Устройство для постановки рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов Российский патент 2024 года по МПК E01B29/17 

Изобретение относится к области механизации путевого хозяйства железнодорожного транспорта и может быть использовано при укладке длинномерных рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, взамен инвентарных рельсов с одновременной постановкой их в расчетный интервал температур закрепления.

При производстве путевых работ, связанных с укладкой бесстыкового пути, вначале укладывают звеньевой путь с инвентарными рельсами, соединенными накладками, затем внутрь колеи выгружают рельсовые плети, в основном длиной 800 м, и, после определенной обкатки, инвентарные рельсы заменяют на рельсовые плети. Учитывая, что эти работы выполняют в любое время года и суток, то есть при различной температуре, уложенные плети необходимо привести в требуемый для данной местности расчетный температурный интервал. Эти работы выполняются, в основном, при дополнительном представлении технологического «окна».

Из уровня техники известны следующие технические решения.

Известно устройство, содержащее тележки, используемые в способе замены инвентарных рельсов на плети бесстыкового пути с одновременным вводом рельсовых плетей в оптимальный температурный интервал закрепления, путем нагрева выгруженных внутрь колеи рельсовых плетей при помощи высокочастотной индукционной установки с одновременной заменой инвентарных рельсов на плети бесстыкового пути. Тележки последовательно перемещают моторной платформой. Перемещающаяся впереди тележек машина для нагрева рельсовых плетей (МНРП) обеспечивает нагрев выгруженных в середину колеи плетей при помощи высокочастотной индукционной установки (журнал «Путь и путевое хозяйство», №2, 2012, с. 13). Плети бесстыкового пути предварительно выгружены внутрь колеи. В настоящее время используют передвижные по рельсовой колее четырехколесные тележки, каждая из которых содержит раму с установленными на ней опорными и противокантовочными роликами, одна из которых предназначена для сдвижки инвентарных рельсов внутрь колеи, а другая предназначена для подъема плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовое основание. Замена производится следующим образом. К тяговой единице, например моторной платформе МПД, последовательно тросом цепляют две тележки. Первая из них перемещается по инвентарным рельсам и имеет на своей раме опорные и противокантовочные ролики, на которых размещают приподнятые плети бесстыкового пути. При движении тележки плеть последовательно надвигают из середины колеи и укладывают на подрельсовые прокладки. Вторая тележка, рама которой оборудована опорными и противокантовочными роликами для размещения инвентарных рельсов, перемещается по надвинутым плетям. При движении тележки инвентарные рельсы сдвигают внутрь колеи.

Недостатками устройства, используемого в этом способе, обеспечивающем операции по приведению длины плети в соответствии с требуемой при оптимальном интервале температур укладки и непосредственно укладки на подрельсовое основание, являются высокие эксплуатационные расходы на содержание пути, обусловленные чрезмерными энергетическими затратами, затрачиваемыми на нагрев плетей, так как работа, требуемая непосредственно на удлинение, составляет лишь сотые доли процента работы на нагревание. Известно устройство, используемое в способе замены инвентарных рельсов на плети бесстыкового пути (патент РФ №2450096 С1, МПК Е01В 29/17 «Способ замены инвентарных рельсов на плети бесстыкового пути с одновременной их постановкой в расчетный интервал температур закрепления»), состоящем из операций по раскреплению по длине инвентарных рельсов, их подъему и сдвижки внутрь колеи, операций по подъему плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовые подкладки, инвентарные рельсы и плети поднимают на разный уровень захватами, размещенными на раме, шарнирно закрепленной на торце платформы путеукладочного крана и связанной с подъемным устройством крана, инвентарные рельсы сдвигают внутрь колеи электромагнитными захватами, а каждую плеть подхватывают под головку рельса, поднимают выше поднятых над скреплениями инвентарных рельсов захватами с противокантовочными роликами, при этом каждую плеть поднимают в вертикальной плоскости на расчетную величину, исходя из разницы между температурой выгруженной плети и расчетным интервалом температур закрепления, перемещают кран вдоль плети до ее конца, закрепляют плеть за краном, опускают плеть, измененную по длине на величину удлинения всей плети.

Применение данного устройства обеспечивает снижение эксплуатационных расходов на содержание пути за счет исключения применения машины для нагрева рельсовых плетей, например, МНРП и, следовательно, исключения энергетических затрат, затрачиваемых на нагрев плетей при проведении работ по постановке рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов.

К недостаткам этого устройства можно отнести сложности в изготовлении специальной рамы с захватами, а также большую сложность попадания подошвы рельса на подкладки подрельсового основания в кривых участках пути.

Наиболее близким аналогом патентуемого решения является известное из заявки на выдачу патента RU 2013137302 А, опубликованной 20.02.2015, устройство для постановки рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов, состоящее из двух передвижных по рельсовой колее четырехколесных тележек, каждая из которых содержит раму с установленными на ней опорными и противокантовочными роликами, одна из которых предназначена для сдвижки инвентарных рельсов внутрь колеи, а другая предназначена для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание, при этом тележки соединены между собой и с тяговой единицей, в свою очередь, рама тележки, предназначенной для подъема плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовое основание, установлена на поворотных стойках, а ее колеса закреплены на свободных концах указанных стоек, кроме этого, поворотные стойки связаны попарно в продольном относительно пути направлении талрепами для возможности изменения высоты положения опорных роликов на расчетную величину, исходя из разницы между температурой выгруженной плети и расчетным интервалом температур закрепления.

Недостатком указанного устройства является неустойчивое положение опорных роликов рамы тележки, предназначенной для подъема плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовое основание, из-за возможности перекоса рамы в системе ее шарнирного соединения с поворотными стойками при их несинхронном повороте в процессе изменения высоты положения опорных роликов.

Технической проблемой предлагаемого устройства является преодоление недостатков, присущих аналогам, а также повышение долговечности и надежности заявляемой тележки при снижении эксплуатационных расходов на содержание пути за счет исключения применения машины для нагрева рельсовых плетей и, следовательно, исключения энергетических затрат, затрачиваемых на нагрев плетей при проведении работ по постановке рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение устойчивости положения опорных роликов тележки, предназначенной для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание.

Технический результат достигается за счет конструкции устройства для постановки рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетную температуру закрепления при замене ими инвентарных рельсов, содержащего две передвижные по рельсовой колее тележки, каждая из которых содержит опорные и противокантовочные ролики, одна из тележек предназначена для сдвижки инвентарных рельсов внутрь колеи, а другая предназначена для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание, при этом тележки соединены между собой и с тяговой единицей. Согласно изобретению, опорные ролики тележки, предназначенной для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание, смонтированы на подъемной траверсе, установленной в вертикальных направляющих с возможностью подъема-опускания посредством попарно расположенных в продольном относительно пути направлении гидроцилиндров, при этом управление гидроцилиндрами производится от гидросистемы, расположенной на тележке, с помощью следящей системы, получающей сигнал от датчика температуры, расположенного на тележке и постоянно взаимодействующего с рельсом.

Установка подъемной траверсы тележки, предназначенной для подъема плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовое основание, в вертикальных направляющих с возможностью подъема-опускания посредством попарно расположенных в продольном относительно пути направлении гидроцилиндров, обеспечивает возможность надежного изменения высоты положения опорных роликов на расчетную величину, исходя из разницы между температурой выгруженной плети и расчетным интервалом температур закрепления, что, в свою очередь, обуславливает в каждой плети, лежащей на опорных роликах, создание рельсовой волны, то есть изгиба рельсовой плети, при этом усилия растяжения, возникающие при подъеме плети в вертикальной плоскости, обеспечивают ее растягивание. Установка подъемной траверсы в вертикальных направляющих в заявляемой конструкции устройства обеспечивает повышение устойчивости положения опорных роликов тележки.

Кроме того, использование предложенного устройства позволяет производить удлинение плети непосредственно в процессе замены инвентарных рельсов без применения энергоемких операций по нагреву с повышением устойчивого положения опорных роликов тележки, предназначенной для подъема плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовое основание. Применение данного устройства обеспечивает снижение эксплуатационных расходов на содержание пути за счет исключения применения машины для нагрева рельсовых плетей, и, следовательно, исключения энергетических затрат на нагрев плетей при проведении работ по постановке рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов. В частном случае реализации изобретения датчик температуры может быть установлен на тележке в области ее контакта с рельсом.

Каждая тележка может быть выполнена четырехколесной. Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.

На фиг. 1 - показана схема взаимного расположения инвентарных рельсов и плетей бесстыкового пути при их замене, а также взаимное расположение тележек, их связей между собой и тяговой единицей;

На фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1;

на фиг. 3 - показана тележка, предназначенная для сдвижки инвентарных рельсов внутрь колеи;

на фиг. 4 - показана тележка, предназначенная для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание;

на фиг. 5 - вид сбоку на фиг. 4;

на фиг. 6 - показана тележка, предназначенная для подъема плетей внутри колеи и надвижки их на подрельсовое основание, с опорными роликами в измененном положении по высоте.

В частном случае реализации изобретения заявленное устройство для постановки рельсовых плетей 1 бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов 2 состоит из двух передвижных по рельсовой колее четырехколесных тележек 3 и 4. Тележки 3 и 4 связанны между собой тросом 5 заданной длины и с тяговой единицей тросом 6 (фиг. 1, 2). Четырехколесная тележка 3 (фиг. 4) имеет регулируемые по высоте опорные ролики 7 и противокантовочные ролики 8, установленные на подъемной траверсе 9, и предназначена для подъема плетей 1, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание. Четырехколесная тележка 4 (фиг. 3) имеет опорные ролики 10, противокантовочные ролики 11, установленные на раме 12, и предназначена для сдвижки инвентарных рельсов 2 внутрь колеи. Слева на схеме (фиг. 1, 2) показаны рельсы 13 примыкающего пути. Подъемная траверса 9 четырехколесной тележки 3 установлена в вертикальных направляющих 14. Подъем-опускание подъемной траверсы 9 с опорными роликами 7 производится посредством попарно расположенных в продольном относительно пути направлении гидроцилиндров 15 (фиг. 4, 5, 6). Управление гидроцилиндрами производится от гидросистемы 16, расположенной на тележке 3, с помощью следящей системы, получающей сигнал от расположенного также на тележке в области контакта тележки с рельсом и постоянно взаимодействующего с рельсом датчика температуры.

Постановка рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетный интервал температур закрепления при замене ими инвентарных рельсов с помощью предлагаемого устройства производится следующим образом.

Четырехколесную тележку 3 устанавливают на инвентарные рельсы 2 в непосредственной близости от стыка рельсов 13 примыкающего пути и тросом 6 крепят к тяговой единице, например, моторной платформе (на фиг. 1 и 2 не показана).

Опорные ролики 7, расположенные на подъемной траверсе 9 тележки 3, опускают в вертикальной плоскости на минимальную величину «h_min» (фиг. 6), укладывают на них концы плетей 1 (предварительно выгруженных и находящихся внутри колеи) и далее перемещают тележку 3.

При перемещении тележки 3 рельсовые плети 1 под собственным весом опускаются на подрельсовое основание, где производят отсоединение концов инвентарных рельсов 2 от стыка рельсов 13 примыкающего пути и присоединение концов плетей 1 к стыку рельсов 13 примыкающего пути. Затем четырехколесную тележку 4 устанавливают на рельсовые плети 1 в непосредственной близости от стыка рельсов 13 и свободные концы инвентарных рельсов 2 укладывают на опорные ролики 10 тележки 4 для их сдвижки внутрь колеи.

Затем четырехколесную тележку 4 сдвигают к тележке 3 на заданное расстояние «а». Тележку 4 соединяют с тележкой 3 тросом 5 заданной длины и соединенные тележки 3 и 4 совместно перемещают с помощью моторной платформы на заданное расстояние.

Таким образом, в каждой плети 1 создается рельсовая волна, ущемленная в точке нахождения колес тележки 4 (фиг. 1). Плеть 1 в районе волны растянута, при этом степень растянутости, то есть усилия растяжения, возникающие при подъеме плети 1 в вертикальной плоскости, полностью зависят от высоты подъема «h» опорных роликов 7 четырехколесной тележки 3. Выбор высоты подъема опорных роликов 7 производится следящей системой так, чтобы при принятой (расчетной) длине троса 5 напряжение в плети 1 соответствовало напряжению разницы между температурой выгруженной плети и расчетным интервалом температур закрепления.

Датчик температуры рельса отслеживает ее текущее значение Т_ф и с помощью следящей системы производят управление гидроцилиндрами для выбора требуемой высоты подъема «h» опорных роликов 7.

Определение требуемого значения высоты подъема «h» производят исходя из следующих предположений: при подъеме плети в вертикальной плоскости на высоту «h», с учетом защемления этой волны от точки подъема на размере «а», получается кривая, определяемая формулой

,

где χ, γ - координаты рельсовой волны в какой-либо точке.

В соответствии с формулой определения длины кривой (например, И.Н. Бронштейн, К.Л. Семендяев. Справочник по математике. - М.: Изд-во физ. - мат. литературы. 1962, с. 394) длину кривой L определяют из зависимости

,

откуда приращение на единицу длины находят в виде

,

где λ - длина проекции волны.

Полученная величина приращения должна соответствовать удлинению Δ_Τ, получаемому при вводе плети в расчетный интервал температур закрепления, которое определяют в соответствии с «Техническими указаниями по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути». - М.: Транспорт, 2000, с. 64, п. 2.2. Температурное приращение единицы длины определяют из зависимости

,

где α = 0,0000118 - коэффициент линейного расширения рельсовой стали;

Т_опт - оптимальная температура укладки плети;

Т_ф - фактическая температура рельсов при производстве работ.

Очевидно, что, требуемую текущую высоту «h» подъема плети в вертикальной плоскости при заданном размере между тележками «а», определяют равенством Δ_ha = Δ_T.

Таким образом, использование предложенного устройства позволяет производить удлинение плети непосредственно в процессе замены инвентарных рельсов без применения энергоемких операций по нагреву.

Изобретение относится к средствам укладки длинномерных рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, взамен инвентарных рельсов с постановкой их в расчетный интервал температур закрепления. Устройство состоит из двух передвижных по рельсовой колее тележек, соединенных между собой и с тяговой единицей. Каждая из тележек содержит опорные и противокантовочные ролики. Одна из тележек предназначена для сдвижки инвентарных рельсов внутрь колеи. Другая тележка предназначена для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание. Тележка (3), предназначенная для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание, содержит подъемную траверсу (9), на которой смонтированы опорные ролики (7) и которая установлена в вертикальных направляющих (14) с возможностью подъема-опускания посредством попарно расположенных в продольном относительно пути направлении гидроцилиндров (15), при этом на раме упомянутой тележки (3) установлена система, связанная с датчиком температуры, взаимодействующим с рельсом, и выполненная с возможностью управления гидроцилиндрами. Достигается повышение устойчивости положения опорных роликов тележки, предназначенной для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание. 1 н. и 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для постановки рельсовых плетей бесстыкового пути, выгруженных внутри колеи, в расчетную температуру закрепления при замене ими инвентарных рельсов, содержащее две передвижные по рельсовой колее тележки, каждая из которых содержит опорные и противокантовочные ролики, одна из тележек предназначена для сдвижки инвентарных рельсов внутрь колеи, а другая предназначена для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание, при этом тележки соединены между собой и с тяговой единицей, отличающееся тем, что тележка, предназначенная для подъема плетей, выгруженных внутри колеи, и надвижки их на подрельсовое основание, содержит подъемную траверсу, на которой смонтированы опорные ролики и которая установлена в вертикальных направляющих с возможностью подъема-опускания посредством попарно расположенных в продольном относительно пути направлении гидроцилиндров, при этом на раме упомянутой тележки установлена следящая система, связанная с датчиком температуры, взаимодействующим с рельсом, и выполненная с возможностью управления гидроцилиндрами.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что датчик температуры установлен на тележке в области ее контакта с рельсом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая тележка выполнена четырехколесной.