Глава VIII
НОРМЫ СОДЕРЖАНИЯ ПУТИ
ДЕФОРМАЦИИ ПУТИ И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Силы, действующие на путь, естественные, и эксплуатационные воздействия, которым он подвержен, определяют характер, величины и темпы развития упругих и остаточных деформаций. Упругие деформации полностью исчезают после снятия нагрузки, они не должны быть чрезмерными по своей величине. Остаточные деформации, не исчезающие после снятия нагрузки, также должны быть ограничены по величине и, кроме того, по быстроте их накопления. И те и другие деформации должны быть равномерны по длине пути в разных его сечениях.
Деформации рельсов можно разделить на три группы: износ, местные дефекты и общие дефекты. Износ рельсов заключается в потере рельсового металла, в основном головки или губки рельса, преимущественно за счет его истирания при взаимодействии с колесами подвижного состава. Износ бывает неравномерный (местный и протяженный) и равномерный (вертикальный и боковой). Равномерный износ (рис. 120) условно считается деформацией лишь в том случае, если его величина превышает установленные нормами допуски. Неравномерный износ всегда рассматривается как повреждение, деформация рельса.
Протяженный неравномерный износ проявляется как волнообразный (вертикальный) или как «шахматный» (боковой). Волнообразный износ определяется особенностями взаимодействия пути и вагона, наиболее часто он встречается на тормозных участках и при рельсах с недостаточной износостойкостью. Боковой неравномерный износ обычно бывает следствием отступлений от проектных размеров рельсовой колеи и высоты рельсовых нитей относительно друг друга.
Рис. 120. Профиль изношенного рельса:
1 — зона истирания; 2 — зона смятия
Местный износ рельсов проявляется в виде повышенного истирания металла в сборных стыках, расплющивания головки в стыках, а иногда и в других сечениях рельсов, местных выбоин. Причины, усиливающие эти явления, чаще всего кроются в недостатках содержания пути и подвижного состава, а иногда и в металлургическом браке.
Износ шейки (в накладочной зоне) и подошвы (в сопряжении с костылем) встречается довольно редко. Иногда причиной износа рельса бывает коррозия металла.
Местные дефекты рельса — это изломы в различных его сечениях, продольные и поперечные трещины, расслоения, разрывы в зоне сварного шва, отколы или выкрашивание металла головки, губки или подошвы, в том числе и в наплавленных местах, продольные трещины по желобу трамвайного рельса. Местные дефекты почти всегда являются следствием неплотности сопряжений, наличия зазоров между балластом и шпалой, шпалой и подкладкой, подкладкой и рельсом. Все факторы, усиливающие удары колес о рельсы, способствуют возникновению местных дефектов. Появляются они также в случае недоброкачественной выплавки металла, нарушения технологии проката или просто небрежного отношения к рельсам при их транспортировке, выгрузке или хранении.
Наконец, общие дефекты рельса это устойчивые, не поддающиеся исправлению искривления рельса в вертикальной или горизонтальной плоскостях. Такие деформации обычно тоже бывают следствием небрежного обращения с рельсами. Иногда рельсы искривляются в процессе длительной эксплуатации пути, уложенного непосредственно на земляное полотно в ожидании балластировки.
Накладки изнашиваются по поверхностям соприкосновения с рельсами, сминаются под ударной нагрузкой, в них развиваются трещины (чаще всего по болтовым отверстиям) при знакопеременном изгибе. Под влиянием угона и температурных расширений изнашиваются и сминаются болтовые отверстия. Болты получают износ и смятие стержня, изгиб его, а иногда срез или излом, смятие нарезки.
Подкладки подвержены износу постели, короблению, разработке костыльных отверстий. Костыли и шурупы по мере увеличения истирания под головкой у подошвы рельса могут быть изогнуты (стержень отгибается у головки).
У шпал под влиянием действующих сил сминается и истирается древесина под подкладкой, волокна дерева постепенно перерезаются. Многократные перешивки измочаливают древесину подрельсовой зоны, при этом пластинки-закрепители и костыли работают как клинья, раскалывая шпалу. Расщепление волокон вызывает смещение врезавшихся подкладок. Естественные природные воздействия ведут к образованию и развитию трещин и гниению шпал.
Балласт подвержен загрязнению, засорению, разрушению его частиц и, как следствие, снижению и потере упругих, дренирующих и несущих свойств. Под нагрузкой балласт равномерно или неравномерно уплотняется, выдавливается в ящики, а при определенных условиях и в стороны. Под действием воды балласт размывается и, насыщаясь водой, теряет свои механические свойства. Ветер может оказывать на балласт выдувающее действие.
Если рельсовый путь уложен на бетонном блочном основании, то бетонная плита прогибается под нагрузкой, поверхность бетона истирается от непосредственного воздействия рельсов, при значительных местных перенапряжениях в ней могут возникнуть трещины, выбоины и другие местные разрушения. Под влиянием температурных изменений плита также может выпучиваться или получать изломы.
Земляное полотно под действием неравномерной нагрузки, особенно, если удельные давления выше предельных, может выжиматься вверх, вдавливаться, перемешиваться с балластом. Вода резко ослабляет несущую способность земляного полотна. При замерзании воды иногда возникают пучины. В теле земляного полотна могут появляться балластные ложа, корыта, гнезда, мешки.
Специальные части подвержены в основном тем же деформациям, что и рельсы, но специфика конструкции определяет и некоторые особенности деформаций. Основными могут считаться ослабление корневого крепления, износ или смятие опорных плоскостей, износ или изломы острия пера, истирание мелкого желоба в крестовинах с образованием наката, выкрашивание сердечника крестовины.
Накапливаясь, деформации элементов пути могут достигнуть предельных значений и вызвать потребность в замене соответствующих частей пути. Одновременно под влиянием роста этих деформаций развиваются общие неисправности пути в целом. Это прежде всего искажения положения пути в плане и профиле, отступления элементов от проектного взаимоположения. Такие деформации проявляются в уширениях и сужениях рельсовой колеи, просадках и перекосах рельсовых нитей, потайных толчках, выплесках, нарушениях рихтовки и других проявлениях неисправностей пути.
НОРМЫ И ДОПУСКИ СОДЕРЖАНИЯ ПУТИ
Действующие нормативные документы устанавливают обязательные для применения нормы содержания путевой конструкции и составляющих ее элементов. Строгое соблюдение этих норм, взаимоувязанных с соответствующими нормами содержания ходовых частей вагонов, локомотивов и других рельсовых экипажей, обеспечивает безопасность и бесперебойность движения поездов.
Некоторые регламентированные размеры имеют по два значения допусков (допускаемых отклонений). Строительные допуски, т. е. отклонения, которые допускаются при строительстве, реконструкции или ремонте пути, — более жесткие. Эксплуатационные допуски, т. е. отклонения, допускаемые в процессе эксплуатации, несколько больше.
Особенности конструкции и условия взаимодействия с подвижным составом определяют различия в нормах, установленных для трамвайных и внутризаводских железнодорожных рельсовых путей.
Нормы содержания рельсовой колеи по ширине для различных условий, установленные Правилами технической эксплуатации трамвая и Типовым положением по технической эксплуатации промышленного железнодорожного транспорта, приведены в гл. I и VI. Кроме того, регламентирован порядок укладки контррельсов в трамвайных путях, выполненных из железнодорожных рельсов. Ширина желоба между рельсом и контррельсом установлена в 35 мм, допускаемое уширение — до 5 мм при строительстве и до 15 мм при эксплуатации. Верх контррельса может превышать поверхность катания ходового рельса не более чем на 10 мм при строительстве и не более чем на 25 мм в эксплуатации. Увеличение ширины колеи в кривых, так называемая разгонка уширения, должно выполняться за пределами круговой кривой плавно: не более 1 мм на 1 м длины на путях трамвая, не более 3 мм на 1 м длины на постоянных внутризаводских путях и не более 5 мм на 1 м длины на временных передвижных путях.
Поверхность катания рельсов обеих нитей на прямых участках железнодорожных и открытых трамвайных путей должна, как правило, находиться в одном уровне. На трамвайных путях, имеющих дорожное покрытие, внутренние рельсовые нити (ближайшие к междупутью) укладываются выше наружных на 10 мм.
Таблица 49. Предельные значения износа рельсов, мм
1 Вертикальный износ измеряется по оси рельса, боковой износ — в плоскости колеи, боковой износ губки желобчатого рельса — на уровне поверхности катания. При подсчете приведенного износа 2 мм бокового износа считаются эквивалентными 1 мм вертикального.
Примечание. Допускается одновременный износ желобчатого рельса, до 16 мм — вертикальный и до 15 мм — боковой. Волнообразный износ не допускается при глубине волны более 0,5 мм.
Отступления от этого правила делаются лишь при боковом размещении путей относительно оси улицы или при одностороннем поперечном уклоне проезжей части. Такое положение пути обеспечивает поперечный сток поверхностной воды. В кривых, как известно, устраивается возвышение наружной нити, величина которого зависит от радиуса кривой, скорости и условий движения. Допускаемые отклонения от установленных норм ±4 мм для трамвайных и главных заводских путей, ±8 мм для прочих постоянных и ±20 мм для передвижных заводских путей. Следует подчеркнуть, что на прямых участках пути равномерное превышение одного рельса над другим целесообразно рассматривать не как допускаемое, а как рекомендуемое. Такой прием помогает добиться более плавного хода подвижного состава, снижает боковое воздействие колес на рельсы. На кривых участках трамвайных путей отклонения от норм возвышения допускаются до 20 мм.
Местные просадки обеих рельсовых нитей и просадки одного рельса относительно другого не должны превышать 20 мм; перекосы, т. е. попеременные просадки одной и другой рельсовых нитей, разделенные расстоянием менее 8 м, не допускаются более 10 мм.
Особое внимание надо обращать на износ рельсов, так как рельс с износом более допустимого (табл. 49) считается дефектным.
Нормы износа рельсов, установленные для скоростных трамвайных линий, отличаются более жесткими допусками. Так, допускаемый износ губки рельса Тв65 в кривых равен 10 мм, а боковой износ головки и губки рельса Тв60 на прямых, как и боковой износ железнодорожных рельсов всех типов,— 6 мм. Все другие нормативы по износу рельсов скоростного трамвая не отличаются от установленных для обычного трамвая (см. табл. 49).
Пути в плане не должны иметь видимых искривлений и других нарушений. Если к рельсовой нити на прямом участке приложить шнур длиной 20 м, то отклонения нитей от прямого направления натянутого шнура не должны превышать 15 мм в точках, удаленных друг от друга на 10 м. При таких же замерах в кривых (шнур в этом случае становится хордой относительно рельсовых путей) максимальная разность в стрелах не должна превышать 14 мм.
Подуклонка рельсов должна быть равна 1/20. В прямых и кривых, где возвышение наружной нити до 85 мм, допускаются отклонения ±1/30, т. е. подуклонка не должна быть более 1/12 и менее 1/60. При возвышении наружной нити более 85 мм подуклонка должна быть не менее 1/30.
Нормальные рельсовые зазоры в сборных стыках открытого трамвайного пути устанавливаются в соответствии с табл. 50 в зависимости от температуры рельсов и географической зоны укладки.
Таблица 50. Нормальные рельсовые зазоры
Примечание. В числителе указан диапазон температур для рельсов длиной 12.5 м, в знаменателе — 25 м.
На железнодорожных путях максимальная величина зазора при овальных отверстиях в рельсе принимается равной 23 мм, при круглых—15 мм (Р43), 21 мм (Р50) и 19 мм (Р65, Р75). На открытых путях не допускается наличие более трех «слепых» (нулевых) или предельно растянутых стыков подряд.
Запрещается эксплуатировать стрелочные переводы с разъединенными остряками, изломом остряка, рамного рельса, крестовины, разрывом хотя бы одного контррельсового болта. Кроме того, аварийными считаются стрелочные переводы (спецчасти), на которых превышены допуски, приведенные в табл. 51.
Допускаемый износ шпал определяется их способностью поддерживать стабильность рельсовой колеи. Эта стабильность может быть полностью или частично устранена из-за механического износа древесины под рельсом или подкладкой, разработки костыльных отверстий, развития продольных трещин или значительного по глубине загнивания. Не допускается наличие в пути более трех таких шпал подряд (так называемая кустовая гнилость). Железобетонные шпалы подлежат замене при наличии трещин, проходящих через оба отверстия для закладных болтов, сколов у этих отверстий, захватывающих более 30% подрельсовой зоны, разрывов арматуры и некоторых других понижающих прочность шпалы дефектов.
* Соответственно для главных, приемо-отправочных и прочих путей.
** Соответственно для литых и сборных стрелок.
Примечание. Превышение пера одноперых стрелок не должно быть более 15 мм, понижение — более 2 мм.
Основанием для замены балласта является высокая степень его загрязнения, сплошное зарастание травой, массовые застои воды, выплески, отрясенные шпалы.
Для узкой колеи установлены другие нормы. Для трамвайной линии с шириной колеи 1000 мм допускаются отклонения + 12 (а на кривых с учетом бокового износа +15) и —4 мм (а на кривых —2 мм). На внутризаводских путях с шириной колеи 750 мм установлены допуски +4 —2 мм. Допускаемые отклонения рельсовых путей по уровню ±3 мм. Отклонение от установленного нормами возвышения наружного рельса в кривых возможно до 25%. Величина приведенного износа рельсов на внутризаводских путях узкой колеи не должна превышать при рельсах типов Р43 и Р38 17 мм; III-а — 13; Р30—18; Р24—11; Р18—5; Р15—6 мм.
Контрольные вопросы
- Охарактеризуйте основные виды деформаций рельсов.
- Как проявляются деформации в скреплениях, шпалах, балласте?
- Какие виды общих неисправностей пути вы знаете?
- Назовите основные неисправности стрелочных переводов.