Угон пути
Угон пути - продольное перемещение рельсов относительно шпал или рельсошпальной решетки относительно балластного слоя под действием продольных сил, создаваемых движущимся подвижным составом и изменением температуры. Угон пути проявляется на площадках, но в большей мере на спусках и особенно на тормозных участках пути. Он происходит в сторону движения поездов. На однопутных линиях угон преобладает в направлении большего грузопотока.
Причины
При исследовании причин угона пути возникло несколько гипотез, объясняющих это явление.
1. Профессор Васютынский объясняет угон рельсов как результат удара колеса в противошерстный конец рельса в стыке, где из-за того, что конец отдающего рельса прогибается в момент перехода колеса через стык несколько больше, чем конец принимающего рельса, образуется ступенька.
Рис. 2.44. Перекатывание колеса через стык
2. Теория Кюнера также объясняет угон наличием удара колеса, но не в ступеньку, а в головку противошерстного (принимающего) рельса.
3. Рудницкий понимает явление угона иначе. Он полагает, что благодаря силам трения между колесом и рельсом колесо при движении увлекает за собой не только рельс, но и шпалу, и балласт (рис. 2.45). Когда же колесо перейдет на следующую шпалу, разгруженная шпала и балластный слой передвинутся назад, рельс же полностью назад не вернется, так как будет прижат к той шпале, на которой в это время находится колесо.
Рис. 2.45. Положение колеса на опирающейся части рельса
4. Джонсон объясняет угон тем, что рельс под тяжестью колеса изгибается в пролете между шпалами. При этом сечения ab и cd принимают наклонное положение (рис. 2.46). Когда колесо продвинется влево и станет над шпалой, а изогнувшийся рельс выпрямится и удлинявшиеся при изгибе нижние волокна приобретут нормальную длину, проскользнувшие над левой шпалой нижние волокна при укорочении не вернутся в первоначальное положение, так как будут прижаты над этой шпалой колесом. Таким образом, рельс продвинется влево.
5. По теории Членова, рельс, нагреваясь до определенной степени, сохраняет свою длину, так как он защемлен накладками и прикрепителями. Но достаточно подходящему к рельсу колесу встряхнуть его ударом, как он сразу удлинится в сторону движения. Односторонность удлинения рельса объясняется тем, что едва колесо ударит в его торец, как мгновенно то же колесо прижмет конец рельса к шпалам. Таким образом, произойдет перемещение – угон рельса.
Рис. 2.46. Положение колеса в пролете между шпалами
6. Угон пути объясняют и действием сил, возникающих между колесом и рельсом при торможении подвижного состава. По этой причине на тормозных участках угон может быть весьма сильным.
7. В ряде случаев в зависимости от состояния ходовых частей подвижного состава и рельсовой колеи по уровню и шаблону угону могут способствовать удары колес в боковые грани рельсов при косых набеганиях и вилянии железнодорожных экипажей (рис. 2.47а), а также при входе этих экипажей в кривые (рис. 2.47б).
8. Профессор Альбрехт считает основной причиной угона изгиб рельса под подвижной нагрузкой, при котором, если связь между рельсом и опорами не абсолютна и реактивные силы основания на некоторых участках изгиба рельса больше погонных сил сопротивления проскальзывания рельсов, подошва рельса проскальзывает над шпалами.
Рис. 2.47. Схема возникновения угонных сил
в зависимости от положения ходовых частей подвижного состава и пути:
а – косое набегание колеса на рельсы; б – вход в кривую
Если более кратко, то к причинам угона пути относятся: сопротивление движению колес подвижного состава; удлинение и укорочение рельсов под действием температурных сил; удары колес о рельсы в стыках; удары колес в боковые грани рельсов при косых набеганиях экипажей на прямых и при входе их в кривые участки пути; изгиб рельсов под движущейся нагрузкой. Итак, угон пути – это процесс накопления продольных перемещений в результате многих причин. Угон чрезвычайно вреден для пути. Он вызывает значительные расстройства и дополнительные работы по перешивке пути, перегонке шпал и разгонке зазоров, а также способствует ускорению износа элементов пути. На путях, подверженных угону, 30–40 % всех расходов на содержание и ремонт связано с наличием этого явления.
Борьба с угоном пути
Радикальное средство борьбы с угоном пути – создание конструкции верхнего строения, обладающей большим сопротивлением продольным силам. Угон пути можно уменьшить, применив раздельные промежуточные скрепления, поставив путь на щебень или увеличив число шпал на 1 км.
Для закрепления пути от угона используют специальные приспособления – противоугоны. Наиболее просты и удобны в эксплуатации пружинные противоугоны (рис.), передающие силы угона на подкладку. Кроме простоты конструкции, к достоинствам этих противоугонов следует отнести одноэлементность и легкость. Масса противоугона для рельсов Р65 составляет 1,28 кг, Р50 – 1,15 кг. Сопротивление смещению этих противоугонов по подошве рельсов равно 4,9– 5,9 кН (500–600 кгс).
Клиновые противоугоны (рис. 2.49) систем Шестопалова и Истомина тяжелы (4–4,5 кг), однако обладают большей сопротивляемостью сдвигу – 24,5–29,4 кН (2500–3000 кгс). Их устанавливают так, что одна пара передает угоняющие усилия на несколько шпал через деревянные распорки, размещаемые между шпалами. Распорки усложняют содержание и ремонт пути. По этой причине, а также из-за значительной металлоемкости клиновые противоугоны выходят из употребления.
Рис. 2.49. Самозаклинивающийся (клиновой) противоугон
Особенно сильное закрепление пути от угона требуется на участках пути с частым применением торможения поездов и на линиях, где обращаются шести- и восьмиосные вагоны. Станционные пути должны быть также надежно закреплены от угона. Пути одностороннего движения поездов, горочные, подгорочные и сортировочные закрепляют постановкой на каждое 25-метровое звено по 18 пар пружинных или самозаклинивающихся противоугонов при щебеночном балласте и по 20 пар при песчаном балласте. На путях двустороннего движения ставят по 14 пар противоугонов на звено в одном направлении и по 14 пар – в другом направлении. Остальные станционные пути и стрелочные переводы закрепляют от угона, исходя из условий их работы.
Угон пути разрушает уплотнение балластной призмы, порождает интенсивные расстройства пути, вызывает поломки рельсов и скреплений, интенсивный износ шпал, искажения колеи и другие опасные для движения поездов неисправности. Начавшись, он нарастает все больше и больше. Огромные затраты труда на устранение последствий угона оказываются безрезультатными, если прежде всего не ликвидировать сам угон.
В США компания «Портек Рейл» (Portec Rail) производит стандартные пружинные противоугоны XL-1 Fair, которые широко применяются на железных дорогах США и Канады. Их достоинством является Т-образная форма сечения, при которой обеспечивается полное прилегание к подошве рельса, и увеличенная поверхность опирания на
шпалу. Для линий с высокой грузонапряженностью выпускаются усовершенствованные противоугоны Impruved Fair.
См. также
Литература
Пшениснов Н.В. Железнодорожный путь: учебник / Н.В. Пшениснов. – Н. Новгород: Научно-издательский центр «XXI век», 2019. – 292 с.