НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Упругое рельсовое скрепление ПФК-350 - опыт внедрения и эксплуатации

Важным перспективным направлением в развитии путевого хозяйства на сети железных дорог ОАО «РЖД» является применение упругих бесподкладочных рельсовых скреплений.

Наш корреспондент обратился к генеральному директору компании ЗАО «РСК» к.э.н. Денису Евгеньевичу Захарову с просьбой рассказать об особенностях разработки, внедрения и эксплуатации данного вида скрепления.

Рельсовые скрепления – это промежуточные конструкции, которые включают в себя все элементы, работающие в непосредственном контакте с рельсом и подрельсовым основанием. Одной из задач промежуточных рельсовых скреплений является сохранение ширины рельсовой колеи, а также передача и снижение динамического воздействия сил от подвижного состава на подрельсовое основание и нижние слои земляного полотна. Система рельсовых скреплений должна работать упруго в вертикальном направлении как при перемещении рельса вверх, так и при перемещении рельса вниз.

Свойства скреплений должны рассматриваться при негативном комплексном воздействии транспортной нагрузки: одновременные подъем рельсов (волна выгиба рельсов) и неравномерное распределение усилий на рельсовые нити при вписывании подвижного состава в кривой участок пути, особенно важно на пути с железобетонными шпалами, где должен учитываться вес рельсошпальной решетки. Имеет значение удерживающая способность в вертикальном направлении: каждая пара узлов скрепления должна выдерживать нагрузки от веса железобетонной шпалы, с учетом сопротивления вырыванию из балласта, без деформаций элементов скрепления. Помимо сохранения стабильной ширины рельсовой колеи и передачи вертикальных сил, рельсовые скрепления должны обеспечивать достаточное сопротивление горизонтальному перемещению рельса, так называемому «угону» пути.

Следует учитывать, что немаловажным показателем является электроизоляция рельса от подрельсового основания. Это необходимо для сведения к минимуму потерь сигналов рельсовых электрических цепей в дождливую и сырую погоду. Рельсовые скрепления значительно влияют на экономическую составляющую комплекса строительных, либо ремонтных работ, а также последующую эксплуатацию железнодорожного пути.

Одним из перспективных направлений в развитии путевого хозяйства на сети железных дорог ОАО «РЖД», начиная с середины нулевых, является применение упругих бесподкладочных рельсовых скреплений. Одним из таковых является упругое анкерное рельсовое скрепление ПФК-350.

Данное скрепление представляет собой глубоко модернизированную версию анкерного рельсового скрепления Fastclip. Модернизацию данного скрепления, а именно – приведение силовых и прочностных характеристик узла скрепления к требуемым показателям, предъявляемым в ОАО «РЖД», осуществила компания ЗАО «РСК». Перед нашей компанией была поставлена задача – снизить производственные издержки, связанные с путеукладочными работами (сборка решетки на производственных базах ПМС, замена инвентарных рельсов на рельсовые плети бесстыкового пути), а также и эксплуатационные расходы, связанные с текущим содержанием железнодорожных линий.

Конструкция скрепления ПФК-350 предусматривает закрепление рельса безболтовым способом с помощью анкера и клемм. Рельс удерживается в узле с помощью двух пружинных прутковых клемм, прямолинейные свободные концы (усы) которых располагаются в специальных направляющих выступах анкера. Необходимое усилие прижатия рельса к подрельсовому основанию достигается тогда, когда клемма приводится в рабочее положение. Это исключает необходимость в приложении точного момента затяжки, как в скреплениях с резьбовыми и шурупно-дюбельными соединениями.

На П-образный изгиб в средней части клеммы крепится прижимной изолятор, обеспечивающий электроизоляцию подошвы рельса и анкера, а также передающий прижимное усилие на подошву рельса. Боковые изоляторы устанавливаются на рабочие выступы анкера, обеспечивают стабильность ширины рельсовой колеи и электроизоляцию подошвы рельса от выступов анкеров. Подрельсовая прокладка толщиной в 10 мм воспринимает и гасит в узле скрепления силы, которые передаются от подвижного состава. Прокладка изготавливается из материала термоэластопласта. В своей геометрии имеет специальные выступы, которые с двух сторон «охватывают» анкер, тем самым препятствуют ее смещению.

Производство элементов скрепления 100% локализовано на территории Российской Федерации. Поставщиками сырьевой базы являются отечественные производители. Нашей компанией налажено производство ручного инструмента, предназначенного для работы со скреплением. Также имеются и полуавтоматические механизмы местного производства. Узел ПФК-350 имеет сертификат соответствия ФБУ РСФЖТ, также конструкция защищена патентами Российской Федерации и стран Таможенного союза.

Отличительными особенностями скрепления являются:

– обеспечение надежного закрепления рельсовых плетей бесстыкового пути от продольных перемещений без периодического подкручивания элементов, в связи с этим достигается снижение эксплуатационных затрат на текущее содержание пути в десятки раз;

– малодетальность (на узел скрепления приходится 7 деталей); – возможность осуществления полностью автоматизированной сборки рельсошпальной решетки;

– высокая коррозионная стойкость;

– возможность контроля качества поставляемых элементов в течение всего периода жизненного цикла;

– низкий вес и простота замены съемных элементов;

– все детали надежно закрепляются на шпале во время транспортировки шпал, укладки рельсов, замены рельсов и при разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях;

– применение скрепления позволяет перейти полностью на механизированные технологии текущего содержания пути. Для замены съемных элементов нет необходимости откручивать какие-либо болты или шурупы, достаточно просто переместить клемму в монтажное положение (положение «парковки») для раскрепления рельса;

– производительность работ по сборке рельсошпальной решетки со скреплением ПФК-350 ручным инструментом выше в 2–3 раза, механизированным инструментом – в 10 раз по сравнению с болтовыми и шурупными типами скреплений.

В соответствии с требованиями ОАО «РЖД» на Экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» в 2010 году в кривом участке пути радиусом 390 метров было уложено два звена со скреплением ПФК-350. В настоящее время наработка по опытному участку составила более 1,5 млрд тонн брутто пропущенного груза. По результатам осмотра элементов скрепления после наработки тоннажа 1,5 млрд тонн установлено, что скрепление ПФК-350 с модернизированными элементами обеспечивает стабильную ширину колеи, что связано с хорошей работой изоляторов и подрельсовых прокладок и, соответственно, конструкторской особенностью скрепления в целом.

Первые 100 км пути со скреплением ПФК-350 были уложены на сеть железных дорог ОАО «РЖД» в 2012 году. Укладка велась в Приволжской, Юго-Восточной и Северо-Кавказской дирекциях инфраструктуры.

В настоящее время на сети железных дорог ОАО «РЖД» эксплуатируется более 400 км пути с данным типом скрепления, необходимо отметить, что с 2016 года производится укладка пути со скреплением ПФК-350 на сети ФГУП «Крымская железная дорога».

При производстве работ по модернизации пути на Октя-брьской дирекции инфраструктуры скрепление ПФК-350 преимущественно укладывается на участках скоростного и высокоскоростного движения, на линии Москва – Санкт-Петербург, где обращаются поезда «Сапсан». Первый участок был принят в эксплуатацию в 2013 году. Решение руководства Октябрьской дирекции инфраструктуры обусловлено и тем, что на магистрали LGV East между Страсбургом и Парижем 3 апреля 2007 года был установлен мировой рекорд скорости на железнодорожном транспорте – 574,8 км/ч, при этом конструкция пути состояла из двухблочных железобетонных шпал с европейским прототипом скрепления ПФК-350 на щебеночном балласте.

Исходя из положительного опыта эксплуатации конструкции ПФК-350 на участках высокоскоростного, скоростного и смешанного движения, мы проводим работу с ОАО «Скоростные магистрали» с целью включения в проектные решения на участках с балластной конструкцией верхнего строения пути на первой выделенной высокоскоростной линии в России Москва – Казань.

Помимо балластных конструкций верхнего строения пути, скрепление имеет положительный опыт применения в безбалластных конструкциях пути, в которых применяются предварительно изготовленные в заводских условиях опорные блоки. Например таких как LVT или EBS. На Экспериментальном кольце с декабря 2014 года успешно эксплуатируется экспериментальный участок с блоками повышенного виброгашения в конструкции пути системы LVT компании ОАО «РЖДстрой».

Хотелось бы отметить существующие недоработки и несовершенство действующей нормативной базы, с чем сталкиваемся собственно мы, а также каждый разработчик и производитель элементов рельсовых скреплений. В настоящее время на железных дорогах Российской Федерации действуют нормативные документы, регламентирующие технические требования, предъявляемые к рельсовым скреплениям и их элементам: ГОСТ 32698, ГОСТ 33186, ГОСТ Р 56291, ведутся работы по внесению изменений в первые два по причине наличия неточностей. Разрабатывается межгосударственный стандарт «Скрепление рельсовое промежуточное железнодорожного пути. Общие технические условия».

Внутреннее наполнение многих действующих стандартов практически без изменений копирует документы, действующие во времена МПС СССР. Например, принятый Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации ГОСТ 32698 определяет основные требования безопасности и методы контроля промежуточных рельсовых скреплений, что, по сути, без изменений, дублирует НБ ЖТ. В зависимости от условий эксплуатации и системы ведения путевого хозяйства каждый зарубежный железнодорожный оператор (например, французский SNCF или английский FGW), обслуживающий путевую инфраструктуру, предъявляет свои собственные дополнительные требования к рельсовым скреплениям, в основе которых лежат действующие в данном регионе требования и стандарты.

Специалисты нашей компании проводят совместную работу с отраслевыми институтами, занимающимися железнодорожной инфраструктурой как в России, так и за ее пределами, в таких странах, как Германия, Китай, США. Совместными усилиями было найдено и научно обосновано простое решение в вопросе эксплуатации пути – минимальное количество контактирующих между собой составных частей узла скрепления (минимальное количество соединений) и применение дополнительных демпфирующих элементов, снижающих динамические нагрузки от подвижного состава.

Также хочу отметить, что, учитывая конструктивную особенность – быстро закреплять и раскреплять рельс, скрепление ПФК-350 покажет значительный эффект при строительстве и реконструкции железнодорожного пути раздельным способом с применением новейших специализированных путеукладочных комплексов без использования инвентарных рельсов. Такая технология будет применяться при развитии путевой инфраструктуры восточного полигона. Технологический процесс капитального ремонта пути на основе концепции замены рельсошпальной решетки раздельным способом позволяет повысить качество ремонта пути за счет автоматизированной постановки пути в проектное положение; сократить потребное для ремонта время («окна»); выполнить работы без задействования (использования) производственных баз по монтажу рельсошпальной решетки и, следовательно, отказаться от использования инвентарных рельсов.

Таким образом, переход на использование скрепления ПФК-350 позволит существенно сэкономить затраты на содержание и ремонт железнодорожного пути на линиях высокоскоростного, скоростного, смешанного и тяжелонагруженного движения.

© Евразия Вести VIII 2017

www.eav.ru