Конструкция рельсового пути

ВВЕДЕНИЕ
Первоначально путевые дороги появились в каменных выработках, в шахтах и угольных шахтах. Первое упоминание о них относится к середине шестнадцатого века. Так называемые рельсы представляли собой деревянные бруски, на такой дороге лошадь могла нести груз в 4 раза больший, чем на обычной грунтовой дороге. Однако деревянные кровати быстро изнашивались, повозки отклонились в сторону. Чтобы уменьшить износ деревянных кроватей, их стали укреплять полосами железа или чугуна. Чтобы не дать машинам убраться с дороги в клумбах, они стали делать края.
В послевоенные годы, наряду со строительством новых железнодорожных линий, были проведены крупные работы по укреплению пути. Они начали прокатываться на отечественных заводах и были размещены на дороге рельсами тяжелого типа (Р65), были введены железобетонные шпалы, бесщеточные дороги.
Протяженность железных дорог России составляла около 12% от протяженности железнодорожных линий мира. Они осуществляли более половины грузооборота всех железных дорог и перевозили более 70 процентов грузов по всей стране.
Напряженность железных дорог России не имела себе равных в мире. Среднее напряжение нагрузки более чем в 5 раз превышает напряжение нагрузки дорог США, примерно в 6 раз-Германии и Франции, в 15 раз – Англии.
Цель данного реферата рассмотреть строение и конструкцию рельсовых путей.
Для достижения поставленных целей были выбраны следующие задачи:
- Изучить основные элементы и конструкцию рельсового пути;
- Рассмотреть особенности бесстыковых путей;
- Разобраться в стрелочных переводах и применении в рельсовых путях.
1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рельсовые пути относятся к комплексным и сложным сооружениям, также устройств, расположенных в объездной полосе, они образуют путь с направляющей дорожкой. Рельсовые пути имеют верхнюю и нижнюю конструкцию.
Они состоят из нижних и верхних строений. Нижняя структура трассы включает в себя грунтовые и дренажные устройства. К основным элементам верхнего строения относятся балластный слой, шпалы, рельсы со звеньями и противоугонные устройства. Верхняя структура также включает в себя стрелочные переводы, съезды и бары.
Назначение верхнего строения трассы состоит в том, чтобы воспринимать и передавать нагрузку колес ходовой части на производственный пол, а также направлять движение колес ходовой части.
Назначение нижнего строения трассы состоит в том, чтобы воспринимать нагрузку верхнего строения трассы и обеспечивать его устойчивое положение в продольной, поперечной и вертикальной плоскостях, а также отводить воду из почвы производства.
Ширина железнодорожного пути, определяемая расстоянием между внутренними гранями головок рельсов, равна для шахт и рудников горнодобывающей промышленности 600; 750; 900 мм.
При укладке рельсового пути рельсы соединяются между собой накладками и фиксируются болтами. Рельсы опираются на шпалы через вкладыши, увеличивая площадь опорной поверхности рельса. В основном используются клиновые накладки, которые придают рельсам уклон в пределах колеи (подуклон), равный конической форме колес подвижного состава, обеспечивая тем самым большую устойчивость и меньший износ рельсов и колес.
Рельсы изготавливаются из Мартыновской или бессемеровской стали, с сериями типа Р18, Р24, Р33, Р38, Р43, Р50(рисунок-масса рельса 1П. м, кг). Основными элементами полета являются головка, подошва и шейка рельса. Длина регулировочного рельса 6 ... 8 м.
Схема 1. Железнодорожные элементы:
1-вкладыш; 2-костыль; 3-болт; 4-рельсы; 5-противоугон; 6-шпала; 7-дренажная канава; 8-колодка; 9-балласт
При прокладке временных железнодорожных путей применяют рельсы Р18 и Р24, на постоянных железнодорожных путях при использовании вагонов объемом до 2 м3 применяют рельсы Р24, для вагонов наибольшей вместимости-рельсы РЗЗ, а для тяжелых шахтных вагонов-рельсы тяжелых типов Р43 и Р50.
Шпалы для шахтных условий применяют деревянные, железобетонные и реже металлические. Деревянные шпалы в виде поперечного сечения делятся на ребра, которые имеют все стороны среза (марка А), и необрезанные, которые имеют только две противоположные стороны (марка Б). В зависимости от размеров поперечного сечения устанавливаются три типа деревянных шпал: I, II и III.
Длина шпал для калибра 600 мм должна быть 1200 мм, для калибра 750 мм-1500 мм, для калибра 900 мм-1700 мм.
Шпалы изготавливаются из сосны, пихты, ели, лиственницы, кедра, бука, березы и других пород, имеющих сходные технические характеристики. Срок годности шпал, не пропитанных антисептиками, составляет 2-3 года. Для защиты от гниения проводят глубокую пропитку шпал специальными антисептиками минерального происхождения (2-2, 5% раствор фторида натрия, 3-6% водный раствор хлорида цинка или креозотовое масло), при этом срок годности шпал, пропитанных антисептиками, увеличивается до 5-7 лет.
В последнее время на железнодорожном транспорте шахт все чаще используются железобетонные шпалы и, в частности, предварительно натянутые бетонные шпалы. К преимуществам железобетонных шпал относятся: значительно больший срок службы; повышенная устойчивость к механическому износу, воздействию влажной и гнилостной среды; повышенная устойчивость и прочность железнодорожного пути; поддержание постоянной ширины пути в процессе эксплуатации. Канатные бетонные шпалы с промежуточным звеном, которые имеют крепежные болты и крепежные клеммы, обеспечивают большее сопротивление прикреплению рельсов к шпалам и позволяют поэтапно регулировать ширину колеи для криволинейных участков трассы: расширять ее на 5, 10 и 20 мм.
С деревянными шпалами рельсы скрепляются костылями, вбитыми в предварительно просверленные отверстия в шпалах. На постоянных железнодорожных путях при высоких скоростях движения и больших потоках грузов деревянные рельсовые шпалы крепятся винтами. Во избежание продольного перемещения (угона) рельсов под действием сил, вызванных взаимодействием дороги и подвижного состава, на подошву рельса устанавливают противоугонный клин или пружину.
Схема 2. Защита от кражи, противоугонная система
а-клин; Б-пружина; 1-Клин; 2-анкер; 3-опора; 4-ребро жесткости
Балластный слой предназначен для равномерного распределения давления шпал на возможно большую площадь производства грунта. В качестве балласта необходимо использовать щебень или гальку из твердых пород. Размер частиц мусора допускается в пределах 20-40 мм. количество пыли и глинистых примесей не должно превышать 2% от общей массы.
Толщина слоя балласта под нагрузкой на всех железнодорожных путях с углом наклона до 10° при шаге проточной нагрузки от 100 до 4000 т/сут должна быть не менее 90 мм; на путях основной работы перекачки с проточной нагрузкой более 4000 т/сут - 150 м; в изделиях с напольными породами слабыми с допустимым напряжением сжатия 50 Н/см2 в сухом и 10 Н/см2 во влажном - не менее 200 м; на участках пути с железобетонными шпалами - 20 см; в пути с железобетонными шпалами-вспомогательный - 5...10 см.
В горизонтальных и наклонных производствах при углах наклона менее 10° пространство между шпалами должно быть заполнено балластом на 2/3 толщины шпал

. Зазор между балластом и подошвой рельса должен быть не менее 3 см.
Стрелочные переводы и съезды предназначены для передачи подвижного состава с одной железной дороги на другую. Однонаправленные и симметричные стрелочные переводы, и однонаправленные сокращенные съезды были наиболее распространены в горнодобывающей промышленности.
Схема 3. Стрелочный перевод
Передний острый конец пера называется кончиком, а противоположный-корнем. Аналоговые ручки друг к другу соединяются поперечными выстрелами в единую систему, так что при работе одной ручки с механизмом крупного плана рельса, вторая толкается с расстояния, достаточного для прохождения колеса. Это расстояние называется шагом пера.
Передаточный механизм может быть ручным или автоматическим. Автоматические передаточные механизмы, используемые для дистанционного управления из диспетчерской или кабины машиниста движущегося электровоза, выполняются с электромагнитным или электромоторным приводом.
Перекладина состоит из стержня и двух изогнутых перил-рельсов. Крестовины изготавливаются сварными или полностью. В горловине Креста обрывается нить рельсов. Для управления колесами против поперечины на наружных рельсах размещены встречные рельсы.
Перевод стрелки характеризуется углом между осями основного и боковых путей, или углом поперечного сечения. Угол наклона Креста обычно определяется знаком креста:
M = 2 tg (B / 2)? TG B
Для скольжения локомотивов используются кресты марок 1/4 и 1/5.
Однонаправленные переводы могут также включать дополнительные буквы: М-модернизированный; Н - увеличенная грузоподъемность; ш-шахтные переводы и другие модификации. После букв идет трехзначное число, в котором первая цифра обозначает ширину пути в ДМ; вторая и третья-тип рельса; дробное число-знак креста. Для перевода стрелок вводится число, обозначающее радиус кривой перевода в м, а для однонаправленных переводов стрелок-буквы, обозначающие сторону перевода: N-правая; L-левая.
Для съездов после знака креста ставится четырехзначное число, в котором первая и вторая цифры обозначают радиус кривых перевода, м, а следующие две-величину взаиморасположения (расстояние между осями соседних дорожек), ДМ. Затем идут буквы, обозначающие сторону съезда (П-правая, л - левая).
Пример одностороннего перевода символа на рельсы рельсового пути 900 мм Р33 с поперечной отметкой м-1/5, с радиусом кривой перевода R = 20 м, с ответвлением вправо: 933-1 / 5-20р.
Пример обозначения выхода на рельсовый путь 900 мм рельсов типа РЗЗ, с поперечной отметкой м-1/5, радиусом передаточных кривых R = 20 м и межпозицией, равной 1600 мм, с ответвлением справа: с 933-1 / 5-2016П.
Основные виды и размеры конференций и стрелочных переводов
Схема 4. Основные виды и размеры конференций и стрелочных переводов.
Так же отметим несколько важных понятий:
Трасса – представляет собой мощеную ось в горном деле для прокладки железнодорожного пути и его определения в горизонтальной плоскости.
Репер – маркшейдерская отметка на боковых ножках крепи горной выработки; он определяет местоположение головок рельсов в вертикальной плоскости.
План пути – проекция трассы на горизонтальную плоскость.
Профиль пути – проекция маршрута в горизонтальной плоскости.
Ширина рельсовой колеи Sр расстояние между внутренними гранями головок рельсов (в угольной промышленности оно равно 600 и 900 мм). Допускается расширение колеи на 4 мм и сужение на 2 мм. производитель колесных пар допускает отклонение номинальной ширины на ± 2 мм.
2. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ БЕССТЫКОВЫХ ПУТЕЙ
Хочется отметить особо продуктивный и относительно современный вид путей. Назначение маршрута без рампы: исключите или сведите к минимуму количество стыков рельсов на маршруте, которые являются наиболее напряженными и слабыми местами маршрута. Преимущества бесхвостой гусеницы по сравнению с пружиной заключаются в следующем:
- снижение основного удельного сопротивления движению поездов и, следовательно, экономия топлива в тепловозах и электроэнергии в составе электроподвижного состава при толчке до 12 - 15 %;
- продлить срок службы верхнего строения пути за счет уменьшения в 1,8 - 2,0 раза неисправностей рельсовых плетей из-за дефектов;
- снижение нагрузки на выпрямление маршрута на 25-30%;
снижение в 1,5-2,0 раза потребности в очистке щебеночного балласта на направлениях транспортировки руды и угля;
- экономия расхода металла в стыковых соединениях до 4,5 т / км;
- улучшение текучести поездов и повышение комфорта вождения пассажиров;
- повышена надежность электрических гусеничных цепей с автоматической блокировкой, автостопа (автоматическое тормозное устройство без участия водителя), электронного пневматического тормоза.
В условиях рыночных отношений в экономике бесстыковая дорога с железобетонными шпалами - это неоспоримая конструкция. В дальнейшем планируется расширить полигон прокладки бесщеточного маршрута за счет железных дорог Сибири и Дальнего Востока, а на автомобильных дорогах европейской части России увеличить протяженность бесщеточного маршрута на 45-55 %.
Бесстыковая дорога - это дорога из сварных гусеничных хлыстов, длина которых настолько велика (до 800 м), что температурные силы (до 1200-1400 кн), возникающие на фланцах при максимальных колебаниях температуры в течение года, не могут превышать сил сопротивления продольной резке по всей длине фланцев. Сопротивление сдвигу преодолевается на стыках между соседними фланцами и на двух концевых участках, называемых движущимися температурами (от 50 до 70 м), и средняя основная часть бесхвостой дороги остается неподвижной. Между сварными фланцами имеются выравнивающие секции, состоящие из 2 - 4 пар рельсов длиной 12,5 м.
Периодический разряд температурного напряжения заключается в смене уравнительных рельсов между хлыстами одной длины на рельсы другой длины, в зависимости от времени года.
В период осень-зима, при температурах ниже расчетных, рельсы, нивелирующие удлиненные (набор из трех пар длиной 12,54 м, 12,58 м и 12,62 м), временно размещают на участке нивелирования (набор из трех пар длиной 12,38 м, 12,42 м, 12,46 м), размещают летом при высоких температурах. При сбросе температурных напряжений выравнивающие рельсы, удлиненные весной и укороченные осенью, заменяются рельсами длиной 12,5 м, когда рельсовые плети фиксируются в постоянном рабочем режиме.
Соединение рельсовых выступов со стрелочными переводами, крупными мостами, замедлителями вагонов на подгорочных путях сортировочных горок, сцепка звеньев осуществляется с двумя парами выравнивающих рельсов длиной 12,5 м. При недостаточном напряжении соединительных болтов стыковых соединений и промежуточных звеньев, а также больших амплитудах могут возникнуть риски изгиба и резания болтов в стыках при температуре выше 60 - 70 °С, а также изгнания пути (искривления рельсов в горизонтальной плоскости) после полного замыкания всех стыков из-за повышения температуры рельсов более чем на 40-50 °С.
Вызванные колебаниями температуры нагрева рельсов. Следовательно, существует риск потери устойчивости или выброса рельсовых фланцев в виде одной или нескольких горизонтальных волн или, в редких случаях, вертикальной кривизны рельсовой сетки при высоких температурах, а при низких температурах могут возникать перенапряжения в рельсах и поломка рельсовых фланцев или стыка из-за разрезания крепежных болтов растягивающими силами