Стрелочный перевод

Авторы патента:

E01B7 - Стрелки; пересечения (приводы стрелок B61L)

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначается для использования в путевых развитиях железных дорог, преимущественно эксплуатируемых в условиях плотной застройки промышленных предприятий. Задача, которая ставилась нами при разработке полезной модели, заключается в повышении экономичности стрелочного перевода за счет минимизации расходов на взаимозаменяемость разноразмерных стрелочных переводов. В данном случае она решена за счет того, что в стрелочном переводе, содержащем прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной ниткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины, согласно нашего предложения, упорная нитка ответвления в пределах между сечениями корня остряка и переднего торца крестовины выполнена по параболе вида:

У=А₀+A₁x+А₂х²+А₃х³

с коэффициентами, удовлетворяющими соотношениям:

А₀=k;

А₁=tg

где К - ордината рабочего канта упорной нитки ответвления в сечении корня остряка;

и _n - углы поворота рабочего канта упорной нитки ответвления в сечениях, соответственно, корня остряка и переднего торца крестовины;

L - практическая длина перевода;

Р₁ и Р₃ - проекция на прямое направление соответственно стрелки и крестовины перевода;

S - ширина колеи;

y_n - расстояние между рабочими кантами прямого и бокового направления крестовины в сечении ее переднего торца.

Прогресс транспортной техники неизбежно приводит к созданию новых более прогрессивных стрелочных переводов, которые далеко не всегда идентичны существующим по своим геометрическим размерам. Замена ими устаревших конструкций часто требует коренной реконструкции путевых схем с переносом путей и целых стрелочных улиц, что в стесненных условиях генеральных планов заводов приводит к нарушению габаритов приближения строений и ставит производственников перед необходимостью существенных затрат на снос или изменение положения в плане опор надземных коммуникаций, отдельных участков наземных транспортных и инженерных сетей и даже частей зданий.

Чтобы избежать этих затрат на сегодня, остро ставится вопрос перехода на новый принцип взаимозаменяемости путевых конструкций, когда в районах плотной застройки на положение промышленных объектов приспосабливается к новым переводам, а эпюры этих переводов проходят корректировку применительно к конкретным условиям их укладки так, чтобы после замены устаревших конструкций более прогрессивными все пути и капитальные строения генеральных планов оставались на своих местах. Для этого стрелочные переводы должны быть такими, чтобы их конструкции позволяли изменять их практические длины в большую и меньшую стороны под размеры заменяемых ими переводов при сохранении эквивалентных условий прохода подвижного состава по их ответвлениям.

Известна конструкция одиночного одностороннего стрелочного перевода (Г.М.Шахунянц. Железнодорожный путь. М., Транспорт, 1987 г., стр.85,

рис.3.33), содержащего прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной плиткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины.

Боковой остряк и упорная нитка ответвления выполнены в ней по круговой кривой единого радиуса (R=300 м). Известно, что увеличение или уменьшение практической длины стрелочного перевода единого радиуса ответвления может быть только за счет изменения этого радиуса, а поскольку этот радиус распространяется практически на две трети длины перевода, то и корректировка конструктивных размеров коснется большого числа позиций в пределах стрелки и соединительных путей. Потребуется перерасчет длины остряка, длины его строжки, расстояний между сечениями остряка, ординат рабочего канта переводной кривой, размеров эпюр в рабочих кантах и раскладки брусьев. Фактически работа сведется к изготовлению нового перевода по индивидуальному проекту, что на порядок дороже типовой конструкции.

Таким образом, недостаток аналога заключается в том, что его использование для замены разноразмерных стрелочных переводов требует неоправданно завышенных вложений на корректировку эпюры и всей конструкции в целом.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является стрелочный перевод (В.В.Говоров. Расчет эпюр стрелочных переводов с криволинейными остряками и крестовинами методом хорд. Сборник трудов ЛИИЖТа №282. Ленинград. Транспорт. 1968, Стр.109-115, рис.3), содержащий прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной ниткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины. Ответвление перевода представляет собой составную кривую из трех участков разных радиусов остряка R₁, переводной кривой R₂ и крестовины R₃. Каждый из этих радиусов может меняться в случае необходимости независимо от остальных участков ответвления. Такой принцип

построения ответвлений выгодно отличает конструкцию от переводов с ответвлениями единого радиуса по всей длине.

В описании прототипа показано, что для приведения практической длины перевода в соответствие с наперед заданным значением, в том числе с длиной заменяемого перевода, достаточно изменить конструкцию только сравнительно небольшого его участка - стрелки. Весь перевод за исключением этого участка остается типовым и не требует затрат на конструктивное вмешательство,

Недостатком конструкции является то, что она позволяет лишь сократить, но не свести к минимуму затраты на замену стрелочных переводов.

Несмотря на указанный недостаток, конструкция является наиболее близкой к предлагаемому нами техническому решению и поэтому принимается за прототип полезной модели.

В данном случае для приведения практической длины стрелочного перевода в соответствие с длиной заменяемой конструкции необходимо изменить угол строжки и радиус остряка, т.е. выполнять строжку и гибку нового остряка, который будет отличаться от существующего. Это потребует внести определенные коррективы в конструктивный узел всей стрелки.

Известно, что конструктивные узлы стрелки и крестовины являются самыми сложными и дорогостоящими частями в изготовлении стрелочного перевода. И если мы хотим свести к минимуму расходы на изменение длины перевода, то будет правильным не вмешиваться в конструкцию этих узлов, оставив их типовыми, а уменьшения или увеличения практической длины всей конструкции добиваться за счет изменения расстояния между данными узлами. При этом достаточно будет изменить длины рельсовых рубок и число брусьев на участке соединительных путей. Все это может быть выполнено буквально на месте укладки стрелочного перевода, т.к. не требует никаких технологических операций по изготовлению специальных деталей.

Правда, в этом случае изменится длина участка соединительных путей, и в частности. Длина переводной кривой, что потребует обоснования новой формы этой кривой, отличной от типового решения, а также вывода

математических соотношений для расчета ординат этой кривой. Но данная проблема вполне разрешима, и даже имеет несколько решений. Одно из них мы предлагаем в данной заявке.

Задача, которая ставилась нами при разработке полезной модели, заключается в повышении экономичности стрелочного перевода за счет минимизации расходов на взаимозаменяемость разноразмерных стрелочных переводов.

В данном случае она решена за счет того, что в стрелочном переводе, содержащем прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной ниткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины, согласно нашего предложения, упорная нитка ответвления в пределах между сечениями корня остряка и переднего торца крестовины выполнена по параболе вида:

У=A₀+A₁x+А₂х²+А₃х³

с коэффициентами, удовлетворяющими соотношениям:

A₀=k;

A₁=tg

где К - ордината рабочего канта упорной нитки ответвления в сечении корня остряка;

L - практическая длина перевода;

P₁ и Р₃ - проекция на прямое направление соответственно стрелки и крестовины перевода;

S - ширина колеи;

Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью чертежа, на котором показаны ось 1 прямого направления 2 перевода, рабочий кант 3 упорной нитки ответвления 4 на боковой путь 5, сечение корня 6 остряка 7 стрелки 8 и сечение переднего торца 9 крестовины 10.

Практическая длина L перевода включает в себя три участка:

- проекцию P₁ стрелки 8 на ось 1 прямого направления 2;

- расстояние Р₂ между стрелкой 8 и крестовиной 10;

- проекцию P₃ крестовины 10 на ось 1.

Конструкция полезной модели обеспечивает увеличение и уменьшение ее практической длины только посредством изменения расстояния P₂ при сохранении всех размеров конструктивных узлов стрелки 8 и крестовины 10, включая P₁ и P₃. А для того, чтобы при любой практической длине L гарантировался плавный проход экипажей от стрелки 8 до крестовины 10 и обратно рабочий кант 3 упорной нитки ответвления 4 выполнен по параболе:

где х и y - соответственно абсцисса и ордината рабочего канта 3 в любом интересующем нас сечении;

A₀, A₁, A₂ и А₃ - коэффициенты параболы, которые определяются, исходя из граничных условий.

Начало координат на схеме помещено в точку О, так как в проектах стрелочных переводов отсчет абсцисс ведется от сечения 6 корня остряка 7, а отсчет ординат от ближайшего к упорной нитке рельса прямого направления перевода.

Тогда при х=0:

где k - ордината рабочего канта 3 упорной нитки ответвления 4 в сечении корня 6 остряка 7;

- угол поворота рабочего канта 3 упорной нитки ответвления 4 в сечении корня 6 остряка 7.

Подставляя (2) и (3) в (1), получаем:

При x=P₂=L-P₁-P₃;

где S - ширина колеи;

y_n - расстояние между рабочими кантами прямого и бокового направления крестовины 10 в сечении ее переднего торца 9;

_n - угол поворота рабочего канта 3 упорной нитки ответвления 4 в сечении переднего торца 9 крестовины 10.

Подставляя (6) и (7) в (1), имеем:

Каждому значению L соответствует вполне определенное значение коэффициентов А₀, A₁, А₂ и А₃. Но так как эти коэффициенты выведены из условия соблюдения строго математического сопряжения кривой ответвления с примыкающими к ней рабочими кантами стрелки 8 и крестовин 10, то можно утверждать, что полезная модель предназначена для замены целого семейства стрелочных переводов, отличающихся друг от друга практическими длинами. На сегодня этого не в состоянии обеспечить ни один стрелочный перевод общеизвестной конструкции, так как переводные кривые единого радиуса не

позволяют варьировать практическими длинами стрелочных переводов даже в самых ограниченных пределах.

Конструкция работает следующим образом. При входе колесной пары на стрелочный перевод со стороны стрелки 8 сначала она катится по остряку 7, а за сечением корня 6 ее движение направляется рабочим кантом 3 упорной нитки ответвления 4 с последующим выходом через крестовину 10 на боковой путь 5. При движении в обратном направлении условия прохода подвижного состава по переводу аналогичны. В обоих случаях они обеспечиваются при укладке перевода на место заменяемой конструкции даже в том случае, если практические длины заменяемого и заменяющего переводов будут отличаться друг от друга в большую или в меньшую сторону.

Нам не известны конструкции, в которых составная параболическая кривая использовалась бы для целей взаимозаменяемости разноразмерных переводов.

Стрелочный перевод, содержащий прямое направление и ответвление на боковой путь с упорной ниткой, снабженное рабочим кантом и стыками в сечениях корня остряка и переднего торца крестовины, отличающийся тем, что упорная нитка его ответвления в пределах между сечениями корня остряка и переднего торца крестовины выполнена по параболе вида:

У=A₀+А₁x+А₂х²+A₃x³

с коэффициентами, удовлетворяющими соотношениям:

А₀=k;

A₁=tg