RU52403U1

RU52403U1 - CONNECTION RAIL BUTT ELECTRIC INSULATING

Info

Publication number: RU52403U1
Application number: RU2005132014/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Аркатов; Виктор Степанович Аркатов; Евгений Николаевич Емельянов; Александр Иванович Каменев; Борис Яковлевич Мокрицкий; Григорий Дмитриевич Павлушко; Владимир Николаевич Сазонов; Валерий Сергеевич Фадеев
Original assignee: Юрий Викторович Аркатов; Виктор Степанович Аркатов; Евгений Николаевич Емельянов; Александр Иванович Каменев; Борис Яковлевич Мокрицкий; Григорий Дмитриевич Павлушко; Владимир Николаевич Сазонов; Валерий Сергеевич Фадеев
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-03-27

Abstract

Решение относится к изолирующим рельсовым стыкам и предназначено для повышения их надежности за счет исключения образования металлических «мостиков» в рельсовом зазоре из продуктов износа пары «колесо-рельс». Технический результат достигается за счет того, что: располагаемый в углублении рельсовой накладки вкладыш выполнен из материала, обладающего большей магнитной проницаемостью, чем материал рельса; рельсовая накладка выполнена слойной, основной слой состоит из высокопрочного металла, дополнительный слой - из металла, обладающего магнитной проницаемостью выше, чем материал рельса; электроизоляционный материал, преимущественно размещаемый на внешней стороне рельсовых накладок, выполнен композиционным, где в электроизоляционной основе содержится наполнитель в виде металла, обладающего магнитной проницаемостью выше, чем у материала рельса.The solution relates to insulating rail joints and is intended to increase their reliability by eliminating the formation of metal "bridges" in the rail gap from the wear products of the wheel-rail pair. The technical result is achieved due to the fact that: the liner located in the recess of the rail lining is made of a material having greater magnetic permeability than the rail material; the rail plate is layered, the main layer consists of high-strength metal, the additional layer is of metal having a magnetic permeability higher than the rail material; the insulating material, mainly placed on the outer side of the rail plates, is made composite, where the filler in the form of a metal having a magnetic permeability higher than that of the rail material is contained in the insulating base.

Description

Решение относится к устройствам рельсовых стыковых соединений верхнего строения пути, работающим в составе электрических рельсовых цепей.The solution relates to devices of rail butt joints of the upper track structure operating as part of electric rail chains.

Уровень техники известен из решения (А.с. СССР №1071675), в котором между торцами стыкуемых рельсов установлена электроизоляционная прокладка, стык соединен с помощью рельсовых металлических накладок с электроизоляцией от рельсов и рельсовых болтов, в углублениях рельсовых накладок со стороны рельсов размещены магнитошунтирующие вкладыши с электроизоляцией от рельсов.The prior art is known from a solution (AS USSR No. 1071675), in which an insulating gasket is installed between the ends of the joined rails, the joint is connected using rail metal plates with electrical insulation from rails and rail bolts, magnetically shunting inserts are placed in the recesses of the rail plates on the side of the rails with electrical insulation from rails.

Недостатком решения является недостаточная надежность исключения образования в зазоре электроизолирующего стыка электропроводящих мостиков из металлических продуктов взаимодействия пары «колесо-рельс». Иначе говоря, применение металлических магнитошунтирующих вкладышей в углублениях рельсовых накладок несомненно повышает работоспособность изолирующего стыка, так как накопление металлических продуктов износа пары «колесо-рельс» происходит менее интенсивно, чем в обычном изолирующем стыке, но это не означает, что в решении оптимизировано перераспределение магнитных потоков по головке рельса (где в основном и происходит образование металлических мостиков) и по вкладышу, который и предназначен для того, чтобы «оттянуть» на себя часть магнитного потока и тем самым снизить напряженность магнитного потока в зазоре между головками стыкуемых торцов рельсов.The disadvantage of this solution is the insufficient reliability of eliminating the formation of electrically conductive bridges in the gap from the metal products of the interaction of the wheel-rail pair. In other words, the use of metal magnetically shunting inserts in the recesses of rail plates undoubtedly increases the efficiency of the insulating joint, since the accumulation of metal wear products of the wheel-rail pair is less intense than in a conventional insulating joint, but this does not mean that the solution has optimized the redistribution of magnetic flows along the rail head (where metal bridges are mainly formed) and through the liner, which is designed to “pull” a part magnetic flux and thereby reduce the magnetic flux in the gap between the heads of the joined ends of the rails.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надежности изолирующего стыка путем снижения возможности образования металлических мостиков в зазоре между головками рельсов. Это достигается оптимизацией перераспределения магнитного потока, протекающего в головке рельса (он остается минимальным, следовательно, минимальной будет возможность образования металлических мостиков) и в остальных деталях рельсового соединения, а именно во вкладыше, рельсовой накладке и электроизолирующем материале.The technical result of the proposed solution is to increase the reliability of the insulating joint by reducing the possibility of the formation of metal bridges in the gap between the rail heads. This is achieved by optimizing the redistribution of the magnetic flux flowing in the rail head (it remains minimal, therefore, the possibility of the formation of metal bridges will be minimal) and in the remaining details of the rail connection, namely in the liner, rail plate and electrically insulating material.

Для этого вкладыш выполнен из материала, магнитная проницаемость которого выше, чем у материала рельса. Такое соотношение магнитных проницаемостей материала вкладыша и материала рельса позволит «оттянуть» на вкладыш большую часть магнитного потока в сравнении с тем, если бы материал вкладыша был обычным.For this, the liner is made of a material whose magnetic permeability is higher than that of the rail material. This ratio of the magnetic permeabilities of the liner material and the rail material will allow you to "pull" on the liner most of the magnetic flux compared with if the liner material was ordinary.

Для большего достижения технического результата часть магнитного потока дополнительно «оттягивается» рельсовыми накладками, для чего они также содержат материал, обладающий большей магнитной To achieve a technical result, a part of the magnetic flux is additionally “pulled out” by rail plates, for which they also contain material with a larger magnetic

проницаемостью, чем материал рельса. Например, это может быть армко-железо. Как правило, такие материалы не обладают высокой прочностью. Это может создать угрозу не обеспечения необходимой прочности соединения рельсового стыка при стягивании рельсовых накладок рельсовыми болтами. Чтобы обеспечить необходимую прочность рельсовые накладки могут быть выполнены слойными, где основной слой выполнен из высокопрочного материала, а дополнительный - из указанного материала с высокой магнитной проницаемостью.permeability than rail material. For example, it may be armco iron. As a rule, such materials do not have high strength. This can create a threat of not ensuring the necessary strength of the rail joint when pulling the rail linings with rail bolts. To ensure the necessary strength, rail linings can be layered, where the main layer is made of high strength material, and the additional layer is made of the specified material with high magnetic permeability.

Эффект достижения технического результата можно повысить, если еще часть магнитного потока «оттянуть» в другие элементы рельсового стыка. Такая возможность имеется только у электроизоляционных материалов. Такие материалы (полимеры, полиэтилен и т.д.) используются в виде отдельных прокладок, например между рельсовой накладкой и рельсом, или в виде слоя на рельсовой накладке. Для того, чтобы «оттянуть» на себя магнитный поток, изоляционный материал должен содержать в себе ферромагнитный металл, т.е. электроизоляционный материал должен быть композиционным, содержащим электроизоляционный материал как основу и магнитопроводный металл как наполнитель.The effect of achieving a technical result can be increased if another part of the magnetic flux is “pulled” to other elements of the rail joint. Such an opportunity is available only for electrical insulating materials. Such materials (polymers, polyethylene, etc.) are used as separate gaskets, for example between a rail and a rail, or as a layer on a rail. In order to “pull” the magnetic flux onto itself, the insulating material must contain a ferromagnetic metal, i.e. the insulating material should be composite, containing the insulating material as a base and the magnetic metal as a filler.

Таким образом, заявляемое решение, как и прототип, содержит торцевую электроизоляционную прокладку между торцами стыкуемых рельсов, металлические рельсовые накладки с рельсовыми болтами и электроизоляционным материалом, металлические магнитошунтирующие вкладыши в углублениях рельсовых накладок.Thus, the claimed solution, like the prototype, contains an end insulating gasket between the ends of the joined rails, metal rail linings with rail bolts and insulating material, metal magnetically shunting inserts in the recesses of the rail linings.

Однако заявляемый объект отличается тем, что вкладыши выполнены из материала, имеющего магнитную проницаемость выше, чем материал рельса, рельсовые накладки выполнены слойными, основной слой которых выполнен из высокопрочного материала, а дополнительный слой - из материала, магнитная проницаемость которого выше, чем у материала рельса, электроизоляционный материал выполнен композиционным, в составе которого имеется металл, магнитная проницаемость которого выше, чем у материала рельса. В частности, такой композиционный материал удобнее разместить на внешней стороне рельсовой накладки.However, the claimed object is characterized in that the liners are made of a material having a magnetic permeability higher than the rail material, the rail linings are layered, the main layer of which is made of high strength material, and the additional layer is made of a material whose magnetic permeability is higher than that of the rail material , the insulating material is made composite, which contains metal, the magnetic permeability of which is higher than that of the rail material. In particular, such a composite material is more convenient to place on the outside of the rail lining.

На фиг.1 показана принципиальная схема распределения магнитного потока между элементами рельсового стыка, на фиг.2 - устройство соединения рельсового стыкового электроизолирующего.Figure 1 shows a schematic diagram of the distribution of magnetic flux between the elements of the rail joint, figure 2 is a device for connecting a rail butt electrically insulating.

Предположим, что в результате движения подвижного состава на электротяге и магнитострикционных свойств рельсов в области рельсового зазора изолирующего стыка существует магнитный поток П. В рельсовом зазоре между торцами 1 и 2 рельсов он имеет напряженность Н в области головки рельсов. Торцевая электроизоляционная прокладка 3, электроизоляционный материал 4 рельсовых прокладок, электроизоляционные материалы 5 и 6 рельсовых болтов 7 обеспечивают электроизоляцию рельсов между собой.Suppose that as a result of the movement of rolling stock on electric traction and the magnetostrictive properties of the rails in the region of the rail gap of the insulating joint, there is a magnetic flux P. In the rail gap between the ends of the rails 1 and 2, it has a tension H in the region of the rail head. End electrical insulation strip 3, electrical insulation material 4 of the rail gaskets, electrical insulation materials 5 and 6 of the rail bolts 7 provide electrical insulation of the rails with each other.

В пазухе между рельсом и рельсовой накладкой 8 в ее углублении установлен магнитошунтирующий вкладыш 9. Материал вкладыша подобран In the bosom between the rail and the rail 8 in its recess is installed magneto shunt liner 9. The material of the liner is selected

так, чтобы из общего магнитного потока П «оттянуть» на себя максимально возможный поток Пв, для этого материал вкладыша обладает магнитной проницаемостью выше, чем материал рельса. Так, если в качестве материала вкладыша взять армко-железо, то массо-габаритные параметры вкладыша позволяют «оттянуть» на себя до 40-60% магнитного потока, т.е. только за счет вкладыша и оптимизации его материала магнитный поток Пmin уменьшается на 40-60%, что приводит к снижению напряженности Нmin магнитного поля в рельсовом зазоре и резко снижает возможность образования металлических электропроводных «мостиков», т.е. обеспечивает достижение технического результата.so that from the total magnetic flux P "pull" the maximum possible flux Pv onto itself, for this the liner material has a magnetic permeability higher than the rail material. So, if we take Armco iron as the material of the liner, then the mass-dimensional parameters of the liner allow you to “pull” up to 40-60% of the magnetic flux, i.e. only due to the insert and optimization of its material, the magnetic flux Pmin decreases by 40-60%, which leads to a decrease in the magnetic field strength Hmin in the rail gap and sharply reduces the possibility of the formation of metallic electrically conductive "bridges", i.e. ensures the achievement of a technical result.

Исполнение рельсовой накладки слойной из двух (или более) разных металлов также позволяет «оттянуть» на себя магнитный поток. Например, магнитный поток Пн₁ «оттягивается» основным слоем 10, выполненным из высокопрочной стали. Высокая прочность необходима для того, чтобы обеспечить удержание рельсового стыка за счет накладок и болтов. Но значительно больший магнитный поток Пн₂ «оттягивается» дополнительным слоем 11, материал которого также обладает большей магнитной проницаемостью, чем материал рельса. Это на 15-20% снижает напряженность магнитного поля в рельсовом зазоре и также снижает вероятность образования электропроводных металлических «мостиков».The execution of a layered rail lining of two (or more) different metals also allows one to “pull” the magnetic flux onto itself. For example, the magnetic flux Mon _{1 is} "pulled" by the main layer 10 made of high strength steel. High strength is necessary in order to ensure the retention of the rail joint due to pads and bolts. But a much larger magnetic flux Mon _{2 is} “drawn off” by an additional layer 11, the material of which also has greater magnetic permeability than the rail material. This reduces the magnetic field strength in the rail gap by 15-20% and also reduces the likelihood of the formation of electrically conductive metal "bridges".

Третьим (дополнительным) фактором снижения электропроводных металлических мостиков является обеспечение магнитной проницаемости через электроизоляционный материал. Для этого в нем кроме электроизоляционной основы должен быть металл. Желательно, чтобы его магнитная проницаемость также была выше, чем у материала рельса. Это позволит «оттянуть» на себя магнитный поток Пк, зависящий от свойств композиционного материала. Чем больше в нем будет металла, тем меньше будет напряженность Нmin магнитного поля в рельсовом зазоре. Разместить металл в электроизоляционном материале можно, например, в виде частиц армко-железа. Неравномерность распределения частиц в электроизоляционной основе может создать опасность электрического пробоя стыка. Для исключения этого предпочтительно такой композиционный материал расположить на внешней стороне рельсовых накладок в виде прокладок, пластин, шайб 6.The third (additional) factor in reducing the conductive metal bridges is to ensure magnetic permeability through the insulating material. For this, in addition to the electrical insulating base, there must be metal in it. It is desirable that its magnetic permeability is also higher than that of the rail material. This will make it possible to “pull back” the magnetic flux Pc, which depends on the properties of the composite material. The more metal there is in it, the lower will be the magnetic field strength Hmin in the rail gap. It is possible to place metal in an insulating material, for example, in the form of particles of armco-iron. The uneven distribution of particles in the electrical insulating base can create a risk of electrical breakdown of the joint. To avoid this, it is preferable to place such a composite material on the outside of the rail plates in the form of gaskets, plates, washers 6.

Такой комплекс мер позволяет перераспределить магнитный поток Пmin=П-Пв-Пн₁-Пн₂-Пк-Пг так, что магнитный поток в головке рельса Пг будет минимален и это исключит образование электропроводных металлических «мостиков», что повысит надежность изолирующего рельсового стыка.Such a set of measures allows redistributing the magnetic flux Pmin = P-Pv-Pn ₁ -Pn ₂ -Pk-Pg so that the magnetic flux in the rail head Pg will be minimal and this will eliminate the formation of electrically conductive metal "bridges", which will increase the reliability of the insulating rail joint.

Claims

1. A butt rail joint, electrical insulating, containing an end electrical insulating gasket between the ends of the joined rails, metal rail linings with rail bolts and electrical insulation material, metal magnetically shunt inserts in the recesses of the rail linings, electrical insulating materials between the rail linings, liners, rail bolts, and rail bolts that the liners are made of a material whose magnetic permeability is higher than that of rail materials, rail the masonry is layered, the main layer is made of high-strength material, the additional layer is made of a material having a magnetic permeability higher than that of the rail material.

2. The compound according to claim 1, characterized in that the insulating material, in particular placed on the outer side of the rail plates, is made of composite, which includes metal, the magnetic permeability of which is higher than that of the rail material.