ПРОКЛАДКА БОКОВАЯ МАГНИТОШУНТИРУЮЩАЯ ИЗОЛИРУЮЩЕГО СТЫКА

Полезная модель относится к устройству, которое взаимодействует с магнитным полем стыкового зазора изолирующего стыка, с целью снижения магнитного поля в зазоре изолирующего стыка.
Безопасная и надежная работа железнодорожного пути во многом зависит от состояния изолирующих стыков железнодорожных рельсов. Департаментом пути и сооружений железные дороги» совместно с НПП «АпАТэК» выполнена большая работа по исследованию намагниченности концов рельсов в изолирующих стыках разной конструкции. Исследования показали, что причиной возникновения шунтирующего мостика и эффекта прилипания является неконтролируемая остаточная намагниченность рельсов в районе стыкового зазора изолирующего стыка, которая способствует формированию проводящих цепочек из металлической стружки, образующейся при механическом воздействии тормозных колодок на колеса подвижного состава и колес на рельсы. Измерения были выполнены на однопутных и многопутных участках, где осуществляется разгон и торможение проходящих поездов (электрифицированных на постоянном или переменном токе), в изолирующих стыках с композитными, металлокомпозитными накладками «АпАТэК», объемлющими металлическими накладками, фрезерованными металлическими накладками, металлополимерными накладками «Гефест-Ростов» и в традиционных клееболтовых стыках. Кроме того, для сравнения были проведены замеры в обычных стыках с металлическими накладками.
В результате исследований выявлено:
намагниченность рельсов на электрифицированных участках на переменном токе значительно выше, чем на постоянном токе;
нет существенных различий по намагничиванию стыков на участках пути торможения, разгона или плавного движения;
по степени намагничивания стыков путь можно разбить на три группы: участки стыкования постоянного тягового тока с переменным, участки с постоянным и участки с переменным тяговым током;
наибольшая намагниченность стыков наблюдается на участках пути стыкования постоянного тягового тока с переменным;
на участках пути с переменным тяговым током намагниченность стыков в среднем на 30 % ниже, чем на путях стыкования токов;
на участках пути с постоянным тяговым током намагниченность стыков в среднем на 50 % ниже, чем на путях стыкования токов.
(Интернет ресурс https://pandia.ru/text/80/263/78581.php)
Широко применяемые композитные изолирующие накладки, для изолирующих стыков, из стеклопластика на основе эпоксидных связующих, не решили проблемы надежности работы железнодорожного пути в стыковой зоне. Происходит периодическое электрическое замыкание стыковых зазоров, по причине образования электропроводных мостиков, в результате притягивания металлических частиц в район изолирующего стыка. Это приводит к сбою в работе систем сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) и возникновению эффекта ложной занятости рельсовых путей. Кроме этого, значительная величина напряженности магнитного поля стыкового зазора создает помехи в работе систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
Известны прокладки стыковые выполненные из композиционных материалов. Прокладки устанавливаются в зазор между рельсами изолирующего стыка. Прокладки состоят из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхностей. Прокладки выполнены из электроизоляционных материалов, а на ее торцевой поверхности имеют слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов. Слой торцевой поверхности прокладок материала выполнен из эластичного магнитодиэлектрического материала. (Патенты RU2398797, RU2399712, RU2383680, RU81967, RU81985, RU88029, RU85165, RU88022, RU85358).
Недостатком данных технических решений является не высокое шунтирование магнитного поля в зазоре изолирующего стыка. Основной задачей данных прокладок является не допустить прямого контакта рельсов друг с другом в период их сгона, при высоких температурах окружающего воздуха. Шунтирование магнитного поля выполняет лишь слой торцовой поверхности.
Известно рельсовое стыковое электроизолирующее соединение, содержащее междурельсовую прокладку, расположенную между торцами стыкуемых рельсов, и стыковые накладки, расположенные по обе стороны стыкуемых рельсов. Стыковые накладки имеют сквозные отверстия для установки крепежных элементов, обеспечивающих стяжку между собой стыковых накладок через шейку соответствующего рельса стыка. Между стыковыми накладками и шейками рельсов размещены вкладыши, выполненные в виде пластин с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках. Междурельсовая прокладка и вкладыши выполнены трехслойными, причем наружные слои прокладки и вкладышей образованы из чистого сверхвысокомолекулярного полиэтилена с мол. массой 6-10 млн, а внутренний слой прокладки и вкладышей образован из композиционного сверхвысокомолекулярного полиэтилена с мол. массой 2-4,5 млн с добавкой магнитодиэлектрических наполнителей марки 2500 НМС, магнитная проницаемость которых превышает магнитную проницаемость рельсовой стали (Патент RU №88357 по заявке 2009122561 от 15.06.2009 г., МКИ E01B 11/54).
Недостатком данного технического решения является недостаточная степень шунтирования магнитного поля изолирующего стыка и большая вероятность замыкания рельсовой цепи через стыковую прокладку, имеющую металлическую основу и не прочное полиэтиленовое покрытие, при схождении рельсов.
Известен рельсовый электроизолирующий стык, содержащий междурельсовую прокладку, расположенную между торцами стыкуемых рельсов, стыковые накладки, расположенные по обе стороны стыкуемых рельсов и имеющие сквозные отверстия для установки крепежных элементов, обеспечивающих стяжку между собой стыковых накладок через шейку соответствующего рельса стыка, и вкладыши, размещенные между стыковыми накладками и шейками рельсов по обе стороны стыкуемых рельсов, выполненные в виде пластин с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках, при этом междурельсовая прокладка выполнена из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, на торцовой поверхности которой имеется контурный ободок, выполненный из магнитодиэлектрического эластомера, имеющего удельное электрическое сопротивление не менее 10 МОм⋅см, твердость по Шору не менее 85 единиц, а вкладыш выполнен из магнитодиэлектрического эластомера, имеющего удельное электрическое сопротивление не менее 10 МОм⋅см, и уменьшением удельного электрического сопротивление при сжатии до 30% не более 5,0-5,5 МОм⋅см, твердость по Шору не более 65 единиц, имеет в сечении форму ромба, с малой диагональю 5,0-6,5 мм и большой диагональю 90-98 мм. (Патент RU2473726 по заявке 2011116950 от 28.04.2011г., МКИ E01B 11/56).
В качестве прототипа принят вкладыш (далее прокладка боковая), размещенный между стыковыми накладками и шейками рельсов по обе стороны стыкуемых рельсов, выполненный в виде пластин с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках, фиг. 4 указанного патента. Прокладка боковая выполнена из магнитодиэлектрического эластомера, имеющего удельное электрическое сопротивление не менее 10 МОм⋅см, и уменьшением удельного электрического сопротивление при сжатии до 30% не более 5,0-5,5 МОм⋅см, твердость по Шору не более 65 единиц, имеет в сечении форму ромба, с малой диагональю 5,0-6,5 мм и большой диагональю 90-98 мм.
Недостатком данного технического решения является исполнение прокладки боковой в виде ромба. Такое исполнение поверхностей при контакте с ровной поверхностью стыковой накладки приводит к неравномерному сжатию по высоте вкладыша, и, как следствие, преждевременное разрушение одной бокового стороны прокладки.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эксплуатационной надежности рельсовых электроизолирующих стыковых соединений.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении износостойкости прокладки боковой магнитошунтирующей изолирующего стыка, в снижении напряженности магнитного поля в зазоре изолирующего стыка.
Технический результат достигается прокладкой боковой магнитошунтирующей изолирующего стыка, размещенной между стыковыми накладками и шейками рельсов по обе стороны стыкуемых рельсов, имеющей в сечении форму пятиугольника, симметричного относительно середины большей стороны, выполненной в виде пластины с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках, при этом одно отверстие выполнено в виде паза, изготовленной из магнитодиэлектрического эластомера, имеющего удельное электрическое сопротивление не менее 10 МОм⋅см, уменьшающееся при сжатии до 30% не более чем до 5,0-5,5 МОм⋅см, твердость по ШоруА 50-65 единиц. Кроме этого, в сечении большая сторона равна 57-61 мм, в сечении меньшие стороны, прилегающие и перпендикулярные большей стороне, равны 2,8-3,5 мм, в сечении высота пятиугольника, по оси симметрии относительно большой стороны, равна 7-9 мм, пластина выполнена длиной 267-272 мм.
Шунтирование магнитного поля изолирующего стыка достигается расположением между накладками и шейкой рельса прокладок, изготовленных из более пластичного и мягкого магнитодиэлектрического эластомера, имеющего удельное электрическое сопротивление не менее 10 МОм⋅см, твердость по Шору 50-65 единиц. Прокладка в процессе установки подвергается сжатию до 20% своего линейного размера по высоте, при этом она не должна терять своих диэлектрических свойств. Свойства эластомера подбираются таким образом, чтобы при сохранении эффекта шунтирования магнитного поля, сопротивление изолирующего стыка не превышало нормативных значений. Это обеспечивается, если уменьшением удельного электрического сопротивление при сжатии эластомера до 30% его удельное электрическое сопротивление уменьшится не более чем до 5,0-5,5 МОм⋅см. Выполнение прокладки в виде пластины с отверстиями, размеры и расположение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках, где, одно отверстие выполнено в виде паза, за счет свободного перемещения стыкового болта в пазу, позволяет свободно, без напряжений в прокладке, устанавливать ее встык. В сечении прокладка имеет форму пятигранника, симметричного относительно середины большей стороны. Прокладка большей плоской стороной в стыке находится в контакте с плоской внутренней поверхностью накладки. Такое исполнение позволяет, с одной стороны, уменьшить степень деформации прокладки при сжатии ее накладкой при закреплении накладок, с другой стороны, контакт с плоской поверхностью позволяет значительно замедлить процесс износа самой прокладки. Размеры прокладки определены опытным путем. Оптимальными являются: в сечении большая сторона в пределах (57-61) мм, в сечении стороны, прилегающие и перпендикулярные к большей стороне в пределах (2,8-3,5) мм, в сечении высота пятиугольника по оси симметрии относительно большой стороны, в пределах (7-9) мм, длина 267-272 мм.
Таким образом, прокладка боковая магнитошунтирующая изолирующего стыка позволяет добиваться снижения напряженности магнитного поля в зазоре изолирующего стыка длительное время не требуя замены, тем самым повышая безопасность движения подвижного железнодорожного состава.
На фиг. 1 показан общий вид прокладки, на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.
Прокладка выполнена в виде пластины 1 длиной 267-272 мм с отверстиями 1.1 и 1.2, размеры и расположение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках. Отверстие 1.2 выполнено в виде паза. В сечении прокладка имеет форму пятиугольника, симметричного относительно середины большей стороны 1.3 Размеры прокладки определены опытным путем. Оптимальными являются: большая сторона 1.3 в пределах (57-61) мм, стороны 1.4 и 1.5, прилегающие и перпендикулярные к большей стороне 1.3, в пределах (2,8-3,5) мм, высота 1.6 пятиугольника, по оси симметрии относительно большой стороны 1.3, в пределах (7-9) мм.
Предлагаемое техническое решение апробировано на ОАО РЖД. Разработаны Технические условия. Скопления металлической стружки в зазоре и вокруг изолирующего стыка при установке боковой прокладки магнитошунтирующей не наблюдаются длительное время. Нарушения систем безопасности и связи подвижного состава не отмечается.