Развитие конструкций стрелочных переводов для скоростных и высокоскоростных линий

Введение

При создании конструкций стрелочных переводов предъявляются основные требования как высокая надежность, стабильность состояния эксплуатационных параметров, минимальные затраты на текущее содержание. За последние десятилетие разработаны и внедрены совершенно новые конструкции стрелочных переводов. Одним из главных направлений в разработке стрелочных переводов является создание стрелочных переводов для скоростного и высокоскоростного движения.

Основные особенности современных стрелочных переводов заключаются в следующем:

• все новые конструкции стрелочных переводов, разработаны для укладки их на железобетонные брусья:
• стрелочные переводы из рельсов типа Р65;
• сварные гибкие остряки в стрелках;
• крестовины с приварными рельсовыми окончаниями;
• контррельсы, не связанные с путевым рельсом;
• подкладки с высокими ребордами;
• крепление рельсов клеммами ПК и пружинными клеммами;
• упругое прикрепление рамного рельса к подкладкам с подушками;
• в некоторых конструкциях использованы внешние замыкатели остряков и сердечников;
• возможность регулировки ширины колеи на перекрёстных стрелочных переводах;
• улучшенные геометрические характеристики (например, применены касательные остряки в криволинейных стрелочных переводах).

Основные проекты на ВСМ и СМ, представленных в таблице 1. Данные проекты соответствуют современным требованиям, предъявляемые для обеспечения высоких скоростей движения как в прямом, так и в боковом направлении (документ).

Таблица 1

Сферы рационального применения стрелочных переводов

Стрелочные переводы со скоростью до 200 км/ч

Для разработки и реализации таких скоростей были спроектированы стрелочные переводы типа Р65 марки 1/11 на железобетонных брусьях, проект 2726 и съезды (проект 2728). Данные стрелочные переводы успешно эксплуа­тируются на Октябрьской железной дороге и постоянно совершенствуются.

Рис. 1. Стрелочный перевод типа Р65 марки 1/11 на железобетонных брусьях для скоростного движения (до 200 км/ч), проект № 2726

Рис. 2. Съезд типа Р65 марки 1/11 на железобетонных брусьях для скоростного движения (до 200 км/ч), проект № 2728

Основной особенностью этого перевода явля­ется крестовина с непрерывной поверхностью катания, с так называемым гиб­ко-поворотным сердечником. В этом переводе впервые была применена гарни­тура электропривода с внешними замыкателями для перевода остряков и сер­дечника и фиксации их в рабочих положениях.

По аналогии со скоростным стрелочным переводом проекта 2726, был разработан стрелочный перевод типа Р65 марки 1/18 с непрерывной поверхностью катания на железобетонных брусьях, проект 2870. На данном переводе прошла испытания более совершенная гарнитура для стрелки с внешним замыкателем с вертикальным расположением кляммер.

Рис. 3. Стрелочный перевод типа Р65 марки 1/18 с непрерывной поверхностью катания на железобетонных брусьях со скоростями движения до 200 км/ч, проект № 2870

Данные переводы благодаря железобетонному подрельсовому основанию показали свою высокую надежность. В настоящее время на этих переводах ус­танавливаются более совершенные внешние замыкатели остряков с вертикаль­ным расположением кляммер.

Для обеспечения движения пассажирских поездов на линии Санкт-Петербург – Москва со скоростями, превышающими 200 км /ч по прямому пути потребовалось создание стрелочного перевода, обладающего улучшен­ными динамическими характеристиками, большей надежностью и обеспечи­вающие безопасность движения поездов.

Стрелочные переводы со скоростью до 250 км/ч

Разработка конструкторскую документации для реализации таких скоростей на стрелочных переводах был создан проект типа Р65 марки 1/11 №2956 и съезды (проект 2968)., особенностями которого являются:

• наличие подуклонки рельсов на всей длине стрелочного перевода;
• наличие двух электроприводов и двух внешних замыкателей на стрелке, которые размещаются в двух металлических корытообразных брусьях;
• наличие двух электроприводов на крестовине и трех точек прижатия сер­дечника к усовику и упорам;
• использование электроприводов ВСП220;
• шурупно-дюбельное прикрепление рельсов к железобетонным брусьям.

Рис. 4. Стрелочный перевод типа Р65 марки 1/11 для высокоскоростного движения пассажирских поездов со скоростями до 250 км/ч по прямому пути, проект № 2956 (гибко-поворотный сердечник)

Рис. 5. Съезд типа Р65 марки 1/11 с междупутьем 4232 мм для высокоскоростного движения пассажирских поездов со скоростями до 250 км/ч по прямому пути, проект № 2968

Данный проект послужил основой для разработки переводов типа Р65 марки 1/22 и 1/18 проектов МСЗ8364, Н03.001, Н03.002, для скоростей движения 250–300 км/ч.

Стрелочные переводы со скоростью до 400 км/ч

В настоящее время для реализации проекта ВСМ-1 был разработан стрелочный перевод с маркой крестовины 1/25.

Основные требования к продукции, характерные для таких скоростей:

• непогашенное ускорение экипажа при движении на боковое направление не должно превышать 0,5 м/с²;
• скорость изменения непогашенное ускорения не должна превышать 0,75 м/с³;
• минимальная ширина междупутья должна быть 5 м;
• наличие подуклонки рельсов, такая же как и у примыкающих путей, для увеличения плавности хода.

Основной особенностью промежуточных рельсовых скреплений, что изначально заложено в проект это предусмотрения возможности регулировки ширины колеи ±6 мм, и положения головки по высоте +18; -4 мм. Всего было разработано 8 типов подкладок (одиночные, сдвоенные). Все разработанные элементы узлов скреплений полностью производятся в России.

Все стыки, идущие по прямому направлению, должны подвергаться алюмо-термитной сваркой в пути, однако путь, идущий на боковое направление, из-за присутствия изолирующих стыков не подвергается сварке.

Для перевода остряка и сердечника устанавливаются переводные тяги 5 и 3 штук соответственно. В каждой точке приложения усилий установлена гарнитура с внешним замыкателем. Для обеспечения дополнительной безопасности при переводе устанавливаются устройства контроля остряка и сердечника.

Подрельсовое основание у данного типа стрелочного перевода представляет собой железобетонные плиты, отлитые в заводских условиях. Их устанавливают на заранее подготовленную забетонированную площадку. В месте соприкосновения плиты и основной площадки, выставленной по уровню, под давлением заливается бетон. Эта технология была заимствована и адаптирована в России по принципу строительства Китая. Всего было разработано для проекта 28 плит.

Рис. 6. Остряк и крестовина стрелочного перевода марки 1/25

Зарубежные стрелочные переводы

Для ВСМ в мире утвердились два концептуальных подхода выбора стрелочных переводов: японский и европейский. В соответствии с первым, стрелочные переводы нацелены на обеспечение максимальной скорости движения поездов только по прямому направлению. Отсюда, применение стрелочных переводов положе марки 1/32 не допускается. Европейский подход предусматривает укладку на ВСМ сверхпологих стрелок (1/65 и 1/46) со специальной конструкцией крестовины, которая не допускает ударов колеса при проходе мертвого пространства и имеет непрерывную поверхность катания.

Японский подход является более прогрессивным, так как он обеспечивает полную рельсовую автономность ВСМ от обычных железных дорог и позволяет развивать скорости более 250 км/ч беспрепятственно. Однако он более затратный, так как требует на всем протяжении ВСМ сооружения новых промежуточных пассажирских станций с полным комплексом устройств. Помимо этого, возникает необходимость совмещения уже существующих пассажирских станций обычных железных дорог со станциями ВСМ, для обеспечения удобной пересадки пассажиров. Напротив, европейский подход (за исключением Испании) предполагает использование уже существующих станций и раздельных пунктов, только более расширенных и реконструированных.

Таблица 2

Типоразмерный ряд стрелочных переводов для скоростного движения

В Италии широкое применение получили переводы марки 1/29, позволяющие осуществлять движение со скоростями в 230 км/ч по прямому направлению и 160 км/ч по боковому. Голландский стрелочный перевод марки 1/20 с крестовиной сборно-рельсовой конструкции позволяет осуществлять движение по боковому пути со скоростью 120 км/ч.

Международным союзом железных дорог разработан типоразмерный ряд стрелочных переводов из рельсов массой 60 кг/пог. м., допускающих движение поездов со скоростями 160, 200 км/ч и более. Их основные параметры приведены в таблице 2.

Во Франции при создании первой в Европе ВСМ была принята концепция использования стрелочных переводов со сверхпологими крестовинами, вплоть до марки 1/65 (табл. 3), обеспечивающих скорость движения поезда на боковое направление 220 км/ч и до 350 км/ч по прямому направлению.

Таблица 3

Скорость движения поездов по стрелочным переводам на ВСМ Париж – Лион

В этой стране в 2007 г. был установлен рекорд скорости движения 574,8 км/ч по стрелочному переводу (изготовлен компанией Vossloh Cogifer) по прямому направлению. При разработке стрелочного перевода марки 1/65, допускающего скорость 220 км/ч на боковое направление, за предельную величину недостатка возвышения наружного рельса над внутренним на кривой было принято 85 мм, что обеспечивается при начальном радиусе кривой 6720 м.

Стрелочные переводы марок 1/65 и 1/46 изготовляются из рельсов UIC60, имеющих высоту 172 мм и ширину головки 72 мм, и используются для рамных, соединительных и наружных рельсов крестовин. Остряки и подвижные сердечники изготавливают из рельсов специального профиля UIC60A высотой 142 мм с шириной шейки 28 мм. Рамные рельсы укладывают с подуклонкой 1/20. Крестовина состоит из рамы (правого и левого рамных рельсов) и подвижного сердечника, выполняющего роль остряка в зависимости от рабочего положения.

Вывод

На сегодняшний момент существующие проекты полностью соответствуют всем современным нормам для использования их в высокоскоростных и скоростных железнодорожных магистралей. Однако работа по их усовершенствованию будет вестись на протяжении всего использования актуальных проектов стрелочных переводов.