[03-2024] Опорные балки для установки устройств контроля схода в межшпальном пространстве

[Admin]

Опорные балки для установки устройств контроля схода в межшпальном пространстве

КРАСИЛЬНИКОВ Владимир Сергеевич, Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС), Филиал СамГУПС в г. Нижнем Новгороде, кафедра «Общеобразовательные и профессиональные дисциплины», доцент, канд. физ.-мат. наук, г. Нижний Новгород, Россия


Ключевые слова: опорная балка, устройство контроля схода, датчики, подвижной состав, межшпальное пространство, рельсошпальная решетка
Аннотация. Рассмотрены конструкции опорных балок для установки устройств контроля схода подвижного состава, размещаемые в межшпальном пространстве и прикрепляемые к шпалам, а также прикрепляемые к рельсам рельсового пути. Опорная балка устройства контроля схода, прикрепляемая к рельсам, претерпевает повышенную вибрацию, вызываемую колебаниями рельсов при прохождении составов. Предложены рекомендации по снижению вибрации за счет крепления опорной балки к шпалам и по размещению в межшпальном пространстве. Дан анализ технических решений для опорных балок с креплением к шпалам рельсошпальной решетки. Показано преимущество балок данного типа над опорными балками, предназначенными для крепления к рельсам.

В статье рассматриваются опорные балки для устройств контроля схода подвижного состава УКСПС, размещаемые в межшпальном пространстве и прикрепляемые к шпалам рельсошпальной решетки. Недостатком известных конструкций опорных балок является их вибрация при прохождении составов, приводящая к нарушению электрической цепи УКСПС и снижению уровня безопасности движения. Для предупреждения возникновения аварийных ситуаций применяются устройства контроля схода и системы определения опасного приближения подвижного состава [1-3].
Данная статья является продолжением статьи [4], в которой были рассмотрены опорные балки для крепления устройств контроля схода к рельсам рельсового пути. Опорная балка УКСПС, прикрепляемая к рельсам, подвержена повышенной вибрации из-за колебаний рельсов. Через такую опорную балку динамическое воздействие передается на датчики контроля, вследствие чего происходит потеря электрического контакта в контрольной цепи, что приводит к ложному срабатыванию УКСПС.

С целью снижения уровня вибрации были проанализированы технические решения для опорных балок, прикрепляемых к шпалам рельсошпальной решетки и размещаемых в межшпальном пространстве. Показано преимущество балок данного типа перед балками, предназначенными для крепления УКСПС к рельсам [4].

Применение опорных балок УКСПС, размещаемых в межшпальном пространстве и прикрепляемых к одной или двум шпалам рельсошпальной решетки, рассматривалось в работах [5-15].
Опорные балки в межшпальном пространстве с креплением к одной шпале. В более ранних разработках опорные балки, предназначенные для крепления УКСПС к одной шпале, имели плоскую прямоугольную форму и выполнялись из текстолита или из стеклопластика.
Один из вариантов плоской опорной балки был представлен в [5]. Общий вид устройства УКСПС-У-1 в межшпальном пространстве с креплением опорной балки из стеклотекстолита к железобетонной шпале рельсошпальной решетки показан на рис. 1. Она крепится с помощью универсального консольного комплекта, применимого как для железобетонных, так и для деревянных шпал.
В устройстве УКСПС-У-1У [6], являющемся следующей модификацией устройства УКСПС-У-1, несущей частью также является плоская опорная диэлектрическая балка, прикрепленная к одной шпале с помощью специальных консолей. Балки для УКСПС-У-1 и УКСПС-У-1 У изготавливались из скрепленных между собой листов стеклотекстолита толщиной 10 мм марки СТЭФ-10 ГОСТ 12652 и марки КАСТ-В-10 ГОСТ 10292 [5, 6].
В [7] описана плоская диэлектрическая опорная балка для устройства УКСПС из стеклопластика, расположенная в межшпальном пространстве и прикрепленная с помощью консолей также к одной шпале. Применение этой опорной балки снизило трудоемкость монтажа УКСПС за счет использования специальных скоб и консолей для крепления.
В [8] приводится описание опорной балки УКСПС, которое является усовершенствованным вариантом устройства [7]. На рис. 2 показано схематическое изображение опорной балки УКСПС в межшпальном пространстве с креплением к одной железобетонной шпале.

Плоская опорная балка 1 из стеклопластика с датчиками контроля 2 расположена в межшпальном пространстве. Датчики 2 содержат полку 3 и заранее сформированные участки разрушения 4. Болтовые соединения 5 соединяют внутренние и наружные датчики 2. Болтовые соединения 6 соединяют наружные датчики 2 с проводами концевых муфт. Для соединения внутренних и наружных датчиков применяются подрельсовые перемычки 7. Опорная балка 1 крепится к железобетонной шпале 8 с помощью консольных креплений 9. Перемычки 7, соединяющие внутренние датчики с наружными, расположены под рельсами 10. Эта опорная балка отличается от балки [7] более надежным способом крепления к одной шпале.
Однако при установке балок [5-8], прикрепляемых только к одной шпале, возникают затруднения для юстировки всей полной конструкции УКСПС относительно рельсовой колеи из-за сползания балок по отношению к уровню нижнего габарита.
Следующая группа опорных балок с креплением к одной шпале создавалась из высокопрочных диэлектрических полимерных материалов и имела более сложную геометрическую форму [9-12]. В устройстве УКСПС-П опорной балкой является основание из армированного стеклопластика в форме П-образного профиля [9]. В модернизированном устройстве УКСПС-ПМ опорной балкой является П-об-разное основание, выполненное из пултрузионного армированного стеклопластика [10,11].
Еще один вариант П-образной опорной балки с креплением к одной железобетонной шпале был реализован в устройстве УКСПС-ПМ-03[12] (рис. 3).
Опорной балкой этого устройства является П-образное основание, выполненное из пултрузионного армированного стеклопластика. Основание прикреплено к железобетонной шпале рельсошпальной решетки с помощью крепежного комплекта в виде консолей.

Балки из диэлектрических материалов [5-12] обеспечивают более надежную электрическую изоляцию датчиков относительно рельсов, что существенно увеличивает срок службы устройств контроля схода.
Однако при установке в путь балок с консольным креплением к одной шпале [5-12]поверхность шпалы в месте ее контакта с консолями может быть разрушена из-за вибрации при прохождении составов. При этом балка проседает, деформируя элементы датчиков контроля. В случае многократной деформации это приводит к образованию усталостных микротрещин в датчиках, что вызывает их ложное срабатывание. Исследование разрушенных датчиков контроля показало [13], что их преждевременный излом происходит под воздействием циклических нагрузок, передающихся от колебаний шпал через опорную балку.
Опорные балки в межшпальном пространстве с креплением к двум шпалам. В [14, 15] описаны опорные балки УКСПС, расположенные в межшпальном пространстве и прикрепленные к двум смежным шпалам рельсошпальной решетки. Схема УКСПС на опорной балке, предназначенной для крепления к двум шпалам в межшпальном пространстве, показана на рис. 4.
Датчики контроля 1 установлены на диэлектрической балке 2 внутри и снаружи рельсовой колеи 3 и соединены между собой подрельсовыми перемычками 4 и болтовыми соединениями 5. Опорная балка выполнена из двух слоев стеклотекстолита.

Крепление опорной балки к двум смежным шпалам препятствует ее проседанию и обеспечивает точную установку датчиков контроля.
Общий недостаток всех плоских опорных балок, размещаемых в межшпальном пространстве, заключается в том, что подрельсовые перемычки, соединяющие датчики контроля и расположенные под балкой, подвергаются разрушению от механических повреждений элементами железнодорожной насыпи, что вызывает ложное срабатывание датчиков.
В [15] опорная стальная балка имеет П-образное сечение, расположена в межшпальном пространстве и прикреплена к двум шпалам. Вариант ее крепления к двум смежным железобетонным шпалам рельсошпальной решетки показан на рис. 5. За счет такого крепления опорная балка может надежно закрепляться на шпалах любого типа (деревянных, железобетонных, композитных). Подрельсовые перемычки расположены внутри канала П-образной балки.
Крепление опорной балки к двум смежным шпалам предотвращает ее сползание от исходного положения и позволяет более точно регулировать положение датчиков контроля относительно рельсового пути в вертикальном и горизонтальном направлении. Это снижает эксплуатационные расходы по содержанию УКСПС в 4-5 раз, а также необходимость их частого обслуживания.
Положительный эффект от применения опорных балок УКСПС, устанавливаемых в межшпальном пространстве с креплением к шпале [5-12] по сравнению с балками [4], прикрепляемыми к рельсам рельсового пути, состоит в том, что существенно снижается их вибрация при прохождении составов, так как они непосредственно не контактируют с рельсами.
Преимущество опорных балок УКСПС, размещаемых в межшпальном пространстве с креплением к двум шпалам [14,15] по сравнению с балками, имеющими крепление к одной шпале [5-12], заключается в предотвращении вибрационного раскачивания и проседания балки, благодаря чему обеспечивается сохранение более точного положения датчиков контроля по отношению к уровню нижнего габарита.
Опорные балки П-образной формы [9-12,15] в отличие от плоских балок [5-8,14] обеспечивают более надежную защиту подрельсовых перемычек от механических повреждений.
Для разработки более эффективного варианта опорной балки следует создать аналог П-образ-ной балки с креплением к двум шпалам [15], но выполненной не из металла, а из диэлектрических материалов. При сохранении всех достоинств балки это даст дополнительное преимущество в части повышения электрической изоляции датчиков контроля, присущее диэлектрическим опорным балкам.

СПИСОК источников

1. Красильников В.С. Узлы крепления платформы для устройств контроля схода подвижного состава // Автоматика, связь, информатика. 2022. № 6. С. 12-14. DOI: 10.34649/ АТ.2022.6.6.003. EDN: YFKQKV.
2. Красильников В.С. Блок базового контроля повышенной надежности для УЗП // Автоматика, связь, информатика. 2022. № 10. С. 6-8. DOI: 10.34649/АТ.2022.10.10.001. EDN: IAUNLP.
3. Красильников В.С. Системы предупреждения персонала о приближении подвижного состава и перспективы их развития // Автоматика, связь, информатика. 2023. № 5. С. 7-9. DOI: 10.34649/АТ.2023.5.5.001. EDN: XCDYKS.
4. Красильников В.С. Опорные балки для крепления устройств контроля схода в рельсовом пути // Автоматика, связь, информатика. 2023. № 12. С. 2-5. DOI: 10.34649/АТ.2023.12.12.001. EDN: ESCJXG.
5. Устройство контроля схода подвижного состава на диэлектрической балке из текстолита УКСПС-У-1 // Ин-фоТех: официальный сайт. URL: http:// www.ntc-infotech.ru/razrabotki/razrabotki-dlya-sluzhb-stsb/ustrojstvokontrolja-
shoda-podvizhnogo-sostava.html (дата обращения 02.11.2023).
6. Устройство контроля схода подвижного состава на диэлектрической балке УКСПС-У-1 У // ДВСБ : официальный сайт. URL: https://daisbyt.com/ produkciya/ustrojstvo-kontrolya-shoda-podvizhnogo-sostava (дата обращения 25.08.2023).
7. Пат. 83473 РФ, B61L 3/00. Устройство контроля схода подвижного состава / Васин В.В., Емельянов Е.Н., Конаков А.В., Фадеев В.С. и др.; патентообладатель НТЦ «Информационные технологии». № 2009104515/22; заявл. 11.02.09; опубл. 10.06.09; Бюл. № 16. 6 с.: ил.
8. Пат. 2385245 РФ, B61L 23/00. Устройство контроля схода подвижного состава/ Васин В. В., Емельянов Е.Н., Конаков А.В., Фадеев В.С. и др.; патентообладатель НТЦ «Информационные технологии». №. 2009102026/11; заявл. 23.01.09; опубл. 27.03.10; Бюл. Ns 9. 8 с.: ил.
9. УКСПС-П - устройство контроля схода подвижного состава на диэлектрическом основании // URL: http:// scbist.com/scb/uploaded/1056_uksps_ р1. pdf?ysclid=lraupnhdsg711298697. html (дата обращения 12.01.2024).
10. Технико-нормировочная карта № ТНК ЦШ 0504-2020. Устройство контроля схода подвижного состава (УКСПС). Проверка состояния несущей конструкции и контрольного устройства УКСПС: утв. ЦДИ ОАО «РЖД» 22.04.2020.
11. Устройство контроля схода подвижного состава на полимерном основании (УКСПС-ПМ) И ИнфоТех : официальный сайт. URL: http://www. ntc-infotech.ru/razrabotki/razrabotki-dlya-sluzhb-stsb/ strojstvokontrolja-shoda-podvizhnogo-sostava.html (дата обращения 02.11.2022).
12. Устройство контроля схода подвижного состава УКСПС-ПМ, исполнение 03 // ИнфоТех : официальный сайт. URL: http://www. ntc-infotech.ru/razrabotki/razrabotki-dlya-sluzhb-stsb/ustrojstvokontrolja-shoda-podvizhnogo-sostava.html (дата обращения 02.11.2022).
13. Пат. 91705 РФ, B61L 3/00. Узел крепления платформы УКСПС к шпале / Васин В.В., Емельянов Е.Н., Конаков А.В., Фадеев В.С. и др.; патентообладатель НТЦ «Информационные технологии». № 2009142182/22; заявл. 17.11.09; опубл. 27.02.10; Бюл. № 6. 4 с.: ил.
14. Пат. 178861 РФ, B61L 23/00, B61L 23/26. Устройство контроля схода подвижного состава модернизированное / Фадеев В.С., Куренков В.И., Штанов О.В., Паладин Н.М.; патентообладатель ООО «ИнфоТех». №2017124383; заявл. 10.07.17; опубл. 19.04.18; Бюл. № 11.6 с.: ил.
15. Зингер М.Б. УКСПСК гарантирует повышение надежности // Автоматика, связь, информатика. 2011. № 2. С. 24-27. EDN: NVWMAL.