Глава 1. Машины для путевого хозяйства

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт Российской Федерации, наряду с другими инфраструктурными отраслями страны, обеспечивает базовые условия жизнедеятельности общества, являясь важным инструментом достижения социальных, экономических, внешнеполитических целей. Железнодорожный транспорт – не только отрасль, перемещающая грузы и людей, а, в первую очередь, межотраслевая система, преобразующая условия жизнедеятельности и хозяйствования страны.

Железнодорожный путь составляет основу железнодорожного транспорта и представляет собой сложный многоэлементный комплекс инженерных сооружением и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей, предназначенную для осуществления движения поездов. Под воздействием поездной нагрузки с течением времени в рельсовой колее накапливаются отступления от норм содержания пути по просадкам, перекосам, отклонениям по уровню и в плане и другие, как правило, неравномерно по протяжению пути, что приводит к ограничению скорости движения поездов и необходимости периодически выполнять ремонтно-путевые работы. Эти работы являются массовыми, тяжелыми и трудоемкими и взаимосвязаны по месту и времени выполнения. Работы по обслуживанию железнодорожного пути выполняются парком машин путевого комплекса ОАО «РЖД». Качественное обслуживание пути обеспечивает требуемую надежность железнодорожного пути и безопасную скорость движения поездов [6, 31, 38, 47, 57, 59, 77].

Техническая политика на транспорте ориентирована, прежде всего, на использование продукции отечественных производителей транспортной техники и оборудования на комплексное перевооружение железнодорожной отрасли, обеспечивая её модернизацию и развитии, соответствующих современному мировому уровню.

Совершенствование путевой техники и технологий осуществляется на основе снижения ресурсоемкости транспортной техники, повышения экономичности, безопасности, эргономичности и экологичности, с учетом положений программных документов по развитию производства конкурентоспособной транспортной техники и обозначены как первоочередные.

В начале 90 годов путевое хозяйство, на основании мирового опыта, было сориентировано на радикальные технологические изменения, отвечающие современным требованиям ведения ремонтно-путевых работ и содержания пути, были определены приоритеты, как в области технологий, путевой техники, так и конструкции пути в целом. Для выполнения поставленных задач на железных дорогах увеличивается мощность пути, совершенствуется технология и организация ремонтно-путевых работ. Своевременный и качественный ремонт пути ведет к снижению затрат времени, труда и эксплуатационных расходов, повышению производительности труда на основе максимальной механизации всех путевых работ. Уделяется особое внимание глубокой вырезке и очистке балласта, точной выправке пути, шлифовке рельсов. В связи с этим, появились новые технологические процессы ремонта пути: усиленный капитальный ремонт, усиленный средний ремонт, планово-предупредительная выправка пути технологическими машинными комплексами и др. [31, 37, 38, 58, 77, 78].

Главная задача механизации путевых работ – повышение качества работ ремонта пути для увеличения межремонтных сроков и снижения эксплуатационных расходов.

Основы стратегии ведения путевого хозяйства железных дорогах были заложены в «Положении о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» (приказ министра путей сообщения № 12Ц от 16 августа 1994 г. и др.) и базируются на расширении полигона прогрессивных конструкций пути (рельсы Р65, шпалы железобетонные, упругие скрепления, балласт щебеночный, путь бесстыковой), насыщении сети дорог современными путевыми машинами и диагностическими средствами для реализации ресурсосберегающих технологий ремонта и текущего содержания пути. «Положением» установлены классы пути, создана экономическая база эффективного применения путевых машин и их комплексов.

Основу стратегии ведения путевого хозяйства составляют новые технологии ремонта пути с глубокой очисткой балластного слоя щебнеочистительными машинами типа ЩОМ-6, СЧ-601 и RM-80, машинами нового поколения ЩОМ-1200, ЩОМ-1200ПУ и др., обеспечивающих полное восстановление дренирующих свойств балластного слоя. При выполнении усиленного капитального ремонта предусматривается укладка плетей бесстыкового пути протяженностью в блок-участок и перегон, использование комплексов путевых машин типа СЗП-600Р, ПМА-1, ВПР, ВПРС, Дуоматик 09-32 (09-3Х), Унимат, ВПО, УК-25/28СП, ПРСМ-6, КВЛ-3П и др. на базе бортовых автоматизированных систем управления.

Значительный вклад в решение этих задач внесли заводы: калужское объединение «Ремпутьмаши», «Калугапутьмаш», «Трансмаш», «Тулажелдормаш», Энгельский транспортного машиностроения, Людиновский тепловозостроительный, Верещагинский по ремонту путевых машин и производству запасных частей, «Муромтепловоз», Тихорецкий машиностроительный, Ярославский ВРЗ, Пермский МРЗ, Свердловский ПРМЗ, Абдулинский ПРМЗ, «Красный путь», Кировский машзавод, Комбарский, Великолукский локомотиворемонтный и др. Из иностранных фирм, сотрудничающих с отечественными заводами, разрабатывающими и выпускающими путевую технику, можно назвать: «Плассер и Тойрер» (Австрия), АО МТХ Прага, «Спено» (Швейцария), «Тампер» (США), «Колмекс» (Польша), «Жейсмар» (Франция), «Компел» (Словакия), «Симплекс Гидравлик» (ФРГ), «Камминз» (Англия) и др. Продукция их используется на отечественных железных дорогах. Современные путевые машинные комплексы позволяют «выйти» на малообслуживаемый путь с увеличением его межремонтных сроков.

Существующие машины ещё не обеспечивают полной механизации путевых работ, часть их выполняется ещё с помощью электрического и гидравлического инструмента. Поэтому для завершения комплексной механизации требуется создание ряда новых путевых машин и модернизация существующих. Основные тенденции в создании и модернизации машин следующие: повышение скоростей и усилий на рабочих органах, разработка машин непрерывного действия, обеспечивающих повышение производительности и снижение стоимости работ; широкое внедрение гидропривода, позволяющего упростить кинематику, плавно регулировать скорости движения, снижать массу и металлоёмкость машин, защитить приводы от перегрузок; оборудование машин автоматизированными системами на базе ЭВМ, обеспечивающих оптимальные режимы работы и загрузку двигателя, контролировать качество выполнения технологических процессов; создание машин с широким набором оборудования для выполнения различных операций технологического цикла с целью более эффективного использования машины по времени и сокращения типов машин; увеличение надёжности и долговечности машин путём применения более прочных и износостойких материалов, унификация узлов, агрегатов и деталей, путевых машин.

В конструкции путевых машинах также учитываются: ремонтопригодность узлов и агрегатов и меры по техническому обслуживанию (удобное размещение систем смазки, регулировки, мест крепления); эргономические требования к рабочим местам обслуживающего персонала – снижение вибрации и шума, создание более комфортабельных кабин, удобных пультов управления, оборудование кабин с учетом работы в условиях холодного климата; обеспечение безопасности работ.

Сегодня путевые машины являются сложными машинными агрегатами, оснащенные современными системами привода и управления, включая автоматизированные электронные и лазерные системы выправки, спутниковые системы позиционирования. Для эффективного использования путевых машин требуются от обслуживающего персонала глубокие профессиональные знания устройства машин, овладение ими основами теории вправки железнодорожного пути, очистки щебня, процессов уплотнения и стабилизации балластного слоя, сварки и шлифовки рельсов и многие др., но и умения выбора оптимальных вариантов решения. В учебнике «Путевые машины» нашли отражения основные типы путевых машин, используемые в путевом комплексе ОАО «РЖД», и процессы, протекающие при взаимодействии рабочих органов с обрабатываемыми элементами пути (рельсы, шпалы, скрепления, балластный слой, земляное полотно, снежный покров и др.).

Учебник написан в соответствии с программой вузов железнодорожного транспорта по специализации 170920 «Путевые машины» специальности 190205.65 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» с учётом результатов исследований, опыта проектирования и преподавания. «Путевые машины» – специальная профилирующая дисциплина, в которой излагаются конструкция, теория и расчёт специализированных путевых машин для ремонта, текущего содержания и строительства железнодорожного пути. Она основана на других изучаемых курсах, в частности: «Общий курс железных дорог», «Подъёмно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины», «Строительные машины», «Автотракторный транспорт», «Гидравлика и гидравлические машины», «Электротехника, основы электроники и электропривод» и др.

Все расчёты выполнены в системе СИ. Величины выражены: сила – ньютона (Н), килоньютона (кН), масса – кг, т; давление, напряжение – паскаль (Па) (Па = Н/м²), мегапаскаль (МПа) (МПа = 10⁶ Па); работа – джоуль (Дж) (Дж = Нм). При необходимости перевода величин в систему МКГСС можно пользоваться зависимостями: 1 кгс = 9,81 Н; 1 тс = 9,81 кН; 1 кгс/см² = 10⁵ Па = 0,1 МПа; 1 кгс_*м = 0,1 Дж.

Авторы надеются, что настоящее издание учебника «Путевые машины» будет способствовать глубокому изучению путевой машинной техники, получению навыков выбора оптимальных параметров рабочего оборудования и эффективных режимов эксплуатации путевых машин, обеспечивающих работоспособность железнодорожного пути в новых условиях.

 

И их сокращенные названия

 

Учитывая, что основной способ сношений на железнодорожном транспорте – телеграфно-телефонный, то все сообщения должны быть краткими. Поэтому для передачи информации широко используются сокращенные названия путевых машин, приведенные в табл. 1.5.

Сокращенные обозначения путевых машин и механизмов. Таблица 1.5

№	Полное название путевой машины	Сокращенное
	Струг-снегоочиститель Машина для нарезки кюветов Кювето-траншейная машина Машина уборочная (С – самоходная) Землеуборочная машины Балашенко Механизированный отделочный комплекс Кусторез Щебнеочистителъная машина системы А.М.Драгавцева Щебнеочистительная машина Щебнеочистительная машина Щебнеочистительна машина Щебнеочистительна машина Машина для вырезки балласта Электробалластер Планировщик балласта Распределитель-планировщик балласта Укладочный кран для пути звеньями РШР Погрузочный кран дорожный Моторная платформа дорожная Укладочный кран для стрелочных переводов Платформа для перевозки стрел. переводов Путевой моторный гайковерт Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина Путевая машина автомат Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина стрелочная Выправочно-подбивочно-отделочная машна Динамический стабилизатор пути Машина динамической стабилизации пути Путевая рельсосварочная машина Путевая тяговая машина Тягово-энергетическая установка Универсальный тяговый модуль Тягово-энергетическая секция Машина шпалозаменяющая Хоппер-дозатор Машина подготовки старогодных рельс Кран путевых баз Путеукладчик (тракторный) Бакарева Рихтовочная машина Балластно-уплотнительная машина Состав для засорителей Снегоуборочные машины Снегоочиститель двухпутный плужный Снегоочиститель плужный универсальный Поезд снегоочистительный самоходный Снегоочиститель трехроторный Снегоочиститель фрезерно-роторный Рельсоочистительная машина Машина подавления растительности Мотовоз погрузочно-транспортный Дрезина грузовая крановая усиленная Автомотриса грузовая дизельная Прицеп-платформа Путеремонтная летучка Автомотриса служебная Путевая рихтовочная машина Моторный путеподъемник Трансп. строит. Путерихтовщик системы Балашенко Путеизмерительные тележки Ультразвуковой рельсовый дефектоскоп Магнитный рельсовый дефектоскоп Поточная полуавтоматич. звеносбор. линия Звеносборочная линия Хабаровского института Звеносборочная линия на ж/б шпалах Поточная звеносборочная линия Технологическая стендовая линия Звеноразборочная линия стендовая Рельсошлифовальный поезд Рельсошлифовальные поезда «СПЕНО» Вагон путеизмеритель Путеобследовательская станция Компьютерный вагон-лаборатория путевой Автомотриса путеизмерительная Автомотриса дефектоскопная Диагностический нагрузочный комплекс Путеизмерительные шаблоны Рельсорезный станок Рельсорезный станок с кругами Рельсосверлильный станок Рельсосверлильный станок Малая рельсошлифовалка Рельсошлифовалка на тележке Шуруповерт электрический Электрогаечный ключ Путевой гаечный ключ Электрошпалоподбойка Электропневматический костылезабивщик Машина для замены шпал Гидравлический рихтовщик Моторные гидравлические рихтовщики Гидравлический разгонщик Домкрат гидравлический	СС-1М, СС-3 МНК-1, СЗП-600 МКТ-1П УМ-1, УМ-М, УМ-С ЗУБ МОК СП-93Р ЩОМ-Д, ЩОМ-4, ЩОМ-4М СЧ-600, СЧ-601, СЧУ-801 РM-76, РM-80, РМ-2002 ЩОМ-6БМ, ЩОМ-6У ЩОМ-1200, ЩОМ-1200ПУ АХМ-800, МВБ-150 ЭЛБ-3ТС, ЭЛБ-ЗМК, ЭЛБ-4 ПБ, ПБ-01 РПБ УК-25/9–18 ПКД-25 МПД, МПД-2 УК-25СП, УК-25/28СП ПП, ППК-2В, ППК-3В ПМГ, МПГ-1М ВПР-1200, ВПР-02, ВПР-04, Дуоматик 09-32 (09-3Х) ПМА-1 ВПРС-02, ВПРС-03, ВПРС-05, Унимат 08-275/3S, Унимат 08-475/4S, ПМА-С ВПО-3000(М), ВПО-3-3000 ДСП-С, ДСП-6С МДС ПРСМ-4, ПРСМ-5, ПРСМ-6 ПТМ-630 ТЭУ-400, ТЭУ-1000 УТМ-1, УТМ-2М, УТМ-2А ТЭС-1000, ТЭС-1200 МШЗ ЦНИИ-ДВЗМ, ВПМ-770 МПСР КПБ-10У ПБ-2, ПБ-3, ПБ-ЗМ Р-2000, Р-02 БУМ-1, БУМ-1М СЗ-240-6П, СЗ-310-10П СМ -2, СМ-5, СМ7 СДП, СДП-М СПУ-Н ПСС-1 ЭСО-3 ФРЭС-2 РОМ-3, РОМ-3М, РОМ-4 МПРС1-001 МПТ-4, МПТ-6 ДГКУ АГД УП-2 ПРЛ-3, ПРЛ-3/2, ПРЛ-4 АС, АС-4, АС-40у ПРМ МПТС ПРБ ПТ-7МК УЗД МРД ППЗЛ-500, ППЗЛ-650 ЗЛХ-500, ЗЛХ-800 ЗЛХ ПЗЛ ТЛС ЗРС РШП-48 RR-16, RR-48, RR-112 ЦНИИ-2 ЦНИИ-4МД КВЛ-П1МП, КВЛ-2П (3П) АМД, АСД, АДЭ СПМ-24, СМ-460, СПМ-18 ЦУП-2, ЦУП-3, «Измерон» РМ-5Г РМК 1024-В РСМ-1 МРШ-3 ЧРА ШВ ЭК КПУ ЭШП ЭПК МСШУ ГР-12 РГУ РН-03, РН-04 ДГ, ДПГ

Основные направления, перспективы и тенденции развития путевых машин. К современным и перспективным условиям эксплуатации путевой инфраструктуры можно отнести [38]:

– устойчивое повышение грузонапряженности и увеличение протяженности линий с грузонапряженностью более 100 млн. т брутто км/км год;

– создание грузовых маршрутов с обращением грузовых поездов массой 6–12 тыс. т;

– введение в обращение грузовых вагонов с повышенными осевыми нагрузками до 27–30 тс/ось;

– создание направлений со смешанным движением и обращением пассажирских поездов со скоростями до 160 км/ч.

Дальнейшее реформирование ремонтного путевого комплекса ОАО «РЖД», создание дочерних зависимых обществ (ДЗО) с передачей им соответствующих функций Департамента «Пути и сооружений» на базе заводов щебеночных, шпалопропиточных, по изготовлению железобетонных шпал, стрелочного завода, создание ДЗО «Дирекция по ремонту пути» с передачей в её подчинение путевых машинных станций (ПМС) и рельсосварочных поездов (РСП), имеет целью повышение качества ремонтов пути, обеспечивающих увеличение межремонтного тоннажа, повышение производственно-экономической эффективности в деятельности путевых машинных комплексов.

Для решения эффективности использования путевых машинных комплексов требуется:

– совершенствовать организацию системы контроля качества технологических операций, выполняемых при ремонтах, с разработкой автоматизированных устройств контроля и регулирования качества на путевых машинах;

– выбор рациональных режимов работы путевых машин в зависимости от условий проведения работ с обеспечением требуемого качества, особенно по очистке щебня, уплотнению балластного слоя, постановки пути в проектное положение;

– внедрение эффективных технологий, системы организации и планирования путевых ремонтных работ;

– обновление парка путевых машин за счет машин нового поколения с повышенными показателями качества по надёжности, производительности, особенно щебнеочистительных;

– сокращение номенклатуры разнотипных машин, узлов и агрегатов на основе унификации их конструкций;

– совершенствование системы технического обслуживания и ремонтов путевой техники;

– совершенствование структуры парка путевых машин, путем создания необходимых типов путевых машин нового поколения и их технических характеристик с учётом изменений конструкций и условий эксплуатации пути;

– внедрение недостающих технических средств, необходимых для проведения качественного ремонта и содержания пути, включая стабилизацию, балластировку и распределение балласта;

– создание выправочно-подбивочной машины с повышенным эксцентриситетом для локальной выправки пути с малой подъемкой, на участках с уплотненным щебнем;

– совершенствование измерительных систем выправочно-подбивочных машин с использование путеизмерительных средств для повышения скорости измерения положения пути перед его выправкой;

– для доставки бригад к месту работ и обратно при текущем содержании пути, в целях исключения потерь рабочего времени (составляют до 15-20%), необходимо использовать моторно-рельсовый транспорт (обеспечивающий укрытия от дождя, обогрев в холодное время и прием пищи) и транспорт на комбинированном ходу.

– разработка и внедрение технологий ремонтов пути с очисткой щебня на закрытых перегонах двумя или несколькими щебнеочистительными машинами и использованием остальных машин щебнеочистительного комплекса (ВПР, ДСП, хоппер-дозатор, ПБ и др.) на других путеремонтных работах до окончания очистки щебня на закрытом перегоне,

– разработка и внедрение АСУ использованием путевых машин, позволяющей определить местонахождение машин и рациональные маршруты их переброски на другие объекты ремонтов пути;

– внедрение технологий ремонтов пути в две-три смены, включая тёмное время суток, в том числе вахтовым методом, с сокращением пробегов путевых машин.

Требуемую производительность машины необходимо определять исходя из эксплуатационных расходов при выполнении работ вручную и машиной и целесообразности срока её окупаемости. Эффективную производительность машины можно определить по приближенной формуле [38]:

 

(1.3)

где Q _г, T _г – годовой объём работ и трудоёмкость их выполнения на 100 км пути; К ₂ – стоимость машины (без НДС), тыс. руб.

Основные направления и тенденции, предусмотренные для совершенствования парка путевых машин, позволяют обеспечить нормальную работу железнодорожного пути в условия повышенных нагрузок.

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт Российской Федерации, наряду с другими инфраструктурными отраслями страны, обеспечивает базовые условия жизнедеятельности общества, являясь важным инструментом достижения социальных, экономических, внешнеполитических целей. Железнодорожный транспорт – не только отрасль, перемещающая грузы и людей, а, в первую очередь, межотраслевая система, преобразующая условия жизнедеятельности и хозяйствования страны.

Железнодорожный путь составляет основу железнодорожного транспорта и представляет собой сложный многоэлементный комплекс инженерных сооружением и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей, предназначенную для осуществления движения поездов. Под воздействием поездной нагрузки с течением времени в рельсовой колее накапливаются отступления от норм содержания пути по просадкам, перекосам, отклонениям по уровню и в плане и другие, как правило, неравномерно по протяжению пути, что приводит к ограничению скорости движения поездов и необходимости периодически выполнять ремонтно-путевые работы. Эти работы являются массовыми, тяжелыми и трудоемкими и взаимосвязаны по месту и времени выполнения. Работы по обслуживанию железнодорожного пути выполняются парком машин путевого комплекса ОАО «РЖД». Качественное обслуживание пути обеспечивает требуемую надежность железнодорожного пути и безопасную скорость движения поездов [6, 31, 38, 47, 57, 59, 77].

Техническая политика на транспорте ориентирована, прежде всего, на использование продукции отечественных производителей транспортной техники и оборудования на комплексное перевооружение железнодорожной отрасли, обеспечивая её модернизацию и развитии, соответствующих современному мировому уровню.

Совершенствование путевой техники и технологий осуществляется на основе снижения ресурсоемкости транспортной техники, повышения экономичности, безопасности, эргономичности и экологичности, с учетом положений программных документов по развитию производства конкурентоспособной транспортной техники и обозначены как первоочередные.

В начале 90 годов путевое хозяйство, на основании мирового опыта, было сориентировано на радикальные технологические изменения, отвечающие современным требованиям ведения ремонтно-путевых работ и содержания пути, были определены приоритеты, как в области технологий, путевой техники, так и конструкции пути в целом. Для выполнения поставленных задач на железных дорогах увеличивается мощность пути, совершенствуется технология и организация ремонтно-путевых работ. Своевременный и качественный ремонт пути ведет к снижению затрат времени, труда и эксплуатационных расходов, повышению производительности труда на основе максимальной механизации всех путевых работ. Уделяется особое внимание глубокой вырезке и очистке балласта, точной выправке пути, шлифовке рельсов. В связи с этим, появились новые технологические процессы ремонта пути: усиленный капитальный ремонт, усиленный средний ремонт, планово-предупредительная выправка пути технологическими машинными комплексами и др. [31, 37, 38, 58, 77, 78].

Главная задача механизации путевых работ – повышение качества работ ремонта пути для увеличения межремонтных сроков и снижения эксплуатационных расходов.

Основы стратегии ведения путевого хозяйства железных дорогах были заложены в «Положении о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» (приказ министра путей сообщения № 12Ц от 16 августа 1994 г. и др.) и базируются на расширении полигона прогрессивных конструкций пути (рельсы Р65, шпалы железобетонные, упругие скрепления, балласт щебеночный, путь бесстыковой), насыщении сети дорог современными путевыми машинами и диагностическими средствами для реализации ресурсосберегающих технологий ремонта и текущего содержания пути. «Положением» установлены классы пути, создана экономическая база эффективного применения путевых машин и их комплексов.

Основу стратегии ведения путевого хозяйства составляют новые технологии ремонта пути с глубокой очисткой балластного слоя щебнеочистительными машинами типа ЩОМ-6, СЧ-601 и RM-80, машинами нового поколения ЩОМ-1200, ЩОМ-1200ПУ и др., обеспечивающих полное восстановление дренирующих свойств балластного слоя. При выполнении усиленного капитального ремонта предусматривается укладка плетей бесстыкового пути протяженностью в блок-участок и перегон, использование комплексов путевых машин типа СЗП-600Р, ПМА-1, ВПР, ВПРС, Дуоматик 09-32 (09-3Х), Унимат, ВПО, УК-25/28СП, ПРСМ-6, КВЛ-3П и др. на базе бортовых автоматизированных систем управления.

Значительный вклад в решение этих задач внесли заводы: калужское объединение «Ремпутьмаши», «Калугапутьмаш», «Трансмаш», «Тулажелдормаш», Энгельский транспортного машиностроения, Людиновский тепловозостроительный, Верещагинский по ремонту путевых машин и производству запасных частей, «Муромтепловоз», Тихорецкий машиностроительный, Ярославский ВРЗ, Пермский МРЗ, Свердловский ПРМЗ, Абдулинский ПРМЗ, «Красный путь», Кировский машзавод, Комбарский, Великолукский локомотиворемонтный и др. Из иностранных фирм, сотрудничающих с отечественными заводами, разрабатывающими и выпускающими путевую технику, можно назвать: «Плассер и Тойрер» (Австрия), АО МТХ Прага, «Спено» (Швейцария), «Тампер» (США), «Колмекс» (Польша), «Жейсмар» (Франция), «Компел» (Словакия), «Симплекс Гидравлик» (ФРГ), «Камминз» (Англия) и др. Продукция их используется на отечественных железных дорогах. Современные путевые машинные комплексы позволяют «выйти» на малообслуживаемый путь с увеличением его межремонтных сроков.

Существующие машины ещё не обеспечивают полной механизации путевых работ, часть их выполняется ещё с помощью электрического и гидравлического инструмента. Поэтому для завершения комплексной механизации требуется создание ряда новых путевых машин и модернизация существующих. Основные тенденции в создании и модернизации машин следующие: повышение скоростей и усилий на рабочих органах, разработка машин непрерывного действия, обеспечивающих повышение производительности и снижение стоимости работ; широкое внедрение гидропривода, позволяющего упростить кинематику, плавно регулировать скорости движения, снижать массу и металлоёмкость машин, защитить приводы от перегрузок; оборудование машин автоматизированными системами на базе ЭВМ, обеспечивающих оптимальные режимы работы и загрузку двигателя, контролировать качество выполнения технологических процессов; создание машин с широким набором оборудования для выполнения различных операций технологического цикла с целью более эффективного использования машины по времени и сокращения типов машин; увеличение надёжности и долговечности машин путём применения более прочных и износостойких материалов, унификация узлов, агрегатов и деталей, путевых машин.

В конструкции путевых машинах также учитываются: ремонтопригодность узлов и агрегатов и меры по техническому обслуживанию (удобное размещение систем смазки, регулировки, мест крепления); эргономические требования к рабочим местам обслуживающего персонала – снижение вибрации и шума, создание более комфортабельных кабин, удобных пультов управления, оборудование кабин с учетом работы в условиях холодного климата; обеспечение безопасности работ.

Сегодня путевые машины являются сложными машинными агрегатами, оснащенные современными системами привода и управления, включая автоматизированные электронные и лазерные системы выправки, спутниковые системы позиционирования. Для эффективного использования путевых машин требуются от обслуживающего персонала глубокие профессиональные знания устройства машин, овладение ими основами теории вправки железнодорожного пути, очистки щебня, процессов уплотнения и стабилизации балластного слоя, сварки и шлифовки рельсов и многие др., но и умения выбора оптимальных вариантов решения. В учебнике «Путевые машины» нашли отражения основные типы путевых машин, используемые в путевом комплексе ОАО «РЖД», и процессы, протекающие при взаимодействии рабочих органов с обрабатываемыми элементами пути (рельсы, шпалы, скрепления, балластный слой, земляное полотно, снежный покров и др.).

Учебник написан в соответствии с программой вузов железнодорожного транспорта по специализации 170920 «Путевые машины» специальности 190205.65 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» с учётом результатов исследований, опыта проектирования и преподавания. «Путевые машины» – специальная профилирующая дисциплина, в которой излагаются конструкция, теория и расчёт специализированных путевых машин для ремонта, текущего содержания и строительства железнодорожного пути. Она основана на других изучаемых курсах, в частности: «Общий курс железных дорог», «Подъёмно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины», «Строительные машины», «Автотракторный транспорт», «Гидравлика и гидравлические машины», «Электротехника, основы электроники и электропривод» и др.

Все расчёты выполнены в системе СИ. Величины выражены: сила – ньютона (Н), килоньютона (кН), масса – кг, т; давление, напряжение – паскаль (Па) (Па = Н/м²), мегапаскаль (МПа) (МПа = 10⁶ Па); работа – джоуль (Дж) (Дж = Нм). При необходимости перевода величин в систему МКГСС можно пользоваться зависимостями: 1 кгс = 9,81 Н; 1 тс = 9,81 кН; 1 кгс/см² = 10⁵ Па = 0,1 МПа; 1 кгс_*м = 0,1 Дж.

Авторы надеются, что настоящее издание учебника «Путевые машины» будет способствовать глубокому изучению путевой машинной техники, получению навыков выбора оптимальных параметров рабочего оборудования и эффективных режимов эксплуатации путевых машин, обеспечивающих работоспособность железнодорожного пути в новых условиях.

 

ГЛАВА 1. МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА

1.1. Устройство железнодорожного пути

Железнодорожный путь (рис. 1.1) представляет собой многоэлементный комплекс инженерных сооружением и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей, предназначенный для движения поездов. Он состоит из верхнего строения, воспринимающего усилия от колёс подвижного состава и направляющего их движение и нижнего строения (земляное полотно), служащего основанием для верхнего строения, а также искусственных сооружений (мостов, тоннелей, водопропускных труб, путепроводов и т.д.), устройств связи [6, 47, 57, 59].

Верхнее строение пути состоит из рельсов, шпал, скреплений, балластного слоя, стрелочных переводов и дополнительных элементов – противоугонов, стяжек, мостового полотна. Самый ответственный элемент – рельсы (рис. 1.2, а). Их прокатывают на металлургических заводах стандартной длины 25 м (для кривых участков пути выпускаются укороченные рельсы длиной 24,84 и 24,92 м). Ранее выпускали рельсы длиной 12,5 м. Применяются следующие типы рельсов: Р50, Р65, Р75, соответственно массой 51,67; 64,72; 74,41 кг в одном метре. Буква Р означает слово «Рельс», а цифра – приблизительную массу одного метра рельса. Наибольшее распространение имеют рельсы типа Р65. Каждый рельс имеет головку, шейку и подошву. У рельсов Р65 и Р75 ширина подошвы и шейки одинаковые, что даёт возможность использовать одни и те же стыковые и промежуточные скрепления.

На каждом конце рельсов Р65, Р75, Р50 имеются два или три отверстия диаметром 36 мм (рельсы Р65 и Р75) и 34 мм (рельсы Р50). В зависимости от типа стали рельсы бывают I и II групп. Железнодорожный путь бывает стыковой и бесстыковой. При стыковом пути концы соседних рельсов соединяются стыковыми скреплениями, включающими накладки и болты.

Для рельсов Р75, Р65, Р50 применяются двухголовые накладки (рис. 1.2, б). Масса накладки для рельсов Р50 – 18,77 кг, для рельсов Р65 и Р75 – 23,78 кг для четырехдырных и 29,5 кг для шестидырных. Современные болты имеют круглую головку. Диаметр болта 24 мм (рельсы Р50) и 27 мм для рельсов Р75 и Р65.

Часто отверстия в накладках имеют овальную форму, что исключает проворачивание болтов при завертывании гаек. Сила, сжимающая шайбы, равна 12 кН. Болты в стыках устанавливаются поочередно головками то внутрь, то снаружи колеи. На отечественных дорогах принят стык на весу между двумя шпалами, который является более упругим, чем стык на сдвоенных шпалах, хотя последний, рекомендуется для переходных стыков при нагрузке на рельсы более 230 кН. Расстояние между осями стыковых шпал принято 420 мм (рельсы Р75 и Р65), 440 мм (рельсы Р50) и 500 мм для любых других рельсов. Стыки обычно устанавливаются по наугольнику, т.е. напротив друг друга, хотя в кривых малого радиуса возможно их расположение вразбежку. Расположение стыков по наугольнику обеспечивает плавное движение поездов (без перекосных толчков), позволяет механизировать процесс укладки пути звеньями и устройство электроизолирующего стыка при автоблокировке.

Для передачи нагрузки от рельсов к балластному слою и земляному полотну укладываются шпалы. Рельсы опираются на опоры – шпалы, (полушпалы в метро), плиты, рамы через прокладки. Шпалы бывают деревянные, железобетонные (рис. 1.3) и металлические. Деревянные шпалы изготавливают трех типов: обрезные (IА) и необрезные (IБ) применяют для главных путей; IIА, ПБ – для станционных и подъездных; ША, ШБ – для малодеятельных. Длина деревянной шпалы равна 2750 мм, масса 71 кг. Шпалы укладывают под рельсы на определенном расстоянии одну от другой. Схема их укладки на длине звена называется эпюрой шпал. Обычно укладывают на каждом звене длиной 25 м 46 шпал или 1840 шпал на 1 км пути. В кривых участках при радиусе менее 1200 м, и на скоростных участках при радиусе менее 2000 м, укладывают 50 шпал на звено, или 2000 шпал на 1 км. На станционных путях имеются участки, где уложено 1440 и 1600 шпал на 1 км.

Железобетонные шпалы укладываются в путь с 1959 г. Изготавливаются железобетонные шпалы, армированные проволокой диаметром 3 мм (44 шт.), типов: ШС-1, ШС1у для раздельных клеммно-болтовых скреплений; ШС-2, ШС-2у для нераздельных клеммно-болтовых скреплений. Масса шпалы с увеличенной опорной площадью достигает до 350 кг. Промежуточные скрепления (рис 1.4) служат для прикрепления рельсов к шпалам. Под рельсы устанавливают подкладки. В зависимости от типа пути применяется смешанное костыльное скрепление (см. рис. 1.4, б) и раздельное шурупно-болтовое скрепление (см. рис. 1.4, а, в). При деревянных шпалах, как правило, применяется костыльное скрепление с длиной костыля 165 мм. Подкладка и рельс крепятся к шпале костылями 12, а подкладка к шпале – пришивочным костылем 13. При раздельном скреплении подкладка крепится к шпалам, а рельс к подкладке. Для уменьшения износа шпалы, а также для регулирования высоты установки рельса под подкладку устанавливают специальные прокладки 9 толщиной 6–10 мм из дерева, резины, гомбелита и т.п. Подкладки применяются обычно клинчатые двухребордчатые. Клинчатая подкладка имеет уклон 1:20 и облегчает постановку рельсов с подуклонкой, повышающей устойчивость движения поезда. На железобетонных шпалах обычно применяют клеммно-шурупные (см. рис. 1.4, а, в) и клеммно-болтовые скрепления КБ-65 (рис. 1.5). В первом случае подкладка 1 (см. рис. 1.4, а, в) крепится к шпале 11 шурупами 8, во втором – закладными болтами 7 (см. рис. 1.5). Крепление рельса к подкладке выполняется клеммными болтами и жесткими клеммами 7 (см. рис. 1.4, а, в) и 6 (см. рис. 1.5).

В последнее время в путевом хозяйстве используются пружинные бесподкладочные скрепления типа ЖБР (рис.1.6) и тапа АРС (рис.1.7.), обеспечивающих упругое соединение рельса со шпалой.

Скрепление АРС относится к безболтовым промежуточным скреплениям для железобетонных шпал (автор Л.П.Алексеева МГУПС), усилие нажатие которых на подошву рельса устанавливается в момент его монтажа. Регулирование усилия нажатия в период эксплуатации выполняется поворотом монорегулятора 4.

Шпалы укладывают на балласт, который воспринимает нагрузку от рельсов и передает ее на земляное полотно. Кроме того, балласт дренирует (пропускает) воду. В качестве основного железнодорожного балласта используется щебень фракций 25-60 мм по ГОСТ 7392-2002, на малодеятельных путях используется гравий, песок. Планируется переход на щебень с кубической формой частиц, обеспечивающий повышенную устойчивость балластной призмы. Поперечные размеры балластных призм (рис. 1.8.) выбираются в зависимости от типа верхнего строения пути и земляного полотна. Земляное полотно сооружается из грунтов и воспринимает нагрузку от верхнего строения. Земляное полотно (путь) характеризуется продольным профилем (уклонами), планом линии (кривыми) и поперечным профилем: насыпи, выемки, нулевого места.

В кривых участках для возвышения наружного рельса h _в балластная призма имеет наклон к горизонту (рис 1.8, б). Максимальное возвышение рельсов на железных дорогах ОАО «РЖД» h _в = 150 мм. Балластная призма выполняется многослойной. Двухслойная призма состоит из щебеночного слоя и песчаной подушки, которая играет роль подстилающего слоя, предотвращающего повреждение основной площадки земляно