СПОСОБ УДЛИНЕНИЯ ДЛИННЫХ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ
METHOD FOR LENGTHENING OF LONG STRINGS OF CONTINUOUS WELDED RAIL TRACK

Изобретение относится к области содержания бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано для разрядки температурных напряжений в рельсовых длинных 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, сжимающих (летом) и растягивающих (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, Е01В 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, Е01В 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, Е01В 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, Е01В 31/18, Е01В 29/17 «Способ разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути». 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.
Известен способ по патенту РФ №2453648, Е01В 29/17 «Способ удлинения плетей бесстыкового пути», принятый за прототип. Он включает операции по раскреплению рельсовой плети от промежуточных скреплений и подъема с определенным усилием на расчетную, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой, высоту с помощью путеукладочного крана, оснащенного подхватными под головку рельса противокантовочными роликами. После первоначального подъема плетей усилие подъема оставляют постоянным. В результате возникновения продольного усилия, направленного в сторону перемещения крана, ордината рельсовой волны увеличивается в соответствии с величиной удлинения плети. Кран перемещают до конца плети и плети за краном закрепляют.
К недостаткам при применении этого способа при работе с длинными плетями можно отнести следующее. Так как в процессе перемещения крана ордината волны увеличивается за счет прирастания длины и, в связи с тем, что мы имеем так называемый продольно-поперечный изгиб, справедлива зависимость для определения продольного усилия F
<mrow><mi>F</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mo>∏</mo><mn>2</mn></msup><mi>E</mi><msub><mi>ℑ</mi><mi>χ</mi></msub></mrow><mrow><msup><mi>l</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>γ</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>γ</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
n
где γ - начальная высота (ордината) подъема,
1
γ - текущая высота,
l - длина волны,
Е - модуль упругости рельса,
ℑ - момент инерции рельса.
1
Анализ этой зависимости показывает, что в процессе перемещения крана с увеличением текущей ординаты волны γ увеличивается и продольное усилие и, следовательно, изгибающий момент. Рост изгибающего момента обуславливает и рост напряжения изгиба. Предварительные расчеты показывают, что при разнице температур укладки и требуемой оптимальной температуры в 20° напряжение изгиба рельса достигает допустимой величины после прохождения краном расстояния 800-1000 метров. Следовательно, недостатком известного способа является невозможность его использования при разрядке напряжений в длинных, более 1 км, рельсовых плетях, так как их необходимо разрезать на короткие (800 м), а после разрядки напряжений снова сваривать.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение эксплуатационных расходов на содержание пути за счет исключения операций разрезания длинных плетей на короткие рельсовые плети с последующим их свариванием.
Технический результат достигается тем, что в известном способе удлинения плетей бесстыкового пути и придания им размера, соответствующего 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 с расчетным усилием на расчетную, исходя из разницы между температурой укладки и оптимальным интервалом температур закрепления, высоту с фиксацией расчетного усилия и создания волны с определенной ординатой, перемещению крана с захватами вдоль плети до ее конца, удлинению рельсовой плети с последующим ее закреплением, плеть условно разбивают на участки расчетной длины, например два, далее, после прохождении первого участка, усилие подъема плети снимают и перемещают кран и образовавшуюся рельсовую волну до конца плети, затем укладывают плеть, удлиненную за счет первоначального подъема, после этого кран возвращают к месту снятия усилия подъема, то есть к концу первого участка, и повторяют операцию по удлинению плети на втором участке.
В процессе перемещения крана вдоль укладываемых плетей в каждом рельсе появляется продольное усилие, направленное в сторону перемещения крана, появляется так называемый продольно-поперечный изгиб. Снятие усилия подъема обеспечивает, во-первых, снижение напряжения в плети и, во-вторых, дельнейшее смещение рельсовой волны без прирастания ее длины.
На фиг.1 показана схема первого этапа удлинения плетей, начальное (штрихом), промежуточное и конечное положения крана.
На фиг.2 представлены схемы рельсовой волны: а - рельсовая волна после приложения расчетного усилия; b - рельсовая волна, возникшая после прохождения первого участка; с - рельсовая волна, оставшаяся после прекращения действия усилия подъема; линия подвеса.
На фиг.3 - показана схема второго этапа удлинения плетей, начальное (штрихом), конечное положения крана.
Рельсовая плеть 1, показанная на фиг.1, подвергается операции по удлинению и приданию ей размера, соответствующего размеру при оптимальной температуре. На фиг.1 показан укладочный кран 2, роликовые противокантовочные захваты 3, связанные с платформой укладочного крана 2 посредством дышла 4, шарнирно закрепленного на платформе крана 2, и также связанные с подъемным устройством 5 крана 2 (например, лебедкой крана), рельсы 6 прилегающего пути слева, уравнительные рельсы 7 и рельсы 8 прилегающего пути справа. Штриховыми линиями показан укладочный кран 2 в промежуточном и конечном положениях.
Способ удлинения длинных рельсовых плетей бесстыкового пути заключается в следующем.
Длинные плети, подлежащие удлинению, условно разбивают на участки расчетной длины, например два. 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 и, с помощью роликовой подвески подъемного устройства 5 лебедки, поднимают на расчетную высоту исходя из разницы между температурой укладки и оптимальной температурой с расчетным усилием, которое фиксируют, оставляя постоянным. 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. По мере перемещения крана 2 происходит волнообразное перемещение точек плети 1. При этом в связи происходящим удлинением рельса ордината волны, при неизменной ее проекции, будет увеличиваться и в роликовой подвеске появится слабина, на которую среагирует встроенное в подвеске устройство, к примеру датчик усилия натяжения троса, на подъемную лебедку крана поступит команда и трос натянется. Возможно также применение других типов устройств выбора слабины, возникающей в подвеске, например, подъем противокантовочных роликовых захватов с помощью гидроцилиндра, настроенного на определенное усилие посредством клапана давления.
По мере увеличения высоты волны увеличивается и изгибающий момент, действующий на плеть в точке подвеса, и, соответственно, напряжение изгиба. При приближении этого напряжения к предельному значению (определяется расчетным путем) усилие подъема снимают. Это соответствует прохождению краном первого условного участка на плети 1. Напряжение изгиба при этом значительно уменьшается. При дальнейшем перемещении крана, учитывая, что колеса крана наезжают уже на нерастянутый участок плети, ордината волны не растет и, следовательно, волна просто перемещается в конец плети, то есть прирост длины плети будет равен приросту первого участка. В конце перемещения крана опускают конец удлинившейся плети 1. На фиг.2 показаны: а - волна, возникающая в начальный момент после приложения к роликовой подвеске расчетного усилия; b - волна, образовавшаяся к концу прохождения первого участка с учетом усилия подъема; с - волна, возникшая после снятия усилия подъема, т.е. волна, в этом виде, олицетворяющая собой прирост длины рельсовой плети; линия подвеса плети, проходящая через точку подвеса плети. После укладки плети кран 2 возвращают к месту снятия усилия подъема плети, что соответствует концу первого участка. Кран 2 устанавливают на рельсы конца первого участка и в начале второго участка вновь поднимают плети с расчетным усилием на расчетную высоту, затем повторяют операции по удлинению плети, выполненные на первом участке (фиг.3). Таких участков может быть и больше двух. В результате, за несколько этапов, возможно осуществить удлинение плетей в плетях любой длины.
Возможно проведение работ в обратном порядке - сначала проводится разрядка на втором участке, а затем на первом, но на границе со вторым участком усилие подъема снимают, и до конца плети перемещается постоянная по ординате волна.
Возможно также, для ускорения процесса, выполнение работ одновременно на различных участках разными кранами.
В конце перемещения крана опускают конец удлинившейся плети 1 и ее стыкуют с рельсами 8 прилегающего пути справа через уравнительные рельсы 7 необходимой длины.