146914 (Бесстыковой путь и особенности его конструкции)

1

РЕФЕРАТ

на тему: «Бесстыковой путь и особенности его конструкции».

Исполнитель:

группа БП-2

Тароев Р.С.

Преподаватель:

Иванов О.И.

Впервые замысел устройства железнодорожного пути без стыков высказал в России инженер И.Ф.Стецевич еще в конце XIX в. Однако реализован он был лишь в начале ХХ в. на путях трамвая в Москве, Петрограде и Киеве. На магистральном железнодорожном транспорте первые плети длиной 400 м уложили на станции Подмосковная в 1934 г. Этот участок стал экспериментальным полигоном изучения особенностей работы бесстыкового пути, базой накопления опыта для последующего практического применения в широких масштабах. Выполненные исследования позволили перейти от созданной в начале 1950-х годов инженером (затем доктором технических наук) М.С. Боченковым конструкции бесстыкового пути с саморазрядкой к пути с сезонными разрядками температурных напряжений, а затем и к температурно-напряженной его конструкции без сезонных разрядок напряжений, ставшей основной.

К широкой укладке бесстыкового пути на железных дорогах России приступили в начале 1960-х годов, чему способствовало освоение массового производства железобетонных шпал. За прошедший период бесстыковой путь прошел достаточно жесткие испытания в разных эксплуатационных и климатических условиях. Он эксплуатировался на участках обращения углевозных маршрутов с грузонапряженностью до 120 млн. ткм брутто/км в год, особо грузонапряженных (до 170 млн. ткм брутто/км в год), с движением поездов со скоростью 160- 200 км/ч, с обращением тяжеловесных поездов с осевыми нагрузками до 250- 270 кН, на затяжных спусках и подъемах с крутизной уклонов до 20- 25‰, в кривых радиусом до 300 м, в районах с годовыми перепадами температуры рельсов до 110°C.

После длительного периода увеличения объемов перевозок, когда в конце 1980-х годов средняя грузонапряженность на сети Российских железных дорог превысила 40 млн. ткм брутто/км в год, началось резкое их снижение. Только с 1989 по 1999 г. средняя грузонапряженность уменьшилась почти в 2,4раза (рис.1).

Рис. 1. Средняя грузонапряженность на сети Российских железных дорог

В настоящее время объемы перевозок стали постепенно возрастать и к середине 2000 г. достигли уровня 1995г. Вместе с тем, несмотря на общее уменьшение объемов перевозочной работы, темпы укладки бесстыкового пути на железных дорогах России не сократились, а начали резко увеличиваться (рис. 2).

Рис. 2. Общая протяженность бесстыкового пути на железных дорогах России на 1 января соответствующего года

Одной из основных причин увеличения темпов прироста протяженности бесстыкового пути является проявившийся в связи с падением объемов перевозок дисбаланс между сроками службы рельсов и шпал. При средней грузонапряженности, составившей в начале 2000 г. 20 млн. ткм брутто/км в год, и нормативной наработке поездной нагрузки 600- 700 млн. т брутто ожидаемый срок службы объемнозакаленных рельсов равен 30- 35 годам. В то же время срок службы деревянных шпал из хвойных пород древесины составляет около 15 лет. Для железных дорог России, на которых около 70% развернутой длины главных путей уложено на деревянных шпалах, эта проблема стала ключевой после падения объема перевозок.

Помимо изложенного следует отметить меньшие затраты на содержание бесстыкового пути, его бóльшую надежность с точки зрения обеспечения безопасности движения, сокращения дефектности рельсов (рис. 3) и др.

Рис. 3. Зависимость доли дефектных рельсов от доли бесстыкового пути в общей длине главных путей на железных дорогах европейской части России на 1 января 1999 г.

На 1 января 2000 г. протяженность бесстыкового пути на железных дорогах России составила 43347км, в том числе 39658 км на главных путях, что составляет почти 32 % их общей длины, и 3689км на станционных. На четырех железных дорогах доля бесстыкового пути превысила 50 % протяженности их главных путей: на Московской дороге она составила 67,35 %, Калининградской- 60,47 %, Октябрьской- 56,78 %, Приволжской- 50,7 %, на Юго-Восточной приблизилась к 50 % и уже в 2000 г. превзойдет этот рубеж. В течение ближайших 2- 3лет подойдут к 50 %-ному рубежу Южно-Уральская, Северо-Кавказская дороги.

При сложившихся темпах прироста общая протяженность бесстыкового пути уже к 2005 г. достигнет 55тыс. км, а к 2010г. 70 тыс. км (рис. 4, кривая 1), что составит соответственно 44 и 56 % длины главных путей.

Рис. 4. Перспективы прироста полигона бесстыкового пути на железных дорогах России

В случае дальнейшего увеличения объемов перевозок темпы прироста полигона бесстыкового пути возрастут еще больше. Так, при росте грузонапряженности на 25- 30 % по сравнению с 1999 г. общая протяженность бесстыкового пути будет увеличиваться в соответствии с кривой 2 на рис. 4.

Увеличению полигона укладки бесстыкового пути будут способствовать не только указанные факторы, но и проводимая Министерством путей сообщения Российской Федерации техническая политика, согласно которой с 2001 г. бесстыковой путь на железобетонных шпалах принят в качестве основной конструкции, а новый звеньевой путь на деревянных шпалах будет укладываться лишь в исключительных случаях.

Прирост полигона бесстыкового пути имеет место не только благодаря расширению его укладки на железных дорогах европейской части России, но и за счет его внедрения в сложных климатических и эксплуатационных условиях Сибири и Дальнего Востока.

Эти регионы характеризуются большими годовыми и суточными перепадами температуры рельсов, колеблющимися в экстремальных условиях в пределах 105- 120и 45- 60°C соответственно, в то время как в европейской части России они составляют 79- 108и 25- 35°C.

В 1997 г. уложены первые километры бесстыкового пути на Забайкальской, Красноярской, Дальневосточной дорогах, в 1999 г.- на Восточно-Сибирской. Объемы его укладки на указанных железных дорогах будут постоянно нарастать (рис. 5) и в перспективе совместно с Западно-Сибирской дорогой, где укладка бесстыкового пути началась в 1963г., могут составить 800- 1000 км в год.

Рис. 5. Общая протяженность бесстыкового пути на железных дорогах Сибири и Дальнего Востока на 1 января соответствующего года

Активному внедрению бесстыкового пути на железных дорогах Сибири и Дальнего Востока предшествовала большая подготовительная работа, в ходе которой рельсосварочные предприятия, где сваривались рельсы длиной 25 м, переоборудованы для сварки плетей бесстыкового пути длиной 800 м. Организованы новые рельсосварочные предприятия, обеспеченные специализированными составами для перевозки плетей. В путевых машинных станциях создана и расширяется производственная база для сборки рельсо-шпальной решетки с железобетонными шпалами, пополняется парк путевых машин для укладки и ремонта бесстыкового пути. Дистанции пути оснащаются инструментом, механизмами, машинами для текущего содержания, планово-предупредительного ремонта бесстыкового пути, средствами контроля его состояния (динамометрическими ключами, рельсовыми термометрами).

В это же время была разработана нормативно-техническая документация, учитывающая специфику работы бесстыкового пути в условиях Сибири и Дальнего Востока. Параллельно проведена большая работа по подготовке кадров для обслуживания бесстыкового пути. Только на Дальневосточной дороге в течение 1997- 1998 гг. обучено более 4000 чел.

На железных дорогах Сибири и Дальнего Востока в ближайшие 10- 15 лет прирост полигона бесстыкового пути будет осуществляться преимущественно за счет использования новых материалов. На дорогах европейской части России бóльшую часть прироста бесстыкового пути планируется получить за счет использования старогодных материалов. Уже в 1999 г. на сети дорог повторно уложено в главные пути 70 % старогодной решетки с железобетонными шпалами, при этом основная часть ее пошла на бесстыковой путь.

Постоянно наращивается объем работ по сохранению и повторной укладке в путь старогодных рельсовых плетей (рис. 6).

Рис. 6. Полигон повторной укладки в путь старогодных (снятых с пути после первого периода эксплуатации) рельсовых плетей бесстыкового пути на железных дорогах России

Еще медленно, но все же увеличиваются и объемы перекладки рельсовых плетей с переменой рабочего канта в кривых, где наблюдается интенсивный боковой износ головки рельса (рис. 7).

Рис. 7. Полигон перекладки рельсовых плетей бесстыкового пути на железных дорогах России

Этому способствуют разработанные и внедренные нормативная база, технология и технические средства, такие, как устройство для перекладки плетей УППВ-1 (рис. 8).

Рис. 8. Технологическая схема перекладки рельсовых плетей бесстыкового пути с переменой рабочего канта и применением УППВ-1

Наиболее слабым местом бесстыкового пути являются уравнительные пролеты. На содержание и ремонт уравнительных пролетов и примыкающих к ним "дышащих" концевых (длиной 50- 70 м) участков рельсовых плетей приходится почти 50% общих затрат средств и труда. Поэтому в настоящее время на железных дорогах России интенсивно ведутся работы по увеличению длины плетей как эксплуатируемых, так и вновь укладываемых с доведением ее до длины блок-участка, перегона (рис. 9).

Рис. 9. Общая протяженность рельсовых плетей длиной до блок-участка и перегона на железных дорогах России

В массовом масштабе к этим работам приступили в 2000 г. Они пока не смогли существенно повлиять на среднюю по сети дорог длину плетей, которая на 1 января 2000 г. составила 570 м. Большое влияние на величину этого показателя оказывает существовавшая ранее практика укладки рельсовых плетей длиной 400, 600м, а также наличие большого числа плетей, как правило, на станционных путях между стрелочными переводами длиной менее 250 м, число которых на 1января 2000г. составляло почти 9 % общего числа рельсовых плетей, имеющихся на сети.

Применение до последнего времени на железных дорогах России в основном относительно коротких (800 м и менее) рельсовых плетей обусловлено рядом объективных причин, основными из которых являются:

технология среднего ремонта пути с очисткой щебня машинами типа ЩОМ с подъемкой рельсо-шпальной решетки, требующая разрезки длинных плетей на короткие и проведения разрядки напряжений в них;

отсутствие эффективного оборудования и технологий обеспечения одинаковой температуры закрепления длинных плетей по всей длине.

По мере оснащения сети машинами для глубокой очистки щебня, не создающими в процессе работы дополнительных напряжений в рельсовых плетях, распространения гидравлических устройств для введения плетей бесстыкового пути в оптимальную температуру и разработки соответствующих технологий ограничения в сварке плетей длиной до блок-участка были сняты. Эта практика является обязательной при укладке плетей, в том числе из старогодных рельсов.

Дальнейшему увеличению длины плетей до длины перегона способствуют начавшийся рост протяженности участков с рельсовыми цепями тональной частоты, а также разработка и широкое внедрение высокопрочных изолирующих стыков с сопротивлением сдвигу не менее 2,5 МН.

Основными на бесстыковом пути являются термически упрочненные рельсы типа Р65. Однако имеются и участки с рельсами Р75 и Р50 (таблица), которые в перспективе будут заменены на рельсы Р65.

Протяженность бесстыкового пути на главных путях железных дорог России
Год	Длина бесстыкового пути, км, с рельсами типа
	Р75	Р65	Р50
1997	173,9	34 830,2	399,9
2000	269,9	39 078,2	310,1

Наметились и качественные изменения в изготовлении рельсов для бесстыкового пути. В частности, начат выпуск рельсов Р65 повышенной прямолинейности, которые в первую очередь будут укладываться на участках пассажирского движения с повышенными скоростями, увеличивается выпуск рельсов Р65 повышенной морозостойкости, предназначенных для регионов Сибири и Дальнего Востока.