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 остряк, расположенный под углом к рамному рельсу прямого направления и переводную кривую бокового ответвления. 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 продиктована 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 корректировке 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 к предлагаемому техническому решению является конструкция стрелочного перевода (RU №54956, Е01В 7/18, 27.07.2006), содержащая остряк расположенный под углом к рамному рельсу прямого направления и переводную кривую бокового ответвления с углом перегиба рабочего канта. Этот угол как раз и является тем параметром, изменяя который, мы можем влиять на увеличение или уменьшение практической длины стрестрелочного 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 стыковых 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, из-за того, что угол перегиба рабочего канта расположен в стыке, который представляет собой и без того наиболее слабое сечение ответвления.
При разработке полезной модели решалась задача создания стрелочного перевода, с повышенной надежностью за счет увеличения радиуса переводной кривой.
Технический результат достигается тем, что в стрелочном переводе, содержащим остряк, расположенный под углом к рамному рельсу прямого направления и переводную кривую бокового ответвления с углом перегиба рабочего канта, вершина этого угла расположена в сечении середины переводной кривой, его величина равна углу между рабочими кантами остряка и рамного рельса, а радиусы кривизны рабочего канта переводной кривой выполнены в соответствии с математическим соотношением:
где R - радиус переводной кривой, мм;
S - ширина колеи, мм;
k - корневое расстояние, мм;
n
y - ордината рабочего канта в конце переводной кривой, мм;
2
P - горизонтальная проекция переводной кривой, мм;
2
γ - угол набегания на остряк стрелочного перевода, град.
1
1
1
1
Сущность предлагаемого технического решения поясняется с помощью чертежа, на котором схематично изображен стрелочный перевод и расчетная схема радиуса его переводной кривой. Предлагаемый стрелочный перевод содержит прямое направление 1 и боковое ответвление 2, остряк 3, расположенный под углом γ к рамному рельсу 4 и переводную кривую 5 с углом γ перегиба рабочего канта. Вершина - D угла γ перегиба находиться по середине 6 переводной кривой 5, то есть одинаково удалена от обоих стыков 7 и 8 переводной кривой 5. Это выполнено для того, чтобы свести к минимуму влияния дополнительных сил, возникающих в месте угла γ перегиба, на напряженное состояние стыков 7 и 8. Чем больше угол γ тем больше радиус R переводной кривой 5 и тем плавне проход подвижного состава (на фигуре не показан) по боковому ответвлению 2 перевода. С учетом того, что угол γ между прямым остряком 3 и рамным рельсом 4 является углом набегания на остряк, регламентирующим максимально допустимое значение горизонтальной неровности в пределах всего стрелочного перевода с точки зрения обеспечения плавности прохода экипажей по ответвлению 2 перевода, целесообразно принять:
1
2
3
n
x
Задача по увеличению радиуса R переводной кривой 5 за счет угла перегиба в середине этой кривой 5 при сохранении практической длины L стрелочного перевода решается в первые. В ней не только практическая длина L но и ее составляющие проекции на ось Х узлов стрелки 9 P, переводной кривой 5 Р и крестовиной 10 Р входят в состав исходных данных. Кроме того в исходные данные включены корневое расстояние k и ордината y рабочего канта в сечении конца В переводной кривой, углы поворота рабочего канта в начале А и в конце В переводной кривой 5, обозначенные соответственно γ и α, так как эти угловые размеры определяются конструкциями стрелки 9 и крестовины 10. Для определения радиуса R переводной кривой 5 соединяем начало А переводной кривой 5 и ее конец В хордой 11. Длина хорды L определяется из прямоугольного треугольника АВС:
где S - ширина колеи, мм.
По расчетной схеме, приведенной на чертеже определяем:
- угол ω наклона хорды к прямому направлению перевода:
1
1
- угол BAO наклона радиуса OA к хорде - 11:
1
ВАО=90°+γ-ω
3
1
2
1
1
3
1
Биссектриса DО угла ODO=γ перпендикулярна хорде - 11 по построению. Следовательно, радиус OD наклонен к биссектрисе DO на угол γ/2.
1
1
Составляем уравнение проекций радиусов AO и ДО на левую половину АЕ хорды 11:
Отсюда:
Подставляя (1), (2) и (3) в (4), окончательно получаем:
где R - радиус переводной кривой 5, мм;
S - ширина колеи, мм;
k - корневое расстояние, мм;
n
y - ордината рабочего канта в конце в переводной кривой 5, мм;
2
P - горизонтальная проекция переводной кривой 5, мм;
γ - угол набегания на остряк 3 стрелочного перевода.
Устройство работает следующим образом.
1
1
При проходе подвижного состава по переводной кривой 5 его колеса преодолевают горизонтальную неровность в виде угла γ перегиба рабочего канта. Но, в отличие от прототипа, этот угол выполнен не за счет деформации стыковых накладок, а посредством изгиба самого рельса и не влияет на надежность работы стыковых соединений и всей конструкции в целом. Величина угла γ не превышает величины угла γ набегания на остряк 3 и влияет на условия прохода экипажей по переводу в пределах допустимых норм.
1
Следует подчеркнуть, что расположение угла γ перегиба рабочего канта по середине переводной кривой 5 позволяет увеличить радиус ответвления любого перевода без изменения его проектной длины и марки крестовины, то есть создать новый перевод с улучшенными условиями плавности прохода экипажей, полностью взаимозаменяемый с существующим.