Текст
                    Прошлое и настоящее
бесстыкового пути
Об измерении отступлений
в переходных кривых
Устройство габионных сооружений
ВПО-ЗООО с микропроцессором
ISSN 0033-4715

У иркутских механизаторов На Восточно-Сибирской дороге в 1996 г. впервые на сети был организован средний ремонт тяжелых путевых машин в локомотивном депо на станции Ир- кутск-Сортировочный. Это дало положи- тельные результаты — техника стала ра- ботать надежнее. Не останавливаясь на достигнутом, на дороге пошли дальше. Все имеющиеся путевые машины сосредо- точили в одном месте. В 1997 г. в депо появились новые подразделения — учас- ток по эксплуатации путевых машин и станция технического обслуживания (СТО). За прошлый год уже отремонти- ровали 26 единиц путевой техники, что позволило сэкономить только на транс- портных расходах по пересылке машин на заводы более 64 тыс. руб. (Продолжение см. на с. 5)
И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО ОРГАН МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Российской Федерации УЧРЕДИТЕЛИ: МПС России, РИТОЖ Научно-популярный производственно-технический журнал Издается с января 1957 г. (с 1936 г. выходил под названием «Путеец») Зверев Н.Б., Лысюк В.С. — Прошлое и настоящее бесстыкового пути...............................2 Зверев Н.Б. — В помощь изучающим бессты- ковой путь......................................6 Главный редактор А. И. PATH И КОВ Дискуссия Кулябко А_М. — Как измерять отступления в переходных кривых.....................26 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ В. В. ВИНОГРАДОВ, В.Б. ВОРОБЬЕВ, В.Б. КАМЕНСКИЙ, В. М. КОМБАРОВ, С. В. ЛЮБИМОВ, зам. главного редактора, В.И. МИТЕЛЕНКО, Н. В. МИХЕЕВ, А.Н. НИКУЛИН, В. И. НОВАКОВИЧ, О.А. ПАШЕНЦЕВА, С. А. РАБЧУК, В.Г.РЯСКИН, зам. главного редактора, В. Т. СЕМЕНОВ, В. С. ТАБАНОВ, зам. главного редактора, Л. Ф. ТРОИЦКИЙ, Н. П. ХОЛОДКОВА, В. Н. ЧИКИН, В.А.ЯКОВЕНКО Виноградов В.В.у Яковлева Т.Г., Фроловский Ю.К. — Устройство габионных сооружений................................. 32 Бредюк В-Б- — «Навигатор»....................35 Нудельман В.Я. — Автоматизированная система на ВПО-ЗООО..................................37 Отклики читателей Чазов В.С., Данилов В.Н. — ВПО-ЗООО с микро- процессором .........................38 РЕДАКЦИЯ А. Г. КЕТКИНА, И. Ю. КОВАЛЕВ, О. С. КОРЧАГИНА, Н. Е. РАТНИКОВА Зарубежная техника Новые способы оздоровления земляного полотна.39 Телефоны отделов Экономики, научных исследований, сварки и промышленного транспорта — 262-34-85; Промышленных предприятий, капитального ремонта пути и охраны труда — 262-73-42; Искусственных сооружений и земляного полотна — 262-67-33; Текущего содержания пути, организации труда — 262-00-56; Защитных лесонасаждений, дефектоскопии, социальных проблем и консультаций — 262-67-33; Для справок — 266-11 -02. Адрес редакции 107228, г. Москва, ул. Новорязанская, д.12 Телеграфный адрес: Москва, РЖ Путь Свидетельство о регистрации № 015270 от 19.09.96 Рукописи не возвращаются и не рецензируются. При перепечатке материалов ссылка на журнал обязательна Сдано в набор 19.03.99. Подписано в печать 22.04.99. Формат 60x84 1/8. Офсетная печать. Усл. печ. л. 4,9. Уч.-изд. л. 8,25. Усл. кр.-отт. 11,27. Заказ 99. Отпечатано в «МК-ПОЛИГРАФ» 107082, г. Москва, Переведеновский пер., д. 21. На обложке Первая страница — Укрепленная при помощи раз- рядноимпульсной технологии высокая насыпь на линии Санкт-Петербург—Москва Фото А. И. Ратников а Вторая страница —В локомотивном депо на стан- ции Иркутск- Сортировочный Восточно-Сибирской дороги сосредоточены путевые маши- ны, где их и ремонтируют, и обслуживают (см. с. 5) Фото А.И.Ратникова © «Путь и путевое хозяйство», 1999 г. 1
ПРОШЛОЕ И НАСТОЯЩЕЕ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ Н.Б.ЗВЕРЕВ, В.С.ЛЫСЮК, кандидаты техн, наук Температурные силы Долгое время изготавливали рельсы длиной не бо- лее 10—30 м. Конструкция стыков в разных странах была не одинаковой. Простейший вариант — две плоские накладки с двух сторон рельсов, стянутые двумя болтами, проходящими через отверстия, про- сверленные в шейках. Такое соединение было не очень ненадежным: в стыках происходили разрывы рельсовой нити нередко со сходами экипажей. После почти 200 лет существования железных до- рог создали путь, лишенный недостатков звеньевого, — бесстыковой (немцы называют его «беззазорный», американцы — «непрерывный сварной рельс», англи- чане — «длинные сваренные рельсы», болгары и сер- бы — «безнакладочный путь» и т.д.). Длина рельсов (плетей) этой конструкции очень большая от не- скольких сот метров (в России — не менее 250 м) до целых перегонов (десятки километров). «Физически» бесстыковой путь отличается от зве- ньевого тем, что при изменениях температуры удли- нения или укорочения рельсов со стыками через каж- дые 12,5—25,0 м происходят по всей их длине, а в плетях удлиняются или укорачиваются только конце- вые участки, примыкающие к стыкам (участки «ды- хания»). По мере удаления от концов плетей к сере- дине сопротивления перемещениям (по шпалам или вместе со шпалами в балласте) суммируются, и к концам участков «дыхания» достигают действующих температурных сил, пропорциональных изменению температур. В середине плети перемещений нет, а температурная сила одинакова по всей этой части (иногда длиной много километров). В звеньевом пути длина рельсов при нагреве или охлаждении полностью изменяется на всей их длине за счет стыковых зазоров. При этом в рельсе «нор- мальной» длины зазоры «выбираются» раньше, чем повышение или понижение температуры достигнет предельных значений. Дальнейший рост (или паде- ние) температуры происходит уже с нарушением це- лостности пути: зимой — разрыв стыка (излом бол- тов), летом — выброс рельсошпальной решетки. В «длинном» же рельсе зазоры «выбираются» к моменту завершения нагрева или охлаждения. Поскольку рельсы в пути — не свободные стерж- ни, длина которых изменяется пропорционально из- менениям температуры, а элементы, связанные с ос- нованием и друг с другом, их длина при нагреве (ох- лаждении) изменяется меньше, чем длина свободных стержней. При этом преодолеваются сопротивления сдвигу концов рельсов в накладках (сопротивления стыков RCT — сосредоточенные реактивные силы), сопротивления сдвигу рельсов по скреплениям гс кр и вместе со шпалами в балласте р. Сказанное о температурной работе бесстыкового пути наглядно показывает, что нужно уметь правиль- но определять температуру рельсов, возможную в данном конкретном месте, и оценивать ее допусти- мость. Для этого существуют технические средства (рельсовые термометры), климатические и другие справочники, материалы местных метеостанций и постов и т.д., а также способы установления допускае- мых повышений и понижений температуры (расчеты, испытания, использование имеющихся данных и т.д.). Нужно также обеспечивать необходимые сопро- тивления продольным и поперечным деформациям путевой решетки под действием температурных сил (расчеты, подбор готовых данных). И при этом следу- ет помнить о главном — обеспечении бесперебойного пропуска поездов с установленными скоростями. По- этому бесстыковой путь для каждого конкретного ме- ста в первую очередь рассчитывается и проектируется на основную нагрузку — динамическую поездную, а температурные, «ремонтные» и другие силы рассмат- риваются как дополнительные. В бесстыковом пути (в отличие от звеньевого) надо учитывать возможные ослабления сопротивлений и научиться заранее пре- дупреждать их. Достоинства этой конструкции проявляются толь- ко при соблюдении многих условий, определяемых особенностями работы. Главное — ее зависимость от колебаний температуры рельсов. Очень длинные рель- совые плети начинают работать в «стесненном» режи- ме, т.е. выбирают все зазоры и люфты раньше, чем рельсы в звеньевом пути. И основное протяжение плети (без концевых участков «дыхания») быстро становится «температурно-напряженной» зоной, в которой повышения или понижения температуры создают температурную силу Nt' = -2,5 (±At) • F, где 2,5 кН/’С — коэффициент перехода от изменений температуры к силам; ±At — повышение или пони- жение температуры рельсов, °C; F — площадь попе- речного сечения рельса, см2. В основном рельсе типа Р65 с F = 82 см2 это соответствует ±20 кН (2 тс) при изменении температуры на At = ±ГС. Если же температура повышается на 70°С и рассматривает- ся работа всей путевой решетки (т.е. двух рельсов), то Nt = -2800 кН (« -280 тс). Знаком минус обозначают сжимающие напряжения. С такими силами приходится считаться, так как они вполне возможны, а запасы прочности или ус- тойчивости типового пути ограничены. От коротких рельсов к длинным Создать путь без стыковых неровностей пытались сразу после сооружения первых железных дорог — в XVIII—XIX вв. в США, Германии и других странах, в том числе в России на Уральских заводах Демидовых. Попытки стали особенно настойчивыми после изоб- ретения паровой тяги (локомотивов с паровым двига- телем Черепановых на Урале, Стефенсона — в Анг- лии и др.). До этого по рельсовым путям шахт ходили маленькие вагонетки, толкаемые людьми или ло- шадьми, или тянули тросами (лебедками, приводи- мыми в движение разными способами). Рельсы тогда были очень короткие (иногда — меньше 1 м), потому что сначала были чугунными и отливались в коротких формах. После освоения про- изводства стали («ковкого чугуна») начали применять прокат рельсов. Но в начале XIX в. прокатные рельсы тоже оставались короткими (в России до 5 м). Наклад- 2
ки стягивали стыковыми болтами (2, 4 или 6 шт.). В зоне стыков быстро образовывались просадки, кон- цы рельсов сминались или выкрашивались. Опоры под рельсами («стулья», потом шпалы) изнашива- лись или разрушались в этой зоне быстрее, а бал- ласт и земляное полотно расстраивались чаще, чем в середине звена. Стыковые неровности создавали дополнительное сопротивление движению экипа- жей. Это ощущали «кататели» вагонеток. Позже, с появлением паровозов, тепловозов и электровозов неровности сказались на расходах угля, воды, со- лярки, электроэнергии. Так, на магистральных же- лезных дорогах «перерасход» энергии из-за стыков может достигать 10—15 % при рельсах длиной 25 м, а при более коротких еще больше. «Неработоспосо- бен» такой путь с железобетонными шпалами: весь узел стыка «разрабатывается» после пропуска вдвое меньшего тоннажа, чем при деревянных шпалах. Естественно, возникает вопрос: если рельсовые стыки нежелательны, то почему же звеньевой путь до сих пор продолжает оставаться основным? При- чин несколько. Первая. Долгое время не было способов надеж- ного соединения одиночных коротких рельсов в не- прерывные плети в пути. Делались попытки склепы- вания рельсов, «замораживания» стыков (соедине- ния без зазоров с туго затянутыми высокопрочны- ми стыковыми болтами обычных накладок с нане- сением шеллака на контактные поверхности пазух рельсов. Пробовали использовать «подхватывающие» накладки, кузнечную сварку. Но все эти приемы не создавали непрерывной поверхности катания и не- обходимого сопротивления прогибу рельсовой нити под колесом. Кроме того, сборные стыки плохо со- противлялись растяжению или сжатию продольны- ми силами, образующимися при изменении темпе- ратуры. Частично решала эту проблему термитная сварка рельсов, изобретенная К.Гольдшмидтом в Герма- нии и примененная для устройства плетей до 150 м на станции Будапешт в 1902 г. Позже подобные опыты проводили во многих странах, в том числе в Германии, Швейцарии, Англии и СССР (в 1926 г. на станции Конотоп). Однако длиннее 60—100 м плети сделать не удавалось. Этому мешала вторая причина — отсутствие конструкций пути, способ- ных оказывать необходимые сопротивления удлине- нию или укорочению рельса при изменениях тем- ператур. Прежние «слабые» рельсы, скрепления нельзя было нагружать продольными силами без уг- розы разрыва стыков, угона пути, смещений шпал в балласте и т.д. Начали детально изучать особенности темпера- турной работы пути с рельсами очень большой дли- ны и возможные режимы его укладки и эксплуата- ции в конкретных условиях трассы, климата, пере- возок. Такие исследования продолжаются до сих пор во всем мире. В результате создаются способы расче- та, проектирования, устройства, содержания и ре- монта бесстыкового пути с выбором необходимой его мощности и конструкции при заданных элемен- тах плана (радиусы кривых) и продольного профи- ля (величины уклонов на подъемах или спусках), серии обращающихся локомотивов и скорости дви- жения поездов. В России получаемые данные обобщаются в пе- риодически обновляемых Технических указаниях, утверждаемых министерством путей сообщения. Четкое соблюдение этих указаний — одно из усло- вий обеспечения высокой надежности пути. Реальное применение бесстыкового пути стало возможно лишь в 20—30-х годах нашего столетия, когда после опустошительной Первой мировой войны в мире началось массовое восстановление промышленности. Металлургия осваивала выпуск новых типов рельсов и скреплений. Появились рельсы массой 45—50 кг/м и больше: S49 — в Гер- мании, U41 — во Франции, RE100, RE110 — в США; двухголовые — в Англии. В СССР увеличили прокат рельсов типа 1-А. Рельсы стали длиннее: до 12,5 м в СССР, до 30 м (и даже — 60 м) — в Гер- мании; до 25 м — во Франции и т.д. Изобрели но- вые раздельные скрепления: марка К — в Герма- нии; М и L — в США и пр. Они лучше обеспечи- вали связь рельсов с основанием, чем нераздель- ные костыльные (СССР, США) и шурупные (Гер- мания, Франция). В последующие годы в США, Канаде, а затем и в СССР появились пружинные противоугоны, ко- торые несколько уменьшили недостатки нераздель- ных скреплений. В нашей стране начали выпускать более мощные шпалы (типы «I» и «II»), которые укладывали по 1840 шт/км на прямых участках и по 2000 шт/км — в кривых радиусом менее 1200 м. Для пропитки использовали новые виды антисептиков (в СССР на линиях с автоблокировкой и электротя- гой — «масляные»: креозот и антраценовое масло; в США — «соляные»: хлористый калий, хлористый натрий и т.п.). Более широкое применение балласта из щебня, сортированного гравия, доменных шлаков обеспе- чило повышенное по сравнению с песком, ракуш- кой, галькой погонное сопротивление сдвигу путе- вой решетки. Со временем на трамвайных путях, в метропо- литенах, на мостах и в тоннелях успешно освоили термитную сварку рельсов. В опытном порядке на- чали внедрять электродуговую сварку («сэшерон» во Франции, «ванный» способ — в Германии и немного в СССР). Непрерывно исследовали особенности работы пути с рельсами большой длины при действии продольных температурных сил. Так, было установ- лено, что на открытом воздухе (на солнце) темпе- ратура рельсов больше температуры воздуха в среднем на 20“С. Определили, что коэффициент линейного расширения рельсовой стали (в зависи- * мости от ее марки и качества) в разных странах находится в пределах а = (1,09 - 1,68)-10-5 градус1. В России приняли а = 0,0000118-1/’С — 1,1810-5 град.-1, а модуль упругости рельсовой стали при растяжении или сжатии Е = 210 ГПа = 2, Г103 МПа. (Поэтому аЕ = 2,5 МПа/’С.) Возможные расчетные погонные сопротивления сдвигу рельсов по скреплениям различных типов в разных странах получены равными г = 12 + 40 кН/м. У нас г = 25 + 30 кН/м. Сопротивления одиночных деревянных шпал сдвигу в щебеночном балласте вдоль пути в разных исследованиях составили рдш - =2,80 + 7,2 кН. В нашей стране приняли погонное сопротивление рдш = 13 и 14 кН/м при эпюре шпал 1840 и 2000 шт/км. При железобетонных шпалах тоже ржб = 13 и 14 кН/м. Сопротивления сдвигу деревянных шпал поперек пути в щебне приняли
Чдш = 8,5 и 9,0 кН/м соответственно при эпюре 1840 и 2000 шт/км. При железобетонных шпалах qx6 = 8,5 + 9,0 кН/м. Во многих странах экспериментально установле- ны максимально возможные и требуемые сопротив- ления сдвигу концов рельсов в накладках стыков. Они колеблются (в зависимости от типов стыков) в пределах RCT = 4,5 ч- 70,0 кН. Отечественные исследования позволили уже в 1940 г. создать временный «Проект инструкции по расчету пути на прочность для установления до- пускаемых скоростей движения различных экипа- жей». В первые послевоенные годы издали постоян- ные «Правила производства расчетов верхнего строения пути на прочность». Основные их поло- жения были основаны на принципиально новых — вероятностных — методах учета характеристик пути и подвижного состава, получаемых при на- турных испытаниях. Авторы этих методов — Г.М.Шахунянц, М.Ф.Вериго, Е.М.Бромберг и др. Испытания проводили на опытных участках по всей сети дорог, на экспериментальном кольце в Щербинке, на скоростном полигоне в Белореченс- кой и т.д. «Правила расчета» в основном действуют до сих пор (с «привязкой» к новым типам пути и подвижного состава). Первым опытом применения бесстыкового пути на действующей линии можно считать его укладку в 1933 г. вблизи станции Олбэни железной дороги Дэ- лавэр—Хадсан в США. Там сварили термитным спо- собом две плети из рельсов типа RE-130 (близких по весу к нашим Р65) общей длиной 3000 футов (~ 900 м). Шпалы были деревянные до 2000 шт/км; балласт щебеночный слоем 45—35 см под шпалой. Промежу- точные скрепления — раздельные упругие типов М и L. В мае 1934 г. дополнительно устроили еще плети длиной 2000 футов в Мэкэниксвилле. В обоих случаях температура закрепления (на- чальная) около 125°F (52°С) и выше (июнь и май). Это было сделано для обеспечения запасов устой- чивости против выброса. Первые же 2 года эксплуа- тации выявили много достоинств бесстыкового пути. Главное из них — экономия на текущем со- держании; в звеньевом пути на уход за стыками в США приходилось 45 % всех расходов на текущее содержание. Протяженность пути без стыков стала ежегодно расти и к 1975 г. она достигла 86368 км. В ФРГ, Франции, Чехословакии, Японии, Авст- ралии уже в 60—70-х годах доля бесстыкового пути составляла 70—90 % общего протяжения главных путей. В СССР эта цифра превысила 35 % (общее про- тяжение приближалось к 70 тыс. км). Рельсы свари- вали в главных, станционных, подъездных и про- мышленных путях, на лесовозных и прочих линиях. Сферами рационального применения бесстыкового пути были признаны равнинные, горные и пере- вальные участки с кривыми радиусом по 300 м и более без ограничения уклона, грузонапряженнос- ти, скорости, веса грузовых поездов и т.д. Ограничение укладки по климатическим услови- ям распространялось лишь на районы Севера и Во- стока, где годовые амплитуды колебаний темпера- тур рельсов превышают ПО’С. В настоящее время это ограничение в основном снято. Прогрессивную конструкцию укладывают на Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке. Преимущества Устранение стыков позволяет получить большую экономию средств. Вот ее составляющие. 1. Уменьшение расхода черных металлов на стыко- вые скрепления (при рельсах типа Р65 до 7,5 т/км). 2. Уменьшение расхода цветных металлов (меди, алюминия) на стыковые электросоединители (на участках с электротягой на постоянном токе при рельсах длиной 12,5 м — до 20 кг/км). 3. Продление сроков службы элементов верхнего строения пути (рельсов — до 25 % и даже 50 %; де- ревянных шпал — до 50 %; деталей промежуточных скреплений — до 25 %; балласта — до 20 %). 4. Уменьшение износа ходовых частей подвижно- го состава (до 20—25 %). 5. Увеличение электропроводности, а значит, надежности и долговечности электрических рельсо- вых цепей (10—15 %). 6. Уменьшение основного удельного сопротивле- ния движению поездов на 15—20 % (и, соответ- ственно, сокращение расхода топлива, электро- энергии, смазки на тягу поездов). 7. Уменьшение толчков и шума при движении поездов. 8. Отсутствие углов в плане, ударов колес в кри- вых, т.е. улучшение плавности хода поездов. 9. Возможность широкого применения железобе- тонных шпал, плит, лежней, рам. 10. Уменьшение напряжений в элементах ферм металлических мостов на 8—12 %. 11. Ликвидация очагов интенсивной коррозии рельсов и элементов конструкции в тоннелях. 12. Возможность устройства монолитных насти- лов на переездах с соответствующим повышением безопасности движения и уменьшением расходов на содержание. 13. Рациональное использование коротких кусков рельсов при сварке их в плети. 14. В перспективе — возможность изменения по- перечного профиля рельса — без пазух и накладок. 15. Улучшение условий работы на станциях со- ставителей поездов благодаря более надежной рабо- те тормозных башмаков (при маневрах). 16. Устранение возможности соскакивания баш- маков на стыках и схода вагонов на подгорочных путях. 17. Уменьшение задержек вагонов из-за отсут- ствия просевших стыков на подгорочных путях. Следует добавить также, что стоимость среднего и подъемочного ремонтов бесстыкового пути зна- чительно меньше, чем звеньевого. Особенности работы Применяя бесстыковой путь, нужно учитывать некоторые обстоятельства, которые иногда оцени- ваются как «дополнительные трудности». Все они связаны с особенностью работы длинных рельсовых плетей. Эти обстоятельства следующие. 1. Наличие в плетях значительных продольных сил, которые обусловленны изменениями темпе- ратуры и зависят от температурных напряжений ot — ±2,5 • (±At) и площади поперечного сечения рельса. Эти силы в рельсах типа Р65 могут быть рав- ны 1,6—2,0 МН в одном рельсе и 3,2—4,0 МН в обеих рельсовых нитях. 4
2. Такие силы могут способствовать (при небла- гоприятном стечении обстоятельств) выбросу рель- сошпальной решетки (при повышении температуры рельсов по сравнению с температурой закрепления на 50—80°С в зависимости от кривизны пути и дру- гих факторов). Такие же по величине, но противопо- ложные по знаку температурные силы в холодную погоду могут вызвать разрыв (излом) плети с обра- зованием зазора, опасного для прохода даже одного поезда. Поэтому некоторые путевые работы прихо- дится выполнять при строго определенных (расчет- ных) температурах рельсов, что требует выбора со- ответствующих дней и часов для назначения «окон». 3. Для восприятия температурных сил в сочета- нии с основной (поездной) нагрузкой необходимо более мощное верхнее строение, чем в звеньевом пути. В связи с этим первоначальная стоимость бес- стыкового пути на 10—15 % выше. 4. Длинные плети, железобетонные шпалы с тя- желыми скреплениями «нуждаются» в специальной ремонтной технике (рельсовозные составы, рель- сосварочные машины, моторные гайковерты и т.д.). 5. Бесстыковой путь требует повышенной культу- ры содержания, более строгих и четких количе- ственных характеристик его состояния (расчетные интервалы температур закрепления плетей, наи- высшие и наинизшие температуры, при которых допускаются отдельные работы по условиям устой- чивости пути и т.д.). Необходимы дополнительные технические средства контроля (диагностики) со- стояния пути — рельсовые термометры, тензометры (измерители напряжений), различные приборы (шаблоны) для измерения перемещений плетей вдоль и поперек оси пути, а также в вертикальной плоскости (вверх). Кроме того, нужны приборы для измерения износа элементов верхнего строения, проверки силы прижатия плетей к основанию (из- мерением натяжений клеммных болтов) и т.д. Но все эти дополнительные затраты с лихвой окупаются преимуществами бесстыкового пути. На второй странице обложки У иркутских механизаторов В настоящее время на предприятии эксп- луатируют 42 машины, в том числе восемь СЧ-600, одну RM 76, две ВПР 09-32, четыре УМ-01 и т.д. В 1998 г. средняя выработка по сравнению с 1997 г. возросла с 23 до 50 %. Двухгодичная практика такой организации пу- тевых работ показала, что наибольшая произ- водительность щебнеочистительных машин до- стигается в том случае, когда они работают на закрытом перегоне в составе комплекса из трех СЧ-600, одной УМ-01, ВПР 09-32, планиров- щика балласта и динамического стабилизатора пути. Немаловажную роль играют и снижение простоя машин в ремонте, и высококачествен- ная организация работ на линии. Еще одно новшество внедрили на пред- приятии. Если раньше при поломке путевых машин их ремонтировали только в депо на станции Иркутск-Сортировочный, то в 1998 г. устранять поломки стали в ближайших локо- мотивных и вагонных депо — опорных пунк- тах СТО. Эффективность работы СТО наглядно от- ражает тот факт, что простой из-за отказов в системах электроники и гидроавтоматики ма- шин в 1998 г. по сравнению с 1997 г. снизил- ся с 892 ч до 176 ч. Сосредоточенность ма- шин на одном предприятии помогла опера- тивнее решать вопросы материально-техни- ческого обеспечения. В депо создан запас ма- териалов, отдельных комплектующих, узлов, агрегатов. Для улучшения санитарно-бытовых условий переделали под жилье 20 пассажирских ваго- нов, ввели в эксплуатацию вагон-мастерскую. Там имеется полный комплект станочного, сварочного и электронного оборудования. На начало 1996 г. численность ремонтного персонала была 21 человек, в настоящее вре- мя трудятся 317 работников: 72 человека — на ремонте, 233 — на эксплуатации, 12 чело- век — аппарат управления и инженерно-тех- нические работники. Все машинисты закреплены за двумя ма- шинистами-инструкторами, которые зимой проводят технические занятия не только с механиками машин, но и со всеми машинис- тами моторельсового транспорта дистанций пути и ПМС, а летом полностью переключа- ются на работу с экипажами путевых машин. После объединения всех машин в депо столкнулись с проблемой переподготовки машинистов. В кратчайшие сроки разработали программы, подобрали опытных преподава- телей и организовали при дортехшколе кур- сы, на которых уже обучили 150 человек. Есть уверенность, что в настоящем сезоне летних путевых работ иркутские механизато- ры разовьют успехи, достигнутые ранее. На дороге утверждают, что выбранное направле- ние по централизации и сосредоточению пу- тевых машин в одном месте правильное. А.И.РАТНИКОВ 2 5
В ПОМОЩЬ ИЗУЧАЮЩИМ БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ Н.Б.ЗВЕРЕВ, канд. техн, наук На региональных совещаниях работников путевого хозяйства в Челя- бинске и Ростове-на-Дону представители дорог, особенно Сибири и Дальнего Востока, говорили, в частности, о том, что они испытывают большие трудности из-за нехватки технической литературы по укладке и содержанию бесстыкового пути и обратились к нашей редакции с просьбой опубликовать в журнале «Путь и путевое хозяйство» соответ- ствующие материалы. Аналогичная просьба прозвучала и на читательс- ких конференциях, состояв н ихся на Улан-Удэнской и Мысовской дис- танциях пути Восточно-Сибирской дороги. В журнале в 1995—1996 гг. такие материалы уже были обнародованы под рубрикой «В помощь изучающим бесстыковой путь» (автор кандидат технических наук Н.Б.Зверев). После внесения автором изменений и до- полнений редакция вновь публикует их. Железнодорожный путь, состоящий из рельсов, скреплений, шпал и балласта, по характеру своей работы можно условно считать бесконечно длинной непрерывной балкой, лежащей на сплош- ном упругом основании. При этом с достаточной для рассуждения точностью деревянные шпалы, резино- вые прокладки на железобетонных шпалах, упругие скрепления (если таковые имеются), балласт и зем- ляное полотно условно заменяют как бы сплошной упругой подстилкой (наподобие резиновой). При на- езде колеса на участок такого пути балка-рельс плав- но прогибается, а подрельсовое основание упруго сжимается, и дальнейшее качение колеса продолжа- ется по слегка просевшей поверхности плавно, без ударов и рывков. Величина просадки определяется, в первую оче- редь; жесткостью самого рельса. В месте разрыва рель- совой нити (в стыке), где, несмотря на стыковые на- кладки, жесткость резко уменьшается, просадка рез- ко увеличивается. Все это происходит на очень малом протяжении пути, но часто при большой скорости движения (т.е. при быстром приложении нагрузки). Из-за этого просадка в стыке сопровождается ударом колеса о рельс. В действительности положение ослож- няется тем, что в пути не один стык, а много и на- грузка от колес на рельсы определяется не только ве- сом экипажей и грузов (статическая нагрузка), но и добавками, существенно возрастающими при увели- чении скорости движения поезда (динамическая до- бавка). Вред от стыков тем больше, чем слабее их конст- рукция и чем хуже состояние (короткие четырехдыр- ные накладки, плохо затянутые болты, неплотно подбитые шпалы и т.д.). Для уменьшения зла от сты- ков применяют длинные шестидырные накладки с большими площадями поперечного сечения, высоко- прочные стыковые болты, позволяющие сильнее притягивать накладки к пазухам рельсов, концы «сы- рых» рельсов закаливают, уменьшают расстояния между осями стыковых шпал. Пытались использовать сдвоенные стыковые шпалы, «мостики» между ними в виДе широких путевых подкладок, резиновые про- кладки повышенной упругости под рельсами и на же- лезобетонных шпалах. На основной площадке земля- ного полотна под стыками пробовали укладывать же- лезобетонные плиты. Основную площадку покрывали полимерными «матрасами» и т.д. Для уменьшения отрицательных явлений и сокра- щения числа стыков удлиняли рельсы. Однако и эта мера давалась нелегко по технологическим причинам при изготовлении на металлургических заводах. По- этому современные стандартные рельсы в большин- стве стран выпускают длиной не более 15—30 м. Есть и еще причина ограничения длин рельсов: их удлинение при повышении температуры и укороче- ние при ее понижении. Если рельсы слабо закрепле- ны на основании (например, только костылями без противоугонов), то каждый метр рельса при нагреве или охлаждении на 1°С удлиняется или укорачивается приблизительно на 1/100 мм (0,012 мм). Эта величина называется коэффициентом линейного расширения рельсовой стали. Для отечественных 25-метровых рельсов, лежащих на открытых участках, изменения длины в средней полосе России могут достигать 25—30 мм, в Сибири — 35—38 мм. Зазоры в стыках становятся опасны для движения поездов. Правда, в действительности рель- сы в пути редко бывают совсем свободны: при кос- тыльном скреплении имеются еще и противоугоны, на участках с раздельным скреплением они прижаты клеммами к подкладкам. Стандартные стыковые скрепления позволяют использовать рельсы длиной 25 м с безопасным для движения поездов максимальным конструктивным зазором 2 см почти по всей средней полосе России. Однако в Восточной Сибири и это трудно осуще- ствимо из-за больших перепадов температуры (жар- ко летом и очень холодно зимой). Там приходится проводить сезонные регулировки длины рельсовых сплоток из нескольких звеньев с укладкой укоро- ченных весной и удлиненных осенью на каждые 500 м пути. Если зимой зазоры полностью раскрыты, то суще- ствует реальная угроза изгиба и изломов стыковых болтов, а если летом они слиты, то под колесами происходят выколы верха головок, нажимающих друг на друга, или «выпучивание» стыков (выбросы). Кардинальное решение задачи началось со сварки рельсов. В России применяют электроконтактный ме- тод, как наиболее совершенный, обеспечивающий высокую прочность сварных стыков (близкую к прочности целого рельса), почти полную автомати- зацию работ. Достоинства способа обусловлены са- мим его принципом: быстрый (около 4,5 мин), рав- номерный по всему сечению рельса нагрев до темпе- ратуры пластичности стали электрической дугой, 6
возникающей между концами рельсов, и быстрое (в пластичном состоянии) взаимное сжатие этих кон- цов с силой 300—500 кН. Силы воздействия Что же происходит в пути без стыков при совмес- тном действии поездных и температурных сил? Ос- новное отличие бесстыкового пути от звеньевого в том, что в плетях при изменениях температуры воз- никают продольные силы, пропорциональные этим изменениям. Рассмотрим последовательно три состоя- ния закрепленного рельса. 1. Рельс при некоторой температуре t0 жестко зак- реплен. Пока изменений температуры нет, темпера- турная сила Nt = 0. 2. Температура рельса увеличилась на At’C. Если бы он не был закреплен, то начальная длина 10 воз- росла на Alt. Из физики известно, что Alt = al0At, где a = 0,000012 1/°С — коэффициент линейного расши- рения рельсовой стали. 3. Поскольку удлинение невозможно, длина оста- лась первоначальной 10. Это равносильно тому, что сначала рельсу дали возможность удлиниться свободно на А1, а потом снова сжали его (укоротили на А1), для чего потребовалась сила (отпор), равная, по законам сопротивления материалов (закон Гука), Nt = -LEF, где Е = Alt/l0 — относительное удлинение каждой единицы длины рельса; Е == 210 ГПа — модуль уп- ругости рельсовой стали; F — площадь поперечно- го сечения рельса (для рельсов типа Р65 — 82 см2 или 0,0082 м2). Следовательно, в наглухо закрепленной рельсовой плети продольная температурная сила, создаваемая изменениями температуры, составляет Nt = -aEFAt. Можно видеть, что в отличие от свободных темпера- турных удлинений температурная сила зависит не от длины рельса, а от площади его поперечного сече- ния, т.е. от типа рельса (чем рельс тяжелее, тем сила больше). Для рельсов Р65 температурная сила, созда- ваемая перепадом температур в ГС-, примерно равна NtP65 = 20 кН/’С = 0,02 МН/°С. в Обычно в технических расчетах, связанных с воз- действием на какой-то объект (сооружение, меха- низм) разных нагрузок, определяют не только силы, действующие на объект в целом, но и удельные силы, приходящиеся на единицу площади попереч- ного сечения его отдельных частей. Такая удельная сила называется напряжением и имеет размерность давления (например, кгс/см2). В ныне действующей Международной Системе Единиц «СИ» единица на- пряжения называется «Паскаль». Это сила в один Ньютон (1 Н), приходящаяся на 1 м2 площади попе- речного сечения части объекта: 1 Па - 1 Н/м2. Для обычных технических задач 1 Па — величина очень малая, поэтому широко применяют единицы, равные 1000 Н/м2 (килопаскаль — кПа) и 1 млн. Н/м2 (Мега- паскаль — МПа). Оценка такой характеристики взаимодействия объекта и нагрузок, как напряжение, нужна потому, что при одной общей нагрузке на конструкцию в раз- ных ее частях могут действовать различные удельные силы. Так, без большой ошибки можно считать, что в рельсах бесстыкового пути изменения температуры создают общую продольную температурную силу Nt, одинаковую (равномерную) по всему поперечному сечению рельса. И на каждый 1 см2 этой площади приходится одинаковая доля названной силы (удель- ная сила) — температурное напряжение ot. А вот вертикальная нагрузка Ро, передающаяся каждой колесной парой (осью) поезда на путь, как на балку на сплошном упругом основании, создает в рельсе продольные напряжения от изгиба, разные по сечению рельса: сжимающие — в головке, растягива- ющие — в подошве. В последующем для наглядности и удобства сжимающие напряжения обозначены зна- ком минус (-ог), растягивающие — знаком плюс (+оп). В разных по высоте слоях («волокнах») рельса напряжения от изгиба имеют не только разный знак, но и разную величину. Аналогично приведенным ранее формулам темпе- ратурных сил пользуются такими формулами темпе- ратурных напряжений: ot = Nt/F = -aEAt, для рельсов типа Р65: ot - -2,5At. Знак минус в формулах показывает, что воздей- ствие (силовое) на рельс противоположно знаку при- ращения температуры: повышение температуры стре- мится увеличить длину рельса, но создает сжимаю- щие напряжения, и наоборот, уменьшение темпера- туры стремится укоротить рельсы, но создает растя- гивающие напряжения. Все это касается только знака напряжения и силы; величины же их от знака не за- висят. По воздействию поезда на путь надо различать две группы нагрузок. Первая группа (основная рабочая часть поезда) — вагоны, представляющие собой по- чти равномерно распределенную по длине состава вертикальную нагрузку от многих колес (осей), со- стоящую из веса полезного груза и веса тары. Число осей в составе может достигать сотен. Вторая группа — меньшая по числу осей. Это тяговые средства: ло- комотивы, мотовозы, дрезины; нагрузки от них счи- таются отдельными сосредоточенными, величины этих нагрузок обычно больше, чем вагонные. Пока поезд стоит, нагрузки точно соответствуют массе груза и тары, приходящейся на одну вагонную или локомотивную ось. Современные отечественные грузовые электровозы и тепловозы создают нагрузку от одной оси на рельсы 230—250 кН/ось. Основной в России грузовой четырехосный вагон имеет грузо- подъемность от 50 до 70 тс, а масса тары — 22—24 т. Осевая нагрузка от такого вагона на путь достигает 220—250 кН/ось. Часто эти нагрузки, называемые статическими, оказываются меньше указанных, что зависит от полноты загрузки вагона. При движении поезда с равномерной скоростью (без разгонов и замедлений) к статическим добавля- ются силы, вызванные вертикальными колебаниями вагонов и локомотивов. Колебания происходят из-за неровностей на рельсах и колесах, неплотного приле- гания друг к другу частей подвижного состава (люф- тов), неодинаковой жесткости пути в разных местах, неодинаковой жесткости рессор как вагонов, так и локомотивов, неравномерного размещения грузов в кузове вагона и пр. Поезд движется с «галопировани- ем», т.е. с попеременными проседаниями и подпры-
гиваниями колес, которые сопровождаются ударами по рельсам. Это — динамические добавки к статичес- ким нагрузкам. Помимо вертикальных добавок при движении по- езда возникают боковые динамические силы, переда- ющиеся на рельсы. На прямых участках их создают го- ризонтальные неровности пути, неравномерная заг- рузка вагонов и другие причины. В кривых же еще действуют центробежные силы, которые стремятся сдвинуть поезд наружу кривой, создавая дополни- тельные боковые нажатия реборд колес на головки рельсов. Движение поезда при горизонтальных неров- ностях пути напоминает рысканье. Как и вертикаль- ные нагрузки, боковые сопровождаются ударами по рельсам. При трогании с места и замедлениях (особенно при резких торможениях) поезд движется рывками и толчками, которые вследствие трения и сцепления колес с рельсами передаются на путь как продольные силы. Величина их зависит от изменений скорости (ускорений), веса поезда, особенностей устройства и состояния тормозов. Эти силы — также динамические. Направление продольных динамических сил разное при различных режимах движения поезда. При трога- нии с места действует сила тяги, которая стремится как бы оттолкнуть локомотив от рельсов и направле- на от него в сторону вагонов. При большом весе со- става, недостаточной мощности локомотива, плохом сцеплении колес с рельсами (например, в сырую по- году или при гололеде) может быть «буксование» ко- лес (вращение без качения), которое способствует образованию дефектов на головке рельсов. При служебном (плавном) торможении автомати- ческими тормозами, распределенными по всей длине состава, продольная тормозная сила, благодаря тре- нию тормозных колодок об ободья колес, плавно за- медляет их вращение без скольжения по рельсам. Та- кая сила при хорошем состоянии пути оказывает ог- раниченное воздействие на него. Однако часто в кон- це плавного торможения вращение колес прекраща- ется, а движение поезда вперед по инерции продол- жается (колеса движутся юзом). В результате стирается поверхность катания рельсов (вертикальный износ), образуются лыски на ободьях колес. Скрепления не в состоянии удерживать рельсы от угона; угоняет и путь в целом (со шпалами). Возможен разворот тележек ва- гонов с большим боковым воздействием на рельсы. Тормозные сила — динамические. Перечисленные поездные нагрузки редко «суще- ствуют» порознь. Обычно действует объединенная ди- намическая нагрузка, которую при проектировании бесстыкового пути рассчитывают по специальным правилам. Все расчетные характеристики пути и под- вижного состава определяют при испытаниях всех но- вых типов локомотивов, вагонов, рельсов, шпал. Температурные нагрузки Они присущи, главным образом, бесстыковому пути. Как уже было сказано, в звеньевом пути темпе- ратурные нагрузки бывают лишь в случаях, когда не- своевременно выполняется регулировка зазоров. На бесстыковом же — всегда, и они могут создавать большие, дополнительные к поездным, силы и на- пряжения в рельсах и других частях пути. При понижении температуры рельсы охлаждают- ся, их температура tp точно следует за температурой окружающего воздуха tB и может опускаться в некото- рых районах России до минус 60*С и ниже (на стан- ции Чульман БАМа — минус 6 ГС). В течение суток минимальные температуры наблюдаются обычно пе- ред рассветом и несколько повышаются к середине дня. При установлении минимальных температур рельсов принимают tp «tB. При необходимости можно пользоваться данными службы погоды. Нагрев рельсов на открытых участках, освещаемых солнцем, опережает повышение температуры воздуха tB. Это опережение может составлять 20“С. В результате наибольшая температура рельсов (обычно в июле, в середине дня) может достичь плюс 65°С и даже боль- ше. В то же время абсолютная максимальная темпера- тура воздуха во всем мире равна +57°С (Долина Смер- ти в США). В средней полосе России наибольшие температуры рельсов существенно меньше (напри- мер, в Москве плюс 57°С при температуре воздуха плюс 37’С). В пасмурные дни в затененных местах (тоннелях, на мостах с ездой понизу, в узких просе- ках в лесу, в городской застройке и т.п.), а также но- чью разница максимальных температур рельсов и воздуха меньше. В зимние месяцы температура рель- сов соответствует температуре воздуха. Абсолютные значения наименьших и наибольших температур рельсов устанавливают по данным много- летних (50—100 лет) метеонаблюдений за температу- рами воздуха и максимальной разности между нею и температурой рельсов, а в последние 30—40 лет — также по прямым измерениям температур рельсов метеослужбами железных дорог. Температуру рельсов бесстыкового пути необходи- мо знать на всех этапах его жизни. Поэтому, кроме абсолютных наибольших, возможных в данном мес- те, температур, нужны сведения о текущих темпера- турах. Их определяют техническими средствами. Про- стейшие из них — бытовые ртутные или спиртовые градусники, приспособленные для крепления на рельсе. Ртутный шарик должен плотно прикасаться к поверхности рельса (например, его заключают в ме- таллические опилки в корпусе футляра термометра; практикуют заделку термометра в кусок рельса, в ко- тором просверливают гнездо). Более совершенны электрические способы измерения температур, при- меняемые в промышленности. Следует отметить, что температура рельсов при ярком солнце не одинакова в разных местах попереч- ного сечения: на освещенной стороне она может быть на 4—6°С больше, чем на противоположной. Эта раз- ница еще больше, например, ранней весной, когда солнце уже припекает, а балласт заморожен и отдает холод рельсу. Наблюдались разницы температур до 12°С. Однако поскольку измерять температуру наибо- лее удобно и доступно в головке рельса, на практике принято считать эту температуру за общую для всего рельса. Не одинакова температура рельсов и по длине перегона. Помимо перечисленных нагрузок на бесстыковой путь, которые можно назвать эксплуатационными, возможны и другие. Среди них особый вид представ- ляют аварийные, время, место, продолжительность, последствия которых, как правило, не предсказуемы. Но большая их часть включает в себя такие же со- ставляющие, как и эксплуатационные. Так, при кру- шениях поездов на путь действуют очень большие бо- ковые силы, изгибающие рельсошпальную решетку, как при выбросе. К аварийным относятся нагрузки на 8
путь при разрушениях земляного полотна (обвалы в горах, оползни, провалы в карстовых районах, сплы- вы откосов насыпей и выемок), наводнениях, земле- трясениях, пожарах. Они воздействую на путь несоиз- меримо сильнее, чем поезда и солнце. Значит, если места стихийных бедствий или других катастрофичес- ких явлений можно предвидеть, то там бесстыковой путь, может быть, и не следует применять или зара- нее создавать условия для уменьшения возможных нерасчетных сил. Сопротивления Рельсовые плети не могут свободно удлиняться или укорачиваться при изменениях температуры, по- этому в бесстыковом пути возникают дополнитель- ные продольные напряжения. Поскольку путь состоит из таких разнородных материалов, как сталь, бетон (или дерево), щебень (или асбест), резина (или плас- тмассы), грунт, то естествен вопрос: как же обеспе- чивать неизменность длины всех участков плети при нагревании или охлаждении? Ответ такой: все названные материалы взаимно связаны, и во всех местах их соприкосновения при действии внешних активных сил сразу возникают ре- активные силы, обусловленные связями между со- ставными частями пути. Эти реактивные силы назы- вают сопротивлениями перемещению частей бессты- кового пути относительно друг друга. Как и внешние, силы сопротивления в основном действуют в трех на- правлениях — вертикальном, боковом и продольном. Важно знать такие сопротивления: вертикальному изгибу рельса под колесами поезда (жесткость рельса Е1Х); вертикальной просадке путевой решетки под коле- сами (модуль упругости рельсового основания U); горизонтальному изгибу рельса (боковая жест- кость Е1у); продольному сдвигу рельсов по промежуточным скреплениям или по шпалам кр); повороту рельсов относительно шпал в горизон- тальной плоскости (узловая жесткость, характеризуе- мая реактивным крутящим моментом Мс кр); сдвигу рельса поперек оси пути по шпале Rnon; сдвигу концов рельсовых плетей в стыковых на- кладках (сопротивление стыка RCT); сдвигу одной шпалы в балласте поперек оси пути Qm; сдвигу одной шпалы в балласте вдоль оси пути Рш; подъему шпалы из балласта Сш. Все эти характеристики определяются опытами для всех типов рельсов, шпал, скреплений, балласта. Для удобства рассуждений и расчетов реактивные сосредоточенные силы (кроме RCT) заменяют погон- ными, т.е. приходящимися в среднем на 1 м или 1 см пути либо одной рельсовой нити. Величины погонных сопротивлений зависят от эпюры шпал и пересчитываются из сосредоточенных сил по формуле _ RC кр ' П скр 1000 ’ где п — число шпал на 1 км пути (эпюра); в пря- мых участках и в пологих кривых п = 1840 шт/км, в крутых кривых п = 2000 шт/км. Погонные сопротивления обозначают строчными буквами: г, m, гпоп, qm, рш, gm. Сопротивления зависят не только от конструкции (+^тпах Рис. 1. Распределение сжимающих (-) и растягивающих (+) напряжений по сечению рельса под поездом: 1 — колесо; 2 — рельс; Р и Q — вертикальная и боковая нагрузки; А и Г — внутренняя и наружная кромки головки рельса; Б и В — то же подошвы; (+о)тах и (-о)^ — наибольшие растягиваю- щие и сжимающие напряжения при совместном действии вертикаль- ных и боковых нагрузок пути, но и от его состояния. По мере нарастания про- шедшего тоннажа балласт уплотняется и сопротивле- ния шпал qm, рш и gm повышаются, металлические детали изнашиваются и сопротивления rc , тс к , гпоп уменьшаются. Поэтому в расчетах принимают со- противления нового пути, а в процессе эксплуатации поддерживают их на начальном уровне. Напряжения в рельсах Три составляющие общей динамической нагрузки Рдин, Один и ^дин стремятся переместить бесстыковой путь соответственно в трех направлениях: вертикаль- ном, боковом (горизонтальном) и продольном (гори- зонтальном). Однако благодаря сопротивлениям он остается почти неподвижным, но зато в нем возника- ют силы, которые уравновешивают внешние нагруз- ки. Эти силы или напряжения распределяются в раз- ных частях пути, создавая различные деформации: упругие, которые исчезают после ухода поезда, и ос- таточные, которые постепенно накапливаются по мере наработки тоннажа (износ рельсов, скрепле- ний, шпал, растущие просадки балласта). Чтобы лучше представить себе распределение на- пряжений (сил) разных знаков по поперечному сече- нию рельса при разных видах внешних нагрузок от поездов, рассмотрим в разрезе один рельс под коле- сом. Обозначив знаком «+» растягивающие напряже- ния, а знаком «-» сжимающие, можно изобразить это распределение так, как показано на рис. 1. Под дей- ствием вертикальной нагрузки Р от колеса на внут- ренней кромке головки рельса (зона А) будет проис- 3 9
ходить сжатие, на наружной кромке (зона Г) — то же. В подошве рельса (зоны Б и В) от изгиба силой Р бу- дут возникать растягивающие напряжения. От боко- вой силы Q, которая от реборды колеса передается на головку рельса в верхней части рабочей грани, сжи- мающие напряжения от изгиба в горизонтальной плоскости будут в зонах А и Б, а растягивающие — в зонах В и Г. Можно видеть, что наибольшая сумма растягива- ющих напряжений в наружной кромке подошвы (зона В), а сжимающих — во внутренней кромке го- ловки (зона А). В зонах Б и Г происходит частичное взаимное погашение напряжений разных знаков. Таким образом, для оценки напряжений в рельсах под поездом (максимума и минимума) особый инте- рес представляют зоны А и В. Величину напряжений в этих зонах (кромочные напряжения) определяют по Правилам расчета пути на прочность. Наибольшие динамические растягивающие напряжения (в зоне В) рассчитывают по формуле гт — А • Р КП ™ * ДИН’ где А — коэффициент, зависящий от типа рельса, рода и эпюры шпал, рода балласта и его плотности, плана пути и др. Эти напряжения могут достигать 100—140 МПа. Наибольшие сжимающие напряжения (в зоне А) оп- ределяются так <ТКГ ГЛ Окп, где m — коэффициент (больше единицы), завися- щий от соотношения размеров головки и подошвы рельса и положения его нейтральной оси. Такие напряжения могут превышать 120—160 МПа. Неравномерным по высоте рельса нагревом на солнце на практике можно пренебречь и продольные внутренние температурные силы считать равномерно распределенными по его поперечному сечению и равными Nt = -2,5FAt, где At определяется по данным измерений на го- ловке. Соответственно температурные напряжения в данном случае почти одинаковы по всему сечению и составляют Gt = -2,5At. Изменение температуры рельсов — определяющее обстоятельство, поэтому уточним, по сравнению с чем это изменение. В связи с тем, что каждый градус повышения или понижения температуры рельсов со- здает в них напряжения 2,5 МПа, нагревать или ох- лаждать плети можно лишь на такую величину, при которой сумма температурных и «поездных» напряже- ний .будет оставаться в пределах общих допусков по условиям прочности и устойчивости бесстыкового пути с некоторыми запасами на случай возможных непредвиденных происшествий. Зная допускаемое по условию прочности материа- ла рельсов напряжение растяжения [ст] и наибольшее динамическое напряжение оп в кромке В подошвы рельса при проходе самого тяжелого локомотива с максимальной в данном месте допускаемой скорос- тью, можно определить, что же остается на долю температурного растяжения [%] < [о] ^кп^п» где Кп — запас прочности (для главных линий обычно принимается Кп = 1,3; для станционных и малодеятельных, где используются изношенные ста- рогодные материалы, Кп = 1,4). Переходя от напряжений к соответствующим им перепадам (изменениям) температур рельсов, нахо- дят, какое понижение температуры допускается по прочности подошвы на растяжение: [о] - К.п окп 2,5 Аналогично подсчитывают, какой же запас проч- ности, но уже на сжатие головки в кромке А, остает- ся для повышения температуры: [At 1 < ^- = —к г ст*г. 1 rcJ 2,5 2,5 Эта формула обычно годится для пути с легкими рельсами (Р50 и легче) и деревянными шпалами, крутых кривых, при высоких осевых нагрузках и ско- ростях, когда динамические напряжения сжатия в го- ловках очень высоки. При мощных же конструкциях пути (рельсы Р65 и Р75, железобетонные шпалы), не- больших осевых нагрузках и скоростях чаще ограни- чивающим обстоятельством при повышении темпера- туры оказывается не условие прочности головки на сжатие, а условие устойчивости всей путевой решет- ки против выброса. В этом случае используют другую формулу: Ky[Ny] 5F где Ку — коэффициент запаса устойчивости бес- стыкового пути против выброса; [Ny] — температур- ная сжимающая сила в обеих рельсовых нитях, до- пускаемая по условию устойчивости пути. Величину (Ny] определяют расчетами с учетом типа рельсов, рода и эпюры шпал, рода и состояния балласта, типа скрепления, а также плана пути (ра- диусов кривых). Коэффициент Ку, как правило, при- нимают, равным 1,3. Способов расчета устойчивости бесстыкового пути немало. Они имеют разные физические основы и до- пущения, различную полноту учета особенностей бесстыкового пути. Множество способов свидетель-- ствует о большой трудности разработки теории, спо- собной охватить все случаи, при которых происходит выброс рельсошпальной решетки. В связи с этим и результаты расчетов разными способами одной и той же конструкции существенно различаются. В России для определения запасов устойчивости бесстыкового пути использовали разработанный во ВНИИЖТе особый прием — непосредственное изме- рение [Aty], при которых та или иная конструкция бесстыкового пути теряет устойчивость (приближает- ся к выбросу). Соорудили специальный стенд — два пути длиной по 100 м (прямой и кривой участки), концы которых жестко закрепляли в массивных бе- тонных упорах и рельсы не могли изменять длину при изменениях температуры. На стенде собирали путевую решетку разных типов и состояния. После сварки рельсовые плети нагревали электрическим током (как 10
спираль электроплитки). Во время нагрева непрерыв- но или с короткими промежутками измеряли темпе- ратуру рельсов. Начальный промер t0 делали сразу же после закрепления плетей, последний — перед са- мым выбросом и после него. Измерения выполняли лабораторными ртутными термометрами, вставленными в гнезда, высверлен- ные в головках рельсов в 8—10 местах пути. Все отсче- ты температуры сравнивали с начальной, узнавая та- ким образом повышение температуры в разные мо- менты. Средние повышения перед выбросом, когда путь еще сохранял некоторую упругость в горизон- тальной плоскости, служили искомыми критически- ми (предельными) повышениями температуры [AtK]. Такой способ определения [Aty] представляется наиболее совершенным, так как позволяет установить влияние на этот допуск всех возможных изменений конструкции и состояния пути. На основе почти 400 опытов получены с большой достоверностью и необ- ходимыми запасами допускаемые повышения темпе- ратур рельсовых плетей по сравнению с начальной температурой (в момент закрепления) для всех отече- ственных вариантов бесстыкового пути. Для типовой конструкции (рельсы Р65, шпалы железобетонные, балласт щебеночный) нормативные значения [Aty] приведены в табл. 1. Таблица 1 Тип рельсов Число шпал, шт/км Р65 2000 Р65 1840 Значения [Aty], ’С на прямых участках 58 54 в кривых радиусом, м 2000 1200 800 53 50 47 600 500 400 42 39 35 300 27 50 47 Подобные нормы установлены для пути с рельса- ми Р75, Р65 и Р50, деревянными и железобетонными шпалами, щебеночным, асбестовым, гравийным, песчаным балластами. По этому же способу оценено влияние на устой- чивость бесстыкового пути различных его ослабле- ний, например, при выполнении ремонтных работ и, наоборот, разных мер по усилению конструкции. Приведенные нормы [Aty] прошли дополнитель- ную проверку в процессе динамических испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТа и в эксп- луатационных условиях на всем полигоне бесстыко- вого пути. Все они подтвердили жизненность этих норм. Возможность применения * Полученные значения наибольших допускаемых изменений температуры плетей позволяют решить заключительные задачи устройства бесстыкового пути. Для проверки возможности его применения в конк- ретных условиях сравнивают фактическую наиболь- шую амплитуду колебаний температуры рельсов Та и наибольшую допускаемую амплитуду: [Т] = [Atp] + [Aty] - [At3], где [At3] — минимальный принимаемый в расчет интервал температур закрепления плетей, возмож- ный по условиям производства этой работы (обычно — 10°С, в пасмурную погоду и в темное время суток - 5-7’С). Если [Т] > Та, то укладывать бесстыковой путь в данном месте можно без ограничений. В противном случае следует использовать более мощную конструк- цию (например, с рельсами Р75 вместо Р65) или зве- ньевой путь. Предельно допустимые верхнюю и нижнюю гра- ницы интервалов температур закрепления плетей подсчитывают по формулам maxt- — 4“ Гдц] ШШГП1П mint = t maxmax [Aty], где trainn,in и — наименьшие и наибольшие 111111111111 IlldXIIldX температуры в данном месте. Уменьшенные интервалы температур (если по рас- чету [At3] получается больше 15—20°С) устанавливает начальник дистанции пути с учетом особенностей климата, трассы пути, обращения поездов, обеспече- ния наиболее благоприятных условий для выполне- ния ремонтных работ. Иногда стремятся закрепить плети при температу- рах, близких к maxt3, чтобы увеличить запасы устой- чивости. Но при этом, видимо, забывают, что тогда повышается угроза появления излишне больших рас- тягивающих напряжений зимой с образованием опас- ного зазора в случае излома плети. Изложенные выше общие положения расчетов и выбора типа бесстыкового пути служат основой Тех- нических указаний по устройству, укладке и содержа- нию бесстыкового пути. Ныне действующие ТУ—91 утверждены 03.10.91. Выдвигаются и другие методы расчета. Однако, жизненность их нужно доказать не только интегралами, но и большой эксперименталь- ной работой и конечно же серьезной эксплуатацион- ной проверкой. Трасса Одна из важнейших характеристик бесстыкового пути — его трасса. От нее в значительной мере зави- сят запасы прочности и устойчивости пути и, следо- вательно, возможность применения этой конструк- ции, а также режимы укладки и эксплуатации. Как уже было сказано, кромочные динамические напря- жения в подошве и головке рельса в кривых при про- ходе поездов тем больше, чем меньше радиус кривой. В крутых кривых разница с прямым участком может достигать 10—40 %. Соответственно уменьшаются до- пускаемые по условию прочности температурные на- пряжения, а, значит, и понижения температуры. По условию устойчивости пути против выброса темпера- турные напряжения также тем больше, чем меньше радиус кривой, а допускаемые повышения темпера- туры понижаются. Разница с прямым участком в кру- тых кривых может достигать 50 %. В ТУ—91 минимальный радиус кривой, при кото- ром можно использовать бесстыковой путь на главных линиях, установлен равным 300 м — при железобе- тонных шпалах, щебеночном балласте, раздельных промежуточных скреплениях. При-более слабом верх- нем строении его разрешено укладывать только в бо- лее пологих кривых (на неглавных станционных и главных малодеятельных путях). На высокоскоростных магистралях радиусы должны быть не менее 5—7 тыс. м, но это ограничение — не из-за особенностей бес- стыкового пути. Крутизна уклонов обычно не ограничивается. Од- нако в местах усиленного торможения возможны до- 3* 11
полнительные силовые воздействия поездов на путь, и их нужно учитывать. На скоростных магистралях со смешанным движением (пассажирские и грузовые поезда) руководящий уклон обычно не более 12%о. На высокоскоростных, где обращаются только специ- альные «легкие» пассажирские электросекции, укло- ны могут быть 25—35 . Основание Основания бесстыкового пути допускаются раз- ные: от твердого безосадочного материка (скала) до слабого неустойчивого (болота, мари, плывуны, карст, подтопляемые территории, шахтные подработ- ки и т. д.). В России такой путь уложен на давно соору- женных линиях, и повлиять на качество основания можно редко. Но при новом строительстве такая воз- можность есть, и будущие эксплуатационники долж- ны контролировать его качество. Если же это не уда- ется, то следует еще подумать, целесообразно ли применять там бесстыковой путь. Земляное полотно На эксплуатируемых линиях земляное полотно не- редко больное. Поэтому до укладки плетей и железо- бетонных шпал не менее чем за один год оно должно быть обследовано и оздоровлено. В противном случае будет трудно нормально содержать бесстыковой путь, а ремонтировать земляное полотно намного сложнее, чем при звеньевой конструкции. (Уместно отметить, что хорошо оздоровленное земляное полотно в после- дующем при отсутствии стыков будет служить значи- тельно лучше и дольше без ремонтов.) Балластный слой Сопротивления балласта перемещениям шпал (а, значит, и всей путевой решетки) вдоль оси пути, по- перек нее по вертикали и горизонтали составляют до 30—40 % критической силы — предельной величины сжимающей продольной силы, которую может вы- держивать бесстыковой путь до начала выброса. Вели- чины сопротивлений зависят от рода и степени уп- лотнения балласта, размеров призмы, рода и эпюры шпал. По ТУ—91 в зависимости от категории пути до- пускаются следующие виды балласта. На главных путях магистралей — щебень с разме- рами частиц 25—70 мм из камня твердых пород (гра- ниты, гнейсы, диабазы и т. п.), не боящиеся воды, мороза, истирания. Этим требованиям отвечает ще- бень стандартных марок И40 и У50 (цифры означают результаты испытаний на износ и удар). Известняки, песчаники и другие непрочные породы камня непри- годны. Кроме того, можно использовать асбестовый балласт. На главных путях малодеятельных линий (с грузо- напряженностью менее 10 млн. т-км брутто на 1 км в год — щебень фракций 5—25 мм («щебера»). На неглавных станционных путях — любой щебень и асбестовый балласт, а также сортированный и ка- рьерный гравий. Размеры балластной призмы несколько больше по сравнению с допускаемыми в звеньевом пути. Плечо ее должно быть не менее 45 см при рельсах Р75 и 35 см — при Р65. В кривых оно шире. Откосы призмы 1:1,75. Следует отметить, что уширение плеча делает- ся не столько для увеличения «площади среза» балла- ста шпалой при ее сдвиге поперек пути, сколько для повышения вертикальной устойчивости самой при- змы в зоне конца шпалы: уширенное плечо и уполо- женный откос пригружают «призму выпирания» ще-. беночного или асбестового балласта и не дают ей вы- жиматься из-под шпалы. Шпальные ящики призмы нужно уплотнять (на- пример, механическим трамбованием или вибрирова- нием). Их полнота должна быть такой, чтобы при же- лезобетонных шпалах верх балласта находился на уровне верха средней части шпалы, а при деревянных — на 3 см ниже подошвы рельса. Касание щебнем рельсов не допускается, чтобы не нарушать их элект- рическую изоляцию. На скоростных магистралях размеры призмы уве- личивают, щебень обязательно дополнительно (ис- кусственно) уплотняют; асбестовый балласт, «щебе- ру», гравий не применяют. Подрельсовые основания За время существования железных дорог опробо- вали много вариантов конструкций подрельсовых ос- нований. Пока что отдается предпочтение шпалам и брусьям. Они надежно жестко связывают между собой левую и правую рельсовые нити, практически равно- мерно распределяют и передают на нижнее строение сосредоточенную колесную нагрузку. Шпалы дешевле плит, лежней и рам, могут применяться в любых кривых, на подъемах и спусках, на искусственных сооружениях и т.д., они более удобны для укладки и содержания пути. Для бесстыкового пути важно, что при шпалах можно в случае необходимости повышать погонное сопротивление за счет увеличения их числа на единицу длины плети. В России на первых почти 400 км бесстыкового пути применяли только деревянные шпалы I и II ти- пов. Эпюры шпал сначала были «максимальными» — 2000 шт/км и в кривых, и на прямых участках. Теперь в главных путях перегонов и станций 2000 шпал/км укладывают только в кривых радиусом 1200 м и ме- нее, а в остальных местах — 1840 шпал/км. На участ- ках обращения скоростных поездов 2000 шпал/км — в кривых радиусом 2000 м и менее. На неглавных стан- ционных путях допускаются 1840 шпал/км в кривых и 1600 шпал/км — на прямых участках. По ТУ—91 в главных путях разрешаются и дере- вянные и железобетонные шпалы. Однако деревянных практически нет. Эпюры железобетонных шпал такие же, как и деревянных. Ширина колеи при железобе- тонных шпалах не регулируется в широких пределах, как при деревянных. Поэтому установлена единая (унифицированная) ширина колеи 1520 мм на пря- мых участках и в кривых радиусом 300 м и более. В бо- лее крутых кривых бесстыковой путь не применяют, потому что там требуется уширение для облегчения вписывания подвижного состава с длинной жесткой базой. В таких кривых укладывают звеньевой путь с деревянными шпалами. На станционных и малодея- тельных главных путях допускается ширина колеи 1524 мм на прямых участках и уширенная до 1546 мм (с учетом износа) в кривых. На прочность и устойчивость бесстыкового пути влияют сопротивления перемещениям шпал в баллас- те. Сопротивления балласта во многом зависят от на- личия или отсутствия поездной нагрузки и «возраста» 12
пути. Величины р, q, g в пути, свободном от поезда, меньше, чем в нагруженном. В расчете устойчивости бесстыкового пути принимают эти меньшие сопротив- ления, и кроме того, берут характеристики свежеуло- женного щебня, еще не успевшего уплотниться поез- дами и засориться. Тем самым обеспечиваются запасы устойчивости пути и учитывается, что любой даже об- катанный участок, может потребоваться временно ос- лабить, разрыхлив балласт при путевых работах. При отсутствии поездной нагрузки действуют в ос- новном температурные силы. При нагреве рельсов они сжимающие, при охлаждении — растягивающие (рис. 2). Во время нагрева сжимающие активные (темпера- турные) силы Nt стремятся изогнуть путевую решетку в горизонтальной плоскости. При этом на одну шпалу в зоне начинающегося искривления через рельсы пе- редается боковая (поперечная горизонтальная) сила Nt6oK, которая тем больше, чем круче кривая (если рассматривается именно кривая). Сопротивление сдви- гу шпалы в балласте QIU (если он все же начался) воз- растает до тех пор, пока оно не уравновесит Nt6oK. При боковом искривлении (выбросе) путевой решетки к месту изгиба подтягиваются примыкающие участки пути; этому препятствуют продольные сопротивления Рш, что почему-то не учитывается теми, кто говорит о возможности выброса пути под поездом. Сопротивления Qm обусловлены силами трения и сцепления бетона со щебнем по подошве ()под (60—80 % Qm) и по боковым граням шпал 2Q6oK, а также от- пором балласта на торце шпалы QTopu (5—10 %). Все три составляющие зависят от степени уплотнения щебня и полноты балластной призмы, что следует учитывать при содержании пути. Ширина плеча при- змы (если она не меньше 25—30 см) играет второсте- пенную роль. Кроме того, в ряде случаев сжимающие силы стремятся изогнуть рельсошпальную решетку вверх (см. рис. 2). Сопротивление сдвигу одной шпалы вдоль оси пути Рш тоже определяется силами трения и сцепле- ния бетона со щебнем, но в данном случае по подо- шве и торцам (Рпод и Рторц), а также отпором балласта на боковой грани шпалы Рбок в шпальном ящике. При охлаждении рельсов растягивающие (актив- ные) силы +Nt, стремятся сдвинуть путевую решетку не вбок (кроме редких случаев в кривых), а вдоль оси пути. На прямых участках этой силе противодействует сопротивление балласта Рш, аналогичное тому, что возникает при повышении температуры. Такое сопро- тивление проявляется только тогда, когда начинается продольное смещение рельса в этом месте, что, в свою очередь, возможно лишь на концевом участке плети или в зоне ее излома. Надо учитывать, что вблизи концов плетей температурные силы меньше, чем в середине. Кроме того, при больших понижени- ях температуры (ниже минус 3—5° С) балласт смер- зается и Рш существенно возрастает. В кривых продольные растягивающие силы могут (особенно при малых радиусах) создавать радиальные составляющие + Nt6oK, направленные к центру кри- вых. Им противостоят боковые сопротивления (}ш, формирующиеся так же, как и при повышении тем- пературы. Величины Рш и Qm для всех типов шпал определя- ются в лабораторных, полигонных и эксплуатацион- ных условиях. Чтобы обеспечить необходимые запасы прочности и устойчивости пути, расчетные значения сопротив- ЕИ!»а!аНН!В!Ш№Е!Ш1|| п"п iffl Рис. 2. Схема формирования сопротивлений перемещениям шпал в балласте: а — поперек и вдоль оси пути при повышении температуры; б — то же, вверх; в и г — вдоль и поперек оси пути при понижении температуры соответственно на прямом участке и в кривой; 1 — плеть; 2 — шпала; 3, 4 и 5 — величины смешений поперек, вдоль и вверх лений должны быть не меньше действующих про- дольных сил, т.е. должно соблюдаться условие: терц под №ок - К = Р под тори ящ пр ОД’ бок тори бок верт где Kte, Кпрод, Кверт - коэффициенты запаса; гпш — масса шпалы. Погонные сопротивления (кН/м) перемещениям шпал в балласте приведены в табл. 2 при количестве железобетонных шпал 1840 и 2000 шт/км. Таблица 2 п q Р g 1840 8,5 13,0 6,2 2000 9,0 14,0 6,7 Эти сопротивления — средние для сети дорог Рос- сии. Их можно использовать для расчетов бесстыково- го пути, при выборе новых конструкций оснований и др. Если необходимо повысить q, р и g в существую- щих конструкциях верхнего строения, то целесооб- разны такие меры, как увеличение эпюры шпал, по- полнение балластной призмы, установка специаль- ных наголовников — фартуков на торцах шпал (прак- тикуется за рубежом в крутых кривых и на горных участках). Наиболее эффективно и доступно — уплот- нение балласта в шальных ящиках и у торцов шпал. Скрепления Помимо общих «обязанностей», выполняемых скреплениями в звеньевом пути, в бесстыковом они должны: 4 13
обеспечивать нужную вертикальную упругость пути с весьма жесткими железобетонными шпалами; для этого требуются упругие прикрепители к под- кладкам, а подкладок — к шпалам (упругие резино- вые или другие прокладки под рельсами и на шпалах, упругие клеммы или упругие шайбы при жестких клеммах); электроизолировать рельсы от шпал (частично это делается прокладками, дополнительно — изолирую- щими втулками, вкладышами и т.п.); создавать максимально возможную неподвижность рельсовых плетей на шпалах (высокие сопротивления сдвигу рельсов вдоль пути, их повороту относительно шпал в горизонтальной плоскости и др.), т.е. нужны надежные прикрепители (клеммно-болтовые или пру- жинные) и прокладки с высокими коэффициентами трения по стали и сцепления с ней; давать возможность быстро освобождать и закреп- лять инвентарные рельсы и плети при укладке пути и разрядках напряжений в плетях, а также при восста- новлении дефектных плетей. Такие разнообразные, а подчас и противоречивые требования делают задачу создания скрепления для бесстыкового пути очень трудной. Практически во всем мире она далека от окончательного решения. Типовое для отечественного бесстыкового пути скрепление КБ отвечает тем из названных выше тре- бований, которые касаются прочности закрепления плетей. Но большая его жесткость потребовала введе- ния упругих и электроизолирующих прокладок, вту- лок и т.д., что существенно усложнило и удорожило и без того многодетальную конструкцию КБ. Изготав- ливать и содержать это скрепление непросто, и его совершенствование продолжается. На неглавных станционных путях и малодеятель- ных линиях (с грузонапряженностью до 15 млн. т км брутто на 1 км в год) в районах с годовыми амплиту- дами температур рельсов до 100°С ТУ—91 допускают применение «облегченного» верхнего строения бес- стыкового пути: деревянные шпалы, костыльное скрепление, пружинные противоугоны, установлен- ные «в замок», т.е. с обеих сторон шпалы, на обеих рельсовых нитях. На этих участках можно укладывать старогодные плети и деревянные шпалы, а противо- угоны и костыли — новые или хорошо отремонтиро- ванные. Балласт разрешается любой, соответствую- щий классу пути. Для предупреждения проскальзывания плетей (на- пример, при угоне рельсов или при разрыве плети) ТУ—91 требуют, чтобы погонные сопротивления сдвигу рельсов по скреплениям были 25—30 кН/м. Для этого при эпюре шпал 1840 шт/км сопротивление на каждом конце шпалы должно быть RCKp > 13—14 кН. Чтобы достичь его необходимо приложить к каждой гайке клеммных болтов крутящий момент Мскр > 150 Н-м. Исходя из этого назначают усилия, прикладыва- емые к гаечным ключам или создаваемые механичес- кими гайковертами. Скрепление формирует также сопротивления по- вороту рельсов относительно шпал в горизонтальной плоскости Мкр. Эта характеристика путевой решетки определяется, как и RCKp, трением низа подошвы плети по прокладке и верха подошвы — по низу клеммы. Кроме того, действует зажатие подошвы, как клина между клеммой и прокладкой. А эти величины, как и при продольном сдвиге плети, зависят от натя- жений клеммных болтов. В ТУ—91 MKD отдельно не 14 F приведены, так как нормы устойчивости определены прямыми экспериментами с путевой решеткой в целом. Рельсовые плети Длины плетей, как уже говорилось, зависят от ме- стных условий, но не должны быть, как правило, ме- нее 400 м. В особых случаях служба пути может разре- шить и более короткие, но не меньше 250 м на пере- гонах и 150 м — на станциях. Это для того, чтобы меж- ду концевыми участками «дыхания» плети (где воз- можны укорочения или удлинения при изменениях температуры) в середине ее оставался неподвижный «якорь», удерживающий плеть от продольных смеще- ний (обычно длины участков «дыхания» составляют 50—70 м). По ТУ—91 плети длиной до 800 м именуют- ся «короткими», а более 800 м — «длинными». После- дние могут быть длиной с блок-участок (при неупроч- ненных изолирующих стыках) и даже с перегон (если имеются высокопрочные клееболтовые изолирующие стыки с сопротивлением разрыву более 2,0—2,5 МН, которые можно вваривать в плети, или участок обору- дован тональной автоблокировкой АБТ). За рубежом устраивают плети длиной в несколько перегонов. В этих случаях в них вваривают также стре- лочные переводы. На дорогах России подобное реше- ние принято для будущей высокоскоростной магист- рали Санкт-Петербург—Москва. В соответствии с ТУ—91 в главных путях уклады- вают плети из рельсов Р65. На малодеятельных линиях и на станционных путях кое-где еще дослуживают плети из рельсов типа Р50. В опытном порядке в 80-х годах уложили около 30 км бесстыкового пути с рель- сами Р75. Во всех случаях применяют только температурно- напряженный путь (без сезонных разрядок). В сложных условиях (суровый климат, высокие поездные нагруз- ки, крутые кривые, тормозные участки и т.п.) мож- но использовать некоторые запасы, имеющиеся в расчетах: уменьшать расчетный интервал температур закрепления с Ю’С до 5—7°С, понижать скорость движения поездов в наиболее холодное время и др. Учитывать все это особенно важно при длинных плетях, которые вмещают в себя кривые разных ради- усов, пролегают на различных элементах продольного профиля, хорошо освещенных и затененных участках, в широтном и долготном направлениях и т.д. Соединение плетей На бесстыковом пути все-таки требуется иногда прерывать «непрерывные» плети и устраивать вместо сварных стыков сборные соединения особых конст- рукций. К таким местам относятся: изолирующие стыки у светофоров, разделительных секций СЦБ и др. (если прочность этих стыков недостаточна для их вваривания в плети, т.е. имеются обычные сборные или клееболтовые стыки с малым сопротивлением растяжению); стрелочные переводы (не предназна- ченные для вваривания в плети); диспетчерские съез- ды; башмакосбрасыватели на сортировочных путях станций; металлические мосты с температурными пролетами более 100 м. Конструкция соединений плетей в этих местах должна отвечать следующим требованиям: как можно меньше снижать плавность хода поездов и обеспечи- вать безопасность движения; минимальные периоди-
чес кие продольные подвижки концов плетей в зоне их примыкания друг к другу; быть простыми в изго- товлении, сборке и эксплуатации; при коротких пле- тях (длиной до 800 м) давать возможность делать раз- рядку напряжений без разрезки плетей, в случае крайней необходимости укладывать их при темпера- турах, отличающихся от расчетного интервала темпе- ратур закрепления, обходиться без разрезок и сварок плетей во время их перезакрепления при наступлении расчетных температур; на участках примыкания бес- стыкового пути к перечисленным выше объектам (стрелочные переводы, большие мосты и др.) защи- щать путь на них от передачи больших температурных и других продольных сил, действующих в плетях и т.д. На отечественных дорогах в 1961 г. был принят температурно-напряженный вариант бесстыкового пути. В нем плети неподвижно закреплены от про- дольных смещений, в связи с чем при эксплуатации достаточно стандартных болтовых стыков с нормаль- ными зазорами. Такая конструкция предусмотрена и ТУ—91. В местах соединения плетей можно без резки и сварки рельсов изменять их длину при различных раз- борках пути, временной укладке в холодную или жар- кую погоду с последующей регулировкой напряже- ний и закреплением при расчетных температурах, а также при эпизодических разрядках напряжений пе- ред выполнением некоторых путевых работ, при вос- становлении дефектных плетей. Это достигается ук- ладкой между плетями трех пар (по обеим нитям) рельсов длиной по 12,5 м того же типа, что и плети. Комплект таких рельсов, называемых уравнительны- ми, заполняет пролет между концами плетей. В тот же комплект входят три пары укороченных рельсов (12,46; 12,42 и 12,38) и три пары удлиненных (12,54; 12,58 и 12,62 м) с хорошо обработанными концами (правильная обрезка, заводские болтовые отверстия, по три на каждом конце) и соответствующей марки- ровкой. Эти рельсы — инвентарь околотка и должны применяться во всех случаях, когда требуются регу- лировки длин стыкуемых плетей. Величины укорочений, стандартные для использо- вания на внутренних нитях кривых (40; 80 и 120 мм), вместе с конструктивными зазорами (по 2 см в каж- дом из четырех стыков) позволяют изменять длину уравнительных пролетов на ±280 мм, с интервалом 1 мм, чего вполне достаточно при плетях длиной до 800 м и понижении или повышении температуры рельсов до 25°С. Разрезать или сваривать рельсы на перегоне не требуется. К сожалению, на некоторых дистанциях и в ПМС пренебрегают упомянутым ре- альным и ощутимым резервом сохранения рельсов и экономии трудовых затрат и «окон». Иногда предлага- ют укладывать уравнительные рельсы длиной 25 м, мотивируя это их «стандартностью». Но 25-метровые рельсы при разрядках напряжений «съедают» вдвое большую, чем 12,5-метровые, долю зазоров своими собственными удлинениями. Для компенсации прихо- дится укладывать лишний уравнительный рельс. Кро- ме того, 25-метровые рельсы вдвое тяжелее, и нужно при их замене больше монтеров и мощные механиз- мы. Еще одна вредная «экономия» — использование 4-дырных накладок Р65 вместо 6-дырных. В качестве изолирующих используют клееболтовые стыки. Высокопрочные клееболтовые стыки можно вварить в плети. В последнее время внедряют сборные изолирующие стыки с накладками «Апатек». Силы сопротивления стыков растяжению (при по- нижениях температуры) или сжатию (при повышени- ях температуры) обусловлены трением контактных поверхностей. В данном случае это — пазухи рельсов, в которые стыковые накладки втягиваются при за- винчивании гаек болтов. Контактные поверхности рельсов и накладок имеют наклон (у Р65 — 1:4). По- этому накладка представляет собой клин, как бы рас- пирающий пазуху рельса. От накладок на головку и подошву рельса передаются силы распора, перпенди- кулярные плоскостям контакта. Для стандартного 6-дырного стыка типа Р65 минимальное сопротивление составляет приблизительно R^T = 15МСТ, где Мст — крутящий момент, приложенный к гайке. Высоко- прочные стыки собирают с использованием высоко- прочных стыковых болтов, которые должны затяги- ваться с Мкр =1100 Н-м. При разработках норматив- ных документов определяют на натурных образцах (в лабораториях и в действующем пути). Устройство пути Качество изготовления рельсовых плетей, их уклад- ки определяет дальнейшие успехи в эксплуатации бес- стыкового пути. Правильно уложишь — будешь спо- койно спать — убеждены опытные путейцы. «От дурно- го семени не жди хорошего племени» — гласит народ- ная мудрость. Кривые сырые рельсы, плохо укомплек- тованные скрепления, «корявые» железобетонные шпалы, щебень из малопрочных пород камня, нару- шение сроков подготовки основания и нижнего строе- ния, а также замены инвентарных рельсов плетями и т.д. — все это отражается на качестве пути, а значит на его долговечности, трудоемкости содержания. Основа последующих успехов — строгое выполне- ние проекта бесстыкового пути и действующих ТУ—91 при укладке, неукоснительное соблюдение расчетно- го температурного интервала закрепления, а при не- избежности временной укладки плетей — сроков их перезакрепления или искусственное создание началь- ных напряжений, равномерное распределение про- дольных напряжений, соблюдение установленных до- пусков положения плетей в плане и профиле, нане- сение краской необходимых маркировок сразу после укладки плетей, возможно более подробное отраже- ние всех обстоятельств укладки в соответствующих «Актах» и «Журналах». Основание, насыпи, балласт Вопросы подготовки оснований касаются преиму- щественно новостроек, но иногда этими работами приходится заниматься и на существующих линиях. К таким работам относятся: подготовка естественной поверхности земли к со- оружению насыпей вновь или при местных «пере- трассировках» (например, при смягчении плана пути, досыпке насыпи под второй путь и т.д.); в этих случаях удаляют растительность (лес, кустарник, тра- ву и т.д.), на поперечных склонах (косогорах) нареза- ют «штробы» (ступени); на болотах — «посадка» насыпей на минеральный грунт или замена органического грунта (торфа) ми- неральным, в особых случаях — сооружение эстакад вместо земляного полотна; при невысоких насыпях возможна замена пучини- стого грунта в основании дренирующим. 4* 15
Могут быть и другие работы. Будущим «хозяевам» бесстыкового пути нужно знать его основание на всем протяжении. Единой технологии подготовки ос- нования нет. Используют различные землеройные и другие машины. Но при всех способах должны обес- печиваться наилучшие уплотнение основания и сцеп- ление грунтов будущей насыпи с основанием, хоро- ший отвод поверхностных и грунтовых вод. При сооружении насыпей или при их переустрой- стве (капитальном ремонте) должны применяться только грунты, не содержащие глинистых, известко- вых, органических включений, т.е. не боящиеся вы- щелачивания, вымывания и т.д. Насыпи отсыпают слоями по 30—40 см с послойным уплотнением. При досыпках насыпей с откосов (например, во время ликвидации сплывов, оползней и т.п., а также устройства вторых путей на общем земляном полот- не) обязательны бермы или продольные ступени на откосах, допускающие отсыпку с тщательной по- слойной планировкой и укаткой (или иным уплотне- нием) грунтов. При необходимости прибегают к ис- кусственному усилению откосов (например, набив- ными сваями и др.). Балластную призму на новых линиях делают из двух слоев. Нижний отсыпают на земляное полотно, щебень подвозят автомобилями, чтобы создать ровное и хорошо уплотненное подшпальное основание. На этот слой при помощи кранов на железнодорожном ходу можно укладывать путевую решетку из железобе- тонных шпал и инвентарных рельсов. Второй слой (в шпальных ящиках и на плечах балластной призмы) в этом случае отсыпают при помощи хоппер-дозаторов. На существующих линиях бесстыковой путь обыч- но укладывают во время капитального ремонта. При этом балластные работы выполняют с учетом состоя- ния балластной призмы. Загрязненный щебень очи- щают особенно тщательно и на возможно большую глубину (не менее 20—25 см). При сильно уплотнен- ном грязном щебне его рыхлят перед проходом ЩОМ. Очистив щебень, его тщательно разравнивают и уплотняют. Возможны различные способы механи- зации балластных работ. После добавления свежего балласта призму обя- зательно дополнительно уплотняют при окончатель- ной выправке и рихтовке машинами ВПО-ЗООО, ВПР.-1200. Находят применение специальные маши- ны — динамические стабилизаторы. Надо помнить, что асбестовый балласт имеет не только достоинства, но и некоторые недостатки. Он сильно уплотняется, и приходится добавлять запас на осадку 20—30 % проектной толщины слоя под шпа- лой. Быстро образуется корка толщиной 0,5—1,0 см после дождей, поэтому требуется тщательно разрав- нивать и уплотнять откосы призмы, чтобы вода не проникла в ее тело. Асбест при укладке пылит, и надо принимать меры предосторожности от его попадания в органы дыхания работающих. Некоторые сорта ас- беста радиоактивны. При двухслойной призме (низ — щебень, верх — асбест) толщина асбеста под шпалой должна быть не менее 20 см, чтобы во время машинной выправки пути не перемешивать слои. При подбивке вручную эта толщина может быть 10 см. Когда в главные пути укладывают гравийный балласт, следует стремиться к тому, чтобы количество дробленых частиц было не менее 30—40 % всего объема. Это особенно важно при железобетонных шпалах старых типов (С56 и др.) без рифления нижней постели, повышающего сопро- тивление сдвигу в балласте. Если крупных «окатан- ных» частиц много, то сопротивление меньше. При всех видах балласта в пути с железобетонны- ми шпалами надо особенно тщательно уплотнять под- рельсовые зоны, не подбивая средние части шпал. Еще лучше — оставлять тут канавку, как это делается при проходе машин БМС. Кроме того, во время от- делки пути нужно тщательно разравнивать поверх- ность призмы и ее откосы для обеспечения хорошего отвода поверхностных вод. В частности, после очист- ки балласта на перегонах важно удалить с обочин грязь и пр., а на станциях — привести в порядок сис- темы поверхностных водоотводов и дренажей. Рельсошпальная решетка Как правило, сначала укладывают звенья с инвен- тарными рельсами длиной 25 м. Чтобы уменьшить «зло» от таких рельсов, они должны быть не только того же типа, что и будущие плети, но и находиться в состоянии, допускающем содержание пути по шаб- лону и уровню в пределах норм и допусков. Боковой износ не должен быть больше 2 мм, а местные вер- тикальные неровности — более размеров, установ- ленных для старогодных рельсов I группы. Инвентарные звенья на базах надо собирать осо- бенно тщательно — на стендах, путях-шаблонах и т.д. Следует следить за прямолинейностью 25-метровых рельсов, прикрепленных к шпалам (закладными бол- тами — при железобетонных шпалах, шурупами или костылями — при деревянных); равенством толщин упругих подрельсовых и нашпальных прокладок; на- тяжением клеммных и закладных болтов. В отличие от звеньевого пути звенья для будущего бесстыкового собирают с одинаковыми междушпальными пролета- ми (расстояниями между осями шпал), без уменьше- ния стыковых и пристыковых пролетов. Это обеспечи- вает равножесткость бесстыкового пути по длине. Для кривых участков собирают звенья с укорочен- ными рельсами по внутренней нити. Количество и по- рядок размещения рельсов со стандартными укороче- ниями (40; 80 или 120 мм) зависят от углов поворота кривой и ширины колеи в ней и рассчитываются в проекте укладки пути. В отдельных случаях в кривых ра- диусом менее 500 м бывает целесообразно применять инвентарные рельсы длиной 12,5 м. Для облегчения перевозки звеньев для кривых можно несколько осла- бить клеммные болты на внутренних нитях этих звень- ев, погружать и выгружать их, как прямые, а при ук- ладке искусственно искривлять, располагая точно по кривой. Делают это механизмами или вручную (лома- ми). После укладки инвентарной путевой решетки шпалы в кривых должны располагаться радиально. Подготовка плетей Плети длиной до 800 м («короткие») сваривают в РСП из новых закаленных рельсов I сорта длиной 25 м без болтовых отверстий. Для линий с грузонапряжен- ностью до 40 млн. т-км брутто на 1 км в год по разре- шению начальника службы пути можно использовать рельсы II сорта или длиной менее 25 м. Запрещено сваривать в одну плеть «сырые» и закаленные рельсы, потому что режим их сварки, допускаемые в процессе эксплуатации динамические напряжения и другие ха- рактеристики, определяющие условия работы рельсов 16
и сроки их службы, — разные. Не одинаковые и рас- четные интервалы температур закрепления плетей, и расчетные режимы ремонтов бесстыкового пути. Для «облегченных» условий эксплуатации допуска- ется сварка плетей из старогодных рельсов, если их со- стояние и сфера применения соответствуют требовани- ям Технических условий. Перед сваркой старогодных рельсов их концы обрезают, так как обычно у этих рельсов имеются смятые (сбитые) кромки и другие не- ровности, а болтовые отверстия служат источниками зарождения трещин в шейках (дефект 53). Концы обре- зают рельсорезными станками, применять газовую рез- ку запрещено, потому что при сварке могут появиться непровары и другие дефекты в сварном стыке. При сварке плетей особое внимание уделяют «прямизне» (совмещению в вертикальной и горизон- тальной плоскостях) поверхностей катания и рабочих боковых граней головок рельсов. Косо сваренные сты- ки после укладки плетей исправить не удается, и в пути происходят вертикальные и боковые удары ко- лес по рельсам. Из-за этого под стыками образуются просадки, а затем и изломы плетей. Такие «кривые» стыки приходится вырезать, что сопряжено со значи- тельными трудностями. Стыки после остывания обрабатывают. По всему контуру рельса снимают грат, после чего шлифуют наждачными кругами. «Ровность» поверхностей голов- ки и подошвы контролируют метровой линейкой и клином с делениями. В стыках для линий со скоростя- ми до 160 км/ч не допускаются неровности глубиной более 0,3 мм. Готовые стыки проверяют ультразвуковыми дефек- тоскопами. При сварке объемнозакаленных рельсов происходит «отпуск» металла (уменьшение его твердо- сти и, соответственно, прочности). Поэтому в конце поточной линии стыки подвергают нормализации, т.е. закалке для восстановления начальной твердости. Ис- пользуют нагрев специальной установкой (индукто- ром) и быстрое охлаждение распыляемой водой. Технологические процессы сварки «коротких» плетей в разных РСП могут несколько различаться. Путейцы-эксплуатационники получают готовые пле- ти с соответствующими сопроводительными доку- ментами (сертификатами, гарантиями и т.д.), но знать принципы их изготовления они должны. Длины плетей, поставляемых из РСП, должны со- ответствовать заказу дистанций пути, основанному на проекте — укладочном плане. В проекте учитывают фиксированные точки на пути, между которыми раз- мещают плети. Это — объекты, где требуется преры- вать бесстыковой путь: крутые кривые (радиусом ме- нее 300 м), стрелочные переводы, участки больного земляного полотна, некоторые искусственные соору- жения, места устройства изолирующих стыков «ма- лой прочности». Расстояния между этими точками из- меряют по головкам рельсов существующего пути стальной лентой или рулеткой тройным проходом. Чтобы не делать поправок на температуру, желатель- но применять рулетки из инвара, у которого коэффи- циент линейного расширения в 10 раз меньше, чем у стали. Поиски надежных и простых средств измерения продолжаются. Использование же для этих целей ки- лометровых и пикетных столбиков, знаков начала и конца кривой дает недостаточно точные результаты. При составлении укладочного плана стремятся к наибольшему применению плетей максимальной длины (800 м). Длины плетей по внутренней и наруж- ной нитям кривых разные. Забег вдоль пути концов плетей левой и правой нитей, как на прямом участ- ке, так и в кривой, после укладки должен быть не больше 8 см. На отечественных дорогах, к сожалению, факти- чески «узаконена» льготная длина плетей, т.е. с при- пуском (запасом) на обрезку на месте укладки. При такой практике, помимо прямых потерь дорогостоя- щего рельсового металла до 300—600 кг на каждом километре, времени на обрезку — до 1 ч на километ- ре, повышения затрат бензина, труда и др., в путь укладывают плети с косо обрезанными концами, не- правильно просверленными болтовыми отверстиями, со «случайными» стыковыми зазорами. Все это удоро- жает и укладку, и последующее содержание пути. Опыт многих путевых машинных станций показал, что упомянутых недостатков можно избежать. Целе- направленно боролись с обрезкой плетей в 80-х годах на Горьковской магистрали с использованием пред- ложений В.И.Зубова. В основе его предложений (а мы присоединяемся к ним) лежат следующие действия, не всегда практикующиеся на дорогах. Точно измеряют в пути расстояния, определяю- щие проектную длину плети (удобен для этого при- бор ПЗ-20), а также длины плетей в процессе сварки по стационарным поперечным створам, расположен- ным через 20 м, в цехе и на пути со спецсоставом, на который надвигаются плети. На плети (на верху подошвы), когда она уже находится в зоне остывания после сварки, набивают керны по копиру с базой 20 м; количество прошедших кернов записывают в сва- рочном журнале. Когда сумма приближается к проек- тной длине, последний, замыкающий, рельс должен иметь длину, равную «остатку» до проектной длины. Головной и хвостовой концы плети имеют заводс- кую обработку: точно обрезанные торцы, перпенди- кулярные оси рельса, правильно просверленные бол- товые отверстия. Керны, набитые на подошве при температуре рельсов t0, на расстояниях 10 — 20 м при нахождении плети на рольгангах, служат основой для последую- щей укладки с равномерным распределением про- дольных напряжений, контроля фактических напря- жений после изменения температуры до Ц и удлине- ния или укорочения плети до 1р аФ ЕД1 _ Е(1, -10) где Е = 210 ГПа — модуль упругости рельсовой стали; е = Д1/10 — относительное удлинение участков между двумя кернами. Фактическое напряжение можно сравнить с рас- четным температурным: at = 2,5Д1ф = 2,5 (Ц - t0). Раз- ница Оф - at = До — избыток напряжения, создан- ный нетемпературными силами (угоном и пр.). Температуру рельсов измеряют рельсовыми термо- метрами, расстояния (длины участков) — рулетками, катучими приборами (ПЗ-20) или короткими линей- ками от кернов до «маячных» шпал. Для единства начальных характеристик сваренных плетей их длины должны быть приведены к темпера- туре рельсов +20°С; если сварка выполнена при иной температуре, то удлинения или укорочения следует «поправлять» на величину Д1 = 0,00118L (20 - tt), где L — длина плети, м, измеренная при температуре tfC. В РСП на каждой сваренной плети наносят белой масляной краской ее номер, который соответствует 17
номеру по проекту, а также другие сведения, с кото- рыми маркировка имеет вид: 44-361-799, 45-89-16л- 06.04.90-+14’. Первые две цифры — номер РСП, далее — номер плети по сварочной ведомости, длина плети с точностью до сантиметра при +20°С, год сварки, номер плети по проекту укладки с указанием нити — левая или правая. После укладки дополнительно ука- зывают дату (число, месяц и год) укладки и темпера- туру рельсов при закреплении. Кроме этой маркировки (по концам «коротких» плетей) двумя вертикальными полосами отмечают каждый сварной стык и одной по- лосой — середину плети с соответствующей надписью. В случае сварки плетей в пути сварные стыки помеча- ют тремя вертикальными полосами (при устройстве «длинных» плетей и восстановлении дефектных). Доставка на перегон Сваренные в РСП, рельсовые плети длиной до 800 м перевозят на специальных составах из открытых платформ. Особое требование к спецсоставу — надеж- ное закрепление плетей на платформах в одном ство- ре с возможностью свободных продольных перемеще- ний по роликовым опорам незакрепленной части при изменениях температуры и проходе по кривой. Это необходимо для того, чтобы во время изгиба плети не создавали поперечных воздействий на платформы. По той же причине количество плетей типа Р75, пе- ревозимых на отечественных составах, приходится уменьшать до 10 вместо 12 при более легких рельсах, так как горизонтальная жесткость каждой плети Р75 на 15 % больше, чем Р65 и на 75 % выше, чем Р50. На одной из платформ в голове поезда плети на- дежно закрепляют. Две или три хвостовые платформы имеют специальную оснастку для спуска плетей на путь в местах укладки: уловители, направляющие, ап- парели и т.д. Такая схема погрузки и крепления связа- на с некоторыми неудобствами. Так, если плети надо выгрузить в сторону фиксированной точки (моста, стрелки, крутой кривой и т.п.) или от ранее уложен- ной плети, то нужно «поворачивать» состав с много- километровыми «холостыми» пробегами. Длина сво- бодной части плети может достигать почти 800 м, что обуславливает очень большие подвижки ее «хвоста» и усложняет работу этой зоны спецсостава. Грузить плети в РСП можно только с одного конца состава. Избежать таких неудобств можно при «симметрич- ной» схеме состава, допускающей погрузку и выгруз- ку плетей с обоих концов поезда. Подобные способы применяют за рубежом. Думается, отечественным конструкторам и рационализаторам также не мешало бы подумать о совершенствовании «плетевоза». Кроме того, следовало бы улучшить использование грузо- подъемности состава за счет увеличения числа ярусов плетей (за рубежом перевозят до 48 плетей, погру- женных в 4—5 ярусов) и т.д. На всех стадиях работ — от сварки до укладки — плети оберегают от значительных изгибов, скручива- ний, ударов. Их выгружают в середину колеи с зацеп- лением концов тросами за рельсы ранее уложенного пути и вытягиванием состава из-под очередной пары плетей (в отдельных случаях, например, при замене одной, изношенной, нити кривой, может потребо- ваться выгрузка одной плети). Удары концов плетей по железобетонным шпалам предотвращают времен- ными кусками деревянных шпал. Для совмещения концов выгруженных плетей с проектным створом рекомендуется применять винтовые стяжные муфты (талрепы), связанные с крепежными тросами (при- способление П.И.Знаменского). Если плети, выгруженные внутрь колеи, не будут уложены в тот же день, и до укладки вероятны повы- шения температуры на 15°С и больше, то их надо вре- менно закреплять от выброса, пришивая неплотно к деревянным шпалам или к деревянным коротышам при железобетонных шпалах. Концы плетей защищают от зацепления деталями подвижного состава или грузами. Для выгрузки плетей требуется «окно» продолжи- тельностью 1,0—1,5 ч. Часто удается воспользоваться «окнами», предоставляемыми для капитального ре- монта пути на соседних участках. Укладка Инвентарные рельсы заменяют плетями как мож- но скорее, чтобы не допустить расстройства основа- ния в зоне стыков, особенно при железобетонных шпалах. ТУ—91 ограничивают срок временем пропус- ка по инвентарному пути не более 1 млн. т груза. В средних условиях эксплуатации это соответствует од- ной-двум неделям. Существуют различные способы замены, но об- щее требование к технологии укладки — обеспечивать как можно меньшие дополнительные продольные на- пряжения в плетях (начальные напряжения). Эти на- пряжения (о0) в последующем добавляются к «закон- ным» расчетным температурным напряжениям (о^, нарушая нормальную работу бесстыкового пути. При- чины образования начальных напряжений такие: укладка при температурах, отличающихся от уста- новленных интервалов температур закрепления; изгибы и скручивания плетей в процессе работы; неправильная выгрузка плетей — без совмещения концов с проектным створом (с концами ранее уло- женных рельсов и т.п.); длительное нахождение выгруженных плетей внут- ри колеи с неизбежными при этом их удлинениями, укорочениями и искривлениями; неравномерное удлинение и укорочение плети при надвижке с использованием ударных и других техни- ческих средств для продольных смещений. Для предотвращения этих «неприятностей» техно- логию укладки строят следующим образом. Работы выполняют в «окно», по возможности выбираемое в такое время, когда температура рельсов соответствует расчетным интервалам температур закрепления пле- тей в данных условиях. При больших объемах капи- тального ремонта с укладкой бесстыкового пути зара- нее составляют график выделения «окон» с учетом расчетных интервалов температуры, графика движе- ния поездов, наиболее вероятных сроков действия расчетных температур. Интервалы температур закреп- ления в зависимости от разных обстоятельств опреде- ляются в соответствии с Приложением 2 ТУ—91. Если нет возможности использовать естественные температуры, то следует применять искусственные способы «попадания» в расчетный интервал. Для уменьшения продолжительности «окна» час- тично ослаблять закрепление инвентарных рельсов можно еще до закрытия перегона, ограничивая ско- рости движения поездов: до 60 км/ч, когда плеть ос- тавляют закрепленной на каждой третьей шпале, до 40 км/ч — на каждой четвертой и до 25 км/ч — на каждой пятой шпале. 18
Плети из середины колеи надвигают на подклад- ки, освобождающиеся под инвентарными рельсами, механизированным способом при помощи «салазок», тележек, траверс и других приспособлений. Примене- ние роликов способствует равномерному, с мини- мальными начальными напряжениями и в достаточ- ном темпе, размещению плетей на месте. Надвигают одновременно обе рельсовые нити. По- лезно вместе с плетями надвигать и сболченные с ними уравнительные рельсы. При температурах, соот- ветствующих расчетным, уравнительные рельсы долж- ны быть нормальной длины (три пары по 12,5 м). Если температуры ниже расчетных, то надо укладывать со- ответствующее число удлиненных рельсов, а при тем- пературах выше расчетной — то же, но укороченных. В последующем при вводе плетей в расчетный темпера- турный режим удлиненные или укороченные рельсы заменяют рельсами длиной по 12,5 м; такая последова- тельность работ позволяет избежать обрезок плетей. Плети следует надвигать с одного конца. При со- ответствующем плане пути, отсутствии на значитель- ном протяжении мест прерывания плетей целесооб- разна непрерывная надвижка всех выгруженных пле- тей В одно «окно» (в общей сплотке с уравнительны- ми рельсами, т.е. на участке длиной около 5 км). Во время замены инвентарных рельсов плетями нужно следить за правильным положением подрель- совых упругих прокладок. В кривых радиусом менее 500 м для облегчения надвижки может оказаться полезным растяжение внутренней плети или сжатие наружной при помощи локомотивов, ударных приборов, гидравлических прессов или «встряхиванием» плети вибраторами. «Длинные» плети «Длинные» плети изготавливают сваркой «коротких» в пути с помощью ПРСМ. При электроконтактной сварке необходимо подтягивать друг к другу концы сва- риваемых рельсов и раздвигать их, чтобы образовать электрическую дугу для нагрева до пластического со- стояния и затем обжать стык. Этот процесс, не вызыва- ющий осложнений при подтягивании одиночных рель- сов, затрудняется при сварке плетей из-за их большой массы и трения по основанию. Конечно, было бы наи- более просто последовательно наращивать длину плети приваркой одиночных рельсов. Иногда так и делается, например, при сварке плетей из одиночных старогод- ных рельсов на станционных или малодеятельных пу- тях, где нет проблем с закрытием движения поездов на длительный срок. (То же при восстановлении дефектных плетей, когда первый стык сваривается с «подтягива- нием» нового одиночного рельса.) При большой грузонапряженности реально можно приваривать только плети к плетям. Кроме того, «ко- роткие» плети, изготовленные в РСП, более высоко- го качества, чем сваренные в пути. Возможны такие способы изготовления «длинных» плетей на перегоне (по TV—91): последовательная приварка внутри колеи к плетям длиной 800 м плетей длиной по 400 м (предельная длина, при которой ПРСМ может подтягивать плеть типа Р65) с подтягиванием их и последующей над- вижкой на подкладки всей «длинной» плети; последовательная приварка на подкладках к плетям длиной 800 м плетей длиной по 400 м с их подтягива- нием; сварка с предварительным изгибом ранее уло- женных и закрепленных плетей длиной до 800 м или эксплуатируемых плетей такой же длины, пропустив- ших не более 1/3 нормативного тоннажа; сварка с предварительным изгибом рельсовых плетей во время надвижки (в то же «окно»). По первому из этих способов «хвост» начальной (800-метровой) плети должен иметь заводскую обра- ботку: три болтовых отверстия, закалку (при «сырых» рельсах). Такое же окончание должно быть у после- дней 400-метровой плети. «Длинную» плеть надвигают и закрепляют при расчетной температуре и соединя- ют болтовыми стыками со смежными рельсовыми нитями. Во время сварки по второму способу на каждой 15-й шпале рекомендуется временно подкладывать подрельсовые прокладки с малым коэффициентом трения (полиэтилен, фторопласт, нафтлен и др.) или использовать роликовые опоры. Сварка с предварительным изгибом не требует полного освобождения всей привариваемой плети от закрепления, значит, может выполняться и после на- чала эксплуатации «коротких» плетей. При этом час- тично раскрепляют конец привариваемой плети, из- гибают его с продольным смещением на Д1 (рисунок приведен в ТУ—91). Стрелу f искривления определяют по расчету и делают такой, чтобы к концу сварки ве- личина Д1 после «увара», оплавления, осадки при об- жатии была выбрана и еще оставалась стрела 15—30 см. От последней избавляются принудительно гидрав- лическим прессом или ломами, чтобы создать сжима- ющие напряжения в остывающем сварном стыке. Возможны два варианта работ с предварительным изгибом. Первый — надвижка в одно «окно» нескольких «коротких» плетей с болтовыми отверстиями на под- кладки, размещением между плетями вместо комплекта уравнительных рельсов коротких рубок (8—11 м) с болтовыми отверстиями. Такой «временный» путь можно эксплуатировать некоторое время до заверша- ющей стадии работ (в отдельное «окно») — обрезки концов плетей с болтовыми отверстиями, изъятия коротких рубок, изгиба частично освобожденных концов плетей и вваривания между плетями нового рельса длиной 12,5 м без отверстий. Второй вариант — сварка с изгибом плетей без отверстий, лежащих внутри колеи, с последующей надвижкой всей «длинной» плети на подкладки. Закрепление плетей При любой конструкции бесстыкового пути и спо- собах его сооружения самым ответственным этапом остается завершающий — закрепление плетей. От него зависит вся дальнейшая жизнь «бархатного» пути. Окончательное закрепление — тот момент, с которого начинается отсчет изменений температуры рельсов, а с ними — и деформаций, и сил в элемен- тах конструкции. Как уже говорилось, плети должны быть окончательно закреплены при температурах, на- ходящихся в строго ограниченном интервале, рассчи- танном по условиям прочности и устойчивости. Для разнообразных расчетных условий эти интервалы оп- ределяются в соответствии с Приложением 2 ТУ—91. Плети закрепляют завинчиванием гаек клеммных болтов ключами: ручными торцевыми или электри- ческими (ШВ-1, ЭК-1 и т.д.) либо машинами (ПМГ и др.). Крутящий момент, прикладываемый к гайкам, 120—150 кН м. Направление работ во время механи- 19
зированного закручивания — от первого стыка после- довательно до конца плети, при использовании клю- чей — от середины «короткой» плети к ее концам, причем в первую очередь — на каждой пятой шпале: необходима срочная «прихватка» плети во избежание ее продольных деформаций в процессе закрепления, которое при работе вручную — длительный процесс. Температурой закрепления «коротких» плетей счи- тается средняя из температур, измеренных в начале и по окончании срочного закрепления на каждой пятой шпале. Температура закрепления «длинной» плети, вообще говоря, может оказаться неодинаковой по расчету в разных ее местах. Это создает не только раз- ные температурные напряжения в разных частях пле- ти, что само по себе ухудшает безопасность движения поездов, но и усложняет выполнение путевых работ, временно снижающих устойчивость пути. Чтобы уменьшить такое «зло», ТУ—91 предписывают огра- ничивать допускаемую разницу температур закрепле- ния разных частей «длинной» плети величиной 10°С. Бывают случаи, когда при разных температурах приходится закреплять левую и правую рельсовую нити: например, во время их надвижки вручную в раз- ные «окна», при отдельной смене изношенной упор- ной нити в кривой, окончательном восстановлении сваркой одной дефектной нити и т.д. Тогда в левой и правой нитях действуют разные продольные силы, и вся путевая решетка здесь подвергается внецентренно- му сжатию (при повышениях температуры). Это сни- жает запас устойчивости бесстыкового пути против выброса. Для уменьшения такой опасности ТУ—91 ог- раничивают допускаемую разницу температур закреп- ления левой и правой нитей величиной 15°С. Все перечисленные нормы температур закрепле- ния плетей (безусловно, обязательные для нормаль- ной эксплуатации бесстыкового пути) не всегда вы- полнимы, особенно при больших объемах укладки, в плановом порядке, в течение всего года. Поэтому ши- роко применяют искусственные приемы достижения этих норм. Первая группа приемов касается основной укладки бесстыкового пути. Если ее выполняют при «естественных» температурах ниже или выше расчет- ных, то в момент укладки можно растягивать или сжимать плети механическим (ударными, гидравли- ческими приборами) или тепловым воздействием (нагрев паром, пламенем газовых или жидкостных го- релок, электрическими установками либо охлаждение разными способами). Если нет средств создания в плетях расчетных температурных напряжений, то их временно закреп- ляют при фактических температурах с удлиненными или, наоборот, укороченными уравнительными рельсами и эксплуатируют такой бесстыковой путь до наступления температур, соответствующих рас- четным. В этот момент перезакрепляют плети на по- стоянный режим эксплуатации — разряжают про- дольные напряжения, с заменой временных уравни- тельных рельсов 12,5-метровыми, и закрепляют пле- ти в расчетном интервале температур. Временно закреплять плети осенью или зимой не следует, если фактические температуры ниже -15°С в прямых участках, ниже -Ю’С в кривых радиусом 501—800 м и ниже -50С в кривых радиусом 500 м и менее. Это ограничение сделано для предотвращения выброса весной, когда бывают резкие повышения температур, а балластная призма ослабляется. После закрепления плетей записывают не только фактические температуры закрепления, но и началь- ные положения плетей по поперечным створам, «ма- ячным» шпалам, реперам и пр. Данные потребуются для последующего контроля напряженного состояния бесстыкового пути. После небольшой обкатки вновь закрепленных плетей (200—300 тыс. т груза) все гайки клеммных болтов сплошь дотягивают до нормы, так как из-за притирки деталей скреплений, выборки люфтов, обжатия прокладок и т.д. за этот период не- сколько снижаются погонные сопротивления. Особенности содержания Основные особенности эксплуатации бесстыково- го пути определяются зависимостью его поведения от колебаний температуры рельсов. Ее повышение или понижение изменяет напряженное состояние плетей и в сочетании с поездными и другими нагрузками может снижать запасы устойчивости и прочности рельсошпальной решетки. Поэтому после закрепления плетей при укладке прежде всего надо организовать непрерывный контроль за температурой рельсов не- посредственно на пути и на стационарных постах ди- станции и дорожных метеостанций. При планирований путевых работ необходимо учи- тывать вероятную температуру рельсов во время их вы- полнения, для чего следует пользоваться суточными и долговременными прогнозами погоды, сообщаемыми дистанциям и околоткам телеграммами или телефо- нограммами. Это нужно для принятия мер безопаснос- ти при очень высоких или очень низких температурах. Важно держать под контролем неподвижность пле- тей, гарантирующую соответствие изменений напря- женного состояния изменениям температуры. Под не- подвижностью понимают возможность лишь минималь- ных боковых, продольных и вертикальных перемеще- ний всех элементов путевой решетки и основания. Для этого погонные и стыковые сопротивления должны по- стоянно соответствовать нормам ТУ-91. Уместно напом- нить, что «уход» плети вбок (поперек пути) свидетель- ствует об ослаблении внутренних связей в путевой ре- шетке и образовании искривления (волны) с увеличе- нием ее стрелы. И то, и другое уменьшает допускаемую продольную сжимающую (критическую) силу. Анало- гичная картина наблюдается и в вертикальной плоско- сти (с подъемом путевой решетки). Продольные деформации (угон) путевой решетки также связаны с уменьшением внутренних связей, а вследствие этого — с накоплением дополнительных продольных сил: сжимающих — на одном участке пле- ти, растягивающих — на смежных участках. Увеличе- ние сжимающих сил может создать угрозу выброса пути летом, повышение растягивающих сил — угрозу разрыва плети с образованием опасного зазора зимой. Измерение температуры 4 К сожалению, за 40 лет внедрения бесстыкового пути в нашей стране путейцев так и не обеспечили рельсовыми термометрами, отвечающими основным требованиям, предъявляемым к ним местными усло- виями эксплуатации дорог, и некоторой специфике организации и выполнения путевых работ. В то же время весьма совершенные приборы для измерений температуры различных деталей машин, механизмов, сооружений и других объектов создали в ряде отечественных и зарубежных научных и про- 20
мышленных организаций. С участием лаборатории бесстыкового пути ВНИИЖТа испытали многие об- разцы. Но по разным причинам «воз и ныне там». Рассчитывать на «центр», по-видимому, пока не при- ходится, на местах, очевидно, лучше известны ис- точники «добывания» рельсовых термометров. Общие требования ко всем таким термометрам: точность измерений (цена одного деления шка- лы) ±ГС; время одного отсчета не более 10 мин; возможность получать информацию непосред- ственно на месте измерения, без необходимости пос- ледующей расшифровки данных; для переносных приборов масса не более 1 кг (вместе с комплектом батарей в случае электрическо- го питания); защищенность от ударов, тряски и воздействия влаги, холода и тепла; доступность обращения без специальной подготов- ки и образования; отсутствие в конструкции прибора дефицитных и дорогих деталей; отсутствие вредного воздействия на человеческий организм (вибраций, облучения и др.); удобство и надежность установки теплочувстви- тельного элемента (датчика) на рельсе. Все термометры для бесстыкового пути можно разделить по назначению на такие группы: приборы для измерения непосредственно в пути на месте работ; стационарные приборы для измерений на темпе- ратурных постах метеостанций и дистанций пути; стационарные или носимые приборы для измере- ний в цехах РСП в процессе изготовления плетей. По принципу действия (по рабочему органу) тер- мометры могут быть: электрические (наиболее совершенные) — полу- проводниковые, с датчиками в виде катушек сопро- тивления и др. механические —- с биметаллическими спиралями, металлическими стержнями, изменяющими длину при нагревании и охлаждении и др.; жидкостные колбовые — ртутные, спиртовые, то- луоловые. По способу установки на рельсе возможны такие варианты: на магнитах; с пружинными лапками; с винтовыми струбцинками; со сверлением и фрезерованием головки рельса (при установке на рельсах стендов, температурных по- стов, а также в переносных рельсовых кусках и т.п.). Для лучшего контакта чувствительного элемента (датчика, шарика колбы) с поверхностью рельса жидкостные градусники следует помещать в металли- ческую коробочку с медными или свинцовыми опил- ками. В крайнем случае можно присыпать шарик су- хим песком. При установке градусников в высверлен- ные в рельсах отверстия (гнезда) надо закладывать солидол или другую консистентную смазку. Одним из первых «нежидкостных» переносных рельсовых термометров стал в 1956 г. прибор путеис- пытательной лаборатории ЦНИИ МПС. Рабочий орган у него — катушечка медного провода диамет- ром 0,05 мм в тонкостенной коробочке диаметром 10 мм. По катушке пропускают электрический ток от батарейки для карманного фонарика. Силу тока пока- Рис. 3. Кустарные рельсовые термометры: а — Донецкой дороги (1 — медные опилки; 2 — ртутный градусник ТМ-8; 3 — жестяной кожух; 4 — резиновый амортизатор); б — Сред- неазиатской дороги (1 — резиновый амортизатор; 2 — медные опил- ки; 3 — ртутный термометр ТЛ-2; 4 — корпус прибора); в — в куске рельса с горизонтальным расположением (1 — ртутный градусник; 2 — кусок рельса; 3 — пробка); г — переносной с вертикальным рас- положением (1 — ручка; 2 — рама; 3 — держатель; 4 — градусник; 5 — кусок рельса) зывает микроамперметр, включенный в цепь прибора. При определении температуры рельсов изменяется длина витков, а значит, и электрическое сопротивле- ние катушки, лежащей на рельсе, и сила тока. Шкала микроамперметра градуирована в градусах Цельсия. Точность измерений ±ГС. Время измерения — 0,5 мин. Датчик (катушечка) находится в стальной обойме, надежно прижимающей его к поверхности рельса. Датчик соединен с остальной схемой длинным проводом в резиновой трубке. Основная часть прибо- ра с питанием и гнездом для провода с датчиком компактно размещена в надежном жестяном футляре. Прибор весит около 1 кг, он очень удобен. Его схемы и даже опытные образцы были розданы дистанциям, имевшим тогда бесстыковой путь — Московско-Курс- кой, Ореховской, Гатчинской, Красноармейской и др. Некоторые из них изготовили такие приборы... Но массовое внедрение термометра не состоялось из-за какого-то возражения «Палаты мер и весов». Необеспеченность линии переносными термомет- рами заставила потрудиться рационализаторов. Они ку- старно изготовили приборы, используя лабораторные, технические, ветеринарные и бытовые (комнатные и наружные) градусники. На рис. 3 приведены схемы не- которых таких термометров, применявшихся на доро- гах в разные годы. Все они имеют колбовые жидко- стные рабочие органы (спиртовые или ртутные). Стационарные приборы для измерения температу- ры рельсов различные. Уже давно на метеостанциях применяют термографы — самописцы, дающие непре- рывные или периодические записи в течение суток, недели и т.д. Самые старые модели — механические с рабочим органом в виде биметаллических спиралей или в виде куска рельса, свободно подвешенного или 21
Рис. 4. Измерение неровностей в плане: 1 — плеть; 2 — держатель лески; 3 — капроновая леска; 4 — металлическая линейка; 1х — дли- на хорды (10 или 20 м); f22 — стрела неровности в средней точке хорды; 17—27 — номера кон- трольных точек (расстояния от начала измерений) уложенного на катки с малым сопротивлением удли- нениям рельса. На барабане термографа закреплена разграфленная лента бумаги. По вертикальной оси гра- фика отложена температура, по горизонтальной — время. Барабан вращается со скоростью один оборот в сутки или в неделю и т.д. Привод барабанов малых термографов — от часового механизма, больших — электрический. Стрелка самописца связана с биметал- лической спиралью или с измерительным рельсом. На местных температурных постах (например, на охраняемых переездах) делают кустарные стенды. Пе- риодичность измерений на постах дистанций пути и способ сообщения данных устанавливается начальни- ком дистанции. На метеостанциях измерения выпол- няют в 7, 13, 19и01ч (если нет непрерывных запи- сей).' В жаркое время — ежечасно с 7 до 19 ч. Проверка неровностей в плане Неровности рельсовых нитей в плане, вообще гово- ря, регулярно проверяют вагоном-путеизмерителем (на грузонапряженных линиях 2 раза в месяц — рабочий и контрольный проезды). При этом на ленте записывают и состояние пути «по рихтовке». Но эта запись осуще- ствляется «в динамике», т.е. отражает упругое отжатие головки рельса колесом вагона и не дает представления о «статической» неровности которая зарождается при укладке плети и может наращивать стрелу до величин, опасных по устойчивости пути против выброса. Для на- блюдения за этим ростом требуется периодически оп- ределять стрелы неровностей плетей в плане при хорде 20 или 10 м (рис. 4), особенно в жаркую погоду, при- чем и в кривых, и на прямых участках. Хордой служит туго натянутая нить (лучше всего кап- роновая рыболовная леска диаметром 0,5—1,0 мм) .Для прижатия концов хорды к рабочей грани рельсовых нитей используют рычажные зажимы, применяю- щиеся в лаборатории бесстыкового пути ВНИИЖТа (рис. 5). Зажимы устанавливают и снимают мгновен- но, обеспечивая сильное натяже- ние лески при минимальных уси- лиях. В верхней части рычагов име- ются места для наматывания запа- са лески (до 50 м). В рабочем поло- жении леску располагают от рабо- чей грани рельса на расстоянии, превышающем фактическое на 10 мм. Это сделано для возможности определять и «отрицательные» стрелы. Следовательно, и металлическая линейка для измерений должна иметь нулевое деление, отстоящее на 10 мм от фактического нуля (рис. 6). Можно ис- пользовать и обычную линейку, но тогда все отсчеты нужно уменьшать на 10 мм. Для детальной оценки неровности измерения про- водят в середине хорды с переносом ее каждый раз на 1 м (если имеются неровности, заметные на глаз; при их отсутствии достаточно переносить начало хорды через каждые 5 м). Если отклонения пути в плане от проект- ного положения (от прямолинейного — в прямых учас- тках и от расчетной стрелы — в кривых) по обеим ни- тям превышают 10 мм при хорде 10 м (т.е. при крутизне отвода неровности 2 %о), то такие неровности должны быть выправлены (отрихтованы), поскольку могут слу- жить причиной выброса пути. Но при этом надо счи- таться с температурой рельсов в данный момент. Когда она превышает температуру закрепления меньше, чем на 25°С, рихтовку выполняют после предварительного ослабления гаек клеммных болтов на протяжении 150 м в зоне неровности, по 75 м в каждую сторону (местная разрядка напряжений). Если же температура превышает температуру закрепления плетей больше, чем на 25 °C, то разрядку делают до ближайшего уравнительного про- лета или с вырезкой куска рельса (по технологии вос- становления дефектных рельсовых плетей). Кроме разо- вых промеров неровностей в плане, следят за их ростом при обходах пути (на глаз). Неровности в плане можно проверять специаль- ными тележками — стреломерами, но ими укомплек- тованы еще не все околотки. Используют также опти- ческие приборы ПРП-1 и ПРП-М, хотя наиболее до- ступен и оперативен способ с линейкой и леской. Контроль продольных перемещений Подвижки плетей вдоль оси пути могут происхо- дить при изменениях температуры, во время ремонт- ных работ и при воздействии на путь продольных 250 Рис. 5. Держатель лески: 1 — рельс; 2 — леска в прорези поперечной планки; 3 — запас лески; 4 — поперечные план- ки; 5 — продольная планка; 6 — ручка (пластик, дерево и т.п.); 7 — заклепки сил, передаваемых от колес тор- * мозящего или трогающегося с ме- ста локомотива или поезда. Температурные подвижки кон- цевых частей (участков «дыхания») плетей возможны в пределах стыко- вых зазоров уравнительных проле- тов и могут не вызывать серьезных осложнений, происходя «реверсив- но», т.е. в сторону укорочения плети — при понижениях температуры, в сторону удлинения — при повыше- ниях температуры. При хорошем закреплении плетей на шпалах сдвиги вместе с ними возникают, как правило, летом. Особенно малы температурные подвижки концов плетей, если стыки находятся в хо- 22
рошем состоянии, с шестидырны- ми накладками и высокопрочными стыковыми болтами, затянутыми с большим крутящим моментом. «Ремонтные» подвижки возмож- ны во время работы балластировоч- ных, щебнеочистительных и других машин тяжелого типа, требующих вывешивания путевой решетки при помощи подъемных роликовых кле- щей или электромагнитов. Это воз- действие на бесстыковой путь — разовое, редкое, и по окончании работы путь приводится к началь- ному состоянию без остаточных продольных сил. Продольная подвижка под поез- дом (угон пути, некоторых плетей или отдельных их участков) — ос- новной и наиболее опасный вид де- формаций. Он бывает в местах ослаб- ленных связей рельсов с основанием (со шпалами и бал- ластом). Причины угона — интенсивное торможение многих поездов на тормозных участках — крутых укло- нах, подходах к раздельным пунктам, входным светофо- рам, местам с постоянными ограничениями скорости, к крутым кривым и др. Там угон происходит, как правило, в направлении движения поездов и машин. И, наоборот, в противоположную сторону — в местах трогания и раз- гона поездов — на станционных путях, подъемах и пр. В результате угона в отдельных зонах плетей создаются ра- стягивающие напряжения (в начале зоны) или сжимаю- щие (в конце ее). Вместе с другими напряжениями (тем- пературными, «ремонтными») могут появиться опасные суммарные воздействия, а в результате — выброс пути в жаркую погоду, излом плети с обра- зованием большого зазора — в хо- лодную. Поэтому наблюдение за уго- ном — одна из важных особеннос- тей содержания бесстыкового пути. Признаки угона в основном следующие: слитые или чрезмерно растяну- тые зазоры в стыках уравнитель- ных рельсов; следы клемм («натиры») на вер- хе подошвы рельсов; смещения подкладок по шпа- лам вдоль пути; взбугривание или неплотное прилегание балласта к боковым граням шпал в плане; сползание с подкладок под- рельсовых прокладок; болтающиеся клеммы проме- жуточных скреплений. Перечисленные признаки обна- руживаются невооруженным глазом. Для количественной же оценки ве- личины угона необходимы специ- альные измерения сдвигов относи- тельно неподвижных поперечных створов, которые могут быть «зак- реплены» реперами в виде столбов путевых знаков, опор контактной сети, части искусственных сооруже- ний, зданий и т.п., расположенных 6) Рис. 6. Линейка для измерения расстояний от рабочей грани головки плети до натянутой лески (базовой хорды): а — на прямых участках; б — в кривых (при больших стрелах, без отрицательных отсчетов); 1 — нижняя ветвь; 2 — болт; 3 — верхняя ветвь; 4 — начало отсчета; 5 — свободное отверстие; 6 — леска в непосредственной близости от пути. Между реперами поперек пути натягивают капроновую леску. Она и об- разует поперечный створ. На нерабочих гранях головок плетей или на подошве набивают точки (керны), сме- щения которых вдоль пути относительно неподвижного створа и дают величину угона (рис. 7). Поперечные створы разбивают на концах плетей (у торцов) и еще в нескольких местах. Если используют опоры контактной сети, то расстояния между створа- ми равны 50—70 м. Для упрощения учета и обработки данных измерений удобно поперечные створы «привя- зывать» к пикетным столбикам, т.е. иметь базу измере- ний, кратную круглому числу 100 м. Определять рас- стояния от керна (или другой метки) на рельсе до Рис. 7. Измерение продольных перемещений плетей: 1 — керн на нерабочей грани головки рельса; 2 — натянутая капроновая нить поперечного створа; 3 — шаблон для измерений относительно нити; 4 — плеть; 5 — керн (или метка краской) на верху подошвы рельса; 6 — шаблон для измерений относи- тельно шпалы (в том числе маячной); 7 — шпала; 8 — реперы поперечного створа; ал и а" - сдвиги по левой и правой нитям 23
Рис. 8. Шаблон для измерений по леске: 1 __ плеть; 2 — продольный элемент (нижний уголок); 3 — линейка металлическая; 4 — натянутая нить поперечного створа; 5 — стойка; 6 — болт; 7 — керн; 8 — величина сдвига; 9 —• заклепки; а — сдвиг ближайшего поперечного створа легко при помощи шаблона, применяемого лабораторией бесстыкового пути ВНИИЖТа (рис. 8). Но можно обойтись и обыч- ной металлической линейкой. Точность измерений уго- на по поперечным створам с капроновой нитью ±1 мм. Отсчеты нужно записывать в журнал со знаком +, если керн сместился от створа в направлении роста километража, и со знаком если против. Помимо поперечных створов с леской ТУ—91 реко- мендуют в качестве реперов использовать так называе- мые маячные шпалы. Располагать их желательно против пикетных столбиков. Маячная шпала — это обычная железобетонная шпала, тщательно подбитая, с пол- ными шпальными ящиками. Рези- новые или кордонитовые подрель- совые прокладки на ней заменены прокладками из материала с малым сцеплением с подошвой рельса (по- лиэтилена, нафтлена и др.), заклад- ные болты затянуты, а клеммные болты имеют укороченные ножки (по типу мостовых). Другими слова- ми, маячная шпала оказывает мини- мальное сопротивление угону и не смещается вместе с рельсом при уго- не, что и требуется от репера. На по- дошве плети у маячной шпалы нано- сят краской полосу. Угон определяют как расстояние от этой полосы до торца подкладки на маячной шпале. Можно использовать и обычную ме- таллическую линейку. Но удобнее применить специаль- ный несложный шаблончик, которым лаборатория бес- стыкового пути ВНИИЖТа делает измерения непосред- ственно от боковой поверхности шпалы (рис. 9). Существуют и более современные способы — опти- ческие (приборами ПРП-1 и ПРП-М, при помощи тру- бы теодолита, закрепленной на опоре контактной сети), лазерные, магнитные (с отсчетами с вагона или тележки по специальным магнитным меткам на рельсе) и др. Но как и при проверке плана пути, пока что наиболее дос- тупны на линии лишь описанные способы. Все измере- ния перемещений плетей обязатель- Рис. 9. Шаблон для измерения по шпалам: 1 — плеть; 2 — линейка металлическая; 3 — керн; 4 — заклепки; 5 — корпус шаблона; 6 — реборда подкладки; 7 — подрельсовая упругая прокладка; 8 — нашпальная прокладка; 9 — шпала; 10 — изолированный упор (гетинакс); а — сдвиг но сопровождаются контролем тем- пературы рельсов. Независимо от способа опреде- ления угона пути при обработке данных устанавливают «терпи- мость» произошедшей деформации. Для этого рассчитывают фактичес- ки образовавшиеся после предыду- щего промера удлинение или уко- рочение участка между двумя со- седними поперечными створами (или маячными шпалами). Эти де- формации характеризуют величины сжимающих или растягивающих продольных напряжений в плетях в добавление к расчетным темпера- турным. С учетом уже известных за- кономерностей, связывающих ме- ханические или температурные де- формации с механическим или температурными напряжениями, в ТУ—91 приведены готовые нормы допустимости величины угона (пп. 4.1.3 и 4.1.4). Если смещения конт- рольных меток на плетях начались, но не превышают 5 мм, то необхо- димо проверить состояние скрепле- ний и навести порядок. Если же смещения уже больше 5 мм, то нужно проверить величину укоро- чения или удлинения участка, как разницу двух отсчетов в соседних точках (с их знаками). Примеры. 1. В точке 1 измерено: = +3 мм. В точке 2 — тоже а2 = +3 мм. Разница 24
а2 - = +3 - (+3) - 0; длина участка 1—2, а значит и среднее добавочное напряжение также не изменилось; здесь можно ограничиться мерами, указанными для отсчетов ме- нее 5 мм; угона нет. 2. В точке 5 измерено: а5 = +5 мм; а6 = -2 мм; а6 - а5 = -2 - -(+5) = -7 мм; участок 5—6 укоротился, но меньше, чем на 10 мм; можно продолжать его эксплуатировать, но необ- ходимо проверить состояние скреплений. 3. В точке 8 получено: а8 = -2 мм; в точке 9: а9 = +12 мм; а9 - а8 = 12 - (-2) = +12 + 2 = +14 мм; участок 8—9 удлинился на 14 мм, что больше 10 мм. По п. 4.1.3 ТУ—91 требуется восстановить нейтральную температуру (темпера- туру закрепления). Новое значение нейтральной температуры опреде- ляют по формуле + _ + i or * послед " ^предыд ~ 1з - 63-----,-----—» 1уЧ где t3 — температура предыдущего закрепления участ- ка, °C; 85 — коэффициент связи напряжений и темпера- тур для рельсов дорог России, °C; 1 — расстояние между метками (кернами) в на- чале и конце участка, м. Новое нужно сравнить с расчетным интервалом температур закрепления данной плети (At3 = maxt, - minQ. Если to выходит за пределы этого интервала, то надо делать разрядку напряжений и перезакрепление вновь. Помимо измерений продольных перемещений от- дельных мест по длине плети, необходимо проверять стыковые зазоры в уравнительных пролетах. Для этой цели удобно использовать клиновой зазорник с укло- ном рабочих граней 1:10. Можно применять штанген- циркули и другие приборы. Величины зазоров и тем- пературу рельсов записывают в журналы. Если вели- чины зазоров заведомо (явно) не соответствуют тем- пературам (слитные зазоры при низких и предельно растянутые при высоких), то следует регулировать за- зоры заменой уравнительных рельсов рельсами дру- гой длины и т.д. Проверка сопротивления перемещениями О достаточности или недостаточности сопротивле- ний вертикальным и горизонтальным боковым поезд- ным нагрузкам можно судить по записям проходов ва- гонов-путеизмерителей, как и в звеньевом пути. По- этому и необходимые меры восстановления несущей способности верхнего строения бесстыкового пути в целом (т.е. устранение просадок, перекосов, отступле- ний по шаблону и уровню, рихтовка) те же, что и для звеньевого. Что же касается дополнительных (специ- фических для бесстыкового пути) характеристик со- противлений, то их определяют особыми способами. Сопротивления продольным сдвигам плетей по скреп- лениям проверяют по величинам крутящих моментов, с которыми затянуты гайки клеммных и стыковых болтов (Мскр и Мст). Для этой цели используют ручные динамо- метрические ключи. Если Мскр меньше нормы, то, не снимая ключа с гайки, продолжают его поворачивать до тех пор, пока будет достигнута норма. Нормы моментов заранее пересчитывают в числа делений индикатора. Сопротивления продольному сдвигу путевой ре- шетки (шпал в балласте) в процессе эксплуатации из- меняются мало, и регулярная инструментальная про- верка их не предусматривается. Но «качественную», т.е. без измерений, оценку их делают при всех осмотрах и попутно — при выполнении разных путевых работ. Это особенно важно при «слабых» балластах — гравийных, песчано-гравийных и т.п. Нужно следить за полнотой призмы, засоренностью материала; после работ, свя- занных с ослаблением балласта, его уплотняют (допол- нительно к подбивке). При асбестовом балласте тщатель- но планируют поверхность, не допуская застоя воды. Особенности работ Целый ряд работ текущего содержания бесстыкового пути связан с необходимостью временно ослаблять внутренние связи между отдельными частями верхнего строения. В результате уменьшается сопротивление пути деформациям и снижаются запасы его устойчивости. Ослабление действует не только во время самих ремон- тных операций, но и после их окончания — до обкатки пути поездами (до полной стабилизации). Поэтому со- ответственно снижению запасов устойчивости пути на время путевых работ ограничивают действующие на него дополнительные силы: динамические — уменьше- нием скорости движения поездов, температурные — допустимыми температурами в это время. Многочисленные исследования в нашей стране и за рубежом позволили ВНИИЖТу и Департаменту пути и сооружений МПС установить жесткие ограни- чения повышений и понижений температур по срав- нению с температурой закрепления плетей. Нормы узаконены в ТУ—91 (табл. 4.2, 4.3 и 4.4). Они предус- матривают различные конструкции верхнего строе- ния, элементы трассы пути, варианты технологии ра- бот и типов путевых машин. Наибольшие допустимые повышения температур рельсов составляют [Atpa6] = 20°С (при минимальных ос- лаблениях пути, например во время выправки пути с подъемкой до 2 см на прямых участках). Наименьшие повышения допускаются до 5°С (в кривых радиусом 300—500 м). Если все же необходимо выполнять работы, когда фактическая температура выше указанной в таб- лицах ТУ—91, то предварительно нужно разрядить на- пряжения в плетях, т.е. еще уменьшить дополнительные продольные силы, действующие в них. Разрядку нужно делать за 1—2 дня до основных работ, при температуре близкой к ожидаемой в день «окна». Кроме соблюдения установленных температурных ус- ловий выполнения работ, надо выполнять также усло- вия, определяющие последовательность ослабления пути. Так, выправлять путь на карточки общей высотой до 10 мм можно при [At,a6] < 15°С, но без снятия клемм. Оди- ночную смену деталей скреплений можно осуществлять и при [Atpa6] > 15°С, но одновременно не чаще, чем че- рез 10 шпал. Разбирать стыки уравнительных рельсов и плетей разрешается только тогда, когда температура рельсов в это время не превышает температуру закрепле- ния больше чем на 20°С. Предельная высота подъемки пу- тевой решетки при работе щебнеочистительных машин не должна быть больше 35 см (при ЩОМ-ДО — 25 см). После окончания работ, связанных с ослаблени- ем балластной призмы, первые 1—2 поезда после «окна» пропускают с ограничениями скорости со- гласно Инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ. Но этого можно в ряде случаев избежать, если пос- ле выправки пропустить по месту работ динамичес- кий стабилизатор — машину, дополнительно уп- лотняющую вибрированием балласт в шпальных ящиках, на плечах и откосах балластной призмы. Завершив работы, дополнительно проверяют по- ложение плетей в плане и по маячным шпалам. Ре- зультаты и сопутствующие обстоятельства работ от- мечают в «Журнале учета работы бесстыкового пути». (Продолжение следует) 25
Дискуссия КАК ИЗМЕРЯТЬ ОТСТУПЛЕНИЯ В ПЕРЕХОДНЫХ КРИВЫХ А.М.КУЛЯБКО, начальник путеизмерительного вагона Московской дороги Перекос и угол в плане Перекос и угол в плане, записанные на ленте пу- теизмерительного вагона (т.е. на плоскости, если го- ворить математическим языком), как известно, име- ют два геометрических параметра: расстояние между вершинами отступления /п (/f) и разность уровня (ве- личину) Нп — для перекоса или разность стрел изги- ба Д/ — для угла в плане. Если перекос или угол располагаются на прямой или круговой кривой, — никаких сомнений в том, как правильно измерить их параметры, обычно не возникает. Достаточно приложить точку 0 расшифро- вочной палетки (или расшифровочного шаблона, как говорили прежде) к вершине А перекоса, как это по- казано на рис. 1, и по тому, где расположится на па- летке вершина В, можно определить степень отступ- ления, а методом интерполяции найти его протяже- ние и высоту. Сложнее оценить перекос в пределах отвода воз- вышения наружного рельса и угол в плане на отводе кривизны, т.е. на переходной кривой. ТУ—81 реко- мендовали высоту перекоса или угла измерять в сече- нии, перпендикулярном нулевой линии, которая проводится при расшифровке ленты вручную по средней линии записи уровня или рихтовки, а длину — параллельно ей (рис. 2 соответствует рис. 10,в из ТУ—81). Если нулевая линия на ленте проведена под углом 45°, что соответствует в масштабе записи нор- мальному нарастанию уровня или стрелы изгиба (1 мм на 1 м длины), то протяжение перекоса или угла, измеренное таким образом, увеличивалось в 1,4 раза по сравнению с истинным размером и очень часто длина неисправности оказывалась больше нормируе- мой для данного отступления (т.е. вершина В находи- лась за боковой гранью палетки). Высота же перекоса или угла в 1,4 раза уменьшалась. Таким образом вни- мание к перекосам и углам на переходных кривых значительно ослаблялось. Инструкция ЦП-515 устраняет этот существенный недостаток ТУ—81. Теперь расшифровочная палетка должна во всех случаях прикладываться только пер- пендикулярно продольной оси ленты. Таким образом, протяжение отступления на любом участке рельсовой колеи измеряется вдоль ленты, а величина перекоса и разность стрел угла в плане — в поперечном сечении ленты (рис. 3). В п.4.3.3 Инструкции ЦП-515 записано: «На переходных кривых степень и величина Н пере- коса и разности стрел определяется их амплитудой о, уменьшенной на величину b (Н = а - Ь), представля- ющую собой прирост амплитуды по нулевой линии, для чего при ручной расшифровке производят смеще- ние палетки вверх на эту величину по линии, пер- пендикулярной нулевой линии на прямой». Заметим, что определение Ь, предложенное авторами Инструк- ции ЦП-515, довольно туманно и без соответствую- щего графического изображения вообще непонятно. Правильнее было сказать, что b — нормальный при- рост величины уровня на длине измеряемого переко- са или стрелы на длине угла. Вопрос о том, как нужно располагать палетку при измерении перекоса и угла на переходных кривых: вертикально или наклонно, давно вызывает много споров. Для противников вертикального расположе- ния палетки скажу, что если расстояния измерять вдоль нулевых линий отводов возвышения, то длина километра на ленте получится намного больше 1000 м, чего не может быть, так как любой километр, со- стоит ли он сплошь из кривых или только из прямых, всегда запишется строго на 50 см бумажной ленты. Измеряемый же уровень каждой точки на ленте (рис. 4), в том числе и вершины перекоса, мы должны со- относить с нормальной величиной уровня в точке, определяемой в данный момент времени той же са- Рис. 1. Параметры перекоса (идентично — угла в плане): 1 — нулевая линия, 2 — палетка, 0—0j — базисная линия палетки Рис. 2. Параметры перекоса на отводе возвышения: 1, 2, 3 — нулевые линии соответственно прямой, круговой кривой, отвода возвышения; йь — отклонения по уровню; А и В — вершины перекоса 26
мой продольной координатой, что и вершина пере- коса (как на ленте, так и на местности). Разность же фактической величины уровня двух соседних точек как раз и является перекосом. Инструкция ЦП-515, к сожалению, не разъясня- ет, как и чем надо измерять b и как затем определять Н. Если при измерении b для перекосов можно пользоваться обычной линейкой, то в случае разно- сти стрел (вследствие особой формы палетки для рас- шифровки отступлений в плане, в которой нет ли- нейной зависимости между величиной угла и егр протяжением) установить точное значение b с помо- щью линейки весьма затруднительно. В некоторых путеизмерительных вагонах для этого применяют способ, который легко понять из рис. 5. Смысл его заключается в том, что нулевая линия пе- реносится параллельно так, чтобы она проходила че- рез одну из вершин измеряемого отступления. Обра- зуется параллелограмм AKjK^Aj, в котором противо- положные стороны равны, т.е. AKj = AjK2 и А!В = =AjK2 4- К2В = AKi 4- К2В — а - b= Н. Приложив стро- го вертикально палетку так, чтобы ее базисная линия прошла через точку А13 а нулевая точка находилась на вертикали АК(, мы по местонахождению точки В сра- зу устанавливаем степень отступления. Величину и протяжение отступления легко высчитать методом линейной интерполяции. При этом для определения степени и высоты перекоса достаточно приложить па- летку один раз. В случае разности стрел мы можем оп- ределить только степень угла, поскольку на палетке для расшифровки отступлений в плане (по ЦП-515 в отличие от ТУ—81) разграничительные линии между степенями не соответствуют одной и той же натурной разности стрел; палетка при определении степени угла также прикладывается только один раз. Может встретиться на ленте и такой вид записи перекоса (или угла), который показан на рис. 6,6. Ав- торы Инструкции ЦП-515 так и не смогли дать его четкое описание. Вот их формулировка: «если боль- шая ветвь отступления на записи в переходной кри- вой имеет направление, противоположное нараста- нию (убыванию) амплитуды по нулевой линии», а в другом месте: «перекос с ветвью, направленной про- тивоположно средней линии». Что это за нарастание амплитуды по нулевой линии? Как представить на- правление, противоположное нарастанию? Из-за частичного изменения в определении пере- коса-также возникает путаница. По ТУ—81 (и ранее) перекос состоял из собственно перекоса и двух по- луветвей (рис. 7, повторяющий рисунок из ТУ—81). Теперь же полуветви названы ветвями (см. п.2.6.3 ЦП-515). Что же в таком случае понимать под терми- ном «большая ветвь» (п.4.3.3)? Ни на одном рисунке Инструкции ЦП-515 это не показано. Следовало бы вообще ограничиться рисунком — на нем все понятно. Или же можно порекомендовать следующую формулировку: «На отводе возвышения перекос бывает двух видов: когда нарастание абсо- лютной величины уровня между его вершинами про- исходит быстрее (рис. 6,а) или медленнее (рис. 6,6), чем нарастание уровня по средней (нулевой) линии записи». Под абсолютной величиной уровня понима- ется превышение уровня относительно горизонта (см. рис. 4). Впрочем, и это определение далеко от идеаль- ного. В случае перекоса, изображенного на рис. 6,6, Ин- струкция ЦП-515 величину b (см. рис. 3 и 5) прини- 3 Рис. 3. Параметры перекоса на отводе возвышения по ЦП-515 Рис. 4. Схема для определения величины уровня на ленте путеизмерительного вагона: Oj—Oj — нулевая линия записи уровня на отводе возвышения; 02—02 — нулевая линия записи уровня при полном возвышении на круго- вой кривой; А и В — любые точки на плоскости ленты; А, — проек- ция т. А на нулевую линию; А2 — проекция т. А и т. At на ось рассто- яний (продольная координата точки А); А3 — неправильно трактуе- мая проекция т. А на нулевую линию; А4 — проекция т. А3 на ось рас- стояний (продольная координата т. А3); В3 — проекция т. В на нуле- вую линию; В2 — проекция т. В и т. В, на ось расстояний (продольная координата точки В); AAj — относительное значение уровня в точке А; АА2 — абсолютное значение уровня в точке А. Полная длина кри- вой L = /j + /2 + /3 Рис. 5. Способ измерения перекоса (угла) на отводе возвышения: 0—0 — нулевая линия; Oj—Oj —- перенесенная нулевая линия; А и В — вершины перекоса (угла) Рис. 6. Виды перекосов на отводе возвышения 27
Рис. 7. Запись перекоса: л — полуветвь мает равной нулю (рис. 8 — аналогичен рис. 4.3 из первоначального варианта Инструкции), что, может быть и не совсем верно. Следует признать, что вопрос об оценке перекосов (или углов) такого вида недо- статочно изучен и вызывает противоречивые сужде- ния и, следовательно, требует тщательной доработки. Необходимо отметить, что, к сожалению, Инструк- ция не дает ответа на многие острые и спорные воп- росы, постоянно возникающие на практике. Уклон отвода возвышения В соответствии с Приложением 6 к Приказу МПС от 14.07.94 № 2 ЦЗ уклон отвода возвышения i на- ружного рельса в кривых участках пути определяют с учетом скорости подъема колеса по отводу. При ско- рости движения 120 км/ч i не должен быть круче 0,001, т.е. 1 мм на 1 м пути. При i > 0,001 скорость движения должна уменьшаться в соответствии с п.2.4 указанного Приложения. Инструкция ЦП-515 предусматривает оценку километра также и по зна- чению i. Поэтому в случае ограничения установлен- ной скорости движения по уклону отвода возвыше- ния, километр получает неудовлетворительную оценку. Не совсем понятно, правда, почему Инструкция ЦП-515 при неодинаковом уклоне отвода (в пределах одной переходной кривой) регламентирует разби- вать запись на ленте на отрезки протяжением не ме- нее 30 м (см. п.2.6.4). При этом не учитываются та- кие, например, случаи, как показанный на рис. 9. Поэтому, полагаю, целесообразнее разбивать запись уровня на отрезки не 30, а 20 м. Если на отводе об- наружен, наряду с этим, перекос или плавное от- клонение по уровню, то необходимое уменьшение скорости устанавливают по двум параметрам: уклону отвода и перекосу или уровню — и из двух значений скорости принимают меньшее. Но любое увеличение крутизны отвода от нор- мального значения можно рассматривать как пере- кос или плавное отклонение по уровню (в зависи- мости от длины участка с увеличенной крутизной — до 20 или более 20 м) и по их величине устанавли- вать скорость движения поездов (см. журнал «Путь и путевое хозяйство», № 6, 1996 г.). При таком рас- смотрении нс останутся без оценки короткие (менее 30 м) участки отвода с увеличенным уклоном. В этом случае перекос (или плавное отклонение уровня) должен определяться палеткой (как было показано выше), причем вершинами перекоса надо считать точки перелома линий, соответствующих разным ук- лонам отвода возвышения. Рассмотрим конкретный пример (рис. 10), ис- пользуя ленту путеизмерительного вагона № 216, 28 Рис. 8. Перекос с ветвью, направленной «противоположно средней линии»: 1 — запись уровня; 2 — средняя линия на отводе проверившего 26.06.96 7171-й км четного пути Транссибирской магистрали. Через две недели в этом месте произошло крушение грузового поезда, следо- вавшего со скоростью 60 км/ч. На 9-м пикете, там, где начался сход подвижного состава с рельсов, вы- явили перекос 24 мм на длине 18 м и угол в плане с разностью стрел 56 мм на длине 22 м. Такое сочета- ние неисправностей по ТУ—81 не требовало больше- го уменьшения скорости, поскольку протяжение каждого их этих отступлений превышало 10 м, т.е. предупреждение об ограничении скорости до 60 км/ч, выданное ПС-216 А.В.Бобро по величине пе- рекоса, полностью соответствовало условиям безо- пасности движения. Этот перекос обнаружили на круговой кривой, а перед ним, на отводе возвышения было несколь- ко участков с различным значением /, причем уча- сток с максимальной крутизной (2,46 %о) имел длину 16 м. Согласно Приказу № 2 ЦЗ такой уклон требует уменьшения скорости до 65 км/ч. Если же, следуя Инструкции ЦП-515, выделять участки про- тяжением не менее 30 м (в случае неодинакового наклона записи уровня на отводе), то i получится меньше, и, соответственно, скорость — выше. По- пробуем данное отступление трактовать как пере- кос от нулевой линии, проведенной с крутизной 1 %. При этом, если располагать палетку для рас- шифровки перекосов перпендикулярно нулевой ли- нии, то получится даже не перекос, а плавное от- клонение по уровню 14 мм, не предусматривающее ограничения скорости. Если же палетку накладывать вертикально, то выявляется перекос, при обнару- жении которого по ТУ—81 устанавливают скорость 60 км/ч. Следовательно, при любом рассмотрении отступлений на ленте скорость 60 км/ч удовлетво- ряла требованиям безопасности движения поездов, а поэтому обвинение А.В.Бобро в том, что он не выдал ограничение скорости 40 км/ч, считаю несо- стоятельным. Вообще, во всех случаях при i > 2,7 %0 при регламен- тированной Инструкцией ЦП-515 длине участка отво- да возвышения 30 м ско- рость, устанавливаемая по плавному отклонению уров- ня, не превысит 60 км/ч, т.е. не будет большой ошиб- кой данное отступление рассматривать только как плавное отклонение по уровню. Если же для опре- деления скорости по вели- чине отступления по уров- Рис. 9. Перелом уклона отвода возвышения: /[ — крутизна фактического отвода; /2 — крутизна отвода участка длиной 30 м
ню применять не ступенчатую систему с резким скачком скорости на границе степеней отступлений, а линейную ин- терполяцию — то трактование крутизны отвода возвышения как отклонения по уровню бу- дет справедливо для любого значения L При оценке увеличенной крутизны отвода на длине до 20 м как перекоса — нулевую линию считаю необходимым проводить для участков со скоростями движения до 120 км/ч (включительно) с укло- ном 1 %0, а со скоростями свыше 120 до 140 км/ч — 0,7 %о. Могут возразить, что при скоростях 60 км/ч и ниже до- пускаемый уклон отвода воз- вышения увеличивается, а поэтому нулевую линию надо проводить с большим укло- ном. Однако уклон 1 %о нуле- пс 3 Рис. 10. Фрагмент ленты 7171-го км: 1 — диаграмма уровня; 2, 3 — диаграммы рихтовки соответственно правой и левой ниток; 4 — установочные линии для писцов рихтовки; 5,6,7 — перекосы соответственно 24, 20, 24 мм; 8 — угол в плане 56 мм; <-направление движения; х — место начала схода вой линии компенсируется увеличением амплитуд перекосов для таких скоростей, ведь граница между перекосами III и IV степеней для скорости 120 км/ч — 20 мм, а для 60 км/ч — 25 мм и т.д. Часто на дистанциях пути, ссылаясь на п.2.2 кни- ги В.Каменского и Э.Шаца «Содержание железнодо- рожного пути в кривых» (М.: Транспорт, 1987 г.), спрашивают: если в пределах одной переходной кри- вой встречаются переломы уклона отвода возвыше- ния и скорость определяют по наибольшему уклону, то какую принимают при расчете скорости мини- мальную длину такого уклона? Единого мнения на этот счет нет. Как отмечалось выше, Инструкция ЦП-515 регламентирует минимальную длину 30 м (при одинаковом уклоне берется полная длина отво- да возвышения, которая, естественно, может быть и меньше 30 м). При защите техпаспорта на Московс- кой дороге пользуются Указанием № ПТ-42 кр/921 от 13.11.96 (действует только на Московской дороге). Вот выдержка из него: «В случае, когда крутизна от- вода непостоянна, в расчет для определения скорос- ти движения берется самый крутой отвод при усло- вии, что его длина — не менее 1/3 общей длины от- вода возвышения». При этом, если полная длина от- вода небольшая, например 20 м, то в расчете будут учитываться слишком мелкие участки (менее 7 м) с наиболее крутым уклоном, что совсем не сказывает- ся на скорости. В журнале «Путь и путевое хозяйство» (№ 6, 1996 г.) мною был предложен иной способ определения минимальной длины участка с увели- ченной крутизной отвода возвышения для расчета скорости движения, который до сих пор никем не опровергнут. Считаю возможным использовать следующий ва- риант решения. При разной крутизне отвода возвы- шения в пределах одной переходной кривой ско- рость движения определяется по наиболее крутому отводу: если его длина больше 20 м — по таблице Приложения 6 к Приказу МПС от 14.07.94 № 2 ЦЗ, при меньшей длине — по перекосу, вершинами ко- торого являются точки перелома уклона возвыше- ния, измеряемому от нулевой линии, соответству- ющей нормальной крутизне отвода, вертикальным расположением палетки (рис. 11). Хочу также заме- тить, что при довольно большом протяжении от- резка с увеличенной крутизной отвода, плавное от- клонение уровня может достигнуть значительной величины, требующей большего ограничения ско- рости чем по /, и об этом не следует забывать. На ленте путеизмерительного вагона скорости движения по уклону отвода возвышения определя- ют с помощью специальной палетки, форма и раз- меры которой приведены в Приложении 1 Инст- рукции ЦП-515, где также даны формы палеток для углов в плане, перекосов и просадок. Однако, в от- личие от ТУ—81, размеры палеток для перекосов и просадок по высоте отступлений не приведены и нет указания о допуске на точность показания ме- ханизма. Нет чертежа палетки для измерения плав- ных отклонений уровня с учетом погрешности. В ре- зультате, погрешность в линиях допусков на ленте учтена, а в палетках, изготовляемых в ПКТБ путей- ского главка и в Инфотрансе — она игнорируется. Важно обратить внимание на несоответствие между табл. 3.4 Инструкции ЦП-515 и гл. 2 Прило- жения 6 Приказа МПС № 2 ЦЗ. Например, на Александровской дистанции пути на ряде кривых при максимально допускаемой скорости движения 65 км/ч (установленной, кстати, именно из-за не- возможности уменьшить крутизну отвода возвыше- Рис. 11. Схемы для оценки крутизны отвода возвышения 29
Рис. 12. Фрагмент ленты 10-го км участка Москва ния). — уклон по Инструкции ЦП-515 не должен превышать 1,9 мм/м, в то время как по Приказу № 2 ЦЗ (и по палетке, кстати, тоже) — 2,5 мм/м. Уклон отвода кривизны Очень часто в практике возникает необходимость определить скорость движения поездов по факти- ческому уклону отвода кривизны в пределах пере- ходной кривой. Изменение стрелы изгиба от 0 на прямой до ее максимального значения, соответ- ствующего радиусу круговой кривой, должно про- исходить равномерно и плавно (без резких колеба- ний), при этом на ленте путеизмерительного ваго- на в записи рихтовки нормальный наклон линии отвода кривизны будет располагаться под углом не более 45°. Это вытекает из требований § 13 и 17 Ин- струкции по текущему содержанию железнодорож- ного пути (ЦП 2913), в которых определяется ми- нимальная длина переходной кривой в зависимости от радиуса круговой кривой. Однако в ряде случаев может встретиться уклон отвода кривизны значительно круче, как, напри- мер, на 10-м км IV главного пути участка Москва— Люберцы Московско-Рязанской дистанции пути (рис: 12), где стесненные условия (мост с безбалла- стным мостовым полотном) не позволяют устроить нормальный отвод. Как определить скорость в этом случае? Инструкция ЦП-515 не дает ответов на по- добные вопросы. Сделать расчеты, выводы и сказать решающее слово должна, конечно, наука. Пока же попытаемся предложить собственный метод опреде- ления скорости в зависимости от уклона отвода кривизны по записи на ленте. Основной предпосылкой для этого будем считать запись рих- товки на ленте при следовании путеизмерителя по боковому на- правлению стрелочного перево- да марки 1/11. Скорость при та- ком движении не должна пре- вышать 40 км/ч. Конечно, зна- чение определяется не только отводом кривизны, но также и тем, что в переводной кривой не устраивают возвышение на- ружного рельса. Однако, беря за основу скорость 40 км/ч, мы имеем определенный запас — это своего рода перестраховка. Уклон линии отвода кривизны на записи рихтовки на перевод- ной кривой стрелочного перево- да марки 1/11 равен 0,0095— 0,0096. Эти цифры можно опре- делить и теоретически. При нор- мальном отводе примем крутиз- ну отвода if ~ 0,001. Итак, име- ем: для скорости 120 км/ч i{ — =0,001, для скорости 40 км/ч /f — =0,0095. Выполнив теперь квад- ратичную интерполяцию, най- дем семейство прямых наклон- ных линий, определяющих ско- рость движения поездов для раз- Люберцы ного уклона отвода кривизны в переходной кривой (подобно тому, как это принято для отвода возвышения), и получим следующую зависимость скорости от ук- лона отвода кривизны /f (значения проверены ав- тором по янп и у): /р%о... 1,0 2,0 3,5 6,0 7,5 9,5 >10,0 И км/ч... 120 100 80 60 50 40 15 Измеренные на ленте уклоны отвода кривизны округляют до 0,5 %о в большую сторону, промежу- точные значения скорости определяют линейной интерполяцией. Приведенные значения можно ис- пользовать при построении специальной палетки для определения И в зависимости от /г (подобно су- ществующей палетке для отвода возвышения). При длине крутого отвода кривизны менее 20 м или в случаях переломов записи отвода кривизны на таком же расстоянии следует трактовать это от- ступление как угол в плане от нулевой линии, про- веденной под 45°, и оценивать такой угол верти- кальным приложением палетки для расшифровки рихтовки (см. рис. 1), тем самым определяя степень угла в плане и соответствующую скорость. В приве- денном нами примере: по уклону отвода кривизны необходимо уменьшить скорость до 40—45 км/ч, если трактовать этот чрезмерно крутой отвод как угол в плане — тоже 40 км/ч. Любопытно, что на- чальник Московско-Рязанской дистанции пути, не делая подобных расчетов, из чисто интуитивных со- ображений установил по этому месту именно такую скорость. Предвижу возражение авторов Инструкции ЦП-515. Позвольте, скажут они, зачем усложнять, надо в подобных случаях определить, исходя из факти- ческих условий, непогашенное ускорение днп и 30
скорость изменения непогашенного ускорения у и по ним установить скорость движения по формулам: И = 7^(9,1 + 0,079/1,) Несовпадение отводов _ 2,16 Д£ ^нп2 “ ^нп! приведенным в п.4.3.6 Инструкции. Первую из этих формул для удобства пользования ею, памятуя о по- рядке действий при арифметических вычислениях, следовало бы записать в несколько ином виде, а именно: И =7(0,079/1,+9,1 )/?i , а вторая формула и вообще неверна, что мы докажем чуть ниже. Что же касается проверки скорости по не- погашенному ускорению при расшифровке ленты, то, во-первых, согласно Инструкции ЦП-515, ее вы- полняют только когда установлено несовпадение на- чала и конца отводов возвышения наружного рельса и стрел изгиба в переходных кривых на ленте более 10 мм (20 м пути). При таком условии многие места с крутым отводом кривизны вовсе не будут рассмотре- ны. А, во-вторых, при ручной расшифровке ленты использование формул весьма трудоемко. Вычислим, однако, для точек 1 и 2, показанных на рис. 12, анп и \|/ для различных максимальных скоростей движения пассажирских поездов V (см. таблицу). км/ч -4» мм кп1 ’ нп2’ нп’ V, м/с2 м/с2 м/с2 м/с3 р’ км/ч 60 50 54 2000 670 0,06 0,14 0,10 0,12 0,22 1,04 0,06 0,16 8 144 0,21 0,87 41 0,12 0,16 0,41 0,60 72 54 В этой таблице радиус R и уровень h для точек 1 и 2, а также расстояние между этими точками Д£ опре- деляют по ленте согласно п.4.3.6 Инструкции ЦП-515. Обращаю внимание, что значение Л, измеренное на ленте, удваивают (так как вертикальный масштаб за- писи уровня 1:2). Величину же стрелы изгиба /, под- ставляемую в формулу для расчета R, берут непосред- ственно с ленты (не удваивают). К — скорость, опре- деленная расчетом по формуле (3) указанного пункта Инструкции. Таким образом, по расчету скорость движения по- ездов по 10-му км IV главного пути не должна пре- вышать 54 км/ч. То,, что по палеткам вышло 40 км/ч, не противоречит расчету, а как раз предполагает не- который запас (разумную перестраховку). Приведенный в таблице расчет позволил обнару- жить явную абсурдность формулы 2,16Д£ ^нп2 " ^нп! предлагаемой авторами Инструкции ЦП-515. Ско- рость, устанавливаемая для конкретного отступле- ния, записанного на ленте, должна быть одинаковой для любой задаваемой максимальной скорости. А по формуле (3) она получается разная. Ошибка заклю- чается в том, что анп1 и лнп2 в этой формуле должны вычисляться не для максимальной скорости, как при определении у, а уже для новой, рассчитанной скорости Ир. Инструкция ЦП-515 (п.4.3.6) регламентирует оп- ределение требуемой скорости движения поездов при несовпадении начала (конца) нарастания возвыше- ния наружного рельса и начала (конца) нарастания стрел изгиба на переходных кривых. П.5.10 этого же документа обязывает начальника путеизмерителя пе- редавать уведомление о необходимости уменьшения скорости не позднее 3 ч после проверки перегона, на котором имеются места с несовпадением указанных выше точек. В связи с этим у меня возникли к авто- рам Инструкции ЦП-515 следующие вопросы, на ко- торые хотелось бы получить обстоятельные ответы. Уверен, что в них заинтересованы все работники пу- теизмерительных вагонов России. 1. Возьмем для примера ленту прохода путеизме- рительного вагона по участку Москва—Шаховская Московско-Рижской дистанции пути, который про- веряют в течение одного рабочего дня. Здесь на 280 км обоих путей приходится 256 кривых радиусами менее 2000 м. (На Московско-Савеловской дистанции на 230 км лежат 219 кривых, на Московско-Киевской на 250 км — 387 кривых, не говорю уже о дорогах Урала, Восточной Сибири и Дальнего Востока.) При ручной расшифровке надо выполнить как ми- нимум по четыре замера несовпадения на каждой пе- реходной кривой, а в случае, когда Д£ > 20 м, заме- рить в этих точках возвышение и вычислить радиус (таких точек на одной кривой может быть восемь, а если она имеет несколько радиусов и несколько раз- ных возвышений, то их количество еще увеличивает- ся). Эта работа требует немало времени, даже если пользоваться специальной линейкой (как, например, в путеобследовательской станции № 191), деления на которой соответствуют радиусу кривой. Затем для каждой точки по формулам рассчитыва- ют онп и у, и если они превышают допустимые зна- чения, то потребуется еще по другим формулам оп- ределить скорость. Конечно, не все точки необходимо будет проверить (кстати, а почему не все?), но зато помимо этой работы надо отметить, измерить и под- считать количество прочих отступлений: перекосов, просадок, углов в плане и др. Интересно, сколько времени для этого потребуется авторам, разработав- шим такой порядок, даже после соответствующей тренировки? Смогут ли они через 3 ч после оконча- ния проверки выдать всю требуемую информацию? 2. Определить необходимую скорость по формуле (3) п.4.3.6 можно только очень трудоемким методом последовательных приближений — где уж тут уло- житься в 3 ч. Видимо, следует разработать другой ме- тод, основанный на вычислении Д\у (разницы между фактическим и допускаемым значениями у) и на- хождении по ней ДИ, т.е. уменьшения установленной скорости. Эти данные следует свести в таблицу. Но пока такого метода нет. Сейчас же правильно определить скорость в слу- чае превышения у допустимого значения можно так- же решением кубического уравнения следующего вида: - 0,0793(А2 - hx)V - 28,О8Д£ = 0 Сколько времени потребуется на решение одного такого уравнения в условиях немашинной расшиф- ровки? И вообще, возможно ли проводить в путеиз- 31
Рис. 13. Пример для расчета у и янп мерительном вагоне работу, предлагаемую в п.4.3.6? 3. Предлагаю подробно разобрать случай, пред- ставленный на рис. 13, при действующих скоростях 60 и 120 км/ч, и определить, какая скорость допус- тима в этом примере. Почему не проверяется у для точек 3 и 4? 4. На одной из дистанций пути в сентябре 1998 г. при среднем ремонте, применяя высокопроизводи- тельную, полностью компьютеризованную машину Дуоматик-09-32 CSM, так выправили большинство кривых, что несовпадения точек начала нараста- ния возвышения и начала нарастания кривизны дос- тигали 30, 40, а в отдельных случаях даже 80 м. В фор- муле для определения у (см. п.4.3.6) АЛ входит в зна- менатель, а поэтому с ростом AL величина у умень- шается и при 80 м никогда не превысит допустимого предела в 0,6 м/с3. В примере, показанном на рис. 14 ни в одной из точек 1, 2, 3, 4 (при V = 40 км/ч) янп не превышает 0,7 м/с2, а у — 0,6 м/с3. Надо ли в этом случае закры- Рис. 14. Пример для определения величины плавного откло- нения по уровню вать движение поездов, так как плавное отклонение по уровню в прямом участке пути в точке 2 (и до точ- ки 3) достигает величины, большей 50 мм? 5. Как оценить угол в плане «противоположного направления» на переходной кривой, представлен- ный на рис. 12 (разность стрел между точками 3 и 4)? Одновременно прошу противников вертикального приложения палетки определить протяжение этого угла по ТУ—81. 6. Чем объясняется в п.4.3.6 условие АЛ > 20 м? Ведь, как было показано выше, у при АЛ < 20 м мо- жет гораздо чаще принимать значения, превышающие допускаемые. Если 20 м — это поправка на некоторую специфическую особенность записи рихтовки на ленте путеизмерительного вагона системы ЦНИИ-2, то ведь данная поправка может быть с разным знаком, т.е. при опережении записью уровня записи рихтовки действительное несовпадение характерных точек на кривых даже увеличивается по сравнению со значе- нием, замеряемым на ленте. УСТРОЙСТВО ГАБИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ В.В.ВИНОГРАДОВ, Т.Г.ЯКОВЛЕВА, доктора техн, наук, Ю.К.ФРОЛОВСКИЙ, канд. техн, наук Технология и основные правила усиления зем- ляного полотна габионными конструкциями отра- жаются в проекте производства работ. Проект ут- верждает служба пути дороги. Он должен содержать: схемы производства работ; перечень необходимых материалов, машин, механизмов и инструмента; календарный график работ и правила техники безо- пасности при их проведении. Проект и календарный график должны предусматривать подготовительные, основные и отделочные работы, а также способы оценки их качества. Сборка и установка габионов Габионы и матрасы Рено завод поставляет сло- женными специальным образом и соединенными в связки. На строительных пло- щадках габионы открывают и собирают, выпрямляют стенки и головные части, возможные диафрагмы и вертикальные кромки прошивают специаль- ной проволокой. Прошивку обычно выполняют, пропуская проволоку через каждые два звена. После сборки нескольких га- бионов, прошитых по форме коробки и соединенных в груп- пы, переходят к их укладке, со- единяя по группам, с прочной прошивкой всех контактных кромок. 32
Габионы и матрасы Рено заполняют карьерным камнем, размеры которого превышают размеры звена сетки. Камни укладывают таким образом, чтобы получить минимум пустот. В зависимости от условий заполнение выполняют вручную или с по- мощью механических средств. После этого закрыва- ют крышки габионов и прошивают проволокой вдоль кромок. При сборке габиона следует придерживаться следующей последовательности операций. Раскрыть габион, который находится в пакете на ровной твердой поверхности. Растянуть его и выровнять все складки. Перед этим необходимо убедиться, что все части габиона без изгибов и неровностей. Согнуть лицевую, заднюю и боковые панели в вертикаль- ную позицию, сформировав прямоугольный ящик. Соединить вершины углов ящика вместе толстой проволокой кромки, выступающей из углов каждой панели. При этом верх всех четырех сторон ящика должен находиться на одном уровне. Связать вер- Рис. 2 шины углов панелей, соединив их вместе витками. Перевязку выполняют, чередуя одну и две петли через каждые 100 мм. При формировании и установке конструкций действуют следующим образом. Подготавливают площадку для установки габи- онов, разравнивают и планируют поверхность земли. Несколько собранных проволочных остовов габионов переносят на место возведения конст- рукции, где их устанавливают рядом с теми, ко- торые заполнены камнем. Затем габионы связыва- ют между собой по соседним граням, как изложе- но выше. При этом второй ряд габионов следует устанавливать «лицом к лицу», «спина к спине» (рис. 1). Пустые габионы закрепляют в необходи- мом положении, забивая в их углы стержни, ко- торые используют для вытягивания габионов и облегчения операции связки пустого габиона с ранее установленным. Заполнять габионы рекомендуется камнем раз- мером 125—200 мм (но не более 250 мм). Мини- мальный размер камня должен быть не меньше раз- мера ячейки сетки. Допускается укладывать 5—7 % камня меньшего диаметра. Габион заполняют вруч- ную или механизированным способом. Камни надо укладывать плотно, чтобы получить в конструкции минимальное количество пустот. При этом после- дний габион следует оставлять пустым, для того чтобы к нему можно было привязать следующие га- бионы. За один раз заполняют только одну треть га- биона. Затем фиксируют его изнутри горизонталь- ной связью поверх слоя камня (рис. 2). Далее зак- репляют вторую треть габиона, и наконец после- днюю треть до его верха. Габионы высотой 0,5 м можно заполнять в два приема. Габионы высотой 0,33 м заполняют в один прием без связующих скоб. Для компенса- ции осадки камня габион следует заполнять с запасом на 2,5—5,0 см выше верхней кромки. Для этих целей наиболее подходит мелкий материал. При укладке габионных матов в берегоукрепляющих сооружени- ях, где на них активно действует падающая струя воды или силь- ное течение потока, необходимо устанавливать до- полнительные связующие скобы между верхней крышкой габиона и его днищем. Крышку следует плотно притягивать к верхним граням и одновременно увязывать проволокой (см. рис. 2). Первоначально делают временную привязку углов, чтобы не происходило сдвига сетки по пе- риметру верха габиона. Если камень-заполнитель мешает плотной притяжке крышки, то некоторое его количество можно переместить внутрь габиона. Для монтажа конструкций рекомендуется ис- пользовать следующий инструмент: плоскогубцы (с длинными губами), монтировку или маленький лом, специальный инструмент Маккаферри (типа «степлер») для притягивания и увязки крышки га- биона. В отдельных случаях (для относительно про- тяженных сооружений, воспринимающих значи- тельные нагрузки) применяют компактную (руч- ную) лебедку для натяжения каждого устанавливае- мого габиона с простыми приспособлениями для растяжки. Ее крепят к боковине пустого габиона, другая боковина привязана к уже стоящим элемен- там. При работе лебедка должна быть надежно заан- керена. После растяжки габион сразу следует запол- нить камнем. Сборка и установка матрасов Рено Матрасы, доставленные в пакетах, распаковы- вают. На жесткой ровной площадке их раскладыва- ют и расправляют все их складки. Поднимают вер- тикально боковые стороны, переднюю и заднюю панели, а также диафрагмы. Проверяют их высоту. Рис. 3 33
Рис. 4 Она должна быть одинаковой для обеих боковин. Поднимают вертикально диафрагмы на высоту бо- ковин, привязывают к ним короткими выпусками проволоки армирования и зацепляют за проволоку армирования боковины, которая проходит по верх- ней кромке (рис. 3). Берут конец проволоки, кото- рой привязана диафрагма к днищу габиона и про- таскивают на себя. Затем этот конец проволоки ис- пользуют для привязки диафрагмы к боковине. Проволоку протаскивают ровно на столько, сколь- ко необходимо для привязки. Привязку надо выпол- нять цельной проволокой, а не отдельными корот- кими связками. Лицевую и заднюю панели сгибают на нужную ширину так, чтобы края боковин и этих панелей были на одном уровне и привязывают к боковинам. Матрасы осторожно укладывают поверх геотекстиля таким образом, чтобы не порвать его проволокой. Затем матрасы окончательно устанавли- вают в проектное положение и надежно связывают между собой. На откосах и склонах матрасы необхо- димо укладывать двухметровой стороной вверх и зак- реплять в верхних углах деревянными колышками. Матрасы увязывают между собой пустыми, потому что заполненные матрасы увязать невозможно. Матрасы заполняют камнем вручную или с помо- щью какого-либо механизма. На откосах и склонах их заполняют снизу вверх. Камень-заполнитель должен быть прочным и иметь размеры больше 75 мм и мень- ше 2/3 толщины матраса. Для конструкций на морс- ком побережье минимальный размер камня прини- мают не менее 150 мм. Матрасы заполняют последовательно, один за другим. При этом несколько пустых матрасов необ- ходимо связать и подготовить к заполнению, чтобы работа шла непрерывно. Они должны быть немного переполнены с учетом возможной осадки камня. После заполнения крышку закрепляют в углах матраса и затем надежно привязывают к верху бо- ковин и диафрагм. При этом связку следует вести, чередуя одинарную и двойную петли. Если уже за- полнены несколько матрасов, то крышки можно привязать одновременно на двух смежных матрасах. При укладке матрасов на откосах и склонах кру- тизной более 1:1,5 их необходимо надежно закре- пить деревянными кольями (сваями) на вершине откоса через каждые два метра или через другое не- обходимое расстояние. На песчаных откосах или склонах, сложенных из мягких грунтов, колья дол- жны оставаться забитыми не только при заполне- нии габионов, но и после него. Если необходимо установить матрасы меньшей длины, чем имеющиеся в наличии, то их следует разрезать по длине. Отрезанная часть матраса полу- чается открытой с одной стороны. Такой габион может быть использован как дополнительная часть конструкции или самостоятельная часть защиты от- коса (склона). В последнем случае открытый край отрезанного габиона закрывают после заполнения камнем. Под углом сгибают обе боковины и сверху накрывают крышкой. Для устройства криволинейных участков соору- жения матрасы Рено можно разрезать двумя спосо- бами: матрас разрезают по диагонали на две треуголь- ные секции, которые соединяют между собой по острым углам (рис. 4,а); для более пологих закруглений развертки целых матрасов укладывают последовательно по проектно- му закруглению, частично перекрывая их друг дру- гом (рис. 4,6), часть последующего матраса, пере- крывающего предыдущий, отрезают, операции повторяют до тех пор, пока закругление не будет пройдено, затем обрезанные матрасы собирают по схеме. Для сборки и установки матрасов Рено исполь- зуют плоскогубцы с длинными губками и кусачки, металлические стержни для натяжки крышки мат- раса перед его привязкой, монтировку и деревян- ные колья. Основные требования техники безопасности и охраны окружающей среды Усиление земляного полотна габионными соору- жениями должно осуществляться с учетом Правил технической эксплуатации железных дорог России, Инструкции по обеспечению безопасности движе- ния поездов при производстве путевых работ, Пра- вил по технике безопасности движения поездов при производстве путевых работ, СНиП Ш-43—75, СНиП Ш-8-76, СНиП Ш-4-80. Раздел проекта производства работ, содержащий правила техники безопасности и охраны труда разра- батывают для выбранной технологической схемы и имеющихся машин и механизмов. Для учета особен- ностей работ на конкретном участке земляного по- лотна составляют местную инструкцию по технике безопасности. По вопросам охраны окружающей среды строи- тельная организация разрабатывает местную инструк- цию, исключающую возможность засорения строи- тельной площадки и прилегающей территории. 34
«НАВИГАТОР» В.Б.БРЕДЮК, докт. техн, наук В настоящее время большинство машин, пред- назначенных для рихтовки и выправки пути, рабо- тает по принципу сглаживания без учета геометри- ческих параметров плана и профиля линии. В ре- зультате не только не устраняются существующие расстройства колеи, но и появляются новые — путь смещается с проектного положения, особенно в зоне переходных кривых. Так как затраты на вып- равку пути составляют основную долю эксплуата- ционных расходов, повышение ее эффективности следует считать первоочередной задачей, основа ре- шения которой — совершенствование технологий инженерно-информационного обеспечения и авто- матизация выправки. С 1995 г. на дорогах внедряется разработанная НИЦ «Путеец» Сибирского государственного универ- ситета путей сообщения «Автоматизированная систе- ма съемки, расчетов и выправки пути». Уже сейчас на восьми магистралях десятки машин типов Р, ВПР, ВПРС и ПРБ оборудованы однокоординатной верси- ей этой системы, обеспечивающей постановку пути в проектное положение в плане и разбивку проектного возвышения наружного рельса. В 1998 г. на Западно-Сибирской дороге прошла ус- пешные испытания в производственных условиях трехкоординатная версия системы «Навигатор», пол- ностью автоматизирующая процессы измерения, рас- четов и выправки пути в плане, продольном и попе- речном профилях. «Навигатор» представляет собой аппаратно-про- граммный комплекс на базе портативного компьюте- ра. Он предназначен для инженерно-информационно- го обеспечения выправки пути — автоматизации съемки его натурного положения, расчетов координат и оптимального пространственного положения с уче- том условий эксплуатации, технических, габаритных и иных требований и ограничений; управления вып- равкой с точной постановкой колеи а заданное поло- жение в плане, профиле и по уровню при текущем содержании и ремонтах; документирования результа- тов расчетов и паспортизации параметров плана ли- нии, продольного профиля и возвышения наружного рельса; анализа допускаемых скоростей движения по- ездов по элементам плана линии и их сопряжениям; создания и ведения базы данных натурных измерений и результатов расчетов и выправки; обмена данными с другими подсистемами АСУ путевого хозяйства на различных уровнях управления, в том числе по кана- лам модемной связи. Малогабаритные блоки технических средств систе- мы размещены в рабочей кабине машины. Бортовой компьютер соединен с ее контрольно-измерительной системой и рабочими органами посредством специа- лизированного программируемого микропроцессор- ного контроллера. Он преобразует аналоговую изме- рительную информацию от штатных датчиков маши- ны в цифровой код с заданным шагом квантования, передает ее в компьютер, а также получает цифровую информацию от компьютера для формирования сиг- налов управления выправочными устройствами и ин- дикаторами машины. Программы «Навигатора» «Настройка» — ввод параметров контрольно-изме- рительной системы машины, связь бортового компь- ютера с контроллером при калибровке датчиков, ин- дикаторов и исполнительных органов машины. «Съемка» — ввод данных для идентификации уча- стка натурных измерений, связь бортового компьюте- ра с контроллером при опросе датчиков измеритель- ной информации, визуализация процесса и сохране- ние полученных данных. «Расчет» — оптимизация пространственного поло- жения пути, визуализация, документирование и со- хранение в базе данных результатов расчетов опреде- ление допускаемых скоростей движения поездов и построение программных заданий для управления выправкой пути. «Выправка» — связь между бортовым компьюте- ром и контроллером, считывание текущей информа- ции с датчиков, вычисление отклонения от проект- ного положения в текущем сечении пути, визуализа- ция процесса выправки, передача управляющих сиг- налов на исполнительные органы и индикаторы ма- шины, вычисление отклонений от проектной оси по данным контрольного стрелографа, сохранение в базе данных результатов выправки. «База данных» — накопление, хранение и использо- вание информации о работе системы во всех режимах. Принцип действия «Навигатора» основан на опти- мизации положения пути по данным машинной съемки в плане, продольном и поперечном профилях. Стрелы изгиба асимметричных хорд машины преоб- разуются в кривизну пути на малом шаге измерений, по которой вычисляют координаты его натурного по- ложения в специальной криволинейной ортогональ- ной системе координат. Для точной постановки пути в проектное положе- ние в плане или продольном профиле необходимо в каждом его сечении знать проектную стрелу изгиба машинной хорды и величину расчетного сдвига (подъемки) в точке ее переднего конца. Точные зна- чения проектных стрел можно получить единствен- ным способом — по параметрам эпюры проектной. кривизны, заданной положением характерных точек переходных кривых и кривизны сопрягаемых ими круговых кривых (прямых). Параметры эпюры проектной кривизны и расчет- ные перемещения пути определяют на основании его оптимального положения по данным подробных на- турных измерений. В этих расчетах критерии опти- мальности параметров — ограничения, накладывае- мые на расчетные перемещения пути (нормали). В технологии выправки пути ограничения переме- щений по длине участка играют особую роль. Они описывают состояние габаритов, наличие балласта, величины зазоров, учитывают возможности машины и определяют максимальные амплитуды устраняемых расстройств. Методы расчетов выправки участков пути неогра- ниченной сложности в плане и профиле, реализован- ные в «Навигаторе», позволяют получить строго пара- 35
метрические решения проектной кривизны при безус- ловном соблюдении критериев оптимальности расчета: определении минимального количества элементов пла- на или профиля, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям и гарантирующих минимум выправочных работ при заданных ограничениях. Параметры плана и профиля оптимизируют при помощи процедур, осно- ванных на зависимостях теории нормалей. Сначала в заданной системе ограничений на сдви- ги (подъемки) выделяют участки постоянной кривиз- ны, т.е. прямые и круговые кривые. Затем аналитичес- ки по двум моментам полученных проектных стрел изгиба находят положение характерных точек сопря- гающих их переходных кривых. Параболическая апп- роксимация нормалей в пределах круговых кривых дает возможность уточнить значение радиусов, длин переходных и круговых кривых, положение тангенсов для удовлетворения всех принятых критериев опти- мальности расчета. Параметры эпюры возвышения наружного рельса определяют в соответствии с про- ектной кривизной плана линии. Эти результаты — готовый паспорт криволиней- ных участков. Их можно передавать в другие подсисте- мы АСУ путевого хозяйства для инженерно-инфор- мационного обеспечения работ, а также использовать при расшифровке показаний вагонов-путеизмерите- лей, в том числе оборудованных компьютерными си- стемами. Система «Навигатор» действует в трех основ- ных режимах: «Съемка», «Расчет», «Выправка». Съемку натурного положения пути в плане, про- дольном и поперечном профилях ведут с помощью предварительно настроенной машины на выбранном с использованием базы данных участке с назначен- ной стартовой позиции. В процессе съемки постоянно сканируются показа- ния датчиков измерительной информации с частотой 10 Гц, которые заносятся в память компьютера с ша- гом 0,625 м, вычисляемым по данным датчика пути. Аналоговые значения показаний датчиков АЦП кон- троллера преобразует в цифровой код, по которому определяются измеряемые величины в миллиметрах с учетом калибровок датчиков и поправок привязок к пути. Для получения координат натурного положения пути в плане и продольном профиле стрелы изгиба асимметричных хорд машины преобразуются в кри- визну пути на шаге 0,625 м с использованием высо- кочастотных цифровых фильтров и интегральных пре- образований. В процессе записи натурного положения колеи отмечают точки расположения маркеров путе- вой разметки (пикетаж, опоры контактной сети, ИССО и др.). Программное обеспечение системы поддерживает ввод и обработку информации о натурном положении пути в плане, профиле и по уровню, полученной вручную различными способами. Расчеты оптимального пространственного положе- ния пути выполняют на участке, выбранном из базы данных. Предварительно задают или редактируют предложенные компьютером условия эксплуатации — скорости движения поездов, ограничения сдвигов и подъемок пути. Расчет выполняется автоматически. На экран выводят графики результатов. Детальный просмотр и редактирование расчетов по плану, уровню и продольному профилю позволя- ют откорректировать проектные параметры и расчет- ные' перемещения пути с учетом дополнительных требований. По параметрам кривых и их сопряжений определяют непогашенные ускорения, скорости их на- растания и скорости подъема колеса на возвышение наружного рельса, на основании которых устанавлива- ют допускаемые скорости движения пассажирских и грузовых поездов или причины ограничений скорости. Согласно расчетам составляют программные задания управления машинной выправкой пути. Машинную выправку пути в плане, профиле и по уровню ведут на выбранном с использованием базы данных участке. Путевую машину с настроенной кон- трольно-измерительной системой устанавливают на стартовую позицию, с которой начинали натурные измерения. Изменяемые под воздействием рабочих механиз- мов путевой машины (подъемно-рихтующего устрой- ства — ПРУ) показания датчиков уровня и стрел из- гиба в плане и профиле сканируются с частотой 10 Гц. Величины, переведенные аналого-цифровым преоб- разователем (АЦП) в цифровой код и далее с учетом соответствующих калибровок в миллиметры, сравни- вают с эталонными значениями программного зада- ния которые обновляются через 0,625 м, а в проме- жуточных сечениях пути интерполируют. Эталонные стрелы изгиба в плане или профиле — проектные стрелы изгиба машинных хорд, исправленные на ве- личину, пропорциональную расчетному перемеще- нию пути в передней точке хорды. Отклонения натурных значений от эталонных при помощи цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) переводятся в управляющие сигналы для пропорцио- нального управления работой сервовентилей и инди- каторных приборов машины. Процесс выправки ото- бражается на экране компьютера, где кроме цифро- вых значений и графиков дублируются показания ин- дикаторных приборов. Выправка происходит в автома- тическом режиме. При отказе ПРУ и плохом состоя- нии верхнего строения пути это делают вручную по показаниям индикаторов. При работе на пути с боль- шими упругими отжатиями устанавливают режим «Упругий путь», при котором автоматически пере- рихтовывают путь в соответствии с коэффициентами упругости в каждом его сечении. Положение пути, выправленного в плане, записы- вают по показаниям контрольного стрелографа. Когда работы на участке закончены, автоматически вычис- ляются те отклонения от проектной оси, которые мо- гут быть устранены сразу дополнительным проходом с выборочной рихтовкой или приняты в качестве нового программного задания на последующую выправку в плане по полученным проектным параметрам. В процессе выправки на экран выводят введенные при съемке маркеры разметки пути, которые исполь- зуют для автоматической коррекции программного задания. В результате выправки пути отклонения от проектной оси в плане (остаточные сдвиги) и по уровню, как правило, не превышают 2—3 мм. Не- сколько большие отклонения от проектного положе- ния в продольном профиле можно объяснить отсут- ствием балласта при подъемках до 97 мм и наличием в стыках выплесков. Высокая точность постановки пути в проектное положение способствует резкому снижению уровня силового взаимодействия пути и подвижного состава, повышению стабильности работы пути и уровня бе- зопасности движения, что в итоге снижает неравно- мерный износ рельсов и гребней колес и сокращает эксплуатационные расходы. 36
Автоматизированная система на ВПО-ЗООО Для повышения эффективности работы маши- ны ВПО-ЗООО и улучшения технических показате- лей трехточечной системы в ПМС-43 ее модерни- зировали, оснастив микропроцессорным управля- ющим комплексом. В его состав входит: компьютер «Micro РС» с модулем ввода-вывода технологических сигналов, специально предназна- ченный для работы в тяжелых условиях эксплуата- ции (в дальнейшем — ПЭВМ); пульт оператора с цветным монитором на виб- ропоглощающей подвеске и вибростойкой герме- тизированной клавиатурой; измерительная тележка с электронными дат- чиками. На экране видеомонитора отображаются пара- метры состояния пути в плане (рихтовка), про- дольном профиле, по уровню. Они заносятся в базу данных относительно пройденного пути в метрах. Эту информацию можно распечатать как в графическом (режим самописца), так и таблич- ном виде. Автоматическая выправка пути осуществляется в следующих режимах: рихтовка; по продольному профилю; по уров- ню; комплексно по выше перечисленным парамет- рам; с использованием результатов контрольного проезда и машинного анализа фактического со- стояния колеи; полуавтоматическая выправка. Система обеспечивает контроль фактического состояния пути по уровню в процессе выправки, а также самоконтроль, при критических состояниях которого включается аварийная сигнализация. Предусмотрена статистическая обработка базы данных по контролируемым параметрам пути. ПЭВМ и электронные измерительные датчики расположены на основной тележке. В отличии от ранее используемой системы (на сельсинах) но- вые датчики представляют собой устройства, лег- ко адаптируемые практически к любой ПЭВМ се- мейства IBM PC. Принцип работы датчиков заклю- чается в измерении электрической емкости. Все оборудование имеет повышенную устойчивость к механическим воздействиям, пыли, влаге и темпе- ратуре. На основной тележке расположены датчики ре- гистрации положения хорды и датчик возвышения. Угловые датчики определения положения хорды касаются хорды специальными щупами. Они раз- мещены на тележке таким образом, что отсчет ко- ординат по осям абсцисс и ординат происходит вне зависимости друг от друга. Щупы подпружи- нены, поэтому можно легко и быстро установить хорду без специального закрепления. Датчик возвышения — жидкостной, основанный на принципе действия в перетекающих сосудах. Датчик пройденного пути — счетно-импульсно- го типа. Вся электроника датчиков имеет термоком- пенсацию, что позволяет с высокой точностью измерять параметры в различных температурных условиях эксплуатации на протяжении всего се- зона работ. Юстировка измерительного оборудования про- изводится с помощью специализированного про- граммного обеспечения и представляет собой от- ветственную операцию — занесение в базу данных результатов контрольных замеров, которые в даль- нейшем обрабатывают по методу кусочно-линей- ной аппроксимации. Программное обеспечение комплекса предус- матривает работу оператора с диалоговыми меню и имеет развитый пользовательский интер- фейс. Сначала выбирают тот или иной пункт про- граммы с помощью диалогового меню и заносят в базу данные о виде и положении места работы, фиксируют пикетаж отправочной точки с точнос- тью до метра. В зависимости от вида работ в ди- алоговое окно ввода данных заносят параметры выправки. Программа снабжена меню предварительных технологических настроек, в котором имеются данные о параметрах установки системы (геомет- рические координаты датчиков, диаметр датчиков, диаметр мерного колеса и т.д.), сохраняющиеся на флэш-диске в течении всего времени эксплуа- тации. Это позволяет гибко адаптировать систему к любым условиям. Необходимость применения флэш-диска выз- вана эксплуатацией, сопровождающейся вибра- цией, и, как показал опыт, обеспечивает безот- казную работу системы. Флэш-диск представля- ет собой электронную память с возможностью сохранения данных при отключении электропи- тания. Оператору предоставляются на экране монито- ра измерения в виде графических шкал: положе- ния хорды в декартовой системе координат; дат- чика возвышения; пройденного пути в метрах. Программой предусмотрена оперативная ручная корректировка управления, ее результаты также отображаются на экране монитора. Кроме этого, все замеры параметров записыва- ются в базу данных. В дальнейшем ими можно воспользоваться либо при работе по результатам контрольного проезда, либо при получении выход- ных форм. Необходимые данные можно копиро- вать на дискеты и переносить на сервер предпри- ятия для длительного хранения. В настоящее время часто приходится выпол- нять работы на участках пути, находящихся вне плановых координат. В этом случае особый инте- рес имеет режим правки по результатам конт- рольного проезда. Для этого оператору предос- тавляется режим графической корректировки пути и средства редактирования. Система постоянно совершенствуется с целью повышения ее надежности и минимизации обслу- живания. Уже разработаны бесконтактные датчики измерения ширины колеи. Рассматривается воз- можность применения высокоточных лазерных ги- роскопов и спутниковая привязка к местности по системе GPS. В.Я.НУДЕЛЬМАН г. Нижний Тагил 37
Отклики читателей ВПО-ЗООО с микропроцессором В журнале «Путь и путевое хозяйство» № 9 за 1998 г. напечатана статья К.Б.Ершовой, В.В.Петуховс- кого, С.В.Петуховского, В.П.Рюмина и Б.А.Юдина «Микропроцессорная система ВНИИЖТа». Многолет- нее сотрудничество путейцев ПМС-97 Московской дороги с авторами этой публикации позволило зна- чительно улучшить качество выправки пути машиной ВПО-ЗООО № 23. На ней впервые на сети дорог (око- Рис. 1 Рис.2 Рис.З ло 18 лет назад) установили автомат уровня с бес- контактным маятниковым датчиком, который и сей- час находится в рабочем состоянии, но смонтирован уже на ВПО-ЗООО № 500. В 1992 г. на этой же машине испытали аналоговую систему выправки пути в пла- не и по уровню и добились еще лучших показателей. В 1995 г. ПМС-97, возглавляемая тогда А.Н.Гриб- ковым, и ТОО «МАТЕСС» заключили договор о раз- работке и внедрении на ВПО-ЗООО № 500 микропро- цессорной системы управления выправкой пути в плане, продольном профиле и по уровню с приме- нением бортовой ЭВМ. Через два года машина вышла на линию в полном вооружении. Мы, непосредственные руководители производ- ства, обязаны так подготовить технику к выезду на перегон, чтобы ее отдача была максимально возмож- ной. Внедрение микропроцессорной системы значи- тельно облегчило управление машиной ВПО. Гото- вясь к «окну», члены бригады уточняют задание и сами вводят необходимые данные в бортовую ЭВМ. При этом им не нужна специальная подготовка. Если требуется предварительная запись, то руко- водитель работ определяет начало и конец ремон- тируемого участка, удовлетворяющие направлению в плане и высоким точкам профиля. Далее идет за- пись данного участка и расчет сдвигов и подъемок пути. По этим показателям легко откорректировать место окончания работы машины, ввести, при необ- ходимости, ограничения и с помощью компьютера сделать новый расчет. На рис. 1 приведены результаты записи участка кривой до прохода машины, на рис. 2 — расчетное положение пути в плане, на рис. 3 — параметры кривой. По ходу движения ВПО машинист контролирует на экране монитора выполнение заданной програм- мы и уровень пути. Благодаря гибкости управления микропроцессорной системой, пользуясь клавиату- рой ЭВМ, несложно внести некоторые корректиров- ки. Так иногда приходится делать в зависимости от имеющегося количества щебня при выправке пути в продольном профиле и по уровню. Кроме того, все- гда имеется возможность проверить качество про- хода своей или других выправочных машин, предва- рительно записав интересующий участок пути. Еще одно важное преимущество — ВПО, оснащен- ную микропроцессорной системой, рационально про- пускать перед снятием рельсошпальной решетки во время капитального ремонта (особенно в кривых). При этом после предварительной записи определя- ется фактическое положение криволинейного участ- ка и выдается расчет его требуемого положения. Этот расчет можно сопоставить с проектными дан- ными и при необходимости ввести соответствующие коррективы при укладке новых звеньев в кривых. За весь период эксплуатации ВПО-ЗООО № 500 с микропроцессорной системой с отличным каче- ством отрихтовала и выправила свыше 200 км при капитальном ремонте и отделочных работах. 1 В.С.ЧАЗОВ, начальник ПМС-97, В.Н.ДАНИЛОВ, начальник машины ВПО-ЗООО 38
ри земляных работах в Германии в настоящее вре- мя используют множество совре- менных высокопроизводительных машин — гидравлических экска- ваторов, самосвалов, гусеничных тракторов, грейдеров и т.п. Наря- ду с ними при строительстве до- рог .применяют и специальное оборудование, которое разраба- тывают и изготавливают преиму- щественно собственными сила- ми строители земляного полотна, в частности фирма J. Mobius Bau Gesellschaft & Со. Так, для особых геотехничес- ких условий создан трактор, ос- нащенный почвенными фрезами, работающими на глубине 0,6 м, с индивидуальным приводом мощностью 270 кВт. С помощью этой машины можно выполнять цементацию грунта гидравли- ческими связующими средства- ми и оздоравливать его, приме- шивая зернистые материалы. Специальные машины для улучшения и укрепления грунта обеспечивают повторное исполь- зование материалов для защиты земляного полотна от промерза- ния и в балластной призме. Дренаж и уплотнение откосов На строящихся или реконст- руируемых линиях грунтовые ус- ловия не всегда позволяют без проблем использовать тяжелые машины. В большинстве случаев необходимо предварительно ус- траивать, например, вертикаль- ный или вакуумный дренаж. Так, при строительстве новой линии между Ганновером и Касселем в районе Нортхайма выемку пред- варительно стабилизировали ступенчатым вакуумным дрени- рованием. После завершения работ эту дренажную систему подключили к открытому дрена- жу. По окончании строительства в выемке не наблюдалось опол- зней или каких-либо других сме- щений поверхностного грунта. Как показал опыт фирмы Mobius, при сооружении откосов важное значение имеет не толь- ко их правильное профилирова- ние, но и уплотнение грунта пер- пендикулярно поверхности. Фирма создала уплотнитель от- косов, который навешивают на гидравлический экскаватор. Он передает энергию уплотнения на грунт всегда перпендикуляр- но его поверхности. НОВЫЕ СПОСОБЫ ОЗДОРОВЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЗАРУБЕЖНАЯ ТЕХНИКА Требования к качеству земляных работ При сооружении земляного полотна большой площади не- обходимо выполнять динами- ческий контроль уплотнения от- сыпаемых масс грунта. Не- смотря на то что сейчас уплот- нительные катки оснащены со- ответствующими измеритель- ными устройствами, пользо- ваться последними могут толь- ко специалисты, так как градуи- ровка на определенные виды грунта требует большого опыта и может проводиться только с помощью лабораторных испы- таний в области механики грунтов. Если градуировка выполнена корректно, то недостаточно уп- лотненная поверхность может быть с оптимизированными затратами доведена до нужного состояния при помощи методов, основанных на использовании динамического контроля. Со- временные землеройные маши- ны позволяют выполнять боль- шие объемы работ с соблюде- нием оптимальных параметров даже на значительных площа- дях. Это создает предпосылки для создания неоседающего и устойчивого к вибрациям зем- ляного полотна. Вместе с тем следует отметить, что примерно из 40 тыс. км железнодорожных линий Германии после войны соорудили лишь около 2 тыс. км, а 30 тыс. км было построено в прошлом веке. В тот период материал для земляного полотна с большими затратами ручного труда добы- вали в ближайших карьерах, дос- тавляли преимущественно по железной дороге и выгружали в насыпь будущей линии без уп- лотнения. В связи с этим сегод- ня плотность грунта большин- ства насыпей такова, что позво- ляет без особых усилий полнос- тью вдавливать в него зонд дли- ной 2 м. Тогда земляное полот- но выдёрживало эксплуатацион- ные нагрузки, которые были зна- чительно ниже современных. Исследования показывают, что существенную роль в передаче поездных нагрузок играет рас- пространение колебаний в зем- ляном полотне, зависящих от ча- стоты, амплитуды и характерис- тик грунта насыпей. При этом основание также реагирует на колебания и резонансные часто- ты, вследствие чего нарушается, а иногда может пропадать со- всем связность его грунта. Это ведет к местным ослаблениям основания. Например, располо- женные под насыпью слои тор- фа или иного слабого грунта различной мощности могут стать причиной ее разрушения. На практике уплотнение грун- та при использовании путевых машин на рельсовом ходу, как правило, не проводится. Часто не учитывают высокий уровень грунтовых вод, которые по ка- пиллярам достигают основной площадки. Уложенный геотек- стиль при этом не преграждает путь капиллярной воде. В ре- зультате грунт основной пло- щадки размягчается, насыщает- ся водой, теряет несущую спо- собность. Новые методы работ Фирма Mobius в последние годы разработала и защитила патентами много новых методов производства работ. Ниже пред- ставлены важнейшие из них, со- зданные специально для желез- нодорожного строительства и ремонта пути. Боковой щит Боковой щит — это комплекс механизмов для отсыпки земля- ного полотна с одновременным 39
формированием бровки. Наве- шенный на рабочую машину, щит, опирающийся на земляное по- лотно или основание балласт- ной призмы, может перемещать- ся по нему, не создавая помех движению поездов по соседне- му пути, и обеспечивая плано- мерную укладку защитного и противоморозного слоев от бровки до оси пути. Остающий- ся после прохода зазор (менее 20 мм) полностью устраняет иду- щий вслед каток. Боковой щит может применяться для оздо- ровления земляного полотна на глубину до 1,5 м ниже УГР. Агрегат глубокого санирования Для оздоровления полотна на большую глубину применяют специальный агрегат. При пере- менной ширине 4—6 м рабочая глубина достигает 5 м. В прин- ципе агрегат представляет со- бой передвигаемую крепь с пе- редней зоной выемки грунта и задней зоной укладки. Между ними обычно находятся привод и блок управления. В передней зоне с помощью традиционной техники вынимается грунт, име- ющий недостаточную несущую способность, который улучшает- ся на месте или удаляется транспортером. В результате этого меду опорными боковыми стенками образуется свободное пространство, обеспечивающее возможность периодических пе- ремещений агрегата вперед. Ук- ладываемый послойно в задней зоне грунт служит опорой для передвижной задней стенки, на которую агрегат опирается, сре- зая и, тем самым, выравнивая грунт при перемещении. Приспособленный для работы на железных дорогах, агрегат обеспечивает полную замену грунта от оси пути до откоса или даже до фундаментов опор контактной сети. Соседний путь остается свободным, и снижения скорости поездов не требуется, так как агрегат работает в пре- делах габарита приближения строений. Виброгрохот Наиболее прост в использо- вании виброгрохот, с помощью которого можно оздоравливать земляное полотно на глубину до 7,5 м. Его применяют преиму- щественно в местах с очень вы- соким уровнем грунтовых вод, где замена грунта с помощью открытых траншей невозможна. Здесь его особенности проявля- ются особенно ярко, так как он обеспечивает полную замену грунта даже ниже уровня грунто- вых вод. Благодаря особеннос- тям конструкции виброгрохота в донной части выемки, образую- щейся при его работе, создается уплотненная пробка, которая на- дежно препятствует обрушению сыпучего грунта до повторного опускания и заполнения коробки виброгрохота. Оздоровление с помощью труб Для оздоровления грунтов на глубине, где статические воз- можности виброгрохота ограни- чены, фирма усовершенствовала технологию, применив трубы. Этот способ успешно использу- ется для рабочих глубин до 15 м, а также в местах с высоким уровнем грунтовых вод. Грунт стабилизируется за счет повы- шения прочности на срез, при- чем растр точек, в которых про- изводится замена грунта, рас- считывается в зависимости от требуемой степени улучшения последнего. Грунтовые сваи в оболочке из геотекстиля Фирма Mobius предложила изготавливать и устанавливать в грунт сваи особой конструкции, которые воспринимают верти- кальные нагрузки и передают их на нижележащие слои с высо- кой несущей способностью. Тех- нология изготовления сваи зак- лючается в том, что в стальную трубу, погруженную в грунт виб- роспособом, закладывают пред- варительно сформированный в виде рукава геотекстиль. Внут- ренний объем рукава заполняют грунтом. Следующая операция — извлечение трубы и уплотне- ние засыпанного грунта, в ре- зультате чего геотекстиль не- сколько растягивается по окруж- ности. Можно применять и мате- риалы с высокой прочностью на растяжение. (По материалам зарубежной периодики) ИЗВЕСТНО ЛИ ВАМ, ЧТО... • Одна британская компания внедря- ет и эксплуатирует специализирован- ные машины для технического обслу- живания пути. Машина стоимостью 1,6 млн. фунтов стерлингов оборудо- вана системой для удаления с пути листвы водой под давлением; сталь- ными щетками для очистки рельсов ото льда и устройством для удаления воды, образовавшейся от таяния льда и снега. Кроме того, для ликвидации возгораний на пути и в полосе отвода машина оснащена водометными уст- ройствами и резервуаром с водой. Эта компания заказала фирме-изгото- вителю 25 таких машин, первая из ко- торых поступит в эксплуатацию летом этого года. Поставка остальных наме- чена на конец будущего года. • Ассоциация американских дорог и университет штата Орегон в результа- те длительных совместных исследо- ваний разработали высокопрочную бейнитную сталь для крестовин стре- лочных переводов и глухих пересече- ний, предназначенных для укладки на линиях, где обращаются грузовые по- езда с высокими осевыми нагрузка- ми. Основные достоинства крестовин из такой стали — это повышенная со- противляемость деформированию под воздействием колес подвижного со- става, меньшие затраты на изготов- ление (литье), содержание и ремонт. • Дороги Израиля к 2020 г. планиру- ют увеличить протяженность своей сети до 900 км, на что предусматри- вается затратить до 5 млрд. нем. ма- рок. На строительстве новых линий, а также при техническом обслужива- нии существующих, Израиль приме- няет рельсосварочные машины, кото- рые производит Германия. Одна из немецких фирм в настоящее время выполняет заключенный с Израилем контракт на сварку 9000 стыков. Ис- пользуется передвижная установка на комбинированном ходу для стыко- вой сварки рельсов оплавлением. Специальное поворотное подъемное устройство позволяет снимать маши- ну с рельсов или ставить на сварен- ные плети. На сварку одного стыка с учетом настройки требуется не более 10 мин. • В прошлом году на международной выставке в Берлине одна из фирм впервые представила гаситель шума для линий на жестком основании. Га- сящие шум блоки изготавливают из специального материала (разновид- ность керамзита). Они имеют неболь- шую массу, удобны для укладки, эко- логичны и устойчивы к перепадам температур. Такие гасители шума мо- гут устанавливаться не только на вы- сокоскоростных линиях, но и в город- ских условиях. ИЗВЕСТНО ЛИ ВАМ, ЧТО... 40
НАСТОЯ ШЛЯ ЛИДЕР В Бурею, где путейцы Забайкальской дороги рань- ше других встречают рассвет, двадцать лет назад при- ехал новый начальник дистанции — Алексей Ивано- вич Шкабурин. Потомственный же- лезнодорожник (его отец Иван Ива- нович большую часть жизни трудил- ся стрелочником в Чите), он закон- чил техникум, заочно — институт, был монтером, старшим дорожным мастером, старшим и главным ин- женером. Быстро войдя в курс дел, молодой руководитель пригласил к себе в кабинет командиров произ- водства. Когда все собрались, он об- ратился к одному их дорожных мас- теров с неожиданным вопросом: — В чем дело, Петр Иванович? Почему пенсионерке, бывшему монтеру, уголь не подвезли? — Вечно у нас жалуются. Всем чего-то не хватает, — уклончиво ответил тот. — Сходи сегодня же к ней домой, разберись — права она или нет. Если права, то углем обеспечь. И мне позвони. Потом обсуждали текущие производственные дела. Но что Шкабурин будет заботиться о людях — все поняли сразу. Такая жизненная позиция, видно, и по- могла Алексею Ивановичу добиться отличного состо- яния пути на 174 километрах главного хода, на круп- ной ветке до Райчихинска, станциях. Сейчас Бурейс- кая дистанция считается одной из лучших на дороге. Алексея Ивановича наградили знаком «Почетному железнодорожнику», ему присвоили звание заслужен- ного работника транспорта. Не раз он побеждал в ежегодных конкурсах «Лучший руководитель предпри- ятия Забайкальской железной дороги». Мне много рассказывали об успехах бурейских пу- тейцев и личном вкладе Алексея Ивановича. При этом обязательно вспоминали о его семье. С женой Таней (Татьяной Петровной) — выпуск- ницей Свободненского медицинского училища он по- знакомился будучи начинающим путейцем — выпуск- ником Читинского техникума в городе Шилка. Тогда они жили в одном узловом общежитии. Вскоре после женитьбы на свет появилась старшая дочь, теперь бе- локурая красавица Наташа. В Бурее семья пополни- лась дочкой Аней и сыном Алешей. Обе дочери сей- час учатся в Хабаровске — в железнодорожном уни- верситете на факультете «Строительство железных дорог». — С этой профессией, — сказал им отец, — без работы никогда не останетесь. Как бы ни сложилась жизнь, а путейцы и строители везде потребуются. Алексей Иванович с удовольствием помогает сво- им студенткам чертить сложные схемы и делать рас- четы, нередко с Алешей — учеником восьмого клас- са решает математические задачи. О будущей специ- альности сына пока говорить рано. Но отец заметил, что Алеша с интересом занимался в кружке «Юный железнодорожник», проходил познавательную прак- тику на Малой Забайкальской дороге. Татьяна Пет- ровна сейчас трудится на этой же дистанции бригади- ром в механических мастерских. На улице Желябова построено пять двухквартир- ных домов. Но один из них особенно примечателен. Его фасад украшен узорчатыми наличниками, кото- рые хозяин — Алексей Иванович — вырезал сам. Ведь в свое время он учился в художественной школе. Мир и покой царит в их семье. Татьяна Петровна, анализируя свою жизнь, говорит: «Тридцать наших лет как один день пролетели’». По- чаще бы от людей слышать такие признания. Уже в первый год работы в Бу- рее Шкабурин решил продолжить начинания своего предшественни- ка — Вячеслава Сергеевича Бара- новского, который успел постро- ить путейский городок в Бурее из кирпичных двухэтажек. Там рассе- лились 72 семьи. Благодаря усилиям нового руководителя соорудили ко- тельную, от нее тепло подвели в дома, а позднее установили в квар- тирах газовые плиты. С жильем бед- ствовали на остановочном пункте Дея. Сейчас 11 семей въехали в благоустроенные квартиры. В Холодных Ключах, Домикане, Журавлях, Семилетке и Райчихинске дорожные мастера и мон- теры тоже справили новоселье. В числе завершенных объектов — автогараж, цех дефектоскопии, столяр- ный цех, административное здание со спортзалом. Нелегко бывает руководителю, когда в его добро- те подчиненные усматривают попустительство. Не сразу поняли тактику нового начальника на втором околотке, где дорожный мастер, вроде бы грамот- ный командир, а дисциплину наладить в коллективе не мог. Заменивший его Никита Михайлович Шидло справился с этой проблемой. Без каких-то крутых мер удалось нормализовать труд путейцев околотка в Се- милетке, возглавляемого Анатолием Михайловичем Богатыревым. В результате бурейцы в зиму путь ввели в хорошем состоянии. Со средним и подъемочным ремонтами справились вовремя. Бурейцев особенно ценят на до- роге за то, что они четко выдерживают ремонтные «окна», добросовестно следят за стрелками, рельса- ми, шпалами, стыками. Шкабурин и его заместители регулярно проверяют путь, отмеривая пешком кило- метр за километром. Много раз я встречался с Алексеем Ивановичем на дорожных технических советах в Чите, а на после- днем из них отметил про себя, что Шкабурин при- ехал в Бурею черноволосым «гвардейцем», а сейчас уже его голова переливается серебром. Вот он — не- легкий путейский труд. Недавно я готовил статью по железнодорожным переездам. Необходимо было кое-что уточнить со Шкабуриным. Несколько раз звонил ему по телефону. Весь день слышал в ответ: «На линии». Утром звоню — «Еще ночью уехал в Свободный, в отделение». Только там, к вечеру отыскал Алексея Ивановича. Он подробно ответил на все мои вопросы. Радостно стало на душе: как же живо, горячо он говорит. Не страшно, очевидно, людям вместе с ним шагать по житейским верстам. В декабре прошлого года Алексею Ивановичу Шкабурину исполнилось 50 лет. С кем бы я ни общал- ся по поводу его юбилея, кроме добрых и теплых слов ничего не услышал, а заместитель начальника службы пути сказал: «Алексей Иванович у нас — на- стоящий лидер». В.И.ГРАНИН
Цена каталожная 8 руб. для индивидуальных подписчиков Цена каталожная 15 руб. для организаций Индекс 70738 Индекс 70722 Plasser & Theurer Export von Bahnbaumaschinen Gesellschaft m. b. H Поезд для механизированного текущего ремонта пути H-MDZ I В него входят: нивелировочно-подбивочно-рихтовочная машина непрерывного действия 09-GSM, высо- копроизводительный планировщик щебня SSP 100 SW и динамический стабилизатор пути DGS 62 N. Применение этих машин позволяет обеспечить оптимальное положение пути, эффективно подбивать шпалы, пополнять щебень в зоне торцов шпал и в местах их подбивки, создавать безупречные откосы и планировать междупутье, очищать шпалы от балласта, стабилизировать и сохранять выправленное поло- жение пути. Дополнительную информацию можно получить, обратившись в: Представительство фирмы «Плассер и Тойрер» в Москве тел./факс: 956-06-06 Головную контору фирмы «Plasser & Theurer» Johannesgasse 3 А-1010 Wien Osterreich Tel. 1/515 72-0 Telefax 1/513 18 01 Telex 1/32117 plas a ISSN 0033-4715. Путь и путевое хозяйство, 1999, №