СТРЕЛОЧНЫЙ ПЕРЕВОД

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначается для использования в путевых развитиях железных дорог, преимущественно эксплуатируемых в условиях плотной застройки промышленных предприятий.
Прогресс транспортной техники неизбежно приводит к созданию новых более прогрессивных стрелочных переводов, которые далеко не всегда идентичны существующим по своим геометрическим размерам. Замена ими устаревших конструкций часто требует коренной реконструкции путевых схем с переносом путей и целых стрелочных улиц, что в стесненных условиях генеральных планов заводов приводит к нарушению габаритов приближения строений и ставит производственников перед необходимостью существенных затрат на снос или изменение положения в плане опор надземных коммуникаций, отдельных участков наземных транспортных и инженерных сетей и даже частей зданий.
Чтобы избежать этих затрат на сегодня, остро ставится вопрос перехода на новый принцип взаимозаменяемости путевых конструкций, когда в районах плотной застройки не положение промышленных объектов приспосабливается к новым переводам, а эпюры этих переводов проходят корректировку применительно к конкретным условиям их укладки так, чтобы после замены устаревших конструкций более прогрессивными все пути и капитальные строения генеральных планов оставались на своих местах. Для этого стрелочные переводы должны быть такими, чтобы их конструкции позволяли изменять их практические длины в большую и меньшую стороны под размеры заменяемых ими переводов при сохранении эквивалентных условий прохода подвижного состава по их ответвлениям.
Известна конструкция одиночного одностороннего стрелочного перевода (Г.М.Шахунянц. Железнодорожный путь. М., Транспорт, 1987 г., стр.85,
рис.3.33), содержащего прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной плиткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины. Боковой остряк и упорная нитка ответвления выполнены в ней по круговой кривой единого радиуса (R=300 м). Известно, что увеличение или уменьшение практической длины стрелочного перевода единого радиуса ответвления может быть только за счет изменения этого радиуса, а поскольку этот радиус распространяется практически на две трети длины перевода, то и корректировка конструктивных размеров коснется большого числа позиций в пределах стрелки и соединительных путей. Потребуется перерасчет длины остряка, длины его строжки, расстояний между сечениями остряка, ординат рабочего канта переводной кривой, размеров эпюр в рабочих кантах и раскладки брусьев. Фактически работа сведется к изготовлению нового перевода по индивидуальному проекту, что на порядок дороже типовой конструкции.
Таким образом, недостаток аналога заключается в том, что его использование для замены разноразмерных стрелочных переводов требует неоправданно завышенных вложений на корректировку эпюры и всей конструкции в целом.
1
2
3
Наиболее близким техническим решением к заявленному является стрелочный перевод (В.В.Говоров. Расчет эпюр стрелочных переводов с криволинейными остряками и крестовинами методом хорд. Сборник трудов ЛИИЖТа №282. Ленинград. Транспорт. 1968. Стр.109-115, рис.3), содержащий прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной ниткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины. Ответвление перевода представляет собой составную кривую из трех участков разных радиусов остряка R, переводной кривой R и крестовины R. Каждый из этих радиусов может меняться в случае необходимости независимо от остальных участков ответвления. Такой принцип построения ответвлений выгодно отличает конструкцию от переводов с ответвлениями единого радиуса по всей длине.
В описании прототипа показано, что для приведения практической длины перевода в соответствие с наперед заданным значением, в том числе с длиной заменяемого перевода, достаточно изменить конструкцию только сравнительно небольшого его участка - стрелки. Весь перевод за исключением этого участка остается типовым и не требует затрат на конструктивное вмешательство.
Недостатком конструкции является то, что она позволяет лишь сократить, но не свести к минимуму затраты на замену стрелочных переводов.
Известно, что конструктивные узлы стрелки и крестовины являются самыми сложными и дорогостоящими частями в изготовлении стрелочного перевода. И если мы хотим свести к минимуму расходы на изменение длины перевода, то будет правильным не вмешиваться в конструкцию этих узлов, оставив их типовыми, а уменьшения или увеличения практической длины всей конструкции добиваться за счет изменения расстояния между данными узлами. При этом достаточно будет изменить длины рельсовых рубок и число брусьев на участке соединительных путей. Все это может быть выполнено буквально на месте укладки стрелочного перевода, т.к. не требует никаких технологических операций по изготовлению специальных деталей.
Задача, которая ставилась нами при разработке полезной модели, заключается в повышении экономичности стрелочного перевода за счет минимизации расходов на взаимозаменяемость разноразмерных стрелочных переводов.
1
2
В данном случае она решена за счет того, что в стрелочном переводе, содержащем прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной ниткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины, согласно нашего предложения, упорная нитка на участке между сечениями корня остряка и переднего торца крестовины выполнена составной из двух криволинейных участков с радиусами кривизны R и R, величины которых удовлетворяют соотношениям:
где α и β - углы поворота рабочего канта упорной нитки ответвления относительно оси прямого направления в сечениях, соответственно, переднего торца крестовины и корневого стыка;
ω - угол между осью прямого направления и хордой рабочего канта ответвления, соединяющей сечения корня и переднего торца крестовины;
l - длина хорды рабочего канта ответвления.
Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью чертежа, на котором показаны ось 1 прямого направления 2 перевода, рабочий кант 3 упорной нитки ответвления 4 на боковой путь 5, сечение корня 6 остряка 7 стрелки 8 и сечение переднего торца 9 крестовины 10.
1
2
1
2
Границы участков составной переводной кривой указаны стрелками радиусов R и R, тангенсов T и Т кривых на этих участках - размерными линиями.
1
2
Стрелочному переводу с переводной кривой единого радиуса соответствует одно единственное расстояние между стрелкой 8 и крестовиной 10. Составная переводная кривая из двух участков позволяет менять это расстояние, а вместе с ним и практическую длину всего перевода в определенных пределах за счет изменения соотношения радиусов R и R этих участков.
1
2
Для определения радиусов R и R, соответствующих наперед заданной длине L перевода (в нашем случае это может быть практическая длина заменяемой конструкции) достаточно провести хорду 11 через корень 6 остряка 7 и торец 9 крестовины 10. Параметры этой хорды 11 - ее длина l и угол ω наклона к оси 1 прямого направления 2 целиком и полностью зависят от заданной длины L перевода и могут быть вычислены из соотношений:
2
1
3
где Р - проекция хорды 11 на ось 1 прямого направления 2 перевода равна практической длине перевода L за вычетом проекций на ту же ось участков стрелки и крестовины перевода, соответственно P и Р:
h - вертикальная проекция хорды 11, равная ширине колеи S за вычетом корневого расстояния k и ординаты γ рабочего канта крестовины в переднем ее торце:
1
3
Значения P, Р, S, k и γ входят в состав исходных данных.
1
2
Остается установить связь между параметрами хорды 11 (l и ω) и радиусами R и R составной переводной кривой.
1
2
1
2
Проецируя тангенсы T и Т на хорду 11 и направление 12, ей перпендикулярное, получаем систему из двух уравнений, в котором T и Т фигурируют в качестве неизвестных:
1
1
где ω - угол между хордой 11 и направлением рабочего канта 3 ответвления в сечении корня 6 остряка 7 (тангенс T, приведенный из этого сечения, является продолжением указанного направления);
2
2
ω - угол между хордой 11 и направлением рабочего канта 3 ответвления 4 в сечении торца 9 крестовины 10 (продолжением этого направления является тангенс Т, проведенный через точку 9).
1
2
Значения ω и ω могут быть выражены через угол ω наклона хорды 11 к оси 1 прямого направления 2:
где β - угол поворота рабочего канта бокового ответвления перевода в сечении корня 6 остряка 7;
α - угол поворота рабочего канта бокового ответвления перевода в переднем торце 9 крестовины 10.
1
2
Подставив (6) и (7) в (5) и решив систему относительно неизвестных T и Т, получаем:
1
2
Радиусы R и R определяются по соотношениям:
или с учетом выражений (8) и (9):
Конструкция работает следующим образом. При входе колесной пары на стрелочный перевод со стороны стрелки 8 сначала она катится по остряку 7, а за сечением корня 6 ее движение направляется рабочим кантом 3 упорной нитки ответвления 4 с последующим выходом через крестовину 10 на боковой путь 5. При движении в обратном направлении условия прохода подвижного состава по переводу аналогичны. В обоих случаях они обеспечиваются при укладке перевода на место заменяемой конструкции даже в том случае, если
практические длины заменяемого и заменяющего переводов будут отличаться друг от друга в большую или в меньшую сторону.
Нам не известны конструкции, в которых составная переводная кривая использовалась бы для целей взаимозаменяемости разноразмерных переводов.