История развития конструкции вагона

Шпалы - опоры  для рельсов в виде брусьев. В  железнодорожном пути обычно укладываются на балластный слой верхнего строения пути и обеспечивают неизменность взаимного  расположения рельсовых нитей, воспринимают давление непосредственно от рельсов  или от промежуточных скреплений и передают его на подшпальное  основание (обычно - балластный слой, в  метрополитене - бетонное основание). 
Порода древесины для шпал может быть разная (например, Красный клён или Эвкалипт), в некоторых странах предпочитают дуб, а в некоторых, в силу экономических причин древесину хвойных пород, преимущественно сосну, хотя такие шпалы более подвержены износу. Для предотвращения гниения шпалы пропитывают антисептиками, чаще всего креозотом. 
 
Деревянные шпалы обладают многими достоинствами: упругость, лёгкость обработки, высокие диэлектрические свойства, хорошее сцепление с щебёночным балластом, малая чувствительность к колебаниям температуры. Важнейшим свойством является возможность уширения рельсовой колеи в кривых радиусом менее 350 м. 
 
Срок службы деревянных шпал (в зависимости от типа древесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации) составляет от 7 до 40 лет. Деревянные шпалы в России изготавливают преимущественно из сосны, а также из ели, пихты, кедра, хотя ранее проводились эксперименты по изготовлению шпал из дуба, лиственницы. Основная проблема деревянных шпал - тенденция их загнивания в местах крепления к ним рельсов.

 

2.2.3. Конструкция и основные размеры  рельсов.

ГОСТ 16210-77 Рельсы железнодорожные  типа Р75. Конструкция и размеры (С  Изменениями N 1, 2, 3) (не действует на территории РФ) 
5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93) 
      
     6. ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1999 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, утвержденными в апреле 1983 г., сентябре 1987 г., апреле 1998 г. (ИУС 7-83, 12-87, 7-98) 
      
      
     1. Настоящий стандарт распространяется на закаленные и незакаленные железнодорожные рельсы типа Р75 и устанавливает их конструкцию и размеры. 
     Установленные настоящим стандартом показатели технического уровня предусмотрены для высшей категории качества.

 
     (Измененная редакция, Изм. N 2). 
     2. Конструкция и размеры поперечного сечения рельсов должны соответствовать указанным на черт.1, а расположение и размеры отверстий в шейке на концах рельсов - на черт.2. 
      
             Примечание. Расположение болтовых отверстий с предельными отклонениями ±1,0 мм контролируют по клиновой части пазухи. 
     По заказу потребителя рельсы допускается изготавливать без отверстий в шейке и без закалки поверхности катания головки на одном или обоих концах рельсов. По требованию потребителя допускается изменять размещение, число и диаметр отверстий на концах рельсов. 
      
     (Измененная редакция, Изм. N 1, 2) 
     3. Предельные отклонения в части выпуклости головки при измерении по оси симметрии поперечного профиля рельса должны быть не более ±0,5 мм, а выпуклости подошвы - 0,5 мм. Вогнутость подошвы рельса не допускается. 
      
     4. Допускается отклонение от симметричности профиля поперечного сечения рельса относительно его вертикальной оси, мм, не более: 
     1 - по подошве; 
     0,3 - по головке.  
     
     (Измененная редакция, Изм. N 2). 
     5. Кромки отверстий в шейке рельсов должны иметь фаски размером от 1,5 до 3 мм под углом около 45°. В торце на нижних кромках головки объемно-закаленных рельсов должна быть снята фаска размером приблизительно 1,5х1,5 мм. 
    
     6. Рельсы изготовляют длиной, соответствующей приведенной в таблице. 
     

Длина рельса (при t = (20±2) °С), м	Допускаемое отклонение по длине, мм, для  рельсов			Наличие отверстий в шейке на концах рельса
	нетермоупрочненных	термоупрочненных по всей длине
		I класс	II класс
25,000	±20	±20		Без отверстий
25,000				Отверстия на обоих концах
24,920	±6	±9	±15
24,840
12,520	±6	±7	±10	Отверстия на одном конце
12,500				Отверстия на обоих концах
12,460
12,420	±6	±7	±10
12,380

 

      
     Примечание. По требованию потребителя  рельсы изготовляют другой длины. 
           
     5; 6. (Измененная редакция, Изм. N 3). 
      
     7. Допускается контактная или газопрессовая сварка рельсов длиной до 25 м из рельсов длиной не менее 6 м, изготовленных из стали одного способа выплавки. Число кусков в сваренном рельсе должно определяться по согласованию между изготовителем и потребителем. 
      
     8. Технические требования для незакаленных рельсов из мартеновской стали - по ГОСТ 24182, для объемно-закаленных рельсов - по ГОСТ 18267. 
      
     9. Соответствие профиля размерам, установленным настоящим стандартом, должно определяться шаблонами, согласованными с инспекцией МПС (согласованными с Государственной приемкой) на расстоянии 150-200 мм от торца контролируемого рельса. 
      
     (Измененная редакция, Изм. N 2). 
     10. Расчетные данные приведены в приложении.

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). РАСЧЕТНЫЕ  ДАННЫЕ

Площадь поперечного сечения рельса, см	95,037
Расстояние от центра тяжести, мм:
до низа подошвы	88,2
до верха головки	103,8
Момент сопротивления, см :
по низу подошвы	509
по верху головки	432
по боковой грани подошвы	89
Теоретическая линейная масса одного метра рельса (при плотности стали 7850 кг/м ) кг	74,6
Распределение металла по площади  поперечного сечения рельса от всей площади, %:
в головке	37,42
в шейке	26,54
в подошве	36,04
Расстояние от центра кручения, мм
до низа подошвы	45,8
до верха головки	146,2
Момент инерции рельса относительно
горизонтальной оси, см	4491
головки	2198
подошвы	2005
Момент инерции рельса относительно
вертикальной оси, см	665
головки	143
подошвы	508
Секториальный момент инерции, см	2,6·10
Момент инерции рельса при его  кручении, см	401
Жесткость поперечного сечения рельса, кгс/см :
при его чистом кручении	325·10
при его стесненном кручении	234·10

 

2.2.4. Конструкция рельсовых скреплений.

Рельсовый путь представляет собой две непрерывные рельсовые нити, расположенные на определенном расстоянии одна от другой благодаря креплению рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев друг к другу. Рельсы соединяют со шпалами с помощью промежуточных скреплений, которые обеспечивают неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускают их продольного смещения и опрокидывания. Существует три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные.

При нераздельном скреплении (рис. 4.6, а) рельс и подкладки, на которые он опирается, крепят к шпалам одними и теми же костылями и шурупами. При смешанном скреплении (рис. 4.6, б) подкладки, кроме того, крепят к шпалам дополнительными костылями. Достоинства такого скрепления – простота конструкции, небольшая масса, легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и способствует механическому изнашиванию шпал. 

 

 

 

Рис. 4.6. Нераздельное (а) и смешанное (б) рельсовые скрепления:

1 – рельс; 2 – костыль; 3 – подкладка; 4 – шпала

 

 

 

Рис. 4.9. Изолирующие стыки рельсов  – с объемлющими накладками (а) и клееболтовой (б): 1 – рельс; 2 – накладка; 3 – боковая изолирующая прокладка; 4 – втулка; 5 – планка из фибры или полиэтилена под болты; 6 – нижняя золирующая прокладка; 7 – подкладка; 8 – стыковой болт; 9 – гайка; 10 – изоляция из стеклоткани, пропитанной эпоксидным клеем; 11 – изоляция на болте 

 

На линиях с электрической тягой  и автоблокировкой для беспрепятственного прохождения тока через стык устанавливают  специальные стыковые соединители в виде стального или медного троса приваренного к головке рельса (рис. 4.10).

При движении подвижного состава может  происходить продольное перемещение  рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. В случае, когда конструкция рельсовых скреплений не обеспечивает надежного закрепления рельсов от угона применяют противоугоны (рис. 4.11).

Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и  упирающуюся в шпалу. 

 

Рис. 4.10. Приварной стыковой  соединитель: 1 – манжета; 2 – трос

Рис. 4.11. Пружинный противоугон

 

Возвышение  наружного рельса предусматривается для того, чтобы нагрузка на рельсовые нити была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы I (рис. 4.13). Величина возвышения h зависит от массы поезда, скорости движения и радиуса кривой и максимально составляет 150 мм.

Наличие переходных кривых связано с необходимостью плавного сопряжения кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в профиле пути. Переходная кривая (рис. 4.14) имеет переменный радиус, уменьшающийся от бесконечно большого до радиуса R круговой кривой. 

 

 

 

Рис. 4.13. Нахождение экипажа в кривой: а – при нахождении головок рельсов в одном уровне; б – при наличии возвышения наружного рельса над внутренним; I – центробежная сила; Q – вес экипажа; Р – сила реакции 

 

 

 

Рис. 4.14. План переходной кривой: НПК  – начало переходной кривой; КПК  – конец переходной кривой; r – переменный радиус переходной кривой; R – радиус круговой кривой 

 

Уширение колеи обеспечивает вписывание подвижного состава в кривые. Так как колесные пары жестко закреплены в раме тележки всегда параллельно друг другу, в кривой только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные находятся под углом к нему. Это требует увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание заклинивания колесных пар (рис. 4.15, б).

Укладка укороченных рельсов во внутреннюю рельсовую нить необходима для исключения разбежки стыков. Так как внутренняя нить в кривой короче наружной, применение рельсов одинаковой длины вызвало бы забегание стыков вперед на внутренней нити. Для предотвращения разбежки стыков каждому радиусу кривой соответствует своя величина укорочения рельса. В целях унификации установлены стандартные укорочения рельсов длиной 25 м – 80 и 160 мм. Укладку укороченных рельсов во внутреннюю нить чередуют с укладкой рельсов нормальной длины так, чтобы забегание стыков не превышало половины укорочения, т. е. 40 и 80 мм. 

 

 

 

Рис. 4.15. Схема вписывания в кривую двухосной тележки:

а – заклиненное вписывание; б – свободное вписывание

Усиление пути в кривых осуществляют при радиусе кривой, не превышающем 1200 м, для обеспечения равнопрочности с примыкающими прямыми участками. Для этого увеличивают число шпал, укладываемых на 1 км пути, устанавливают несимметричные подкладки с большим плечом на наружной стороне, уширяют балластную призму с наружной стороны кривой.

3. Значение сигналов подаваемых  сигнальными средствами.

Звуковые сигналы при  движении поездов подаются свистками  локомотивов, мотор-вагонных поездов и специального самоходного подвижного состава, духовыми рожками, ручными свистками.

Три коротких	Сигнал	Значение сигнала	Кто подает
Один длинный	«Отправиться поезду»	Дежурный по станции или по его  указанию дежурный по парку, сигналист, дежурный стрелочного поста или  главный кондуктор; отвечает машинист ведущего локомотива; повторяет сигнал машинист второго локомотива при  двойной тяге. Если поезд отправляется с пути, имеющего выходной светофор, этот сигнал подает машинист ведущего локомотива после открытия выходного  светофора; повторяет сигнал машинист второго локомотива при двойной  тяге.
Три длинных	Требование к работникам, обслуживающим  поезд, «Тормозить»	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист второго локомотива при двойной тяге.
Два длинных	Требование к работникам, обсуживающим поезд, «Отпустить тормоза»	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист второго локомотива при двойной тяге.
Три длинных и один короткий	О прибытии поезда на станцию не в  полном составе	Машинист ведущего локомотива
Три длинных и дна коротких	Вылов к локомотиву помощника машиниста, главного кондуктора, начальника (механика-бригадира) пассажирского поезда, руководителя работ хозяйственного поезда	Машинист ведущего локомотива остановившегося  на перегоне поезда

 

 Следование  с двойной тягой

Сигнал	Значение сигнала	Кто подает
Один короткий	Требование к машинисту второго  локомотива уменьшить тягу	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист второго локомотива
Два коротких	Требование к машинисту второго  локомотива увеличить тягу	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист второго локомотива
Два длинных и два коротких	Требование к машинисту второго  локомотива «Опустить токоприемник»	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист второго локомотива

 

 Следование  с подталкивающим локомотивом

Сигнал	Значение сигнала	Кто подает
Два коротких	Требование начать подталкивание	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист подталкивающего локомотива
Один короткий, один длинный и один короткий	Требование прекратить подталкивание, по не отставать от поезда	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист подталкивающего локомотива
Четыре длинных	Требование прекратить подталкивание н возвратиться обратно	Машинист ведущего локомотива; повторяет  сигнал машинист подталкивающего локомотива

 

 

 Примечание. При следовании поезда двойной тягой с подталкиванием локомотива машинист второго локомотива повторяет все сигналы вслед за подачей их с подталкивающего локомотива. Порядок в этом случае машинистом подталкивающего локомотива сигнала "Отпустить токоприемник" устанавливается начальником железной дороги. 

При наличии радиосвязи звуковые сигналы при следовании поездов двойной тягой или  с подталкивающим локомотивом могут  заменяться переговорами между машинистами.  

 

Оповестительный сигнал —  один длинный свисток, а при движении по неправильному пути - один длинный, короткий и длинный свисток локомотива (мотор-вагонного поезда), специального самоходного подвижного состава подается: 

при приближении поезда к станциям, путевым постам, пассажирским остановочным пунктам, переносным и  ручным сигналам, требующим уменьшения скорости, сигнальным знакам «С», выемкам, кривым участкам пути, тоннелям, железнодорожным  переездам, съемным дрезинам, съемным  ремонтным вышкам, путевым вагончикам и другим съемным подвижным единицам;