4.6 Прогнозирование надежной работы звеньевого пути

Эксплуатация звеньевого пути с существующим конструктивным зазором на большинстве железных дорог вызывает определенные трудности. В зимнее время при температурах, близких к минимальным, стыковые зазоры достигают своих конструктивных значений. Дальнейшее понижение температуры включает в работу на изгиб стыковые болты. Это может привести к срезу стыковых болтов или к полному разрыву стыков, что представляет явную угрозу безопасности движения поездов.

Летом при температурах, не достигших максимального значения, образуются нулевые зазоры, и возникает торцевое давление, которое по мере повышения температуры резко возрастает и в момент наступления близких к максимальным температур может достигать или превышать допускаемые критические значения. При этом летом возникает реальная опасность нарушения устойчивости пути, что нередко является причиной аварий и крушений на железнодорожном транспорте.

В соответствии с действующими конструктивными и нормативными документами назначение нормальных стыковых зазоров для звеньевого пути производится повсеместно, как правило, без учета плана пути, что является недопустимым по условиям обеспечения оптимальной температурной работы железнодорожного пути в процессе эксплуатации при наступлении максимальных или близких к ним температур. Максимально допустимые перепады сжимающих температур для звеньевого пути с деревянными шпалами, на костыльном скреплении и щебеночном балласте для рельсов типа Р50, Р65, Р75 приведены в таблице 5.7.

Таблица 4.5 – Допустимые перепады сжимающих температур

Тип рельсов	Допустимые перепады сжимающих температур, ºС, в зависимости от радиуса кривых, м
	прямая	1200	1000	800	600	500	400	350	300
Р50	45	43	41	39	35	32	27	24	19
Р65, Р75	38	36	35	33	30	27	23	20	16

Как видно из таблицы, если в прямых участках пути допустимый интервал температур на сжатие достаточно большой и составляет 38°С, то по мере уменьшения радиуса кривых происходит снижение допустимого температурного перепада на сжатие. При этом, в кривых радиусом 300м для рельсов типа Р65 и Р75 он составляет всего лишь 16ºС, то есть почти в 2,5 раза меньше по сравнению с температурными перепадами в прямых участках.

Существующий подход к установке стыковых зазоров осложняет эксплуатацию звеньевого пути и создает угрозу нарушения устойчивости его в летнее время. Нормальные стыковые зазоры для прямых и крутых кривых радиусом 300м в одном климатическом районе будут отличаться на 6мм.

Один зазор не может оказать решающего значения на работоспособность звеньевого пути, он всегда может откорректироваться и измениться за счет соседних стыковых зазоров.

Как показывает практика, выброс звеньевого пути может сформироваться и произойти на протяжении 50 – 70м. Следовательно, на указанном протяжении, но не более чем на 100 метрах пути, необходимо определять средний зазор для прогнозирования надежности работы звеньевого пути в летнее время.

Работники путевого хозяйства должны уметь анализировать фактическое состояние стыковых зазоров, определять необходимость выполнения тех или иных неотложных мер по разгонке и регулировке зазоров для обеспечения надежной работы звеньевого пути и высокого уровня безопасности движения поездов. При этом не следует допускать выброса пути летом, а также среза болтов и разрыва стыков в зимнее время.

Предварительным анализом определяются минимальные и максимальные фактические стыковые зазоры по каждой рельсовой нитке, замеренные при

сплошном промере состояние стыков и фиксированной температуре рельсов. Затем строятся покилометровые гистограммы стыковых зазоров 25-метровых рельсов сначала на каждой рельсовой нитке в отдельности, а затем по обеим ниткам, которые характе­ризуют состояние стыковых зазоров на время их сплошного промера при конкретной температуре.

На основании выполненных специальных расчетов и анализа состояния сты­ковых зазоров 25-метровых рельсов весеннего промера прогнозируется надежность работы звеньевого пути по устойчивости пути летом, и даются соответствующие рекомендации о необходимости выполнения неотложных работ по разгонке или регулировке стыковых зазоров. При наличии угона назначается проведение дополнительных, сплошных промеров стыковых зазоров звеньевого пути накануне ожидаемого наступления экстремальных или близких к ним температур.

Замер величины стыковых зазоров и температуры рельсов производится обычно вручную. Однако, целесообразно для этой цели использовать вагоны-путе­измерители или другие специальные устройства с бесконтактными датчиками. Обработка полученных результатов измерений и прогнозирование надежности работы звеньевого пути должны выполняться с использованием бортовой или стационарной ЭВМ, по распечаткам которой определяются опасные для дальнейшей эксплуатации, звеньевого пути 100-метровые участки (пикеты).

По результатам расчетов конкретного состояния стыковых зазоров для экстремальных значений температур могут быть построены попикетные графики фактических сжимающих перепадов температур летом, а также графики минимально возможных значений стыковых зазоров в зимнее время. Полученные расчетом попикетные значения сжимающих перепадов температур и максимально возможных стыковых зазоров сравниваются соответственно с допускаемыми перепадами температур по устойчивости с учетом плана линии, приведенными в таблице, или с конструктивной величиной стыкового зазора, после чего делаются соответствующие выводы и рекомендации.

Для построения графика попикетных сжимающих перепадов температур необходимо определить среднее значение зазора на пикете, определяемое для обеих рельсовых ниток.

Фактически возможные попикетные сжимающие перепады температур определяются по формуле [3]:

, (4.3)

где –	максимальная температура, °С;
–	температура, при которой замерены зазоры, °С;
–	средний зазор на пикете, мм.

Таблица 4.6 – Сжимающие перепады температур

Тип рельсов	Допустимые перепады сжимающих температур, ºС, в зависимости от радиуса кривых, м
	прямая	1200	1000	800	600	500	400	350	300
Р50	45	43	41	39	35	32	27	24	19
Р65, Р75	38	36	35	33	30	27	23	20	16

Таблица 4.7 – Сжимающие перепады температур

Пикеты	Средний зазор на пикете, мм	Максимальная температура,°С	Температура, при которой замерены зазоры, ⁰С	Попипектные сжимающие перепады температур,°С
0	4	57	15	28
1	11			5
2	7			18
3	5			25
4	3			32
5	9			11
6	1			39
7	2			35
8	5			25
9	8			15

Рисунок 4.2 – Графики по пикетных сжимающих перепадов температур

Для определения значений стыковых зазоров в момент наступления минимальной температуры необходимо определить изменение стыковых зазоров от температуры замера до минимальной:

(4.4)

где	–	коэффициент линейного расширения рельсовой стали, ;
	–	длина рельса, мм;
	–	минимальная температура, ;
	–	температура замера, .

Стыковые зазоры в момент наступления минимальной температуры определяются по формуле:

(4.5)

где λ_ф - фактическая величина стыкового зазора, мм.

Значения стыковых зазоров в момент наступления минимальной температуры приведены на рисунке 4.3.

И з рисунка видно, что изгиб и срез болтов зимой возможны:

– По левой нитке: на ПК0; ПК1; ПК3; ПК4; ПК5;ПК8;ПК9.

Рисунок 4.3 – Графики по пикетных сжимающих перепадов температур

– По правой нитке: ПК1;ПК2;ПК4;ПК5;ПК7;ПК8;ПК9.