Угон пути и борьба с ним

УГОН  ПУТИ И БОРЬБА С  НИМ

ПРИЧИНЫ УГОНА ПУТИ

Угоном пути называют продольное перемещение рельсов  относительно шпал или рельсов со шпалами вместе относительно балластного  слоя под действием сил от подвижного состава.

Угон  пути — явление  сложное. Причин, вызывающих угон, несколько. Из них наиболее существенными являются:

сопротивление движению колес подвижного состава по рельсам;

изгиб рельсов под движущейся нагрузкой;

торможение  подвижного состава;

удары колес о рельсы в стыках.

Сопротивление движению подвижного состава по рельсам  вызывается следующими факторами: трением  осей в буксах, трением при качении  колес по рельсам и скольжении их из-за конич-ности колес, наличием неровностей на поверхности качения рельсов и колес, дополнительным сопротивлением движению в кривых. При этом возникают продольные силы, действующие на рельс в направлении движения поезда. Эти силы равны силам указанного сопротивления. Если бы сопротивление рельсовых нитей перемещению их по шпалам было меньше сопротивления движению колес подвижного состава по рельсам, то поезд перемещался бы не по рельсам благодаря вращению колес, а вместе с рельсами по шпалам. Такое перемещение рельсов оказалось бы возможным, например, за счет зазоров в стыках при преодолении сопротивлений в стыковых накладках этому перемещению.

Таким образом, силы угона, зависящие от сопротивления  движению ведомых колес поезда, равны  силам этого сопротивления.

Сопротивление движению груженых вагонов больше, чем движению порожних. Поэтому на однопутных линиях происходит угон пути в направлении грузового движения поездов.

Если электровоз или тепловоз движется с работающими  двигателями, то вследствие сцепления  ведущих колес с рельсами непосредственно  под локомотивом рельсы испытывают угоняющие силы в направлении, обратном направлению движения поезда.

Наблюдения за угоном рельсов под грузовыми  поездами показывают, что небольшое  смещение рельсов под локомотивом  в обратную сторону полностью  погашается уже под шестым — восьмым  вагоном поезда, а все последующие  вагоны смещают рельсы в направлении  движения.

Изгиб рельсов  под движущейся нагрузкой является основной причиной угона. При изгибе рельса в сечении под нагрузкой  его нижние волокна растягиваются, верхние сжимаются, а сечения, находящиеся  на некоторых расстояниях от колеса, поворачиваются так, что по отношению  к незагруженному положению рельса нижние волокна оказываются передвинутыми  вперед на некоторое значение Ах (рис. 1). Если колесо,

двигаясь, накатывается на это сечение и не дает ему возможности вернуться в исходное положение, то весь рельс за колесом подтягивается, а перед колесом продвигается вперед на Ах. Это может произойти лишь в том случае, если будут преодолены сопротивления этим перемещениям рельса. Одно отдельно взятое колесо обычно не может при своем движении переместить рельс. Если же движется большая группа колес, каждое из которых стремится это сделать, то такое продвижение может в ряде случаев осуществляться за счет продвижения рельсовой нити в сторону одного из стыков, обладающего наименьшим сопротивлением.

Торможение поездов  также создает значительные дополнительные угоняющие силы, так как при  гашении живой силы поезда трением  прижатых к колесам колодок на путь передаются большие продольные силы, действующие в направлении  движения поезда.

Удары колес  о рельсы в стыках также способствуют угону пути. Вследствие того что  концы рельсов в стыках, прогибаясь, образуют угол, колесо ударяет в  поверхность принимающего конца  рельса под некоторым, хотя и небольшим, углом к вертикали. Горизонтальные составляющие этих ударов тоже создают угоняю щую силу в направлении движения и тем большую, чем больше нагрузка от колес подвижного состава, чем больше проходит колес.

Угон проявляется  обычно на горизонтальных площадках (особенно на спусках). Чем больше грузопоток, чем тяжелее поезда и выше нагрузки на оси, тем больше угон. Особенно велик  угон на тормозных участках. На сильно угоняемых участках он достигает 300 мм и более за одно лето. В зимнее время угон почти прекращается благодаря  увеличению сопротивления перемещению  рельсов при низких температурах.

Угон чрезвычайно  вреден для пути. Он непрерывно расстраивает путь. Интенсивный угон может вызвать 30—40% всех расходов по содержанию и  ремонту пути. Рельсы сдвигаются со своих мест, увлекают за собой часть шпал, в том числе стыковых. Шпалы с уплотненных постелей перемещаются на менее плотный балласт и проседают. Образуются толчки, стыки расстраиваются, растут динамические взаимодействия пути и подвижного состава, путь, не защищенный против угона, разрушается. Поэтому угон пути совершенно недопустим.

МЕРЫ  БОРЬБЫ С УГОНОМ ПУТИ

ДЛЯ БОРЬБЫ С УГОНОМ ПУТИ ПРИМЕНЯЕТЬСЯ РЯД МЕР.

Раздельные промежуточные  скрепления с пружинящими элементами сами служат надежными противоугонами, и если поворот сечения рельса при его изгибах на Ах осуществляется за счет продольной упругой деформации скрепления, то перемещения рельсов относительно скреплений и, следовательно, угона рельсов не будет.

Раздельные скрепления типа Д2, КБ и ЖБ обеспечивают сильное прижатие рельсов клеммами и вертикальными болтами к подкладкам, что создает большое сопротивление продольным силам. Путь с раздельными промежуточными скреплениями специальными противоугонами, как правило, не закрепляется.

Постановка пути на щебень увеличивает сопротивление  шпалы продольному перемещению. Опыт показывает, что при щебеночном балласте оно в 1,3 раза больше, чем при песчаном.

Увеличение количества шпал на 1 км и применение тяжелых  шпал и монолитного (железобетонного) подрельсового основания также способствуют уменьшению угона пути.

Если конструкция  промежуточных скреплений не обладает противоугонными свойствами (например, типовые костыльные скрепления нераздельного и смешанного типов), то для предотвращения угона рельсов относительно шпал применяют противоугоны. На отечественных дорогах на однопутных линиях, как правило, устанавливают только пружинные противоугоны. На двухпутных линиях наряду с пружинными применяют также самозаклиниваюoиеся противоугоны.

Пружинные противоугоны (рис. 2, а) изготовляют из горячекатаной углеродистой стали сечением 25X25 мм с закалкой в масле. Это наиболее простые и удобные в эксплуатации противоугоны. Достоинством их являются простота конструкции, одно-элементность и малая масса, которая для рельсов типа Р65 составляет 1,36 кг, Р50— 1,22 кг, Р43— 1,13 кг. 

По техническим  условиям на приемку пружинных противоуго-нов требуется, чтобы сопротивление скольжению вдоль рельса одного противоугона после пятикратной постановки и снятия его было не менее 7845 Н.

Пружинные противоугоны устанавливают на рельсы нижним выгибом впритык к шпалам, при этом каждая пара противоуго-нов включает в противоугонную систему одну шпалу (чтобы шпалы не перекашивались). На подошву рельсов пружинный противоугон устанавливают так, чтобы его зуб находился снаружи рельсовой колеи. При таком расположении противоугонов падающая с букс смазка не будет попадать под захваты противоугонов и тем самым уменьшать их сопротивление сдвигу.

Пружинный противоугон насаживают на рельс специальной лапой или легкими ударами молотка до тех пор, пока его зуб (реборда) не защелкнет подошву рельса. Снимают его той же лапой или несильными ударами молотка по зубу.

Правильно поставленный противоугон должен отвечать трем основным условиям: должен располагаться перпендикулярно продольной оси рельса; должен стоять вплотную к шпале; зуб противоугона должен защелкивать подошву. При установке противоугона нельзя наносить по нему чрезмерно сильных ударов, так как со временем может произойти ослабление пружинной скобы из-за уширения зева, которым скоба вхрдит на подошву рельса, что приведет к снижению сопротивления сдвигу противоугона вдоль пути.

При передаче противоугоном силы угона на шпалы при недостаточной площади упирания скоб в деревянные шпалы скобы врезаются в них и перетирают древесину при вертикальных колебаниях рельсов. В связи с этим разрабатывается и испытывается конструкция пружинного противоугона, который упирается не в шпалу, а в подкладку. Он передает силы угона на путевые подкладки. Но при этом через подкладки силы угона передаются на прикрепители, что способствует разработке отверстий для при-крепителей.

Самозаклинивающийся противоугон (рис. 2, б) состоит из узкой скобы и клина, имеющего на конце якорь (упор в виде лопатки) для передачи усилий на шпалу. Масса одного противоугона для рельсов Р75 и Р65 составляет 2,3 кг, Р43— 1,43 кг. Такие противоугоны изготовляют отдельно для левой и правой рельсовых нитей и ставят в путь клиньями внутрь колеи.

Изготовление  самозаклинивающихся противоугонов в настоящее время сокращается, их все больше заменяют пружинными противоугонами.

Расстановка пружинных (рис. 3) и самозаклинивающихся противоугонов на 25-метровом рельсовом звене производится по определенной схеме парами. Количество противоугонов на звене зависит от грузонапряженности участка, тормозной он или нет, от вида балласта и колеблется от 14 до 44 пар. Количество пар противоугонов на каждом конкретном участке устанавливается проектом.

Противоугоны ставят в средней части звена. При таком расположении противоугонов температурные изменения длины рельса на отрезке между крайними противоугонами будут наименьшими. Следовательно, меньше нарушатся компактность и плотность противоугонных устройств.

Порядок размещения противоугонов следующий. На двухпутных линиях все противоугоны прижимают к шпалам с одной стороны, на однопутных — в разных направлениях от середины звена. Противоугоны встречного направления ставят с упором в разные шпалы. Постановка противоугонов к одной шпале с обеих сторон вызвала бы кантовку ее при изгибе рельсов под проходящей нагрузкой.