СТРЕЛОЧНЫЙ ПЕРЕВОД

Полезная модель относится к области железнодорожного строительства, а именно к конструкциям соединений рельсовых путей.
Известна конструкция стрелочного перевода (Г.М.Шахунянц. Железнодорожный путь. М., Транспорт, 1987 г., стр.85, рис.1.3.33), содержащая прямое направление и ответвление на боковой путь с рабочим кантом переводной кривой, состыкованный одним концом с остряком стрелки, другим - с передним вылетом крестовины. Переводная кривая постоянного радиуса кривизны и требования строго математического сопряжения ее с примыкающими участками вступают в противоречие с новыми принципами взаимозаменяемости путевых конструкций, необходимость внедрения которых на путях не общего пользования продиктовано самой практикой строительства и реконструкции промышленных предприятий.
Прогресс транспортной техники неизбежно приводит к созданию новых более совершенных 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 ставится вопрос о переходе 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 эпюрные размеры применительно к местным условиям укладки. В целях минимизации затрат, связанных с корректировкой эпюр, эта корректировка должна сводиться к изменению расстояний между конструктивными узлами стрелки и крестовины без изменения конструкции самих узлов, которые являются самыми сложными и дорогостоящими частями стрелочных переводов. Изготовление и реконструкция этих узлов должна производиться в условиях специализированных стрелочных заводов, что само по себе не всегда является удобным и экономичным. А вопрос расстояния между этими узлами может решаться на месте их укладки. Мы можем принять такое расстояние между ними, чтобы обеспечить практическую длину нового перевода, равной длине заменяемого. Тогда замена разноразмерных переводов не потребует реконструкции всей путевой схемы в целом. При этом «подгонка» эпюрных размеров взаимозаменяемых переводов сводится только к выбору соответствующей формы переводной кривой и корректировки эпюры раскладки брусьев в пределах соединительных путей, что может производиться прямо на месте укладки. Но для этих целей может быть использован не любой стрелочный перевод, а только тот, который снабжен дополнительным параметром, изменяя который, мы можем влиять на размеры практической длины конструкций и радиусы кривизны ее ответвления. В рассматриваемой конструкции стрелочного перевода такой параметр не предусмотрен.
Недостатком данной конструкции стрелочного перевода является то, что ее практическая длина однозначно определена единым радиусом по всей длине ответвления и не может быть изменена, что ограничивает возможности ее взаимозаменяемости с разноразмерными стрелочными переводами.
Наиболее близкой предлагаемому техническому решению является конструкция стрелочного перевода (RU №54956, Е01В 7/18, 27.07.2006), содержащая прямое направление и ответвление на боковой путь с рабочим кантом переводной кривой, состыкованный одним концом с остряком стрелки, другим - с передним вылетом крестовины с углом перегиба рабочего канта в одном из этих стыков.
Данный угол как раз и является тем параметром, изменяя который, мы можем влиять на увеличение или уменьшение практической длины стрелочного перевода, а также радиуса кривизны рабочего канта ответвления. Если надо уменьшить практическую длину стрелочного перевода, угол перегиба выполняется в переднем стыке переводной кривой, если надо удлинить перевод, то в заднем ее стыке. В обоих случаях радиус кривой увеличивается, и условия прохода экипажей по ответвлению перевода улучшаются. Это, безусловно, является преимуществом прототипа по сравнению с аналогом и другими стрелочными переводами традиционных конструкций. Однако углы в стыках выполнены посредствам изгиба рельсовых накладок. Стыки даже с недеформированными накладками представляют собой наиболее слабые места рельсовых ниток. А изгиб стыка как горизонтальная неровность приводит к еще большой перегрузки накладок и болтов, повышая вероятность возникновения отказов, которые угрожают безопасности движения поездов. Чем больше угол перегиба, тем больше вероятность этих отказов.
Недостаток конструкции заключается в ее сравнительно не высокой надежности.
При разработке полезной модели решалась задача повышения надежности конструкции и плавности прохода подвижного состава по ответвлению стрелочного перевода за счет изменения формы его переводной кривой.
Технический результат обеспечивается тем, что в стрелочном переводе, содержащим прямое направление и ответвление на боковой путь с рабочим кантом переводной кривой, состыковыванной одним концом с остряком стрелки, другим - с передним вылетом крестовины, переводная кривая выполнена из двух участков различных радиусов, сопряженных друг с другом и с примыкающими к ним рабочими кантами остряка и крестовины. Соотношение радиусов этих кривых и является тем дополнительным параметром, который позволяет изменять практические длины переводов.
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, тангенсы. 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 1 и угол ω наклона к оси 1 прямого направления 2 могут быть вычислены из соотношений:
2
1
3
где P - 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 у рабочего канта крестовины 10 в переднем ее торце 9:
1
3
Значения P, Р, S, k и у входят в состав исходных данных.
1
2
Остается установить связь между параметрами хорды 11 (1 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 T, 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.
Подставив (6) и (7) в (5), и решив систему относительно неизвестных Т1 и Т2, получаем:
1
2
R и R определяются по соотношениям:
Таким образом, существующий уровень развития теории проектирования стрелочных переводов обеспечивает реализацию предлагаемого технического решения.
1
2
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. В обоих случаях соответствующие радиусы R и R составной кривой ответвления гарантирует спокойный проход колес по переводной кривой без преодоления горизонтальных неровностей, типа углов перегиба рабочих кантов. С устранением углов перегиба существенно снизилась вероятность отказов, связанных с наличием гнутых стыковых накладок.