Анализ геометрических и эксплуатационных показателей стрелочных переводов железных дорог России

• Геометрические характеристики и схемы разбивки стрелочных переводов
• Стабильность соблюдения нормативов содержания при эксплуатации стрелочных переводов
• Отказы стрелочных переводов и их основных элементов
• Выводы

Из сопоставления данных табл. 2.1-2.3 втекает, что за прошедший период более 30-ти лет основные параметры общей геометрии применяемых на железных дорогах России стрелочных переводов не претерпели значительных изменений. Это объясняется тем, что обязательным требованием, предъявляемым при разработке новых стрелочных переводов, являлась унификация, требующая

неизменности их теоретической и практической длин. Сохранение этих параметров обосновывается стремлением к обеспечению беспрепятственной укладки новых стрелочных переводов на станциях взамен выходящих из строя по дефектам и износу, избегая даже минимальных работ по их переустройству. Так же свое влияние на сохранение неизменными геометрических параметров оказывали ограниченные возможности стрелочных заводов и отсутствие на них гибких технологий, позволяющих изготавливать стрелочные переводы в требуемом для железных дорог количестве и номенклатуре, учитывающей конкретные условия эксплуатации. Эти ограничения отрицательно влияли на совершенствование конструкций стрелочных переводов и не позволяли принять радикальные решения по улучшению их геометрических параметров.

Табл.2.1 Геометрические и конструктивные характеристики стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11 колеи 1250 (1524) мм

Номер проекта	Год разра­ботки	Длина стрелочного перевода, м		Длина перед­него вылета рам. Рельса	Начальный стрелочный угол	Радиус бокового пути, м		Длина зад­него вылета крестовины
		Теоретическая	Практическая			Строжки остряка	Переводной кривой
307	1966	28,048	33,363	2,765	0°39’12»	400	300	2,55
1327	1972	28,048	33,363	2,765	0°27’20»	300	300	2,55
2150	1979	28,048	33,363	2,765	0°27’20»	300	300	2,55
2433	1984	28,048	33,363	2,765	0°27’20»	300	300	2,55
2764	1998	28,048	33,363	2,765	0°27’20»	300	300	2,55
2193	1980	28,048	32,348	1,75	0°27’20»	300	300	2,55
2773	1999	28,048	33,363	2,765	0°27’20»	300	300	2,55
2750	1997	28,048	34,858	2,765	0°27’20»	300	300	4,045
2751*	1998	29,028	34,858	1,785	0	300	300	4,045
«ФАЕ Рига»	1997	29,672	35,167	1,145	0	299,24	299,24	4,35

Табл. 2.2 Геометрические и конструктивные характеристики стрелочных переводов типа Р65 марки 1/9 колеи 1250 (1524) мм

Номер проекта	Год разра­ботки	Длина стрелочного перевода, м		Длина перед­него вылета рам.рельса	Начальный стрелочный угол	Радиус бокового пути, м		Длина зад­него вылета крестовины
		Теоретическая	Практическая			Строжки остряка	Переводной кривой
388	1967	26,18	31,035	2,765	0°39’12»	400	200	2,09
1328	1972	26,18	31,035	2.765	0°27’20»	300	200	2,09
2151	1979	26,18	31,035	2.765	0°27’20»	300	200	2,09
2434	1984	26,18	31,035	2.765	0°27’20»	300	200	2,09
2766	1998	26,18	31,035	2,765	0°27’20»	300	200	2,09
2244	1984	26,18	30,02	1,75	0°27’20»	300	200	2,09
2721	1998	26,18	31,035	2.765	0°27’20»	300	200	2,09
2796	1999	26,18	32,625	2.765	0°27’20»	300	200	3,68
«ФАЕ Рига»	1997	25,428	32,841	3,523	0	211,37	211,37	3,89
«ФАЕ Рига»	1997	29,672	35,167	1,145	0	299,24	299,24	4,35

Табл 2.3 Показатели эпюры стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11

Номер проекта	Год разработки	Длина основных рельсовых элементов стрелки и крестовины, м			Количество рельсов со­единитель­ных путей (шт)	Количество стыков		Длина зад­него вылета крестовины
		Рамные рельсы	Остряки	Рельсы крестовины		Всего	*Не могут быть сварены в пути
307	1966	12,5	8,3	12.5	6	16	4	2,09
1327	1972	12,5	8,3	12,5	6	16	4	2,09
2150	1979	12,5	8,3	12,5	6	16	4	2,09
2433	1984	12,5	8,3	12,5	6	16	4	2,09
2764	1998	12,5	8,3	12,5	6	16	4	2,09
2193	1980	12,5	10,75	12,5	6	16	2	2,09
2773	1999	12,5	10,75	12,5	6	16	2	2,09
2750	1997	16,08	13,32	18,77	2	12	—	3,68
2751	1998	16,08	14.3	18,77	2	12	—	3,89
«ФАЕ Рига»	1997	16,4	15,4	18,7	2	12	—	4,35

Практически неизменной остается длина переднего вылета рамных рельсов. Размер переднего вылета рамных рельсов (2,765 м) принят с учетом требуемого отдаления зон повышенного динамического воздействия на стрелочный перевод колес подвижного состава при их прохождении по стыкам рамных рельсов и при перекатывании с рамного рельса на остряк и обратно. Вторым фактором выбора длины переднего вылета явилось условие применения при изготовлении рамных рельсов путевых рельсов стандартной длины — 12,5 м.

За рубежом, как правило, применяются стрелочные переводы с коротким передним вылетом рамных рельсов. К примеру, стрелочные переводы фирмы «Фае Рига» марки 1/11 имеют размер вылета рамных рельсов 1,145 м. Это объясняется условием обязательной сварки рельсов стрелочного перевода на Западно-Европейских железных дорогах, и соответственно исключением повышенного динамического воздействия от стыков. С внедрением сварки стыков на дорогах России, а также с выполненным техническим перевооружением стрелочных заводов, становится возможным пересмотр размера переднего вылета рамных рельсов с целью улучшения параметров стрелки в целом. Эта тенденция просматривается на примере экспериментального стрелочного перевода типа Р65 марки 1/11 с гибкими касательными остряками проекта ПТКБ ЦП 2751.

Условие неизменности теоретической длины стрелочных переводов и унификации их основных элементов (остряков, рамных рельсов, крестовины) влечет постоянство геометрических параметров стрелочной и переводной кривых. Как видно из таблиц 2.1 и 2.3 изменение начального угла и радиуса стрелочной кривой было произведено при переработке проектов стрелочных переводов с колеи 1524 на колею 1520 мм в начале 70-ых годов. Форма криволинейного остряка с уменьшением начального стрелочного угла с 0°39’12» до 0°27’20» была приближена к острякам касательного типа. Это в свою очередь, во избежание изменения теоретической длины стрелочного перевода, потребовало применения постоянного радиуса 300 м по боковому направлению и исключения большего начального радиуса 400 мм в пределах строжки остряков, т.е. в зоне удара гребней колес в криволинейный остряк при противошерстном движении подвижного состава.

Основными характеристиками, определяющими условия движения подвижного состава на боковое направление стрелочного перевода являются угол удара гребня колеса в криволинейный остряк при противошерстном движении — (З_у и величина характеризующая потерю кинетической энергии при расчетном угле удара — \¥о. Для российских стрелочных переводов характеристика \Уо не должна превышать 0,225 м/сек.

Угол удара гребня колеса в криволинейный остряк определяется по формуле:

Sin²(3_y = Sin² p_H + 25R₀

Где: 8 — зазор между гребнем колеса и боковой рабочей гранью

прямого рамного рельса; Ro — радиус криволинейного остряка; (3„ — начальный стрелочный угол. Характеристика Wo определяется как D_max Sin(3_y Максимальная величина зазора 8 для стрелочных колеи 1524 мм составляет 51 мм, а для стрелочных переводов колеи 1520 мм — 37 мм. Расчетные величины угла удара в криволинейный остряк и характеристики W₀ при скорости движения по боковому направлению 50 км/час для рассматриваемых стрелочных переводов, приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Характеристики, определяющие условия движения подвижного состава по боковому направлению стрелочных переводов при скорости 50 км/час для стрелок типа Р65 железных дорог России

Характеристики	Стрелочные переводы
	Колеи 1524 мм Р„ =0°39’12»	Колеи 1520 мм (3„ = 0°27’20»	Колеи 1520 мм Ри = 0°
Угол удара (гр.)	1°07’28»	ГОО’ЗГ	0°54’00»
W0 (м/сек)	0,272	0,244	0,218

Сужение колеи в острие остряков с 1536 до 1524 мм, и по боковому направлению с 1536 до 1520 мм, в сочетании с уменьшением начального стрелочного угла позволило компенсировать отрицательное влияние уменьшения радиуса на угол удара колес в криволинейный остряк, и даже несколько уменьшить его расчетную величину.

В дальнейшем, работы по улучшению параметров бокового направления массовых конструкций стрелочных переводов были продолжены в 1998 году с разработки экспериментальной конструкции со стрелкой с касательным остряком (проект 2751) и с соответствующим увеличением теоретической длины стрелочного перевода.

Уменьшение начального угла криволинейных остряков секущего типа с приближением их геометрических параметров к острякам касательного типа применено в малосерийных стрелочных переводах для высоких скоростей движения по боковому направлению с крестовинами марки 1/18 и в специальном стрелочном переводе для скоростного движения поездов типа Р65 марки 1/22 проекта 2832. В этом же переводе начальный стрелочный радиус в пределах строжки остряков принят 2800 м, в 1,75 раза больше радиуса переводной кривой 1600 с сопряжением с переводной кривой переходной кривой в форме клотоиды.

Российские типовые стрелочные переводы марок 1/11 и 1/9 запроектированы с учетом унификации их стрелок и специальных закорневых рельсовых скреплений. Из сопоставления табл. 2.1 и 2.2 следует, что геометрические характеристики стрелок марки 1/11 и 1/9 одинаковы и переводы отличаются радиусом переводной кривой и параметрами крестовины. Унификация позволяет облегчить производство стрелочных переводов, обеспечивает взаимозаменяемость элементов и деталей при эксплуатации, но при этом отрицательно влияет на возможность улучшения геометрических параметров стрелочных переводов марки 1/9 и их служебных характеристик. Радиус переводной кривой в стрелочных переводах марки 1/9 равный 200 метрам, затрудняет прием и отправление по ним пассажирских поездов, влечет повышенные воздействия на путь и его расстройства от грузовых поездов. В переводные кривые переводов марки 1/9 даже при скоростях 15-25 км/час неудовлетворительно вписываются тележки скоростных поездов, имеющие увеличенные базу и момент поворота, что приводило к случаям их схода.

В отличие от отечественных конструкций в зарубежных аналогах каждая марка стрелочного перевода имеет свои индивидуальные параметры, что позволяет обеспечить их соответствие заданным условиям эксплуатации. В рассмотренном примере (табл. 2.1 и 2.2) стрелочные переводы фирмы «Фае Рига» марок 1/11 и 1/9 имеют индивидуальные параметры, что позволило, несмотря на использование стрелок с касательными остряками обеспечить увеличение радиуса переводной кривой перевода марки 1/9 до 211 м против 200 м в типовых стрелочных переводах России.

Применявшиеся в отечественных стрелочных переводах крестовины с сердечником типа единой отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков длительное время не меняли своих габаритных размеров. Как видно из табл. 2.1 и 2.2, длина заднего вылета крестовин марок 1/11 и 1/9 сохранялась постоянной, соответственно 2,55 и 2,09 м. Это связано со стремлением сохранить неизменной практическую длину стрелочного перевода и из-за отсутствия производственных возможностей изготовления крестовин с рельсовыми окончаниями в хвостовой части. В конце 90-х годов, с освоением технологии сварки сердечников крестовин с примыкающими рельсами, в стрелочных переводах для путей 1-2 классов задний вылет крестовин марок 1/11 и 1/9 увеличен соответственно до 4,045 м и 3,68 м. для размещения типовых рельсовых стыков и обеспечения возможности сварки стыков с примыкающими путевыми рельсами. Аналогичные решения по назначению габаритных размеров крестовин принимаются и за рубежом.

Назначение длин элементов и разработка схем типовых стрелочных переводов выполнялись из условий: не превышения длины стандартного рельса — 12,5 м. Это диктовалось техническими возможностями стрелочных заводов, условиями транспортировки узлов в полувагонах, выполнением поэлементной, а во многих случаях и ручной, укладки переводов в путь. Применявшиеся схемы разбивки (табл. 2.3) отличаются короткими рельсовыми элементами: длина остряков 8,3 м, рельсов соединительных путей до 6,25 м; большим количеством стыков, в том числе не обеспечивающих сварку при укладке стрелочных переводов в путь. Эти недостатки влекут за собой повышенные динамические воздействия на подвижной состав и стрелочный перевод, расходы по содержанию стрелочных переводов и увеличенную вероятность развития дефектов в зоне стыков и в коротких рельсовых элементах.

С развитием средств механизации укладки стрелочных переводов и технологической базы по производству стрелочной продукции появилась возможность пересмотра подходов к их проектированию. Первая попытка улучшения схем разбивки типовых стрелочных переводов была предпринята в начале 80-тых годов с внедрением гибких остряков длиной 10,75 м. Однако при улучшении характеристик стрелок, это не внесло принципиальных изменений в схему разбивки всего стрелочного перевода и указанные недостатки в сохранились.

Наиболее рациональной явились схемы разбивки стрелочных переводов для путей 1-2 классов в исполнении на деревянных и железобетонных брусьях (проекты 2717, 2718, 2750, 2721, 2751). В этих конструкциях за счет применения длинномерных элементов исключен отдельный блок соединительных рельсов и стрелка стыкуется с совмещенным блоком крестовины и соединительных путей. При этом, количество рельсов соединительных путей сокращено с 6 до 2, стыков в стрелочном переводе с 16 до 12, а расположение стыков и их конструкция позволяют обеспечить их сварку в пути после монтажа стрелочного перевода. Это особенно важно для стрелочных переводов на железобетонном подрельсовом основании, обладающих повышенной жесткостью. В прогрессивных конструкциях зарубежных стрелочных переводов применены идентичные решения.

Эпюра раскладки брусьев в стрелочных переводах принята для деревянных брусьев — перпендикулярно прямому направлению, для железобетонных брусьев — перпендикулярно биссектрисе угла поворота бокового пути («веерное» расположение брусьев). Расстояние между осями брусьев: максимальное в острие остряков в месте установки электропривода — 600 мм, в месте расположения стыков — 420 мм, в остальных зонах от 510 до 560 мм применительно к эпюре раскладки шпал 1840 шт./км пути вне зависимости от вида стрелочного перевода и условий эго эксплуатации. В зарубежных стрелочных переводах такого же назначения расстояния между брусьями в зонах привода и стыков аналогичны, а в остальных зонах составляют около 600 мм.

Из обобщения результатов проведенного анализа следует, что на современном уровне развития технологии производства стрелочных переводов и механизации их монтажа и эксплуатации имеются неиспользованные резервы совершенствования геометрических параметров и схем массовых конструкций стрелочных переводов российских железных дорог. Создается возможность их оптимизации с обеспечением снижения динамических воздействий на стрелочный перевод и подвижной состав, и в первую очередь при движении по боковому направлению.

В современной практике железных дорог России типовые стрелочные переводы применяются без разграничения конкретных, местных условий эксплуатации (преимущественное движение на боковое направление, укладка в кривых, обращение специального подвижного состава т.п.). Это приводит к повышенным силовым воздействиям на подвижной состав и сам стрелочный перевод, ускоренному износу и выходу по дефектам элементов стрелочного перевода, необходимости снижения скоростей движения поездов.

Поэтому, параллельно с совершенствованием типовых конструкций, необходимо выполнение комплекса работ по созданию специальных стрелочных переводов, к которым в первую очередь относятся:

• специальные стрелочные переводы с подуклонкой рельсовых нитей для скоростных магистралей;
• стрелочные переводы для укладки в кривых;
• стрелочные переводы с увеличенным радиусом бокового направления, в том числе с применением криволинейной крестовины;
• стрелочные переводы для участков с преимущественным движением поездов по боковому направлению;
• стрелочные переводы для укладки в съездах с различными размерами междупутий;
• стрелочные переводы для эксплуатации с малыми скоростями движения на горочных и маневровых путях станций;
• стрелочные переводы с увеличенным радиусом стрелочной и переводной кривых для повышенных скоростей движения на боковое направление в зависимости от местных условий и с учетом пропускной способности станции и др.

Стабильность соблюдения нормативов содержания при эксплуатации стрелочных переводов

Назначение норм содержания стрелочных переводов и их соблюдение является важнейшим условием успешной эксплуатации конструкций на протяжении всего их срока службы. Нормы содержания стрелочных переводов и их элементов назначаются исходя из следующих положений:

обеспечения безопасности движения поездов при заданных условиях эксплуатации;

обеспечение нормируемых динамических воздействий на подвижной состав и элементы стрелочного перевода;

• оптимальные затраты на содержание и ремонт стрелочных переводов в период их эксплуатации;
• максимальные сроки службы стрелочных переводов.

Основными нормируемыми показателями содержания стрелочных

переводов являются взаимное положение остряков и рамных рельсов, ширина колеи в контрольных сечениях, положение рельсовых нитей переводной кривой в плане, размеры желобов и критические расстояний в крестовине и стрелке, обеспечивающие прохождение колес подвижного состава с заданными параметрами. Остальные нормативы содержания стрелочных переводов (положение по уровню, отступления в ширине колеи по прямому направлению и др.), как правило, устанавливаются такими же, как на примыкающих путях с заданными условиями эксплуатации.

Совершенствованию нормативов содержания стрелочных переводов посвящено большое количество научно-исследовательских работ /3, 6, 21, 22 25, 30, 35, 41, 42, 45, 47, 59, 92/. Назначаемые на основе исследований нормативы, также должны подтверждаться опытом эксплуатации стрелочных переводов и их фактическим соблюдением при текущем содержании пути.

Последние фундаментальные исследования назначения нормативов содержания стрелочных переводов, с определением параметров влияния отступлений на элементы пути и подвижной состав проводились ВНИИЖТ в 1985 году. На основании этих исследований установлены нормы содержания стрелочных переводов, действующие до настоящего времени. Испытания проводились применительно к типовым стрелочным переводам на деревянных брусьях с остряками поворотного типа и крестовинами с сердечником типа единой отливки с изнашиваемой частью усовиков. Позднее так же ВНИИЖТ выполнено ряд работ по уточнению отдельных нормативов содержания стрелочных переводов.

Основные действующие нормативы содержания стрелочных переводов в сопоставлении с зарубежными аналогами приведены в таблицах 2.5 и 2.6. Нормативы содержания стрелочных переводов на зарубежных железных дорогах приняты по материалам совещаний «Организации сотрудничества железных дорог».

Нормы по прилеганию остряков к рамным рельсам в острие остряков в различных странах назначаются в зависимости от применяемого запирающего устройства (внутреннее запирание привода, внешний замыкатель), но во всех случаях, по условию исключения накатывания гребня колеса на острие остряка, нормативный зазор между остряком и рамным рельсом для магистральных путей не превышает 4 мм.

Таблица 2.5 Нормы содержания ширины колеи в стрелочных переводах, установленные на железных дорогах России и за рубежом

	Предельные отклонения от номинальной ширины колеи
			(мм)
Страна	В стыке	У	В корне остряков		В пере­	В крес­товине
	рамных	острия	Боковой	Прямой	водной
	рельсов	остряков	путь	путь	кривои
Россия	2	2	2	2	8	0
Германия	5	5	5	5	10	3
Китай	1	0	1	1	1	1
Болгария	2	2	2	4	3	4
Польша	2	2	2	2	5	4
Румыния	2	2	1.1	2	2	1

Таблица 2.6 Нормы содержания ширины желобов в стрелочных переводах, установленные на железных дорогах России и за рубежом

	Предельные отклонения от номинальной ширины желобов
			(мм)
				Между
Страна	В прямой части контр­рельсов	На отводах контр­рельсов	В горле кресто­Вины	усовиком и сердечник ом в сечении 40 мм	На отводах усовиков	На входах контррель сов и усовиков
Россия	1	3	5	0	3	4
Германия	-1	1	1	-1	1	—
Китай	0,5	1	0	2	1	1
Болгария	4	4	2	2	4	4
Польша	4	0	2	4	—	0
Чехия Словакия	-1	2	—	-1	5	0
Румыния	2	2	1.1	2	2	1

Нормативы содержания стрелочных переводов можно разделить на три вида:

• предельные нормы, превышение которых влечет нарушение условий безопасности движения поездов;
• рациональные, обеспечивающие заданные технические параметры и скорости движения поездов при достигнутом уровне содержания;

ресурсосберегающие, обеспечивающие использование технических средств с достижением их максимального срока службы.

Ширина колеи в контролируемых сечениях стрелочного перевода

Анализ соблюдения ширины колеи выполнен на основе данных промера стрелочных переводов на железных дорогах России. Статистической обработке подвергнуты результаты промеров стрелочных переводов на Западно-Сибирской, Свердловской и Северной железных дорогах.

Тенденции изменения ширины колеи в различных зонах стрелочного перевода и влияние их конструкции на стабильность соблюдения нормативных параметров ширины колеи можно проанализировать по средним значениям, фиксируемым в эксплуатации. На рис. 2.1. и 2.2. представлены значения изменения средних отступлений от номинальной ширины колеи по сечениям массовых конструкций стрелочных переводов на деревянных и железобетонных брусьях и стрелочных переводов для магистральных путей 1-2 классов на железобетонных брусьях типа Р65 марки 1/11 по их прямому и боковому направлениям.

Пропущенный тоннаж составлял от начала их работы в пути (5-10 млн. тонн брутто) и до наработки стрелочных переводов 500 млн.тонн брутто, т.е. полуторного нормативного ресурса.

Средние величины отступлений от номинальной ширины колеи по прямому направлению стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11

Средние величины отступлений от номинальной ширины колеи по боковому направлению стрелочных переводов типа Р65

1 — Стрелочные переводы для путей 1 -2 классов на железобетонных брусьях, 2- Стрелочные переводы с поворотными остряками на железобетонных брусьях, 3 — Стрелочные переводы с поворотными остряками на деревянных брусьях

Из графиков на рис. 2.1 и 2.2 следует, что, как для прямого, так и для бокового направлений всех анализируемых конструкций стрелочных переводов при эксплуатации наблюдается устойчивое уширение колеи, за исключением крестовинного узла в сечении сердечника крестовины 40 мм. (см. точки на расстоянии 31,2 м от стыка рамных рельсов).

В стрелочных переводах на деревянных брусьях отступления от номинальных размеров меньше, чем в переводах на железобетонном подрельсовом основании. Исключения составляют сечения в корне остряков и стыках соединительных путей (расстояние на графиках 11,06 и 19,06 м соответственно). Это связано с недостатками конструкции вкладыше-накладочного корневого крепления и низкой стабильностью колеи в стыках на деревянных брусьях. Резкие изменения колеи в этих зонах, также влекут нарушения нормативов по отводам ширины колеи, которые по средним величинам достигают 2,5%о.

Большие, до 1,5 раз в сравнении со стрелочными переводами на деревянных брусьях, отступления от номинальной ширины колеи в стрелочных переводах на железобетонных брусьях свидетельствует о недостатках применяемых рельсовых скреплений. При этом отводы уширения колеи в стрелочных переводах на железобетонных брусьях более пологие и не превышают по средним величинам 1,5%о. Стрелочные переводы для путей 1-2 классов по крутизне отводов ширины колеи имеют преимущество перед переводами с поворотными остряками, несмотря на большую в 3 раза среднюю наработку.

Распределение параметров ширины колеи в контрольных сечениях стрелочных переводов приведено в таблице 2.7.

Из табл. 2.7 следует, что установленные в настоящее время нормы содержания стрелочных переводов по ширине колеи при эксплуатации стрелочных переводов на деревянных и железобетонных брусьях соблюдаются соответственно только в 18 и 13 процентах случаев в зоне переднего вылета рамных рельсов и в 20 и 28 процентах в острие

остряков. В корне остряков нормативы содержания колеи соблюдаются в 20 и 69 процентах случаев по прямому направлению стрелочного перевода в 21 и 40 процентах случаев на боковом направлении. Несколько лучшее положение с соблюдением нормативов содержания в переводной кривой и в зоне крестовины, где они обеспечиваются соответственно 59 и 59, и в 66 и 84 процентов случаев.

Таблица 2.7 Соблюдение норм содержания стрелочных переводов по ширине колеи в контрольных сечениях

		В стыках рамных Рельсов	В острие Остряков	В корне остряков		В пере­водной кривой	В крес­товине (сеч.40 мм)
Процент отступлений				Прямой путь	Боковой путь
В пределах нормы		18/13	20/28	27/69	21/40	59/59	66/84
	+	79/89	80/72	72/31	76/60	40/41	12/12
Сверх Нормы		3/-	—	1/-	3/-	1/-	22/14
	Всего	82/89	80/72	73/31	79/60	41/41	34/16

Полученные результаты анализа содержания ширины колеи свидетельствует о низкой стабильности ширины колеи при эксплуатации стрелочных переводов. Это требует, в первую очередь, совершенствования применяемых в настоящее время скреплений, а также отдельных узлов в стрелочных переводов.

Для оценки и своевременного назначения ремонтов стрелочных переводов необходима разработка дифференцированных норм их содержания по ширине колеи из условий ресурсосбережения и безопасности движения поездов в зависимости от условий эксплуатации и назначения конструкций.

Ординаты переводной кривой стрелочных переводов

Со стабильностью рельсовой колеи на стрелочных переводах непосредственно связано и состояние переводной кривой, определяемое ординатами упорной рельсовой нити.

Анализ соблюдения норм содержания переводных кривых стрелочных переводов выполнен автором на основе материалов промеров, полученных на Октябрьской, Московской, Северной и Юго- Восточной железных дорогах. В анализ включены данные обмера переводных кривых 220 стрелочных переводов на деревянном и железобетонном подрельсовом основании. Результаты обработки промеров ординат стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11 приведены на рис. 2.3.

Коэффициенты корреляции отступлений от номинальных значений между смежными ординатами для проведенных промеров приведены в табл. 2.8.

Малая значимость коэффициента корреляции в отступлениях между ординатами 1 и 2 в стрелочных переводах с поворотными остряками связано с недостатками вкладыше-накладочного корневого крепления, не обеспечивающего стабильного положения упорной нити стрелочной кривой. Малая значимость коэффициентов корреляции в отступлениях ординат 7 и 8 объясняется также наличием в зоне их измерения передних стыков крестовин.

В остальных контролируемых сечениях коэффициенты корреляции значимые и весьма значимые. При этом для стрелочных переводов с гибкими остряками, не имеющими стыков в пределах переводной кривой значимость коэффициентов корреляции выше.

Таблица 2.8 Коэффициенты корреляции отступлений от номинальных значений ординат переводных кривых в смежных точках промеров для стрелочных переводов с поворотными и гибкими остряками

Коэффициент корреляции между отступлениями в смежных ординатах (№ промера)	1-2	2-3	3-4	4-5	6-7	6-7	7-8
Стрелочные переводы с поворотными остряками 8,3 м	0,29	0,71	0,87	0,74	0,59	0,46	0,48
Стрелочные переводы с гибкими остряками 13,3 м	0,56	0,65	0,81	0,89	0,72	0,66	0,23

Отступления от номинальной величины ординат в подавляющем количестве случаев направлены в минусовую сторону, т.е. происходят за счет сдвижки упорной рельсовой нити переводной кривой в наружною сторону. Отдельные плюсовые отступления связаны с неточностями монтажа стрелочных переводов при их укладке в путь.

Количество сверхнормативных отступлений в величине ординат достигает для стрелочных переводов с поворотными остряками 33% случаев, а для переводов с гибкими остряками 31% случаев.

Из графика рис. 2.3 следует, что наибольшие отступления от номинальных величин ординат наблюдаются в корне остряков и зоне стыков переводной кривой в стрелочных переводах с поворотными остряками, в середине переводной кривой и у переднего стыка крестовины в обоих видах стрелочных переводов. К более стабильным относятся зоны, где применены специальные стрелочные подкладки, объединяющие рельсовые нити прямого и бокового направлений, при этом преимущество следует отдать подкладкам с высокими ребордами, применяемым в стрелочных переводах с гибкими остряками. Эти выводы полностью согласуются с данными раздела 2.2.1 в части изменений стабильности ширины колеи по зонам стрелочных переводов.

Анализ состояния переводных кривых в стрелочных переводах подтверждает вывод сделанный в разделе 2.2.1 о необходимости совершенствования рельсовых скреплений в стрелочных переводах и дифференциации норм содержания по условиям эксплуатации.

Соблюдение проектной ширины желобов в крестовине и контррельсовых узлах

От соблюдения проектных значений величины желобов в крестовине и контррельсах во многом зависит обеспечение плавности и безопасности движения поездов по крестовинной части стрелочного перевода, а также успешная эксплуатация и срок службы самой крестовины и контррельсов.

Анализ соблюдения проектных параметров желобов крестовин производился по данным промеров стрелочных переводов, состояние которых рассматривалось при анализе параметров ширины колеи иотступлений в величине ординат переводной кривой. На рис. 2.4-2.9 приведены данные распределения ширины желобов в контрольных сечениях контррельсов и крестовин. Анализировались стабильность соблюдения ширины желобов в узлах типовых контррельсов и контррельсов, не связанных с ходовым рельсом вкладышами, а также в типовых крестовинах и крестовинах с приварными рельсовыми окончаниями.

Сравнительные данные по соблюдению нормативов ширины желобов в контррельсах приведены в табл. 2.9.

Из гистограмм рис. 2.4-2.6 и таблицы 2.9 следует, что обе конструкции контррельсовых узлов обеспечивают достаточно стабильное соблюдение размеров желобов. В контррельсах не связанных с ходовым рельсом просматривается тенденция заужения желобов на отводах.

Таблица 2.9 Соблюдение нормативной ширины желобов в контррельсовых узлах при эксплуатации

Вид контр- рельсов	Желоба в прямой части контррельсов, %			Желоба в отведенной части контррельсов, %			Желоба на входах контррельсов, %
	Меньше нормы	В норме	Больше нормы	Меньше нормы	В норме	Больше нормы	Меньше нормы	В норме	Больше нормы
Гиповой	0,5	88,2	11,3	5	90,3	4,7	10,7	78,2	11,1
Не связан­ный с путевым рельсом	—	87,4	12,6	12,4	87,6	—	11,2	86,8	2

Распределение ширины желобов в усовиках крестовин отличается от аналогичного для контррельсов. В табл. 2.10 приведены сравнительные данные по соблюдению нормативов ширины желобов в усовиках крестовин.

Распределение измеренных величин ширины входных желобов контррельсов

Соблюдение нормативной ширины желобов крестовин при эксплуатации

	Желоба	в прямой части		Желоба	в отведенной		Желоба	на	входах
Вид	усовиков,%			части усовиков, %			усовиков,%
крестовин	Меньше	В норме	Больше	Меньше	В норме	Больше	Меньше	В норме	Больше
	нормы		нормы	нормы		нормы	нормы		нормы
Типовая				13,4	85,6	1	57,1	42,7	0,2
С привар­ными оконча­	7	90,4	2,6	4,1	95,9	—	14,5	85,5	—
ниями

В прямом участке у желобов крестовин отмечается тенденция к сужению, что связано с наплывами металла сердечников крестовин от воздействия колес подвижного состава. Еще большие заужения желобов отмечаются в отведенной части и на входах усовиков. Это является следствием недостатков сопряжения литого сердечника с рельсовыми усовиками. В крестовинах с приварными рельсовыми окончаниями стабильность размеров желобов значительно выше, что свидетельствует о преимуществе их конструкции перед типовыми крестовинами.

Соблюдение нормативов прохождения колес по крестовине

Наиболее важными, ответственными за безопасность прохода колес по крестовине, являются нормируемые расстояния: Т — между боковой гранью контррельса и боковой гранью сердечника, которое не должно превышать 1742 мм и расстояние Е — между боковой гранью контррельса и боковой гранью усовика, которое должно быть более 1435 мм. Эти предельные геометрические параметры установлены из условия прохода колес подвижного состава по крестовине без набегания на сердечник и заклинивания колесной пары. Соблюдение параметров Т и Е является основным условиям обеспечения безопасности движения поездов по крестовинам.

Соблюдение параметров Т и Е зависит от сочетания размеров ширины колеи и желобов контррельсов и крестовины и стабильности этих размеров в эксплуатации.

На рисунках 2.10 и 2.11 представлены гистограммы соблюдения параметров Т и Е, построенные на основании проведенных промеров стрелочных переводов на Северной, Свердловской и Западно-Сибирской железных дорогах. Всего для анализа было обмерено более 400 крестовинных узлов.

По результатам анализа предельное расстояние Т в эксплуатации нарушается в 5,5% случаев, а расстояние Е в 2,2% случаев.

Основным направлением в улучшении условий соблюдения предельных параметров крестовин в эксплуатации является повышение стабильности колеи в пределах крестовинного узла и желобов крестовины и контррельса.

Распределение расстояний Т, между рабочей гранью контррельса и сердечника крестовин

Распределение расстояния Е, между боковыми рабочими гранями контррельса и усовика крестовины

Отказы стрелочных переводов и их основных элементов

Отказы стрелочных переводов

Замена стрелочных переводов в эксплуатации производится по различным причинам.

Наиболее распространенной причиной изъятия стрелочных переводов из пути является отказ их основных элементов по износу или дефектам, не позволяющий обеспечить условия эксплуатации для данного участка пути, или нарушающий условия безопасного движения поездов по стрелочному переводу.

Стрелочные переводы из пути изымаются в случае, если отказ получили несколько основных элементов (стрелка, крестовина, рельсы соединительных путей), или их состояние близко к наступлению отказа. При отказе одного из элементов производится его замена (крестовины, остряка и др.).

Другой причиной замены стрелочных переводов в эксплуатации является изъятие из-за общего расстройства всей конструкции. В этих случаях основные элементы стрелочного перевода не достигли предельного состояния по износу или дефектам, однако, износ и дефекты в их сопряжениях, соединениях, элементах скреплений и состояние подрельсового основания не обеспечивают стабильную эксплуатацию стрелочного перевода и требуют повышенных затрат на его содержание и контроль за техническим состоянием.

В анализе не учитываются стрелочные переводы, изымаемые из пути при капитальном ремонте, усилении или реконструкции пути, когда выполняется сплошная замена верхнего строения.

В настоящем разделе проанализированы отказы элементов стрелочных переводов изъятых из главных по данным, представленным Дальневосточной, Забайкальской, Восточно-Сибирской, Красноярской,

Южно-Уральской, Западно-Сибирской, Куйбышевской, Октябрьской, Горьковской, Московской, Северо-Кавказской и Северной железными дорогами.

Анализировались отказы элементов типовых стрелочных переводов типа Р65 марок 1/11 и 1/9. Объем выборки составил: крестовины с литыми сердечниками — 2588 шт.; остряки — 1431 шт.; рамные рельсы — 1311 шт.; рельсы соединительных путей — 515 шт.; контррельсы — 167 шт.

Интервалы группировки элементов по наработке приняты для крестовин АХ = 20 млн.т бр., для остальных элементов АХ = 50 млн.т бр. с учетом различия в сроке службы и для получения достоверных данных по их отказам.

При анализе определялся выход элементов в зависимости от наработки пропущенного тоннажа

р(Ч) =

где: Ыв — количество вышедших элементов в данном интервале;

N — общее количество анализируемых элементов.

В каждом интервале наработки определялись вероятность безотказной работы элемента Я^)

Я(1) = 1 — Р(1) и интенсивность отказов анализируемого элемента Ц1:)

вд= яа) — яп + АР

яд) • АХ

Интенсивность отказов характеризует в каждый данный момент наработки I выход элементов оставшихся в эксплуатации к этому моменту на ближайший расчетный период АХ. Это позволяет планировать их замену и периодичность обслуживания.

Зависимость изъятия стрелочных переводов без учета замены их отдельных элементов, построенная на основе среднесетевых данных представлена на рис. 2.12

Изъятие из главных путей стрелочных переводов типа Р65 марок 1/11 и 1/9 с остряками поворотного типа в зависимости от наработки

Изъятие из пути стрелочных переводов в значительном числе случаев определяется отказами элементов стрелки.

Отказы элементов стрелки

Основными причинами изъятия из эксплуатации стрелок являются отказы остряков и рамных рельсов. На рис. 2.13 приведены результаты обработки данных железных дорог по выходу, вероятности отказов и интенсивности отказов остряков и рамных рельсов типовых стрелок типа Р65 марки 1/11 в зависимости от пропущенного по ним тоннажа.

Из сопоставления результатов следует, что средняя наработка остряков и рамных рельсов составляет соответственно 157,6 и 185,2 млн. тонн брутто пропущенного груза. Эти данные хорошо согласуются с фактической потребностью железных дорог России в ремкомплектах стрелок (остряк в сборе с рамным рельсом), которая соответствует годовой замене стрелочных переводов, т.е. при нормативной наработке стрелочного перевода 320 млн. тонн брутто в период его срока службы в среднем требуется замена одного остряка с рамным рельсом.

На первом этапе эксплуатации вероятность безотказной работы рамных рельсов выше, чем остряков. Так, например, после пропуска 100 млн. тонн брутто вероятность безотказной работы остряков составляет 0,66, а рамных рельсов 0,72. Это свидетельствует о том, что на стрелках с интенсивным движением по боковому направлению и, соответственно интенсивным боковым износом остряков, в ряде случаев остряки заменяются отдельно, без одновременной замены прямых рамных рельсов. При дальнейшей наработке тоннажа вероятности безотказной работы остряков и рамных рельсов сближаются и после 300 млн. тонн брутто практически равны и изменяются по одной кривой графика.

Рис.2.13. 1 — остряки, 2 -рамные рельсы

Интенсивность отказов остряков и рамных рельсов в период всего их срока службы остается практически постоянной и находится на уровне 3,5-4,0″ 10^-3/ млн. тонн брутто. Это положение можно объяснить различным характером выхода остряков и рамных рельсов при их эксплуатации в стрелочных переводов с различным соотношением интенсивности движения по прямому и боковому направлениям. В анализе (рис.2.13) взят весь массив остряков и рамных рельсов в среднесетевых условиях эксплуатации стрелочных переводов. Для конкретных условий эксплуатации характер выхода остряков и рамных рельсов и развития в них дефектов могут значительно отличаться от средних показателей.

Основной причиной выхода остряков и рамных рельсов на ранней стадии эксплуатации, т.е. до достижения среднесетевой наработки, является их боковой износ и выкрашивание остряков в тонких сечениях — дефекты ДОЛ 1.2, ДО. 14.2. Наиболее характерен выход элементов по боковому износу и выкрашиваниям для стрелочных переводов с преимущественным движением подвижного состава по боковому направлению и стрелочных переводов эксплуатирующихся в кривых участках пути. Этими дефектами, как правило, поражаются криволинейные остряки и прямые рамные рельсы в зоне переднего вылета.

Выход остряков и рамных рельсов по боковому износу и связанным с ним дефектам на сети железных дорог России по данным, представленным в 2001 году, составляет до 50% от общего их изъятия по дефектам. Поэтому, проблема снижения бокового износа стрелок имеет первостепенное значение и ее решение является одной из наиболее важных задач в повышении надежности стрелочных переводов.

Основными направлениями в решении проблемы бокового износа стрелок являются совершенствование геометрических характеристик бокового направления стрелочных переводов, профилей остряков в зоне перекатывания, а также повышение качества металла элементов.

Выход остряков по другим видам дефектов происходит на более поздней стадии эксплуатации. Анализ выхода по этим дефектам выполнен на основе обобщения данных ВНИИЖТ и путеобследовательских станций по изъятию из пути 263 остряков. Данные по распределению дефектов в изъятых остряках приведены на диаграмме рис.2.14.

Наибольшее число остряков (41,2%) изымается из пути по дефектам контактно-усталостного происхождения II группы классификации. Из них около 6% выходит по характерному для стрелочных переводов дефекту ДО.20.2 — трещины и изломы в головке в зоне выпрессовки, остальные по общему для рельсов дефекту 21.2.

По дефектам I группы классификации (выкрашивания и выколы металла поверхности катания) вышло 24,5% остряков. При этом дефекты характерные для стрелочных переводов ДОЛ 1.2 и ДО. 14.2 составили около 10%.

Дефекты IV группы составили 23%, в том числе характерные для стрелочных переводов дефекты ДО.41.2 и ДО.42.2 представляющие седловины на головке в зоне выпрессовки и в сечении 50 мм 5,4%.

8,8%) остряков вышли по общим с рельсами дефектам Ш группы (выколы металла из-за дефектов металлургического происхождения).

Дефекты V группы (дефекты в шейке выпрессованной части), составившие 0,8%, можно отнести к особенностям конструкции поворотных остряков, это увеличенный диаметр стыкового отверстия для установки распорной втулки вкладыше-накладочного крепления остряков и увеличенные динамические воздействия в этих стыках. 1,6 процента остряков изъяты из пути из-за деформации остряков и как следствие неприлегания к подушкам и рамным рельсам (дефект ДО.80).

Причины образования дефектов в остряках можно разделить на три группы: определяющиеся влиянием конструкции и характера движения по стрелочным переводам; зависящие от качества материалов и изготовления; развивающиеся из-за недостатков содержания.

Всего по дефектам, на образование которых влияет конструкция стрелочных переводов, согласно анализу из пути изымается не менее 23%о остряков. Это объясняется повышенными динамическим воздействиями в зоне стрелки и необходимостью дальнейшей оптимизации параметров остряков и рамных рельсов и требований к их изготовлению.

Отказы крестовин с литым сердечником из высокомарганцовистой стали

В настоящем разделе рассматриваются отказы наиболее распространенных на сети железных дорог крестовин с литым сердечником типа единой отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков. Доля которых в общей массе составляет более 95%.

На рис. 2.15 приведены результаты обработки данных, полученных с железных дорог по выходу, вероятности отказов и интенсивности отказов крестовин с литым сердечником типа Р65 марки 1/11 в зависимости от пропущенного по ним тоннажа.

Из графиков выхода и вероятности безотказной работы крестовин следует, что их средний срок службы с учетом принимаемых железными дорогами мер по его продлению (наплавка, шлифовка) составляет 130 млн. тонн брутто. На момент достижения нормативной наработки (90 млн. тонн брутто) отказ получают 36% крестовин, а вероятность их безотказной работы составляет 0,64.

По интенсивности отказов работу крестовин в пути можно разделить на три периода:

• в первый период интенсивность отказов крестовин мала 2,5-5-10″³ млн. т бр. и постепенно возрастает к пропуску 120-130 млн. тонн брутто груза. К этому моменту она превышает в 2,5 раза интенсивность отказов элементов стрелок (остряков и рамных рельсов). В этот период, как правило, происходит выход крестовин по дефектам, связанным с качеством изготовления крестовин и с недостатками их содержания;
• второй период при пропуске крестовинами от 120 до 250 млн. тонн брутто отличается постоянной величиной интенсивности отказов 10-10′³/ млн. т бр., Этот период можно характеризовать как зону стабильной работы крестовин;
• третий период наступает после пропуска крестовинами 250-600 млн.тонн брутто. Он характеризуется резким ростом интенсивности отказов крестовин и этот период можно расценивать как зону превышающую ресурс стабильной работы крестовин. В этот период превалирует выход крестовин по усталостным дефектам — трещинам крупным выколам металла сердечника и т.п. Тоннаж наработки крестовин с сердечником типа общей отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков 250-260 млн. тонн брутто следует расценивать как предельный для данной конструкции с точки зрения безопасности их эксплуатации и рациональности затрат на текущее содержание.

Из приведенного анализа выхода крестовин можно сделать вывод, что работы по повышению срока службы крестовин с сердечником типа единой отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков следует проводить в направлении повышения показателей их надежности в первый период эксплуатации до пропуска 120 млн. тонн брутто, т.е. в период приработки зоны перекатывания крестовины к профилю колес подвижного состава и выявления дефектов изготовления крестовин. Эти работы должны быть направлены с одной стороны на совершенствования геометрии зоны перекатывания крестовины и снижение динамических воздействий на нее от колес подвижного состава и с другой стороны на повышение качества изготовления крестовин.

Анализ распределения выхода крестовин типа Р65 по видам дефектов (рис. 2.16) выполнен автором на основе наблюдений путеобследовательских станций в регионах Центра России, Урала и Западной Сибири.

Из диаграммы выхода крестовин по дефектам рис.2.16 следует, что наиболее частой причиной отказа крестовин является их износ в зоне перекатывания колеса с усовика на сердечник и обратно. По износу из пути изымается в зависимости от условий эксплуатации от 60 до 80 процентов всех крестовин.

Износ крестовины — регламентирование понижение поверхности катания литого сердечника (усовика) в контрольных сечениях относительно базы измерения (поверхности рельсовых усовиков), в процессе работы крестовины проходит три стадии:

• осадка литой части относительно рельсовых усовиков от 0,5 до 1,5 мм, связанная с выборкой допусков на изготовление по неплотности прилегания литой части к рельсовым усовикам;
• наклеп металла литого сердечника и усовиков за счет
• пластической деформации высокомарганцовистой стали под высокими динамическими нагрузками с уплотнением металла на поверхности катания до твердости 40-45 НЯС. Эта стадия длится до наработки 15-20 млн. тонн брутто со смятием металла от 1,5 до 3,0 мм в зависимости от его качества;
• истирание металла, имеющее линейную зависимость от пропущенного тоннажа и зависящее от качества металла отливки сердечника.

Значительную роль в процессе износа крестовин играет его вторая стадия, когда под воздействием колес подвижного состава формируется приработанный профиль поверхности катания крестовины. Формирование профиля крестовины и дефекты, возникающие при этом на поверхности катания крестовины, во многом зависят от исходного — проектного профиля зоны перекатывания колеса по крестовине.

Непосредственно связанны с формированием профиля крестовины во время ее приработки, т.е. второго периода износа, и дефекты зоны перекатывания (ДС и ДУ 14.2, 13,2) — выкрашивания и выколы металла.

Они составляют основную часть дефектов, влекущих выход крестовин — 17% и более. Выколы и выкрашивания, как правило, сопровождают износ крестовин и в ряде случаев приводят к необходимости их замены до наступления предельного износа. В последние годы с переходом на укладку стрелочных переводов на железобетонное подрельсовое основание выход крестовин по дефектам возрос и на грузонапряженных участках его доля приближается к изъятию крестовин из пути по предельному износу. Это связано с увеличением жесткости подрельсового основания и соответственно контактных нагрузок в зоне перекатывания колеса по крестовине, что требует корректировки профиля с учетом произошедших изменений.

По остальным видам дефектов из пути изымается около 9% крестовин. Из этих дефектов следует отметить выколы и выкрашивания металла в передней врезке литого сердечника в рельсовые усовики и изломы от трещин в подошве хвостовой части крестовин. На долю этих дефектов приходится около 7 процентов изымаемых из пути крестовин. В основном это старые не модернизированные конструкции без косой врезки литого усовика и усиления хвостовой части высокомарганцовистой отливки.

Анализ выхода крестовин по видам дефектов подтверждает правильность выбора основного направления в совершенствовании крестовин типа единой отливки сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков: оптимизация геометрических параметров профиля перекатывания с учетом современных условий эксплуатации и снижение динамических воздействий на крестовину за счет совершенствования ее конструкции.

Отказы контррельсов

В практике эксплуатации стрелочных переводов, после ввода усиленных профилей РК65 и РК50, отказы контррельсов по дефектам усталостного характера имеют место лишь в единичных случаях. Одиночное изъятие контррельсов из пути производится, как правило, в результате их износа, расстройства узлов крепления или совместно с дефектным ходовым рельсом. Общее число случаев одиночной замены контррельсов не превышает 1-2%. Анализ выхода контррельсов выполнен по данным об изъятии 167 контррельсов. Построенные на основе этих данных зависимости по количеству, вероятности и интенсивности отказов контррельсов от пропущенного тоннажа приведены на графиках рис. 2.18. Эти зависимости являются условными, т.к. относятся только к отказавшим контррельсам, а основная масса контррельсов заменяется при сплошной смене металлических частей стрелочного перевода.

Главная цель анализа полученных зависимостей — выявление закономерностей отказов контррельсов, являющихся элементом, обеспечивающим безопасное движение по крестовине.

Интенсивность отказов контррельсов с начала эксплуатации стрелочных переводов и до пропуска ими 650-700 млн. тонн брутто близка к постоянной. После достижения этой наработки наблюдается резкое возрастание отказов контррельсов, экспоненциальный характер ее нарастания свидетельствует об исчерпании ресурса контррельсов.

Основными дефектами, влекущими выход контррельсов, являются дефекты ДК.14.2 в виде продольных трещин головки, дефекты ДК.24.2 — поперечные трещины головки, и дефект ДК.54.2 — трещины, развивающиеся от отверстий крепления контррельса к ходовому рельсу.

Направляющее действие контррельсов и усовиков крестовин вызывает резкие сдвижки колесных пар при их прохождении по

крестовинной части стрелочных переводов. Это сказывается на работе ходовых рельсов при контррельсе, и на них образуются вертикальные неровности в виде седловин — дефект ДХ.44.2.

При существующей конструкции контррельсовых узлов замена ходового рельса требует его полной разборки, что затруднительно выполнить без изъятия из пути всего контррельсового узла. Поэтому, при выходе из строя ходового рельса, как правило заменяется весь контррельсовый узел. Эти недостатки могут быть устранены при применении конструкции контррельсов не связанных вкладышами с ходовым рельсом.

Отказы элементов соединительных путей

Зависимости количества, вероятности и интенсивности отказов рельсов соединительных путей стрелочных переводов от пропущенного тоннажа приведены на графиках рис. 2.19.

Вероятность безотказной работы соединительных путей выше, чем у остряков и рамных рельсов. При достижении нормативной наработки стрелочного перевода она составляет 0,39, что выше аналогичного показателя для остряков в 1,5 раза и для рамных рельсов в 1,3 раза.

Характер зависимости интенсивности отказов рельсов соединительных путей существенно отличается от аналогичных зависимости для остряков и рамных рельсов. В начальный период интенсивность отказов рельсов соединительных путей в 2 раза меньше, чем у остряков и рамных рельсов. По мере наработки тоннажа она возрастает и с приближением к нормативной наработке достигает значений интенсивности отказов остряков и рамных рельсов. Затем наблюдается период относительной стабильности, а после пропуска 550­650 млн. тонн брутто интенсивный рост.

Из зависимостей следует, что в пределах двукратной нормативной наработки стрелочного перевода интенсивность отказов рельсов соединительных путей не превышает интенсивности отказов элементов стрелки. При двукратной нормативной наработке всего перевода ресурс рельсов соединительных путей используется на 88%.

Выход рельсов соединительных путей происходит по причинам аналогичным выходу рельсов прямых и криволинейных участков обычного пути.

Выводы

1. Из анализа эксплуатации массовых конструкций стрелочных переводов на сети железных дорог России следует, что имеются определенные резервы по повышению их срока службы и надежности за счет совершенствования геометрических параметров схем разбивки в целом и их отдельных элементов.
2. Основным направлением в совершенствовании геометрических параметров стрелочных переводов массовых конструкций является оптимизация параметров стрелочной и переводной кривых, с целью снижения динамических воздействий на стрелку и рельсы соединительных путей с одновременным обеспечением их укладки в существующие схемы станций на железных дорогах России без реконструкции.
3. Для индивидуальных условий эксплуатации (скоростное движение, укладка в кривых, преимущественное движение по боковому направлению и др.) должны разрабатываться специальные стрелочные переводы с учетом технико-экономического обоснования их применения в данных индивидуальных условиях.
4. Нормы содержания стрелочных переводов по ряду контролируемых параметров требуют совершенствования с установлением пределов по условиям безопасности движения и ресурсосбережения. В первую очередь необходимо совершенствование норм содержания переводных кривых по величине отступлений от проектных ординат.
5. Срок службы стрелочных переводов в целом лимитируется сроком службы стрелок и, в первую очередь, износом криволинейных остряков и, соответствующих им, прямых рамных рельсов. Число отказов элементов стрелки по специфическим для стрелочных переводов дефектам превышает 22%. Поэтому, основным из направлений в продлении срока службы стрелочных переводов является повышение надежности в эксплуатации остряков и рамных рельсов, в том числе за счет оптимизации их геометрических параметров.
6. Основной причиной отказов крестовин типа общей отливки сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков (60-80%>) является износ и контактно-усталостные дефекты, возникающие на второй стадии эксплуатации крестовин и лимитирующие их срок службы. Эти причины выхода крестовин из строя прогрессируют с переходом на железобетонные подрельсовые основания. Направлением в повышении надежности крестовин, в первую очередь, является оптимизация геометрических параметров зоны перекатывания колеса с сердечника на усовик и обратно, жесткости крестовинного узла, повышение качественных характеристик материала сердечника и совершенствование конструкции.
7. Около 7 процентов типовых крестовин изымаются из пути по дефектам во врезке сердечника в рельсовые усовики и дефектам хвостовой части, которые связаны с конструкцией этих узлов и требуют их дальнейшего совершенствования.
8. Контррельсовые узлы стрелочных переводов не лимитируют срок их службы. Отказы контррельсовых узлов, влияющие на эксплуатацию стрелочных переводов и их текущее содержание, возникают в связи с обрывом контррельсовых болтов и нарушением нормируемых размеров желобов. Дефекты контррельсов составляют менее 1 процента, однако они представляют прямую угрозу безопасности движения поездов. Совершенствование контррельсовых узлов должно выполняться в направлении снижения затрат на их текущее содержание с повышением надежности.
9. Выход и интенсивность отказов рельсов соединительных путей стрелочных переводов близки к показателям для рельсов эксплуатирующихся в пути в аналогичных условиях. Рельсы соединительных путей на современном этапе не лимитируют срок службы стрелочных переводов. Работы по повышению надежности рельсов соединительных путей должны выполняться в направлении ликвидации стыков в пределах стрелочного перевода, за счет совершенствования схем раскладки металлических элементов с обеспечением условий для сварки стыков, а также в направлениях принятых для путевых рельсов.
10. Применяемые в массовых стрелочных переводах рельсовые скрепления не полностью отвечают современным условиям эксплуатации и требуют повышенных затрат на их содержание. Совершенствование рельсовых скреплений необходимо производить в направлении повышения их надежности с учетом отличий в укаладке и содержании стрелочных переводов от обычного пути и их унификации во всех зонах стрелочного перевода.