Влияние неисправностей подвижного состава на безопасность движения по стрелочным пе реводам

Стрелка и крестовинный узел являются наиболее сложными и опасными местами стрелочного перевода. Здесь возникают значительные ударно-динамические воздействия, приводящие к усиленному износу рабочих поверхностей, нарушению комфортабельности движения, повышению вероятности отказов стрелочного перевода.

Движение по стрелке. Конструкция стрелки позволяет обеспечить постепенную передачу вертикальной нагрузки с рамного рельса на остряк при противошерстном движении на боковой путь, а также - с остряка на рамный рельс - при пошерстном движении. Но при этом в пределах вертикальной и горизонтальной строжки остряка образуются неровности пути (рис3.20), из-за которых возникают значительные добавочные динамический нагрузки. Поскольку начальная часть остряка ослаблена строжкой, то у его остряка вся нагрузка воспринимается рамным рельсом (рис. 35.а), в сечении остряка 30 - 40 мм нагрузка от колеса передается на рамный рельс и остряк, а в сечении 50 мм остряк уже полностью воспринимает нагрузку от колеса.

При маршруте движения на боковой путь остряк воспринимает многочисленные ударные воздействия направляющих колес каждого поезда. И многие возможные неисправности как колес, так и вагона в целом усиливают эти динамические воздействия в начальную часть остряка ослабленную строжкой. Исследования ВНИИЖТа показали, что в момент входа на стрелочный перевод при противошерстном движении в кузове вагона возникает импульсное поперечное ускорение (до 3 м/с²), т.е. близкое к ударному (время действия 0,3-0,5 м/с). При дальнейшем движении кузов совершает сложные затухающие колебания (рис.4.3)

ВНИИЖТом получены экспериментальные зависимости между максимальными импульсивными рамными силами Y _Р и горизонтальными поперечными ускорениями кузова а _к для полувагонов на тележках ЦНИИ-Х3 (табл. 4.1.).

 

Таблица 4.1.

Зависимость между рамными силами и ускорениями полувагона ЦНИИ-Х3

 

Скорость, км/ч	Уравнение регрессии	Y Р , кН	а к , м/с2
	Y Р = 23,3 * а к Y Р = 27,1 * а к Y Р = 36,0 * а к	34,4 53,9 61,8	1,80 2,51 2,79

 

Исследования показали, что при импульсном поперечном ускорении а _и = 3,5 м/с² напряженно-деформированное состояние стрелочного перевода находится в пределах допусков. Следовательно, за допускаемую величину импульсного поперечного ускорения кузова грузового вагона можно принять а _нп = 3,5 м/с². Допускаемое ускорение не обрессоренных частей экипажа при движении по переводной кривой а _нп = 0,7 м/с², а ускорение кузова с учетом коэффициента неравномерности сжатия рессор 1,02 - 1,12 будет а _нп = 0,8 м/с².

Движение по крестовине. Наиболее высокий уровень ударно-динамических воздействий возникает в зоне вредного пространства острой жесткой крестовины, где образуется разрыв рельсовой нити. Из- за необходимости постепенной передачи нагрузки от колеса с усовика на сердечник крестовины последний имеет понижение в начальной ослабленной части и только в сечении 40 мм полностью воспринимает нагрузку от колеса

 

Между рамными силами и поперечным ускорением установлена причинно-следственная и корреляционная связь. В момент входа экипажа на стрелочный перевод рамные силы являются причиной, а ускорение следствием. В дальнейшем рамные силы являются следствием колебаний экипажа. Ускорения от колебаний обрессоренных масс нормируются для кабины машиниста О,35 g, кузова грузового вагона - 0,45 g и пассажирского - 0,35 g.

 

Безопасность движения по стрелочному переводу непосредственно зависит от прочности его конструктивных элементов. В качестве критерия прочности приняты допускаемые напряжения:

Напряжения в кромках рамных рельсов и рельсов переходной кривой -240 МПа.

Напряжения в подошве остряков и контррельсов - 270 МПа, т.е. на 35 МПа больше, так как не учитывают температурные напряжения.

Экспериментальные исследования ВНИИЖТа показали, что напряжения в остряках стрелочного перевода Р65 марки 1/11 при проходе большинства типов подвижного состава с допускаемой скоростью 40 км/ч не превышают допустимой величины напряжений 275 МПа (рис. 4.5). Только под локомотивом ВЛ 84 с осевой нагрузкой 245 кН, ВЛ 10У - с 230 кН и ВЛ 82^м - с 220 кН появились перенапряжения остряков на 10%.

Стрелочные переводы типа Р50 марки 1/11 при скорости 40 км/ч имели перенапряжения под шестью локомотивами.

Аналогичное напряженное состояние было в подошве рамных рельсов на переднем вылете и в наружной нити переводной кривой.

Значительные перенапряжения могут создать угрозу безопасности движения, а поэтому очевидно, что стрелочные переводы Р50 не могут применяться в условиях повышенных осевых нагрузок и скоростей движения. Что же касается стрелочных переводов типа Р65 марок 1/9 и 1/11, то их конструкция в настоящее время достаточно отработана и эти переводы вполне отвечают современным условиям эксплуатации. Почему же случаются сходы на них?

Мы уже указывали в начале этого раздела на три основные причины сходов подвижного состава на стрелочных перевода: неисправности стрелочных переводов, неисправности подвижного состава (особенно грузовых вагонов) и нарушения режима ведения поезда. Отметим некоторые специфические особенности.

На рис. 4.1 показаны профили нового -1 и изношенных -2,3 колес. Нужно обратить внимание на четыре особенности, которые неблагоприятно влияют на безопасность движения по стрелочному переводы:

· На поверхности катания вместо двух уклонов (1/20 и 1/7) образовался желоб.

· Закатана 6-мм фаска с уклоном 1/1 у наружной грани колеса.

· Толщина гребня существенно уменьшилась.

· Вместо наклона 60 ⁰ рабочей грани гребня в результате ее износа образовались два наклона - 71 ⁰ у рабочей выкружки и 51 ⁰ в нижней части.

При движении такого колеса по стрелке в пошерстном направлении оно не сможет подняться с пониженной части остряка на рамный рельс (рис. ). Может произойти распор колеи, хотя это менее вероятно из-за наличия распорок у рамного рельса, или всползание гребня колеса на противоположный рамный рельс. Подобная же ситуация возникает при проходе сильно изношенного колеса через крестовину. Оно также не сможет подняться с пониженной части сердечника на повышенный усовик.

При противошерстном движении по стрелке наиболее неблагоприятная ситуация возникает при изношенном рамном рельсе, изношенном вагонном колесе, особенно с подрезом гребня, и неприлегании остряка к рамному рельсу.

В связи с этим рассмотрим несколько сочетаний износа и неприлегания остряка.

Безопасность движения не нарушается в случаях:

1). Новое колесо движется по рамному рельсу Р65 , имеющему боковой износ до 6 или 8 мм, то безопасность обеспечивается даже при неплотном прилегании остряка к рамному рельсу (рис. 5.8.).

2). Вагонное колесо имеет предельно изношенный гребень (толщина 25 мм) с значительным его подрезом (угол 70 ⁰), то при боковом износе рамного рельса до 6 мм у острия остряка и неприлегании остряка до 2 мм безопасность движения обеспечивается.(рис. 5,9)

3). Вагонное колесо имеет предельно изношенный гребень (толщина 25 мм) с еще большим его подрезом (угол 80 ⁰), то при боковом износе рамного рельса до 8 мм и остряке прижатом к рамному рельсу безопасность движения обеспечивается (рис. 5.10 а).

 

Безопасность движения нарушается в случае

Вагонное колесо движется по стрелке в противошерстном направлении. Подрез его гребня - 80 ⁰, толщина гребня до 25 мм, неприлегание остряка к рамному рельсу - 2 мм. При боковом износе рамного рельса 6 мм возможно накатывание гребня на остряк и сход колеса с рельсов.