Вход — sdo.rzd.ru/lms Размеры и допускаемые отклонения ширины колеи S и ширины колесной пары q установлены с таким расчетом, чтобы обеспечить наличие необходимой для нормального движения колесной пары по рельсовой колее суммы зазоров d1 и d2 между гребнями колес и рельсами.
Вследствие колебания (виляния) колесная пара в прямой может занять любое промежуточное положение, при этом величины зазоров d1 и d2 будут меняться, но их сумма d1 + d2 = d в данном сечении пути для конкретной колесной пары – величина постоянная. При полном прилегании гребня одного колеса к рельсу зазор d оказывается на противоположной стороне. Из рис. 1 видно, что ширина колеи
где q – ширина колесной пары; d – суммарный зазор между рабочими гранями рельсов и ребордами колес; ξs – упругое уширение ширины колеи под подвижным составом. Обычно при исправном состоянии пути и подвижного состава упругое расширение колеи xs = 2 мм в прямых участках пути и 4÷8 мм в кривых. Величина отжатия зависит от типа рельсов, состояния скреплений и шпал, нагрузки на ось, скорости движения. Под тяжеловесными нагрузками отжатие рельса может превышать 8 мм.
Зазор d необходим для уменьшения износа рельсов и гребней колес; уменьшения сопротивления движению поездов; недопущения вползания гребня колеса на рельс.
В то же время чем больше суммарный зазор и скорость движения, тем больше будут горизонтальные поперечные силы, возникающие при виляющем движении экипажа на прямых, и тем сильнее возможны удары гребней колес в рельсы при косых набеганиях колес в прямых и при входе в кривые участки пути, при этом ухудшаются условия комфортабельности езды пассажиров.
Практически уменьшить зазор d возможно за счет:
1) увеличения ширины колесной пары, ужесточая допусковые отклонения по сужению насадки колес мм, и увеличения минимально допустимой ширины гребней колес мм;
2) уменьшения ширины колеи.
Ширина рельсовой колеи S = 1524 мм (5 футов), принятая в 1842 г. , была государственным стандартом для всех русских железных дорог вплоть до 1970 г.
В середине пятидесятых годов прошлого столетия во ВНИИЖТе под руководством В. Никифоровского были проведены исследования по установлению оптимальной ширины колеи на прямых участках пути.
С 1965 г. исследования влияния ширины колеи 1520 мм на прямых и кривых радиусом до 350 м проводила кафедра «Путь и путевое хозяйство» ВЗИИТа под руководством М. Чернышова. На Свердловской, Южно-Уральской, Северо-Кавказской, Московской и Львовской дорогах были организованы эксплуатационные наблюдения. За два года наблюдений не было выявлено никаких отрицательных последствий в части увеличения количества выхода рельсов по дефектам. Исследования показали, что на участках пути с шириной колеи, равной 1518 мм, количество дефектных рельсов было больше, чем на участках с шириной колеи 1524 мм. Уменьшение ширины колеи на 4 мм, т. S = 1520 мм, не повлияло на увеличение выхода рельсов по дефектам.
На основе экспериментальных и теоретических исследований была регламентирована ширина колеи S = 1520 мм на прямых участках пути и в кривых радиусом R ≥ 350 м.
На существующих линиях впредь до их перевода на колею 1520 мм (при капитальном ремонте пути) допускается на прямых участках пути и в кривых радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи S = 1524 мм.
На Сахалинской железной дороге номинальный размер ширины колеи S = 1067 мм. В последние годы частично железные дороги Сахалина реконструируют с изменением ширины колеи, т. устраивают ее равной 1520 мм.
Размеры колесных пар, рельсовой колеи и суммарного зазора d приведены в табл.
В многоосных жестких базах иногда (у паровозов) устраивают у некоторых осей колеса без реборд; иногда колесам дают неполномерные реборды.
В табл. 1 приведены параметры ходовых частей подвижного состава, обращающего по железным дорогам Российской Федерации.
Допуски содержания рельсовой колеи по ширине
Содержание ширины колеи в соответствии с нормой – одна из главных задач путейцев. Однако под воздействием поездов ширина колеи меняется, и содержать ее совершенно неизменной практически невозможно. Поэтому введены допуски, которые указывают возможные пределы ее уширения и сужения.
Выбор допусков связан с условиями взаимодействия пути и подвижного состава, с интенсивностью и скоростью движения поездов. Величина допусков ширины колеи – это вопрос как технический, так и экономический. Оптимальные допуски ищутся уже более 100 лет.
В истории развития железных дорог России допуски неоднократно менялись. В 1894 г. при номинальном значении ширины колеи S = 1524 мм были установлены допуски +0,003 и –0,001 саженей (+6,4 и –2,13 мм). Периодически допуски меняли так: в 1922 г. – +6, –0; в 1928 г. – +10, –0;в 1935 г. – +6, –2; в 1962 г. – +6, –4. Последние допуски просуществовали до 1996 г.
На участках с меньшими скоростями, т. при V < 50 км/ч, допуски на уширение +10 мм и на сужение –4 мм.
Допустимыми пределами колебаний в размерах ширины колеи покрывается влияние неточности пришивки, обжатия скреплений, небольших неровностей рельсов и скреплений, износа рельсов и скреплений, некоторого расплющивания головок рельсов в стыках, небольшого остаточного отжатия промежуточных скреплений в процессе эксплуатации.
Для обеспечения плавности хода регламентируются не только абсолютные значения допустимых отклонений по ширине колеи, но и степень пологости изменения ширины колеи в пределах этих допусков.
Резкое изменение ширины даже в пределах допусков вызывает внезапный толчок подвижного состава. Такой толчок порождает большие боковые силы, что может нарушить безопасность движения поездов особенно на бесстыковом пути температурно-напряженного типа в период действия сжимающих продольных температурных сил.
На участках, где установлена максимальная скорость движения пассажирских поездов до Vmax = 140 км/ч, плавность отвода (уклон отвода) по ширине колеи должна быть не более i = 1 ‰ (т. 1 мм на 1 пог. м пути). При скоростях 140÷159 км/ч i = 0,67 ‰ (1 мм на 1,5 пог. м); при скоростях 160 км/ч и более уклон отвода i = 0,5 ‰ (т. 1 мм на 2 пог.
В соответствии с Инструкцией по текущему содержанию пути (ЦП-774) при превышении допускаемого уклона отвода ширины колеи для установленной скорости, определяемого на базе 2 м, скорость уменьшается до значений, соответствующих фактическому уклону отвода, вплоть до закрытия перегона для движения поездов.
Предельно допускаемые уклоны отвода ширины колеи, определяемые на базе 2 м, приведены в табл.
Допускаемые уклоны отвода ширины колеи iотв, ‰
Допускаемые скорости движения поездов до Vmax, км/ч
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
При уклоне отвода ширины колеи более 5 ‰, в том числе и при измерении на базе 1м, путь для движения поездов закрывается, и принимаются меры к немедленному устранению неисправности пути.
Уклон отвода ширины колеи при ручных промерах определяется как разность значений ширины колеи в сечениях пути через 2 м, уменьшенная на разность величин бокового износа рельсов в этих сечениях и деленная на 2000 м.
Пример. Ширина колеи в сечении 1 составляет 1530 мм и боковой износ головки наружного рельса 4 мм; в сечении 2 (через 2 м) – ширина колеи 1535 мм и боковой износ 6 мм; уклон отвода ширины колеи составляет
Обоснование предельно допускаемых размеров ширины колеи
Для оценки допустимости установленных отклонений по ширине колеи определены размеры ширины колеи, которые являются опасными при ее сужении и уширении. Предельные отклонения ширины колеи по сужению и уширению определены из условия обеспечения безопасности движения поездов.
где Tmax – максимальная величина насадки, Tmax = 1443 мм; hmax – максимальная ширина гребня колеса, hmax = 33 мм; m – утолщение гребня выше расчетной плоскости, для вагонных колес m = 1 мм.
Следовательно, заклинивание колесной пары в рельсовой колее на прямых участках пути становится возможным при ширине колеи Smin = 1511 мм.
Такое положение колесной пары возможно при ширине колеи
где hmin– минимальная ширина гребня колеса, hmin = 25 мм; m – утолщение гребня выше расчетной плоскости, m = 1 мм; Тmin – минимальная величина насадки, Тmin=1437 мм; 124 – расстояние от внутренней грани колес до начала фаски колеса (6´6 мм); r13– горизонтальное расстояние от начала закругления головки рельса до ее рабочей грани, r13 = 13 мм.
Рис. Расчетное положение колесной пары при определении максимально допустимой ширины колеи
Следовательно, провал колесной пары возможен при ширине колеи мм.
Однако практически опасность схода может наступить при ширине колеи меньше 1574 мм, когда точка перехода коничности поверхности катания колеса 1/20 в 1/7 совпадет с началом закругления головки рельса (рис. 15) и мм.
В этом случае, если будут иметь место большой боковой толчок или наличие плохих шпал, или изношенных промежуточных скреплений, то возникнет дополнительное распирание колеи. Сразу колесо не провалится, но через несколько оборотов оно может отжать рельсовую нить и соскользнуть с нее внутрь колеи.
Таким образом, при ширине колеи S ≤ 1511 мм и S ≥ 1547 мм путь закрывают для движения поездов.
Положение рельсовых нитей по уровню
По высоте обе рельсовые нити должны быть на одном уровне. Однако еще в начале 80-х гг. XIX в. некоторые дороги практиковали содержание пути с превышением одной нити над другой на 0,002 сажени (4 мм). С 1952 г. в связи с повышением скоростей движения поездов на Челябинском направлении было вновь принято и внесено в ПТЭ решение содержать перешивочную нить выше рихтовочной.
На металлических мостах длиной более 25 м, в тоннелях, на стрелочных переводах и на подходах к ним на протяжении 25 м рельсовые нити должны быть в одном уровне.
Перечень прямых участков, где разрешается содержание одной рельсовой нити выше другой на 6 мм, устанавливается приказом начальника дистанции пути.
В чем польза от устройства понижения одной нити относительно другой? Когда экипаж движется по такому пути, он слегка наклоняется. При этом возникает боковая сила, которая старается прижать колеса к пониженной (рихтовочной) нити. Поэтому, хотя подвижной состав и виляет при движении в колее, он двигается, придерживаясь в основном рихтовочной, т. более плавной нити, рихтовочную нить по направлению в плане выравнивают с помощью оптических приборов или бинокля). Это способствует более плавному движению поезда, в первую очередь, на участках с высокими скоростями.
Ощутимая польза от понижения одной из нитей достигается лишь в том случае, если это понижение одинаково и постоянно на всем протяжении прямой. Если же понижение будет непостоянным, то возникнут дополнительные причины колебания вагонов и вместо пользы будет вред.
Нормы и допуски содержания рельсовой колеи по уровню.
От нормального положения рельсовой колеи по уровню возможны два принципиально различных вида отклонений.
Первый – превышение одной рельсовой нити над другой выше установленных допусков влечет за собой несколько большую нагрузку на пониженную рельсовую нить, а при длительном его оставлении – несколько больший ее износ.
Второй – перекос нитей (рис. 16), это резкие отклонения по уровню рельсовых нитей от среднего положения сначала в одну, затем в другую сторону с расстоянием между вершинами (т. наибольшими отклонениями по уровню) 20 м и менее (величина 20 м определяется самой большой длиной единицы подвижного состава).
Рис. Утрированная схема образования перекосов пути
Если суммарное отклонение рельсовых нитей по уровню в разные стороны превышает 8 мм, то требуется устранение такой неисправности.
Превышающий установленные допуски перекос является опасным видом отступления в положении рельсовых нитей по уровню, так как при следовании по нему подвижного состава может получиться разгрузка отдельных колес. Разгрузка колеса от вертикальной силы при сильном боковом прижатии его гребня к рельсу может вызвать вкатывание гребня колеса на рельс и сход подвижного состава. Перекосы тем опаснее, чем выше скорость.
В соответствии с п. 9 ПТЭ номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках пути и на кривых радиусом 350м и более – 1520 мм. Ширина колеи на более крутых кривых должна быть:
При радиусе от 349 до 300 м 1530 мм
При радиусе от 299 и менее 1535 мм.
На участках ж. д линий и путях, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась, допускается на прямых и кривых участках пути радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи – 1524 мм. При этом, на более крутых кривых ширина колеи принимается:
При радиусе от 650 до 450 м 1530 мм
При радиусе от 449 до 350 м 1535 мм
При радиусе от 349 и менее 1540 мм.
Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках пути не должны превышать по сужению –4 мм, по уширению +8 мм, а на участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее – по сужению -4 мм, а по уширению +10 мм.
Ширина колеи менее 1512 и более 1548 мм не допускается.
Ширина колеи для пути, уложенного на ж/б шпалы до 1998 г. менее 1510 и более 1548 мм не допускается.
Номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более — 1520 мм. Ширина колеи на более крутых кривых должна быть:
при радиусе от 349 до 300 м — 1530 мм;
при радиусе от 299 м и менее — 1535 мм.
На участках железнодорожных линий и железнодорожных путях, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась, до их реконструкции допускается на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи — 1524 мм. В этих случаях на более крутых кривых ширина колеи принимается:
при радиусе от 650 до 450 м — 1530 мм;
при радиусе от 449 до 350 м — 1535 мм;
при радиусе от 349 м и менее — 1540 мм.
Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути не должны превышать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм, а на участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее, — по сужению -4 мм, а по уширению +10 мм.
Порядок устранения отклонений, превышающих указанные значения, устанавливается, соответственно, владельцем инфраструктуры, владельцем железнодорожных путей необщего пользования.
Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается. Нахождение и курсирование железнодорожного подвижного состава, предназначенного для использования на железнодорожных путях общего пользования, по железнодорожным путям, не соответствующим указанным нормам, не допускается.
На железнодорожных путях необщего пользования допускается сохранять до переустройства:
номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на участках с деревянными шпалами на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более — 1524 мм;
ширину колеи на более крутых кривых:
при радиусе от 349 м и менее — 1540 мм;
величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом 350 м и более не должны превышать по сужению -8 мм, по уширению +6 мм, а на участках железнодорожного пути радиусом 349 м и менее — по сужению -4 мм, по уширению +10 мм.
На строящихся, а также после проведения реконструкции и капитального ремонта железнодорожных путей номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более должен быть — 1520 мм.