Transcript Скрепление ВГС 10

Современные рельсовые
скрепления
Проблема старая как метрополитен
«Важно создавать упругость пути в самых верхних его элементах»
Г.М. Шахунянц
При типовом пути метрополитена - на бетоне - жесткость рельса между шпалами и на шпале отличается примерно на
порядок, и поезд идет по «стиральной доске» с шагом 61 см. На скоростях 40 – 60 км/час он создает мощные колебания в
характерных для метрополитена полосах частот - 31,5 и 63 Гц.
Снижение жесткости подрельсовых опор в вертикальном направлении - наиболее эффективный способ улучшения
характеристик пути. Десятки статей, книг и экспериментов доказывают, что при этом:
•снижаются нагрузки на основание пути
•уменьшаются напряжения в рельсе
•повышается долговечность тоннельных конструкций
•снижаются вибрации на поверхности
Что мешает снизить жесткость подрельсовых опор?
Формальным ограничением снижения жесткости является только неписанное правило, гласящее, что перемещение
рельса по вертикали под поездом не должно превышать 5 мм, однако реальным ограничением служат сопутствующие
такому снижению в традиционных конструкциях пути побочные эффекты:
•Вертикальные перемещения рельса, подкладки или шпалы приводят к интенсивному износу шурупов, анкеров, болтов,
боковых стенок «галоши» или других элементов конструкции, направляющих движение рельса, подкладки или шпалы. Это,
в свою очередь, ведет к нарушению геометрии пути и разрушениям подрельсовых опор.
•Снижение вертикальной жесткости приводит в этих конструкциях к автоматическому снижению и горизонтальной
жесткости и, следовательно, к нарушению ширины колеи и подуклонки .
Изменение
подуклонки рельса
Уширение колеи
Путь трения
направляющей
базы
«Благодаря» перечисленным эффектам, конструкции пути с подрельсовыми, нашпальными и подшпальными
упругими прокладками допускают упругое перемещение рельса не более чем на 2 - 3мм при статическом нагружении, что,
исходя из параметров даже самых современных упругих прокладок, составит не более 2-х мм в динамике, вместо допустимых
5-ти.
По этим причинам заметного эффекта от конструкций добиться не удается, и вряд ли удастся в будущем. В частности,
их эффективность с точки зрения виброзащиты не превышает 6-8 дБ в полосе частот 63 Гц.
Дополнительными недостатками подшпальной прокладки является сложность ее контроля и замены, а подрельсовой –
значительное увеличение нагрузок на клеммы
Новый подход
Начиная с 2001 года, Группа компаний «АБВ» ведет НИОКР с целью создать скрепление, решающее старую проблему. В
работах участвовали и ученые с мировым именем, и сотрудники профильных НИИ и ВУЗов, и специалисты - практики
Московского метрополитена. Первую теоретическую проверку виброзащитных возможностей скрепления провел Институт
машиноведения РАН под руководством академика Фролова К.В., автора классического справочника «Вибрации в технике» и
одного из крупнейших в мире специалистов в данной тематике. Его подписью утвержден отчет об этой работе. Стендовые и
эксплуатационные испытания скреплений проходили в МИИТе и ВНИИИЖТе. Инструментальную проверку их
эффективности осуществляли ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г.Москве» и лаборатория компании Gerb (Германия,
Берлин). При подготовке документов, регламентирующих эксплуатацию новых скреплений, неоценимую помощь оказала
Служба пути Московского метрополитена.
В результате, в разработанном и запатентованном «АБВ» скреплении ВГС (для Европы - торговая марка Cradle) удалось сделать
независимыми регулировку вертикальной и горизонтальной жесткости. Рельс установлен на подкладке, качающейся на
сайлент-блоке и опертой на пружину. Сайлент-блок обеспечивает жесткость скрепления в горизонтальных направлениях, а
пружина в вертикальном. Примененная эластомерная пружина обладает практически одинаковой жесткостью в статике и в
динамике – разница составляет 15 %.
Уширение колеи
Изменение
подуклонки рельса
Путь трения
направляющей базы
В новой конструкции, даже при больших вертикальных перемещениях рельса, не происходит ни уширения колеи, ни
износа сайлент-блока ввиду отсутствия в нем трения скольжения..
Образующаяся при мягких скреплениях «обратная волна» перед тележкой лишь приподнимает подкладку скрепления
немного вверх, не нагружая клеммы и не отрывая скрепление от шпалы или бетона.
Благодаря всему этому, вертикальную жесткость скрепления можно безболезненно снижать до 2 Кн/мм, обеспечивая
полное использование разрешенных 5 мм.
И сайлент-блок, и пружина, находясь в стороне от рельса, легко контролируются и, при необходимости, заменяются. Для
замены пружины нет необходимости раскреплять рельс, он поддомкрачивается вместе с подкладкой скрепления и пружина
легко заменяется.
Расчеты и испытания показали, что новые упругие рельсовые скрепления обеспечивают:
1.Снижение вибраций в диапазоне частот 31.5. 63 Гц на 8 – 20 дБ (в зависимости от модели).
2. Снижение напряжений в рельсе на 7-10%.
3. Снижение максимальной нагрузки на подрельсовую опору до 1,4 тонн при рельсе Р65 и до 1,7 тонны для рельса Р50.
4. Распределение нагрузки от колесной пары на 8 -12 опор.
5. Равномерность износа головки рельса (поскольку под поездами с разной нагрузкой рельс имеет разную подуклонку и
разную колею в пределах допусков).
Графики прогиба рельса и распределения нагрузки
при
вертикальной жесткости подрельсовой опоры 4
кН/мм
На сегодня в эксплуатации находятся несколько моделей скреплений ВГС:
ВГС 2 для установки на деревянные шпалы.
Скрепление ВГС 2 установлено на Сокольнической линии Московского метрополитена для защиты ГМИИ им. А.С.
Пушкина и Картинной галереи А.Шилова. Обеспечило снижение вибраций на 8- 13 дБ в частотах 31,5 и 63 Гц. Вибрации в залах
музеев приведены в соответствие санитарным нормам.
Сокольническая линия. Перегон Кропоткинская Библиотека им. Ленина. Кривая Р400
Конструкция ВГС 2 позволяет заменять старые подкладки типа Метро или КД на ВГС так же, как это делалось обычно,
при смене подкладок. После замены всех подкладок на ВГС - в одну ночь устанавливаются все пружины, и путь становится
виброзащитным. Такими технологическими возможностями не обладает ни одна из российских и зарубежных
конструкций, сравнимой с ВГС эффективности.
Количество установленных скреплений более 6000. Минимальный радиус кривой 400м. Разрешенная скорость 80км/ч.
Опыт эксплуатации: более 5 лет, более 230 млн.т. брутто. Отказы не зафиксированы, НИ ОДНА пружина не потребовала
замены.
ВГС 5 с полушпалами из композиционного материала Эктон
Эти полушпалы, обладающие электрическим сопротивлением в 1000 раз выше, чем бетонные или деревянные шпалы,
оберегают конструкции пути и тоннеля от электрокоррозии. Применяется при строительстве новых линий.
Митинская линия, перегон Митино-Волоколамская
Количество установленных скреплений около 40 000. Минимальный радиус кривой 300м. Максимальный продольный
уклон 400/00. Разрешенная скорость 80км/ч. Опыт эксплуатации конструкции более 3 лет, более 100 млн.т. брутто. Отказы не
зафиксированы, НИ ОДНА пружина не потребовала замены
Новые модификации
С учетом 5-ти летнего опыта эксплуатации ВГС, разработаны модификации скреплений для деревянных и
железобетонных шпал, а так же для установки непосредственно на путевой бетон. Они прошли стендовые испытания и
готовы к серийному производству и поставке. Технологичность и малодетальность – принципиальные преимуществ новых
скреплений.
Скрепление ВГС 2 МД
Для пути на деревянных шпалах
Скрепление ВГС 2 МБ
Для пути на бетонных шпалах-коротышах, применяемых в Санкт-Петербургском метрополитене.
Скрепление ВГС 10
Для пути на монолитном бетоне с непосредственной установкой скреплений
Скрепление ВГС 7
Для пути на метромостах и эстакадах с плитами БМП. Устанавливается на посадочное место скрепления КБ.
Снижает динамические воздействия на плиты пути, нормализует шум и вибрацию.
Подводя итог, можно сказать, что в арсенале метрополитенов появились конструкции скреплений,
способные обеспечить значительное (в 10 – 15 раз) снижение вертикальной жесткости подрельсовых
опор при сохранении их жесткости в горизонтальных направлениях.
Это открывает новые перспективы как для защиты от вибраций, так и для улучшения динамических
и эксплуатационных параметров пути. Впервые появилась возможность исправить ситуацию на
действующих участках путей. На основе уже апробированных решений нами могут быть разработаны
специальные конструкции, отвечающие вашим требованиям.
Мы готовы к диалогу и приглашаем Вас к нему.