Капитальный ремонт бесстыкового пути .

ВВЕДЕНИЕ

Бесстыковой путь – наиболее прогрессивная (в настоящее время) конструкция железнодорожного пути. Полное отсутствие стыков при хорошо отшлифованной поверхности головки рельса и отличном содержании пути позволяют практически не иметь каких-либо дополнительных динамических воздействий на пассажиров (полная комфортабельность), уменьшит сопротивление движению поезда на 8−12% , сократить на 9−10% расходы на ремонты подвижного состава и пути.

Под воздействием подвижного состава и температурных сил бесстыковой путь испытывает сложные пространственные деформации и напряжения.

Силы, действующие на путь, стремятся изогнуть рельсы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, сдвинуть их относительно шпал, опрокинуть, скрутить, смять и расплющить, сдвинуть путевую решетку.

После прохода поезда упругие деформации пути исчезают, а остаточные остаются. Остаточные деформации элементов бесстыкового пути (просадки, прекосы, нарушения бесстыкового пути в плане и профиле и др.) постепенно накапливаются, а состояние пути ухудшается.

Неровности пути и на колесах подвижного состава, отступления от норм содержания подвижного состава и пути ускоряют этот процесс. Непрерывному воздействию на путь проходящих поездов, продольных температурных сил и природных факторов противопоставляется постоянное содержание бесстыкового пути в исправном состоянии, что является главной задачей ведения путевого хозяйства.

Эта задача решается правильной организацией технического обслуживания бесстыкового пути и своевременным производством его ремонтов необходимых объемах и с высоким качеством.

Необходимость в ремонтах бесстыкового пути появляется из-за снижения служебных свойств, износа и старения и его элементов, загрязнение балластного слоя и накопления остаточных деформаций.

Неисправности и повреждения бесстыкового пути возникают в процессе взаимодействия подвижного состава и пути на фоне различных климатических факторов: температуры и влажности воздуха, числа дней с отрицательной температурой, расчетных максимальных, минимальных и фактических температур воздуха и т.п.

При росте температуры рельсовых плетей сообразно сопоставлению с их температурой в момент закрепления в них появляются продольные силы сжатия, при понижении температуры-силы растяжения.

Эти напряжения суммируются с основными напряжениями, вызываемыми воздействием колес подвижного состава.

Суммарные напряжения при определенных условиях могут привести к нарушению прочности рельсовой стали - ее излому или разрыву стыковых болтов по концам плети. Величина их в значительной мере зависит от разности наибольшей Тmax и наименьшей Тmin температур в течение года лежащего в пути рельса. Эту разницу называют амплитудой изменения температуры рельса, или температурной амплитудой.

Однако влияние температурных сил в бесстыковом пути не ограничивается увеличением напряжений в рельсовых плетях и угрозой нарушения их прочности. При определенных условиях (большая температурная амплитуда, недостаточная жесткость рельсошпальной решетки) температурные силы могут привести к нарушению устойчивости пути — выбросу. Нарушение устойчивости рельсовой колеи в виде выброса — опасное явление. Это происходит тогда, когда продольные силы в рельсовых плетях становятся больше допустимых.

Фактические температурные силы в рельсах зависят от изменения температуры по сравнению с той, которую они имели при укладке в путь (закреплении в пути). Поэтому находится целесообразный интервал температуры закрепления рельсовых плетей, при котором сжимающие и растягивающие температурные силы не должны нарушать условий прочности и устойчивости рельсовых нитей.

В технических отделах дистанций пути и на участках имеются графики температурного режима рельсовых плетей. Они построены на основании расчетов и по исходным данным Технических указаний и представляют собой нормативы, установленные для каждого конкретного места пути, каждой плети, что удобно в практической работе.

Кроме того, на каждом околотке ведется журнал учета температурного режима и службы рельсовых плетей. В журнал заносятся работы, которые могут повлиять на температурный режим плети и на ее напряженное состояние: сплошная подъемка пути или рихтовка с применением путевых машин, разрядка температурных напряжений, восстановления целостности рельсовых плетей, смена уравнительных рельсов и др. При температуре рельсов в летнее время, близкой к максимально расчетной, а в зимнее время—минус 30 ° и ниже, на такие периоды действия температур надзор за бесстыковым путем должен быть усилен. Порядок дополнительных осмотров бесстыкового пути и их сроки устанавливает начальник дистанции пути в зависимости от конкретных местных условий.

В жаркие летние дни нужно особенно тщательно наблюдать за положением пути в плане. Заметные отклонения пути в плане от правильного его положения на коротком расстоянии могут быть признаком начала его выброса. В местах, где обнаружены такие отклонения, необходимо сделать контрольный промер при помощи натянутого шнура длиной 20 м (Хорда). Местные отклонения от прямолинейного направления в прямых или в разности стрел прогиба в кривых не должны превышать значений, установленных Инструкцией по текущему содержанию пути.

При обнаружении летом при жаркой погоде резких углов в плане нужно незамедлительно оградить место неисправности сигналами остановки, выдать предупреждение об ограничении скорости движения поездов для производства работ до 15 км/ч и сразу же приступить к устранению угла в плане. При видимом отклонении пути в плане по обеим рельсовым нитям 10 мм и больше на расстоянии 10 м и при увеличении температуры рельсовой плети более чем на 25° сравнительно температуры её закрепления, угол в плане разрешено ликвидировать лишь после производства разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях по обеим рельсовым нитям от места неисправности до ближайшего уравнительного пролета.

Правильность положения бесстыкового пути в плане дорожный мастер и бригадир пути должны проверять в теплое время года при каждом осмотре пути при помощи бинокля или другого оптического прибора.

Особое внимание должно уделяться обеспечению постоянного натяжения стыковых, клеммных и закладных болтов. При проверках нельзя ограничиваться только остукиванием гаек болтов молоточком, необходимо выборочно в каждом звене определять усилие затяжки гаек динамометрическим ключом. При нарушении нормативов затяжки могут наблюдаться: угон рельсовых плетей, зимой раскрытие зазоров до предела, что приводит к срезу стыковых болтов в уравнительных пролетах и к интенсивному смятию концов рельсов с образованием наплыва металла в их торцах.

Техническими указаниями по укладке и содержанию бесстыкового пути установлены следующие нормы по затяжке стыковых и клеммных болтов: гайки стыковых болтов затягиваются электрическим или удлиненным до 1 м ручным ключом с крутящим моментом не менее 600 Н-м при рельсах Р75 и Р65 и не менее 250 Н-м — при Р50; гайки клеммных болтов скреплений КБ, К2 и Д2 затягиваются с усилием, соответствующим крутящему моменту 150 Н- м, скреплений Д4—120—150 Н-м и скреплений ЖБ И ЖБР — 120—150 Н. м.

Особую осторожность следует соблюдать при выполнении некоторых работ текущего содержания. При температуре рельсовых плетей, которые превышают температуру закрепления, производить работы, которые связаны с ослаблением противодействия бесстыкового пути боковому и вертикальному перемещению (выправка просадок, толчков и перекосов с вывеской пути домкратами, рихтовка, подъемка пути, очистка щебня и т. д.), категорически запрещается. Поэтому летом на бесстыковом пути работы, связанные с ослаблением его сопротивления перемещению, следует выполнять утром или вечером.

Если необходимо производить работы при температуре рельса выше температуру закрепления, а также при большей высоте подъемки или величине сдвижки, до их начала нужно снять температурные напряжения в рельсовых плетях.

При выполнении работ на бесстыковом пути, связанных с ослаблением его устойчивости, в допустимых интервалах температур домкраты для вывески путевой решетки должны быть установлены строго вертикально, а после окончания работ балласт у торцов шпал и в шпальных ящиках утрамбован, балластная призма заправлена и доведена до нормальных размеров.

Если температура рельсовых плетей выше температуры их закрепления менее чем на 15°С, можно исправлять просадки, толчки и перекосы до 10 мм при помощи укладки или замены прокладок между подошвой рельсов и прокладками. Клеммы при производстве этих работ снимать заключается.

Работа со стыками также требует большой осторожности. Разбирать и ослаблять рельсовые стыки в уравнительных пролетах рельсовых плетей, а также по концам каждой плети, чтобы установленные стыковые зазоры не изменились в большую или меньшую сторону при температуре, отличающейся от температуры закрепления плетей, запрещается.

В случаях, когда все таки необходимо произвести ослабление и разборку стыков разрешается производить данную работу при температурах, отличающихся от температуры закрепления рельсовых плетей меньше чем на 20 °С. При этом зазор может поменяться приблизительно на 10 мм. Для того чтобы восстановить нормальный зазор с приходом температур, соответствующих расчетному интервалу температур закрепления рельсовой плети, конец плети на протяжении 40-50 м освобождают от закрепления и после свободного изменения длины плети вновь закрепляют.

При отсутствии зазоров изымать уравнительные рельсы для замены их рельсами меньшей длины категорически запрещается. Зажатый уравнительный рельс удаляют после вырезки куска рельса огневой резкой при закрепленных клеммных болтах. С каждым проходящим по пути колесом подвижного состава усиливается как процесс старения пути и изменения положения рельсовых нитей, так и интенсивность этого процесса.

Упругие деформации после снятия нагрузки (после прохода поезда) исчезают. Под давлением колеса рельс прогнется, но после прохода колеса он примет прежнее положение. Другая часть деформации – остаточные – при снятии нагрузки полностью не исчезают. Например, смятие концов рельсов не исчезает, а наоборот, постепенно накапливается. Увеличивается так же износ и по длине рельсов. Таким образом, остаточные деформации элементов верхнего строения пути постепенно накапливаются под воздействием движущихся колес. Интенсивность нарастания остаточных деформаций определяется грузонапряженностью линии и скоростями движения поездов.

Вместе с рельсами напряженно работают промежуточные и стыковые скрепления, шпалы, балластный слой, стрелочные переводы, земляное полотно. Остаточные деформации пути малы по сравнению с другими деформациями. Однако, постепенно накапливаясь, они достигают значительных величин. Например, рельсы упруго изгибаются. Те же нагрузки, которые вызывают этот прогиб, приводят к остаточным деформациям (к износу, расплющиванию рельсов).

Шпалы упруго проседают в балласте и изгибаются. Их поверхность под подкладками постепенно сминается. Балластный слой под давлением шпал тоже упруго сжимается. Одновременно из-за взаимного перемещения балласта, а также их дробления происходят и остаточные деформации балластного слоя.

Осадка пути неодинакова под разными шпалами. Это приводит к образованию неровностей на пути: перекосов, просадок, потайных толчков, выплесков под шпалами. Можно сказать, что остаточные деформации балласта являются главной причиной всех видов расстройств пути. Накоплению их способствует вибрационный характер воздействия на путь движущихся поездов. Следствием, например, разработки отверстий на звеньевом пути с деревянными шпалами является уширение или сужение колеи. При железобетонных шпалах ширина колеи может изменяться из-за бокового износа рельсов, люфтов между подошвой рельса и подкладками, износа амортизирующих и изолирующих элементов.

Отклонение рельсовых нитей по уровню от номинальных значений возникают из-за неодинакового уплотнения балласта под шпалами, неодинаковых размеров шпал, разной интенсивностью износа элементов верхнего строения пути, угона пути, деформаций основной площадки земляного полотна и т.п.

Определенное влияние на появление неисправностей пути по уровню и в профиле оказывает неравномерное расположение шпал в пути. Появление неровностей в плане связано с воздействием на путь горизонтальных поперечных сил. Существенное влияние на образование неровностей рельсовых нитей оказывает состояние земляного полотна.

Наиболее распространенными видами деформаций земляного полотна являются деформации основной площадки – балластные корыта, гнезда, мешки, балластные ложа, пучины. Главными причинами возникновения большей части этих деформаций являются недостаточные мощность рельсов, эпюра шпал, толщина и загрязненность балластного слоя, несущая способность основной площадки, а также неисправность водоотводных и водопропускных сооружений.

Волнообразный износ рельсов возникает из-за неравномерности твердости металла на глубине и длине рельса, а так же остаточных напряжений в его головке, из-за дефектов в технологии изготовления рельсов при прокате и холодной правке рельсов.

Эффективность средством устранения волнообразных неровностей (лубрикации) и предотвращения их интенсивного роста являются периодические шлифовки поверхности рельсов. При ослаблении прикрепления рельсов к шпалам и скреплении между собой в промежуточных и стыковых скреплениях, при слабо уплотненном балласте и недостаточных размерах балластной призмы происходит угон пути в результате накопления продольных перемещений рельсов по шпалам или всей путевой решетки в балласте.

Потайные толчки, т.е. просветы между нижней постелью шпал и балластом, являются причиной образования выплесков. Под воздействием колес подвижного состава шпалы совершают возвратно-поступательные перемещения. При движении шпалы вверх пылевидные частицы «засасываются» под нее, а при движении шпалы вниз – нагнетаются в окружающий шпалу балласт. Под действием такого «насоса» балласт вокруг шпалы загрязняется и теряет дренирующие качества.

В период дождей вода «разжижает» загрязненный балласт, который под воздействием колес выдавливается на поверхность балластной призмы. В зимний период на пути образуются пучины – неравномерные отклонение рельсовых нитей, связанные с замерзанием влажных грунтов (глин, суглинков, супесей, мелких пылеватых песков). Процессу образованию пучин способствует наличие в теле земляного полотна балластных лож, мешков, карманов, корыт, а так же сильное загрязнение балластного слоя.

Пучины делятся на грунтовые и балластные в зависимости от расположения образующего пучины слоя. Многообразие и вероятностный характер воздействия всех факторов на железнодорожный путь приводят к тому, что определенная конструкция пути при одном и том же пропущенном тоннаже в разных условиях имеет различное фактическое техническое состояние.