Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина для пути и стрелочных переводов

    Выправка пути  — это технологический процесс перемещения РШР из натурного положения, характеризуемого отклонениями от норм содержания рельсовой колеи, в другое, соответствующее проектному. Выправка пути в плане — в плоскости OXY называется рихтовкой, в продольной вертикальной плоскости OXZ — нивелировкой, в поперечной вертикальной плоскости ОYZ — установкой рельсовых нитей по уровню.

Путь в продольном профиле характеризуется сопрягаемыми друг с другом уклонами и вертикальными  кривыми сопряжения. В расчетах машин  применяется геодезический уклон i в тысячных (°/₀₀). Уклон в тысячных — это разница h_z уровней начальной и конечной отметок участка в метрах, отнесенная к длине L (в метрах) участка в километрах по условному направлению движения, т.е. i = (h/Lr) 1000 °/_00.

Основными геометрическими характеристиками вертикального сопряжения кривой является радиус R_В кривой. В зависимости от категории линии радиусы R_B нормированы в пределах 3000— 15000 м.

Положение пути в плане, с точки зрения геометрии, имеет  три характерных элемента: прямая, круговая и переходная кривые. Пусть криволинейный участок пути (рис.8, а) сопряжен с двумя прямыми подходами. В переходной кривой требуется плавное нарастание центробежной силы от нуля в прямой до конечного значения. В зависимости от режимов движения поездов и других условий радиусы круговых кривых нормированы в пределах R = 150-4000 м.

                                

 

1.1.3 Классификация систем  выправки.

 

      К настоящему  времени известно несколько десятков систем выправки, отличающихся друг от друга по степени автоматизации операций управления и контроля. Система выправки это совокупность механизмов выправки (ПРУ, механизмов измерительных баз), средств контроля и управления, методов и алгоритмов подготовки программ выправки и субъект управления — оператор машины. Классификация машин и систем выправки по способу действия и конструктивным отличиям, заложенных в схему, приведена на рис. 8.

 

Рисунок 8-Классификация выправочно-подбивочных  машин по системам выправки

 

     Каждая выправочная система для оценки положения пути до выправки, в процессе выправки и после выправки имеет базу отсчета измерений. Базы реализуются в различных устройствах и физических явлений (см. ниже). Используются (рис. 9) неподвижная (а), подвижная (6) и совмещенная (в) базы измерения. В случае (а) ПРУ в процессе выправки пути устанавливается на базовую ось визирования 3. Положение ПРУ контролируется по показаниям датчика 4.

Рисунок 9-Базы отсчета выправочных  систем.

 

    Хорда 9 (см. рис.9,б) движется с машиной 6, передней точкой 8 повторяя имеющиеся неровности пути. Можно сказать, что система имеет искривленную в соответствии с неровностями пути до выправки «линию визирования», отслеживаемую передней точкой 8. Положение ПРУ 5 устанавливается по показаниям датчика 10 стрел изгиба пути системой управления по заложенному

алгоритму выправки. Неровности положения  пути до выправки проявляют себя в  виде остаточных неровностей после  выправки. Такие системы проявляют  свойства фильтра неровностей.

Хорда также (см. рис. 9, в) движется вместе с машиной, а положение ПРУ5 устанавливается относительно хорды системой управления через датчик 10 стрел изгиба пути. В отличие от случая б передняя концевая точка 12 отслеживает положение правильной по форме, не искаженной исходными неровностями линии визирования 3 путем смещения её в поперечном относительно пути направлении, как условно показано стрелкой. Точка 12 направляется сама и направляет выправочную систему в целом по проектной оси пути.

Одностороннее смещение срединной линии пути рассматриваемыми системами реализуются двумя способами:

 односторонним смещением на необходимую величину перпендикулярно оси пути в сторону сдвига базовой линии визирования 3 (см. рис.9, а, в) или «линии визирования» за счет смещения передней точки S (см. рис. 9, б);

односторонним смещением  пулевой точки ПРУ5 во всех рассматриваемых случаях.

Системы, у которых  передняя точка подвижной измерительной базы перемещается по невыправленному пути и является направляющей для системы в целом (см. рис. 9, б), являются системами сглаживающего типа (первой, второй и третьей группы).

Системы, реализующие  методы выправки с использованием неподвижных  относительно пути баз (см. рис. 9. а, в) — линий визирования, называются системами, работающими по методу фиксированных точек.

 

         Универсальные выправочные системы содержат в себе элементы систем сглаживающего типа и систем, работающих по методу фиксированных точек.

По методу фиксированных  точек (называется также методом  расчетных сдвигов), работающие выправочные системы, осуществляют постановку рельсовых нитей в сечениях деления вдоль пути в проектные положения относительно фиксированной базовой линии отсчета. Технология работы таких систем предусматривает дна этапа. На первом этапе устанавливается относительно проектного положения пути базовая линия отсчета, на втором — производится непосредственные перемещения рельсовых нитей с фиксацией в проектном положении.

Установка базовой линии отсчета может быть реализована: либо непосредственной установкой неподвижной базы отсчета (оптической, лазерно-лучевой и др.), либо предварительным нивелированием с сохранением путем соответствующей обработки данных измерений базовой линии отсчета. При предварительном нивелировании (прибором ПРПМ) плана пути па каждой пятой шпале записываются мелом расчетные величины перемещения (сдвиги) рельсовых нитей, которые должны быть реализованы машиной.

На рис. 10 показана работа трехточечной измерительной выправочной системы по методу постановки пути в фиксированные точки. Величина сдвига Н_н пути, записанная па шпалах (или другом носителе), для данной фиксированной точки вводится в машину путем смещения передней точки 1 измерительной базы системы (или в «нуль управления» системы). Путь в точке 2 сдвигается ПРУ на предварительно заданное проектное значение стрелы изгиба h_2П а затем на корректировочное значение ΔH₂ = Н_н/m_с (где m_с — геометрический коэффициент сглаживания). Полное командное смещение пути h_2К = h_2П + ΔH₂. Машина, реализуя командный сдвиг h_2К, ставит рельсовые нити относительно воображаемой, найденной путем обработки данных измерений базовой линии отсчета, в проектное положение.

 

 

Рисунок 10-Выправка пути в плане  по фиксированным точкам.

 

 

 

 

1.2 Машины для выправки  пути и стрелочных переводов.

 

1.2.1 Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина для стрелок ВПРС-02

 

      Машина  ВПРС-02 (рис. 11) выправляет путь в  продольном профиле, по уровню и в плане, уплотняет балласт под шпалами и в зонах у торцов шпал, универсальная цикличного действия, одновременно или независимо выправляет продольный профиль, рихтует и подбивает путь на перегонах и станционных путях, на стрелочных переводах и пересечениях пути. По многим узлам и системам управления машина унифицирована с машиной ВПР-02.

 

Рисунок 11- Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина для стрелок ВПРС-02

1-полуприцепная платформа;2-дополнительный  топливный бак;3,7,14-кабины:машиниста,оператора  и рабочая;4-рама;5-дизельный силовой  агрегат;6-тросы нивелировочной измерительной  системы;8-автосцепки;9,20,23-передняя,контрольно-измерительная и задняя тележки КИС;10-метный каток с датчиком пути;11,18-тяговая и бегунковая тележки;12-силовая передача (трансмиссия);13-трос-хорда рихтовочной КИС;15-ПРУ;16-нивелировочно-рихтовочное измерительное устройство КИС;17-одношпальные подбивочные блоки;19-уплотнители балласта у торцов шпал;21-опора платформы;22-колесная пара.

 

 Унификация касается, прежде всего, экипажной части. Рама 4 имеет аналогичную конструкцию, но по сравнению с ВПР-02 более широкая, обеспечивающая необходимые поперечные смешения подбивочных блоков 17. Полностью унифицирована ходовая часть: тяговая 11 и бегунковая 18 тележки, дизельный агрегат 5 и силовая передача 12, тормозное оборудование, полуприцепная платформа 1.

Рисунок 12-Структурная схема трансмиссии  машины ВПРС-02.

1-дизель ЯМЗ-238Б;2-фрикционная муфта  сцепления;3-четырехступенчатая коробка  перемены передач;4-четырехступенчатый  демультипликатор;5-реверс-раздаточная  коробка;6-генератор с приводом  через клиноременную передачу;7-двухсекционные  пластинчатые гидронасосы;8,14,15,18,20,22-карданные валы;9.10-гидромоторы привода рабочего движения;11,16,19-осевые редукторы;12,13-двухступенчатый демультипликатор и межосевой дифференциал раздаточной коробки;17-промежуточная опора осевого редуктора 16;21-тяга с механизмом переключения транспортного и рабочего режимов.

 

 

 Аналогична нивелировочная  КИС, однако на машинах используется только в точке выправки специальное нивелировочно-рихтовочное измерительное устройство 16, расположенное между ПРУ 15 и подбивочными блоками 17. Расположение этого устройства вне зоны расположения сдвигаемых поперечно на значительную величину подбивочных блоков позволило его рационально сконструировать. Унифицирована также и рихтовочная КИС, но в ней используется дополнительно винтовой механизм с электроприводом для сдвига заднего копна троса-хорды. При работе па стрелочном переводе можно изменять в поперечном направлении положение троса, избегая его повреждения лопатками подбоек при их откидывании. С задним механизмом связан компенсационный датчик смещения, сигнал которого используется для компенсации изменений уровней сигналов датчиков стрел изгиба, расположенных на устройстве 16 и на контрольно-измерительной тележке 20 при смещениях хорды в сторону. Контрольная КИС полностью унифицирована с машиной ВПР-02 [2, 3, 4, 6, 14].

 

Рисунок 13-Контрольно-измерительная  система выправки пути машины ВПРС-02

1-передняя тележка рихтовочной  КИС;2-фотоприемник лазерного луча;3-следящий механизм корректировкиположения переднего конца рихтовочной хорды;4-тележка с лазерной пушкой и механизмом перестановки лазерной пушки;5-мерный каток с датчиком пути;6-рычаг с опрными площадками нивелировочных устройств; 7, 12 - тяговая и бегунковая ходовые тележки; 8 - рихтовочный трос-хорда; 9 - ПРУ; 10, 17 - измерительный и контрольный датчики стрел изгиба пути рихтовочной КИС; 11 - лопатки подбоек; 13 - контрольно-измерительная тележка; 14 - колесная пара платформы; 15 - задняя тележка; 16 - маятниковый датчик уровня контрольной системы; 18, 20 - пневмоцилиндры натяжения нивелировочных тросов; 19, 21 - контрольные устройства нивелировочной КИС; 22, 23 - датчики продольного профиля нивелировоной КИС; 24, 25 - нивелировочные тросы; 26 - маятниковый датчик нивелировочной КИС; 27 - нивелировочно-рихтовочное измерительное устройство; 28, 29 - правое и левое нивелировочные устройства; 30,31- следящие механизмы корректировки положения по высота нивелировочных тросов; а, b, с - плечи измерительной базы рихтовочной КИС; I ₁, I ₂, I - плечи и длина измерительной базы нивелировочной КИС; L₁,, L₂, L - плечи и длина корректировочной хорды нивелировочной КИС;Fн, Δf-  величина исходной неровности и величина сигнала на смещение пути в точке выправки.

 

Для уплотнения балласта пол шпалами применены два одношпальных подбивочных блока 17, установленных на подвижных рамах для маневрирования при работе в кривых и на стрелочных переводах. Дебалансные уплотнители балласта у торцов шпал 19 расположены в зоне бегунковой тележки 18. Для перемещения рельсовых нитей в зоне выправки используется ПРУ 15 специальной конструкции с крюковыми захватами, позволяющими захватывать рельсы за головку или под подошву, обеспечивая более надежную их фиксацию. Управление машиной в транспортном режиме может осуществляться либо из кабины машиниста 3 (при  движении назад), либо из кабины оператора 7 (при движении вперед). Управление основными рабочими процессами сосредоточено в рабочей кабине 14, имеющей правое и левое рабочие места операторов, а также в кабине оператора 7(управление выправкой).

Подбивочный блок (рис. 14) предназначен для уплотнения балласта под шпалами способом горизонтального виброобжатия после заглубления подбоек лопатками под подошвы шпал при асинхронном принципе подбивки. Блок устанавливается на подвижной раме 2 в вертикальных направляющих 16, по которым он при работе перемещается с помощью гидроцилиндра 5, обеспечивая необходимое заглубление лопаток подбоек 15 в балластный слой ниже подошвы шпалы.

 

 
Рисунок 14-Подбивочный блок машины ВПРС-02

1 - рама машины; 2 - подвижная рама; 3 - ограничитель раскрытия подбоек (фиксатор) с пневмоцилиндром; 4 - гидроцилиндры привода рычагов подбоек; 5 - гидроцилиндр вертикального перемещения блока; 6 - фиксатор блока в транспортном положении; 7, 8 - катковый узел и поперечная направляющая подвижной рамы; 9 - корпус блока (станина); 10 - масляные бачки системы смазки; 11 - гидроцилиндры поперечного поворота ("откидывания") подбоек; 12 - гидромотор привода эксцентрикового вала; 13 - верхняя часть рычагов подбоек; 14 - нижняя поворотная часть рычагов подбоек; 15 - подбойки; 16 - вертикальные цилиндрические направляющие; 17 - механизм поперечного смещения подвижной рамы и блока с приводом от гидроцилиндра; 18 - эксцентриковый вал с двумя маховиками

 

    Вместе с подвижной рамой 2 для установки над рельсом блок может смещаться в поперечном оси рамы 1 машины направлении. Смещения каждого блока независимы и осуществляются механизмом 17. При смещениях каток 7 катится по направляющей 8. Механизм вибрации включает в себя эксцентриковый вал 18 с двумя маховиками, который приводится во вращение гидромотором 12. Эксцентриковый вал через шатунные подшипники связан с проушинами гидроцилиндров 4 привода рычагов подбоек. Штоки этих гидроцилиндров через шарнирные узлы связаны с верхними частями 13 рычагов. Гидроцилиндры передают вибрации па рычаги и подбойки одновременно производя их поворот для обжима балласта. На гидроцилиндрах установлены ограничители 3 раскрытия подбоек с приводом от пневмоцилиндра, используемые при незначительном расстоянии между осями смежных шпал.