[11-2023] Анализ причины «заваливания» длинной ветви подвижных сердечников крестовин стрелочных переводов
 

Анализ причины «заваливания» длинной ветви подвижных сердечников крестовин стрелочных переводов

ТАТИЕВСКИЙ Станислав Александрович, ОАО «РЖД», Проектноконструкторское бюро по инфраструктуре, отделение автоматики и телемеханики, технолог, Москва, Россия

ПЕНЗЕВ Пётр Васильевич,
ОАО «ЭЛТЕЗА», Армавирский электромеханический завод, главный инженер, г. Армавир, Россия

МИНАКОВ Денис Евгеньевич, Российская открытая академия транспорта (МИИТ), доцент, канд. техн, наук, Москва, Россия

МИНАКОВ Евгений Юрьевич,
Российская открытая академия транспорта (МИИТ), ведущий научный сотрудник, главный инженер проекта, канд. техн, наук, Москва, Россия

Ключевые слова: стрелочный перевод, электропривод, подвижный сердечник крестовины, стрелка, внешний замыкатель
Аннотация. На российских железных дорогах находится в эксплуатации более 1100 стрелочных переводов с непрерывной поверхностью катания. Основными элементами, входящими в состав комплекса и отвечающими за безопасность и нормальное функционирование стрелочного перевода, являются внешние замыкатели остряков и подвижного сердечника крестовины. Именно надежная работа комплекса устройств запирания и контроля положения остряков и подвижного сердечника крестовины обеспечивает возможность высокой скорости движения подвижного состава и, следовательно, ритмичность функционирования всего перевозочного процесса.


Стрелочные переводы, предназначенные для движения подвижного состава со скоростью свыше 140 км/ч, должны иметь непрерывную поверхность катания (НПК) колесной пары, крестовину с подвижным сердечником и быть оборудованы внешними замыкателями. В отечественных проектах стрелочных переводов в качестве внешнего замыкателя подвижного сердечника крестовин (ПСК) применяется внешний замыкатель типа ВЗК-2.
Рассмотрим один из случаев, происходящих в процессе эксплуатации стрелочных переводов, оборудованных этими замыкателями, («заваливание» длинной ветви подвижных сердечников крестовин) и условия обеспечения нормальной работы стрелочного перевода в целом.
Конструкция внешнего замыкателя ВЗК-2 приведена на рис. 1, а крестовинной части стрелочного перевода с НПК - на рис. 2.
Стрелочный электропривод типа ВСП-220К устанавливается на специальные удлиненные полосы, которые крепятся к стрелочным брусьям. На них устанавливаются рамные рельсы, мостик, усовики и сам
внешний замыкатель ВЗК-2 (см. рис. 2, синий цвет). Электропривод посредством рабочей тяги имеет непосредственную механическую связь с ведущей планкой внешнего замыкателя. При помощи контрольной тяги осуществляется обратная связь подвижного сердечника крестовины с контрольной линейкой электропривода (см. рис. 2, красный цвет).


Кинематическая схема образования опрокидывающего момента длинной ветви ПСК в конструкции внешнего замыкателя типа ВЗК-2 [1 ] приведена на рис. 3. Причиной «заваливания» длинной ветви подвижных сердечников крестовин стрелочных переводов, оборудованных ВЗК-2, является особая конструкция крепления усовика подвижного сердечника крестовины к коромыслу этого переводного механизма, создающая в процессе перевода паразитный опрокидывающий момент Мо.
Анализируя конструкцию узла крепления пере
водного механизма внешнего замыкателя, следует сказать, что точка контакта гребня острякового рельса с усовиком «К» (см. рис. 3) находится на расстоянии А от оси приложения тягового усилия перевода (усилия перевода шибера F ). Это создает опрокидывающий момент Мо, который и является причиной «заваливания» (наклона) длинной ветви ПСК.


Так как острие ПСК через шкворень шарнирно крепится с переводным механизмом внешнего замыкателя ВЗК-2, то наклон не приводит к заклиниванию и другим механическим проблемам перевода и замыкания ПСК (рис. 4, а). Поскольку контрольная тяга жестко связана с острием ПСК, то величина линейного смещения контрольной тяги при очередном переводе превышает реальную величину хода острия.
Это явление видно на эпюре наклона подвижного сердечника крестовины при воздействии усилия перевода шибера Рш (рис. 4, б). Причем эта величина более чем в три раза превышает величину фактического зазора между ПСК и усовиком. Угол «заваливания» (наклона) ПСК а тем больше, чем больше величина усилия перевода шибера Рш. Для стрелочных переводов Р65 марки крестовины М1/11 норма усилия перевода составляет 3500-4500 Н.
Для того, чтобы обеспечить надеж-
ный перевод ПСК (как и остряков), д фрикционное сцепление стрелочного электропривода на 25-30 % превышает максимальное усилие перевода и составляет около 6000 Н. Такое усилие безусловно приводит к максимальному наклону длинной ветви ПСК. Хорошо отрегулированный стрелочный перевод требует усилия перевода не более 3000 Н (2500-3000 Н).


В условиях эксплуатации ситуация отличается. В течение определенного времени работы фактическое усилие перевода может меняться (как правило, в сторону увеличения). В связи с этим эксплуатационный штат содержит стрелочный перевод с усилием фрикции Ршм ® 6000 Н. В результате угол «заваливания» (наклона) ПСК а в реальных условиях становится максимальным. По данным расчетов величина смещения в точке приложения переводных усилий, вызванная «заваливанием» длинной ветви ПСК, может достигать значений Дтах < ±10 мм [1].
Какие последствия в работе стрелочного перевода может вызвать этот факт? Так как плечо крепления контрольных тяг к ПСК максимальное (252 мм), то и величина линейного смещения контрольной тяги максимальная Атах, что является погрешностью измерения (контроля плотности прижатия ПСК к усовику). Поэтому при фактической величине хода подвижного сердечника крестовины 140 мм [2] величина хода контрольной тяги и, как следствие, величина хода контрольной линейки электропривода может составлять 160 мм, что при неправильной регулировке стрелочного перевода на закладку 4 мм может дать контроль положения («ложный контроль»), «Заваливание» ПСК в условиях эксплуатации приводит к смещению коромысла (см. рис. 3) в направление, указанное на рисунке стрелкой зеленого цвета на величину до Д < ±10 мм. Это приводит к смещению кляммеры (в данном случае правой) влево на ту же величину. Наличие закладок общей толщиной до 10-12 мм, устанавливаемых под упор при регулировке на незамыкание кляммеры при закладке щупа 4 мм между ПСК и усовиком, смещает упор вправо (рис. 5, а). В итоге создается ситуация, когда кляммера выходит верхней рабочей поверхностью из-под контакта с рабочей поверхностью упора и ей ничего не препятствует для подъема запорной части в вертикальное положение. При очередном переводе стрелки ведущая планка выталкивает запорную часть кляммеры вверх, проходит выступом под запорной частью кляммеры. Дальнейшее движение ведущей планки приводит к высвобождению запорной части, которая опускается вниз, идет движение подвижного сердечника крестовины. Шибер электропривода выбирает свой полный ход (220 мм), электродвигатель отключается, а подвижный сердечник крестовины остается в среднем положении.
Четыре фазы состояния кляммерного узла внешнего замыкателя крестовины ВЗК-2 показаны на рис. 5:

• а) нормальное разомкнутое состояние кляммерного узла отведенного положения ПСК;
• б) состояние кляммерного узла, при котором клям-мера выходит верхней рабочей поверхностью из-под контакта с рабочей поверхностью упора при «заваливании» ПСК (нештатная ситуация);
• в) состояние, при котором ведущая планка выталкивает запорную часть кляммеры вверх при нештатной ситуации;
• г) состояние, при котором ведущая планка высвобождает запорную часть кляммеры, и она опускается вниз (состояние заклинивания перевода ПСК).

Случай неполного перевода подвижного сердечника крестовины (состояние заклинивания перевода ПСК) показан на рис. 6, положение кляммеры внешнего замыкателя ВЗК-2 в состоянии «клина» стрелочного перевода проекта (станция Ушаки Октябрьской дороги) - на рис. 7.
Погрешность измерения можно снизить, если обеспечить выполнение следующих условий (хотя бы одного из них):
изменить конструкцию крепления переводного устройства замыкателя к ПСК;
снизить усилие перевода шибера Рш до требуемого;
увеличить на 15 мм длину рабочей площадки упора кляммерного узла;
изменить конструкцию крепления контрольной тяги к ПСК, подняв точку крепления до максимально возможной, и предусмотреть в конструкции узла крепления контрольной тяги к ПСК шарнирное соединение по аналогии крепления контрольной тяги с контрольной линейкой;
провести разработку внешнего замыкателя ПСК на новых конструктивных решениях, исключающих появление опрокидывающего момента Мо.
Специалисты АО «Новосибирский стрелочный завод», ОАО «ЭЛТЕЗА» совместно с ПКБ И и РУТ (МИИТ) ведут разработку внешних замыкателей остряков и подвижного сердечника крестовины на новых конструктивных принципах [3], исключающих негативные факторы, которые накопились за время эксплуатации стрелочных переводов с непрерывной поверхностью катания.

СПИСОК источников

1. Горелик А.В., Минаков Д.Е. Методы обеспечения безопасности перевода, замыкания и контроля положения стрелок. М.: РУТ (МИИТ), 2021.142 с.
2. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 14.11.2016 № 2288р. Доступ через СПС «КонсультантПлюс».
3. Разработка кинематической схемы перевода, замыкания и контроля положения стрелочных переводов с непрерывной поверхностью катания с построением двухконтурного замыкания и удержания остряков : отчет о НИР / РУТ МИИТ); науч. рук. Минаков Е.Ю. М., утв. 29.04.2021. Протокол № 10. 35 с.