Что такое угон железнодорожного пути: признаки, способы закрепления, схемы и причины

Содержание статьи

1. Угон пути: что это такое;
2. Причины угона пути;
3. Что является признаками угона пути;
4. Меры борьбы с угоном;
5. Назначение противоугонов;
6. Закрепление пути от угона;
7. Вследствие угона;
8. Заключение.

Уделим внимание одному из негативных явлений, достаточно часто встречающихся на самых разных колеях. Рассмотрим, что такое угон железнодорожного пути, почему он возникает, как понять, что он есть и усугубляется, способы эффективной борьбы с ним и другую полезную информацию по теме. Постараемся дать максимум подробностей, чтобы вы в полной мере осознали, в какую проблему это может превратиться и из-за чего так важно вовремя ее предотвратить.

Сразу предупредим, что его наличие неизбежно влечет за собой финансовые потери. Потому что до 40% всех эксплуатационных расходов на ремонт и содержание линии будет идти именно на попытки минимизации его влияния. А ведь это серьезные деньги – та сумма, которую можно направить на модернизацию колеи и даже транспортного парка или, во всяком случае, потратить гораздо более рационально.

Угон пути: что это такое

У данного термина существует два определения:

1. Как явление, представляет собой продольное смещение рельсов или решетки относительно опорных шпал или балластной подушки. Происходит из-за силы колес передвигающихся составов, а также перепадов температуры.
2. Как процесс, это постепенное накопление напряжений, потенциально опасных для колеи – способных спровоцировать нарушения геометрии полотна (а значит, и создать риск схода локомотива или другого транспортного средства, движущегося на полном ходу). Он также чреват проведением работ по перешивке линии, и, соответственно, подразумевает дополнительные затраты.

Причины угона пути

Их сразу несколько, они зачастую взаимосвязаны, а также до сих пор до конца не изучены:

• сопротивление колесам поезда при его перемещении по колее;
• изменение исходной геометрии (искривление) рельсов в результате значительных температурных воздействий;
• негативное влияние динамических нагрузок на стыках, передаваемых при контакте с подвижными частями состава;
• удары, вызывающие разрушение боковых граней ВСП;
• постоянные, значительные или даже чрезмерные механические нагрузки, провоцирующие изгиб металлоконструкций прямо во время движения по ним поезда.

Некоторые известные специалисты расходились во мнении, говоря о причинах угона пути. Васютынский и Кюнор, например, заявляют, что всему виной биение подвижных частей, но если первый утверждает, что это приводит к изменению геометрии на стыках, то второй уверен, что деформации возникают главным образом в зоне головки принимающего рельса. Рудницкий же полагает, что основное влияние оказывает сила трения, забирающая за собой при контакте не только направляющий элемент ВСП, но и шпалу, и даже балластный слой. Джонсон же многое списывает на изгиб в пролетах.

Сколько исследователей, столько и мнений, и каждое из них пусть и не однозначное, зато вполне авторитетное. Поэтому мы постараемся дать общую картину, выделить все факторы негативного влияния, а после предложить актуальные решения по их устранению или хотя бы минимизации.

Сопротивление движению колес

Это причина угона ЖД-пути, которая может появиться из-за нескольких факторов:

• трение – либо вообще при качении, либо непосредственно в буксах;
• коничность подвижных частей, из-за которой возникает проскальзывание;
• дополнительное противодействие, которое показывает себя на криволинейных участках колеи;
• неровности и дефекты на контактной поверхности.

Главное, что каждый из этих случаев провоцирует появление продольных сил, вектор которых совпадает с направлением движения транспорта, а величина их равна сопротивлению нитей и решеток перемещению. Иначе локомотив просто срывал бы рельсы, проезжая по шпалам вместе с ними, и ни о какой надежности колеи и речи не шло – сход с полотна был бы неизбежным. И в первую очередь металлоконструкции отделялись бы в зоне стыков – это наиболее проблемные участки из-за наличия накладок и зазоров.

Естественно, груженые вагоны воздействуют на ЖД-линию серьезнее, чем порожние. Потому-то однопутная колея подвергается угону по направлению движения состава. Обратная ситуация наблюдается тогда, когда едет тепло- или электровоз с включенными двигателями, ведь его ведущие колеса хорошо сцепляются с направляющими ВСП, поэтому металлоконструкции, находящиеся непосредственно под транспортом, «уходят» за него. Хотя, если у локомотива будет прицеп из десятка вагонов, уже под 6м-8м из них силы инверсного перемещения окажутся полностью погашены, после чего векторы снова станут совпадать.

Изменение габаритов рельсов

Проще говоря, это изгиб, и сейчас мы рассмотрим те случаи, когда он проявляется из-за перепадов температуры. Возможны два сценария:

1. Из-за продолжительной жары или коротких, но сильных, локальных воздействий может произойти нагрев металлопроката. Происходит расширение и удлинение металла. Остыв, он не принимает исходную форму, а остается в видоизмененной. Нарушается геометрия металлопрофиля, зазоры между элементами ВСП становятся больше - они могут доходить до больших величин, что нарушает устойчивое положение колеи. В наиболее сложных случаях даже наблюдается выброс, то есть резкое искривление полотна на каком-то участке.
2. Из-за затяжных морозов или внезапного понижения температуры сужается и укорачивается даже легированная сталь. При этом образуются силы сжатия, и если они достаточно велики, срезают болты и провоцируют разъединение нити, в других же ситуациях они деформируют направляющие или делают их более хрупкими.

В особенно лютую зиму рельсы неоднократно ломались прямо под поездами, что провоцировало сходы и аварии.

Динамические нагрузки

Особое внимание необходимо уделить именно описанию этой причине угона пути, ведь она является самым распространенным фактором продольного перемещения полотна. Дело в том, что под воздействием значительных сил:

• растягиваются нижние волокна прокатных изделий;
• верхние их слои, наоборот, сжимаются;
• в результате первые выдвигаются вперед благодаря некоторому повороту сечения металлоконструкции и ее приближения к колесу.

Вращающийся элемент накатывается на профиль, из-за чего тот не может вернуться в первоначальное (нормальное) положение. Это влечет за собой подтяжку всей двутавровой балки и, в случае преодоления сопротивления, ее смещение на некоторую величину (в схемах и формулах обычно указывается как Ax).

Правда, отдельно взятая подвижная часть или их пара вряд ли превысит силу противодействия, потому можно не бояться, что локомотив разрушит колею. Другое дело – груженый состав из большого количества вагонов: в таком случае серьезно возрастает вероятность нарушения положения шпальных решеток.

Удары колес

Они возникают в двух местах:

• На стыках – из-за постоянных нагрузок концы металлических конструкций немного изгибаются, образуя определенный угол к вертикали, с которым соприкасается подвижная часть локомотива или вагона и достаточно сильно ударяет по поверхности принимающего рельса. В этот же момент образуется и действует горизонтальная сила, провоцирующая смещение нити, однако уже по направлению езды. Оно тем значительнее, чем серьезнее воздействие (чем больше вагонов проходит по этому ЖД-участку). Этот фактор никак нельзя сбрасывать со счетов, ведь влияние получается негативным вдвойне.
• На боковых гранях – в результате косых набеганий, возможных при вилянии локомотива или при преодолении кривых участков железной дороги. В таких случаях особенно высока вероятность схода транспорта с колеи, ведь колеса и так уже располагаются неровно, а при ударе они и вовсе могут слететь с полотна.

Свою отрицательную роль в подобных ситуациях играют и механические повреждения, которые получают реборды и элементы ВСП при столкновениях. Проблема зачастую не требует мгновенных решений, а значит, может показаться несерьезной, но она приводит к необходимости тратиться на восстановительный ремонт, поэтому преуменьшать ее значение тоже не стоит.

Механические нагрузки

Объясняя, что такое угон пути, профессор Альбрехт считает одним из ключевых факторов его появления именно постоянное и значительное воздействие проезжающего транспорта на колею. Но при этом эксперт подчеркивает, что для смещения нитей и решеток должны выполняться два условия:

• связь между шпалами и двутавровыми балками не является абсолютной;
• в некоторых местах подошва металлоконструкции проскальзывает над деревянным или бетонным основанием, так как реактивные силы на этих участках больше погонных сопротивлений.

Уже упомянутый Джонсон считает, что всему виной изгиб профиля между шпалами под тяжестью колеса. Тогда, по его мнению, сечение искривляется, а выпрямляется уже после прохождения подвижной части, но не принимает исходную форму, ведь некоторые его волокна укорачиваются и прижимаются, а потому не могут вернуться на первоначальную позицию, и полотно ведет – влево или вправо.

Что является признаками угона пути

Есть тревожные звоночки, по которым можно понять, что нити и решетки скоро начнут смещаться или уже сдвинуты, и это:

• натиры, идущие вдоль по подошве, а именно по ее верхней грани, – их оставляют клеммы и головки костылей;
• растянутые и слепые зазоры, забеги на стыках – они наблюдаются на звеньевых линиях;
• сдвинутые подкладки при ослабленных закладных болтах – такое явление возникает на сплошных колеях.

Заметив какую-то из подобных проблем, следует тщательно проверить весь участок: оценить, насколько сильно затянуты гайки, изношены прокладки, надежны фиксаторы. Если этого не сделать или прождать слишком долго, дефект усугубится и обернется значительными затратами на восстановление или даже перестройку целого отрезка дороги.

Меры борьбы с угоном

Для предотвращения и/или минимизации этого явления устанавливают дополнительные устройства и приспособления:

• Раздельные скрепления промежуточного типа – принимают на себя нагрузки, возникающие продольные упругие деформации компенсируются пружинящим элементом.
• Соединения вида КБ, ЖБ, Д2 – они прижимают металлоконструкцию к подкладкам с помощью вертикальных болтов и клемм, что серьезнейшим образом повышает сопротивление горизонтальным силам воздействия.

Также можно заменить балласт на щебеночный – такое решение позволяет улучшить устойчивость решетки в 1,3 раза (по сравнению с песчаной). Или, как вариант, увеличить число шпал на километре дороги, укладывать более тяжелые их модели, сделать монолитное основание из ЖБИ, но подобные решения оборачиваются серьезнейшими затратами, поэтому проще монтировать устройства, речь о которых пойдет ниже.

Назначение противоугонов

Их роль ясна уже из названия и сводится к предотвращению продольного смещения элементов ВСП. Для выполнения своей задачи каждый из них, вне зависимости от конструкции, должен соответствовать 3 условиям:

• размещаться перпендикулярно по отношению к горизонтальной оси направляющих;
• надежно защелкивать подошву своим зубом;
• вплотную прижиматься к шпале.

Чтобы он отвечал данным требованиям, важно правильно его установить: аккуратно, без чересчур сильных ударов (иначе есть риск уширить зев и ослабить скобу), таким образом, чтобы его реборда располагалась снаружи колеи – тогда смазка, падающая с букс, точно не попадет под захваты.

Важную роль играет и точка размещения. Такие устройства монтируют посередине звена – с целью минимизации температурных изменений на участке между крайними приспособлениями и предотвращения нарушения плотности и компактности их расположения.

Могут быть одного из двух видов:

• Пружинный – исполняется из углеродистой стали горячего проката, закаляется в масле. В числе его преимуществ одноэлементность, а значит, и надежность конструкции, и малый вес (всего 1,36 кг для профилей Р65). Устанавливать его нужно попарно на одну шпалу, так, чтобы нижний выгиб вплотную соприкасался с опорой, насаживая его с помощью специальной лапы (или молотка) вплоть до защелкивания подошвы зубом, ну а снимать в обратном порядке.
• Самозаклинивающийся противоугон – представляет собой конструкцию из узенькой скобы с якорем на конце; последний выступает в качестве упора, передающего усилия. Монтаж осуществляется как раз этой лопаткой внутрь решетки. Выполняется отдельно для правой и левой нитей. Хорош тем, что не перетирает древесину основания ВСП в процессе эксплуатации, но тяжелее предыдущего вида (2,3 кг против 1,36), что обуславливает некоторую ограниченность его применения.

На практике сегодня все больше используются именно пружинные варианты – переходят на них, пусть и постепенно. Да, они требуют несколько больших трудовых затрат при установке, но это сполна компенсируется их надежностью.

Закрепление пути от угона

Это наиболее радикальный метод борьбы с перемещением полотна: согласно ему, создается такая усиленная конфигурация ВСП, эффективнее сопротивляющаяся продольным нагрузкам. Для достижения нужного результата принимаются сразу все вышеперечисленные меры, то есть обустраивают щебневую подушку (если ее еще нет), увеличивают число шпал, монтируют раздельные промежуточные скрепления и дополнительные приспособления-фиксаторы.

Раскладка, то есть количество пружинных (чаще всего) элементов на 1 звено, определяется исходя из следующих особенностей ЖД-линии:

• план и профиль;
• характер балластного слоя;
• интенсивность движения.

На одном маршруте протяженностью в 25 м может использоваться от 14 до 44 пар этих устройств.

Особенно серьезное закрепление актуально на тормозных участках, ведь там действуют наибольшие нагрузки, а также на маршрутах следования составов с восьми- или шестиосными вагонами.

Вследствие угона

Продольное смещение рельс провоцирует разрушение балластного слоя и вызывает общее расстройство исходной геометрии полотна. Со временем это оборачивается поломками направляющих металлоконструкций, более интенсивным износом шпал, разрушением соединительных элементов. Появляются опасные неисправности, способные вызывать аварийную ситуацию, то есть сход движущегося состава с колеи.

Как явление, он также обладает накопительным эффектом: возникнув, постепенно нарастает, приобретает масштабы, несет все большую угрозу. Поэтому его нужно устранять как можно раньше, а еще лучше – предупреждать, ведь и бороться с его последствиями (например, восстанавливать подушку) бессмысленно, пока он существует.

Заключение

Теперь, когда ясно, насколько опасно продольное смещение, можно прийти к одному простому выводу: его следует предотвращать. И наша компания поможет вам это сделать: обращайтесь в «ПромПутьСнабжение», мы предложим подходящие схемы закрепления пути от угона и по выгодным ценам предоставим все устройства для их реализации.