РЕЛЬСОВЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ С ГИБКИМ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СТАЛЕМЕДНЫМИ МНОГОПРОВОЛОЧНЫМИ ПРОВОДАМИ

Предлагаемое техническое решение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к рельсовым цепям устройств железнодорожной автоматики - электрической сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).
Известны приварные рельсовые электрические соединители (далее - рельсовые соединители), применяемые в рельсовых цепях железнодорожного пути на электрифицированных железных дорогах и служащие для снижения до приемлемого уровня электрического сопротивления этих рельсовых стыков, для обеспечения надежного и экономичного прохождения тягового и сигнального токов из одной рельсовой плети, в другую (полезная модель №25183 от 14.06.2001 «Рельсовый электрический соединитель с гибким биметаллическим сталемедным многопроволочным проводом»).
Согласно действующим на железных дорогах Российской Федерации правилам приварные рельсовые соединители должны быть выполнены из медного гибкого провода. Применение именно медных проводов объясняется, кроме их хороших электрических характеристик, высокой гибкостью, необходимой для обеспечения долговечности соединителей в условиях постоянных динамических нагрузок: горизонтальных и, прежде всего, вертикальных перемещений концов провода при взаимных перемещениях концов рельсов при проходе по рельсовому стыку колес подвижного состава.
Однако использование для рельсовых соединителей дорогостоящих медных проводов, наряду с удовлетворительными эксплуатационными качествами имеет и резко выраженные недостатки. Это, прежде всего, массовые хищения соединителей для сдачи их в цветной металлолом, и небольшой срок службы из-за низкой прочности проволок, из которых состоит трос. Повреждению проволок способствуют не только естественные нагрузки, характерные для условий их эксплуатации, но и работа снегоочистительной техники, и удары щебня при
прохождении поездов. Кроме того, медь и сталь плохо свариваются друг с другом, и получить качественные сварные швы между проводом и стальными манжетами достаточно сложно.
Выход из строя соединителя приводит к сбоям в работе рельсовых цепей СЦБ, что может стать прямой угрозой безопасности движения поездов.
Поэтому необходимы иные рельсовые соединители, использующие в качестве проводника более прочные провода.
Известны рельсовые соединители, выполненные с использованием взамен медных биметаллических сталемедных проводов, непривлекательных для похитителей. Биметаллические провода обладают хорошими механическими качествами и хорошо свариваются с концевыми стальными манжетами.
Недостатки этих проводов следующие. Из-за относительно высокого сопротивления биметаллических проводов для поддержания электрических параметров соединителей требуется применять провода большего сечения, чем у медных. Данное обстоятельство не только удорожает изделие, но и ухудшает механические параметры. Причина в том, что известные провода свиты либо из 19 проволок относительно большого диаметра, либо из 7 и более прядей, состоящих, в свою очередь, из 7 или 19 тонких проволок. И в том, и в другом случае провода трудно поддаются изгибам с малым радиусом, при этом происходит коробление и распушивание провода, выпучивание отдельных проволок или прядей и, т.п. Конструкция требует трех изгибов на длине 200 мм, что из-за высокой жесткости провода крайне затруднительно, такие соединители плохо переносят динамические нагрузки и ломаются или отрываются от рельсов по месту приварки.
В силу указанных причин соединители из известных биметаллических проводов не нашли массового практического применения.
Целью настоящей разработки является создание рельсовых соединителей, лишенных указанных выше недостатков, на основе применения биметаллических сталемедных многопроволочных проводов.
Для достижения необходимых параметров должны быть соблюдены следующие условия.
Во-первых, биметаллические проволоки, из которых состоит провод, должны быть достаточно малого диаметра, чтобы провод был более пластичным, но не слишком малого, чтобы обладать необходимой стойкостью к износу и повреждениям. Провод должен быть пригоден к отжигу для дополнительного снижения жесткости и снятия напряжений.
Во-вторых, необходимо снизить сопротивление, чтобы получить возможность использования проводов меньших сечений.
В-третьих, необходимо, чтобы провод был свит не из прядей, а непосредственно из отдельных проволок, тогда он имеет плотную структуру и геометрически правильную форму, что улучшает установку наконечников.
В-четвертых, необходимо изменить традиционную конструкцию соединителя, адаптировав его к особенностям биметаллических проводов.
Первым трем из указанных параметров в полной мере соответствует биметаллический провод, состоящий из пяти повивов биметаллических проволок (1+6+12+18+24, всего 61 проволока). Схема провода приведена на фиг.1. Диаметр проволок от 1,2 до 1,6 мм, в зависимости от требуемого сечения провода, и может быть при необходимости изменен. Содержание меди в проволоках повышено до 50% от сечения.
В отличие от провода традиционной конструкции, биметаллический провод весьма пластичен при достаточно плотной структуре, хорошо изгибается с малыми радиусами и гораздо лучше переносит динамические нагрузки. Повышенное содержание меди и, следовательно, лучшее сопротивление, позволяют использовать провод меньшего, чем у традиционных сталемедных проводов, сечения при тех электрических параметрах, а это лучше не только с точки зрения механических свойств провода, но и выгодно экономически.
Для решения четвертой из указанных задач необходимо избежать излишних изгибов провода, для чего следует изменить конфигурацию манжет и способ приварки соединителя к рельсу (фиг.2), где манжеты (1 и 2) с измененными геометрическими размерами, но с той же площадью, привариваются к рельсам не вдоль оси соединителя, а поперек, провод (3) в этом случае выполняет роль
соединителя, который имеет U-образную форму.
Такой рельсовый соединитель, будучи приваренным к стыкуемым рельсам, работает в гораздо более естественном направлении и с меньшим механическим напряжением, чем традиционный, и обеспечивает долговечность гораздо большую, чем у рельсового соединителя с медным гибким проводом и, тем более, с биметаллическим проводом традиционной конструкции. Дополнительным фактором, увеличивающим долговечность работы соединителя, является наложение трех проволочных бандажей (4, 5, 6) вместо традиционного одного.