Что такое изолированный стык на ЖД-путях: конструкция, виды, устройство
Обратите внимание, как раз в точках соединения металлоконструкций и возникают максимальные напряжения, так как нагрузки в них критические. Соответственно, велик риск появления дефекта или незначительного повреждения, постепенно перерастающего в поломку. Поэтому особенную важность приобретает надежность контакта – просто необходимо, чтобы он был максимально прочным, и каждая отдельно взятая накладка или крепежный элемент не становились «слабым звеном» – причиной аварий, – а наоборот, обеспечивали длительную эксплуатацию колеи.
Содержание статьи
- Что такое изолированный стык
- Область применения
- Конструкция изолирующих стыков рельсов
- Основные преимущества
- Принцип работы
- ГОСТы
- Применение разных вариантов на железных дорогах
Что такое изолированный стык
По своей сути это крепление двух последовательно уложенных рельсов, соединяющее соседние металлоконструкции в прочную и непрерывную нить и полностью блокирующее прохождение электричества между ними.
Выполняет следующие функции (как все, так и несколько или одну, зависит от участка использования):
-
Блокировка обратного тока и, соответственно, защита тех элементов ВСП, что должны не подвергаться его воздействию.
-
Логическое и функциональное отделение разных по назначению участков полотна (например, проводящих линий от непроводящих или цепей между собой).
-
Полная блокировка электросвязи разнополярных (разнофазовых) нитей.
Устанавливается как на стрелочных переводах, так и в точках расположения светофоров, причем любых, как входных или выходных, так и проходных или маневровых. Предполагает возможность сдвижки: до 2 м, если смотреть против хода транспорта, и до 10,5 – если направления совпадают. Если же осуществлять расчеты по отношению к оптическому устройству сигнализации, предусмотрен допуск до 2 м, причем в каждую из сторон.
Область применения
Рассмотренное ранее назначение изолирующих стыков дает возможность использовать их на следующих объектах:
-
стрелочные переводы на основных магистралях, а также работающие на линиях со стабильно серьезными скоростями передвижения;
-
пункты приема-отправки, получающие и передающие объекты в больших количествах и объемах;
-
светофоры всех типов, в том числе и проходные с маневровыми;
-
станции с малой грузонапряженностью и/или незначительной интенсивностью перемещения транспорта (когда используются накладки из лигнофоли).
То, сколько прослужит отдельно взятое рельсовое соединение, определяют многие факторы, и главный из них – нагрузка, сообщаемая колесами поездов, тележек, вагонов. Ее конечная величина самым серьезным образом зависит от наличия и степени деформаций подвижных частей состава. Климатические условия эксплуатации тоже играют свою роль, и уровень обслуживания колеи нельзя сбрасывать со счетов, он также способен повлиять на конечный ресурс стыкового узла.
И, наконец, важна надежность отдельных элементов крепежа. Те же объемлющие накладки выдерживают только 30-50 млн т груза, потому что под постоянным напряжением их фибровые (полиэтиленовые) прослойки сравнительно быстро приходят в негодность. Тогда как расчетный выход из строя полнопрофильных соединений клееболтового типа ожидается только через 300 млн т. Если же их снять и провести сортировку, окажется, что около 90% их пластин можно еще использовать повторно.
Конструкция изолирующих стыков рельсов
Различается в зависимости от типа накладок, которые могут быть:
-
металлическими объемлющими,
-
клееболтовыми двухголовыми,
-
шарнирными (из металлополимера),
-
композитными.
Наиболее распространены первые 2 варианта, тогда как третий с четвертым только находят популярность, так как являются специфическими, хоть и считаются инновационными. Предлагаем рассмотреть все востребованные сегодня типы.
Металлическая объемлющая накладка отличается жесткостью и прочностью, позволяющими устраивать крепление на весу. За блокировку тока отвечают как промежуточные мембраны, так и болтовые втулки, полиэтиленовые, текстолитовые или фибровые. Также обязательны прокладки – той же формы, что и рельсовые профили, – их нужно вставить в зазоры для обеспечения дополнительного качества соединения.
Ключевое достоинство такой конструкции – простота, обуславливающая надежность. Она состоит из малого количества элементов, каждый из которых имеет хоть какую-то защиту от истирания, а значит предполагается, что замена будет сравнительно редкой.
Клееболтовые изостыки на рельсах используются в точках уравнительных пролетов. Их устройство предполагает использование одного из двух видов накладок:
-
либо обычные двухголовые, у которых есть 6 отверстий под посадочные места, по обеим граням они простроганные;
-
либо полнопрофильные специальной конфигурации – такой, чтобы плотно облегала пазухи.
Внимание, важно, чтобы выбранный клеевой состав эффективно сопротивлялся морозу, влаге и теплу, не разрушаясь под их губительным воздействием, это приоритетный показатель, но также нужно, чтобы он оставался доступным по стоимости. Это позволит сократить затраты на укладку больших объемов изоляции на длинной ЖД-линии. И просто необходимо учитывать момент ухудшения сопротивления нагрузкам под влиянием значительных перпендикулярных сил. Чтобы обеспечить достаточную надежность соединения, нужны стыковые болты. Данные элементы крепежа также дополнительно защитят от деформаций и растяжении при моральном старении или повреждении клея.
-
Накладки для пазух усиливают общую конструкцию, поэтому они применимы на грузонапряженных участках, там, где составы передвигаются на самых серьезных скоростях.
-
Крайне важно обеспечить плотность их прилегания сразу к обоим рельсам. Для этого нужно по-разному обжать стеклоткань (у нее 9-10 слоев, она 3-3,5 мм толщиной, потому ее вполне реально придавать сильнее или несколько слабее).
-
Болты предварительно покрываются клеевым составом по «нерабочей» длине, то есть от подголовника и до точки начала резьбы. Подкладки тоже, после чего размешаются в зазорах на торцах.
Конструкция изолирующего стыка с металлокомпозитными накладками востребована на приоритетных линиях – на магистралях, основных ветках и тому подобных направлениях. Почему? Потому что он ввариваются в плети напрямую, а значит не требуют организации уравнительных пролетов. Достаточная прочность и геометрическая точность соединения обеспечивается за счет крепления между половинками рельсы. Последние получили жаргонное название «близнецов», так как представляют собой две идентичные части 25- или 12,5-метрового профиля, разрезанного ровно посередине.
Собирается такой функциональный узел в 3 этапа:
1. Подготовка поверхностей накладок – их нужно очистить, обезжирить, отшлифовать – с последующей проверкой электрического сопротивления. Это же необходимо сделать и с каждым укладываемым рельсом. Проводить данную работу можно и на действующей линии, не перекрывая ветку, но только в перерывах между движением составов.
2. Размещение прокладок в зазорах с дальнейшим их обжатием (для этого используется сдвижка) и обезжириванием, а затем и просушкой на протяжении 10, а лучше 15 минут. Одновременно с этим следует подготовить связующий состав, отмерив необходимую его дозировку для каждой обрабатываемой поверхности.
3. Нанесение клея на контактные поверхности, разравнивание при помощи шпателя, укрепление грунтовкой (понадобится лишь тонкий ее слой).
После всего этого выполняется сама сборка, с сильным прижатием элементов друг к другу, затягиванием болтов и другими мерами. Транспорт по линии можно пускать практически сразу после выполнения вышеперечисленных работ. Сопротивляться продольному сдвигу полотно будет в достаточной степени – от 1000 или даже от 3000 кН (конкретная величина уже зависит от профиля планок-держателей.
Композитные накладки делают изостык на ЖД-пути стабильно надежным блокиратором электрической связи, причем между какими угодно видами рельс. Такую конструкцию создали именно для повышения механической прочности крепления (а также для удешевления его конечной стоимости). Поэтому и растет интенсивность их использоваться, благо они отвечают всем требованиям безопасности и технологичности, предъявляемым на магистралях. Ну и затраты на обслуживание полотен при их эксплуатации значительно сокращаются).
Стандартный комплект соединения состоит из таких элементов:
-
пластины из стеклопластика- 2 шт;
-
стопорные планки – 4 шт;
-
торцевой диэлектрик (толщиной 8 мм) – 1 шт;
-
крепежные элементы.
Композит обладает следующими практическими свойствами:
-
сравнительно мало насыщается влагой;
-
не боится грибков, бактерий, микроорганизмов;
-
эффективно противостоит не только коррозии, но и действию кислот или щелочей, не собирает пятна от нефтепродуктов;
-
внушительный запас прочности, повышенные усталостные свойства.
Благодаря таким показателям устройство изолирующего стыка обладает следующими характеристиками:
-
ресурс безотказной эксплуатации – 3 года и более;
-
скорость передвижения транспорта (максимально возможная) – до 200 км/ч;
-
средняя пропускная способность (в течение всего срока использования) – до 500 млн т брутто груза;
-
воспринимаемая осевая нагрузка – до 270 кН;
-
уровень токозащиты – 100 кНм и выше;
-
рабочая температура – в диапазоне -60…+80 0С.
В целом обладает впечатляющей живучестью при достаточной технологичности, поэтому и находят все более широкое распространение.
Шарнирные металлополимерные накладки являются еще одной относительной новинкой сферы, набирающей популярность. Оснащенный ими изолирующий стык рельсов – это практически обязательных элемент на европейской железной дороге, эффективно предотвращающий изломы и деформации в точках болтовых отверстий. Его наличие позволяет перераспределить усилия таким образом, чтобы на разрыв приходилось лишь 30%, а на сжатие – оставшихся 70%. Благодаря этому крепеж не разъезжается под воздействием нагрузок.
Использование данных элементов позволяет в разы снизить случаи возникновения и развития дефектов шейки металлоконструкций. Это оборачивается значительным уменьшением числа отказов соединений, а значит и повышением срока службы полотна в целом. Необходимость в ремонте появляется реже, обслуживание упрощается – экономия налицо.
Шарнирные накладки обладают следующими полезными особенностями:
1. Повышенная жесткость в месте крепления – сердечник по-настоящему мощен, дает втрое меньше остаточных и упругих просадок (по сравнению с композитной пластиной). Поэтому он в 3-4 раза снижает нагрузку на концы рельс, настолько же уменьшая риск появления усталостных дефектов и/или изломов.
2. Оптимальное позиционирование в пазухах – позволяет эффективнее распределять монтажные напряжения. Именно за счет этого 70% нагрузок идет в горизонтальном (продольном) направлении, тогда как в вертикальном (поперечном и опасном) – лишь 30%. У клиновидных же соединителей 100% усилия направлено на разрыв.
3. Малая намагниченность сердечника – благодаря этому изолирующие стыки на ЖД практически не собирают металлическую стружку, отколовшиеся кусочки и других изношенные частицы. Их зазоры остаются чистыми, не увеличиваясь со временем.
4. Предусмотрено ресурсосбережение – накладки вполне реально повторно использовать даже после демонтажа вследствие износа диэлектрического слоя. Достаточно провести замену полимера на внутренней стороне, и элемент уже снова готов к эксплуатации.
5. Установка максимально проста – за счет продуманной геометрии и минимального количества деталей; сборку можно выполнить действительно быстро и без каких-либо ошибок, даже при отсутствии предварительного опыта.
Основные преимущества
Конечно, разные виды изолированных стыков хороши по-своему – у каждого есть свои достоинства, – но какие-то общие плюсы можно выделить, и это:
-
небольшая масса – даже самые габаритные из них легче 8 кг, в среднем же они 3-4 кг;
-
стойкость к хрупким изломам, образованию трещин, перепадам температур (в том числе и к резкому потеплению/похолоданию);
-
простота конструкции – повышающая надежность и сокращающая номенклатуру необходимых элементов;
-
отличная адаптированность к использованию в условиях российского климата.
Принцип работы
Участок полотна, на котором нужно исключить прохождение тока, отделяется от предыдущего и последующего при помощи изоляционных стыков. Они обладают прокладкой из диэлектрика, плотно прилегающей к концу каждого из пары соседних рельсов. Подразумевается, что она в точности повторяет форму двутавровых балок, но при этом остается тонкой, и эффективно сопротивляется истиранию и износу.
Наиболее подходящий материал для ее изготовления – хлопковая фибра (только волокно должно быть химически обработанным, чтобы оно не впитывало влагу и хорошо противостояло силовому воздействию колес подвижных составов). Размер может быть практически любым, основное требование предъявляется к толщине – подходит или 3,2 или 4,8 мм. Такие параметры позволяют обеспечить прочность и податливость одновременно.
ГОСТы
Главным документом, регламентирующим производство стыков изолирующих железнодорожных рельсов, является межгосударственный стандарт 32695-2014. В свою очередь, он опирается на положения следующих ГОСТов:
-
8.050-71 – определяющий единство измерений;
-
8.051-81 – дающий представление о нормах погрешностей;
-
427-75 – предъявляющий технические требования к линейкам;
-
23706-93 – обуславливающий использование омметров.
Применение разных вариантов на железных дорогах
-
с металлическими накладками – на участках сравнительно небольшой грузонапряженности;
-
с клееболтовыми – в уравнительных пролетах и на светофорах;
-
с композитными и металлополимерными – на приемоотправочных пунктах и основных магистралях.
