Способ укладки плетей бесстыкового пути с удлинением их, сваркой и вводом в оптимальную температуру закрепления Российский патент 2020 года по МПК E01B29/17 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для укладки, сварки и ввода плетей плетей бесстыкового пути практически в одно «окно», сокращение перерыва в движении поездов только при укладке 2-х пар плетей, сварки 4-х стыков и ввода указанных плетей в оптимальную температуру закрепления не менее чем в 1,5÷2 раза.

Известен способ укладки плетей бесстыкового пути, заключающийся в том, что укладывают рельсовую плеть на ролики, установленные с определенным интервалом, определяют расчетом протяжение концевого участка ранее уложенной рельсовой плети, в пределах которого температурный режим закрепления не соответствует рекомендуемой температуре закрепления. Ослабляют связи рельса с подрельсовым основанием в пределах этого участка. Изменяют температуру рельса в пределах этого участка, добиваясь его удлинения на расчетную величину. Соединяют начальный конец укладываемой рельсовой плети сваркой с концом ранее уложенной рельсовой плети. Восстанавливают ранее ослабленные связи рельса с подрельсовым основанием на концевом участке ранее уложенной рельсовой плети. Изменяют температуру уложенных участков рельсовой плети добиваясь тем самым их удлинения и перемещения, как минимум одного контрольного сечения в проектное положение. Убирают в пределах удлиненных участков ролики. Закрепляют эти участки на подрельсовом основании. Прикладывают к другому концу уложенной на подрельсовом основании плети продольное усилие. Продолжают последовательно изменять температуру рельса в пределах отдельных участков по направлению к концу рельсовой плети, одновременно воздействуя на нее продольным усилием, создаваемым гидравлическим натяжением и нагревательным устройством до перемещения контрольных сечений, в проектные положения. Последовательно на отдельных участках убирают ролики и закрепляют эти участки на подрельсовом основании. Соединяют конец уложенной рельсовой плети с рельсом, лежащим в пути. В результате повышается эффективность бесстыкового пути (патент РФ №2500850, МПК: Е01В 29/17, опубл. 20.11.2013 г., бюл. №32) - аналог.

Недостатком известного решения является то, что указанный способ можно применять лишь при укладке одиночных плетей. При массовой разовой укладке плетей, например на полигоне 3÷5 км и более применение одновременно нагревательной установки с гидравлического натяжного устройства (ГНУ) исключается, т.к. для включения в работу ГНУ концы плетей, на которых они устанавливаются на протяжении от 25 до 70 м, должны быть закреплены. Отмеченное практически не выполнимо.

Известен способ укладки рельсовой плети бесстыкового пути, заключающийся в том, что укладывают рельсовую плеть подошвой на ролики, устанавливаемые на подрельсовом основании, соединяют один ее конец с ранее уложенным рельсом, прикладывают к другому ее концу регулируемую по величине продольную силу, нагревают уложенную на ролики рельсовую плеть, снимают ролики и закрепляют плеть на подрельсовом основании, отличающийся тем, что начальный участок рельсовой плети нагревают до полной ее укладки на ролики и удлиняют начальные контрольные участки рельсовой плети до проектной длины (патент РФ №2437978, МПК: Е01В 29/17, опубл. 27.12.2011 г. бюл. №36) - аналог.

Недостатком известного решения является то, что укладка плетей на ролики практически исключается. Плети вывешивают на ролики после укладки их в путь. Кроме того, нагрев плетей до полной ее надвижки в путь не обеспечивает достоверного контроля за ее подвижками, а соответственно и контроля за ее температурой закрепления.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение эффективности и надежности укладки, сварки и ввода плетей в оптимальную температуру закрепления.

Указанный технический результат достигается тем, что способ укладки плетей бесстыкового пути с удлинением их сваркой и вводом в оптимальную температуру закрепления (t_опт) заключается в том, что плети, запланированные для укладки в путь, размещают в колее с расстояниями между концами плетей, соответствующими необходимому удлинению каждой из плетей для ввода их в (t_опт), готовят путь для снятия инвентарных рельсов старогодных плетей, лежащих в пути, и укладки новых плетей, устанавливают между концами плетей рельсовые вкладыши с отверстием для болта и стягивают концы вновь укладываемых плетей накладками с установкой крепежа, стыкуют концы первой пары вновь укладываемых плетей с концами плетей, лежащих в пути, надвигают укладываемую пару плетей на подкладки с раскреплением скреплений и укладкой под плети парных пластин, сваривают концы лежащих в пути плетей с соответствующими концами пары укладываемых плетей, обрабатывают, термоупрочняют и дефектоскопируют сварные стыки, после чего, для контроля за подвижками плетей при вводе их в оптимальную температуру закрепления (t_опт), наносят, с учетом подвижек концов ранее уложенных плетей, контрольные сечения на пару укладываемых плетей и шпалы, нагревают концы ранее уложенных плетей и укладываемую пару плетей до совпадения контрольных сечений на плети с сечениями на шпалах и закрепляют сразу же за нагревом укладываемые плети на шпалах, снимая перед закреплением парные пластины, и фиксируют положение концов укладываемой пары плетей, после чего повторяют процесс укладки для последующих пар плетей, причем длины нагреваемых концов предыдущей пары плетей, свариваемой с последующей парой плетей определяют из условия:

где α - коэффициент линейного расширения рельсовой стали, 1/град;

Е - модуль упругости рельсовой стали;

F - площадь сечения рельса, см²;

Δt - перепад температуры рельсовой плети при укладке (t_y) относительно планируемой ее температуры закрепления (t_опт), °С;

Δt= t_опт-t_y,

r - погонные сопротивления продольному сдвигу плети при незамерзшем балласте, Н/см;

р - погонные сопротивления продольному сдвигу плети при замерзшем балласте, Н/см.

Способ, характеризующийся тем, что в случае укладки плетей без болтовых отверстий, их концы соединяют накладками с размещением между концами плетей вкладышей с отверстием для болта, соответствующих удлинению плетей при их нагреве.

Способ, характеризующийся тем, что в случае укладки плетей с болтовыми отверстиями обрезают концы плетей с болтовыми отверстиями и устанавливают между концами плетей рельсовые вкладыши с отверстием для болта.

Способ, в котором укладку, сварку и ввод плетей бесстыкового пути в оптимальную температуру закрепления осуществляют в одно «окно».

Способ, в котором контрольные сечения на плети и шпалы наносят с учетом возможных подвижек ранее уложенных концов плетей, примыкающих к укладываемой паре плетей.

Способ, характеризующийся тем, что парные пластины укладывают под плети в интервале от 15-ой до 20-ой шпалы.

Способ, характеризующийся, что величины продольных температурных сил в свариваемых плетях определяют от перепада температуры перед нагревом плети (t_p) относительно оптимальной температуры закрепления (t_опт) и если (t_опт-t_p)≤15°С, то плети закрепляют на каждой 5-ой шпале укладываемой плети, а если (t_опт-t_p)>15°С, то плети закрепляют на каждой 3-ей шпале укладываемой плети.

Заявляемый способ обеспечивает выполнение практически в одно «окно» укладки, сварки и ввода плетей и обеспечивает сокращение перерыва в движении поездов, например, при укладке 2-х пар плетей, сварки 4-х стыков и ввода указанных плетей в оптимальную температуру закрепления не менее чем в 1,5÷2 раза.

Далее приведен пример возможной реализации заявляемого способа укладки плетей бесстыкового пути в одно «окно» с удлинением их сваркой и вводом в оптимальную температуру закрепления (t_опт).

Плети, запланированные для укладки в путь, выгружаются в середину колеи с забегом на величину обрезаемых концов плетей с болтовыми отверстиями и расстоянием между обрезанными концами плетей, соответствующими необходимому удлинению каждой пары плетей для ввода их в t_опт, обрезаются концы плетей с болтовыми отверстиями, устанавливаются между концами плетей рельсовые вкладыши с отверстием для болта, устанавливаются накладки, стягиваемые крепежом, например, тремя болтами, раскрепляются инвентарные рельсы (старогодные плети) с оставлением скреплений, например, на каждой 5-ой шпале. Если на укладку поступают плети без болтовых отверстий, то концы их соединяют накладками с размещением между концами плетей вкладышей необходимой длины. Длины вкладышей должны соответствовать необходимому удлинению плетей. В «окно» раскрепляют путь на всех шпалах кроме одной, например, в центре 3-его звена от начала укладки и последующих звеньев до конца плети. Заправляют концы новых плетей и инвентарных рельсов (старогодных плетей) в тележку укладчик, стыкуют концы укладываемых плетей с концами плетей, лежащих в пути. Надвигают 1-ую пару плетей на подкладки с раскреплением оставшихся скреплений и укладкой под плети, например, в интервале от 15-ой до 20-ой шпалы (зависит от длины плети), парных пластин с низким коэффициентом трения или других средств, решающих поставленную задачу. Сваривают концы лежащих в пути плетей с концами 1-ой пары укладываемых плетей, обрабатывают, термоупрочняют и дефектоскопируют сварные стыки, перегоняют ПРСМ (путевая рельсосварочная самоходная машина) на начало 2-ой пары плетей. Разбивают первую пару плетей на участки требуемой длины, например, по 50 м, наносят контрольные сечения на плети и шпалы (через 50 м) для контроля за подвижками плетей при вводе их в оптимальную температуру закрепления.

Вводят нагревательную установку и нагревают концы лежащих в пути плетей и 1-ую пару плетей до совпадения всех контрольных сечений на плети с учетом подвижек концов ранее уложенных плетей с сечениями на шпалах, закрепляют плети вслед за нагревом плетей при перепадах температуры плети (t_p) относительно t_опт до 15°С ((t_опт-t_p)≤15°С), например, на каждой 5-ой шпале, а при (t_опт-t_p)>15°С, например на каждой 3-ей шпале, снимая перед закреплением плетей парные пластины. Выбор шпалы закрепления зависит от разницы температур (t_опт-t_p) и обусловлен величинами продольных температурных сил в плетях. В первом случае они не должны превышать значений N_t=αEFΔt≈300 кН, а во втором они будут превышать 300 кН и достигать 400, 500 и более кН, поэтому закрепление шпал в этом случае осуществляют чаще. Перед нагревом плетей накладки с вкладышами снимаются (после пропуска ПРСМ), т.е. сварка концов первой пары укладываемых плетей осуществляется с концами лежащих в пути плетей, а следующих концов 1-ой пары укладываемой пары плетей с концами 2-ой укладываемой пары плетей (после снятия накладок и вкладышей) перед нагревом 1-ой пары укладываемых плетей. После нагрева 1-ой пары плетей и закрепления ее, фиксируют положение концов 1-ой пары плетей, стыкуют и сваривают их с концами 2-ой пары плетей и продолжают надвижку 2-ой пары плетей взамен снимаемых инвентарных рельсов, снимая одновременно скрепления, например, в середине каждого звена и устанавливая парные пластины с интервалом от 15 до 20 шпал. После сварки концов 1-ой и 2-ой пары плетей, обработки, термоупрочнения и дефектоскопирования сварного стыка (стандартными методами) перегоняют ПРСМ на 3-ю пару плетей, разбирают временный стык концов 2-ой и 3-ей пар плетей, делают разметку контрольных сечений на 2-ой паре плетей, например, через 50 м, к которым добавляют величину обратного смещения концов 1-ой пары плетей. Нагревают концы 1-ой пары плетей от конца, лежащей в пути плети, причем длины этих нагреваемых концов уложенных плетей, свариваемых с вновь укладываемыми определяют из условия (1), например, при перепаде (t_опт-t_p)≤15°С нагревание осуществляют начиная с 25 м от конца лежащей в пути плети, соединяемой с вновь укладываемой 1-ой парой плетей, а при (t_опт-t_p)>15°С на протяжении 40 м от 2-го стыка по ходу укладки плетей, контролируют перемещения контрольных сечений 2-ой пары плетей с учетом подвижек примыкающих к ней концов 1-ой пары плетей. Снимают парные пластины, закрепляют плети, например, на каждой 5-ой или 3-ей шпале и сваривают с концами 3-ей пары плетей, обрабатывают, термоупрочняют и дефектоскопируют сварные стыки, завершают надвижку 3-ей пары плетей, разбирая одновременно скрепления на одной шпале в звене. Перегоняют ПРСМ следом за надвижкой плетей на начало 4-ой пары плетей, разбирают временные стыки между 3-ей и 4-ой парами плетей, разбивают 3-ю пару плетей на контрольные участки, например, через 50 м, фиксируют их на шпалах и производят нагрев концов 2-ой пары плетей и 3-ей пары плетей на длинах в соответствии с (1), закрепляя их вслед за нагревом, например, на каждой 5-ой или 3-ей шпале, снимая перед закреплением парные пластины, сваривают концы 3-ей и 4-ой пар плетей, после обработки и контроля стыков перегоняют ПРСМ на 5-ую пару плетей, разбирают временные стыки между 4-ой и 5-ой парами плетей, вводят в t_опт и закрепляют 4-ую пару плетей, сваривают концы 4-ой и 5-ой пар плетей, перегоняют ПРСМ на 6-ую пару плетей, снимают (разбирают) все скрепления по длине 5-ой пары плетей, вводят их в t_опт сваривают концы 5-ой и 6-ой пар плетей, разбирают скрепления на 6-ой паре плетей и т.д. до конца завершения укладки 3÷5 или даже 10 пар и более плетей, практически в «одно окно».

Изобретение относится к области верхнего строения железнодорожного пути, в частности к способам укладки плетей бесстыкового пути. Запланированные к замене плети размещают в колее. Расстояние между концами плетей соответствует необходимому удлинению каждой из плетей для ввода их в оптимальную температуру закрепления. Стягивают концы устанавливаемых плетей накладками. Подготавливают путь для снятия инвентарных рельсов, лежащих в пути. Затем стыкуют концы первой пары вновь укладываемых плетей с концами плетей, лежащих в пути, и заменяют плети с укладкой парных пластин. Сваривают концы укладываемых плетей с концами стоящих в пути плетей. Наносят контрольные сечения на шпалы и укладываемые плети. Нагревают концы ранее уложенных плетей и укладываемую пару плетей до совпадения контрольных сечений плети и шпал. Закрепляют плети на шпалах и снимают парные пластины. Фиксируют положение концов укладываемой пары плетей после чего повторяют процесс укладки для следующих пар плетей. Повышается надежность укладки плетей. 7 з.п. ф-лы.

1. Способ укладки плетей бесстыкового пути с удлинением их, сваркой и вводом в оптимальную температуру закрепления (t_опт), заключающийся в том, что плети запланированные для укладки в путь, размещают в колее с расстояниями между концами плетей соответствующими необходимому удлинению каждой из плетей для ввода их в (t_опт), готовят путь для снятия инвентарных рельсов, лежащих в пути, и укладки новых плетей, устанавливают между концами плетей рельсовые вкладыши с отверстием для болта и стягивают концы вновь укладываемых плетей накладками с установкой крепежа, стыкуют концы первой пары вновь укладываемых плетей с концами плетей, лежащих в пути, надвигают укладываемую пару плетей на подкладки с раскреплением скреплений и укладкой под плети парных пластин, сваривают концы лежащих в пути плетей с соответствующими концами пары укладываемых плетей, обрабатывают, термоупрочняют и дефектоскопируют сварные стыки, после чего, для контроля за подвижками плетей при вводе их в оптимальную температуру закрепления (t_опт), наносят, с учетом подвижек концов ранее уложенных плетей, контрольные сечения на пару укладываемых плетей и шпалы, нагревают концы ранее уложенных плетей и укладываемую пару плетей до совпадения контрольных сечений на плети с сечениями на шпалах и закрепляют сразу же за нагревом укладываемые плети на шпалах, снимают парные пластины и фиксируют положение концов укладываемой пары плетей, после чего повторяют процесс укладки для последующих пар плетей, причем длины нагреваемых концов предыдущей пары плетей, свариваемой с последующей парой плетей () определяют из условия:

где α - коэффициент линейного расширения рельсовой стали, 1/град;

Е - модуль упругости рельсовой стали;

F - площадь сечения рельса, см²;

Δt - перепад температуры рельсовой плети при укладке (t_y) относительно планируемой ее температуры закрепления (t_опт), °С, Δt= t_опт- t_y,

r - погонные сопротивления продольному сдвигу плети при незамерзшем или замерзшем балласте, Н/см.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае укладки плетей без болтовых отверстий, их концы соединяют накладками с размещением между концами плетей вкладышей с отверстием для болта, соответствующих удлинению плетей при их нагреве.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае укладки плетей с болтовыми отверстиями обрезают концы плетей с болтовыми отверстиями и устанавливают между концами плетей рельсовые вкладыши с отверстием для болта.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что укладку, сварку и ввод плетей бесстыкового пути в оптимальную температуру закрепления осуществляют в одно «окно».

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контрольные сечения на плети и шпалы наносят с учетом возможных подвижек ранее уложенных концов плетей, примыкающих к укладываемой паре плетей.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что парные пластины укладывают под плети в интервале от 15-й до 20-й шпалы.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величины продольных температурных сил в свариваемых плетях определяют от перепада температуры перед нагревом плети (t_p) относительно оптимальной температуры закрепления (t_опт).

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что если (t_опт-t_p)≤15°С, то плети закрепляют на каждой 5-й шпале укладываемой плети, а если (t_опт-t_p)>15°С, то плети закрепляют на каждой 3-й шпале укладываемой плети.