СПОСОБ УДЛИНЕНИЯ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ
METHOD TO EXTEND CONTINUOUS WELDED RAIL TRACK LENGTHS

Изобретение относится к области содержания бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано для разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях при перезакреплении плетей на постоянный режим эксплуатации.
Важнейшей задачей в период сложного экономического положения железных дорог стала разработка и внедрение ресурсосберегающих технических решений и технологий, проведение комплекса работ по увеличению надежности пути и на этой основе снижение эксплуатационных расходов и обеспечение безопасности движения. Укладка рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути производится в различных температурных условиях, поэтому при изменении температур в них возникают сверхнормативные продольные напряжения - сжимающие (летом) и растягивающие (зимой). В связи с этим при наступлении установленного для данного региона оптимального интервала температур выполняется определенный объем работ по перезакреплению плетей с разрядкой сверхнормативных температурных напряжений.
Известны различные способы разрядки температурных напряжений и устройства для выполнения этих способов. Известен способ по авт. свид. СССР №192237, E01B 29/17, «Способ укладки длинномерных рельсовых плетей». Способ состоит в том, что при укладке рельсовую плеть жестко закрепляют с одного конца, укладывают на ролики, а затем с противоположного конца принудительно изменяют ее длину до величины, соответствующей длине при расчетной температуре, и окончательно закрепляют на месте. Известен способ по авт. свид. СССР №365416, E01B 29/16, «Способ снятия местных избыточных напряжений от продольных сил в рельсовых плетях бесстыкового пути», по которому раскрепляют не всю плеть, а расчетным путем определяют длину раскрепляемого участка рельсовой плети, включающий участок с избыточными напряжениями, и производят раскрепление только в пределах, определенных расчетом, от концов в сторону возникновения избыточных напряжений. Известно устройство по авт. свид. СССР №1414910, E01B 29/20, «Устройство для разрядки температурных напряжений», с помощью которого разрядка температурных напряжений осуществляется путем принудительного перемещения рельса в любом направлении по всей длине. В настоящее время разрядка температурных напряжений в рельсовых плетях выполняется с использованием гидравлических натяжных устройств и обязательным вывешиванием рельсов на роликовые опоры или на скользящие пары пластин, устанавливаемые на каждой 15-й шпале (Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. - М.: Транспорт, 2000, с.38-43).
Недостатки известных способов разрядки температурных напряжений заключаются в том, что необходимо последовательно выполнять большой объем операций: раскрепление плетей, подъем плети для вывешивания ее на роликовые опоры или на скользящие пары пластин, встряхивание плети ударными приборами, применение силовых натяжных устройств для изменения длины плети, подъем плети для уборки роликовых опор или скользящих пар пластин, окончательное закрепление плетей на месте. Особенно сложным является разрядка температурных напряжений в длинных плетях, которые разрезают на короткие - 800 метров, производят разрядку, вырезают лишнюю длину и вновь сваривают в длинные плети. Все перечисленные операции требуют больших трудовых затрат и времени, что увеличивает эксплуатационные затраты, часто препятствует ведению работ по закреплению плетей при оптимальном температурном интервале, и обуславливают необходимость в предоставлении протяженных технологических "окон".
Известен способ по патенту РФ №2399714, E01B 31/18, E01B 29/17, «Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути» - принят за прототип. Способ состоит из операций по раскреплению рельсовой плети от промежуточных скреплений, подхватыванию каждой плети под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами, связанными с платформой, например, путеукладочного крана, и связанными с подъемным устройством крана для поднятия каждой плети в вертикальной плоскости на расчетную величину, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой, перемещению крана с захватами вдоль плети до ее конца, удлинению рельсовой плети с последующим ее закреплением.
К недостаткам известного способа можно отнести следующее. В связи с тем, что удлинение плети происходит впереди укладочного крана, конец плети необходимо постоянно оттягивать, перемещая тем самым всю плеть, лежащую на шпалах. Это крайне затруднительно, особенно в кривых участках пути, где приходится применять дополнительные средства, к примеру, ударные клиновые механизмы.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение эксплуатационных расходов на содержание пути путем сокращения последовательно выполняемых операций за счет исключения применения как оттягивающих устройств, так и дополнительных ударных механизмов в кривых.
Технический результат достигается тем, что в известном способе удлинения плетей путем разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях и придания им длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре, состоящем из операций по раскреплению рельсовой плети от промежуточных скреплений, подхватыванию каждой плети роликовыми противокантовочными захватами, связанными с платформой, например, путеукладочного крана, и связанными с подъемным устройством крана, для поднятия каждой плети в вертикальной плоскости на расчетную величину, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальным интервалом температур закрепления, и создания волны с определенной ординатой, перемещению крана с захватами вдоль плети до ее конца, удлинению рельсовой плети с последующим ее закреплением, после первоначального подъема каждой плети с определенным усилием на расчетную величину, при перемещении крана вдоль укладываемых плетей, оставляют постоянным усилие подъема каждой плети и в результате возникновения продольного усилия, направленного в сторону перемещения крана, ордината волны увеличивается в соответствии с величиной удлинения плети.
Подъем плети на расчетную высоту с заданным усилием осуществляют только в исходном (начальном) положении. В процессе перемещения крана вдоль укладываемых плетей в каждом рельсе появляется продольное усилие, направленное в сторону перемещения крана, появляется так называемый продольно-поперечный изгиб. В этом случае ордината волны увеличивается в соответствии с зависимостью
1
где Y - начальная высота (ордината) подъема;
F - возникающее продольное усилие;
S - длина волны;
E - модуль упругости рельса;
x
I - момент инерции рельса.
В этой связи сила нажатия рельса на захватные устройства уменьшается. С помощью приспособлений, поддерживающих постоянной силу подъема, например, включением лебедки от датчиков усилия, встроенных в захватное устройство, возникающую слабину выбирают. Постоянное усилие подъема плети в точке захвата позволяет выбирать набегающее удлинение плети, полностью размещать его в бегущей волне и укладывать удлиненную волну в конце участка. Таким образом, устраняется необходимость в оттяжке конца плети, уменьшаются трудовые затраты и время ведения работ по удлинению плетей бесстыкового пути и придания им длины, соответствующих размеров при оптимальной температуре, чем обеспечивается снижение эксплуатационных расходов на содержание пути.
На фиг.1 показана схема удлинения плетей, начальное и конечное (штрихом) положение крана;
На фиг.2 представлена схема начальной (штрихпунктирная линия) и конечной волны.
Рельсовая плеть 1, показанная на фиг.1, подвергается операции по удлинению и приданию ей длины, соответствующей размеру при оптимальной температуре. На фиг.1 также показан укладочный кран 2, роликовые противокантовочные захваты 3, рельсы 6 прилегающего пути слева, уравнительные рельсы 7 и рельсы 8 прилегающего пути справа. Захваты 3 связанны с платформой укладочного крана 2 посредством дышла 4, шарнирно закрепленного на платформе крана 2, и также связанны с подъемным устройством 5 крана 2 (например, лебедкой крана). Штриховыми линиями показан укладочный кран 2 в конечном положении.
Способ удлинения рельсовых плетей бесстыкового пути заключается в следующем.
Укладочный кран 2 устанавливают на рельсы 6 прилегающего слева пути. Впереди крана 2, по мере его передвижения, каждый рельс плетей 1 освобождают от промежуточных скреплений, оставляя закрепленным начало плетей 1. Затем каждый рельс плетей 1 подхватывают под головку рельса роликовыми противокантовочными захватами 3. Включают лебедку подъемного устройства 5 и рельсы плетей 1 поднимают на расчетную высоту исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой. Кран 2 с роликовыми противокантовочными захватами 3 перемещают по рельсам плетей 1, подлежащих удлинению, причем за краном 2 рельсы закрепляются, например, на каждой 15 шпале. При перемещении крана 2 происходит волнообразное перемещение точек плети 1. При этом в связи с появлением слабины в волне из-за удлинения рельса специально встроенным устройством, к примеру датчиком усилия натяжения троса, подается команда на подъемную лебедку крана и трос натягивается. Следовательно, высота подъема плети 1 (ордината волны) в процессе перемещения крана 2 будет постоянно увеличиваться. Возможно также применение других типов устройств выбора слабины, возникающей в волне, например, подъем противокантовочных роликовых захватов можно осуществлять гидроцилиндром, настроенным на определенное усилие клапаном давления. Существует также способ подачи сигнала на лебедку в зависимости от пройденного пути. В конце перемещения крана лебедка подъемного устройства 5 опускает конец удлинившейся плети 1 и ее стыкуют с рельсами 8 прилегающего пути справа через уравнительные рельсы 7 необходимой длины.
На фиг.2 показаны формы начальной (штрихпунктирная линия) и конечной волн. Нижняя волна представляет собой измененную волну, возникшую при ее подъеме, рассчитанном из условия разности температур укладки и оптимальной.
1
1
Представим уравнение кривой в виде - Y=f(x),
1
где X - абсцисса длины волны S, Y - высота ординаты волны,
Тогда удлинение рельса, отнесенное к единице длины, найдется из выражения
где S - длина волны.
При этом высота подъема должна обеспечить равенство
здесь Δt - увеличение единицы длины плети от температурного фактора, определяемое как
t
опт
зак
Δ=0,0000118(t-t),
где 0,0000118 - коэффициент линейного расширения рельса;
опт
t - значение оптимальной температуры закрепления;
зак
t - температура закрепления плети при ее укладке.
пл
пл
опт
зак
В процессе перемещения крана появляется увеличенная по ординате волна, полученная в соответствии с раннее указанной зависимостью, представленная в виде верхней кривой на фиг.2. Разница в длине этой кривой и соответствующей ей размеру абсциссы на графике и есть требуемое удлинение плети Δ, начальный размер которой был равен L. Они определяются из зависимости Δ=0,0000118(t-t)·L.
Конец плети опускают и состыковывают с уравнительными рельсами 7. Таким образом, отпадает необходимость в оттягивании плети и дополнительных действиях, связанных с необходимостью преодоления сопротивления перемещению плети в скреплениях, особенно в кривых участках пути.