НАУКА


Скрепления АРС и ЖБР на сети дорог ОАО «РЖД»

На железных дорогах многие годы активно внедряются упругие рельсовые скрепления типа АРС (анкерное промежуточное рельсовое скрепление). Преимущества данного вида скреплений доказаны в процессе многолетней эксплуатации и подтверждают их надежность и безопасность.

С анализом эксплуатационных характеристик АРС в различных условиях на железнодорожных магистралях страны мы попросили рассказать директора НИИ ТТС МИИТа, к.т.н., Юрия Николаевича Аксенова, и в.н.с. ОНИЦ «Перспективные технологии», к.т.н. Владимира Владимировича Кузнецова.

С 2001 года специалисты МИИТ наблюдают за эксплуатационной работой скрепления АРС на сети дорог ОАО «РЖД». В настоящее время под постоянным мониторингом находятся 26 участков пути на 8 железных дорогах в различных эксплуатационных условиях.

Преимущества АРС над скреплениями ЖБР-65, ЖБР-65Ш, ЖБР-65ПШМ, ЖБР-65ПШ, СМ-1 (или ЖБР с боковыми полимерными упорами) по результатам мониторинга на Московской, Восточно-Сибирской, Свердловской, Куйбышевской, Дальневосточной дорогах состоят в следующем.

Скрепление АРС апробировано на сети дорог с тяжеловесным движением с высокой грузонапряженностью до 165 млн т бр/км в год. При этом наработка тоннажа на Московской, Северной и Свердловской составляет от 600 млн т до 1,2 млрд т. Подобных результатов нет на других типах скреплений.

Результаты эксплуатационных испытаний показывают, что скрепление АРС надежно работает в бесстыковом пути с рельсами Р65 с железобетонными шпалами типа II в кривых с радиусами 300–350 м при грузонапряженности до 165 млн т/год в регионах с годовыми амплитудами температуры рельсов более 110 оС.

Подтверждена возможность применения железобетонных шпал ШС-АРС на два срока до модернизации пути (до пропуска груза 2 млрд т). В Бекасовской дистанции пути (Московская ДИ) проведено обследование пути БМО со старогодными шпалами, имеющими наработку тоннажа ~1,2 млрд т. При модернизации (реконструкции) пути в 2013 году была произведена сплошная смена рельсов, подрельсовых прокладок и частичная смена изоляторов, монорегуляторов и клемм. Железобетонные шпалы оставлены в пути для дальнейшей эксплуатации. Путейцы даже придумали новый термин «модернизация пути на старогодных материалах». С 2013 года данный участок пути по результатам проходов вагонов-путеизмерителей оценивается на «отлично».

В скреплении АРС полные отказы элементов – это единичные случаи. В настоящее время нет проблем с основными элементами узла скрепления: анкерами, клеммами, подрельсовыми прокладками, железобетонными шпалами. Основные проблемы с эксплуатационными затратами на некоторых участках пути со скреплением АРС связаны не с конструктивными особенностями скрепления, а с полным отсутствием на дистанциях пути регулировочных изоляторов, использованием уголков изолирующих и прокладок-амортизаторов 2004– 2006 гг. выпуска, которые давно выработали нормативный ресурс. В то же время в скреплениях ЖБР-65, ЖБР-65Ш, СМ-1 происходят массовые полные отказы элементов.

Средняя интенсивность бокового износа рельсов на скреплении АРС в 1,5 раза меньше. АРС показывает хорошие результаты при эксплуатации на затяжных подъемах и спусках, в том числе, при повышенной запесоченности пути. Для рельсов на скрепления АРС разработан твердосмазочный композит МИИТ-01, который позволяет уменьшить в тяжелых эксплуатационных условиях интенсивность бокового износа рельсов в 3–4 раза. Таким образом, значительно реже будет производиться смена рельсовых плетей в межремонтные сроки.

Скрепление АРС обеспечивает нормальное усилие прижатия рельса к опорам, которое в процессе эксплуатации при монорегуляторах в 3-й позиции после наработки тоннажа 500 млн т составляет в среднем 1,8 т на узел, что на 20% больше минимально допустимого значения, при достижении которого монорегуляторы переводятся в 4-ю позицию для дальнейшей эксплуатации пути. Данные по другим типам скреплений отсутствуют, так как не разработаны средства измерения.

В скреплении АРС нет резьбовых элементов, поэтому нет необходимости их смазки и периодического подтягивания.

По подтвержденным данным, на Красноярской, Свердловской, Горьковской и Северной дорогах был получен эффект «малообслуживаемого пути» в кривых малого радиуса со скреплением АРС. Например, трудозатраты на Красноярской дороге составили 18 человека час/100 млн т/бр на один км пути.

При отдельных изменениях деталей скрепление АРС конструктивно остается неизменным – это упругое бесподкладочное скрепление с нераздельным анкером, замоноличенным в шпалу. В то же время уже есть 6 модификаций скрепления ЖБР, причем от бесподкладочного варианта до подкладочного, что является шагом назад. Еще 45 лет назад было решено, что совершенствование промежуточных скреплений должно идти по линии бесподкладочных скреплений, так как прочности бетона достаточно, чтобы воспринимать нагрузку от рельса.

В кривых и прямых со скреплением АРС применяются шпалы одного типа. В то же время на скреплениях ЖБР в переходных кривых применяются шпалы с разными типоразмерами для отвода ширины колеи: 1522, 1524, 1526, 1528, 1530 мм и т.д., что усложняет технологические работы по укладке пути.

Скрепление АРС обеспечивает безопасность движения поездов даже в случае грубого нарушения технологии укладки его в путь. Например, при замене инвентарных рельсов на плети на перегоне Большой луг – Подкаменная не были установлены 23% изоляторов снаружи внутренней нити. Только после наработки тоннажа 100 млн т неисправность была устранена полностью. На 01.11.2015 г. наработка по участку составила 280 млн т, эксплуатация продолжается.

Рассмотрим примеры результатов мониторинга скрепления АРС при высокой грузонапряженности на тяжеловесном движении и в кривых радиусами менее 350 м на Московской, Свердловской, Восточно-Сибирской железных дорогах.

Московская дирекция инфраструктуры (станция Рыбное, две кривые радиусами 290 и 330 м).

На станция Рыбное внедрен один из первых участков (2006 г.) со скреплением АРС «первого поколения» в кривых радиусами ~300 м и первый со шпалами под колею 1530 мм. После наработки 680 млн т (2013 г.) комиссионное обследование показало, что состояние скрепления АРС, в целом, хорошее.

Отказов клемм, подклеммников, монорегуляторов, подрельсовых прокладок амортизаторов не зафиксировано.

За время эксплуатации АРС дважды произведена смена плети из-за сверхнормативного бокового износа. Для сравнения: в сопряженной кривой со скреплением КД-65 (R~312 м) 3 раза заменялась плеть до наработки тоннажа 364 млн т. В 2011 году деревянная вставка была ликвидирована и заменена на конструкцию с модернизированным скреплением АРС.

Свердловская дирекция инфраструктуры (перегон Углеуральская – Шестаки, пять кривых радиусами 295–315 м).

В 2010 году данный перегон отремонтирован капитальным ремонтом с укладкой новых железобетонных шпал со скреплением ЖБР-65. После наработки тоннажа 20 млн т при грузонапряженности 29,6 млн т бр/км в год дорога забила тревогу. В процессе эксплуатации в кривых радиусом приблизительно 300 м происходило интенсивное уширение колеи до 1554 мм. Для обеспечения безопасности движения поездов работниками ПЧ-14 еженедельно выполнялись на данных кривых работы по регулировке ширины колеи. Кроме того, при достижении величины бокового износа до 10 мм за период менее одного года выполнена сплошная смена рельсов. Для обеспечения безопасности движения поездов в 2011 году принято решение об укладке в пяти кривых радиусом приблизительно 300 м бесстыкового пути со скреплением АРС на железобетонных шпалах под колею 1520 мм общей протяженностью 2,524 км (на тот момент бесстыковой путь укладывался в кривых с радиусами не менее 350 м). Руководство Свердловской дирекции инфраструктуры обратилось в МИИТ об оказании научной поддержки в принятом техническом решении. Первоначально планировалась укладка на шаблоне 1530 мм, однако в связи с необходимостью срочной замены скрепления ЖБР-65 в опытном порядке укладка проведена на шаблоне 1520 мм.

На 20.11.2015 г. наработка тоннажа по участкам составила 117,4 млн т. Решение, принятое в 2011 году об укладке в этих кривых скрепления АРС на бесстыковом пути, себя оправдало. Скрепление АРС на железобетонных шпалах под колею 1520 мм удовлетворительно работает в кривых малого радиуса приблизительно 300 м.В течение четырех лет эксплуатации безопасность и бесперебойность движения поездов были обеспечены.

Восточно-Сибирская дирекция инфраструктуры (перегон Большой луг – Подкаменная кривая радиусом 301 м подъем 16 о/оо).

Скрепление АРС эксплуатируется на дороге с 2010 года в кривых радиусами от 470 до 1100 м.

На основании положительных результатов данной эксплуатации в 2013 году АРС уложено в кривой радиусом 301 м на горно-перевальном участке Большой Луг – Подкаменная, где грузовые поезда с локомотивами «Ермак» поднимаются в гору с помощью 1,5-секционных подталкивающих локомотивов ВЛ-85, ВЛ-80, поэтому на участке повышенная запесоченность. Рельсошпальная решетка в опытном порядке собрана на базе ПМС-45 и уложена 17.09.2013 г. при реконструкции (модернизации) пути.

Целью проведения эксплуатационных испытаний является подтверждение работоспособности скрепления АРС в особо тяжелых эксплуатационных условиях. Всего шпал со скреплением АРС уложено 1300 шт., т. е. 650 м пути. Сборка решетки производилась на колею 1530 мм. 17.11.2013г. при замене инвентарных рельсов на рельсовые плети NIPPON (Япония) силами ПМС-45 по внутренней нити в кривой с наружной стороны не были установлены примерно 300 изоляторов АРС-04.07.006 (23% от общего числа), не заменены стыковые изоляторы на стандартные, что в совокупности привело к уширению колеи до 1546 мм. Работники ПЧ-9 только после наработки тоннажа 100 млн т установили все недостающие изоляторы на свои места.

После наработки 250 млн т рельсовые плети с боковым износом 14 мм использованы на других участках по ресурсосберегающей программе. Для сравнения: на этом же направлении аналогичный участок со скреплением ЖБР-65ПШМ. После наработки тоннажа 200 млн т боковой износ рельса достиг 20 мм, т.е. на 78 % больше, чем на АРС, рельсы отправлены в металлолом.

Полагаем, что данные исследования, проведенные МИИТом, позволят в дальнейшим, ОАО «РЖД» принимать правильные решения при выборе надежных рельсовых скреплений с целью обеспечения безопасности движения.

© Евразия Вести XII 2015

www.eav.ru