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.1.3.33), 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 при разработке полезной модели, заключается в повышении экономичности стрелочного перевода за счет минимизации расходов на взаимозаменяемость разноразмерных стрелочных переводов.
В данном случае она решена за счет того, что в стрелочном переводе, содержащем прямое направление и боковое ответвление с переводной кривой постоянного радиуса кривизны рабочего канта, соединенной накладками в ее переднем стыке с остряком стрелки, а в заднем стыке с крестовиной, соглсно предлагаемого технического решения, за счет изгиба накладок один из указанных стыков выполнен под углом с вершиной, направленной наружу кривой так, что при:
- угол расположен в переднем стыке переводной кривой, при:
- в заднем стыке переводной кривой, а отклонение рабочего канта от первоначального направления в месте изгиба накладок составляет угол δ, отвечающий соотношению:
δ=|2ω-(α+β),
где ω - угол наклона хорды, соединяющей передний и задний концы переводной кривой, к прямому направлению перевода;
α - угол поворота сечения рабочего канта крестовины в ее стыке с переводной кривой;
β - угол поворота сечения рабочего канта остряка в его стыке с переводной кривой.
Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью иллюстраций:
Фиг.1 - стрелочный перевод, уложенный без отклонения от номинальной практической длины L.
Фиг.2 - стрелочный перевод, уложенный по укороченной схеме с изгибом стыковых накладок 1 и образованием угла δ в переднем стыке 2 переводной кривой 3.
Фиг.3 - стрелочный перевод, уложенный по удлиненной схеме с изгибом стыковых накладок 4 и образованием угла δ в заднем стыке 5 переводной кривой 3.
1
2
Из фиг.1 видно, что, когда практическая длина L стрелочного перевода рассчитана из условия строго математического (без углов) сопряжения переводной кривой 3 постоянного радиуса R с рабочими кантами остряка 6 и крестовины 7, тангенсы переводной кривой T и T равны друг другу и пересекаются в точке О, отстоящей на равном расстоянии от переднего 2 и заднего 5 стыков переводной кривой 3.
Если провести хорду 8 через концы переводной кривой 3, то ее угол со наклона к прямому направлению перевода будет равен полусреднему между
углами касательных АО и ВО к тому же направлению, проведенных через концы хорды 8. На фиг.1 эти углы β и α.
где α - угол поворота сечения рабочего канта крестовины 7 в ее стыке 5 с переводной кривой 3
β - угол поворота сечения рабочего канта остряка 6 в его стыке 2 с переводной кривой 3.
Из ΔАВС:
где S - ширина колеи;
k - ордината рабочего канта в корне остряка;
y - ордината рабочего канта крестовины в ее переднем торце;
2
1
3
P - проекция переводной кривой на прямое направление перевода получается за вычетом из его практической длины L проекции на то же направление стрелки P и крестовины Р
1
3
α, β, S, k, y, P и Р - входят в состав исходных данных, так как это угловые и линейные размеры узлов стрелки и крестовины, которые не меняются с изменением L.
2
При уменьшении расстояния между стрелкой и крестовиной (фиг.2) расстояние Р=ВС уменьшается, а поскольку числитель АС в выражении (2) остается постоянным, угол ω увеличивается и вместо выражения (1) можно записать
1
2
Нарушается равенство между T и Т:
1
1
1
Из фиг.2 видно, что повернув луч АО вокруг точки А на угол δ в положение AO, где O - точка, отстоящая на одинаковом расстоянии от переднего 2 и заднего 5 стыков переводной кривой 3, мы можем вписать в угол AOB окружность, которая в стыке 5 сопрягается с рабочим кантом крестовины 7, а в стыке 2 отклоняется от направления рабочего канта остряка 6 на угол δ. По фиг.2:
1
1
где ∠OAB - угол в основании равнобедренного треугольника AOB может быть получен, как половина внешнего угла:
Подставляя (7) в (6) и решая полученное уравнение относительно δ, получаем:
2
При увеличении расстояния между стрелкой и крестовиной, фиг.3, Р=ВС увеличивается, угол ω наклона хорды к прямому направлению уменьшается:
1
1
и для построения круговой переводной кривой 3 необходимо луч ОВ повернуть вокруг точки В на угол δ в положение BO, где O - точка, отстоящая на равном расстоянии от переднего 2 и заднего 5 стыков переводной кривой 3. Полученная круговая кривая 3 в стыке 2 сопрягается с рабочим кантом остряка 6, а в стыке 5 подходит к направлению рабочего канта крестовины 7 с отклонением на угол δ:
1
1
где ∠OBA - угол в основании равнобедренного треугольника OBA может быть получен как половина внешнего угла
Подставляя (11) в (10) и решая полученное уравнение относительно δ, получаем:
Для практических целей выражения (8) и (12) целесообразно заменить
так как для изгиба стыковых накладок достаточно знать абсолютную величину угла δ, а в какой стык их устанавливать - 2 или 5 - указывают неравенства (4) и (9).
Радиусы переводных кривых определяются из математических зависимостей:
- при расположении угла δ в переднем стыке 2 переводной кривой
- при расположении угла δ в заднем стыке 5 переводной кривой
Нам не известна конструкция стрелочного перевода, у которого практическая длина изменялась бы в большую или меньшую сторону за счет изгиба стыковых накладок на необходимый угол. Именно это техническое предложение обеспечивает решение основной задачи в разработке предлагаемой полезной модели.
Устройство работает следующим образом. На переводе, уложенном по схеме фиг.2 при входе с остряка 6 на переводную кривую 3 колесо встречает горизонтальную неровность в виде угла δ в стыке 2, которого нет на переводах традиционных конструкций. На переводе, уложенном по схеме фиг.3, колесо встречает такую же неровность при проходе стыка 5. Однако, известно, что в конструкциях современных стрелочных переводов имеет место ряд подобных неровностей, каждая из которых решает свою вполне определенную конструктивную задачу. Это углы набегания на остряки стрелок, на отводы усовиков и контррельсов. Величины этих углов однозначно установлены для
каждой марки перевода с учетом скоростей движения и типов обращающегося подвижного состава. Если углы в стыках 2 или 5, которые введены в предлагаемую конструкцию в целях снижения затрат на взаимозаменяемость переводов, будут назначаться в пределах этих установленных величин, то по новым переводам будет обеспечен пропуск тех же типов подвижного состава, который обращался по заменяемым переводам без ограничения скоростей. Больше того, расчеты показывают, что изменение длин переводов как в большую, так и в меньшую сторону за счет образования углов в стыках не только не уменьшают радиусов переводных кривых, но даже несколько увеличивают их, что улучшает условия прохода подвижного состава по новым переводам в сравнении с заменяемыми конструкциями.