Стрелочный перевод
СТРЕЛОЧНЫЙ ПЕРЕВОД - устройство, обеспечивающее разветвление рельсовых путей при их соединении и пересечении. В зависимости от числа разветвлений стрелочные переводы бывают одиночные, двойные и перекрестные.
Общие сведения
Одиночные переводы - наиболее распространенный вид соединения и пересечения рельсовых путей, являющийся основой всех других видов соединений и пересечений. Двойные и перекрестные переводы заменяют систему, состоящую из двух одиночных переводов, уложенных попутно один за другим или навстречу друг другу.
Основные элементы одиночного перевода: стрелка, комплект крестовинной части, соединительные пути, переводные брусья (рис. 4.78). Стрелка состоит из двух рамных рельсов, двух остряков, двух комплектов корневых устройств, переводного механизма, упорных и опорных устройств. Для рамных рельсов используют отрезки стандартных рельсов или целые рельсы стандартной длины, отличающиеся от уложенных в путь наличием в их шейках дополнительных отверстий для крепления упорных болтов, монтирования корневого устройства и деталей запорного и переводного механизмов. Остряки, предназначенные для направления подвижного состава на прямой или боковой путь, изготовляются из отрезков обычных рельсов или специальных профилей, остроганных на одном конце (т. н. острие) для обеспечения плотного прилегания к рамному рельсу. Корневое устройство служит для закрепления заднего конца (корня) остряка в горизонтальной плоскости и соединения остряка с примыкающими к нему рельсами. В комплект крестовинной части входят крестовина (включающая сердечник и два усовика), стыковые устройства, два контррельса и опорные приспособления. Самое узкое место между усовиками называется горлом крестовины. Промежуток между боковыми гранями усовика и сердечника представляет собой желоб, по которому осуществляется переход колесных гребней при движении подвижного состава. Для направления колес подвижного состава при их движении в соответствующий желоб крестовины служат контррельсы, которые изготовляются из обычных путевых рельсов или рельсов специального профиля. Своей средней частью контррельсы перекрывают т. н. вредное пространство - расстояние от горла крестовины до сечения сердечника шириной 40 см. Соединение стрелки с крестовинной частью обеспечивают соединительные пути. Переводные брусья объединяют в единое целое конструкцию стрелочного перевода, воспринимают давление от колес подвижного состава через детали перевода и передают это давление на балластный слой. На схемах станций принято изображать стрелочные переводы в осях. Точка пересечения осей разветвляемых рельсовых путей называется центром стрелочного перевода.
Комбинация различных видов переводов
При различных комбинациях стрелочных переводов и глухих пересечений можно устраивать: соединение двух путей в один или разветвление одного пути на два (рис. 3.50 а); съезды, соединяющие два соседних пути в одном направлении (рис. 3.50,6); перекрестные съезды, соединяющие соседние пути в разных направлениях (рис. 3.50,в); пересечения одного пути другим в одном уровне – прямоугольные или косоугольные (рис. 3.50,г); стрелочные улицы, соединяющие ряд параллельных путей. Поворот подвижного состава на 180° осуществляется укладкой пути и стрелочных переводов с образованием треугольников (рис. 3.50,с) или петли (рис. 3.50,е). Применение различных видов соединений и пересечений путей позволяет осуществлять необходимое путевое развитие на станциях в соответствии с технологией их работы.
Обыкновенный стрелочный перевод
Наиболее распространенной конструкцией, входящей в состав многих соединений и пересечений рельсовых путей, является одиночный обыкновенный стрелочный перевод (рис. 3.51),
основные элементы и узлы которого – стрелка с переводным механизмом, крестовина с контррельсами (крестовинная часть), соединительные пути, переводные брусья или другое подрельсовое основание. Стрелка современного стрелочного перевода состоит из двух рамных рельсов, двух остряков (рельсов с одним заостренным концом), предназначенных для направления подвижного состава на прямой или боковой путь, двух комплектов корневых устройств, соединяющих остряки с примыкающими к ним рельсами соединительных путей, переводного механизма с внешними замыкателями, которые обеспечивают плотное прилегание остряков к рамным рельсам при движении экипажей, опорных и упорных приспособлений, скреплений и других деталей.
Крестовинная часть включает собственно крестовину (сердечник и два усовика), два стыковых устройства, два контррельса, лежащих против крестовины, опорные приспособления, скрепления и пр. Сама крестовина служит для пересечения рельсовых нитей перекатыванием колес через желоб между усовиком и сердечником, а контррельс – для направления их в желоб, соответствующий положению стрелки. Тангенс угла крестовины а называется маркой крестовины и стрелочного перевода и обозначается 1/N, где N – число марки. На отечественных ж. д. применяются стрелочные переводы марок: 1/6, 1/9, 1/11, 1/18 и 1/22. Математическим центром, или острием острой крестовины (точка С на рис. 3.51), называется точка пересечения продолжения рабочих кантов сердечника крестовины. Практическое острие, которым заканчивается сердечник, имеет ширину 9-12 мм. Горлом крестовины называют сечение, в котором расстояние между рабочими кантами усовиков минимально. Промежуток между горлом и практическим острием крестовины, на котором гребни колес не направляются рельсовыми нитями,- т.н. вредное пространство. Направление колес на этом участке осуществляется контррельсами, которые являются обязательным дополнением к крестовине.
Стрелочный перевод крепится к деревянным или железобетонным переводным брусьям, которые обычно укладывают на балластную призму. Теоретической длиной Lт одиночного стрелочного перевода называется расстояние, измеренное по направлению основного пути от острия остряка до математического центра острой крестовины, а полной (практической) длиной Lп – расстояние от переднего стыка рамных рельсов до конца крестовины. При этом Lп = Lт + m1+p, где m1 – передний вылет рамного рельса по отношению к острию остряка, m2 — задний вылет рамного рельса; р – хвостовой вылет крестовины (расстояние от математического центра крестовины до ее хвостового торца).
Глухое пересечение
Глухие пересечения применяются на станционных путях и путях промышленных предприятий. В зависимости от угла, под которым пересекаются рельсовые пути, они подразделяются на прямоугольные и косоугольные. Кроме того, глухие пересечения различают: по ширине колеи пересекающихся путей (с разной и одинаковой шириной колеи); по конструкции крестовин (цельнолитые или сборные типа общей отливки сердечника и наиболее изнашиваемой части усовиков).
Прямоугольное глухое пересечение (рис. 3.52) состоит из четырех крестовин и пяти контррельсов (в том числе замкнутого по контуру).
В состав косоугольного пересечения входят две острые и две тупые крестовины, рельсы и переводные брусья. На магистральных ж. д применяются в основном косоугольные глухие пересечения прямолинейных путей с одинаковой шириной колеи. Геометрическая основа такого пересечения — ромб (рис. 3.53). В тупой крестовине косоугольного пересечения имеются два сердечника, а контррельс является составной частью крестовины и повышен относительно поверхности катания рельса Угол крестовины у принимается в зависимости от назначения косоугольного пересечения, а именно:
- если пересечение предназначено служить как самостоятельное устройство, то у как правило, равен 75, 60, 45, 30° и 2а, где а — угол крестовины одиночного обыкновенного стрелочного перевода;
- если глухое пересечение предназначено для укладки в перекрестный съезд, то угол у равен 2а (в этих случаях тупые и острые крестовины косоугольного пересечения характеризуются марками 2/N и называются двойными).
Перекрестный стрелочный перевод
Перекрестный стрелочный перевод представляет собой комбинацию глухого косоугольного пересечения и элементов одиночных стрелочных переводов, позволяющих движение поездов и отдельных экипажей по четырем направлениям. Такой перевод заменяет собой систему, состоящую из двух обыкновенных стрелочных переводов. При этом длина перекрестного перевода почти в два раза меньше длины, занимаемой двумя обыкновенными стрелочными переводами. Поэтому такие переводы выгодны в стесненных условиях, особенно на тупиковых пассажирских станциях. Недостатком перекрестных переводов является сложность конструкции и необходимость ограничения скоростей движения по ним.
Перекрестный стрелочный перевод также известен как английская стрелка или англичанка.
Элементы стрелочного перевода
Остряки
Конструкции стрелок переводов отличаются друг от друга остряками, рамными рельсами, креплением рамных рельсов к опорам, конструкцией переводного устройства. Остряки стрелок изготовляются из отрезков рельсов, остроганных на одном конце для обеспечения плотного прилегания к рамному рельсу. Передний (острый) конец остряка называется острием, а задний — корнем. Остряки бывают прямые и криволинейные (рис. 3.54). Преимуществом стрелок с прямолинейными остряками считается возможность применения обоих остряков как для правосторонней, так и для левосторонней стрелки. Эти стрелки имеют сравнительно большой угол удара колес в остряк, ухудшающий условия входа экипажей на боковой путь. Поэтому такие стрелки на магистральных ж. д. практически не применяются.
Криволинейные остряки могут быть касательного и секущего типа. Первые из них примыкают к рамному рельсу по касательной, что обеспечивает меньший начальный угол остряка и улучшает условия входа экипажей на боковой путь. Однако эти остряки имеют более тонкое и менее мощное острие, чем остряки секущего типа, получившие распространение на отечественных ж. д. Остряки секущего типа изготовляются из рельсов специального несимметричного профиля (рис. 3.55). Наиболее целесообразны низкие остряки, так как они более устойчивы под поездной нагрузкой и легче перемещаются по подушкам в условиях снегозаносимости. Пара остряков в стрелке соединена стрелочными тягами, а для их перевода служат переводные тяги, соединенные с переводным механизмом. По условиям перевода остряки подразделяются на поворотные с вкладышно-накладочным корневым креплением, перевод которых осуществляется в корне, и гибкие — с упругим изгибом по длине при переводе, которые в корневой части примыкают к рельсам соединительной части с помощью обычного накладочного стыка или с помощью сварки.
Рамные рельсы
Рамные рельсы крепятся к основанию посредством упорок и горизонтальных болтов или упругих клемм и специальных упругих скоб, устанавливаемых на башмаках соответственно снаружи и внутри колеи (рис. 3.56). Конструкция с внутренней скобой лучше воспринимает поездные нагрузки и повышает надежность работы рамных рельсов.
Соединительные пути
Крепление к основанию рельсов соединительной части осуществляется с помощью промежуточных скреплений с жесткими клеммами. Это основной вид скреплений в стрелочных переводах с деревянными брусьями. В переводах с основанием в виде железобетонных брусьев применяются промежуточные скрепления с упругими клеммами и высокими ребордами, которые обеспечивают необходимую устойчивость рельсовых нитей в условиях повышенных боковых сил в зоне стрелочного перевода. Такой же тип скреплений применяется в зоне крестовинного узла переводов с железобетонными брусьями.
Крестовина
Наиболее распространенной конструкцией крестовин стрелочного перевода является сборная крестовина типа общей отливки неподвижного сердечника и наиболее изнашиваемой части усовика (рис. 3.57).
Крестовины изготовляют с приварными рельсовыми окончаниями, чтобы соединять с примыкающими рельсами посредством обычного рельсового стыка или сварки. Контррельсовый узел крестовин с неподвижным сердечником состоит из собственно контррельса специального профиля (рис. 3.58), вкладышей и горизонтальных болтов для его соединения с путевыми рельсами, элементов крепления к основанию. Такая конструкция, хотя и является наиболее массовой, не лишена недостатков: затруднена регулировка желобов между контррельсом и ходовым рельсом; требуется повышенный расход металла при изготовлении контррельса; затруднена смена ходового рельса, который в эксплуатации часто поражается дефектами в виде седловин против зоны перекатывания по крестовине.
В последние годы на зарубежных ж. д. осуществляется переход к конструкции крестовинного узла, в которой контррельс непосредственно не связан с путевым рельсом (рис. 3.59). Начаты работы по переходу к такой конструкции и на отечественных ж. д.
Другой прогрессивной конструкцией крестовины является крестовина с подвижным сердечником. Она не требует применения контррельса, обеспечивает более плавное движение колес и имеет в 3-4 раза больший срок службы по сравнению с крестовиной с неподвижным сердечником. Крестовины с подвижным сердечником выпускаются серийно нескольких видов: с корневым креплением сердечника вкладышно-накладочного типа (крестовина поворотного типа), применяемая в основном на участках с большой грузонапряженностью и допускающая максимальные скорости движения 140 км/ч (при унифицированной длине с типовыми крестовинами с неподвижным сердечником) и 160 км/ч (при увеличенной длине крестовины); с длинным гибким сердечником; с гибко-поворотным сердечником, который по прямому пути крепится в корне к примыкающему рельсу (или рельсовой плети) с помощью обычного стыка или уравнительного прибора, а по ответвленному пути — посредством использования корневого стыка вкладышно-накладочного типа (рис. 3.60). По крестовинам с длинным гибким сердечником или с сердечником гибко-поворотного типа допускается скорость поездов до 200 км/ч, а в дальнейшем (после их усовершенствования) возможно увеличение скорости до 250—300 км/ч.
Подстрелочное основание
Наиболее массовым видом подстрелочного основания являются деревянные переводные брусья. Железобетонное основание по сравнению с деревянными брусьями обеспечивает: больший срок службы основания, большую устойчивость рельсовых нитей перевода под воздействием повышенных поездных нагрузок, большую равножесткость по длине перевода, экономию ценной деловой древесины. Однако применение железобетонных брусьев требует замены имеющихся стыков сварными во избежание быстрого износа и дефектов рельсов, элементов скреплений, железобетонных брусьев и основания. С кон. 1990-х гг. на ж. д. многих стран мира осуществляется постепенный переход к железобетонным брусьям и сварке стыков в зоне стрелочных переводов с такими брусьями.