Устройство определения температуры закрепления рельсовой плети

Обновлено: 03.05.2024

Изобретение относится к способам определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано при эксплуатации бесстыкового железнодорожного пути для определения продольных напряжений в рельсовых плетях с целью предотвращения выброса пути.

Известно устройство для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути, реализующее измерение продольных перемещений участков рельсовой плети по всей длине плети (RU №2174082 С1, В 61 К 9/08, 27.09.2001 г.).

Известное устройство позволяет лишь измерять (фиксировать) продольные перемещения участков рельсовой плети и не определяет продольно-напряженное состояние участков рельсовой плети (не определяет деформации участков рельсовой плети и продольные напряжения на этих участках).

Известен мобильный контрольно-вычислительный диагностический комплекс, реализующий способ контроля положения железнодорожного пути (положения рельсовых плетей по уровню, в плане и профиле, температуру рельсовых плетей) (RU №2066645 C1, B 61 K 9/08, 20.09.1996 г.).

Известный комплекс не обеспечивает измерения (определения) продольных перемещений участков рельсовой плети и определения продольно-напряженное состояние участков рельсовой плети, поскольку не имеет средств для такого определения.

Известен способ определения состояния рельсошпальной решетки эксплуатируемого бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в том, что периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей при помощи бесконтактных температурных датчиков и определяют средние значения продольных сжимающих каждую плеть сил (продольные напряжения рельсовых плетей) (RU №2038441 C1, E 01 B 35/00, 27.06.1995 г.).

Этот способ определения состояния рельсошпальной решетки (рельсовых плетей) бесстыкового железнодорожного пути дает возможность определения среднего значения продольных сжимающих сил (среднего значения продольного напряжения) в соответствующей рельсовой плети, вызванных изменениями температуры при эксплуатации железнодорожного пути относительно температуры закрепления каждой рельсовой плети, и определения теоретическим путем поперечной составляющей температурных сил, которая затем сравнивается с допускаемым значением.

Известным способом невозможно определить фактическое продольно-напряженное состояние рельсовых плетей, поскольку при этом способе не учитываются продольные деформации участков рельсовых плетей, вызванные внешними силовыми воздействиями или изменениями состояния пути. Вследствие неравнозначного прижатия подошвы плети к подкладке (подрельсовому основанию) по длине плети, неодинакового уплотнения балласта, а в соответствии с этим и неодинакового сопротивления продольному сдвигу рельсошпальной решетки в балласте по длине плети, неодинакового силового воздействия продольных сил от поезда по длине плети (при изменении режима ведения, например наличия или отсутствия торможения) продольные деформации участков каждой рельсовой плети могут быть различными, а следовательно, и продольно-напряженное состояние участков каждой рельсовой плети может быть различным.

Техническим результатом изобретения является определение продольно-напряженного состояния участков рельсовой плети бесстыкового железнодорожного пути, вызванного не только изменениями ее температуры относительно температуры закрепления, но и деформациями участков рельсовой плети по ее длине.

Для достижения этого технического результата в способе определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающемся в том, что периодически измеряют температуру на участках рельсовых плетей и определяют продольные температурные напряжения в рельсовых плетях, одновременно с измерением температуры участков рельсовых плетей измеряют величины продольных перемещений участков рельсовых плетей, определяют продольные деформации участков рельсовых плетей и продольные напряжения вызванные ими, а затем определяют продольные напряжения участков рельсовых плетей с учетом изменения их температуры и величин продольных деформаций.

Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути заключается в том, что при помощи бесконтактных датчиков, смонтированных на перемещаемом по железнодорожному пути транспортном средстве, например на вагоне-путеизмерителе, измеряют температуру участков рельсовой плети, одновременно с измерением температуры участков рельсовой плети измеряют продольные перемещения (подвижки) сечений плети по границам участков, на которые разделена рельсовая плеть, то есть одновременно с измерением температуры участков рельсовой плети измеряют продольные перемещения участков рельсовой плети. Границы участков рельсовой плети отмечают путем нанесения на нее фиксированной точки, линии на верхней части подошвы рельсовой плети, например через 100 метров, или иным способом, но с обязательной фиксацией расстояния между контрольными сечениями. Вдоль железнодорожного пути или непосредственно в пути на определенном расстоянии друг от друга размещают неподвижные фиксированные реперы. В качестве реперов в пути могут использоваться, например, шпалы, исключенные из продольной работы рельсовых плетей. Измерение продольных перемещений участков рельсовой плети относительно реперов производят при помощи бесконтактных датчиков, смонтированных на подвижной единице, например на вагоне, при перемещении вагона один из датчиков обнаруживает фиксированную точку или линию на верхней части подошвы рельсовой плети, а другой датчик обнаруживает метку на репере. Все бесконтактные датчики связаны с входной шиной вычислительной машины с программным обеспечением, установленной на вагоне, и измеренные величины температуры и продольных перемещений участков рельсовой плети поступают в вычислительный блок вычислительной машины. В вычислительной машине имеются данные о температуре закрепления измеряемой рельсовой плети. В вычислительном блоке машины определяется разность между измеренной температурой участка рельсовой плети и температурой закрепления рельсовой плети и определяется температурное напряжение соответствующего участка рельсовой плети по соотношению

α - коэффициент линейного удлинения рельсовой плети;

Е - модуль упругости рельсовой плети;

Δt_i - разность между измеренной температурой (t_i) соответствующего участка рельсовой плети и температурой закрепления (t₃) рельсовой плети.

В вычислительном блоке машины также определяется продольная деформация каждого участка рельсовой плети, то есть изменение длины каждого участка рельсовой плети относительно первоначальной, которую участок плети имел в начальный период эксплуатации (после укладки плети). По результатам полученных деформаций каждого участка рельсовой плети определяют продольные напряжения на каждом участке рельсовой плети, вызванные этими деформациями, в соответствии с соотношением

а_i - величина продольного перемещения в начале i-того участка рельсовой плети (величина продольной подвижки фиксированной точки на рельсовой плети в начале ее i-того участка по ходу движения вагона);

a_i+1 - величина продольного перемещения рельсовой плети в конце i-того участка;

(а_i-а_i+1) - величина продольной деформации рельсовой плети в пределах i-того участка.

Значения а_i, a_i+1 по ходу движения вагона берутся со знаком “+”, а против хода движения - со знаком “-”

После указанного расчета вычислительный блок вычислительной машины суммирует σ_t и σ_д, получает величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети и строит эпюру продольных напряжений по длине рельсовой плети.

Заявленный способ обеспечивает оперативный контроль за продольно-напряженным состоянием участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути.

Реферат патента 2004 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Согласно предложенному способу периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей и рассчитывают температурные продольные напряжения σ_t участков. Одновременно с измерением температуры участков рельсовых плетей определяют продольные деформации участков от внешних силовых воздействий или изменений состояния пути и рассчитывают продольные напряжения σ_д участков, вызванные этими деформациями. Далее суммируют найденные σ_t и σ_д и получают величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети, после чего строят эпюру продольных напряжений по длине рельсовой плети. Способ позволяет определять продольно-напряженное состояние рельсовой плети, вызванное не только изменениями ее температуры относительно температуры закрепления, но и деформациями участков рельсовой плети по ее длине. Это положительно сказывается на оперативности контроля.

Формула изобретения RU 2 239 574 C1

Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в том, что периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей и рассчитывают температурные продольные напряжения σ_t участков, отличающийся тем, что одновременно с измерением температуры участков рельсовых плетей определяют продольные деформации участков от внешних силовых воздействий или изменений состояния пути, рассчитывают продольные напряжения σ_д участков, вызванные этими деформациями, суммируют найденные σ_t и σ_д и получают величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети, после чего строят эпюру продольных напряжений по длине рельсовой плети.

Температура закрепления плетей бесстыкового пути — самая важная техническая характеристика конструкции, влияющая на устойчивость рельсо-шпальной решетки; возможность производить те или иные путевые работы; на степень раскрытия зазоров в стыках; в некоторой (относительно незначительной степени) на усталостную прочность. Поскольку с точки зрения безопасности движения обеспечение устойчивости бесстыкового пути примерно на порядок более существенная задача, чем задача обеспечения прочности, необходимо, чтобы не менее девяти десятых времени в году рельсовые плети находились в растянутом состоянии и не более десятой — в сжатом. Такое соотношение обеспечивается достаточно высокой температурой закрепления плетей в оптимальном температурном интервале, который регламентируется ТУ-2000 (табл. 3.1). В этой таблице рекомендовано закреплять рельсовые плети на дорогах юга России при температуре 35 ±5 °С, на дорогах средней полосы — при 30 ±5 °С, на дорогах с самым суровым климатом — при 25 ±5 °С. В кривых участках пути с радиусом менее 500 м ограничения оптимального интервала более жесткие — с увеличением среднего значения до 5 °С. В ТУ-2000 закреплено требование о необходимости проводить укладку рельсовых плетей бесстыкового пути на постоянный режим работы при оптимальной температуре. Выполнение этого требования обеспечивает не только устойчивость рельсо-шпальной решетки в процессе эксплуатации (для этого запас достаточно большой), но создает удобства для планирования и выполнения большинства видов ремонтных работ в любое время года за исключением нескольких часов в самое жаркое время.

При укладке пути учитывается также расчетный температурный интервал закрепления. Соблюдение интервала обеспечивает прочность и устойчивость, но, если рельсовые плети будут закреплены в нижней его половине, то почти все лето, а также в периоды поздней весны и ранней осени, в дневное время невозможно выполнение большинства путевых работ без предварительного перезакрепления плетей. Расчетный температурный интервал определяется верхней (max t3) и нижней (min t3) границами закрепления рельсовых плетей. Верхняя граница определяется разницей между минимальной из минимальных температур рельса (t min min) и максимально допустимым понижением температуры рельсов [дельта t] по условию прочности (дано в Приложении 3 ТУ-2000).

Условие прочности определяется неравенством:

Коэффициенты запаса указаны в ТУ-2000: К3= 1,3 — для рельсов первого срока службы и старогодных рельсовых плетей, прошедших диагностирование и ремонт в стационарных условиях или профильное шлифование, К3= 1,4 — для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж или переуложенных без шлифовки.

В ТУ-2000 максимальные кромочные напряжения ак определяются при условии вероятности 0,6 % превышения расчетного значения вертикальной силы от колеса фактической, возникающей в расчетном сечении рельса. Максимальное напряжение [с] =400 МПа — для термоупрочненных рельсов и [а] = 350 МПа — для незакаленных.

Максимальное допускаемое понижение температуры рельсов по условию прочности рассчитывается по следующей формуле:

Для концевых участков максимально допускаемая температура закрепления определяется условием прочности стыков. В ТУ-2000 в таблице (п. 2.3) даны значения температуры закрепления (tз) в зависимости от числа уравнительных рельсов, типа рельсов для трех климатических зон. Поскольку рельсы Р75 и Р50 на главном пути составляют менее 8 % и их доля продолжает уменьшаться, можно таблицу п. 2.3 сократить до одной строки: в климатических зонах, где температура рельсов зимой бывает ниже -45 °С, температура закрепления не должна быть выше 30 °С, в зоне, где зимой температура бывает от -45° до -36° tЗ

Сравнение установленной t3 для концевых участков с рекомендуемой оптимальной температурой закрепления, позволяет заметить, что верхние границы оптимального температурного интервала совпадают с максимальной t3 для концевых участков. Для концевого 150—250-метрового участка лучше выбрать температуру закрепления, совпадающую с нижней границей оптимального интервала, т.е. на 10 °С ниже, что улучшит условия работы стыков в зимнее время года.

Нижняя граница расчетного температурного интервала закрепления определяется из разности:

Значения t maxmax также даны в Приложении 3 ТУ-2000. Для разных географических пунктов они находятся в пределах от 50 до 65 °С.

Значения [дельта ty] приведены в таблице п. 2.1 ТУ-2000. Они зависят от типа рельса, эпюры шпал, рода балласта и радиуса кривой. Из таблицы видно, что чем меньше радиус кривой, тем меньше [дельта ty]. В результате нижняя граница оптимального интервала на железных дорогах, где tmaxmax = 65° в кривых, где = 350 м, совпадает с нижней границей расчетного интервала. В остальных случаях нижняя граница расчетного интервала оказывается ниже нижней границы оптимального интервала закрепления плетей. Чем больше радиус, тем больше указанная разница. Поскольку на большинстве участков железных дорог кривые малых радиусов составляют относительно небольшой процент, на прямых участках и кривых с большим радиусом безопасность движения поездов по условию устойчивости обеспечивается при температурах закрепления, которые значительно ниже нижней границы оптимального интервала.

Имеет значение процентное количество общей протяженности бесстыкового пути на каждом участке, закрепленного при низких температурах. При низкой температуре закрепления на значительном протяжении пути, становится трудно выполнимой задача его хорошего содержания из-за требования, или отказываться в летнее время от большинства ремонтных работ, или перед работами производить довольно трудоемкое перезакрепление рельсовых плетей.

Температурой закрепления определяется качество бесстыкового пути: его можно считать достаточно высоким, если рельсовые плети закреплены при оптимальной температуре. Рельсовые плети необходимо не только закрепить при оптимальной температуре, но и весь срок их службы сохранять эту температуру закрепления. Если по «маячным» шпалам замечено, что произошли продольные перемещения сечений, то температура закрепления может измениться. Изменение А/ можно приближенно рассчитать по приведенной в ТУ-2000 формуле (для Р65):

Значение фактической температуры закрепления будет: tф = t3 ± дельта t.

Однако следует учитывать, что, если произошли перемещения сечений рельсов против «маячных» шпал, то важно в первую очередь остановить этот процесс. Только после ликвидации причин, приведших к продольным перемещениям рельсовых плетей, следует вносить в журнал учета информацию об изменении температуры закрепления.

Admin добавил 22.11.2011 в 13:17
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор

Опыт эксплуатации бесстыкового пути показал, что наряду с известными его преимуществами по сравнению со звеньевым для данной конструкции характерен и ряд специфических отказов технического и технологического характера. Они определяются особенностями конструкции, снижают ее надежность и эффективность и проявляются в виде потери устойчивости, возникновения дефектов того или иного рода в элементах верхнего строения, просадок, перекосов, «сбитых» направлений в плане, закреплении плетей при температуре рельсов, не соответствующей рекомендуемой и др. Решение проблемы обеспечения надежности и эффективности бесстыкового пути в любых условиях эксплуатации возможно на основе разработки технических решений и технологий, направленных на недопущение и устранение отказов при минимальном влиянии на перевозочный процесс.

Важнейшая роль в обеспечении безопасности движения поездов среди всех элементов верхнего строения отводится рельсам. В действующих в настоящее время ТУ — 2000 для всех дорог установлены рекомендуемые температуры закрепления плетей на постоянный режим. Эти температуры были повышены для всей сети распоряжением ОАО «РЖД» № 2022р «Об установлении временных норм эксплуатации бесстыкового пути» от 01.10.09. Исследования, проведенные еще в СССР, зафиксировали, что большая часть дефектов, обнаруженных в плетях бесстыкового пути, располагается в зоне сварных стыков, а изломы рельсов типа Р65 в основном происходят при низких температурах. К такому же выводу пришли и за рубежом.

Повышение рекомендуемой температуры закрепления рельсовых плетей не подтвердило ее влияние на появление дефектов того или иного рода, в том числе изломов. Ответ на вопрос о причинах возникновения этих повреждений можно получить, проанализировав статистические данные, полученные в 70 — 80 годах прошлого века на Куйбышевской дороге при исследовании плетей, закрепленных при разных температурах. В настоящее время грузонапряженность основных магистралей сети колеблется в пределах от 35 до 40 млн т*км брутто на 1 км в год, что примерно соответствует эксплуатационным условиям Куйбышевской дороги при проведении измерений.

Бесстыковой путь на дороге стали применять с 1972 г. Он представлял собой плети длиной до 800 м из рельсов типа Р65 (небольшое протяжение бесстыкового пути из рельсов Р50 во время исследований в учет не брали), шпалы железобетонные С-56, скрепления КБ, балласт щебеночный. Средняя длина плетей 537 м.

Бесстыковой путь укладывали на участках как с электрической, так и с тепловозной тягой (используемые типы локомотивов ВЛ10У, ВЛ10, ЧС2, 2ТЭ10Л, ТЭЗ), как на двухпутных, так и на однопутных участках. Средняя грузонапряженность на момент проведения исследований составляла около 40 млн т-км брутто на 1 км в год, плети находились в эксплуатации от одного года до девяти лет.

При обследовании обнаружили 304 дефекта и повреждения требующих восстановления плетей сваркой, 199 из них располагались на температурноподвижных участках (протяжение таких зон подсчитывалось по применявшейся в то время методике), что составляет 65,5 % (рис. 1). Количество дефектов, приходящихся на 1 км таких участков 0,303, а температурнонеподвижных — 0,167. При этом дефекты рельсов уравнительных пролетов не учитывали.

Дефекты и повреждения по временам года обнаруживали неравномерно (рис. 2). Как видно из рис. 2, большая часть дефектов и повреждений проявилась зимой (46 %), а меньшая часть — летом (9,8 %).

Все плети бесстыкового пути были закреплены на подрельсовом основании при температуре рельсов от + 2 °С до +44 °С. Этот температурный интервал разбили на четыре условные зоны, по которым распределили все уложенные рельсовые плети, имеющие дефекты и повреждения (рис. 3).

Методом математической статистики определили средние значения температуры закрепления всех уложенных рельсовых плетей и тех, которые имеют дефекты (рис. 4).

Проведенные исследования показывают, что увеличение длины рельсовых плетей до длины блок-участков и перегонов способствует повышению уровня обеспечения безопасности движения из-за уменьшения в рельсах общего количества дефектов и повреждений того или иного рода, требующих восстановления плетей сваркой. Температура закрепления практически не оказывает влияния на образование таких дефектов и повреждений. Большее их количество в плетях зимой связано с увеличением жесткости подрельсового основания за счет промерзания балластного слоя и земляного полотна.

Наиболее тяжкие последствия приносит потеря устойчивости бесстыкового пути. Выполненный анализ говорит о том, что для уменьшения вероятности таких отказов температура закрепления рельсовых плетей на постоянный режим должна быть достаточно высокой, т.е. такой, чтобы при их эксплуатации не менее 90 % годового времени в рельсах бесстыкового пути действовали растягивающие продольные силы.

По данным многолетних наблюдений за температурой рельсов, для ряда участков Куйбышевской дороги определили вероятность ожидаемых средних температур рельсов по декадам и часам в зависимости от облачности в течение года. Наибольшая амплитуда колебания температуры рельсов наблюдается при облачности 0 — 4 балла.

Таким образом, для Куйбышевской дороги рекомендуемая температура рельсов при закреплении плетей на постоянный режим эксплуатации составляет +40 °С, а согласно ТУ — 2000 она равна +30 °С ±5 °С.

Концепция динамической работы бесстыкового пути свидетельствует о том, что температура закрепления должна быть достаточно высокой. Это позволит более надежно обеспечить его устойчивость и создать более благоприятные условия для проведения различных ремонтных работ, в том числе и с применением путевых машин.

Температура закрепления плетей практически не влияет на появление в рельсах дефектов и повреждений того или иного рода, требующих восстановления плетей сваркой, что тоже доказывает необходимость их закрепления на постоянный режим при температурах более высоких, чем рекомендованные в ТУ — 2000.

При понижении температуры окружающей среды до экстремальных значений (вероятность возникновения таких температур за срок эксплуатации плетей очень мала), можно будет ограничить скорость движения поездов на наиболее опасных по условиям прочности рельсов участках пути. В любом случае это более целесообразно, чем занижать температуру закрепления.

В пределах температурноподвижных концевых участков рельсовых плетей дефектов и повреждений выявляется значительно больше, чем в температурнонеподвижных. Это свидетельствует о том, что наличие уравнительных пролетов понижает уровень безопасности движения поездов.

Ликвидация уравнительных пролетов позволит существенно повысить безопасность движения поездов за счет сокращения числа концевых участков.

__________________
Если не можете скачать файл. / Наше приложение ВКонтакте / Какими программами открывать скачанное? | Распоряжения 1

ВНИКАЙ.
Фактическую температуру можно определить по сдвижкам плети на маячных шпалах, если она не нарушена конечно. промеряешь сдвижки плети, например получилось:

температура закрепления плети 35 градусов

при таких данных можно определить фактическую температуру каждого 100 метрового участка пути.

T(закр. факт) = Т(закр. плети) + 0,85*дельта Т

дельта Т - разность смежных сдвижек маячных шпал

T(закр. факт) = 35+0,85*9= 43 градуса
T(закр. факт) = 35+0,85*(-14)= 23 градуса
T(закр. факт) = 35+0,85(-11)= 26 градусов

получаем, что первый 100 метровый участок плети предрасположен выбросу. и требует перезакрепления.

Закрепление плети бесстыкового пути. При изменении температуры рельс меняет длину, поэтому болтовые отверстия в рельсах делают больше, чем диаметр болтов.

При нормальных размерах болтов и отверстий, а также расстояний между ними возможно изменение величины зазора между торцами рельсов от 0 до 21 мм.

Фактическое удлинение или укорочение рельсов несколько меньше теоретического, так как силы трения от зажатия концов рельсов в стыковых накладках и трения в промежуточных скреплениях стремятся удержать рельс на месте.

Когда рельс вследствие этого удлиняется от повышения температуры, он испытывает сжатие, а когда укорачивается от понижения температуры, — растяжение.

Если фактические сдвижки концов рельсов, которые вызваны сменой температуры, полностью компенсируются за счет стыкового зазора, этот рельс считается рельсом нормальной длины.

При самой высокой температуре зазоры у таких рельсов могут становиться равными нулю, а при самой низкой — 21 мм.

Если длина рельса такова, что для компенсации её температурного изменения недостаточно нормального размера стыкового зазора и полное раскрытие или смыкание зазора наступает раньше, чем его температура достигнет минимума или максимума, то такой рельс считают длинномерным для данных условий.

Чем больше в длину рельс, тем большую силу трения в промежуточных скреплениях приходится преодолевать средней его части при удлинении или укорочении, когда изменяется его температура.

При этом температурная сила, сжимающая или растягивающая середину рельса, равна сумме силы трения в стыке Р_ст и сил трения в промежуточных скреплениях на протяжении половины длины рельса, равных:

где Р_ск — сила трения в промежуточных скреплениях, приходящаяся на единицу длины рельса.

По мере увеличения длины рельсовой плети наступает момент, когда средняя часть плети уже не может преодолеть сопротивления в скреплениях и, следовательно, не может изменять длину; при колебаниях температуры смещаются только концевые части плети.

Плеть, у которой температурные деформации (удлинение или укорочение) распространяются только на концевые участки, а средняя ее часть не может изменять длину при изменении температуры, называют бесстыковой рельсовой плетью.

Основное отличие бесстыкового пути от звеньевого — это наличие в рельсовых плетях значительных продольных усилии, которые вызваны изменениями температуры.

При повышении температуры рельсовых плетей по соотношению с температурой их закрепления в них начинают возникать продольные силы сжатия, а при понижении температуры – силы растяжения.

Эти силы численно равны силам, которые понадобилось бы приложить свободной в закрепление плети бесстыкового пути, чтобы сжать или растянуть ее настолько, насколько она должна была бы, но не может удлиниться или укоротиться вследствие изменения температуры.

Расчет показывает, что эти силы вызывают напряжения сжатия или растяжения в рельсовой плети 2,5 МПа на каждый градус повышения или понижения температуры рельсовой плети по сравнению с температурой её при укладке (закреплении).

Поэтому при проектировании бесстыкового пути из допускаемых в рельсах напряжений (350 МПа) вычитают наибольшее напряжение σ_к , которое может возникнуть под поездной нагрузкой, умноженное на коэффициент запаса 1,3.

Полученная разность определяет допустимые температурные напряжения. Поделив эту разность на 2,5 МПа, получим то наибольшее количество градусов, на которое температура рельсовой плети может отличаться от её температуры на закрепление плети бесстыкового пути:

В ясную погоду от нагрева солнцем температура рельса может превышать температуру воздуха до 20 °С.

Кроме расчета на прочность при сжатии плетей, происходящем летом, проверяют ещё и степень устойчивости пути против температурного выброса.

В зависимости от плана участка, типа рельсов, конструкции скреплений, шпал, балласта в каждом конкретном случае наибольшее количество градусов t_с, на которое можно допустить повышение температуры рельсовой плети по сравнению с её температурой при укладке, определится или из условий устойчивости в зависимости от того, какая из этих величин окажется меньше.

При укладке бесстыкового пути должно быть соблюдено условие:

где [Т] — допускаемая годовая амплитуда колебаний температуры рельса бесстыкового пути;

Т_а — годовая амплитуда колебаний температуры рельса по местным условиям (от Т_min до Т_max).

где [∆t_з] – интервал изменения температуры рельсов, в пределах которого допускается производить работы по закреплению рельсовой плети в пути;

Такой температурно-напряжённый бесстыковой путь наиболее эффективен, так как не требует сезонных разрядок температурных напряжений.

Если годовая амплитуда колебаний температуры рельса Т_а так велика, что Т_а > [Т], то применить можно лишь температурно-напряжённый бесстыковой путь с периодической (сезонной) разрядкой напряжений. При таком пути годовую амплитуду колебаний температуры рельсовой плети делят на части.

Весной и осенью ежегодно освобождают от закрепление плети бесстыкового пути и имеющиеся в ней температурные напряжения ликвидируют. Это, конечно, усложняет текущее содержание пути.

В соответствии с большими продольными силами, возникающими в бесстыковой рельсовой плети при изменениях температуры, к такой конструкции пути предъявляются повышенные требования.

Рельсы применяют с необходимым запасом прочности для восприятия суммарных напряжений от поездной нагрузки и изменений температуры.

Перед укладкой бесстыкового пути пучины и просадки должны быть ликвидированы, другие неустойчивые места земляного полотна оздоровлены, а толщина балластного слоя приведена в соответствие с типом верхнего строения.

Шпалы укладывают железобетонные не менее 1840 шт./км в прямых и пологих кривых и 2000 шт./км в кривых радиусам 1200 м и менее.

Скрепления применяют раздельные; при железобетонных шпалах — постоянным прижатием рельсов к подкладкам, обеспечивающим погонное сопротивление сдвигу рельсовой нити вдоль пути 25…30 Н/м.

Для компенсации изменений длины концевых частей рельсовых плетей при изменениях температуры между концами плетей укладываются уравнительные рельсы.

Такие рельсы укладывают в количестве трех пар длиной по 12,5 м, если соединяемые полуплети имеют в сумме длину 600 м и более, или двух пар, если длина двух полуплетей менее 600 м.

При рельсах Р75 укладывают три пары уравнительных рельсов, а если понижение температуры по отношению к температуре закрепления более 70 °С — четыре пары.

При необходимости устройства изолирующего стыка укладывают по четыре пары уравнительных рельсов, и изолирующий стык располагают между второй и третьей парами.

При применении изолирующего рельса с клееболтовым стыком в середине укладываются три пары уравнительных рельсов, из них средний длиной 12,5 м изолирующий.

Уравнительные рельсы создают возможность, если это необходимо, произвести разрядку температурных напряжений, для ремонта пути или по техническим указаниям содержания бесстыковой плети.

В путь с сезонными разрядками напряжений на зиму укладывают уравнительные рельсы длиной по 12,5 м, а на лето — укороченные (отдельные рельсы или все в зависимости от температуры) длиной 12,46; 12,42; 12,38 м.

Когда в пути лежит комплект уравнительных рельсов по 12,5 м, то в запасе на стеллажах хранят комплект укороченных, и наоборот.

Кроме того, в покилометровом запасе лежит ещё рельс длиной от 8 до 11 м на случай работ по восстановлению рельсовой плети при обнаружении в ней недопустимого дефекта.

Читайте также:

Устройство определения температуры закрепления рельсовой плети

Похожие патенты RU2239574C1

Реферат патента 2004 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Формула изобретения RU 2 239 574 C1