельсов к стыковым шпалам. Такие накладки имеют по четыре болтовых отверстия.
Характеристики основных типов накладок приведены в табл. 13.
Накладки стягиваются стыковыми болтами (рис. 24). Диаметр болтов зависит от типа рельсов и изменяется в интервале от 22 до 27 мм. Гайки для болтов обычно шестигранного сечения, высотой на 3 мм больше диаметра болта. Саморазвинчиванию гаек препятствуют пружинные шайбы, вставляемые между накладкой и гайкой. Иногда пружинные шайбы дополняют обычными плоскими.

Таблица 13. Основные характеристики стыковых накладок

Рис. 23. Накладки к трамвайным рельсам: а — наружная накладка; б — внутренняя накладка; в — обхват

Рис. 24. Стыковой болт с гайкой и пружинной шайбой
В табл. 14 приведены данные о расходе стыковых скреплений на устройстве 1 км одиночного пути.

Если необходимо в механическом стыке соединить рельсы разных типов, то их соединяют накладками, как бы соединенными из двух половинок, каждая из которых соответствует соединяемым типам рельсов. Такие переходные накладки изготавливают кузнечным способом или сваркой. Они неудобны в эксплуатации, часто ломаются в переходном сечении. Более рационально переходный стык делать сварным.
Переходные стыки приходится делать и при сопряжении рельсов трамвайного и железнодорожного типов. В этом случае два разнотипных рельсовых куска выравнивают по поверхности катания и рабочему канту, сваривают и с двух сторон соединяют соответствующими накладками с трамвайным и железнодорожным рельсами. В тех случаях, когда рельсы входят в состав электрических цепей тягового тока или устройств автоблокировки, устраивают токопроводящие и изолирующие стыки. На трамвайных путях рельсы всегда входят в электрическую цепь. В этом случае устраиваются только токопроводящие стыки.
Назначение токоподводящего стыка — обеспечить достаточную проходимость тока. 

Таблица 14. Потребное количество стыковых скреплений1 на 1 км пути

1 В числителе приводится количество в штуках, в знаменателе — масса в тоннах.

С этой целью конструкция сборного стыка дополняется специальными электрическими соединениями (рельсовыми соединителями) или графитовой смазкой, которая наносится на хорошо очищенные и промытые керосином поверхности соприкосновения рельса и накладки. Установлено, что электрическое сопротивление сборного стыка не должно превышать сопротивление целого рельса длиной 2,5 м.
Изолирующий стык должен, наоборот, исключить прохождение тока от одного рельса к другому. Для этого применяют изолирующие фибровые или полиэтиленовые прокладки и втулки в стыковом зазоре, между рельсом и накладкой, между накладкой и болтом. Иногда металлические и изолирующие детали стыка соединяются эпоксидным клеем, образуя надежную монолитную конструкцию. Применяются также накладки и прокладки в стыковом зазоре из неэлектропроводного материала — лигнофоля.