Admin

Модернизированное рельсовое скрепление АРС

В.М. КРУГЛОВ, докт. техн. наук, Ю.Н. АКСЁНОВ, канд. техн. наук, А.Ю. БОГАЧЕВ, канд. техн. наук, Е.Г. КУРЗИНА, ст. научный сотрудник

На дорогах мира все большее применение находят упругие рельсовые скрепления. В России в 2001 г. началось промышленное внедрение упругого рельсового скрепления АРС-4, которое и настоящее время эксплуатируется на 10 магистралях сети (рис. I). а также в Монголии. Ведутся переговоры об их использовании н ряде стран ближнего и дальнего зарубежья. Реальные сферы эксплуатации скрепления — прямые и кривые радиусом не более 250 м. в том числе с грузонапряженностью до 110 и более млн т-км брутто на 1 км в год, ограничения по скорости движения подвижного состава отсутствуют.

В настоящее время скрепление А PC защищают 25 патентов, в том числе два евразийских и шесть международных.

Это скрепление характеризуется малодетальностыо. отсутствием резьбовых соединении, что гарантирует равножесткость пути. Масса съемных элементов меньше, чем в скреплениях КБ-65 и ЖБР-65 в 2—4 раза. Упругий ход клеммы на подошве рельса около 18 мм, что больше чем в скреплениях ЖБР-65. Фоссло и Пэндрол. Узел скрепления обеспечивает регулировку пути по уровню до 25 мм. A PC — единственный тип скрепления, для которого изготовлены элементы, регулирующие ширину колен, а также первое сертифицированное скрепление в России.

Для совершенствования конструкции АРС в последние годы проведен большой комплекс научно-исследовательских и экспериментальных работ.

С учетом накопленного опыта полностью переработаны и утверждены комплекты эксплуатационной и техническом документации, заменившие ранее действовавшие временные нормативы.

Успешно прошли полигонные и эксплуатационные испытания изоляторы с защитной полкой и выступом, стабилизирующими положение клеммы (рис. 2). В 2007 г. налажен их серийный выпуск. Проведен комплексный подбор материала для изоляторов. работающих в кривых. Установлено, что при использовании изоляторов из качественных материалов интенсивность отказов в кривых малого радиуса снижается в десятки раз. В 2008 г. утверждены требования для сертификации изоляторов.

В соответствии с решением Департамента пути и сооружений подготовлен комплект чертежей, и в 2008 г. изготовлена формооснастка для производства регулировочных изоляторов с толщиной рабочей полки от 5 до 12 мм. Применение данных изоляторов с фактически стандартными шпалами без дополнительных затрат обеспечивает плавность отвода ширины колеи в переходной кривой при использовании дифференцированного шаблона. Утверждены чертежи изоляторов с укороченной рабочей полкой для стыковых зон.

Предложенная новая конструкция изолятора не имеет выступа на рабочей поверхности, что позволяет изготавливать анкера без «окна» и тем самым снизить на 30 % удельное давление на изолятор и повысить его работоспособность до пропуска I млрд т груза брутто.

Разработана конструкция прокладок ЦП 204М-АРС и налажен их серийный выпуск. Оптимизирована но геометрии их конструкция (чертеж АРС-04.07.003). Полигонные исследования показали, что усовершенствованные прокладки обладают более высокими эксплуатационными свойствами, чем ЦП 204М-АРС. Сравнительный анализ работы АРС, КБ и ЖБР, уложенных в 2003 г. показал, что отказов шпал со скреплением АРС в три раза меньше, чем с КБ и в И раз меньше, чем с ЖБР, поэтому испытания новых прокладок проводили на старогодных шпалах, ранее пропустивших 800 млн т груза брутто. В настоящее время пропущенный тоннаж на этом участке составляет 1.5 млрд г груза брутто.


В 2006—2010 гг. налажен выпуск анкеров второго, третьего и четвертого исполнений, значительно снижающих воздействие на изолятор. В результате многовариантных конечноэлементных расчетов (рис. 3) оптимизирована конструкция анкера и изготовлена опытная партия. Масса новых анкеров на 20 % меньше серийных. Сейчас на испытательном полигоне пропущен тоннаж более 865 млн т груза брутто, при этом ни один облегченный анкер не вышел из строя, что позволило рекомендовать их для серийного применения.

Также предложен анкер с площадками для опирания клемм. При такой конструкции выдергивающее вертикальное усилие снижается вдвое, уменьшается количество съемных деталей, упрощается процесс сборки и при этом не усложняется изготовление шпал.

Запушены в серию клеммы из прутка диаметром 17 мм. обеспечивающие усилие прижатия рельса 25— 28 кН. Отработана и серийно внедрена технология нанесения защитного антикоррозионного покрытия на клеммы. Освоен метод предварительного статического нагружения клемм, его применение обеспечивает исключение попадания некачественных клемм на дороги.

Прошло апробацию устройство для замера усилия прижатия рельса. По замечаниям дорог проведена корректировка прибора и налажен его серийный выпуск.

В 2006 г. утверждены требования по сертификации клемм. Проходят процедуру согласования требования для сертификации анкера.

Разработана конструкция шпал Ш-А05 с улучшенными эксплуатационными характеристиками на продольный и поперечный сдвиг, усиленной среднем частью. Опытная партия шпал с 2006 г. проходит полигонные испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа, результаты которых положительны. Серийный выпуск таких шпал наложен в Монголии. В 2007 г. разработаны и в 2010 г. переутверждены чертежи челночных и мостовых шпал. В настоящее время изготавливаются шпальные формы для данных типов шпал.

Разработана конструкция и налажен серийный выпуск шпал UJ-A05 со стержневым армированием для изготовления в коротких формах, обеспечивающих автоматизацию процесса. Проведено комплексное совершенствование технологии изготовления шпал, заключающееся в автоматизации крепления анкера в шпальной форме (совместно с итальянской фирмой OLMI Spa). Эта технология, не имеющая мировых аналогов, внедрена в производство.

В 2008 г*. МИИТом разработаны подклеммники для маячных шпал. Применение этих элементов позволяет устанавливать монорегулятор в третью позицию при отсутствии давления клеммы на изолятор. Подклеммники прошли апробацию на Экспериментальном кольце.

МИ ИТ организует независимый выборочный экспресс-контроль качества продукции. В частности, в 2010 г. на дорогах проведен отбор и лабораторные испытания анкеров, монорегуляторов, изоляторов ряда производителей. Замечания по качеству направлены на заводы. С поставщиками некачественных элементов скрепления А PC действие лицензионных договоров будет прекращено. Данная позиция МИИТа находит понимание у заводов-изготовителей. К сожалению, следует отмстить слабую обратную связь с дорогами, так, об отдельных случаях поставок некачественных элементов АРС. имеющих отказы в период сборки и укладки рельсошпальной решетки, сообщается с запозданием. При обращении в таких случаях в МИ ИТ, возможно решение вопроса до предъявления претензий.

В ноябре 2006 г. скрепления АРС были уложены на опытном участке с шириной колеи 1530 мм. в кривой радиусом 280 м. грузонапряженностью 50— 60 млн т-км брутто на I км в год, скоростью поездов 60 км/ч. Пропущенный тоннаж с ноября 2006 г. по октябрь 2010 г. составил 190—200 млн т груза брутто. В сопряженной кривой радиусом 310 м установлено скрепление КД.

Через полгода на участке с КД ширина колеи составила 1545—1547 мм при боковом износе головки рельса 7—10 мм, и в июне 2007 г. провели смену рабочего канта рельсовых плетей. К ноябрю 2007 г. максимальная ширина колеи опять достигла значений 1545—1546 мм.

В кривой с АРС к июню 2007 г. ширина колеи стабилизировалась на уровне 1539—1542 мм (с учетом износа 7—8 мм) и к декабрю 2007 г. оставалась в таком же состоянии с небольшим увеличением. Ручными промерами 18 декабря 2007 г. установлено, что ширина колеи достигает 1543—1545 мм, при этом износ рельса 12—14 мм, т.е. изоляторы и прокладки-амортизаторы в отличном состоянии. 13 декабре 2007 г. провели единственную смену рабочего канта. Комиссионными осмотрами в ноябре 2008 г. и октябре 2009 г. подтверждено, что кривая с модернизированным скреплением АРС не имеет сверхнормативного уширсния колеи и не требует выправки.

За весь период эксплуатации в данной кривой выхода элементов скрепления не зафиксировано. В августе 2009 г. для регулировки ширины колеи 1545 мм (боковой износ головки рельса более 8 мм) отдельные изоляторы производства ЗАО «Авгур» были заменены на регулировочные изоляторы с полкой 12 мм по чертежу АРС-04.07.006-12 производства ООО «Промлит». В июле 2010 г. максимальная ширина колеи в круговой кривой составила 1542 мм, средняя ширина колеи 1537,4 мм, боковой износ рельса — до 13 мм.


Проведенный анализ показал, что интенсивность бокового износа рельса при скреплении АРС в два и более раз меньше, чем при использовании деревянных шпал со скреплениями типа КД. Хотя общеизвестно, что на железобетонных шпалах с другими типами скреплен и и боковой износ выше, чем на деревянных.

Из опыта эксплуатации следует, что в крутых кривых при применении скреплений на железобетонном основании, в первоначальный период выбираются технологические зазоры, а также происходит небольшое подмятие упругих элементов (изоляторов-демпферов для АРС-4. нашпальной прокладки для КН-65 и КБ-65, упругой прокладки для ЖБР-65). Данный суммарный размер составляет 3—5 мм. Следовательно, при проектировании пути с дифференцированным шаблоном, необходимо использовать железобетонные шпалы с образующим колею размером на 3—5 мм меньше номинального шаблона. МИИТом предложен способ установки скреплен и й АРС в кривых участках, который позволяет укладывать путь на дифференцированном шаблоне. Для этого не требуются никакие дополнительные затраты и длительные испытания.

В 2006 г. на Экспериментальном кольце в кривой радиусом 400 м начаты полигонные испытания модернизированного скрепления АРС. По результатам детальной ревизии после наработки 865 млн т груза брутто установлено, что скрепление АРС с усовершенствованными элементами обеспечивает стабильную ширину колеи, при среднем значении 1526 мм. Это связано с хорошей работой изоляторов и подрсльсовых прокладок ЦП 204М-АРС из материала ТПК-5 производства ОАО «АРТИ». Учитывая, что удельная интенсивность износа модернизированных прокладок на 100 млн т груза брутго составляет 0,04 балла, можно однозначно утверждать, что их срок службы составит более I млрд т груза брутто.

Обшее число отказов элементов модернизированного АРС, уложенного в 2006 г., в 13 и более раз меньше, чем у АРС первого поколения (2003 г.) при аналогичном пропущенном тоннаже. Расчет сравнительной экономической эффективности различных типов скреплений, выполненный ГИПРОТРАНСТЭИ но результатам полигонных испытаний, проведенных в 2003 г.. показал, что эксплуатационные затраты на скрепление АРС в 4—6 раз ниже, чем на КБ и ЖБР (без учета затрат на периодическую подтяжку и смазку винтовых соединений). Очевидно, что модификация АРС 2006 г. во много раз увеличит эту разницу, и применение модернизированного АРС позволит снизить эксплуатационные затраты на обслуживание скреплений в десятки раз. Сказанное подтверждается также представленными в 2006 г. материалами грех дорог по отказам скреплений АРС первого поколения. Общий полигон обработанных данных — 1300 км. Установлено, что в прямых участках пути на скреплении АРС эксплуатационные затраты составляют до 110 руб/год, в кривых до 3,5 тыс. руб., что значительно меньше, чем при скреплениях КБ и ЖБР. Технико-экономические расчеты, выполненные с использованием данных дорог показали, что экономия эксплуатационных затрат составляет более 100 млн руб/год на каждые 1000 км пути.

В октябре 2007 г. на Экспериментальном кольце проведена перекладка опытного участка с АРС-4 и старогодными шпалами, имевшими наработку 800 млн г груза брутто. Это было выполнено для эксплуатационной проверки новых модификаций элементов скрепления АРС-4 (клемм, монорегуляторов, изоляторов, подрсльсовых прокладок, подклеммников для маячных шпал) различных типов и различных производителей в кривой радиусом 400 м, при использовании ранее выпускавшихся анкеров первого исполнения (с выступом в зоне установки изолирующего уголка). После дополнительного пропуска 625 млн т груза брутто был проведен комиссионный осмотр, результаты которого подтвердили, что эксплуатационные показатели исследуемого скрепления АРС-4 намного выше, чем у скрепления первого поколения и модернизированного укладки 2006 г. В частности, износ изоляторов менее 2 мм. Ранее на участке укладки 2003 г. в кривой 400 м изолирующие уголки полностью заменили после пропуска 50-100 млн т груза брутто. Наиболее высокие результаты у изоляторов производства ООО «ПромЛит» и прокладок амортизаторов ОАО «АРТИ».

Таким образом, можно сделать вывод, что укладку пути с модернизированным рельсовым скреплением АРС при реконструкции и капитальном ремонте допускается проводить без ограничений условии эксплуатации.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin