Воздействие подвижного состава на путь

 

Курсантам Технической школы метрополитена необходимо рассказать, что метрополитен является внеуличной железной дорогой, предназначенной исключительно для пассажирско_ го движения, удовлетворяющей потребности населения города Москвы в удобном и быстром передвижении, что путь метрополитена — это сугубо инженерное сооружение, которое обес_ печивает плавное, безопасное и бесперебойное движение поездов с установленными макси_ мальными скоростями, достигающими 80 км/час. Путь метро должен быть прочным, устой_ чивым и долговечным, т. к. движение поездов в условиях тоннеля происходит от начала и до окончания движения без осмотра. Для этого предусмотрены мощные конструкции пути типа «метро», которые обеспечивают самую главную задачу — безопасность движения поездов. Пути метрополитена проходят по тоннелям, мостам, рампам, эстакадам, по упругим и жестким ос_ нованиям пути, по стрелочным переводам, глухим пересечениям, перекрестным съездам и оборотным тупикам, а также по станциям, имеющим остановки поездов для посадки и вы_ садки пассажиров. Кроме того, поезда, проходящие по пути метрополитена, преодолевают большие подъемы и уклоны (спуски) различной крутизны, достигающие до 0,040 м, а также идут по крутым круговым кривым, где значительно воздействует подвижной состав на путь как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.

 

 

Силы, действующие на путь

 

Курсанты, особенно помощники машинистов, должны знать, что действия подвижно_ го состава на путь называются статическими и динамическими, а также центробежными, радиальными и центростремительными силами.

 

Статические силы возникают в том случае, когда подвижной состав стоит на пути и вес его через колеса производит давление на рельсы. От рельсов это вертикальное давление передается через подкладки на шпалы и далее, в зависимости от конструкции пути, на балласт или путевой бетон, а от последних — соответственно на земляное полотно или бетонное основание тоннеля.

 

Динамические силы возникают тогда, когда подвижной состав находится в движении. Здесь возникают горизонтальные силы, действующие на путь во все четыре стороны. Кроме вертикального воздействия от колес подвижного состава, путь воспринимает горизонталь_ ные силы как в поперечном, так и в продольном направлениях. К поперечным горизон_ тальным силам относятся боковые нажатия и удары гребней колес о бок головки рельсов, а также силы, возникающие при проходе по кривым участкам пути. Горизонтальное попе_ речное воздействие колес на рельсы на прямых участках пути вызывается наличием кон_ структивного зазора между рабочей гранью гребней колес и внутренней гранью головки ходовых рельсов, а также работой тяговых двигателей, наличием неисправности,пути по уровню, |боковых толчков, перекосов пути, углов на стыках, плохой рихтовки и другими явлениями, при которых колеса подвижного состава набегают то на один, то на другой рельс, вследствие чего происходит бросание вагона из стороны в сторону. К продольным горизонтальным силам относятся силы трения и сцепления между бандажами колес и рель_ сами, которые при торможении и при трогании поезда с места стремятся переместить рель_ сы по направлению движения поезда или назад.

Все вышеуказанные воздействия на путь движущихся поездов называются динамичес_ кими воздействиями.

 

Центробежные и радиальные силы возникают тогда, когда поезда следуют по кривой. Здесь создаются дополнительные горизонтальные силы, которые стремятся сместить подвижной состав в наружную сторону кривой. Кроме центробежной силы возникает радиальное дав_ ление вследствие того, что передние по ходу поезда колеса, катящиеся по наружной нити кривой, набегают своими гребнями на внутреннюю грань головки наружного рельса.

 

Наблюдениями и расчетами установлено, что центробежная сила и радиальное давле_ ние зависят от радиуса кривой, веса вагона и скорости движения. Особенно существенное воздействие на путь оказывает скорость движения поезда, так как центробежная сила про_ порциональна квадрату скорости. Величина радиального давления доходит до 0,5—0,8 величины нагрузки на колесо. Для того чтобы разгрузить центробежную силу, которая вредно действует на путь и подвижной состав, необходимо в кривых участках пути делать возвышение наружного рельса над внутренним в зависимости от радиуса кривой и скоро_ сти движения. При разгрузке центробежной силы возвышением наружного рельса над внутренним создается центростремительная сила, которая дает возможность подвижно_ му составу самому создавать криволинейное направление. Это способствует меньшему износу рельсов наружной нити, уширению или сужению рельсовой колеи, уменьшению дефектов в элементах верхнего строения пути, созданию равномерного давления подвиж_ ного состава на рельсовые нити в кривой, уменьшению подреза гребней колесных пар и горизонтальных поперечных усилий вагонов поезда.

 

Все вышесказанное о воздействии подвижного состава на путь на прямые и на кривых участках его от природных сил, а также от давлений колесных пар быстро движущихся поездов, действующих на все элементы верхнего строения пути, составляет то, что назы_ вается работой пути.

 

Поэтому в соответствии с «Правилами технической эксплуатации» (ПТЭ) и «Должнос_ тными инструкциями» курсанты Технической школы метрополитена, обучающиеся в груп_ пах помощников машинистов, дежурных по блок_посту, дежурных по станции и механи_ ков СЦБ, обязаны знать настоящие методические указания по «Устройству и содержанию пути Московского метрополитена».

 

 

Основные элементы пути

 

Учащимся надо рассказать, что путь метрополитена состоит из трех основных частей:

1) нижнего строения пути,

 

2) верхнего строения пути,

 

3) искусственных сооружений.

 

Нижним строением пути в тоннелях служит бетонное основание, а на поверхности — земляное полотно, которое состоит из насыпей и выемок (рис. 1, 2).

 

 

Рис. 1. Насыпь Рис. 2. Выемка

К верхнему строению пути относятся: рельсы, шпалы, балласт или путевой бетон, стре_ лочные переводы, переводные брусья, контррельсы, скрепление и противоугонное уст_ ройство, а также и контактный рельс.

 

К искусственным сооружениям относятся: тоннели, мосты, рампы, эстакады, вестибю_ ли, станции и служебные помещения.

 

 

Конструкция путей

 

На метрополитене в основном имеются три конструкции путей:

 

1. Путь установлен на упругом основании (на щебне) с нераздельным креплением пути,

 

т. е. рельсы прикрепляются к шпалам сквозь подрельсовую подкладку четырьмя шурупа_ ми (рис. 3).

 

2. Путь установлен на жестком основании (шпалы, забетонированные в бетон) с раздель_ ным креплением пути, т. е. подрельсовая подкладка отдельно от рельса прикрепляется к шпале 4_мя шурупами, а рельс закладывается в подрельсовую подкладку, у которой с внут_

 

ренней стороны имеется захват, а с наружной сто_ роны высокий борт подкладки. В борт подклад_ ки вставляется маятниковый штырь (рис. 4).

3. На открытых участках пути, для опытной эксплуатации путь установлен на упругом осно_ вании, на железобетонных шпалах, с раздель_ ным болтовым креплением пути.

 

 

Рис. 3. Нераздельное крепление пути

 

 

Классификация путей

 

Пути метрополитена делятся на главные, стан_ ционные и специального назначения. Каждый путь имеет присвоенный ему номер. По главно_ му направлению путь номеруется — первый и второй. Поезда, отправляющиеся с конечных станций, идущие по первому пути, номеруются нечетными номерами, а поезда, следующие по второму пути, именуются четными номерами. Поезда, следующие с востока на запад всех ли_ ний метрополитена (кроме Ждановской, Калуж_ ской и Кольцевой линий), считаются идущими по первому пути, а поезда, следующие в обрат_

ном направлении, считаются, что они следуют

Рис. 4. Раздельное крепление пути

по второму пути. На Ждановской линии поезда, отправляющиеся со станции «Пл. Ногина»,

будут считаться идущими по первому пути, а об_ ратно, со станции «Ждановская» к центру, — по второму пути. На Калужской линии поезда сле_ дуют от станции «Калужская» (с юга на север) по первому пути, а обратно от станции «ВДНХ» по второму пути (рис. 5).

На Кольцевой линии внутренний путь, по которому происходит движение поездов по часовой стрелке, — первый путь, например: поезда следуют со станции «Курская» (кольце_ вая) в сторону станции «Таганская» —по пер_ вому пути, а от «Таганская» к станции «Курс_ кая» — по второму пути (рис. 6).

 

 

Рис. 5. Классификация путей

 

Рис. 6. Кольцевая линия

 

 

II. ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ

 

 

Ширина колеи

 

Учащимся необходимо рассказать, что ширина колеи пути метрополитена между внутренними гранями головок ходовых рельсов на прямых участках пути и на кривых от радиуса 4000 м и до радиуса кривой 200 м включительно должна быть 1524+16–2. мм. Допуски по ширине колеи +6 мм и –2 мм как на прямых, так и на кривых участках пути допускаются с плавным отводом 1 мм на 1 п. м. пути на главных путях и 2 мм на 1 п. м. пути на остальных путях. В кривых радиусом менее 200 м ширина колеи увеличивается в

(a+b)²

 

зависи мости от радиуса кривой по формуле: У= _____________ –C или 2R

с округлением с допустимой точностью. Уширение рельсовой колеи делается по

 

3000 упрощенной формуле: У= _____________ –15.

R

 

У— уширение пути в мм, а — жесткая база тележки вагона (2,5 м),

 

в — расстояние точки касания гребня колеса с рельсом от вертикальной линии, про_ ходящей через центр колеса, равное 151 мм,

 

С — величина зазора между гребнем колеса и рабочей гранью головки рельса, R — радиус кривой в метрах.

						Таблица 1
		ШИРИНА КОЛЕИ В КРИВЫХ
Величина радиусов в м			Ширина колеи в кривой в мм		Допуски в мм
от R_200	до R_4000					+6–2
от R_199	до R_150					+6–2
от R_149	до R_125					+6–2
от R_124	до R_100					+6–2
от R_99 и менее					±2

 

 

Нормы ширины колеи в кривых, радиусы которых менее 200 м, показаны в таблице 1. Ширина колеи менее 1522 мм и более 1546 мм не допускается. Ширину колеи пути про_ веряют работники службы пути универсальным путевым шаблоном (ЦУП) и вагоном_пу_

теизмерителем.

 

Дорожный мастер проверяет путь по шаблону и уровню три раза в месяц и вагоном_ путеизмерителем два раза в месяц (рис. 7).

Для того чтобы определить ширину колеи, надо иметь расстояние между внутренними

гранями бандажей колесной пары, равное 1440+3	мм, + толщину гребней колес на вер_
	шине 18 мм, равную 33× 2=66 мм и + зазор меж_
	ду рабочей гранью ходового рельса и рабочей
	частью гребня колеса, равный 15 мм (С). Таким
	образом, ширина колеи состоит: 1440+3+12×
	× 33+С=1509+С, а С=1524–(1443+2× 33)=15,
Рис. 7. Путевой шаблон «цуп»	итак,	ширина	колеи	равняется
1443+2×	33+15=1524 мм.

 

Рельсы

 

На главных путях метрополитена применяются рельсы типа Р_50, и только на неболь_ шом участке Филевской линии — типа Р_65. На путях депо применяются рельсы типа Р_43 и типа 1_а, уложенные до 1938 г.

Р_50 обозначает, что вес 1 п. м рельса равен 50 кг, Р_43 — 43 кг и т. д. (рис. 8).

 

Рельсы имеют головку, шейку и подошву. Рельсы свариваются электроконтактным спо_ юобом длиною 100 м и более. Такие длинные рельсы называются рельсовыми плетьми.

 

Место сварки двух рельсов называется сварным стыком. Сварной стык обозначается с внутренней стороны пути двумя широкими полосами на шейке рельсов белилами, кото_ рые могут увидеть обходчик пути, механик СЦБ и поездная бригада.

 

Рис. 8. Типы рельсов

Износ рельсов вертикальный и горизонталь_ ный на главных путях допускается до 9 мм, а на путях депо — до 12 мм. Вертикальный износ происходит от воздействия бандажей колес на верхнюю грань головки, а горизонтальный — от трения гребня о бок головки рельса (рис. 9).

Рельсы типа Р_50 изготавливаются из марте_ новской углеродистой стали. На концах рель_ сов имеются по два_три болтовых отверстия для соединения рельсовых стыков (рис. 10).

 

Рис. 9. Износ рельсов Для прямых участков пути длина рельсов 12,5 м и 26 м. Для кривых внутренней нити рельсы дела_

ются укороченные соответственно: 12,38; 12,42; 12,46; 24,84; 24.92; 24,96 м (рис. 11).

 

 

Рис. 11. Нормальные и укороченные рельсы

 

 

Шпалы

Рис. 10. Болтовые отверстия

 

На метро применяют_ ся шпалы брусковые I и II типов, пропитанные креозотом, из соснового дерева. Длина шпалы 2,7 м, с поперечным се_ чением 16× 25 см. Шпалы служат для создания опо_ ры и установления ши_ рины колеи пути.

Рис. 12. Железобетонные шпалы

 

На стрелочных переводах вместо шпал укла_ дываются стрелочные брусья длиной от 2,7 до 6,75 м. На открытых участках пути Филевс_ кой, Ждановской и Горьковской линий приме_ няются железобетонные шпалы (рис. 12).

 

На станциях вместо шпал применяются шпаль_ ные коротыши длиной от 0,9 м до 1 м (рис. 13).

 

Рис. 13. Шпалы сосновые

					Таблица 2
КОЛИЧЕСТВО ШПАЛ НА 1 км ПУТИ И НА ОДНО ЗВЕНО
	Количество шпал на 1	км	На одно звено 12,5 м
Очереди метро
на прямой	на кривой	на прямой	на кривой
I очередь
II—V очереди
Киевская—Фили

 

 

Балласт

 

На метро применяется балласт для создания упругого основания пути. Балласт состоит из гранитного щебня, выдерживающего нагрузку на один кубический сантиметр 1000 кг. Путь, установленный на щебеночном балласте, называется упругим (рис. 14), а путь, уста_ новленный на бетонном основании, называется жестким. Крупность отдельных щебенок допускается от 25 до 70 мм. Толщина балластного слоя под шпалами должна быть не менее 30 см. Щебень должен быть уложен ниже верхней постели шпал на 3 см, а бетон на концах шпал ниже на 1 см с уклоном для стока воды в 0,03 м (рис. 14 и 15).

 

Рис. 14. Путь на упругом основании Рис. 15. Путь на жестком основании

 

 

§ 10. Скрепление

К скреплениям пути относятся: накладки стыковые, подкладки и прокладки подрель_ совые, болты, шурупы, пружинные шайбы, рельсовые упорки и противоугоны системы Шестопалова и Истомина.

 

 

§ 11. Уравнительные приборы на мостах

 

Для того чтобы рельсы на мостах не перемещались в продольном направлении и сохра_ нились стыковые зазоры с одной и с другой стороны моста, по обеим рельсовым нитям устанавливаются уравнительные приборы. Уравнительный прибор состоит из двух остря_ ков и двух рамных рельсов для обоих рельсовых нитей. Остряки закреплены на металли_

ческом лафете с таким расчетом, чтобы они при воздействии подвижного состава на путь моста и температурных изменениях могли перемещаться вдоль пути. Уравнительные приборы должны быть пошерстньми по ходу движения поезда (рис. 16).

Рис. 16. Уравнительные приборы на мостах

 

 

Контррельсы в кривых

 

На кривых участках пути радиусом 300 м и менее устанавливаются охранные и рабочие кон_ тррельсы. Охранные контррельсы предназначены сохранять полную безопасность движения

 

 

Рис. 17. Охранный контррельс на кривой

 

 

Рис. 18. Рабочий контррельс на кривой

поездов, идущих но круговой кривой малого радиуса. Этот контррельс не дает возможности схода поезда с рельсов потому, что он в этом случае будет направляющим (рабочим), за что его называют охранным. Желоб у охранного контррельса равен 72, 80 и 250 мм (рис. 17).

 

Рабочий контррельс служит для того, чтобы уменьшить подрез гребней колесных пар, боковой износ у рельсов наружной нити и обеспечить самую главную задачу — безопас_ ность движения поездов, идущих по кривым участкам пути малых радиусов. Рабочий кон_ тррельс устанавливается на специальные стуловые подкладки и прикрепляется вертикаль_ ными болтами. Ширина желоба рабочего контррельса радиусом от 300 до 150 м равна 46 мм, а от 150 м и менее — 56 мм (рис. 18).

 

На рисунках 19 и 20 показан путь на кривой с рабочим и охранным контррельсом в плане (рис. 19, 20).

 

Рис. 19. Путь с охранным контррельсом Рис. 20. Путь с рабочим контррельсом

 

 

Контррельсы на мостах

 

Охранные контррельсы на мостах устанавливаются для того, чтобы тележки подвижно_ го состава в случае схода поезда с рельсов не могли повернуться поперек моста и пойти в сторону. В этом случае контррельсы будут направ_ лять колеса поезда вдоль пути. Ширина желоба от головки ходового рельса до головки контррельса

должна быть 250 мм (рис. 21).

 

Рис. 21. Контррельсы на мостах

 

Рельсовый стык

 

Рельсовый стык предназначен для соединения двух рельсов и для непрерывности рельсовой нити. Он состоит из двух стыковых накладок, которые соединяются четырьмя стыковыми болта_ ми. У рельсов нормальной длины (12,5 и 25 м) зазоры в стыках должны быть от 3 до 5 мм с допус_ ком до 12 мм. Зазоры в стыках рельсовых плетей должны быть 6—8 мм с допуском до 14 мм.

 

Для перехода электротока с одного рельса на другой на стыках с наружной стороны при_ вариваются электроконтакты сечением 95 мм² с приваркой муфты эл. контакта в 500 мм² или рельсовые стыки устанавливаются на графитную смазку без электросоединителей.

В случае обрыва приваренного электроконтакта ус_ танавливают временный соединитель, который ме_ ханик СЦБ обязан проверить и сделать запись на блокпосту в журнале осмотра путей, стрелочных пе_ реводов и устройств СЦБ и связи (рис. 22).

Рис. 22. Рельсовый стык

 

 

Изолирующий стык

 

Изолирующий стык служит для разделения рельсовых секций одна от другой. Он состо_ ит из 2_х лигнофолевых накладок, которые соединяются четырьмя специальными болта_ ми. Зазор в изолирующем стыке должен быть 8+4–0 мм. В зазор между торцами двух рель_ сов закладываются две или три фибровые прокладки. Концы рельсов на длину 20—30 мм окрашиваются изоляционным глифта_ левым красным лаком для того, чтобы упавшая металлическая пленка не мог_ ла закоротить изолирующий стык. Рас_ стояние от одного изолирующего сты_ ка до другого называется рельсовой секцией, а расстояние от одного свето_

 

фора до другого называется блок_учас_ ^{Рис. 23. Изолирующий стык} тком (рис. 23).

 

III. СТРЕЛОЧНЫЕ ПЕРЕВОДЫ

 

 

Части стрелочных переводов

 

Преподаватель обязан рассказать учащимся, что самым ответственным местом в пути яв_ ляются стрелочные переводы, к которым предъявляются особые требования в отношении бесперебойной работы и безопасности движения поездов с максимальными скоростями, что стрелочные переводы служат для перевода подвижного состава с одного пути на другой.

Стрелочный перевод состоит из трех основных частей:

 

1) стрелки, состоящей из двух рамных рельсов, двух остряков (правого и левого), рас_ положенных на стрелочных подушках, и переводного механизма (привода);

 

2) переводной кривой и прямой, идущих от корня остряков до переднего стыка кре_ стовины;

 

3) крестовины, состоящей из одного сердечника и двух усовиков.

 

Напротив крестовины устанавливаются два контррельса, которые служат для направ_ ления колесных пар при проходе поезда через мертвое пространство крестовины.

 

Мертвым пространством крестовины называется расстояние от горловины до матема_ тического центра крестовины. При продолжении рабочих граней сердечника до их взаим_ ного пересечения получим точку, которая и будет называться математическим центром крестовины. Центром стрелочного перевода называется точка пересечения двух осей пути, прямого и отклоненного (рис. 24).

 

 

Рис. 24. Стрелочный перевод

 

 

Для того, чтобы определить, какой остряк, рамный рельс, усовик и контррельс правый или левый, необходимо встать посередине пути у стыка рамного рельса лицом к стрелоч_ ному переводу, и все, что находится справа, называется правым (остряком, рамным рель_ сом, усовиком и контррельсом), а что находится слева называется левым (рис. 24).

Стрелочные переводы бывают пошерстные
и противошерстные. Если поезда идут от крес_
товины к острякам стрелка называется «пошер_
стной», а если подвижной состав следует от ос_
тряков к крестовине, то стрелочный перевод
называется «противошерстным» (рис. 25, 26).
Стрелочные переводы бывают правые и	Рис. 25. Пошерстныи стрелочный перевод
левые. Они определяются по переводной
кривой. Надо встать лицом к стрелке и если
переводная кривая пошла в правую сторо_
ну, то этот стрелочный перевод будет пра_
вым, а если переводная кривая идет в левую
сторону, то такой стрелочный перевод назы_	Рис. 26. Противошерстная стрелка
вается левым (рис. 27 и 28).

 

 

Рис. 27. Правый стрелочный перевод

 

 

Рис. 29. Стрелочные подушки Рис 28. Левый стрелочный перевод

 

 

На стрелочных переводах марки 1/9 типа Р_50 с правой и с левой стороны под каждый стрелочный остряк устанавливается по 11 стрелочных подушек, а на стрелочных перево_ дах марки 1/5 — по 5 или 6 подушек. Стрелочные подушки предназначены для того, чтобы стрелочные остряки по ним перемещались с одного положения в другое (рис. 29). Чтобы стрелочные остряки не прогибались к рамным рельсам во время прохода поезда по при_ жатому остряку на каждый рамный рельс устанавливаются по 2—3 упорных болта.

Для свободного перемещения стрелочных остряков с одного положения в другое в кор_ не остряков устанавливается зазор, равный 5±2 мм. Крепление корня остряков бывает стыковое и на путях депо на стрелочных переводах M_1/5 типа 1_а, уложенных в путь до 1938 года — шкворневое (рис. 30 и 31).

 

Рис. 31. Шкворневое крепление корня остряков

 

Рис. 30. Стыковое крепление корня остряков

 

 

Стрелочные остряки должны плотно прилегать к головке рамного рельса по всей ост_ рожке. В начале остряков они прижимаются стрелочной тягой, а в конце имеют корневое крепление. При нормальном положении стрелки один остряк, прижатый к рамному рель_ су, а другой отжатый.

 

 

Шаг остряков

 

Перевод стрелки с одного положения в другое называется шагом остряков. Шаг остря_ ков, измеряемый по оси стрелочной тяги между рабочей гранью рамного рельса и нерабо_ чей гранью отведенного остряка должен быть 152+8–2 мм.

 

 

Радиусы переводных кривых

 

Радиусы переводных кривых на стрелочных переводах марки 1/9 должны быть 201 м, на стрелках марки 1/5 60 м и на стрелках перекрестного съезда 160 м.

 

 

Марки и углы крестовин

 

Стрелочные переводы должны соответствовать типу рельсов, уложенных в пути, и иметь на главных путях крестовины 1/9 с углом в 6°20'25", а на путях депо — марки 1/5 с углом 11°18'36".

 

На перекрестных съездах устанавливаются крестовины марки — 2/9 с углом в 12°40'50". Эти величины углов, выраженные в градусах и долях градуса, называются углом крестови_ ны. Тангенс угла крестовины называют маркой крестовины.

 

Для того, чтобы определить марку крестовины необходимо измерить ширину в хвосте сердечника и эту величину (отрезок) откладывают от места измерения вдоль оси сердеч_ ника до математического центра крестовины. Например: если таких отрезков поперечно_

го сечения сердечника уложится 9, то эта крестовина марки 1/9, а если уложится 5, то марка крестовины 1/5.

 

Крестовина — это большая стрелочная де_ таль, состоящая из одного сердечника и двух усовиков, которая дает возможность пересечь один рельс другим в одном уровне (рис. 32).

 

Рис 33. Крестовина с подвижным усовиком

 

 

Рис. 32. Крестовина

Кроме вышеуказанных крестовин, в не_ которых местах укладываются крестовины с подвижным усовиком. Эти крестовины ус_ танавливаются по основному направлению движения поездов, ликвидируя стук на кре_ стовине, т. к. подвижной усовик, прижатый пружинами к сердечнику, устраняет желоб крестовины другого направления, и колесо проходит плавно без стука (рис. 33).