Admin

Проблемы повышения надежности контррельсового узла

ЛЕПЕШИЧЕВ Т.С., Российский университет транспорта (МИИТ), аспирант,
ЗАМУХОВСКИЙ А.В., МИИТ, канд. техн, наук

Аннотация. Ряд элементов стрелочных переводов требует модернизации в связи с возрастанием поездных нагрузок на путь. Один из них — контррельсовая подкладка с упором, излом которой является основной проблемой контррельсового узла.
Ключевые слова: стрелочный перевод, железнодорожный путь, контррельсовый узел, контррельсовая подкладка.


Согласно стратегии научно-технологического развития ОАО «РЖД» на период до 2025 г. элементы железнодорожного пути (рельсы, шпалы, промежуточные и стыковые скрепления) должны иметь ресурс не менее 1400 млн т груза брутто, а стрелочные переводы — не менее 700 млн т. При этом задача повышения срока службы элементов стрелочных переводов должна решаться в условиях интенсификации перевозочного процесса, которое выражается в увеличении скоростей движения и поездной нагрузки на верхнее строение пути. Для достижения намеченной цели необходима разработка и постановка на производство новых крестовин усиленной конструкции с приварными рельсовыми окончаниями, повышение надежности контррельсового узла, освоение на уровне массового производства технологии изготовления остряков и рамных рельсов из высокопрочных материалов, повышение ресурса железобетонных стрелочных брусьев и т.д. [1]

Продолжительность жизненного цикла стрелочного перевода зависит от степени надежности его узлов и элементов. В настоящее время ресурс переводов, используемых на сети ОАО «РЖД», составляет 280— 350 млн т груза брутто. Стрелочными заводами России освоено производство малообслуживаемых стрелочных переводов с ресурсом 500 млн т и начата их поставка на дороги. Однако при современных поездных нагрузках в условиях интенсификации движения этого уже недостаточно — требуется увеличение ресурса не менее чем до 750 млн т при периодичности очистки щебня 500—750 млн т. Этого можно добиться укладкой переводов с гибкими остряками и крестовинами с рельсовыми окончаниями, конструкция которых позволяет производить сварку всех стыков, обеспечивая непрерывную поверхность катания. Для создания подобных конструкций потребуются значительное увеличение ресурса комплектующих и применение равножесткого основания на основе новой элементной базы.

В настоящий момент, исходя из отказов различных элементов, мы имеем следующую статистику по стрелочным переводам: средняя наработка до замены рамных рельсов составляет 287,7 млн т груза брутто, остряков — 263,1 млн т, рельсов соединительных путей — 342 млн т, крестовин — 131 млн т, контррельсов — 418,1 млн т. По отказам головки приходится заменять до 61,7 % остряков, до 64,5 % рамных рельсов и до 82,6 % контррельсов от общего количества.
Наиболее сложный узел стрелочного перевода — крестовина. В зоне «жестких» крестовин основным элементом, обеспечивающим безопасность движения поездов, выступает контррельс, который предотвращает набегание колес на острие сердечника и их попадание в желоб другого направления движения. В то же время контррельс в определенной степени является «вредным» элементом, так как в него по касательной ударяются гребни колес, и происходит принудительное смещение колесных пар поперек пути. Это приводит к расстройству колеи в крестовинной зоне, а в отдельных случаях — к остаточным деформациям узла [2].
Традиционно на стрелочных переводах применялись «высокие» контррельсы специального профиля. Однако они имели ряд недостатков: большое количество отверстий (в том числе в шейке рельса), сложный монтаж, связь с ходовым рельсом, отсутствие возможности регулировки желоба между ходовым рельсом и контррельсом, высокая металлоемкость.
Практика эксплуатации переводов в нашей стране и за рубежом показала целесообразность перехода на контррельсовые узлы, не связанные с ходовым рельсом. С этой целью был разработан прокатный спец-профиль «Уголок контррельсовый СП-850», на основе которого формируются контррельсовые узлы современных стрелочных переводов. Крепление уголкового контррельса к брусьям осуществляется с помощью специальных подкладок, усиленных упорами.


По статистике дефекты контррельсов составляют менее 1 %, однако они представляют прямую угрозу безопасности движения поездов. За срок службы стрелочного перевода подвергаются излому 15—20 % контррельсовых подкладок с упорами. Поэтому повышение надежности контррельсового узла является приоритетной задачей совершенствования конструкции стрелочного перевода [3].
Подкладки с упорами фактически являются специфическими промежуточными скреплениями контррельсового узла, определяющими ресурс и безопасную работу стрелочных переводов. При этом контррельсовая подкладка с упором предназначена не только для крепления рельсов с контррельсами, но и для восприятия и передачи нагрузки от подвижного состава на нижележащую опору — брус (рис. 1)
Излом контррельсовых подкладок происходит по причине недостаточной прочности этих элементов. За рубежом подкладки изготавливают из чугуна, отечественные подкладки выполняют из стали марки СтЗ. При этом подкладки бывают трех видов: сварные, штампованные, клепанные. Надежность сварных подкладок выше по сравнению с другими, поэтому на стрелочных переводах, расположенных на наиболее ответственных линиях, применяют именно их.

По данным измерений путеобследовательских станций, износ традиционных «высоких» контррельсов РК65, за некоторыми исключениями, не превышает нормативные показатели в пределах установленного срока службы стрелочных переводов. Для замены контррельсов в настоящее время предусмотрена поставка контррельсовых узлов в комплекте с подкладками и ходовым рельсом. При этом нормативная величина желоба регулируется на заводских стендах с помощью специальных прокладок.
После внедрения на сети ОАО «РЖД» нового конструкторского решения — контррельса из уголкового прокатного спецпрофиля — на дорогах стали выявляться новые виды дефектов — отказы контррельсовых подкладок с упорами. Под воздействием динамических сил, передаваемых на подкладки от рельсов, отказ подкладок с упорами, изготовленных с использованием сварки, проявляется в виде трещин (рис. 2) и изломов (рис. 3) в сварных швах или в зоне их влияния.
Помимо трещин в верхней части пластины подкладки, они возникают и в ее подошве с нижней стороны.
В ходе обследования подкладок с упорами была выявлена деформация — остаточный изгиб пластины подкладки достигал 5 мм.
Установлено, что на крестовинном блоке большинство подкладок ломается на брусьях с четвертого по тринадцатый. Число изломанных контррельсовых подкладок достигает 10 % от общего количества, их приходится заменять при текущем содержании пути.

Важную научную работу в области модернизации стрелочных переводов выполнила И.В. Шишкина,
которая классифицировала новые дефекты стрелочных подкладок с подушкой. При этом она привела статистику отказов подкладок, сформировала методику их испытаний и получения аналитических зависимостей, а впоследствии создала подкладки инновационной конструкции [4]. Подобную работу следует провести и с контррельсовыми подкладками с упорами.
Большой вклад в исследование механизма поведения подкладок в контррельсовом узле внес Е.Е. Рихтер, который провел наблюдения за их состоянием в условиях интенсивной эксплуатации и выполнил анализ отказов этого важного элемента. Он локализовал зону типичного повреждения подкладки и охарактеризовал его как многоцикловое усталостное разрушение. Он также исследовал влияние различных факторов (жесткость резиновой амортизационной прокладки, свойства материала шпалы и др.) на уровень напряжений, действующих в опасной зоне конструкции [5].
Данная проблема требует дальнейшего исследования, в частности, определения нагрузки на контррельсовый уголок как теоретическими методами, так и эмпирическими для получения более достоверных сведений о напряжениях, возникающих в подкладке, с целью снижения их уровня. Верифицированная модель подкладки позволит спроектировать новую конструкцию упора, обеспечивающую надежную работу контррельсового узла.

Список источников

1. Глюзберг Б.Э., Королев В.В., Шишкина И.В. Элементы стрелочных переводов для российских железных дорог // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2019. Т. 14, № 14 (14). С. 17—20.
2. Королев В.В. Оптимизация конструкции контррельсов стрелочных переводов на основе анализа фактического состояния пути и особенностей воздействия на них колесных пар подвижного состава: дис. канд. техн, наук: 05.22.06 / Место защиты: МГУПС (МИИТ). М., 2012. 140 с., ил.
3. Радыгин Ю.Н. Совершенствование геометрических, конструктивных параметров и норм содержания стрелочных переводов: дис. канд. техн, наук: 05.22.06 / ВНИИЖТ. М., 2002. 129 с., ил.
4. Шишкина И.В. Повышение ресурса стрелок стрелочных переводов за счет усовершенствования прикрепления рельсовых элементов стрелки к основанию: дис. канд. техн, наук: 05.22.06 / Место защиты: РУТ (МИИТ). М., 2019. 117 с., ил.
5. Подойников В.Г., Рихтер Е.Е., Проценко Г.Г. Разработка дискретной модели и расчетные исследования прочности конструкции подкладок контррельса // РСП-Эксперт. 2013. № 12. С. 20-23.

PROBLEMS OF RELIABILITY OF THE COUNTER-RAIL NODE
Lepeshichev Timofey — design engineer of the Murom Switch Plant, postgraduate student of the Department of Track and Track Facilities of the Russian University of Transport (MIIT). Moscow, Russia. TimLep@yandex.ru
Zamukhovsky Alexander — Ph. D., Associate Professor of the Department of Track and Track Facilities of the Russian University of Transport (MIIT). Moscow, Russia, miit.ppx@inbox.ru
Abstract. There are a number of elements in turnouts that require timely modernization, one of them is the counter-rail assembly, in particular, the counter-rail lining with a stop, the breakage of which is the main problem of this assembly.
Keywords: turnout switch, railway track, counter-rail junction, counter-rail lining.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com