RU2748622C1

RU2748622C1 - Method for device of continuous welded rail track and device for its implementation

Info

Publication number: RU2748622C1
Application number: RU2020118414A
Authority: RU
Inventors: Валерий Куприянович Загорский
Original assignee: Валерий Куприянович Загорский
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-05-28

Abstract

FIELD: railways.

SUBSTANCE: invention relates to the field of the device of the upper structure of the railway track, in particular to methods for the device of continuous welded track, as well as to devices for its implementation. Solid-rolled rails with two symmetrically and oppositely located heads of the same profile and size are fixed in cradles. Lodges are rigidly fixed to the sleepers. The beginning of the section of continuous-welded main rails is rigidly clamped on both sides of the axial movements. In the middle part, a cut is made in parallel on both sides with overlapping ends. On the outside of the main rails, auxiliary rails are laid and fixed. Inside, one leveling and technological rails are laid in the size of the track. Sharp platforms are placed between their side edges and on the rolling surfaces on both sides. The platforms are rigidly connected to the ends of the cut main and leveling rails and move them together with the rails along the track axis due to temperature displacements and deformations.

EFFECT: length of the continuous welded track increases.

9 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к строению бесстыкового рельсового пути железнодорожного транспорта и может быть использовано в горнодобывающих отраслях, промышленных предприятиях с большим объемом транспортируемых грузов.The invention relates to the structure of a continuous-welded rail track of railway transport and can be used in mining industries, industrial enterprises with a large volume of transported goods.

Известен способ и устройство серийного бесстыкового рельсового пути протяженностью между блок-участками 2500-5000 м, представляющими чередование нескольких сварных плетей длиной по 500-800 м с уложенными между ними двумя-четырьмя уравнительными рельсами звеньевого пути [1].The known method and device of a serial continuous-welded rail track with a length between block sections of 2500-5000 m, representing the alternation of several welded lashes 500-800 m long with two or four equalizing rails of the link track laid between them [1].

Недостатком способа и устройства комбинированного строения пути остается высокий уровень суммарных напряжений от действия подвижного состава и температурных перемещений. Сварка в плетях в полевых условиях увеличивает чувствительность к износу и изъятию рельсов, износу ходовой части подвески, рессор, гребней колес и др. деталей, необходимость сезонной замены уравнительных вставок.The disadvantage of the method and device for the combined structure of the track remains a high level of total stresses from the action of the rolling stock and temperature movements. Welding in strings in the field increases the sensitivity to wear and removal of rails, wear of the chassis of the suspension, springs, wheel flanges and other parts, the need for seasonal replacement of equalizing inserts.

Известны способы крепления, устройства и геометрия рельсов с возможностью повышения длины сварных плетей, уменьшения осевых сил и напряжений за счет автоматической, геометрической, фрикционной, температурной компенсации перемещений бесстыкового рельсового пути [2 3 4 5].Known methods of fastening, devices and geometry of rails with the possibility of increasing the length of welded strings, reducing axial forces and stresses due to automatic, geometric, frictional, temperature compensation of movements of the continuous-welded rail track [2 3 4 5].

Недостатком перечисленных способов при применении в отдельности, является недостаточное использование возможностей повышения надежности, долговечности и длины сварных плетей, при реализации всех решений в едином технологическом цикле строения пути.The disadvantage of these methods, when applied separately, is the insufficient use of the possibilities of increasing the reliability, durability and length of welded strings, while implementing all solutions in a single technological cycle of the track structure.

Известен способ и устройство укладки рельсов, на мостовых пролетах большой длины, включающий рельсы, крепежные элементы, обеспечивающие продольное и поперечное крепление с сохранением неподвижности плети за счет защемления концов с обеих сторон. При этом температурные перемещения мостового пролета составляют всего 20-30% от допускаемых перемещений рельсов при продольном сопротивлени их сдвигу в пределах 50-100 н/см.The known method and device for laying rails on bridge spans of great length, including rails, fasteners that provide longitudinal and transverse fastening while maintaining the immobility of the whip due to pinching the ends on both sides. In this case, the temperature displacements of the bridge span are only 20-30% of the permissible displacements of the rails with a longitudinal shear resistance within the range of 50-100 n / cm.

Недостатком способа является высокая чувствительность рельсов к боковым перемещениям подвижного состава проложенного на подвесных мостовых опорах не обладающих достаточной поперечной жесткостью. В результате чего при незначительном износе боковых граней рельсов, появляются дополнительные возмущающие усилия на путь. По этим причинам приходится шлифовать боковые поверхности головки рельсов через каждые 0,05 мм износа.The disadvantage of this method is the high sensitivity of the rails to lateral movements of the rolling stock laid on the suspended bridge supports that do not have sufficient lateral rigidity. As a result, with insignificant wear of the side edges of the rails, additional disturbing forces appear on the track. For these reasons, it is necessary to grind the side surfaces of the rail head every 0.05 mm of wear.

Известен способ, принятый за прототип, включающий цельно катаные рельсы с двумя симметрично, противоположно расположенными головками одного и того же профиля и размера, с креплением их винтами в ложементах жестко закрепленных на шпалах, через укороченные боковые накладки в пазухах рельсов.The known method, taken as a prototype, includes one-piece rolled rails with two symmetrically, oppositely located heads of the same profile and size, with their fastening with screws in the lodgements rigidly fixed to the sleepers, through the shortened side plates in the axles of the rails.

Недостатком способа является высокий уровень термических напряжений растяжения и сжатия возникающих на поверхности под действием температуры окружающей среды, вызывающие появление сетки трещин.The disadvantage of this method is the high level of thermal stress of tension and compression arising on the surface under the influence of ambient temperature, causing the appearance of a network of cracks.

Общим недостатком технических решений серийного рельсового пути является суммирование контактно-усталостных, изгибных продольных, поперечных и циклических напряжений, которые обеспечивают формирование сложного объемного напряженного состояния, превышающего допустимые значения предела прочности в 2-3 раза. Все вместе способствует образованию трещин, выщербин, сколов поверхностного слоя и распространение их на глубину вплоть до полного разрушения.A common disadvantage of technical solutions of a serial rail track is the summation of contact-fatigue, bending longitudinal, transverse and cyclic stresses, which ensure the formation of a complex volumetric stress state, exceeding the permissible strength values by 2-3 times. All together, it contributes to the formation of cracks, dents, chips of the surface layer and their propagation to a depth up to complete destruction.

Другим недостатком построения пути является использование при закреплении рельсов шпального, костыльного, стыкового и балластного сопротивлений для предотвращения температурных и силовых перемещений. В результате до начала эксплуатации рельсов в них создают напряжения растяжения или сжатия, исчерпывающие ресурс прочности материала на 80-90%. Суммарные осевые, поперечные, изгибные и скручивающие силы достигают 15000-20000 Кн, они вызывают выброс, уводы пути, разрушение сварных швов и головки в зоне стыковых соединений.Another disadvantage of building a track is the use of sleeper, crutch, butt and ballast resistances when fastening the rails to prevent temperature and force movements. As a result, tensile or compressive stresses are created in the rails before the start of operation, exhausting the material strength resource by 80-90%. The total axial, transverse, bending and twisting forces reach 15,000-20,000 Kn, they cause ejection, track drifts, destruction of welded seams and heads in the butt joint zone.

Еще одним недостатком является костыльное крепление подошвы рельсов к шпалам. Не трудно представить движение вагона между двумя поперечными вырезками из рельсов в виде плоских пластин единичной ширины. При действии многотонной нагрузки на головку рельса, пластина в зоне шейки отклоняется от вертикальной оси, после чего отдает энергию деформации на гребни колесных пар, отталкивая вагон на противоположную пластину, увеличивая силу удара.Another disadvantage is the crutch attachment of the rail sole to the sleepers. It is not difficult to imagine the movement of a carriage between two transverse cutouts from the rails in the form of flat plates of unit width. Under the action of a multi-ton load on the rail head, the plate in the neck area deviates from the vertical axis, after which it transfers deformation energy to the crests of the wheelsets, pushing the car against the opposite plate, increasing the impact force.

Рельсы работают как пружины, обеспечивая цикл вынужденных поперечных колебаний, увеличивая виброускорение, виброскорость и силы инерции. Пружинящее действие рельсов способствует повышению интенсивности синусоидального износа, боковой поверхности головки рельсов. Максимум амплитуды бокового износа рельса смещается вдоль пути относительно противоположного на половину периода колебаний.The rails work like springs, providing a forced lateral vibration cycle, increasing vibration acceleration, vibration velocity and inertial forces. The spring action of the rails contributes to an increase in the intensity of sinusoidal wear on the side surface of the rail head. The maximum amplitude of the lateral wear of the rail shifts along the track relative to the opposite one by half the period of oscillation.

В результате при движении состава все вагоны испытывают режим вынужденных колебаний с частотой, зависящей от величины вертикального, бокового, волнообразного,, контактно-усталостного износа рельсов, гребней, деталей подвески, от жесткости пути, тележек, корпуса вагона, веса груза и его крепления, скорости, состояния балластной призмы и многих других параметров.As a result, when the train is moving, all cars experience a mode of forced vibrations with a frequency depending on the magnitude of the vertical, lateral, undulating, contact-fatigue wear of rails, ridges, suspension parts, on the rigidity of the track, bogies, car body, weight of the cargo and its fastening, speed, ballast condition and many other parameters.

Кроме того каждый вагон имеет собственную частоту колебаний, также зависящую от его индивидуальных параметров и перечисленного выше множества. Колебательный процесс предоставлен стихийному взаимодействию частот, меняющихся на всем протяжении пути, произвольно сближающихся с резонансной частотой колебаний системы вагон - путь. При совпадении их возникают выбросы и сходы вагонов с тяжелыми последствиямиIn addition, each carriage has its own vibration frequency, which also depends on its individual parameters and the set listed above. The oscillatory process is provided to the spontaneous interaction of frequencies that change along the entire length of the track, arbitrarily approaching the resonant frequency of oscillations of the car - track system. If they coincide, there are emissions and derailments of cars with serious consequences.

Цель изобретения - создание единого технологического процесса, обеспечивающего повышение надежности, долговечности и протяженности бесстыкового рельсового пути, устранение сезонной замены рельсовых вставок, выбросов, угонов пути, управление напряженно-деформационным состоянием рельсов и снижение износа всех элементов пути и подвижного состава.The purpose of the invention is to create a single technological process that improves the reliability, durability and length of a continuous-welded rail track, eliminates seasonal replacement of rail inserts, emissions, track thefts, controls the stress-strain state of rails and reduces wear of all track elements and rolling stock.

1. Способ повышения надежности, долговечности и протяженности бесстыкового рельсового пути включает цельно катанные рельсы, с двумя симметрично и противоположно расположенными головками одного и того же профиля и размера с креплением их винтами в ложементах, жестко закрепленных на шпалах через укороченные боковые накладки в пазухах, отличающийся тем, что начало участка бесстыковых магистральных рельсов с обеих сторон защемляют от осевых перемещений, а в середней части выполняют вырезку параллельно которой с обеих сторон с перекрытием торцов, с вешней стороны без зазоров с основной магистралью укладывают и закрепляют в ложементах вспомогательные рельсы, а внутри, в размер колеи дополнительно один уравнительный и технологические рельсы, а между боковым гранями их и на поверхностях катания с обеих сторон размещают остряковые платформы, которые жестко соединяют с торцами вырезанных магистральных и уравнительного рельсов и принудительно перемещают их вместе с ними вдоль оси пути за счет температурных перемещений и деформаций, а винты крепления рельсов в ложементах и на боковых упорах затягивают моментом, создают сопротивление осевому перемещению 10-500 Н/см, суммируют силы трения от веса рельсов на ложементах и от усилий затяжки, обеспечивают при этом плавание рельсовой плети и остряковых платформ по всей длине участка пути и вырезки, сохраняют поперечную, продольную устойчивость и уровень напряженного состояния.1. A method for increasing the reliability, durability and length of a continuous-welded rail track includes one-piece rolled rails, with two symmetrically and oppositely located heads of the same profile and size, fastened with screws in lodgings rigidly fixed to the sleepers through shortened side plates in the sinuses, which is characterized by by the fact that the beginning of the section of continuous-welded main rails on both sides is pinched from axial displacements, and in the middle part, a cut is made parallel to which on both sides with overlapping ends, from the top side without gaps with the main line, auxiliary rails are laid and fixed in the cradle, and inside, one additional leveling and technological rails in the track size, and between their side edges and on the rolling surfaces on both sides, point platforms are placed, which are rigidly connected to the ends of the cut main and leveling rails and forcibly move them along with them along the track axis due to this displacements and deformations, and the screws for fastening the rails in the cradles and on the side stops are tightened with a torque, create resistance to axial movement of 10-500 N / cm, sum up the friction forces from the weight of the rails on the cradles and from the tightening forces, while ensuring the floating of the rail whip and sharp platforms along the entire length of the track section and cut, retain lateral, longitudinal stability and the level of stress.

2. Способ по п. 2, отличающийся тем, что управление уровнем напряжений и деформаций от температурных перемещений участка пути большой длины осуществляют одним уравнительным рельсом который устанавливают внутри колеи в распор между остряковыми платформами и крепят на шпалах быстросъемными упорами а величину их перемещений регулируют изменением его длины, который выполняют из набора сменных вставок, соединяют между собой накладками с стыковыми зазорами по 5-25 мм, а после изменения размера, замеряют величину деформаций и при достижении предельных значений, меняют длину уравнительного рельса, периодически перемещают остряковые платформы, разгружают магистральные и уравнительный рельсы, восстанавливают стыковые зазоры, устраняют возможность разрушения и выброса, после чего цикл повторяют в зависимости от изменений температуры окружающей среды и длины пути.2. The method according to claim 2, characterized in that the control of the level of stresses and deformations from the temperature displacements of a long track section is carried out with one leveling rail, which is installed inside the track in the spacer between the pointed platforms and fixed on the sleepers with quick-release stops and the amount of their movements is regulated by changing it lengths, which are made from a set of interchangeable inserts, are interconnected by overlays with butt gaps of 5-25 mm, and after changing the size, the deformations are measured and when the limit values are reached, the length of the equalizing rail is changed, the point platforms are periodically moved, the main and equalizing rails, restore butt gaps, eliminate the possibility of destruction and ejection, after which the cycle is repeated depending on changes in ambient temperature and path length.

3. Способ по п. 2 отличающийся тем, для компенсации температурных перемещений и восстановления крепления магистральных и уравнительного рельсов в пределах вырезки перед фронтом перемещения остряковых платформ снимают внутренние и сдвоенные упоры крепления на 1-3 шпалах препятствующих прохождению остряковых платформ, после чего устанавливают их с противоположной стороны на шпалах ставших доступными после перемещения.3. The method according to claim 2, characterized in that to compensate for temperature movements and restore the fastening of the main and leveling rails within the cut in front of the front of movement of the pointed platforms, remove the internal and double stops of fastening on 1-3 sleepers preventing the passage of the pointed platforms, after which they are installed with the opposite side on the sleepers that became accessible after moving.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что плавающие остряковые платформы играют роль плавающих стрелочных переводов, которые выполняют с профилированными продольными пазами под углом к оси, при этом их грани, геометрия, зазоры обеспечивают непрерывность пути и плавный переход гребней колесных пар подвижного состава с колеи магистральных рельсов в колею между вспомогательным и уравнительным рельсами и обратно в обход вырезки при минимальном поперечном отклонении и при любых осевых перемещениях, при этом вспомогательные рельсы неподвижно защемляют от перемещений в середине вырезки.4. The method according to claim 3, characterized in that the floating point platforms play the role of floating turnouts, which are performed with profiled longitudinal grooves at an angle to the axis, while their edges, geometry, clearances ensure the continuity of the track and a smooth transition of the crests of the wheelsets of the moving train from the track of the main rails into the track between the auxiliary and leveling rails and back bypassing the cut with a minimum lateral deviation and with any axial displacements, while the auxiliary rails are motionlessly pinched from movements in the middle of the cut.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для повышения поперечной жесткости вспомогательных рельсов в их пазухах по всей длине с наружной стороны устанавливают длинные боковые накладки, а между вспомогательным и уравнительным сдвоенные упоры, при этом с внутренней стороны колеи между последним и вспомогательным рельсами устанавливают внутренние упоры, накладки которые крепят винтами.5. The method according to claim 4, characterized in that to increase the lateral stiffness of the auxiliary rails in their sinuses along the entire length from the outside, long side plates are installed, and between the auxiliary and equalizing double stops, while on the inner side of the track between the latter and the auxiliary internal stops are installed with rails, the linings are fastened with screws.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что с целью уменьшения осевых напряжений от шпального костыльного и погонного сопртивлений в рельсах при температурных перемещениях, длину вырезки обеспечивают из условия:6. The method according to claim 2, characterized in that, in order to reduce the axial stresses from the crutch sleeper and linear resistance in the rails under temperature displacements, the length of the cut is provided from the condition:

Lв≥Lα, ТLв≥Lα, Т

где Lв - длина вырезки магистрально рельса, L - длина температурного удлинения свободной от закрепления рельсовой плети, α=11,8 ^10-6 - коэффициент линейного расширения, Т - максимальное значение температуры окружающей среды (по абсолютной величине).where Lw is the length of the cut of the main rail, L is the length of the thermal elongation of the free from fastening of the rail string, α = 11.8 ^10-6 is the coefficient of linear expansion, T is the maximum value of the ambient temperature (in absolute value).

7. Способ уменьшения напряжений от сил шпального, костыльного, балластного и стыкового сопротивлений по п. 6, исчерпывающих ресурс прочности рельсов до действия поездной нагрузки, отличающийся тем, что их заменяют силами трения между рельсами и ложементами от их веса и крепления, обеспечивают при этом требуемый уровень деформаций и напряжений, а освободившиеся резервы прочности используют для увеличения длины бесстыковых магистральных рельсов, устраняют при этом возможность разрушения и потерю устойчивость для чего соблюдают условие:7. A method of reducing stresses from the forces of sleeper, crutch, ballast and butt resistance according to claim 6, which exhausts the strength resource of the rails before the action of the train load, characterized in that they are replaced by friction forces between the rails and lodgments from their weight and fastening, while providing the required level of deformations and stresses, and the released reserves of strength are used to increase the length of continuous welded main rails, while eliminating the possibility of destruction and loss of stability, for which the following conditions are met:

Fтp≤[σ]⋅А,Ftp≤ [σ] ⋅А,

где Fтp=G⋅L⋅f, суммарная сила трения в ложементах от веса сплошной плети длинной L и от усилий затяжки, f - коэффициент трения, G - вес погонного метра рельса,where Ftp = G⋅L⋅f, the total friction force in the cradles from the weight of a continuous string of length L and from the tightening forces, f is the friction coefficient, G is the weight of a running meter of a rail,

[σ]=σ_t/n, где σ_t - предел текучести рельсовой стали, n - запас прочности в рельсах, А - площадь сечения рельса. Длину плети при этом определяют:[σ] = σ _t / n, where σ _t is the yield strength of the rail steel, n is the safety factor in the rails, and A is the cross-sectional area of the rail. In this case, the length of the lash is determined:

L=σ_t⋅A/G⋅fnL = σ _t ⋅A / G⋅fn

8. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее цельнокатанные рельсы с двумя симметрично, противоположно расположенными головками одного и того же профиля и размера, крепежные элементы, ложементы, шпалы, накладки в пазухах рельсов, отличающееся тем, что с целью компенсации температурных перемещений, торцы вырезки магистральных рельсов снабжены подвижными остряковыми платформами жестко соединенными угловыми накладками или сваркой с торцами уравнительного и магистральных рельсов, которые перемещаются на встречу друг другу со скольжением по поверхности катания технологических и боковым граням вспомогательных рельсов сопряженных без зазоров с магистральными в месте вырезки, которые используются для компенсации температурных перемещений, по мере выборки зазоров между вставками, накопления деформации в магистральных и уравнительном рельсах, до предельного изменения длины последнего, обеспечения непрерывности пути при переходе колесных пар с колеи магистральных в колею вспомогательного и уравнительного рельсов и наоборот.8. A device for implementing the method according to claim 1, comprising solid-rolled rails with two symmetrically opposite heads of the same profile and size, fasteners, lodges, sleepers, linings in the rail axles, characterized in that in order to compensate for temperature movements , the ends of the cutting of the main rails are equipped with movable pointed platforms rigidly connected by corner plates or welding with the ends of the equalizing and main rails, which move towards each other with sliding along the rolling surface of the technological and lateral faces of the auxiliary rails mated without gaps with the main rails at the cutting site, which are used to compensate for temperature movements, as the gaps between the inserts are sampled, the accumulation of deformation in the main and leveling rails, until the limiting change in the length of the latter, to ensure the continuity of the track when the wheelsets change from the main track to the auxiliary track flax and leveling rails and vice versa.

9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что снабжено плавающими стрелочными переводами, выполненными в виде подвижных вместе с рельсами остряковых платформ, с пазами, углами граней, длина, глубина, колея, ширина и зазоры в которых выполнены для прохождения гребней колесных пар подвижного состава с магистральных рельсов в колею вспомогательного и уравнительного рельсов и обратно, при любых температурных перемещениях, для компенсации которых устройство снабжено одним уравнительным рельсом регулируемой длины за счет сменных вставок соединенных между собой боковыми накладками с зазором 5-25 мм, накопления допустимого уровня деформации или другим известным способом.9. The device according to claim 2, characterized in that it is equipped with floating turnouts made in the form of movable point platforms with the rails, with grooves, corners of the edges, length, depth, track, width and gaps in which are made for the passage of the ridges of wheelsets rolling stock from the main rails to the track of the auxiliary and leveling rails and vice versa, at any temperature movements, for the compensation of which the device is equipped with one leveling rail of adjustable length due to replaceable inserts interconnected by side plates with a gap of 5-25 mm, accumulation of an admissible level of deformation or in another known way.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что для замены сил шпального, костыльного, балластного и стыкового сопротивлений, исчерпывающих основной ресурс прочности рельсов до поездной нагрузки, при изменении температуры окружающей среды на силы трения от веса рельсов, снабжено ложементами, упорами в пределах вырезки для крепления цельно катаных рельсов, с двумя симметрично противоположно расположенными головками длиной и весом, обеспечивающими продольную прочность, сопротивление температурным перемещениям и устраняющим выброс пути.10. The device according to claim 9, characterized in that for replacing the forces of the sleeper, crutch, ballast and butt resistances that exhaust the main resource of the strength of the rails to the train load, when the ambient temperature changes by friction forces from the weight of the rails, it is equipped with lodges, stops in within the notch for fastening solid rolled rails, with two symmetrically opposed heads, length and weight, providing longitudinal strength, resistance to temperature movements and eliminating track overshoot.

Сокращения принятые в описании изобретения:Abbreviations used in the description of the invention:

БРП - бесстыковой рельсовый путь;BRP - continuous welded rail track;

БПУ - блок программного управления;BPU - program control unit;

БАК. - блок автоматической компенсации;TANK. - block of automatic compensation;

БФК - блок фрикционной компенсации перемещений рельсового пути;BFK - block of frictional compensation of rail track movements;

БГК -блок геометрической компенсации;BGK - block of geometric compensation;

БТК - блок температурной компенсации;BTK - temperature compensation unit;

НДС - напряженно-деформационное состояние рельсов;SSS - stress-strain state of rails;

ОП - остряковая платформа;OP - pointed platform;

MP - магистральный рельс;MP - main rail;

BP - вспомогательный рельс;BP - auxiliary rail;

УР - уравнительный рельс;UR - leveling rail;

TP - технологический рельс.TP - technological rail.

На фиг. 1 вид сверху на рельсовый путь;FIG. 1 top view of the rail track;

На фиг. 2 разрез А-А, крепление магистральных рельсов (фиг. из патента №;2711761);FIG. 2 section A-A, fastening of the main rails (Fig. From patent No.; 2711761);

На фиг. 3 разрез Б-Б, крепление сдвоенных рельсов;FIG. 3 section B-B, fastening of double rails;

На фиг. 4 выноска 1, крепление боковыми накладками;FIG. 4 callout 1, fastening with side plates;

На фиг. 5 вид С, крепление в ложементах;FIG. 5 view C, fastening in cradles;

На фиг. 6 разрез В-В, строение остряковой платформы и крепление с магистральными рельсами;FIG. 6 section В-В, structure of the pointed platform and fastening with main rails;

На фиг 7 разрез Г-Г, строение остряковой платформы при переходе в вспомогательную колею;In Fig. 7, section Г-Г, the structure of the pointed platform during the transition to the auxiliary track;

На фиг. 8, разрез Е-Е вспомогательная колея с УР;FIG. 8, section E-E auxiliary track with SD;

На фиг. 9, эпюра сил БРП [1];.FIG. 9, diagram of the forces of the BRP [1] ;.

На фиг. 10, эпюра максимальных напряжений: а - от сил трения в БРП при предельной деформации УР, б - эпюра напряжении при удалении вставок УР и разгрузки рельсов;FIG. 10, diagram of the maximum stresses: a - from the friction forces in the UR at the ultimate deformation of the UR, b - the diagram of the stress when removing the UR inserts and unloading the rails;

Стрелка V - показывает направление движения рельсов при росте положительных температур. Стрелка С - направление движения ОПArrow V - shows the direction of movement of the rails with an increase in positive temperatures. Arrow C - direction of movement of the OP

Стрелка Е - направление движения торцов BP защемленных в середине.Arrow E - direction of movement of the ends of the BP clamped in the middle.

Устройство состоит из следующих основных деталей:The device consists of the following main parts:

MP 1, ОП 2, BP 3, УР 4, вставки 5, TP 6, внутренний упор 7, гайка 8 (фиг. 5), накладка 9 (фиг. 4,), наружный упор 10, винт 11, ложементы 12, винты 13, накладки 14, длинные накладки 15 (фиг 1), шпалы 16, сдвоенная накладка 17, угловые накладки 18, сдвоенный упор 19, палец 20 (фиг. 1), защемление 21, датчик температуры 22, датчик движения 23 (фиг. 4), конечный переключатель 24. тензодатчик 25, БПУ 26 (фиг. 1).MP 1, OP 2, BP 3, UR 4, inserts 5, TP 6, inner stop 7, nut 8 (Fig. 5), cover plate 9 (Fig. 4,), outer stop 10, screw 11, lodgements 12, screws 13, lining 14, long lining 15 (Fig. 1), sleepers 16, double lining 17, corner lining 18, double stop 19, pin 20 (Fig. 1), pinching 21, temperature sensor 22, motion sensor 23 (Fig. 4 ), limit switch 24. strain gauge 25, BPU 26 (Fig. 1).

Описание устройства для осуществления способа приведено при росте температур в положительной области, при полной идентичности его работы в области отрицательных температур с изменением направления стрелок на противоположные.The description of the device for implementing the method is given with an increase in temperatures in the positive region, with complete identity of its operation in the region of negative temperatures with a change in the direction of the arrows to the opposite.

Посредством устройства способ осуществляется следующим образом. В вырезке MP 1 с обеих сторон устанавливают ОП 2 (фиг. 1). Параллельно обеим нитям MP 1 устанавливают BP 3 сопряженные с наружной стороны MP по боковым поверхностям друг с другом в пределах вырезки с перекрытием ее длины.By means of the device, the method is carried out as follows. OP 2 is installed on both sides in the cutout MP 1 (Fig. 1). Parallel to both threads MP 1, set BP 3 conjugated from the outside of the MP along the lateral surfaces with each other within the cut with overlap of its length.

MP 1, BP 3 и УР 4 выполнены с двойной головкой [5] закрепляют в ложементах 12 с помощью накладок 14. Ложементы 12 на участке вырезки делают разъемными в виде угловых упоров из двух половин наружной 10 и внутренней 7. При удалении которых устраняется препятствие продвижению остряковых платформ.. Для свободного прохождения внутренние упоры 7 и сдвоенные 19 снимают на 1-3 шпалах перед остряковыми платформами, а после прохождения они устанавливаются на освободившихся шпалах за ОП, сохраняя тем самым крепление и поперечную жесткость пути (фиг. 1).MP 1, BP 3 and UR 4 are made with a double head [5] are fixed in the lodgments 12 by means of overlays 14. The lodges 12 in the cutting area are made detachable in the form of corner stops from two halves of the outer 10 and the inner 7. When removed, the obstacle to advancement is removed For free passage, the inner stops 7 and doubled 19 are removed on 1-3 sleepers in front of the pointed platforms, and after passing they are installed on the free sleepers behind the OP, thereby maintaining the fastening and lateral rigidity of the track (Fig. 1).

Концы BP 3 незначительно перемещается в обе стороны, от температурных удлинений по стрелкам Е, перекрывает промежуток вырезки с запасом. В местах перекрытия MP и BP они соприкасаются по боковым граням их закрепляют в ложементах двойной ширины (фиг. 3) через сдвоенные накладки 17 с сохранением зазора между головками рельсов, в местах прохождения гребней колесных пар (фиг. 6.). Вертикальная нагрузка действующая на ОП воспринимается ТР-6 и приваренными к ней отрезками опорных рельсов 8 скользящих вдоль оси перед MP 1 по подкладкам на шпалах 16.The ends of BP 3 move slightly in both directions, from temperature extensions along arrows E, overlaps the notch gap with a margin. In the places of overlapping MP and BP, they touch along the lateral edges, they are fixed in double-width cradles (Fig. 3) through double pads 17 while maintaining the gap between the rail heads, in the places where the crests of the wheel pairs pass (Fig. 6). The vertical load acting on the OP is perceived by the TR-6 and the segments of the support rails welded to it, sliding along the axis in front of the MP 1 along the linings on the sleepers 16.

Движение гребней колесных пар по BP 3, УР 4 и ОП 2 показано на фиг. 1 стрелками по всей длине вырезки. Длинные накладки 15 устанавливают в пазухах с наружной стороны BP 3 по всей длине их перемещения (фиг. 1) и защемляют от осевых перемещений в средней части вырезки упорами 21. Затяжка винтов 11 в ложементах 12 и в угловых упорах на участках, свободных от поездной нагрузки, выполняется минимальным моментом. Минимальная сила сопротивления при этом не препятствует осевым перемещениям не нарушает боковую устойчивость пути, обеспечивая свободное перемещение торцов MP с ОП по длинным накладкам 15 которые выполняют роль направляющих, устраняют заклинивание в ложементах и угловых упорах 7, 10 и 19, повышают поперечную жесткость. Переход колесных пар подвижного состава с колеи MP 1 в колею ОП 2 и далее в колею BP 3 и УР 4 осуществляется по пазам ОП сохраняющих размер колеи, углы, глубину, длину, форму, величину зазоров и относительное расположение рабочих граней.The movement of the flanges of the wheelsets along BP 3, UR 4 and OP 2 is shown in Fig. 1 with arrows along the entire length of the tenderloin. Long pads 15 are installed in the sinuses on the outside of BP 3 along the entire length of their movement (Fig. 1) and are clamped against axial movements in the middle part of the cut with stops 21. Tightening of screws 11 in the lodgments 12 and in corner stops in areas free from train load , is carried out by the minimum moment. At the same time, the minimum resistance force does not interfere with axial movements does not violate the lateral stability of the track, providing free movement of the ends of the MP with the OP along the long pads 15 that act as guides, eliminate jamming in the lodgements and corner stops 7, 10 and 19, and increase the lateral rigidity. The transition of the wheelsets of the rolling stock from the MP 1 track to the OP 2 track and further to the BP 3 and UR 4 tracks is carried out along the OP grooves that preserve the track size, angles, depth, length, shape, gap size and relative position of the working edges.

Предложенное устройство выполняет роль плавающего стрелочного перевода вместе с плавающими MP, при любых температурных перемещениях. Усилия затяжки MP, сопротивление осевым перемещениям за счет сил трения от веса рельсов и затяжки в ложементах должны соответствовать расчетным значениям 10-500 Н/см из условий прочности, устойчивости и длины бесстыковых плетей.The proposed device plays the role of a floating turnout switch together with floating MPs, at any temperature movements. Tightening forces MP, resistance to axial displacements due to friction forces from the weight of the rails and tightening in the cradle must correspond to the calculated values of 10-500 N / cm from the conditions of strength, stability and length of continuous welts.

Большие осевые смещения торцов вырезки MP 1 и BP 3 относительно друг друга в противоположном направлении не обеспечивают прохождения колесных пар при использовании серийных стрелочных переводов. Применение плавающих ОП позволяют устранить смещения рабочих граней остряковых пазов при значительных (в насколько метров) продольных перемещениях. Длина ОП укладывается в 2-3 метра при углах граней остряков порядка 1- градуса, что обеспечивает малые боковые отклонения от оси пути и достаточно высокие скорости прохождения составов.Large axial displacements of the ends of the cutouts MP 1 and BP 3 relative to each other in the opposite direction do not ensure the passage of wheel sets when using serial turnouts. The use of floating OPs makes it possible to eliminate the displacement of the working edges of the sharp grooves with significant (in how many meters) longitudinal displacements. The length of the track is 2-3 meters at the corners of the edges of the wits of the order of 1-degree, which ensures small lateral deviations from the axis of the track and rather high speeds of passage of trains.

В качестве движущей силы ОП 2 используются температурные перемещения MP 1, для чего торцы вырезки MP жестко соединяют с внешними торцами ОП с помощью угловых накладок 18 или сварки.Temperature displacements MP 1 are used as the driving force of the OP 2, for which the ends of the cutout MP are rigidly connected to the outer ends of the OP by means of corner overlays 18 or welding.

После прохождения первой ОП 2 по стрелке V колесные пары продолжают движение по колее между BP 3 и УР 4 вдоль вырезки. После чего проходят через остряковые пазы встречной ОП в колею MP.After passing the first track 2 in the direction of arrow V, the wheelsets continue to move along the track between BP 3 and UR 4 along the cut. Then they pass through the sharp grooves of the oncoming OP into the MP track.

ОП при этом двигаются навстречу друг другу по стрелкам С (фиг. 1), до выборки стыковых зазоров между вставками 5 в накладках 9 УР 4 (фиг. 1, 4) и последующего накопления уровня допускаемых деформации и напряжений в MP и УР, компенсирующих температурные перемещения. Уровень деформации может быть снижен до минимальных значений определяемых условиями закрепления рельсов и сохранения поперечной устойчивости пути, вплоть до нулевого значения.In this case, the OP move towards each other along the arrows C (Fig. 1), until the selection of butt gaps between the inserts 5 in the linings 9 UR 4 (Fig. 1, 4) and the subsequent accumulation of the level of permissible deformation and stresses in the MP and UR, compensating for the temperature moving. The level of deformation can be reduced to the minimum values determined by the conditions for securing the rails and maintaining the lateral stability of the track, down to zero.

После выборки стыковых зазоров в накладках 9 между вставками 5 (фиг. 4) и накопления деформации в УР определяемой по замерам расстояния между ОП, меняют вставки, разгружают рельсы. Замена и замеры осуществляются каждый раз после визуального или электронного контроля уровня деформации или по сигналам от БПУ 26 (фиг. 1), если участок компенсации оснащен указанным блоком.After sampling the butt gaps in the pads 9 between the inserts 5 (Fig. 4) and the accumulation of deformation in the SD determined by measuring the distance between the OP, the inserts are changed, the rails are unloaded. Replacement and measurements are carried out each time after visual or electronic control of the level of deformation or according to signals from the control room 26 (Fig. 1), if the compensation section is equipped with the specified unit.

Прохождение участка пути, компенсирующего температурные перемещения, происходит в автоматическом режиме, поскольку, ОП с внутренней и наружной стороны вырезки соединены с MP и УР сваркой или угловыми накладками 18. Жесткое соединение позволяет использовать силы температурных перемещений для их перемещения вдоль вырезки, сохранить непрерывность пути и управлять НДС в MP и УР, после исчерпания контрольных стыковых зазоров в накладках 9 (фиг. 4), и накопления компенсирующих деформаций при изменении длины УР 4 в допустимых пределах.The passage of the section of the path, compensating for the temperature movements, occurs in an automatic mode, since the OPs from the inner and outer sides of the cut are connected to the MP and UR by welding or angular overlays 18. The rigid connection allows using the forces of temperature displacements to move them along the cut, maintain the continuity of the path and to manage the stress-strain state in MP and UR, after exhausting the control butt gaps in the pads 9 (Fig. 4), and the accumulation of compensating deformations when the length of the UR 4 changes within acceptable limits.

УР 4 в промежутке между ОП 2, выполнен из набора съемных вставок 5, позволяющих менять длину за счет его удлинения или укорочения. Замена осуществляется по мере необходимости отвинчиванием винтов 13 на внутренних упорах 7 и удаления их с накладками.UR 4 in the gap between the OP 2 is made of a set of removable inserts 5, allowing you to change the length by lengthening or shortening. Replacement is carried out as necessary by unscrewing the screws 13 on the internal stops 7 and removing them with linings.

По величине зазоров в стыках и деформации УР, при изменениях температуры окружающей среды, визуально или автоматически определяют НДС в рельсах. Достижение предельного уровня дублируется звуковыми, электронными сигналами от тензодатчика, датчика движения 23. температуры 22, конечного переключателя 24 или через БПУ 26 (если он установлен) и любых других дублирующих электронных, радио и визуальных средств оповещения.By the size of the gaps in the joints and the deformation of the UR, with changes in the ambient temperature, visually or automatically determine the stress-strain state in the rails. Reaching the limit level is duplicated by sound, electronic signals from the strain gauge, motion sensor 23, temperature 22, limit switch 24 or through the control room 26 (if installed) and any other redundant electronic, radio and visual warning devices.

Длина УР 4, количество вставок 5 и величина зазоров (5-25 мм) определяют частоту их смены в зависимости от перечисленных выше факторов. Предлагаемый способ и устройство позволяет увеличивать, уменьшать длину УР до величины обеспечивающей полную компенсацию температурных перемещения до уровня перемещений свободных от закрепления рельсов при максимальных температурах.The length of the UR 4, the number of inserts 5 and the size of the gaps (5-25 mm) determine the frequency of their change, depending on the factors listed above. The proposed method and device allows you to increase, decrease the length of the SD to a value that provides full compensation for temperature displacement to the level of displacement free from fastening rails at maximum temperatures.

Длина плетей из условия прочности от сил трения и крепления в ложементах может достигать 40-50 км, а длина температурных деформации свободно закрепленных рельсов с каждой стороны от начала защемленного участка до торцов вырезки может достигать до 50 м и более при использовании высокопрочных рельсов.The length of the lashes from the condition of strength from the forces of friction and fastening in the lodgements can reach 40-50 km, and the length of the temperature deformation of freely fixed rails on each side from the beginning of the restrained section to the ends of the cut can reach up to 50 m or more when using high-strength rails.

Для механизации процесса замены вставок, на ОП 2 устанавливают упоры 20 для присоединения тяговых лебедок или гидравлических цилиндров, обеспечивающих кроме естественной дополнительную, принудительную раздвижку или стяжку при замене вставок УР 4, что увеличивает интервал между операциями смены вставок.To mechanize the process of replacing inserts, stops 20 are installed on OP 2 for connecting traction winches or hydraulic cylinders, which, in addition to natural, provide additional, forced expansion or tie when replacing UR 4 inserts, which increases the interval between inserts change operations.

При использовании сил трения для закрепления пути взамен сил шпального, костыльного, стыкового и погонного сопротивлений меняется характер эпюры распределения напряжений в рельсовой плети. На фиг. 9 показана эпюра сил в серийной плети между концевыми участками [1].When using friction forces to secure the track instead of the forces of the sleeper, crutch, butt and linear resistance, the character of the stress distribution diagram in the rail lash changes. FIG. 9 shows a diagram of forces in a serial lash between the end sections [1].

На фиг 10а эпюра распределения напряжений на длине бесстыковой плети от защемления начального торца до торцов вырезки при выборке зазоров в стыковых накладках (фиг. 4) и накоплении допускаемых деформаций в MP и УР. При накоплении дозированного предельного уровня температурных напряжений по мере роста температуры окружающей среды и достижении допустимых значении произойдет выравнивание эпюры до горизонтального положения. При этом рельсы нагружаются в статическом режиме постепенно до допустимого уровня.In Fig. 10a, the diagram of the stress distribution along the length of the continuous welded string from the pinching of the initial end to the ends of the cutout during the selection of gaps in the butt strips (Fig. 4) and the accumulation of permissible deformations in the MP and UR. With the accumulation of the dosed limit level of temperature stresses as the ambient temperature rises and the permissible values are reached, the diagram will be aligned to a horizontal position. In this case, the rails are loaded in a static mode gradually up to the permissible level.

На фиг 10б показан уровень напряжений при смене вставки 5, вплоть до полной компенсации температурных перемещении, что в предлагаемом способе и устройстве не представляет никаких проблем. Если руководствоваться только условиями прочности, способ и устройство позволяют поддерживать уровень напряжений на минимальном уровне, что позволит значительно увеличит долговечность рельсов.Figure 10b shows the stress level when changing the insert 5, up to full compensation of temperature displacement, which in the proposed method and device does not present any problems. If we are guided only by the strength conditions, the method and device allow maintaining the stress level at a minimum level, which will significantly increase the service life of the rails.

Сравнение эпюр напряженного состояния показывает большие возможности предлагаемой технологии.Comparison of stress state diagrams shows the great potential of the proposed technology.

При высоких скоростях движения через вырезку магистрального пути, частота установки шпал на участке компенсации может быть удвоена. Крепление ложементов MP и УР осуществляется на шпалах 16. Конструкция крепления рельсов в ложементах 12 и упорах 7, 10 обеспечивает высокую жесткость пути, разгружает рельсы от поперечных нагрузок и вибрации, увеличивает производительность при замене вставок 5, без демонтажа пути. Подвижка ОП 2 при замене вставок, при укорочении или удлинении УР4 осуществляется автоматически или лебедкой, гидравлическими цилиндрами закрепляемыми за упоры 20.At high speeds of movement through the cut of the main track, the frequency of the installation of sleepers in the compensation section can be doubled. Fastening of the MP and UR lodges is carried out on sleepers 16. The design of the rail fastening in the lodgings 12 and stops 7, 10 ensures high rigidity of the track, relieves the rails from lateral loads and vibration, increases productivity when replacing the inserts 5, without dismantling the track. The movement of the OP 2 when replacing the inserts, when shortening or lengthening the UR4 is carried out automatically or by a winch, hydraulic cylinders fixed to the stops 20.

Сопротивление осевому перемещению от сил трения обеспечивается в пределах 10-500 Н/см. Широкий диапазон регулирования сил сопротивления осевому перемещению позволит обеспечить регулировку напряженного состояния на участках появления сил угона, торможения, на спусках и подъемах. В местах значительного увеличения сил возможна установка дополнительных БФК [4]. БФК обеспечивает защемление рельсов в зависимости от изменений температуры окружающей среды.Resistance to axial movement from friction forces is provided within 10-500 N / cm. A wide range of regulation of the forces of resistance to axial displacement will allow the regulation of the stress state in the areas where the forces of stealing, braking, on descents and ascents appear. In places of significant increase in forces, it is possible to install additional BFK [4]. BFK provides rail pinching depending on changes in ambient temperature.

Предлагаемое изобретение с использованием плавающих стрелочных переводов и плавающими рельсами в купе с конструкцией крепления в ложементах и контролируемой затяжкой, позволяют заменить силами трения и затяжки шпальное, стыковое, балластное сопротивление исчерпывающих ресурс прочности без поездной нагрузки для увеличения длины БРП.The proposed invention with the use of floating turnouts and floating rails, coupled with the design of fastening in the lodgments and controlled tightening, allow replacing the sleeper, butt, ballast resistance of exhaustive strength resources without a train load to increase the length of the BRP by friction and tightening forces.

Жесткое контролируемое усилие затяжки позволяет исключить нестабильность многих параметров, создать в рельсах минимальное сопротивление температурному перемещению, устранить возникновение объемного напряженного состояния.Rigid controlled tightening force makes it possible to exclude instability of many parameters, create minimum resistance to temperature movement in rails, and eliminate the occurrence of volumetric stress state.

Применение нового профиля и плавающих рельсов с плавающими стрелочными переводами, новой конструкцией крепления и способа компенсации температурных зазоров позволяют снять все ограничения на управление НДС рельсов, на величину компенсации температурных зазоров, устранить сезонную замену рельсовых вставок на всей сети дорог и многие другие негативные последствия.The use of a new profile and floating rails with floating turnouts, a new design of fastening and a method for compensating for temperature gaps allows removing all restrictions on the control of stress-strain behavior of rails, on the amount of compensation for temperature gaps, eliminating the seasonal replacement of rail inserts on the entire road network and many other negative consequences.

Регулирование уровня напряжений в широком диапазоне перемещений осуществляется на одном УР длиной порядка 10-150 м.Regulation of the stress level in a wide range of displacements is carried out on one SD with a length of about 10-150 m.

Расчеты, подтверждают возможность компенсации температурных перемещений силами трения от веса рельсов и от затяжки в ложементах контролируемым моментом с сохранением прочности и устойчивости при соблюдении условия:Calculations confirm the possibility of compensating for temperature displacements by friction forces from the weight of the rails and from tightening in the cradle by a controlled torque while maintaining strength and stability, provided that the following conditions are met:

Fтp≤[σ]⋅А, где Fтp=G⋅L⋅f, гдеFtp≤ [σ] ⋅А, where Ftp = G⋅L⋅f, where

G - вес погонного метра рельса, L - длина сварной рельсовой плети, f - коэффициент трения от веса рельсов в ложементах, А - площадь сечения рельса, [σ] - допускаемые напряжения равные σ_t/n, где σ_t - предел текучести рельсовой стали, n - запас прочности.G is the weight of a running meter of a rail, L is the length of the welded rail string, f is the coefficient of friction from the weight of the rails in the cradles, A is the cross-sectional area of the rail, [σ] is the allowable stresses equal to σ _t / n, where σ _t is the yield strength of the rail steel , n - safety margin.

G = 74 кг/м рельса Р 75, f = 0,2, σ_t = 750 н/мм², n = 1,3 запас прочности для рельсов, А₇₅=95,80 см² G = 74 kg / m rail P 75, f = 0.2, σ _t = 750 n / mm ² , n = 1.3 safety factor for rails, A ₇₅ = 95.80 cm ²

G⋅Lf≤[σ]⋅AG⋅Lf≤ [σ] ⋅A

отсюда допустимое значение длины плети найдется:hence the permissible value of the length of the lash is:

L=σ_t⋅A/G⋅fn=7500 95, 80/1,3⋅74 0,2=37012 мL = σ _t ⋅A / G⋅fn = 7500 95, 80 / 1.3⋅74 0.2 = 37012 m

При использовании высокопрочных рельсов длина плети составит:When using high-strength rails, the length of the whip will be:

L=σ_t⋅A/G⋅fп=11000 95, 80/1,3⋅74 0,2=51315 мL = σ _t ⋅A / G⋅fп = 11000 95, 80 / 1.3⋅74 0.2 = 51315 m

Расчет максимального удлинения свободной сварной плети длиной 37 км без учета силового воздействия на нее, которое необходимо компенсировать, составитThe calculation of the maximum elongation of a free welded string with a length of 37 km without taking into account the force effect on it, which must be compensated, will be

ΔL=LΔТα=37012 60 11,8 10^-6=26,5 мΔL = LΔТα = 37012 60 11.8 10 ^-6 = 26.5 m

Сохранение уровня напряжений, используемого на серийных рельсовых путях при компенсации перемещений, осуществляется заменой сезонных рельсовых вставок стандартной длины с укорочением на 40, 80 и 124 мм, что позволяет избежать выбросов и разрушений. Для компенсации температурной деформации километрового звеньевого пути достаточно уменьшить или увеличить длину рельсовой вставки на 124 мм. Для компенсации перемещений сварной плети длиной 37 км удлиняющейся на 26,5 м, для сохранении уровня напряжении серийных рельсов, потребуется компенсация зазора длинойMaintaining the stress level used on serial rail tracks for displacement compensation is carried out by replacing seasonal rail inserts of standard length with a shortening of 40, 80 and 124 mm, which avoids emissions and destruction. To compensate for the thermal deformation of a kilometer-long link track, it is sufficient to reduce or increase the length of the rail insert by 124 mm. To compensate for the displacement of a welded string with a length of 37 km, lengthening by 26.5 m, to maintain the stress level of serial rails, it will be necessary to compensate for a gap with a length

LΔL=37,012 124=4588 ммLΔL = 37.012 124 = 4588 mm

Требуемая компенсация рассчитана ориентировочно по максимальным перемещениям без учета сил трения от крепления рельсов винтами в ложементах. Обеспечивает достаточный запас по перемещениям.The required compensation is calculated approximately according to the maximum displacements without taking into account the frictional forces from the fastening of the rails with screws in the lodgings. Provides sufficient travel margin.

При затяжке винтов сила сопротивления от крепления в ложементах составит:When tightening the screws, the resistance force from the fastening in the cradle will be:

F_зат=F_сопр 458,8=300 458,8=137400 н/см=137 Кн,F = F _sam _conjugated 458.8 = 300 458.8 = 137400 N / cm = 137 kN

где F_сопр=20-500 Н/см, принято 300 Н/смwhere F _res = 20-500 N / cm, taken 300 N / cm

Усилием от затяжки рельсов при предварительных расчетах можно пренебречь в связи с их малостью.The force from the tightening of the rails in preliminary calculations can be neglected due to their smallness.

Напряжения в рельсовой плети возникающие от сила трениея в ложементах найдутся:The stresses in the rail whip arising from the friction force in the cradle can be found:

σ=ЕΔL/L=2 10⁶ 26, 5/37012=1503 кг/см²=150 МПаσ = ЕΔL / L = 2 10 ⁶ 26.5 / 37012 = 1503 kg / cm ² = 150 MPa

Уровень напряжений не превышает допускаемых. В связи с чем, длину бесстыковой плети можно увеличить до уровня допускаемых напряжений:The stress level does not exceed the permissible ones. In this connection, the length of the continuous weld can be increased to the level of permissible stresses:

L=[σ]A/G⋅fL = [σ] A / G⋅f

[σ]=σ_t/n=750/1,3=576 МПа[σ] = σ _t / n = 750 / 1.3 = 576 MPa

L=5760 95,8/74 0,2=38918 мL = 5760 95.8 / 74 0.2 = 38918 m

Температурное удлинение высокопрочных рельсов составит:The thermal elongation of high-strength rails will be:

ΔL=LΔTα=51315 60 11,8 10^-6=36,32 мΔL = LΔTα = 51315 60 11.8 10 ^-6 = 36.32 m

Напряжения в ветвяхBranch stresses

σ=2 10⁶ 36,32/51315=1486 кг/см²=148 МПаσ = 2 10 ⁶ 36.32 / 51315 = 1486 kg / cm ² = 148 MPa

Требуемая максимальная компенсация температурных зазоров:Required maximum compensation for temperature gaps:

LΔL=51,315 124=6363 ммLΔL = 51.315 124 = 6363 mm

Увеличение длины бсстыковых плетей возможно за счет подбора прокладок в ложементах с меньшим значением коэффициента трения. При уменьшении за счет материала прокладок коэффициента трения под рельсом до 0,1, длина БРП из высокопрочных рельсов с одной стороны может быть увеличена до 110 км.An increase in the length of the free-joint stitches is possible due to the selection of gaskets in the lodgements with a lower value of the coefficient of friction. With a decrease in the friction coefficient under the rail due to the material of the gaskets to 0.1, the length of the PDU made of high-strength rails on one side can be increased to 110 km.

Предварительные прочностные расчеты показывают значительные перспективы увеличения длины БРП с двух сторон вырезки при использовании предлагаемого изобретения до 160-220 км, при компенсации температурных перемещений по 10-20 м с каждой стороны вырезки.Preliminary strength calculations show significant prospects for increasing the length of the PDU on both sides of the cut when using the proposed invention up to 160-220 km, with compensation for temperature displacements of 10-20 m on each side of the cut.

Еще одним большим резервом повышения длины БРП остается уменьшение сил сопротивления до 50-200 Н/см. Что может быть проверено и реализовано при проведении соответствующих испытаний.Another great reserve for increasing the length of the PDU is the reduction of resistance forces to 50-200 N / cm. Which can be verified and implemented with appropriate tests.

Основным преимуществом предлагаемого изобретения с применением плавающей конструкции рельсов и ОП, играющих роль плавающих стрелочных переводов, способа крепления и компенсации за счет сил трения, является возможность увеличение длины БРП, за счет использования освободившихся резервов прочности от закрепления серийного рельсового пути.The main advantage of the proposed invention with the use of a floating structure of rails and OP, playing the role of floating turnouts, a method of fastening and compensation due to friction forces, is the possibility of increasing the length of the PDU, due to the use of the released reserves of strength from the fastening of the serial rail track.

Приведенные цифры и расчеты показывают высокую техническую, экономическую и социальную эффективность предлагаемого изобретения.These figures and calculations show the high technical, economic and social efficiency of the proposed invention.

Изобретение открывает перспективы автоматизации, механизации, концентрации в одном месте, на одном УР, управление и регулировку силовых параметров БРП с большими промежутками расстояний и времени движения, значительно уменьшить затраты на обслуживание ВС пути и подвижного состава, затраты на ремонт которых соизмеримы с бюджетом государства.The invention opens up prospects for automation, mechanization, concentration in one place, on one SD, control and adjustment of the power parameters of the PDU with large intervals of distances and travel time, significantly reduce the cost of maintaining the aircraft track and rolling stock, the repair costs of which are commensurate with the state budget.

Применения предлагаемого изобретения, позволит значительно упростить обслуживание и управление температурными перемещениями большой длины, на одном уравнительном рельсе, увеличить и улучшить стабильность многих параметров БРП.The application of the proposed invention will significantly simplify maintenance and control of long-length temperature movements on one leveling rail, increase and improve the stability of many parameters of the PDU.

Силы от закрепления подошвы, действовавшие в сечении серийного рельса, перенесены в предлагаемом изобретении на ложементы, что устраняет скручивание, уменьшает продольный и поперечный изгиб, боковой износ, колебания пути и подвижного состава, разгружает рельс, устраняет многие аномалий, вызывающие потерю надежности и долговечности.The forces from fixing the sole, acting in the section of a serial rail, are transferred in the proposed invention to the lodgements, which eliminates twisting, reduces longitudinal and lateral bending, lateral wear, vibrations of the track and rolling stock, unloads the rail, eliminates many anomalies that cause a loss of reliability and durability.

Рельс, выдержавший 300 летнюю эксплуатацию, несомненно, является великим достижением инженерной мысли. Но на данный момент рельсовая сталь и его геометрия исчерпали все резервы повышения долговечности. Резкий рост объема перевозок, скоростей, нагрузок на ось, динамики движения, вибраций, знакопеременных и пульсирующих нагрузок вызвали за последние десятилетия снижение ресурса рельсов на порядок.A rail that has withstood 300 years of operation is undoubtedly a great achievement in engineering. But at the moment, rail steel and its geometry have exhausted all reserves of increasing durability. A sharp increase in the volume of traffic, speeds, axle loads, dynamics of movement, vibrations, alternating and pulsating loads have caused a decrease in the resource of rails by an order of magnitude over the past decades.

Применение новой геометрии рельсов с двумя головками закрепляемых в ложементах открывает новые не известные до сих пор возможности, позволяет заменить силы костыльного, шпального, стыкового, погонного сопротивления исчерпывающие ресурс, на силы трения от веса и крепления в ложементах, что позволило значительно увеличить длину сварных плетей до уровня, определяемого их прочностью.The use of a new geometry of rails with two heads fixed in the cradle opens up new, hitherto unknown possibilities, allows replacing the forces of the crutch, sleeper, butt, linear resistance exhausted resource, for friction forces from weight and fastening in the cradles, which made it possible to significantly increase the length of welded strings to a level determined by their strength.

Плавающие остряковые платформы с плавающими рельсами обеспечивают объезд колеи в месте вырезки по параллельному вспомогательному пути и обратно. Управление перемещениями многокилометрового рельсового пути и напряжениями осуществляется изменением длины только одного уравнительного рельса.Floating pointed platforms with floating rails provide a detour at the cut point along the parallel auxiliary track and vice versa. Movements of a multi-kilometer rail track and stresses are controlled by changing the length of only one leveling rail.

Использование всего комплекса автоматической, температурной, геометрической фрикционной само компенсации деформаций с предлагаемым изобретением компенсации температурных напряжений, открывает большие перспективы увеличения длины бесстыкового рельсового пути.The use of the entire complex of automatic, temperature, geometric frictional self-compensation of deformations with the proposed invention for compensation of temperature stresses opens up great prospects for increasing the length of a continuous-welded rail track.

Список используемой литературы.Bibliography.

1. Бесстыковой рельсовый путь Альбрехт В.Г., Коган А.Я., Зверев Н.Б., Москва "Транспорт" 20001. Jointless rail track Albrecht V.G., Kogan A.Ya., Zverev NB, Moscow "Transport" 2000

2. Патент №2685491 С1, МПК, Е01В 11/322. Patent No. 2685491 C1, IPC, E01B 11/32

3. Патент №26 98 49 С1, СПК, Е01В 11/323. Patent No. 26 98 49 C1, SPK, E01B 11/32

4. Патент №2686597 С1, СПК, Е01В 11/324. Patent No. 2686597 C1, SPK, E01B 11/32

5. Патент №2711761 С1, МПК Е01В 2/00, Е01В 5/06, Е01В 9/005. Patent No. 2711761 C1, IPC E01B 2/00, E01B 5/06, E01B 9/00

6. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Москва "Транспорт" 2000.6. Instruction on the current maintenance of the railway track. Moscow "Transport" 2000.

7. Инструкция "Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остро дефектных рельсов"7. Instruction "Defects of rails. Classification, catalog and parameters of defective and acutely defective rails"

8. заявка №20191369438.Application No. 2019136943

9. заявка №20191369429.Application No. 2019136942

Claims

1. A method of constructing a continuous-welded rail track, characterized by the fact that solid-rolled rails with two symmetrically and oppositely located heads of the same profile and size are fixed with screws in lodgements rigidly fixed to sleepers through shortened side plates in the bosoms, while the beginning of the section of continuous welded rails on both sides are pinched against axial movements, and in the middle part, a cut is made, parallel to which on both sides with overlapping ends, from the outside without gaps with the main line, auxiliary rails are laid and fixed in the cradle, and inside, one equalizing and technological rails, and between their lateral faces and on the rolling surface on both sides, point platforms are placed, which are rigidly connected to the ends of the cut main and leveling rails and forcibly move them along with them along the track axis due to temperature displacements and deformations, and the screw The fastening of the rails in the cradles and on the side stops is tightened with a torque, creates a resistance to axial displacement of 10-500 N / cm, sums up the friction forces from the weight of the rails on the cradles and from the tightening forces, while ensuring the floating of the rail whip and pointed platforms along the entire length of the track section and notches, retain lateral, longitudinal stability and stress level.

2. The method according to claim 1, characterized in that the control of the level of stresses and deformations from the temperature displacements of a long track section is carried out with one leveling rail, which is installed inside the track in a spacer between the pointed platforms and fixed on the sleepers with quick-detachable corner stops, and the magnitude of their displacements regulate by changing its length, which is made from a set of interchangeable inserts, interconnected by overlays with butt gaps of 5-25 mm, and after changing the size, measure the amount of deformations and, when the limit values are reached, change the length of the leveling rail, periodically move the pointed platforms, unload the main and leveling rails, restoring butt clearances, eliminating the possibility of destruction and ejection, after which the cycle is repeated depending on changes in ambient temperature and path length.

3. The method according to claim 2, characterized in that, within the notch in front of the front of movement of the pointed platforms, the internal angular and double fastening stops are removed on 1-3 sleepers that prevent the passage of the pointed platforms, after which they are installed from the opposite side on the sleepers that have become accessible after moving.

4. The method according to claim 3, characterized in that the floating pointed platforms play the role of floating turnouts, which are performed with profiled longitudinal grooves at an angle to the axis, while their edges, geometry, clearances ensure the continuity of the track and a smooth transition of the crests of the wheelsets of the moving train from the track of the main rails into the track between the auxiliary and leveling rails and back bypassing the cut with a minimum lateral deviation and with any axial displacements, while the auxiliary rails are motionlessly pinched from movements in the middle of the cut.

5. The method according to claim 4, characterized in that long side plates are installed in the axles of the auxiliary rails along the entire length from the outside, and double stops are installed between the auxiliary and equalizing rails, while on the inner side of the track between the latter and the auxiliary rails, internal stops are installed , the lining of which is fastened with screws.

6. The method according to claim 2, characterized in that the reduction of axial stresses in the rails during temperature displacements, the length of the cut is provided from the condition:

Lв≥L⋅α⋅T,

where Lw is the length of the cut of the main rail, L is the length of the thermal elongation of the free from fastening of the rail whip, α = 11.8 ^10-6 is the coefficient of linear expansion, T is the maximum value of the ambient temperature in absolute value, while eliminating the crutch sleeper and ballast resistance, which is replaced by frictional forces between the rails and the cradle from their weight and fastening, provides the required level of deformations and stresses, releases strength reserves, increases the length of continuous welded rails, eliminates the possibility of fracture and loss of stability, for which the following conditions are met:

Ftr≤ [σ] ⋅A,

where Ffr = G⋅L⋅f, the total friction force in the cradles from the weight of a continuous string of length L and from the tightening forces, f is the friction coefficient, G is the weight of a running meter of a rail,

[σ] = σ _t / n, where σ _t is the yield strength of the rail steel, n is the safety factor in the rails, A is the cross-sectional area of the rail, and the length of the string is determined:

L = σ _t ⋅A / G⋅f⋅n.

7. A device for implementing the method according to claim 1, comprising solid-rolled rails with two symmetrically opposite heads of the same profile and size, fasteners, lodges, sleepers, linings in the rail axles, characterized in that the ends of the cut of the main rails are provided with movable pointed platforms, rigidly connected by corner plates or by welding with the ends of the leveling and main rails, which move towards each other with sliding along the rolling surface of the technological and side edges of the auxiliary rails, mated without gaps with the main rails at the cutting site, which are used to compensate for temperature displacements along the sampling of the gaps between the inserts, the accumulation of deformation in the main and leveling rails up to the limiting change in the length of the latter, ensuring the continuity of the track when the wheelsets change from the main track to the track of the auxiliary and leveling rails and vice versa.

8. The device according to claim 7, characterized in that it is equipped with floating turnouts, made in the form of movable point platforms together with the rails, with grooves, corners of the edges, length, depth, track, width and gaps in which are made for the passage of the ridges of wheelsets rolling stock from main rails to the track of auxiliary and leveling rails and vice versa, at any temperature movements, while the device is equipped with one leveling rail of adjustable length due to replaceable inserts connected by side plates with a gap of 5-25 mm, accumulation of an allowable level of deformation.

9. The device according to claim 8, characterized in that for the use of friction forces it is equipped with lodgments, corner stops within the cut for fastening solid-rolled rails, with two symmetrically opposite heads of length and weight, providing longitudinal strength, resistance to temperature displacements and eliminating track overshoot ...