Описание анкерного скрепления (АРС) рельсов: достоинства и недостатки, расшифровка аббревиатуры

Рассмотрим один из популярных вариантов соединения верхнего строения пути с опорным основанием. В фокусе внимания – АРС-скрепление: фото и видео, плюсы и минусы, особенности и комплектация. Пройдемся по основным моментам, начиная с истории его появления и назначения и заканчивая раскладкой – чтобы вы понимали, где, когда и как его монтировать.

В первую очередь определим, почему оно, вообще, было создано. В течение всего времени использования железнодорожного транспорта разрабатывались решения по модернизации полотна: улучшающие надежность колеи, позволяющие передвигаться по ней с большей скоростью. Поэтому важную роль всегда играли соединения, обеспечивающие связь опор и ВСП – их постоянно пытались улучшить. Тенденции диктовали внедрение бесподкладочных моделей с непосредственной фиксацией. Так и пришли к выпуску рассматриваемого нами варианта.

1. ЖД-скрепление АРС: кто придумал
2. Назначение
3. Область применения АРС-4: где рельсовое скрепление используется
4. Основные особенности анкерного скрепления рельсов АРС-4: описание конструкции
5. Основные преимущества анкерного рельсового скрепления АРС-4
6. Шпала ШС со скреплением АРС: технические характеристики
7. Достоинства и недостатки скрепления АР-4 по сравнению с КБ-65
8. Плюсы и минусы рельсовых скреплений АРС-4 по сравнению с ЖБР-65
9. Монтаж подрельсового узла
10. Раскладка шпал по эпюре
11. Размещение подкладок
12. Раскладка рельсов
13. Установка изолирующих уголков
14. Раскладка подклеммников
15. Размещение пружинных клемм
16. Монтаж монорегуляторов

ЖД-скрепление АРС: кто придумал

Его создали в МИИТ, причем московские специалисты сразу позаботились о защите авторских прав и оформили на свое изобретение целый ряд патентов, причем как российских (в числе 15 штук, № 43554, 61296 и другие), так и Евразийских, и международных.

Естественно, сначала были проведены всевозможные испытания, которые длились несколько лет, после чего, с 2001 года, производитель приступил к промышленному внедрению. На сегодняшний день с помощью рассматриваемых соединителей проложено уже свыше 3 тысяч километров пути, на Куйбышевском, Октябрьском, Горьковском, Юго-Восточном и других направлениях.

Назначение

По поводу того, что же значит сокращение «АРС» – это просто: расшифровка аббревиатуры дословно – Анкерное Рельсовое Скрепление. Максимально логично (да вы и сами уже наверняка разгадали этот несложный ребус).

Роль, которую оно выполняет, тоже понятна: обеспечить высокое качество связи опорных оснований и ВСП, сделать решетку (звено) по-настоящему устойчивой, сохраняющей целостность даже под воздействием постоянных и интенсивных нагрузок от проезжающего транспорта. В общем случае оно отвечает за стабильно сильное (но не чрезмерное) прижатие подошвы полотна к верху шпалы, даже в условиях высокого осевого давления или скачков температуры. И с 2001 года у него было время, чтобы отлично зарекомендовать себя на практике.

Область применения АРС-4: где рельсовое скрепление используется

Сегодня с его помощью укладывается бесстыковой путь, обладающий повышенной устойчивостью к поперечным и продольным сдвигам, на следующих участках железнодорожной линии:

• прямые отрезки, а также кривые, если у них радиус от 350 м, а ширина полотна – 1520 мм; кроме того, проводится активное тестирование соединений на переходах, там, где дистанция между параллельными нитями переменчивая и составляет от 1522 до 1528 мм;

• в тоннелях – с предусмотренной виброзащитой на лежнях;

• на мостах, причем как при наличии балласта, так и без него; в обоих случаях актуальны шпалы с охранными приспособлениями;

• в рамках одного челнока или между ним и соседним звеном.

Внимание, элементы скрепления АРС-4 могут длительно использоваться в любых климатических условиях, то есть в каких угодно регионах России, что определяет их перспективность. В случае массового внедрения оно поможет решить сразу две ключевые и до сих пор актуальные задачи:

• Сократить число работников, обслуживающих колею (перенаправив их силы на достижение других успехов).

• Значительно уменьшить риск угона плетей и все связанные с этим последствия.

Переход на данные соединители позволит автоматически убрать многие из все еще актуальных сегодня эксплуатационных недостатков и предотвратить преждевременную поломку закладных и клеммных болтов (так как их содержание просто не сможет быть неудовлетворительным).

Основные особенности анкерного скрепления рельсов АРС-4: описание конструкции

1. Рамно-арочный анкер, наглухо зафиксированный в зоне подрельсовой площадки, несъемный, выполненный из ВЧШГ, то есть из высокопрочного чугуна; нужен для синхронного использования клеммных узлов.

2. Пара прутковых пружин В-образной формы, с отогнутыми усиками (прямолинейными концами), размещенными между кронштейнами; делаются из стали 60С2А сечением 16-17 мм, в обязательном порядке покрываются антикоррозионным слоем и маркируются.

3. Эксцентриковые прижимы, обеспечивающие стабильную силу прижатия клеммы к подошве; каждый такой монорегулятор скрепления АРС весом 350 г представляет собой шестигранник, отлитый из ВЧШГ или штампованный из СТ 40Х и удобный для поворота посредством обычного гаечного ключа.

4. Прокладка категории ЦП 204 (М), в 14 мм толщиной, выполненная путем формовки из резины ТПК, 46ПМ-02 или аналогичной.

5. Изолирующие уголки с выступами по центру, размещенные между кронштейнами и делающие невозможным горизонтальный сдвиг; отливаются под давлением из термопласов или изготавливаются из капролона и поэтому обеспечивают электрическую изоляцию соединения.

6. Подклеммники, оснащенные ограничителями и выпущенные из Ст 3; могут быть монолитными и находиться прямо в шпале.

То, сколько конструктивных элементов в промежуточном скреплении АРС, отлично видно по следующей таблице.

С такой комплектацией связь рельса со шпалой получается легко регулируемой и стабильно надежной. Меняя позицию шестигранника-эксцентрика, можно задавать необходимое усилие прижатия. Соотношение представлено ниже:

И это далеко не все практические достоинства.

Основные преимущества анкерного рельсового скрепления АРС-4

Они познаются в сравнении с КБ-65 и ЖБР-65 (и мы проведем его ниже), но какие-то общие моменты можно выделить прямо сейчас. Например, однозначный плюс в том, что функциональный узел не проблема настраивать еще и по высоте – на целых 25 мм. Это помогают осуществить специальные прокладки 144 на 225 мм. Они выполняются из полимеров, а в толщину могут быть от 3 до 20 мм, поэтому всегда есть из чего выбирать с учетом параметров пластин рихтовки и изолирующих уголков.

Клеммы выполняются с изгибом усиков в одностороннем порядке, поэтому, меняя положение концов, можно расширить диапазон настройки позиций по вертикали. Другие факторы тоже играют свою роль – их мы свели в такую таблицу:

АРС – анкерное рельсовое скрепление, которое сразу стали предназначать для массового использования. Поэтому в течение всего времени его выпуска разрабатывались решения по его модернизации и по совершенствованию совместимых с ним функциональных частей решеток и звеньев.

Так, в 2005 году появились шпалы Ш-А05 с усиленной серединой, а затем и со стержневым армированием, которые при правильной сборке изнашиваются в 3 раза медленнее (согласно результатам испытаний). В 2006-2008 гг был придуман монорегулятор с высокой вандалоустойчивостью, а также амортизационные прокладки повышенной жесткости типа ЦП204М, облегченные, но все настолько же прочные анкеры и так далее.

Сегодня скрепление АРС, по сертификатам и ГОСТ, выпускается целым рядом российских производителей. Для Юго-Восточного направления его вместе со шпалами изготавливает Лискинский завод, для Московского – Вяземский, для Октябрьского – Чудовский, для Приволжского – Энгельсский. Все предприятия придерживаются актуальных ТУ и КД, предложенных МИИТ и согласованных с ОАО РЖД.

Суммарные мощности позволяют обеспечить укладку свыше 1000 километров железнодорожного полотна ежегодно. Учитывая соответствие патентам, результаты испытаний и уже накопленный опыт эксплуатации, можно не сомневаться в качестве и перспективности данного соединителя.

Шпала ШС со скреплением АРС: технические характеристики

• высота (измеряется в точке среднего сечения) – 145 мм;

• ширина (учитывая профиль, фиксируется понизу торца) – 300 мм;

• длина (вот она не меняется) – 2700 мм;

• масса (при наличии двух анкеров) – 280 кг;

• дистанция от одной наружной реборды до другой, помогающая сформировать колею, – 177 ± 1 мм;

• высота самого торца – 150 мм;

• затраты бетона на производство – 0,11 м3;

• расход стальной проволоки сечением 3 мм – 67,2 кг на 1 м3, чугуна – 85,45 кг на 1 м3.

Достоинства и недостатки скрепления АР-4 по сравнению с КБ-65

• Рельсовые нити надежно защищаются от продольных перемещений и не требуют периодического подкручивания, что оборачивается существенной экономией ресурсов при содержании пути. Если отталкиваться от статистики Московской, Юго-Восточной, Октябрьской линий, на каждую тысячу км это от 100 млн рублей ежегодно.

• Используемых элементов в узле вдвое или даже втрое меньше (от 7 до 9, а не 21), что повышает общую надежность конструкции, а также сокращает расход металла – на каждом километре до 16,43 тонн.

• Закладных болтов нет, поэтому нагрузка в местах технологических отверстий значительно снижается, что позволяет минимизировать ползучесть (в том числе и вибрационную) и продлить ресурс эксплуатации до 50 лет.

• Общая легкость деталей скрепления АРС-4: комплект весит в 3,5-3,6 раза легче/, чем КБ-65.

• Колею можно выправлять по высоте до 25 мм, а не до 14, а стабильность ее содержания по ширине более высокая.

• Ручные работы в 2,1 раза менее трудоемкие (доказано в ходе многомесячной практики).

• Сборку не проблема полностью автоматизировать, используя линии, производящие до 1000 м решетки за смену в 8 часов. Централизация данного процесса позволяет достичь годового экономического эффекта в 67 000 руб/км (и даже выше).

Сюда же нужно добавить ту пользу, которую приносит сокращение земельных участков под выпуск и хранение, коммунальных затрат, расходов на инженерные сети, фонда оплаты труда, энергопотребления, социального обеспечения задействованных специалистов и так далее.

Плюсы и минусы рельсовых скреплений АРС-4 по сравнению с ЖБР-65

1. Плети фиксируются надежнее и лучше сопротивляются продольным перемещениям, опять же, без регулярного подкручивания, а это позволяет уменьшить затраты на обслуживание на 100 тысяч рублей в год.

2. Выправку по уровню допустимо осуществлять на 25 мм (против все тех же 15), и это при повышении качества сохранения ширины.

3. Вибро- и обычная ползучесть значительно ниже, так как в местах контакта шпалы и анкеров нет серьезных нагрузок (так как отсутствуют закладные болты); это позволяет обеспечить до 50 лет эксплуатации соединителя и сохранением должной жесткости прижатия в течение всего срока использования.

4. Промежуточное анкерное скрепление рельс типа АРС-4 в 2,1 раза легче, чем ЖБР-65, и позволяет сделать сборку решеток полностью автоматизированной.

5. Улучшенная стойкость к коррозии и температурным воздействиям, отодвигающая необходимость проведения капитального ремонта или замены.

Обратите внимание, если аналоги выполняются без подкладки, они обязательно потребуют дополнительных эксплуатационных затрат, так как придется периодически устранять отступления от ширины. Кроме того, они окажутся сравнительно слабыми, особенно на участках с электрической нагрузкой, и не факт, что обеспечат должный уровень безопасности колеи. И, наконец, ЖБР-65 – самое дорогое крепление, используемое в РФ, и после нагрузки в 100 млн т брутто из эксплуатации изымается около 32 их процентов.

Монтаж подрельсового узла

Осуществляется на основании документации, в том числе и описывающей АРС-4 (чертеж скрепления – обязательный ориентир), на сборочных стендах ПМС (путевых машинных станций). В несколько этапов формируются отдельные 25-метровые звенья, причем строго из инвентарных металлоконструкций. Рассмотрим последовательность сборки более подробно.

Раскладка шпал по эпюре

Стартовая операция, призванная расположить ЖБИ перпендикулярно основному направлению движения. Осуществляется на стенде, в процессе ее выполнения важно выдержать одинаковое расстояние между осями в зоне стыка. Отклонение возможно, но оно не должно превышать двух сантиметров.

Размещение подкладок

Они монтируются по эпюре в специально предназначенные для места контакта. Чтобы обеспечить повышение упругости скрепления АРС, рекомендуется использовать амортизирующие, типа ЦП-204 (их параметры указаны в таблицах выше).

Раскладка рельсов

Реализуется при помощи спецтехники – крана подходящей грузоподъемности. Таким образом металлоконструкции в 25 м с высокой точностью монтируются на аналогичные по длине шпалы для создания надежных решеток.

Установка изолирующих уголков

Выполняется с тем расчетом, чтобы одна полка каждого из них занимала вертикальное положение, между кронштейнами анкера и боком подошвы, а вторая укладывалась сверху на двутавровую балку. Выступ, обеспечивающий фиксацию, следует располагать посередине направляющих крепежа.

Небольшой совет: постоянно сверяйтесь с документацией, когда впервые монтируете рельсовое скрепление типа АРС: чертеж делает более наглядной любую инструкцию и упрощает ее понимание.

Раскладка подклеммников

Они нужны, чтобы защитить материал шпалы от повышенных нагрузок, возникающих в местах стыка, и предотвратить преждевременное разрушение бетона и износ поверхностей. Располагать их необходимо впритык к кронштейнам анкера и обязательно снаружи.

Размещение пружинных клемм

Устанавливаются сверху предыдущих комплектующих – таким образом, чтобы их витки огибали выступы, а прямой участок точно совпадал с полкой изолирующего уголка. Усики при этом должны находиться в положении «вверх».

Монтаж монорегуляторов

Затянуть их с достаточной силой не проблема, так как ключи для комплектов скрепления КБ, ЖБР, АРС универсальные – обычные гаечные на 36 мм, с удобными в пользовании удлиненными рукоятками. Так что спокойно располагайте эксцентрик на концах клеммы так, чтобы осевые выступы своими опорными участками плотно вошли в проушины крюкообразной формы, а треугольная выдвинутая часть оказалась между усиками. Дальше останется только повернуть его на вторую позицию.

Результат вышеперечисленных операций – практичное и долговечное соединение опорного основания и полотна верхнего строения пути, упругое, стабильно выдерживающее интенсивные нагрузки, требующее минимальных затрат на обслуживание.