Подготовительные работы
В подготовительный период выполняют расчеты параметров для принудительного ввода плетей в расчетный интервал температур.
Определяют расчетное удлинение полуплетей DL мм, по формуле и в соответствии с ним заготавливают укороченные уравнительные рельсы на DL, которые перевозят к месту укладки.
В день производства работ до начала «окна» выполняют следующие работы:
- закрепляют анкерные участки со стороны неподвижного конца полуплети (левой и правой);
- для контроля равномерности удлинения плети на подошву рельса в створе с краем подкладки наносят контрольные риски через каждые 50 метров и расчетные риски – со стороны неподвижного конца плети от контрольной риски, на расстоянии равном расчетному перемещению данного сечения;
- отмечают каждую 5-ю шпалу;
- отмечают каждую 15-ю шпалу для укладки на них скользящих пар пластин;
- по всему фронту работ раскладывают скользящие пары пластин на каждой 15-й шпале для обеих рельсовых плетей;
- ослабляют монорегуляторы на всех шпалах кроме анкерных участков и каждой пятой шпале. При этом выдается предупреждение об ограничении скорости движения поездов 25 км/ч согласно п.2.2 Инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ.
Удлинение плети, мм, определяется по формуле:
D L = a * L * ( tз – tу ), где
a - коэффициент температурного расширения рельсовой стали, равный 0,0000118;
L – длина плети, мм;
t з – расчетная температура рельсов при закреплении плети на постоянный режим работы (устанавливается дистанцией пути в зависимости от ее региональности, в соответствии распоряжения №2788р) 35±5°С;
tу – температура рельсовой плети в момент ее первоначальной укладки +5°С;
| ∆L(50 m )= 0,59*30=17,7 mm | ∆L(450 m )= 5,31*30=159,3 mm |
| ∆L(100 m )= 1,18*30=35,4 mm | ∆L(500 m )= 5,9*30=177 mm |
| ∆L(150 m )= 1,77*30=53,1 mm | ∆L(550 m )= 6,49*30=194,7 mm |
| ∆L(200 m )= 2,36*30=70,8 mm | ∆L(600 m )= 7,08*30=212,4 mm |
| ∆L(250 m )= 2,95*30=88,5 mm | ∆L(650 m )= 7,67*30=230,1 mm |
| ∆L(300 m )= 3,54*30=106,2 mm | ∆L(700 m )= 8,26*30=247,8 mm |
| ∆L(350 m )= 4,13*30=123,9 mm | ∆L(750 m )= 8,85*30=265,5 mm |
| ∆L(400 m )= 4,72*30= 141,6 mm | ∆L(800 m )= 9,44*30=283,2 mm |
Необходимое усилие для создания расчетных удлинений в плетях N (kH), определяются из условия:
N = a * Е * F * Dt, где
a - коэффициент температурного расширения рельсовой стали, равный 0,0000118;
Е – модуль упругости рельсовой стали (Е= 2,1 х (106) МПа);
F – площадь поперечного сечения рельса, см2(F= 82,65 см2);
Dt – разница между ожидаемой на время «окна» и расчетной температурой плети при закреплении ее на постоянный режим работы.
Длина анкерного участка, м, определяется по формуле:
L ан ³ N / r , где
r – погонное сопротивление рельсов (при замершем балласте принимается r = 25 kH/м) или шпал (при незамершем балласте r = 7 kH/м – при неуплотненном балласте и r = 12 kH/м – при уплотненном) продольному перемещению в пределах анкерного участка.
4. Длина расчетных перемещений рисок, мм, определяется по формуле:
Dli =a * li *Dt, где
li – расстояние от неподвижного конца плети до I – й риски (50, 100, 150 м и т.д.)
Основные работы
Основные работы по вводу плетей в расчетный температурный интервал с использованием ГНУ TH. 70-VL выполняются в технологическое «окно» продолжительностью 120 мин.
Фронт работ 800 м пути условно делят на два участка по 400 м пути. Участок 1 – фронт работ 400 м пути (состоит из двух плетей: левая и правая по 400 м рельсовой нити) и участок 2 - фронт работ 400 м пути (из двух плетей: левая и правая по 400 м рельсовой нити). Работы выполняются 20 монтерами пути одновременно по обеим рельсовым нитям на участке 1 и после выполнения работ, переходят на участок 2.
Вначале проверяют наличие зазоров в уравнительном пролете, примыкающем к подвижному концу плети:
- При отсутствии зазоров сначала вырезают газокислородной горелкой кусок рельса длиной 10-20 см, а затем рельсорезным станком обрезают концы плетей на требуемых расстояниях согласно п.4.2. распоряжения №2788р. При температуре рельсовой плети превышающей температуру ее закрепления работы выполняют на закрытом для движения участке пути, в «окно».
Рис 4.2. Вырезка куска рельса при отсутствии зазоров в уравнительных пролетах.
Чтобы вырезаемый кусок рельса не зажимало при удлинении концов плетей и для обеспечения безопасности работающих его вырезают постепенно.
Затем выполняют замену рельсов уравнительного пролета укороченными на величину DL. Работы в уравнительном пролете по замене рельсовых рубок выполняются в технологическое «окно» (п.2 Ведомости затрат труда по техническим нормам замены рельса уравнительного пролета с предварительной вырезкой куска рельса длиной 10-20 см);
- При наличии зазоров – сразу выполняют работы в уравнительном
пролете по замене рельсовых рубок, которые выполняются в технологическое «окно».
После закрытия участка станционного пути 8 монтеров пути выполняют смену уравнительных рельсов по обеим рельсовым плетям участка №1: 2 монтера пути отвинчивают гайки стыковых болтов, удаляют стыковые болты, снимают стыковые накладки. Далее 8 монтеров пути подготавливают и заменяют рельсовую рубку со стороны удлиняемого конца плети на укороченный рельс. Затем 4 монтера пути устанавливают стыковые накладки и сболчивают стыки рельсовой плети с существующим путем.
Одновременно 8 монтеров пути специальными ключами ослабляют монорегуляторы (на оставшихся каждой 5-й шпале) по обеим рельсовым нитям в направлении от подвижного конца плети к неподвижному, тогда плеть свободно меняет свою длину соответственно температуре.
Монорегуляторы расслабляют так, чтобы обеспечить возможность укладки под рельсы скользящих пар пластин и в то же время не допустить выхода подошвы рельса из реборд подкладок.
После полного раскрепления полуплеть длиной 400 м должна удлиниться. Полноту разрядки оценивают по общему удлинению полуплети.
По мере предоставления фронта работ 4 монтера пути производят установку гидравлического натяжного устройства на стыке рельсовой плети с уравнительным рельсом (каждой нити).
Руководитель работ должен удостовериться в раскреплении всей полуплети (левой и правой), установке скользящих пар пластин и готовности монтеров пути с кувалдами.
После этого 4 монтера пути гидравлическим прибором производят принудительное растягивание полуплетей, в соответствии с расчетами, до совмещения расчетной риски на конце плети с риской на крае подкладки. В процессе растяжения полуплети 4 монтера пути при необходимости их встряхивают ударами деревянных кувалд.
Рис 4.3. Установка гидравлического натяжного прибора
Руководитель работ контролирует изменения длины полуплетей и равномерность снятия напряжений – по смещению контрольных рисок, нанесенных на подошву рельса в створе с краем подкладки через каждые 50 м.
Рис. 4.4 Нанесение рисок и контроль по ним за удлинению плети.
При неравномерном удлинении полуплетей (перемещения контрольных сечений в конце плети соответствует расчетным, а в начале плети меньше расчетных); в местах (с недостаточным перемещением контрольного сечения) 4 монтера пути монтируют ударный механизм и ударяют в клиновой упор в направлении подвижного конца полуплети. При необходимости клиновые упоры перемещают к неподвижному концу рельсовой плети и работу ударного механизма повторяют. Когда зазор между плетью и укороченным рельсом сократиться до необходимого значения, растяжение прекращается.
Далее 6 монтера пути снимают клиновой упор ударного механизма.
Для более точного и быстрого фиксирования температуры закрепления плетей 8 монтеров пути закрепляют монорегуляторы на подвижной части полуплети на протяжении длины анкерного участка на каждой шпале и 8 монтеров пути на каждой 5-й шпале на остальной части полуплети, со снятием скользящих пар пластин. Плеть закрепляют от ее неподвижного конца к подвижному.
Затем 4 монтера пути устанавливают стыковые накладки и сболчивают стык между плетью и укороченным рельсом, 8 монтеров пути снимают гидравлические натяжные устройства, которые контролируют возврат конца плети.
Путь приводится в состояние, обеспечивающее безопасный пропуск поездов по месту работ со скоростью 25 км/ч.п.п.2,2 распоряжением ОАО «РЖД»
от 29 декабря 2012 г. № 2790р.
Отделочные работы
Отделочные работы выполняются на участке протяженностью 400 м пути. 20 монтеров пути устанавливают и закрепляют монорегуляторы на оставшихся шпалах. Сразу после закрепления плетей на постоянный режим производится оборудование «маячных» шпал. В качестве «маячной» шпалы выбирается шпала, расположенная против пикетного столбика. Её верх около рельса окрашивается яркой краской. Чтобы «маячная» шпала не смещалась, она должна быть всегда хорошо подбита, монорегуляторы закреплены на первое положение, а резиновые прокладки с низким коэффициентом трения.
Контроль за угоном плетей осуществляется по смещениям контрольных сечений рельсовой плети относительно «маячных» шпал. Эти сечения отмечают поперечными полосами шириной 10 мм, наносимыми светлой несмываемой краской на вверх подошвы и шейки рельсов внутри колеи в створе с боковой гранью подкладки. Дополнительно точно в створе с подкладкой производится кернение или нанесение тонкой черты (риски) острым металлическим инструментом на подошве рельса.
Для предотвращения угона плетей необходимо обеспечить постоянное усилие затяжки в пределах установленных норм гаек стыковых болтов, закрепление монорегуляторов скреплений АРС в последнее рабочее положение.
При помощи крана мотовоза МПТ-4 2 монтера пути и 2 машиниста убирают и выполняют погрузку смененных уравнительных рельсов, скользящих пар пластин, ударных механизмов, гидронатяжных приборов, сварку.
После проверки состояния пути на всем участке работ руководитель работ уведомляет по радиосвязи дежурного по станции и поездного диспетчера об окончании работ, после чего отменяется предупреждение об ограничении скорости движения поездов и восстанавливается скорость движения поездов, установленная для данного участка.
Рис.4.5 Путь готов к дальнейшей эксплуатации.
4.2. Производственный состав
К работе по закреплению рельсовых плетей на постоянный режим, методом принудительного ввода плетей в оптимальную температуру закрепления допускаются работники, прошедшие обучение данной технологии производства работ, получившие инструктаж по технике безопасности.
Численный состав для выполнения подготовительных, основных и отделочных работ определен на основании ведомости затрат труда по техническим нормам. Работы по вводу рельсовых плетей в расчетный температурный интервал выполняются.
| Состав группы | Количество исполнителей, чел. |
| Ключи АРС | |
| Руководитель работ – заместитель начальника или главный инженер (начальник дистанции) | 1 |
| Монтер пути 5-го разряда | 4 |
| Монтер пути 4-го разряда | 10 |
| Сигналист | 2 |
| Итого: | 17 |
| Тарифный разряд работ, выполняемых монтерами пути | 4,30 |
| Измеритель работы - 100 м пути | |
Количество дополнительных сигналистов определяется местными условиями.
4.3. Перечень необходимых машин, механизмов и путевого инструмента
Машины
- Мотовоз МПТ-4, 1шт.
Механизмы
- Рельсосверлильный станок 1 шт.;
- Гидравлический прибор для растягивания плетей 2шт;
- Ударный механизм с клиновым упором 1 комлект;
- Рельсорезный станок 1 шт.;
- Газокислородная горелка 1 комплект;
- Кран портальный 2 шт.;
- Домкрат путевой 6 шт.
Путевой инструмент
- Ключ гаечный путевой 4 шт.;
- Ключ АРС 17 шт.;
- Рулетка мерная 2 шт.;
- Лом остроконечный 4 шт.;
- Лом лапчатый 2 шт.;
- Кувалды деревянные 4шт.;
- Скользящие пары пластин 128 шт.;
- Вкладыши рельсовые 2(комплекта);
- Банка с краской (яркой) 1шт.;
- Кисточка 1шт.;
- Медная перемычка 2 шт.;
- Красный щит 2 шт.;
- Термометр рельсовый 3 шт.;
- Аппаратура радиосвязи 1 комплект.
4.4. Сварка коротких плетей в длинные плети(более 800 м) и устранение мест временного восстановления по средствам алюмотермитной сварки.
Рельсовая сталь содержит большое количество углерода и относится к группе плохо сваривающихся материалов, которые при сварке склонны к образованию трещин. Трещины в таких конструктивных элементах как рельсы недопустимы, т.к. являясь концентраторами напряжений, могут в любой момент привести к разрушению стыка и крушению. В настоящее время стыковая сварка рельсов осуществляется двумя видами: стыковая контактная сварка и сварка алюминотермитным способом. Стыковая контактная сварка достаточно хорошо зарекомендовала себя при получении длинных рельсовых плетей в стационарных условиях и на перегонах. Следует отметить, что при проведении ремонтных работ рельсового пути данным способом необходимы дорогостоящие путевые рельсосварочные машины, продолжительные окна для их доставки на место сварки и последующей эвакуации, кроме того, требуется достаточно большая бригада рабочих. Дефицит рабочего времени в ряде случаев заставляет нарушать технологический процесс, что приводит к получению сварного стыка невысокого качества.
Одним из существенных недостатков стыковой контактной сварки является невозможность сварки стыков в районе стрелочных переводов. В настоящее время для сварки таких стыков безальтернативной и обеспечивающей хорошее качество сварного шва является алюминотермитная сварка. Следует отметить, что в странах западной Европы и Америке этот способ завоевал очень большую популярность - им сваривают стыки не только в районе стрелочных переводов, но и на перегонах основного пути.
Алюминотермитная сварка рельсов имеет ряд преимуществ перед стыковой контактной сваркой при использовании путевых рельсосварочных машин: она не требует сложного дорогостоящего оборудования, большого количества рабочих, продолжительных перерывов в движении поездов. Заварку стыка рельсов выполняет бригада из трех человек, обучение которых осуществляется в короткие сроки. Однако, как и при любом виде сварки, технология алюминотермитной сварки должна строго соблюдаться. Это связано с тем, что локальный неравномерный разогрев металла до высоких температур приводит к образованию в месте нагрева значительных остаточных напряжений, являющихся основной причиной зарождения и развития трещин. Для повышения трещиностойкости в технологическом процессе сварки рельсов предусмотрены специальные операции, позволяющие понизить уровень остаточных напряжений, повысить прочность сварного стыка и его работоспособность.
Рис. 4.6 Подготовка места для сваривания стыка.
Опыт термитной сварки имеется более чем на 100 дорогах. Этому предшествовали многолетние исследования и испытания качества сварки, различных технологий, термитных составов, вспомогательных материалов в научных институтах и, прежде всего, во ВНИИЖТе, а также в ряде частных фирм. За рубежом традиционно алюминотермитной сваркой изготавливают рельсовые плети для бесстыкового пути. Рельсовые плети и стрелочные переводы, сваренные таким способом, эксплуатируются на магистралях со скоростями движения 300 км/ч и на дорогах с осевыми нагрузками 400 кН. Существует практика сварки всех стрелочных переводов в пределах станции. Термитной сваркой был сварен путь в тоннеле под проливом Ла-Манш. Этот вид сварки используется на железных дорогах многих стран, в том числе с тропическим и холодным климатом. В нашей стране за последние 50 лет исследования в этом направлении практически не проводились, что привело к значительному отставанию от зарубежных стран.
В основе алюминотермитной сварки лежит химическая реакция, происходящая с большим выделением тепла между основными частями термитной порции (окись железа и высокочистый алюминий тонкого помола) после ее точечного поджига и может быть описан следующим уравнением химической реакции:
3Fe3O4 + 8Al→9Fe + 4Al2O3
К основным составным частям добавляются частицы стали для демпфирования реакции, а также в зависимости от свариваемого материала различные легирующие добавки (C, Mn, Cr, V, Mo). В результате образуется сталь определенного качества для сварки и шлак.
Алюминотермитная сварка может применяться для соединения объемно-закаленных рельсов с рельсами, имеющими поверхностную закалку, а также с термически не упрочненными или поверхностно-закаленных рельсов между собой. При сваривании объемно или поверхностно-закаленных рельсов применяют термит повышенной прочности марки 1200 (с временным сопротивлением литого металла 1200 кН/мм2), при сварке неупрочненных рельсов – термит марки 900.
Сварка стыков на пути и стрелочных переводах производится в целях повышения надежности рельсовой колеи и плавности хода.
Алюминотермитная сварка стыков в пути, уложенных на железобетонных или деревянных шпалах и брусьях, может производиться на всех категориях путей – главных, приемоотправочных, станционных, горочных и прочих.
Соединение между собой железнодорожных рельсов алюминотермитной сваркой методом промежуточного литья допускается производить в любом сочетании по категориям качества рельсов ( термоупрочненные между собой, термоупрочненные с нетермоупрочненными, нетермоупрочненные между собой), способа выплавки стали ( в том числе рельсы из электростали, из кислородно- конвертерной и мартеновской сталей между собой) и заводов – изготовителей, новых и старогодных рельсов.
Стыковые соединения рельсов, выполненные алюминотермитной сваркой, предназначены для эксплуатации во всех климатических районах.
Алюминотермитная сварка осуществляется с использованием термитной смеси, которая является источником тепла и соединительного материала.
Термитная смесь содержит по весу 23,7% алюминия и 76,3% окалины (окислов железа). При сгорании 1 кг термитной смеси выделяется 762 ккал тепла и реализуется температурой порядка 3000 С.
Для лучшего использования тепла, выделяемого при реакции, в смесь добавляется измельченная сталь, а для получения определенного химического состава сплава – легирующие элементы в виде ферросплавов (сплава на основе железа).
При сварке способом промежуточного литья из продуктов термитной реакции используется только расплавленный металл без шлака.
Расплавление алюминотермита производится в специальном тигле. Выпуск металла из тигля осуществляется путем расплавления запорного устройства по завершении процесса плавления и достижении расплавом температуры 2500 С.
Разливка металла производится в форму. Форма изготавливается из огнеупора, обеспечивающего хорошую газопроницаемость (песок средней величины, перемешанный с размолотой и просеянной глиной).