• Главная
• Проекты
• Высокотехнологичные материалы
  • Анаэробные резьбовые фиксаторы "СК"
  • Анаэробные вал-втулочные фиксаторы "СК"
  • Анаэробные резьбовые герметики "СК"
  • Анаэробные фланцевые герметики "СК"
  • Цианоакрилатные клеи "СК"
  • Двухкомпонентные компаунды "СК"
  • Подбор аналогов Loctite
  • Подбор аналогов Permabond
  • Подбор аналогов Weicon
• Техническая информация
  • Государственные стандарты и ФЗ
    • №184-ФЗ от 15.12.2002 О техническом регулировании
    • ГОСТ 2.503-2013 Единая система конструкторской документации
    • ГОСТ 9238-2013 Габариты ЖД подвижного состава
    • Стратегия нац.безопасности РФ от 02.07.2020
  • Техн.информация ЖД-транспорта
    • Перечень условных наименований должностных лиц ОАО "РЖД"
    • Стандарты ОАО «РЖД»
    • Габариты железнодорожного подвижного состава и приближения строений
    • Тормозная система подвижного состава РЖД
    • Инстукции, руководства, правила и технологии ремонта ОАО "РЖД"
    • Стандарты ОАО "РЖД"
    • Виды подвижного состава ОАО "РЖД"
  • Техн.информация генерирующих предприятий
    • Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов ТЭС
    • Система ТО и ремонта энергетического оборудования
    • СТО 70238424.27.060. 01.009-2009 ММТ. Общие ТУ на кап.ремонт
    • ОСТ 34 38.963-88 Мельницы углеразмольные. Ремпригодность. Общие требования.
    • РД 34.24.504-96 Инструкция по эксплуатации систем пылеприготовления с молотковыми мельницами
    • Справочные параметры и значения оборудования ТЭС
    • Мельницы молотковые тангенциальные (ММТ)
• Фото и Видео Галерея
• Интерактивная Справочная Система
  • ИСС в формате Текста
  • ИСС в формате Видео
• Информация
• Статьи
• Интернет-магазин НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА
• ЭТП - Электронные торговые площадки

Тел: +7(391)254-8445
E-mail: rcit@inbox.ru

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
ПУТЕВЫЕ МАШИНЫ
применяемые в оао «ржд»
Конструкция, теория и расчет
Глава 11 - 14.

 Рис. 11.1. а – схема измерения взаимного положения рельсовых нитей по высоте (уровень);
б – схема измерения ширины колеи;
в – каноническая схема измерения стрел изгиба рельсовых нитей путеизмерительными выгонами в РФ

   Под взаимным положением рельсовых нитей по высоте (уровень) понимается взаимное положение по высоте средних точек головок рельсов, измеренное по нормали к рихтовочной нити и приведенное к базе 1600 мм (рис. 11.1, а).

   Ширина колеи (шаблон) – есть расстояние между внутренними гранями головок рельсов, измеренное на расстоянии 13+3 мм от линии, проходящей через середины головок рельсов и проведенной по нормали к рихтовочной нити (рис. 11.1, б).

   Горизонтальная стрела изгиба характеризует положение рельсовых нитей в плане (рихтовка), а вертикальная стрела изгиба – в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль пути (просадка). Измерения горизонтальных и вертикальных стрел изгиба различными путеизмерительными средствами на базе подвижных единиц производятся от асимметричной хорды с коэффициентом асимметрии в диапазоне от 0,15 до 0,42 (отношение короткой базы к длинной) и приводятся к каноническим схемам измерения: для горизонтальных стрел изгиба – к измерениям от хорды длиной 21.5 м на расстоянии 4.1 м от одного из её концов (рис. 11.1, в), а для вертикальных стрел изгиба – к измерениям от хорды длиной 17 м на расстоянии 2.4 м от одного из её концов. При этом горизонтальная стрела изгиба определяется по внутренней грани рельса на глубине 13+3 мм (аналогично шаблону, см. рис. 11.1, б), а вертикальная стрела изгиба – по средней линии поверхности катания рельса.

   На настоящее время в НПЦ ИНФОТРАНС разработаны методы представления геометрических параметров рельсовой колеи, получаемых в канонической форме, в виде натурных неровностей в диапазоне длин волн нормируемой длины. Указанное представление геометрических параметров рельсовой колеи существенно упрощает технологию ремонтных работ.

   Реализация методов получения геометрических параметров рельсовой колеи путеизмерительными средствами на базе подвижных единиц осуществляется двумя способами:
   – контактным – с помощью специальных механизмов в составе путеизмерительных средств контактирующих с рельсовыми нитями;
   – бесконтактным оптическим (ЦНИИ-4), а также ультра-звуковым и др. В условиях работы железных дорог РФ (прежде всего климатических) в настоящее время наиболее приемлемым является контактный способ получения геометрических параметров рельсовой колеи; бесконтактный оптический метод – технически и экономически целесообразен для скоростных магистралей в климатических условиях коротких малоснежных зим.

   Помимо развития путеизмерительных вагонов, создаются путеизмерительные дрезины. Они предназначены для оперативного контроля состояния пути в пределах отдельных дистанций.

   Разработкой систем автоматизированного контроля геометрического положения рельсовых нитей, их программного обеспечения занимается Научно-производственный центр информационных и транспортных систем (НПЦ ИНФОТРАНС), расположенный в г. Самаре, соответствующие лаборатории ВНИИЖТ.

   Кроме путеизмерительных вагонов и дрезин, в путевом хозяйстве используются путеизмерительные шаблоны, например, ЦУП-2Д, ЦУП-3Д, АШП-2, путеизмерительные тележки. Тележки ПТ-7, ПТ-7МК и ПТ-8 имеют электронную систему измерений параметров с записью на бумажную ленту самописцем (ПТ-7) и с индикацией параметров на электронных табло (ПТ-7МК.1, ПТ-8).

   Для обнаружения скрытых дефектов рельсов применяют:
   - переносные однониточные дефектоскопы РДМ-1;
   - портативные дефектоскопы РДМ-33, РДМ-3, Авикон-02Р для выборочного контроля и контроля сварных стыков;
   - передвижные съемные тележки дефектоскопы Авикон-01;
   - РДМ-2, АВИКОН-11, РДМ-22 дефектоскопные автомотрисы и совмещенные вагоны-дефектоскопы.
Дефектоскопные средства в основном оборудуются измерительной аппаратурой, разработанной Институтом мостов при ПГУПС.

   Сейчас на железных дорогах России созданы центры диагностики, в которых собирается и обрабатывается информация вагонов-путеизмерителей и вагонов-дефектоскопов. В этих центрах сформированы и постоянно обновляются базы данных, что позволяет обеспечивать глобальный мониторинг состояния пути на железной дороге. Такая база данных сформирована и для ОАО «РЖД» в целом.

   Через глобальную компьютерную сеть ОАО «РЖД» возможно формирование запросов на получение соответствующей информации. Линейные подразделения и управления дорог формируют, в свою очередь, электронные отчеты о состоянии дел в путевом хозяйстве.

   В путевом хозяйстве используются также системы обследования и диагностики земляного полотна, оснащенные геологической аппаратурой (георадарами).

   11.2. Путеизмерительные шаблоны и тележки

  Рис. 11.2. Путевые шаблоны ЦУП-2 (а), ЦУП-3 (б) и 08813 ЗАО завод «Измерон» (в);
1 и 9 – неподвижный и подвижный наконечники; 2 – штанга; 3 – рукоятка; 4 – поводок тяги;
5 – лимб; 6 – уровень; 7 – тяга с пружиной; 8 – шкала механизма шаблона; 10 – эксцентрик; 11 – вилка

   Путевые шаблоны (в дальнейшем шаблоны) предназначены для контроля железнодорожного пути: ширины колеи и возвышения одного рельса относительно другого. Кроме того, используются конструктивные исполнения шаблонов, позволяющих измерять геометрические параметры элементов стрелочного перевода. Шаблоны путевые изготавливаются в пяти исполнениях: 08809, 08809-01, 08809-02, 08809-03 и 08809-04 (рис. 11.2).

   Шаблоны исполнения 08809 (а) предназначены для контроля ширины колеи, возвышения одного рельса относительно другого, ординат переводных кривых, ширины желобов, расстояния между рабочими гранями сердечника или усовика и контррельса, бокового износа головки рельса, рамного рельса и остряка (вне пределов боковой строжки) стрелочного перевода. Измерения производятся на уровне 16 мм ниже поверхности катания головки рельса.

   Шаблоны исполнения 08809-01 (б) предназначены для контроля ширины колеи на уровне 16 мм ниже поверхности катания и возвышения одного рельса относительно другого.

   Шаблоны исполнения 08809-02 (б) предназначены для контроля ширины колеи на уровне 13 мм ниже поверхности катания и возвышения одного рельса относительно другого.

   Шаблоны исполнения 08809-03 (в) с заглублением измерительных наконечников на 13 мм ниже поверхности катания, исполнения 08809-04 (в) с заглублением измерительных наконечников на 16 мм ниже поверхности катания, предназначены для контроля ширины колеи, возвышения одного рельса относительно другого, ординат переводных кривых, ширины желобов, расстояния между рабочими гранями сердечника или усовика и контррельса, бокового износа головки рельса, рамного рельса и остряка (вне пределов боковой строжки) стрелочного перевода, понижения верха головки остряка стрелочного перевода относительно поверхности катания рамного рельса, укрытия и профиля боковой рабочей грани остряка стрелочного перевода.

   Шаблоны исполнения 08809-03 и 08809-04 оснащены контрольной функцией «правильности показаний ширины колеи и расстояний между рабочими гранями сердечника или усовика и контррельса», не требующей стенда для проверки (функция самотестирования).

  Рис. 11.3 Путевые шаблоны исполнений: а – 08809; б – 08809-01 и 08809-02; в – 08809-03 и 08809-04:
1 – шкалы «усовик» и «контррельс; 2 – шкала «ширина колеи»; 3 – уровень; 4 – лимб; 5 – поводок тяги; 6 – рукоятка;
7 – прижимной винт; 8 – шкала «0-100 мм»; 9 – каретка; 10 – неподвижный наконечник;
11 – исп. 08809: наконечник для измерения ординат переводных кривых, ширины желобов и бокового износа;
исп. 08809-02: наконечник для измерения ординат переводных кривых, понижения остряка относительно рамного рельса,
контроля правильности показаний ширины колеи;
12 – штанга; 13 – подвижный наконечник; 14 – наконечник для измерения ширины желобов и бокового износа;
15 – наконечник для проверки укрытия и профиля боковой рабочей грани остряка

   В путевом хозяйстве нашли распространение шаблоны ЦУП-2, ЦУП-3 и 08813 ЗАО завод ««Измерон» (рис. 11.3). Шаблоны отличаются конструктивным исполнением механизмов и внешним дизайном. В частности, у шаблонов ЦУП-2 (а) и ЦУП-3 (б) лимб 5 сделан в виде винтового механизма, который соединен с уровнем 6. У шаблона 08813 (в) лимб 5 выполнен в виде поворотного колеса, установленного на одной оси с эксцентриком 10. С эксцентриком контактирует вилка 11, на которой установлен уровень. При измерениях шаблон устанавливается на рельсы, и снимаются по шкале показания ширины колеи и уровня. При измерениях превышения, вращая лимб, добиваются установки пузырька уровня в среднее положение, после чего снимают показания по шкале лимба 5.

   Шаблоны используются при техническом обслуживании как находящихся в эксплуатации главных, приемоотправочных, стационарных и подъездных железнодорожных путях типов Р50, Р65, Р75 всех классов и стрелочных переводов, так и строящихся, а также могут использоваться в условиях метрополитена.

   Принцип действия - механический. Диапазон измерений ширины колеи 1510 – 1550 мм с погрешностью ± 0,5 мм, а воз-вышения 0 – 160 мм с погрешностью ± 1 мм.

   В путевом хозяйстве начинают также использоваться автоматизированные путеизмерительные шаблоны АШП-2 и АШП-3 системы НПО ИНФОТРАНС. Шаблоны оснащены автоматизированной системой измерений на основе микроЭВМ, что позволяет показывать результаты измерений на цифровых индикаторах, вести запись результатов и передавать их в бортовую автоматизированную систему компьютеризированного вагона-лаборатории (БАС КВЛ-П).

  Рис. 11.4. Путеизмерительная тележка ПТ-7МК:
1 – рельсовые нити; 2 и 7 – подвижный и неподвижный колесные блоки;
3 – выдвижная штанга; 4 – балка с датчиками ширины колеи и превышения;
5 – блок автоматизированной системы управления; 6 – рукоятка

   Путеизмерительная тележка ПТ-7МК (рис. 11.4) предназначена для выявления отступлений параметров геометрии рельсовой колеи по уровню и ширине, превышающих нормативные значения, установленные для соответствующего класса пути, на главных, станционных и подъездных путях.

   Оборудование тележки монтируется на поперечной балке 4, внутри которой имеется подпружиненная выдвижная штанга 3, связанная с потенциометрическим датчиком ширины колеи. Внутри балки также размещается авиационный малогабаритный датчик уровня для измерения превышения. Тележка через двухколесные блоки опирается при движении на рельсы: блок 7 неподвижно соединен с балкой, а блок 2 – со штангой. Каждый ролик имеет две реборды для опоры на рельсы и отслеживания боковой грани головки рельса на расчетном уровне 13 мм. С одним из роликов связан импульсный датчик пути, который через 0,25 м пройденного пути вырабатывает электрический импульс, запускающий сканирование и запись показаний датчиков в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) электронного блока 5. По-казания также выводятся на экран. Объем энергонезависимой памяти блока позволяет хранить данные на 100 км пути.

   Записанные данные могут выводиться во внешние вычислительные системы: персональные компьютеры или БАС КВЛ-П для анализа, записей путеизмерительных лент или отчетов. Масса тележки не более 16 кг.

  Рис. 11.5. Тележка для индикации волнообразного износа рельсов (а) и схема измерений (б):
1 – штанга; 2 – рукоять; 3 – измерительный механизм; 4 – направляющие ролики;
5 – датчик пути; 6 – аккумулятор; 7 – датчик линейных перемещений

   Тележка для индикации волнообразного износа рельсов двухнитевая ТИВИР - 03 (рис. 11.5) [57, 85] предназначена: для периодического текущего контроля и оценки состояния поверхности катания головки рельсов; для сбора информации, используемой при планировании работ по шлифованию рельсов; для контроля качества работы рельсошлифовальных поездов и рельсошлифовального оборудования. В состав тележки входит портативный контрольно-вычислительный комплекс, обеспечивающий запись измеряемых параметров, передачу данных на внешние вычислительные системы, в частности на бортовые комплексы рельсошлифовальных поездов.

   Тележка представляет собой сборно-разборную конструкцию. Ее механическое оборудование включает два измерительных механизма 3, связанных соединительной штангой 1 и устанавливаемых на головки правого и левого рельсов с помощью вертикальных и горизонтальных направляющих роликов. Масса тележки в сборе 15 кг. Тележка перемещается по рельсам вручную с помощью рукоятки 2.

   Каждый измерительный механизм имеет несущую плиту, являющуюся хордой, которая перемещается вдоль оси рельса, опираясь на два вертикально расположенных направляющих ролика. Один из направляющих роликов связан с сельсином-датчиком угловых перемещений 5. Он является датчиком пути – скорости. Положение измерительных механизмов относительно продольных осей симметрии головок рельсов при измерении фиксируется двумя горизонтально расположенными направляющими роликами.

   Стрелы изгиба, отображающие короткие неровности по обеим рельсовым нитям, измеряются с помощью двух индуктивных датчиков линейных перемещений, выполненных на основе линейных дифференциальных трансформаторов. Эти датчики монтируются на штоках измерительных щупов, выполненных из износостойких материалов и находящихся в постоянном контакте с поверхностью катания головки рельсов.

   В рабочем режиме тележка производит регистрацию следующих параметров: стрел изгиба каждой рельсовой нити в вертикальной плоскости от хорды 240 мм с измерением в точке, находящейся на расстоянии 80 мм от крайней задней точки (по направлению движения); пройденного пути с пикетными и километровыми отметками. В основу измерения стрел положена четырехточечная система.

   Приняты следующие обозначения (см. рис. 11.5, б):
   H – амплитуда неровности;
   h – стрела изгиба, отображающая неровность;
   l – длина неровности;
   Z – измеряемый тележкой параметр.
Стрела изгиба h и измеряемый параметр Z находятся в соотношении h = 0.744Z.

   Технические характеристики тележки: Амплитуда измеряемых коротких неровностей, мм, 0 – 25 Погрешность измерения, % 0,5 Дискретность путевой координаты, мм 6,0 Время работы в автономном режиме, час 7,0 Длина измеряемых неровностей, м 0,03 – 1,5

   Под силовым воздействием колесных пар на рельсы происходит износ поверхностей катания их головок. Контроль правильности профиля головки рельса производится рельсовыми профилографами ПР-03. В стационарных условиях на рельсосварочных поездах (РСП) для этих целей используются автоматизированные измерители геометрии рельсов ИГРА-01, которые не только контролируют профиль поверхности катания, но и позволяют оценить прямолинейность и другие параметры геометрии рельса. Эти устройства являются высокотехнологичными, оснащенными современными компьютерными системами управления.

11.3. Путеизмерительные автомотрисы

  Рис. 11.6. Схема машины для технологического контроля пути (автомотрисы путеизмерителя и дефектоскопа):
1 – кузов с силовой установкой и передачей, кабинами управления, аппаратным и бытовым отсеками;
2, 5, 6 и 8 – измерительные тележки системы продольного профиля и рихтовки; 3 – дефектоскопные лыжи с искателями;
4 и 7 – ходовые тележки с неприводными и приводными колесными парами; 9 – отводные ролики измерительных тележек

   Машина технологического контроля пути МТКП, оснащенная оборудованием группы компаний ТВЕМА (рис. 11.6), применяется в путевом хозяйстве железных дорог для проверки геометрических параметров рельсовой колеи и передачи информации на машины выправки и ремонта пути. Кроме того, на машине установлен дефектоскоп. Машина позволяет, на основе обработки результатов измерений уточнять параметры исследуемого участка пути.

   Кузов автомотрисы с размещенными в нем устройствами и оборудованием опирается на приводную 7 и неприводную 4 ходовые тележки. На неприводной тележке размещаются дефектоскопные лыжи с блоками искателей. Аналогично вагону-путеизмерителю параметры геометрии пути определяются относительно кузова. Положение рельсовых нитей по уровню измеряется относительно двух гироскопических систем, что увеличивает точность измерений. Положение рельсовых нитей в плане и продольном профиле определяется системой, состоящей из измерительных тележек 2, 5, 6 и 8, соединенных с датчиками Д1 – Д6. Для повышения точности измерений они продублированы. Например, просадки рельсовых нитей определяются относительно хорды через стрелы изгиба в двух точках, измерения ширины колеи могут производиться параллельно на всех четырех тележках.

   При измерениях тележки прижимаются горизонтально измерительными роликами к правой и левой рельсовым нитям, чтобы независимо отслеживать их положение в плане. Проезд крестовин стрелочных переводов возможен благодаря применению отводных роликов 9, взаимодействующих с контррельсами.

   Подход к расчету основных параметров путеизмерительного оборудования аналогичен вагону-путеизмерителю.

   Технические характеристики:

   Отклонение от нормы ширины колеи измеряется в диапазоне от –10 до +40 мм с погрешностью не более 1,5 мм. Взаимное положение обеих рельсовых нитей по высоте – от -155 до +155 мм. Стрела изгиба рельсовой нити в горизонтальной плоскости относительно прямой хорды длиной 12,5 м при замере в точке на расстоянии 4,1 м от конца хорды: от –85 до +85 мм. Максимальная скорость движения – 70 км/ч (рабочее положение).

11.4. Вагоны-путеизмерители КВЛ-П

  Рис. 11.7. Компьютеризированный вагон-лаборатория КВЛ-П1МП:
общий вид (а) и схема расположения основных элементов (б):
1 – навесные балки с измерительными устройствами; 2 и 6 – задняя и передняя (котловая) ходовые тележки типа КВЗ-ЦНИИ;
3 – кузов; 4 – тормозная и рабочая пневмосистемы; 5 – ящик с аккумуляторными батареями; 7 – кабельная сеть;
8 – датчик измерения угла наклона кузова к горизонту; 9 и 11 – аппаратно-программные комплексы; 10 – пульт управления БАС

   Компьютеризированный вагон-лаборатория для записи и обработки геометрических параметров рельсовой колеи КВЛ-П1МП (рис. 11. 7, а) производится на базе купейного пассажирского вагона, кузов которого опирается на две ходовых тележки типа КВЗ-ЦНИИ: заднюю 2 и переднюю 6 (котловую – по названию котла водяной системы обогрева). Так как механизмы путеизмерителя с датчиками измеряют смещения кузова вагона относительно элементов (колесных пар с буксами), положение которых жестко связано с положением пути, то на задней тележке дополнительно смонтированы балки 1, опирающиеся на буксы. Балки образуют вместе с измерительными тележками спереди и сзади тележки 2 жесткую конструкцию, позволяющую позиционировать контактирующие измерительные элементы относительно рельсов.
   Кузов 3, в соответствии со спецификой разъездного характера работы двух экипажей, разделен на зоны:
   - рабочую, содержащую аппаратную и мастерскую;
   - жилую, содержащую пять или шесть двухместных купе, и бытовую, содержащую кухню, душ, туалет, отопительные устройства и системы жизнеобеспечения).

  Рис. 11.8. Схема расположения датчиков на путеизмерителе УВД-П1МП:
Д1 – Д6 – датчики линейных вертикальных перемещений буксовых узлов колесных пар;
Д7 – датчик бокового наклона кузова относительно горизонта;
Д8, Д9, Д20 и Д21 – датчики ускорений для контроля коротких неровностей, вызванных волнообразным
износом поверхностей катания головок рельсов;
Д10 и Д11 – датчики линейных перемещений механизма измерения ширины колеи;
Д13, Д14, Д16 и Д17 – датчики линейных перемещений механизма измерения положения рельсовых нитей в плане;
Д24 – датчик Холла измерения скорости и пройденного пути

   В аппаратной (рис. 11. 7, б), разделенной прозрачной перегородкой на две части, установлены два аппаратно-программных комплекса 9 и 11, столы и сиденья для сопровождающих, зона оперативного контроля (перед задними окнами), организационно-техническое автоматизированное рабочее место (ОТ АРМ) в зоне аналитической обработки, аудио и видеосистему, позволяющую визуально наблюдать поверхности головки рельсов и колесной пары на мониторах. Видеозапись выполняется с привязкой к записи параметров измерения, поэтому может быть организован просмотр локальных мест отступлений при анализе данных измерений. В мастерской установлены шкаф рабочей пневматической системы, шкаф системы электроснабжения (ения (СЭС), зарядное устройство, блоки радиостанции, шкаф для одежды, шкаф для ЗИП, верстак   Большинство измерительных механизмов с датчиками, для удобства наблюдения и технического обслуживания, расположены снизу кузова вагона (рис. 11.8) [46].

  Рис. 11.9. Колебания кузова путеизмерителя по степеням свободы относительно рельсовой колеи,
которые учитываются компенсацией в схемах измерения параметров:
1, 4 и 6 – линейные колебательные смещения по осям координат:
z – подпрыгивание; y – боковой относ; x – подергивание;
2, 3 и 5 – угловые колебательные смещения относительно осей координат:
y – продольная качка (галопирование); x – боковая качка; z – виляние

   Кузов вагона опирается через двухступенчатое рессорное подвешивание тележек на колесные пары и при движении по неровностям совершает дополнительные колебательные движения с шестью степенями свободы (рис. 11.9). Колебания носят случайный характер, поэтому вызванные ими перемещения чувствительных элементов датчиков также случайны и должны быть скомпенсированы путем ввода поправок в систему обработки первичной информации датчиков.

  Рис. 11.10. Типовой механизм измерения линейных перемещений путеизмерителей серии КВЛ-П:
1 и 4 – двойной масштабный и обводной блоки; 2, 11, 14 и 15 – кронштейны крепления элементов механизма;
4 – тросы; 5 и 12 – основания; 6 – шкив; 7 – направляющие пружины; 8 – коуш; 9 – регулировочный винт с проушиной;
10 – пружина натяжения тросов; 13 – сельсин датчик

   На путеизмерителях серии КВЛ-П применяются типовые датчики линейных перемещений. В варианте конструктивного исполнения такого датчика (рис. 11.10) смещения троса 4, поддерживаемого в состоянии натяжения пружиной 10, передаются через систему блоков 1 и 3 на шкив 6. Шкив соединен через муфту с валом сельсина-датчика 13 и поворачивается при смещениях тросов. В варианте исполнения имеется двойной масштабный блок, который уменьшает угол поворота вала сельсина в пределы 30°, при котором его электромеханическая характеристика может приниматься линейной. В других вариантах исполнения трос от перемещаемого элемента путеизмерителя соединяется прямо со шкивом 6, имеющим диаметр, согласованный с допустимым углом поворота сельсина-датчика.

  Рис. 11.11. Схема механизма измерения ширины колеи (шаблон):
1 – рельсовые нити; 2 – измерительные ролики; 3 и 7 – обводные ролики; 4 – параллелограммные подвески;
5 – пневмоцилиндры; 6 – рычаги с блоками; 8 – шкив; 9 – сельсины-датчики; 10 – натяжные пружины;
11 – связи к отводным роликам (условно не показаны); 12 – измерительная тележка, связанная с продольными балками

   Механизм измерения ширины колеи (рис. 11.11) включает два ролика 2, которые ребордами контактируют при движении вагона с боковой и верхней рабочими поверхностями головок рельсов 1. Внутренние реборды катятся по внутренним поверхностям головок рельсов на расчетном расстоянии от УВГР 13+3 мм. При изменении ширины колеи изменяется расстояние между роликами, Эти смещения передаются через тросы на рычаги 6, которые поворачиваются с изменением расстояния между закрепленными на них роликами. Трос, проходящий через обводные блоки 3 и 7, смещается, вызывая поворот шкива 8 и вала сельсина-датчика 9. Величина смещения равна изменению ширины колеи в масштабе 1:1. Пружина 10 служит для натяжения тросовой передачи. Датчик Д11 находится точно по середине кузова вагона, поэтому его подпрыгивание и галопирование приводят к колебаниям расстояния между блоками 3 и 7, которые надо компенсировать. Для компенсации используется система с датчиком Д10, трос которой связан с задней измерительной тележкой 12, жестко связанной с боковыми рамами задней ходовой тележки. Изменения ширины колеи, мм:

   (11.1) 

   где K_m – масштабный коэффициент передачи сигнала от шкивов сельсинов к устройствам обработки и индикации; S₁₀, S₁₁ – перемещения тросов у шкивов датчиков Д10 и Д11, мм.

  Рис. 11.12. Схема механизма измерения относительного положения рельсовых нитей по уровню:
1 – рельсовые нити; 2 – колесная пара, имеющая цилиндрические поверхности катания, с буксовыми узлами;
3 – кузов; 4 – обводные блоки; 5 – шкивы; 6 – сельсины-датчики; 7 – пружины;
8 – вухкоординатная гироскопическая платформа со следящими системами стабилизации положения относительно горизонта

   Положение рельсовых нитей по уровню, определяемое через возвышение hв, мм (рис. 11.12) должно определяться от искусственного горизонта, положение которого не зависит от колебаний кузова вагона при движении по неровностям пути. Таким устройством является двухкоординатная гироскопическая платформа 8 со следящей системой стабилизации положения. Датчик Д7 позволяет измерить угол b, рад, наклона кузова относительно вертикали, создаваемой гироскопической платформой. Этот угол является алгебраической суммой углов a, рад, и g, рад, соответственно, наклона УВГР к горизонту и наклона кузова относительно УВГР, т.е.:

   (11. 2)

   где γ₁, γ₂ – углы наклона кузова относительно УВГР влево и вправо, рад. Положение кузова это результат сложения этих углов с учетом знаков.

   Считая эти углы малыми, можно написать соотношения:

   (11.3)

   где S, S_в – расстояния между осями рельсовых нитей (S = 1600 мм) и между точками закрепления тросов на буксах (S_в = 2050 мм); h₁, h₂ – смещения тросов датчиков Д1 и Д2, мм.

   После подстановок, искомое возвышение, мм:

   (11.4)

   а если подставить конкретные значения размеров и учесть передачу сигнала к устройствам вывода, мм:

   (11.5)

   Благодаря тому, что величины смещений тросов правого и левого датчиков учитываются с разными знаками, компенсируется изменение по высоте кузова вагона относительно УВГР при его колебаниях в вертикальной плоскости.

   Первичная информация о положении правой и левой рельсовых нитей в горизонтальной плоскости определяется относительно хорды длиной 18,315 м (см. рис. 11.7) при измерении в точке на расстоянии 3,83 м (КВЛ-П-1МП и КВЛ-П-2). В качестве базовой хорды служит кузов вагона. Для измерения положения в плане правой рельсовой нити служат датчики Д13, Д17 и Д19 (рис. 11.13, а), а левой – датчики Д14, Д16 и Д18. Датчики Д13, Д14, Д16 и Д18 каждый представляют собой сельсин-датчик 6 (рис. 11.13, б), который шкивом 7 связан с тросом механизма, включающего обводные блоки 3 и 5, рычаг 4 и лыжу 2, контактирующую с головкой рельса. Датчики Д18 и Д19 соединены через тросы с рамой передней ходовой тележки.

  Рис. 11.13. Схема механизма измерения стрел изгиба правой и левой рельсовых нитей в плане: расположение датчиков (а), механизм передачи смещений кузова относительно рельсовой нити на датчик (б) и схема ввода корректировок при смещении кузова вагона в передней точке:
1 – рельсовая нить, 2 – контактная лыжа; 3 и 5 – обводные блоки; 4 – рычаг; 6 – сельсин-датчик; 7 – шкив; 8 – натяжная пружина

   В качестве примера рассмотрим измерительную схему левого рельса (рис. 11.13, в). Система должна обеспечивать измерение стрелы изгиба h16, мм, при боковом относе и вилянии кузова при движении вагона. В результате наблюдаются случайные смещения передней и задней измерительных точек относительно положения измерительной хорды 14–18, которые должны быть скомпенсированы соответствующим преобразованием сигналов датчиков Д14 и Д18. Например, при смещении переднего конца кузова на величину y18 измеренная датчиком Д16 смещение y16 = h16 + hк18, мм (hк18 – величина необходимой корректировки рассматриваемой стрелы изгиба, вызванная смещением кузова вагона в передней точке, мм). Аналогичные рассуждения можно привести и для случая смещения задней точки. С учетом соотношения плеч a и b хорды, а также учитывая суперпозицию смещений передней и задней точек кузова, величина измеряемой стрелы изгиба, мм:

   (11.6)

   После подстановки значений плеч хорд для КВЛ-П-1МП и с учетом коэффициента передачи к воспроизводящему устройству, измеренная стрела изгиба в плане:

   (11.7)

  Рис. 11.14. Схема механизма измерения просадок,
 стрел изгиба рельсовых нитей в вертикальной плоскости и перекосов

   Система датчиков, связанная с буксовыми узлами ходовых тележек (рис. 11.14), позволяет измерять и регистрировать положение правой и левой рельсовых нитей через просадки, стрелы изгиба в вертикальной плоскости относительно базы длиной 17 м в точке, лежащей на расстоянии 2,4 м от задней токи, а также через перекосы, измеренные относительно базы задней ходовой тележки или кузова. При измерении соответствующих параметров необходимо делать компенсацию на подпрыгивание, галопирование и боковую качку кузова вагона при движении, так как все датчики установлены на кузове вагона. Датчики Д1 – Д6 связаны трособлочными передачами с буксами, как было показано для схемы измерения уровня (см. рис. 11.12). Перечисленные параметры измеряются по точкам контакта поверхностей катания колес и рельсов на расстоянии S, мм, а смещения относительно кузова вагона 3 передаются через тросы, закрепленные на расстоянии Sв, мм, на буксовых узлах. Этот фактор тоже учитывается при выводе формул. Проведя аналогичные рассуждения, можно вывести необходимые зависимости, связывающие перемещения датчиков, показанных на рис. 11.14, со значениями измеряемых параметров.

   Например, просадка правой рельсовой нити, мм;

   (11.8)

   или для конкретных размеров КВЛ-П-1МП:

   (11.9)

   Стрела изгиба в вертикальной плоскости правой рельсовой нити, мм:

   (11.10)

   Для рассматриваемого путеизмерителя:

   (11.11)

   Перекос пути, измеренный на базе ходовой тележки, мм:

   (11.12)

   Для путеизмерителя КВЛ-П-1МП:

   (11.13)

   Перекос пути, измеренный на базе кузова вагона, мм:

   (11.14)

   Для путеизмерителя КВЛ-П-1МП:

   (11.15)

  Рис. 11.15. Схема измерения периодических неровностей длиной l, м (а) и
амплитудно-частотная характеристика системы измерения положения рельсовых нитей в плане (б)

   В приведенных формулах z1 – z6 – смещения тросов на шкивах датчиков   Неровности рельсовых нитей распределены вдоль пути случайным образом и характеризуются разными длинами l, м (рис. 11. 15, а) и амплитудами H, мм, поэтому можно говорить о спектре неровностей. Возможность измерения неровностей с заданной погрешностью хордовой системой определяется в результате анализа амплитудно-частотной характеристики (рис. 11.15, б). На рисунке показана амплитудно-частотная характеристика системы измерения положения рельсовых нитей в плане. КВЛ-П-1МП позволяет контролировать неровности пути в плане длиной от 4,5 до 26 м с погрешностью измерения, равной погрешности измерения стрелы (h / H = 1). При допущении большей погрешности, длина измеряемой неровности может доходить до 40 м.

  Рис. 11.16. Схема измерения коротких неровностей, вызванных волнообразным износом поверхностей катания головок рельсов:
1 – ходовая тележка; 2 – рычаг; 3 – пружина; 4 – контактная пластина

   Путеизмеритель позволяет контролировать и другие параметры, например параметры коротких неровностей, связанных с волнообразным износом поверхности катания головок рельсов. Для этого используется инерционный метод (рис. 11.16): на рельс опускается контактная пластина 4 с датчиком ускорений. Пружиной 3 пластина прижимается. Необходимые параметры получаются путем интегрирования показаний датчика ускорений.

  Рис. 11.17. Структурная схема компьютеризированного вагона-лаборатории КВЛ-П1МП:
АПК – аппаратно-программный комплекс; ИИС – информационно-измерительная система;
ОТ АРМ – организационно-технологическое автоматизированное рабочее место; РПГ – регулятор подвагонного генератора;
АБ БАС – аккумуляторная батарея БАС; УСО – устройство сопряжения с объектом; И-600 – инвертор марки И-600

   Для исключения попадания контактирующих с рельсами элементов измерительной системы в желоба крестовин стрелочных переводов используются отводные ролики, которые связаны с указанными элементами, и при проходе стрелочного перевода контактируют с контррельсами. Эти ролики имеют электрическую изоляцию от корпуса вагона. При наезде на контррельс происходит замыкание электрической цепи отводной ролик – корпус вагона, что регистрируется БАС как проход стрелочного перевода   Бортовая автоматизированная система измерений и обработки (БАС) (рис. 11.17) предназначена для автоматизации процессов контроля и балльной оценки геометрических параметров рельсовой колеи в составе КВЛ-П. Она обеспечивает:
   - преобразование в электрические сигналы и цифровое кодирование перемещений чувствительных элементов измерительных подвагонных механизмов, угла наклона кузова к горизонту в поперечной плоскости, скорости движения и пройденного пути, управляющих воздействий оператора в моменты подъема измерительных роликов и внесения отметок в запись, перемещений отводных роликов при проходе стрелочных переводов; одов;
   - оперативную обработку измерительной информации о геометрических параметрах положения рельсовых нитей;
   - обработку измерительной информации с целью получения выходных форм данных об основных (нормируемых) и дополнительных (ненормируемых) геометрических параметрах рельсовой колеи, координатах отступлений и их протяженности;
   - обработку управляющей информации;
   - количественное отображение в выходных формах данных выявленных отступлений геометрических параметров рельсовой колеи от норм содержания с указанием координаты каждого отступления по каждому параметру, величины и протяженности отступлений на экране монитора и на ленте графического регистратора;
   - отображение в выходных формах качественной и балльной оценки отступлений в соответствии с требованиями инструкции ЦП-515.   

   Информационно-измерительная система БАС КВЛ-П1МП в свой состав включает описанные выше датчики и аппаратуру, позволяющую согласовать сигналы датчиков с учетом компенсации колебаний кузова и при наличии опасных отступлений в геометрии пути воспроизвести звуковые и световые сигналы. Сигналы датчиков после предварительной обработки поступают на аппаратно-программный комплекс (АПК) оперативного контроля через устройства сопряжения с объектом УСО-1 и УСО-2. Эти устройства преобразуют электрические сигналы в цифровые коды для дальнейшей обработки на специальном вычислителе (компьютере) с использованием программного обеспечения. Результаты обработки отображаются на устройстве отображения информации – мониторе в виде диаграмм или в цифровом виде. Устройство регистрации позволяет накапливать информацию и распечатывать ее в виде лент, которые используются в качестве документов, передаваемых начальнику дистанции пути и в диагностический центр дороги.

   Аппаратно-программный комплекс постобработки обрабатывает собранные данные во время движения или стоянки  вагона-путеизмерителя, используя прикладное и специальное программное обеспечение (СПО).

   Согласно инструкции ЦП-515 отступления контролируемых параметров рельсовой колеи от номинальных величин учитываются при автоматической расшифровке записей и оцениваются по их количеству и степеням. К I степени относятся отступления, не требующие выполнения работ по их устранению, поэтому они не учитываются при расшифровке записей. Ко II степени относятся отступления, также не требующие уменьшения установленной скорости движения поездов, но оказывающие влияние на плавность движения подвижного состава и интенсивность расстройства пути, особенно при частом повторении таких отступлений на километре. К III степени относятся отступления, которые при неустранении их после обнаружения могут за период очередной проверки пути путеизмерительным вагоном достичь величин, значительно ухудшающих плавность движения поездов и повышающих интенсивность накопления остаточных деформаций пути. Поэтому такие отступления жестче оцениваются по сравнению с отступлениями I и II степени и устраняются в первоочередном порядке. К IV степени относятся отступления, вызывающие рост сил взаимодействия пути и подвижного состава до величин, которые при наличии неблагоприятных сочетаний с отступлениями в содержании и загрузке подвижного состава, нарушениях режима ведения поезда и др. могут привести к сходу его с рельсов. Поэтом при обнаружении отступлений, относящихся к IV степени при данном интервале установленных скоростей движения, скорость уменьшается. А при отступлении, превышающем предельно допустимое значение, закрывается движение поездов, независимо от установленной скорости движения.

   Качественная и балловая оценка рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона приведена в табл. 11.1.

  Рис. 11.18. Путеобследовательская станция ЦНИИ-4МД: схемы расположения датчиков (а) и контрольно-вычислительного комплекса (б):
ПУ СОД – пульт управления системы оптических датчиков; КСУ – кросс-соединительное устройство;
ПЭВМ-1 – ПЭВМ-3 – персональные компьютеры, объединенные в локадбную сеть;
СПМО-1 – СПМО-3 – специальное программно-математическое обеспечение;
ИНС – инерциальная гиросокопическая навигационная система; СНС – спутниковая навигационная система ГЛОНАСС/GPS;
датчики: РК1 – РК3 – вертикальных и горизонтальных перемещений головки рельса относительно кузова; ШК1 и ШК2 – ширины колеи;
ИР1 и ИР2 – износа головок рельсов; СЗ1 и СЗ2 – ширины стыковых зазоров; МСЗ1 и МСЗ2 – магнитные датчики определения стыковых зазоров;
ТР1 и ТР2 – температуры рельсов; НК1 и НК2 – неровностей на поверхности катания головок рельсов; ПП – пройденного пути;
БК1 – БК6 – вертикального перемещения букс относительно кузова; ГУБ-1 и ГУБ-2 – горизонтальных ускорений букс;
ВУБ1 и ВУБ2 – вертикальных ускорений букс

   Датчики на базовом вагоне размещаются на кузове в подкузовном пространстве и на специальных неподрессоренных элементах ходовых тележек (рис. 11.18, а). Датчики входят в состав КВК (рис. 11.18, б). Оптические датчики включены в систему через соответствующий пульт управления ПУ СОД, а другие датчики – через кросс-соединительное устройство. Система позволяет контролировать состояние пути через основные параметры по типовым схемам измерений вагонов-путеизмерителей в соответствии с инструкцией ЦП-515, производить оценку пути по дополнительным параметрам. Результаты измерений могут выводиться в виде диаграмм, таблиц и сводных ведомостей на мониторах компьютеров, накапливаться и передаваться в базы данных различного уровня, распечатываться в виде путеизмерительных лент и отчетов. Все данные привязываются к местности через системы навигации и систему маркеров на объектах вдоль пути. Объем данных может соответствовать до 10000 км пути.

  Рис. 11.19. Схема измерения ширины колеи оптическими датчиками:
1, 2, 7 и 8 – объективы; 3 и 6 – оптические источники лазерного луча; 4 и 5 – линейные матрицы фотоэлементов (ПЗС-линейки);
9 – неподрессоренная балка ходовой тележки; 10 и 11 – рельсовые нити

   В качестве примеров рассмотрим принцип действия основных оптических систем ПС. Система измерения ширины колеи (рис.11.19) включает в себя два источника оптического излучения 3 и 6. Используется монохромный луч лазера, который в меньшей степени подвержен засветкам при дневном освещении. Через объективы 2 и 7 на боковой поверхности головок рельсов 10 и 11 на расстоянии 15 мм ниже УВГР высвечиваются узкие горизонтальные световые полосы. Положение этих полосы относительно неподрессоренной балки 9 определяется фотоприемниками, имеющими объективы 1 и 8 и линейные матрицы фотоэлементов 4 и 5. Фотоприемники по конструктивному устройству являются своеобразными цифровыми фотоаппаратами с линейной матрицей засвечиваемых светодиодов большой разрешающей способности.

   Ширина колеи, мм, определяется по формуле:

   (11.16)

   где DX1,2 = (Nj(1,2) – N0(1,2))dS/fпр – относительное перемещение рельса; Nj(1,2) – текущее значение параметра светочувствительного элемента ПЗС-линейки, соответствующее геометрическому центру изображения световой полосы первого или второго датчика; N0(1,2) – номер светочувствительного элемента ПЗС-линейки, соответствующий началу отсчета; d – шаг светочувствительных элементов ПЗС-линейки; S – расстояние от датчика до рельса; fпр – фокусное расстояние объектива приемной части; Bш – базовое расстояние между датчиками.

   Вследствие изменений величин DX1 и DX2 по сравнению с определенными при настройке на номинальный размер ширины колеи (1520 мм) световая полоса смещается вверх (уменьшение расстояния) или вниз (увеличение расстояния). Это смещение приводит к засветке соответствующего фотоэлемента на линейке, по номеру которого оценивается рассматриваемое расстояние.

   Частота съема информации 250 Гц, что соответствует отсчетам через 0,16 м пути при скорости движения путеизмерителя 144 км/ч.

  Рис. 11.20. Схема измерения горизонтальных и вертикальных перемещений головки рельса относительно кузова оптическим датчиком;
1 и 2 – оптические источники лазерного луча; 3, 4 и 11 – объективы; 5 и 7 – синхронно вращающиеся со смещением по фазе зеркала;
6 и 8 – неподвижные зеркала; 9 – фотоэлемент; 10 – фотоприемная камера; 12 – рельсовая нить;
фотодатчики: ДН1 и ДН2 – начала отсчета; ДК1 и ДК2 – конца отсчета

   Система контроля относительных смещений головки рельса и кузова вагона (рис. 11.20) состоит из двух оптических лазерных источников 1 и 2, которые через объективы 3 и 4 посылают сфокусированный лазерный луч на зеркала 5 и 8. Отраженные лучи попадают на зеркала 5 и 7, которые синхронно вращаются и смещены по фазе вращения друг относительно друга. Отраженный от вращающегося зеркала, например зеркала 7, луч проходит через головку рельса, создавая на ней световое пятно, пробегающее от внешней стороны головки до внутренней стороны. Световое пятно регистрируется фотоприемной камерой 10. После ухода пятна за внутреннее скругленное ребро головки рельса оно «исчезает» для камеры 10. В момент исчезновения пятна регистрируется положение зеркала 7, соответственно, угол a1. Световой датчик ДН1 начала отсчета включает систему регистрации положения пятна на головке рельса, а другой такой же датчик ДК1 конца отсчета отключает указанную систему. Для определения расстояния используется бинокулярный принцип, поэтому имеется вторая такая же система с зеркалом 5. Датчики начала и конца отсчета служат для идентификации последовательно появляющихся и исчезающих световых пятен, отраженных от зеркал 5 и 7. В течение одного оборота происходит сначала регистрация пятна от зеркала 7 (определяется угол a1), а затем – от зеркала 5 (определяется угол a2).

   Зная a1 и a2, можно определить вертикальное H, мм, и горизонтальное L, мм, расстояния от датчика до рельса по формулам:

   (11.17)

   где B – Фиксированное расстояние между осями вращающихся зеркал, мм.

   Информация по расстоянию L используется для оценки положения рельсовых нитей в плане относительно традиционной хордовой системы длиной 21,5 м.

   Частота съема информации в датчике РК, определяемая частотой вращения двигателя сканера, равна 70 Гц, что соответствует точкам отсчета через 0,6 м пути при скорости путеизмерителя 144 км/ч и точности ±2,5 мм.

  Рис. 11.21. Схема измерения величины стыкового зазора a_з:
1 и 2 – фотоприемники инфракрасного излучения; 3, 4 и 6 – объективы;
7 – световой источник инфракрасного диапазона; 8 – рельсовая нить со стыковым зазором

   Система измерения стыковых зазоров (рис. 11.21) включает источник инфракрасного излучения 5, который через объектив 6 и систему оптических призм 7 отбрасывает на поверхность головки рельса две узких светящихся полоски, находящихся на расстоянии а, мм, друг от друга. При нахождении световых полосок на головке рельса они фиксируются через объективы 3 и 6 фотоприемниками 1 и 2, а при отбрасывании излучения в зазор оно не отражается и не попадает в соответствующую камеру. Система регистрирует наличие открытого зазора. Моменты прерывания и восстановления отражения регистрируются в реальном времени. Регистрируется время, соответствующее прохождению ПС расстояния a, поэтому измерения не привязаны к скорости движения. Величина зазора, мм:

   (11.18)

   где tз, ta – время прохода зазора и базового расстояния a, с.

   Системой не регистрируются закрытые (сомкнутые) стыковые зазоры (aз = 0), поэтому система содержит магнитные датчики определения зазоров МСЗ1 и МСЗ2. Принцип действия этих датчиков аналогичен принципу действия магнитного дефектоскопа (см. следующий пункт).

   Созданы аналогичные диагностические комплексы, например АДК-И, в состав которого входит путеизмеритель КВЛ-П3 с расширенным набором функциональных возможностей, совмещенный с ультразвуковым и магнитным дефектоскопом, и вагон-лаборатория для обследования контактной сети, автоматики и поездной радиосвязи.

   11.6. Комплексные методы качественной и количественной оценки состояния пути

  Рис. 11.22. Прямой (а) и наклонный (б) преобразователи, основные свойства ультразвука (в, г, д, е):
1 – пьезопластина; 2 – демпфер; 3 – корпус; 4 – протектор; 5 – призма

   Пьезоэлектрическими преобразователями-резонаторами (сокращенно – ПЭП) (рис. 11.22) ультразвуковые колебания возбуждаются или регенерируются в металле, если между преобразователем и металлом обеспечен акустический контакт, обуславливающий передачу ультразвуковых колебаний из преобразователя в металл и обратно. Ультразвуковые волны – механические возмущения (деформации), при распространении которых в упругом теле частицы среды не переносятся, а лишь совершают колебания относительно точки равновесия.

  Рис. 11.23. Схемы распределения импульсов на излучающем и приемном искателях по методам:
а – теневому; б – зеркально-теневому; в – эхо-методу

   При ультразвуковой дефектоскопии в зависимости от признака обнаружения дефекта в основном применяют три метода: теневой, зеркально-теневой и эхо-метод (рис. 11.23). По теневому методу (а) признак обнаружения дефекта – уменьшение интенсивности (амплитуды) ультразвуковой волны, прошедшей через изделие от излучающего искателя И к приемнику П. По зеркально-теневому методу (б) признак обнаружения дефекта – уменьшение интенсивности (амплитуды) отраженной от противоположной поверхности изделия (например, подошвы рельса) ультразвуковой волны, излучаемой искателем И и принимаемой искателем П. Противоположную поверхность, зеркально отражающую ультразвук, называют донной поверхностью, а отраженный от нее импульс-донным импульсом, По эхо-методу (в) признаком обнаружения дефекта является прием искателем П эхо-импульса, отраженного от данного дефекта.

  Рис. 11.24. Функциональная схема зеркально-теневого дефектоскопа для контроля рельсов

   Функциональная схема зеркально-теневого дефектоскопа (канала) приведена на рис. 11.24. Генератор Г вырабатывает импульсы электрических колебании; искатель I преобразует электрические колебания в ультразвуковые и излучает их в контролируемый рельс. Ультразвуковой импульс, отразившись от противоположной поверхности рельса (подошвы) – донной поверхности, воспринимается тем же искателем и преобразуется в импульсы электрических колебаний. Этот импульс (донный импульс) усиливается в приемнике Пр. В момент излучения зондирующий импульс с генератора Г поступает на вход каскада временной задержки ВЗ.

   Каскад ВЗ на своем выходе вырабатывает импульс, сдвинутый во времени по отношению к зондирующему импульсу. В каскаде ВЗ происходит задержка импульса на некоторое время задержки, устанавливаемое ручкой Т. Импульс с выхода каскада ВЗ подается на генератор строб-импульса (генератор селектирующего импульса).

   В момент поступления задержанного импульса этот генератор вырабатывает импульс прямоугольной формы, используемый в последующем для выделения (селектирования) нужных эхо-сигналов и называемый поэтому селектирующим импульсом, или строб-импульсом. Строб-импульс подается на вход каскада совпадений КС. На индикатор И с выхода каскада совпадений будут поданы те из донных импульсов, с которыми совмещен во времени строб-импульс. Поворачивая ручку Т в каскаде временной задержки, совмещают строб-импульс с соответствующими донными импульсами. Время задержки строб-импульса при настройке на один и тот же донный импульс зависит от высоты (типа) рельса. Индикатор И срабатывает при уменьшении амплитуды донного импульса до определенного значения, чувствительность дефектоскопа настраивается по имитатору дефектов ручкой «чувствительность» (Ч). Искатель II применяется в системе «калибр» для контроля зоны болтовых отверстий.

  Рис. 11.25. Эхо-импульсный дефектоскоп:
а – функциональная схема; б – формы напряжений в точках функциональной схемы;
в – схема прозвучивания рельса при выявлении дефектов видов 20 и 21 (поперечные трещины в головке рельсов)

   Функциональная схема эхо-импульсного дефектоскопа (канала) приведена на рис. 11.25, а. Из совокупности импульсов на выходе приемника (точка 2) на индикаторы поступят лишь те из них, которые совпали по времени со строб-импульсом, вырабатываемым генератором стробирующих импульсов ГСИ. Начало строб-импульса, а следовательно, глубина h начала контролируемого слоя определяется длительностью импульса t3, на выходе каскада временной задержки ВЗ. Глубина h связана с временем t3 соотношением , где С - скорость распространения ультразвука; а – угол ввода луча.

   Для контроля рельса, начиная от поверхности (h=0), необходимо, чтобы время задержки стробирующего импульса было равно времени прохождения ультразвука в призме искателя, т.е. t3=2tn. Длительность tc строб-импульса определяет размер контролируемого слоя Н:

    (11.19)

   Меняя длительность строб-импульса, можно изменять размер контролируемого слоя, а при t3=2tn – глубину контроля.

   Координаты отражающей поверхности в контролируемом слое определяют глубиномером. Сварные стыки контролируют наклонными искателями, которые перемещают вручную по периметру рельса в зоне сварки. Основной металл головки по всей длине рельса проверяют наклонным искателем с углом ввода луча α = 60°. Искатель перемещают вдоль рельса по поверхности катания над шейкой.

   Для выявления поперечных трещин в головке рельсов искатель поворачивают относительно продольной оси рельса на угол γ = 35°, При этом дефекты обнаруживаются лучом, отраженным от нижней поверхности головки рельса (рис. 11.25, в).

   Принципы формирования сигналов ультразвукового контроля в современных дефектоскопах и особенности их расшифровки рассмотрим на примере дефектоскопа сплошного контроля Авикон-01МР.

  Рис. 11.26. Схемы формирования сигналов от дефектов различными каналами дефектоскопа АВИКОН-01МР:
каналы 0 и 1 (а); каналы 2 и 3 (б), каналы 4 и 5 (в) и каналы 6, 7, 8 и 9 (г)

   Контроль сечения рельса с помощью прямого преобразователя (каналы 0 и 1). Преобразователь 1 (рис. 11.26) представляет собой раздельно-совмещенный ПЭП. Осуществляет контроль головки, шейки и подошвы рельса и реализует зеркально-теневой и эхо-методы контроля.

   Канал 0 выделяет донные сигналы и реализует зеркально-теневой метод контроля. Канал 1 фиксирует эхо-сигналы от возможных дефектов по высоте рельса во временной зоне, охватывающей практически всю высоту рельса (а).

   Каналы контроля головки рельса эхо-методом наклонными преобразователями (канал 2 «наезжающий», канал 3 «отъезжающий»). Осуществляют контроль рабочей грани головки рельса и реализует эхо-метод контроля. Угол ввода ультразвуковых колебаний составляет 58 градусов, угол разворота 34 градуса в сторону рабочей грани (б).

   Каналы контроля головки рельса зеркальным методом наклонными преобразователями (канал 4 «наезжающий», канал 5 «отъезжающий»). Осуществляют контроль рабочей грани головки рельса совместно с каналами 2 и 3. Работают только на прием переотраженных от зеркальной плоскости поперечной трещины эхо-сигналов и реализуют зеркальный метод контроля. Угол приема ультразвуковых колебаний составляет 58°, а угол разворота оси приема ПЭП 34° в сторону рабочей грани (в).

   Каналы контроля шейки и подошвы рельса наклонными ПЭП (каналы 6 и 8 «наезжающие», каналы 7 и 9 «отъезжающие»). Реализуют эхо-метод контроля и осуществляют контроль шейки и подошвы (в проекции шейки) рельса в двух временных зонах. Контроль зоны шейки рельса осуществляется каналами 6 « наезжающий» и 7 «отъезжающий» при одной чувствительности, а зона подошвы каналами 8 «наезжающий» 9 «отъезжающий» при более высокой чувствительности. Угол ввода ультразвуковых колебаний составляет 45° (г).

  Рис. 11.27. Формирование "А" и "В" разверток

   Для наблюдения результатов прозвучивания рельсов используют развертки принимаемых сигналов, позволяющие распознать дефект и определить его локализацию (рис. 11.27).

   Развертка типа “А” позволяет наблюдать амплитуду, форму и временное положение эхо-сигнала от отражателя в изделии в каждый момент времени, но не позволяет проследить изменение этих параметров при перемещении преобразователя.

   При ультразвуковом контроле железнодорожных рельсов, для регистрации информации используют представление сигналов на развертке типа "В".

   "В" развертка – это изображение эхо-сигналов в виде точек с координатами: по оси Y - амплитуда эхо-сигнала, а по оси X перемещение (путь ПЭП) на поверхности контролируемого изделия (при постоянной скорости движения ПЭП координата Y пропорциональна времени). Эхо-сигналы в этих координатах отображаются в виде точек (яркостных пятен). При таком представлении эхо-сигнала теряется информация об амплитуде и форме сигнала, но отображение более наглядно представляет взаимное расположение отражателей в контролируемом изделии.

   11.7.2. Съемные и переносные дефектоскопы

  Рис. 11.28. Дефектоскоп АВИКОН-01:
1 – очистительное устройство; 2 – ручка; 3 – сигнальный диск; 4 – тормозное устройство; 5 – колесо; 6 – аккумулятор;
7 – подъемное устройство; 8 – разъем; 9 – блок резонаторов; 10 – блок Электронный; 11 – ферма; 12 – ящик для инструмента;
13 – пульт подключения ручных искателей; 14 – бачок; 15 – центрирующее устройство; 16 – регистратор

   На сети ОАО «РЖД» находят все большее применение современные модели съемных дефектоскопов: АДС-02, АВИКОН-01МР и РДМ-2 и их новые модификации Авикон-11, РДМ-33 (см. табл. 11.3). Дефектоскоп АВИКОН-01МР (рис. 11.28) монтируется на тележке 11, которая предназначена для размещения электронного блока 10 при работе дефектоскопа на линии, перемещения и центрирования искательных систем – блоков резонаторов 9 на рельсах в процессе работы дефектоскопа.

   Несущим узлом дефектоскопной тележки является сварная трубчатая ферма 11 с кронштейнами для крепления колес и ручками 2 для переноски двумя операторами. На трубчатой ферме размещены:
   - подъемное устройство 7;
   - центрирующие механизмы 15;
   - два бачка для контактирующей жидкости 14, ящик (для аккумуляторных батарей) 6;
   - ящик (для инструмента и принадлежностей) 12;
   - четыре пластмассовых колеса 5, очистительные устройства 1;
   - тормозное устройство 4;
   - флажок 3;
   - два пульта подключение ручных искателей 13, регистратор 16 и четыре блока преобразователей (по два на каждую рельсовую нить) 9 с кабелями 8;
   - комплект инструмента и принадлежностей для измерения и маркировки дефектов, ограждения дефектоскопа и опасных мест в пути.

   Контроль каждой нити железнодорожного пути осуществляется двумя блоками резонаторов (преобразователей) БР1 и БР2, прозвучивающих зоны головки, шейки и подошвы (за исключением перьев подошвы) рельса под различными углами по различным схемам прозвучивания.

   Новая модификация дефектоскопа АВИКОН-11 позволяет вести расшифровку результатов контроля непосредственно в пути, с уточнением характеристик дефектов с развертками типа “A” и “В”, при движении дефектоскопа, имеет расширенный набор сервисных функций, дополнительно применяется зеркальный метод контроля.

   Дефектоскоп РДМ-22 также используется для сплошного, при движении со скоростью до 4 км/ч, и выборочного контроля рельсов вручную.

  Рис. 11.29. Основная схема прозвучивания при сплошном контроле рельсовой нити дефектоскопом РДМ-22

   Основная схема прозвучивания для сплошного контроля обеих нитей пути предусматривает по восемь каналов прозвучивания для каждой нити и реализацию на их основе девяти информационных каналов. При этом восемь информационных каналов используют эхо-метод и один информационный канал – зеркально-теневой метод (ЗТМ). Каждому каналу прозвучивания присвоен условный номер канала (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) в соответствии с рис. 11.29.

   На основе данной схемы прозвучивания реализуются два основных режима сплошного контроля рельсов оператором дефектоскопа при использовании им звуковой и световой системы сигнализации дефекта. Первый режим используется для контроля рельсов на участках пути вне зон стыков с болтовыми отверстиями, второй – на участках пути в зоне стыков с болтовыми отверстиями. Предусмотрена непрерывная регистрация результатов контроля в виде дефектограмм проконтролированных участков.

   Основные характеристики некоторых применяемых на железных дорогах России съемных дефектоскопов сплошного контроля приведены в табл. 11.3.

   С целью комплексной оценки состояния пути разработан дефектоскоп-путеизмеритель системы «СПРУТ» (УДС-106Т). Он позволяет производить сплошной контроль дефектов при непрерывном движении со скоростью до 5 км/ч, выборочный контроль дефектов, а также измерение ширины колеи и взаимного положения рельсов по уровню с привязкой результатов контроля к положению вдоль пути. Записанная информация может выводиться на ПЭВМ для анализа.

   Для выборочного контроля рельсов в стесненных условиях и элементов стрелочных переводов применяются однониточные переносные дефектоскопы УРДО-3, УДС1-РДМ-1,УДС1-РДМ-1М. Например, дефектоскоп УДС-1-РДМ-1М предназначен для вторичного ультразвукового контроля эхо-импульсным и зеркально-теневым методами одной нити железнодорожного пути, а также для контроля рельсов соединительных путей, остряков и рамных рельсов стрелочных переводов. Содержит три независимых дефектоскопических канала, два из которых работают с наклонными пьезопреобразователями для обнаружения внутренних дефектов в головке рельса эхо-методом, и один – с раздельно-совмещенным преобразователем для обнаружения дефектов в шейке рельса (эхо и зеркально-теневом методе). Сигнализация о наличии дефектов – звуковая на головные телефоны, а индикация глубины залегания дефектов в миллиметрах на светодиодном индикаторе.

   Дефектоскоп состоит из штанги, на которой монтируется бак для контактирующей жидкости, блок пьезоэлектрических преобразователей и электронный блок с рукояткой, в которой размещены аккумуляторы. Конструкция штанги позволяет отрегулировать высоту дефектоскопа, удобную для оператора.

   Дефектоскопы для вторичного выборочного контроля рельсов и дефектоскопии сварных швов.

   Дефектоскопы РДМ-3, РДМ-33, Авикон-02 и Пеленг применяемые на железных дорогах предназначены для выявления эхо-методом, теневым методом, зеркально-теневым методом, эхо-зеркальным методом ультразвукового контроля внутренних дефектов (трещин, пор, расслоений, непроваров, шлаковых включений и т.п.) в сварных соединениях из сталей и сплавов, выполненных электродуговой, газовой, термитной и стыковой сваркой оплавлением (табл. 11.3). Содержит два независимых дефектоскопических канала. Контроль сварного шва ведется по всему периметру ручным искателем.

   При наличии в них электронно-лучевой трубки и дополнительных устройств измерения и индикации дефектов позволяют проводить более качественный вторичный контроль по показаниям вагонов и автомотрис, устанавливать степень развития дефектов. Индикация осциллограмм контроля, номера канала, режима работы и измерения, установленного усиления приемника, (дБл), угла ввода УЗК, положения метки глубиномера, (мкс), или координат дефекта, (мм), производятся на экране электронно-лучевой трубки или жидко-кристаллическом экране. Возбуждение и прием ультразвуковых колебаний, например, в дефектоскопе АВИКОН-02Р, осуществляется посредством ручных ПЭП или резонаторов. Для уточнения координат дефектных сечений рельсов, представленных по показаниям мобильных средств дефектоскопии к вторичному контролю, в комплекте дефектоскопа предусмотрено наличие двух блоков резонаторов БР1 и БР2, позволяющих повторить схему прозвучивания мобильного средства. Информацию о параметрах настройки дефектоскопа и о дефекте изображается на жидко-кристаллическом экране рис. 11.30 дефектоскопа.

  Рис.11.30. Экран настройки дефектоскопа АВИКОН-01

   Отличительными особенностями дефектоскопа являются:
   – полуавтоматическая настройка чувствительности по эталонному отражателю;
   – предварительная запись настроек в память дефектоскопа;
   – хранение в памяти дефектоскопа типовых вариантов методов контроля, используемых при контроле рельсов, электроконтактных и алюмино-термитных сварных стыков рельсов;
   – запись в протокол контроля изображения с экрана дефектоскопа с сигналами от дефекта в виде "стоп-кадра" и огибающей амплитуд сигналов от дефектов;
   – изображение дефектов в контролируемом сечении в виде В-развертки;
   – передача данных на персональный компьютер (ПК);
   – формирование протоколов контроля на ПК с возможностью их распечатки на принтере;

Таблица 11.3 Основные технические характеристики дефектоскопов вторичного контроля и дефектоскопов для контроля сварных стыков

  Рис. 11.31. Автомотриса дефектоскопная АДЭ-1МТ:
1 – бегунковая тележка; 2 – следящая лыжа; 3 – преобразователи (искатели) ультразвуковые; 4 – система подачи воды;
5 – аккумуляторы; 6 – приводная тележка; 7 – антенна радиосвязи; 8 – пульт управления автомотрисой; 9 – кресло;
10 – компьютер и дефектоскопная аппаратура; 11 – кухня; 12 – мастерская; 13 – бак с водой; 14 – дизель-генератор

   Конструктивное исполнение автомотрисы показано на pис. 11.31. Следящая система 2 обеспечивает проход «мертвого» пространства крестовин стрелочных переводов в рабочем положении до 40 км/ч, в транспортном положении – до 80 км/ч. Максимальный габарит следящей системы не выходит, за пределы тени гребней колесных пар.

  Рис. 11.32. Схема прозвучивания рельсов аппаратным комплексом автомотрис:
1 и 2 – пьезопреобразователи (резонаторы) – ПЭП; ЭМ – эхо-метод; ЗТМ – зеркально-теневой метод

   Конструкция искательной лыжи обеспечивает крепление блоков ПЭП, реализующих схему прозвучивания для выявления дефектов (рис. 11.32), слежение за рабочей поверхностью рельса во всех диапазонах допустимого износа и подуклонки, и имеет подвод контактирующей жидкости (воды) и размещение искателя магнитного контроля. Зимой вода подогревается.

   С типового датчика, связанного с колесной парой, на вход блока синхронизации дефектоскопа «ЭХО-КОМПЛЕКС» поступают импульсы синхронизации, скважность и частота которых линейно зависят от скорости движения. Импульсы синхронизации запускают генераторы, вырабатывающие импульсы напряжения высокой частоты – зондирующие импульсы, которые преобразуются пьезоэлектрическими преобразователями в импульсы УЗК и излучаются при движении автомотрисы в рельсы левой и правой нити железнодорожного пути.

   Импульсы УЗК, отраженные от различных неоднородностей в металле рельса (дефекты, стыки, болтовые отверстия и т. п.) или от подошвы рельса, преобразуются этими же преобразователями в электрические импульсы, усиливаются и подаются на дальнейшую обработку и регистрацию в регистрирующий комплекс «КРУЗ-М».

   Автомотриса оснащена намагничивающей рельсы системой из двух электромагнитов на осях неприводной тележки и магнитной лыжей, на которую устанавливается искательное устройство в виде индукционной катушки, реагирующей на изменения магнитного поля рельсом.

   Магнитный метод является скоростным методом дефектоскопии рельсов в пути. Максимальная рабочая скорость его при существующей конструкции и параметрах дефектоскопной аппаратуры – 70 км/ч. Дефектоскоп при этом выявляет внутренние поперечные трещины, поражающие свыше 25% площади сечения головки и залегающие на глубине 5-6 мм от поверхности катания, а также продольные горизонтальные и вертикальные трещины, как выходящие на поверхность, так и внутренние, расположенные на глубине до 4-5 мм от поверхностей катания. Не выявляются дефекты в болтовых стыках в пределах металлических накладок, в шейке и подошве рельсов и в сварных стыках, за исключением сильно развитых поперечных трещин усталостного характера. Магнитный способ определения дефектов применяется на участках, где затруднена работа ультразвуковых средств контроля из-за отсутствия акустического контакта и при низких отрицательных температурах.

  Рис. 11.33. Магнитный дефектоскоп:
а – блок-схема; б – лыжа с искательной катушкой:
1 – параллельная связь; 2 – ось; 3 – лыжа; 4 – корпус

   Принцип действия магнито-динамической системы контроля представлен на рисунке 11.33, а. При намагничивании рельсов в движении постоянным магнитным полем в них возникают вихревые токи и дефекты выявляются при одновременном действии двух физических факторов: изменения намагниченности (магнитного потока) в зоне дефекта и плотности вихревых токов, обтекающих трещину. На поверхности рельса в зоне дефекта появляется местное изменение магнитодинамического поля, которое называется магнитодинамическим полем дефекта. Дефектоскоп (вагон или автомотриса) оснащен искательным устройством индукционного типа в виде одиночной катушки, реагирующей на изменение продольной составляющей магнитного поля над рельсом. При движении в искателе наводится э.д.с. в виде отдельных импульсов (сигналов), которые имеют различные значения, длительность и форму. Осциллограммы расшифровывают при визуальном просмотре; разделяют их по некоторым характерным признакам формы на сигналы от дефектов и от поверхностных повреждений, определяют путевые координаты дефектов.

   Постоянный электрический ток, проходя по обмоткам, создает в сердечниках постоянный магнитный поток:

    (11.20)

   где I_H – ток в электромагните; w – число витков в катушке; R_M – магнитное сопротивление цепи (сердечников, воздушных зазоров, межполюсного участка рельса).

   Искательное устройство дефектоскопа (рис. 11.33, б) состоит из индукционной катушки и лыжи, при помощи которой катушка ставится на поверхность катания головки и перемещается вдоль рельса. Индукционная катушка вставляется в корпус 4, укрепленный в лыже 3. Одним концом лыжа крепится на оси 2, закрепленной в параллельных связях 1.

   Для обработки и регистрации сигналов от дефектов автомотрисы и вагоны оборудованы аппаратно-программными комплексом на базе ПЭВМ, который предназначен для снятия сигнала с магнитных датчиков и сохранения его на магнитном носителе в цифровом виде.

   Комплекс обеспечивает: контроль поступающего сигнала на мониторе; автоматический подсчет координаты (компьютерный отметчик) с возможностью коррекции; просмотр сигналов от дефектов в любом масштабе (увеличение); автоматический поиск сомнительных мест; введение базы данных по найденным дефектам и архива по всем проездам вагона-дефектоскопа.

   Следящая система, являющаяся составной частью автомотрисы, обеспечивает центрирование преобразователей по оси симметрии рельса, слежение за поверхностью рельса, а также перемещение ультразвуковых преобразователей и приемной индукционной катушки по прямым и кривым участкам пути и стрелочным переводам.

   Всего в дефектоскопе автомотрисы формируется двенадцать каналов (десять ультразвуковых и два магнитных), подключаемых к персональным компьютерам.

   Другим видом мобильных средств дефектоскопии являются совмещенные вагоны-дефектоскопы дорожного подчинения. Вагоны одновременно используют магнитный и ультразвуковой принципы контроля рельсов, что позволяет существенно повысить качество контроля и обеспечить выявление практически всех опасных дефектов в рельсах во всем диапазоне температур их эксплуатации (за исключением перьев подошвы) при скоростях до 65 км/ч.

   Современные модификации совмещенных дефектоскопов ВД-1МТ и ВД-1МТ 5К изготавливаются на базе пассажирских вагонов производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Внутри вагон разделен на бытовую часть (купе, кухня, санузел и т.д.) и операторную часть с рабочими местами операторов, осуществляющих управление измерительным комплексом. Вагон имеет измерительную тележку, расположенную под пролетной частью кузова. Оборудование тележки – искатели с установленными на них ПЭП входят в состав ультразвукового дефектоскопа «ЭХО-КОМПЛЕКС» с регистрирующим комплексом «КРУЗ-М». Кроме того, тележка оборудуется намагничивающей системой, индуцирующей при движении вагона вихревые токи в рельсах, и индуктивными датчиками. В качестве намагничивающей системы используются катушки электромагнитов, которые через подшипниковые узлы устанавливаются на осях колесных пар. Для исключения проворачивания корпуса катушек соединяются с рамой тележки реактивными тягами.

   Вагоны-дефектоскопы ВД-1МТ 5К начали оснащаться универсальным интеллектуальным дефектоскопом «Синтез». Дефектоскоп оснащен новым аппаратно-программным комплексом, который позволяет производить автоматическую расшифровку результатов проезда, хранить результаты измерения в единой базе данных, отображать полную А-развертку по всем каналам в режиме реального времени. Кроме того, система позволяет в режиме реального времени отображать данные, полученные другими системами диагностики пути и сохранять их в режиме реального времени.

  Рис. 11.34. Тележка универсального интеллектуального дефектоскопа «Синтез» на базе вагона-дефектоскопа ВД-1МТ 5К:
1 – кузов вагона; 2 – соединительные трубы; кронштейны: 3 – крепления тяг, 9 – крепления рамы и 12 – ходовых тележек с буксами;
4 – механизмы фиксации тележки в транспортном положении; пружины подвешивания: 5 – ходовых тележек и 16 – лыж;
пневмоцилиндры подъема и опускания: 6 – ходовых тележек и 19 – лыж; 7 – страховочные цепи; 8 – рама: 10 – тяги параллелограммных механизмов; 11 – одноосные ходовые тележки; шарнирные узлы: 13 – вертикальный и 20 – горизонтальный;
14 – продольные балки (левая и правая) 15 – вертикальные направляющие лыжи; 17 – планки подвеса лыж; 18 – лыжа с блоками искателей

   Дефектоскопная тележка (рис. 11.34) монтируется на раме 8, прикрепленной через кронштейны 9 к нижним балкам кузова 1 вагона. Тележка содержит две одноосных ходовых тележки 11, которые подвешены на раме 8 через пневмоцилиндры 6 их подъема и опускания и пружины 5, которые находятся в растянутом состоянии и способствуют быстрому подъему тележки в транспортное положение при возникновении аварийных ситуаций. Параллелограммные механизмы с тягами 10 позволяют одноосным тележкам перемещаться по неровностям пути с рабочей скоростью вагона-дефектоскопа. Цепи 7 служат для исключения проваливания тележек в пространство между рельсами в случае их схода, что обеспечивает необходимый уровень безопасности движения.

   Через кронштейны 12 и шарнирные узлы 13 и 20 на одноосные ходовые тележки жестко опираются правая и левая продольные балки 14 с размещенным на них дефектоскопным оборудованием и системой подачи воды к блокам искателей. Лыжи 18 подвешиваются через пружинные устройства 16 и вертикальные направляющие 15 на продольных планках 17. При опущенной на рельсы тележке лыжи опускаются пневмоцилиндрами 19. При движении вода подается непосредственно под контактные поверхности блоков искателей, а лыжи 18 не касаются рельсов, что способствует уменьшению их износа. Применение чувствительной системы магнитных датчиков и совершенной системы обработки сигналов позволило использовать остаточное намагничивание тележки без применения электромагнитов. Основные технические характеристики мобильных средств скоростного контроля рельсов приведены в табл.11.4.

   11.8. Средства диагностики земляного полотна

  Рис. 11.35. Диагностический комплекс НДК-10/30 (СМП-24):
1 – жилая зона; 2 – измерительные каретки; 3 – устройства нагружения; 4 – нагрузочные колеса;
5 – операторская; 6 – дизельэлектрическая станция; 7 – насосная станция; 8 – контрольная аппаратура;
9 – электрооборудование; 10 – балластный груз

   Например, нагрузочный комплекс НДК-10/30 (СМП-24) состоит из двух сцепленных восьмиосных вагонов (рис. 11.35). В средних частях вагонов расположены нагрузочные устройства, одно из которых рассчитано на усилие 10 тс, а другое – 30 тс. Нагрузочное устройство включает два колеса, контактирующих с правой и левой рельсовыми нитями. Колеса нагружаются независимо друг от друга. В зоне расположения колес опускается измерительная каретка с датчиками просадок рельсов, имеющая базу 6,4 м. Измерения усилий и просадок производятся при скорости движения комплекса 4-7 км/ч.

   В соответствии с исследованиями ВНИИЖТ эти методы позволяют оценить состояние только верхней части подрельсового основания в рабочей зоне на глубине 3-4 м от уровня основной площадки. Для откосов насыпей и участков земляного полотна в сложных инженерно-геологических условиях следует использовать радиолокационный (до глубины 2-3 м) и сейсмический методы. Рациональные комплексы методов диагностики земляного полотна приведены в табл. 11.6.

   В настоящее время формируется единая компьютеризированная система использования диагностических средств, позволяющая объективно оценивать состояние пути в совокупности всех факторов, влияющих на стабильность его параметров, прогнозировать их изменение, своевременно планировать проведение путевых работ.

   11.9. Автоматизированная система диагностики пути

  Рис. 11.36. Электронная разметка пути:
электронная метка – (а); установка метки на шпале, методом засверливания – (б)

   Электронная метка представляет собой цилиндр толщиной 8 мм и диаметром 65 мм с встроенной в нее платой с микросхемой (рис. 11.36). На микросхеме хранится индификационный номер метки позволяющий определить ее точное местоположение – дорога, перегон, путь, километр и т.д. Установка меток осуществляется двумя способами: просверливание отверстие и вклеивание электронной метки в средней части железобетонной шпалы напротив пикетного знака.

   Для синхронизации геометрической информации вагонов-путеизмерителей и программных значений для выпровочных машин производится их оборудование сканерами путевой разметки.

   Сканер путевой разметки состоит из следующих блоков:
   – контроллер обеспечивает формирование сканирующих запросов для активизации метки, прием и декодирование данных поступающих из метки, кодирование и отправка данных в метку, управление мощностью приемо-передатчика, привязка метки к положению на пути (мерное колесо), а также по времени;
   – радиочастотный приемо-передатчик обеспечивающий прием-передачу радиочастотного сигнала между меткой и кон-троллером;
   – антенна обеспечивающая согласованную передачу мощного радиосигнала, а также регистрацию сигнала от метки.

  Рис. 11.37. Установка радара на путевых машинах:
а) – на вагоне-путеизмерителе; б) – на машине Дуоматик 09-32

   Оборудование вагонов-путеизмерителей и ВПР-машин сканерами электронной путевой разметки обозначено на рис. 11.37.

   Программа, устанавливаемая на персональный компьютер ВПИ обеспечивает взаимодействие с аппаратными средствами для считывания информации об электронной путевой разметки, настройку и диагностику сканера и антенны на ВПИ, синхронизацию момента получения метки с общим потоком геометрической информации ВПИ. Программа работает в автоматическом режиме и не требует вмешательства оператора.

   Программа, устанавливаемая на бортовой компьютер ВПР-машин, обеспечивает взаимодействие в режиме выправки с аппаратными средствами считывания информации об электронной путевой разметки, настройку и диагностику сканера и антенны на машине, выбор стартовой позиции выправки пути по электронной путевой разметки.

   По результатам расчетов строятся программные задания управления машинной выправкой пути в плане, по уровню и в продольном профиле, с шагом 0,625 м:
   – проектные стрелы изгиба рабочего стрелографа путевой машины, построенные по параметрам проектной кривизны пути в плане;
   – расчетные сдвиги пути;
   – проектные стрелы изгиба в вертикальной плоскости нивелировочных ходов левой и правой рельсовой нити, построенные по параметрам проектной кривизны пути в профиле;
   – расчетные подъемки левого и правого рельса;
   – проектное возвышение наружного рельса.

   Программное задание обновляется по мере прохода вагонов-путеизмерителей (два раза в месяц). Проектные задания в них постоянны, а расчетные значения перемещений пути корректируются с учетом появившихся расстройств.

   Перегонные программные задания находятся в СБД-П дороги и доступны в любой период времени.

   Машинная выправка одновременно в плане, профиле и по уровню осуществляется под управлением перегонных программных заданий. Привязка стартовой позиции производится по электронной разметки пути. Путевая машина, оборудованная сканером, осуществляет поиск меток в автоматическом режиме. После успешного выбора стартовой позиции программное задание подготавливается к выправке с учетом параметров машины (КИС, положение машины и т.д.).

   Путевая машина с настроенной КИС начинает работу со стартовой позиции при этом процесс выправки отражается на экране компьютера, где выводятся цифровые значения графиков и показания индикаторных приборов кроме того, на экран выводится зафиксированные электронные метки, которые используются для автоматической коррекции программного задания по длине пути.

   Системы высокоточной выправки пути «ВПИ Навигатор», МС ВНИИЖТ позволяют значительно повысить производительность выправочных машин, так как необходимую информацию о состоянии пути получает от ВПИ без предварительной измерительной поездки, при этом производительность машины типа Доуматик увеличивается на 15-25%, а ВПР до 60-88%, что особенно актуально при незначительной продолжительности «окна».

   11.9.2. Система сбора, обработки и хранения информации
о местонахождении удаленных подвижных объектов путевого хозяйства

 Рис.11. 38. Автоматизированный диагностический комплекс
технических объектов железнодорожной инфраструктуры (АДК-И)

   В России созданы опытные образцы диагностических комплексов для контроля технических объектов инфраструктуры «Интеграл» фирмы «Группа компаний «Твема» и АДК-И фирмы НПЦ «Инфотранс» (рис 11.38).

   Использование множества подсистем контроля в рамках одного диагностического поезда позволяет получить значимые преимущества при проведении плановых проверок состояния объектов транспортной инфраструктуры.

   Оборудование диагностических комплексов спроектировано с учетом растущих требований к качеству и скорости контроля объектов инфраструктуры. Большая часть систем комплексов не имеют в своем составе механических датчиков, что снимает ограничение на рабочую скорость подвижной единицы диагностического комплекса.

   В настоящий момент оборудование комплексов базируется на пассажирских вагонах, конструктивная скорость которых составляет до 160км/ч, но обеспечивают работоспособность аппаратно-программного комплекса до 250 км/ч..

   В комплексе АДК-И «Интеграл» решаются задачи получения данных о состоянии объектов инфраструктуры приближенных к поезду «Архимед».

   11.9.3. Разработка автоматизированной система диагностики пути

  Рис. 11.39. Автоматизированная система диагностики пути АСДП

   На рис.11.39 представлена укрупненная схема автоматизированной комплексной системы диагностики пути. Она может быть разделена на три группы задач.

   Первым начальным звеном системы диагностики пути является контроль и управление работой самих диагностических средств, их оснащенностью и техническим состоянием.

   Первая часть системы диагностики – позволяет сформировать банк данных о наличии, техническом состоянии и управлении работой средств диагностики пути и включает в себя подсистемы, связанные с учетом наличия, планированием и учетом работы, автоматизированным контролем выполнения плана работы, анализом использования, планированием ремонтов и технических обслуживаний с учетом неисправностей и причин простоев путеизмерительных средств и средств дефектоскопии на уровнях дистанций и служб пути.

   Вторая часть АСДП – это группа задач по обеспечению реализации функций приема, накопления и хранения измерительной информации, а также обработки информации и получения выходных ведомостей по каждому средству диагностики. Она позволяет сформировать банк данных измерительной информации о состоянии железнодорожного пути и его элементов по результатам контроля всеми средствами диагностики, который является ядром всей системы и основой для последующей комплексной обработки.

   Третья часть системы – наиболее важная и интегральная по отношению к первым двум – это группа комплексных аналитических задач.

   Каждое из средств диагностики пути выполняет, как правило, целый ряд различных уникальных функций, позволяющих контролировать параметры технического состояния отдельных объектов и элементов железнодорожного пути.

   Но наибольшую ценность имеет комплексная оценка и анализ состояния железнодорожного пути по результатам кон-троля всеми средствами диагностики и, как следствие, планирование ремонтных работ по фактическому состоянию пути и его элементов.

   Внедрение системы на всех железных дорогах позволяет сформировать банк данных по диагностике для уровня ЦП ОАО «РЖД», что даст возможность доступа к достоверной информации о работе всего парка средств диагностики пути и о фактическом состоянии пути по комплексным результатам контроля руководителям высшего уровня управления путевым хозяйством.  

 Рис. 12.1. Схемы очистки пути от снега плужным рабочим органом:
 однопутная двухотвальная (а) и двухпутная одноотвальная (б)

   Эти снегоочистители, ввиду несложного конструктивного устройства и минимальных затрат на эксплуатацию, наиболее распространены на сети. В эксплуатации находятся снегоочистители СДП, СДПМ, СДПМ-2 и СПУ-Н [36]. Рабочий орган такой машины представляет собой отвальный плуг, состоящий из системы переставляемых крыльев и неподвижных щитов-отвалов. При движении снегоочистителя плуг подрезает слой снега и отбрасывает его в сторону от пути. По характеру отбрасывания снега плужные снегоочистители бывают (рис. 12.1) однопутные или двухотвальные (а), двухпутные или одноотвальные (б) и универсальные с системой перестановки отвалов на работу по схеме а или б, в зависимости от конкретных условий работы. Например, на двухпутном участке сбрасывание снега с пути производится в полевую сторону.

 Рис. 12.2. Двухпутный плужный снегоочиститель СДПМ-2:
1 – подрезной нож; 2 и 5 – угловое и боковое крылья; 3 – ходовая тележка типа 18-100;
 4 – корпус; 6 – лобовой щит; 7 – выдвижная автосцепка; 8 – прожектор

   Двухпутный снегоочиститель СДПМ-2 (рис. 12.2) представляет собой специальный четырехосный вагон 4 утяжеленной конструкции, позволяющий сохранять устойчивость при пробивке снежных завалов. Вагон опирается на типовые двухосные тележки 3, имеет тормозную систему, автосцепки 7 и систему сигнализации, что позволяет снегоочиститель прицеплять к локомотиву или транспортировать в составе грузового поезда. Спереди и сзади снегоочистителя установлены плужные снегоочистительные устройства, включающие лобовой щит 6 с подрезным ножом 1, боковое 5 и угловое 2 крылья. В транспортном положении крылья повернуты на кронштейнах вдоль машины, подняты и закреплены транспортными стяжками. Поднят и закреплен стяжками также подрезной нож 1. Автосцепки 7 выдвинуты и зафиксированы. При работе с одной стороны прицепляется локомотив, снегоочистительное устройство остается в транспортном положении, а противоположное устройство приводится в рабочее положение. В рабочем положении боковое и угловое крыло поворачиваются под углом к направлению движения пневмоцилиндрами через рычажные механизмы, одновременно опускаясь. Опускается пневмоцилиндрами также подрезной нож. При работе на двух-путном участке, если движение поездов по соседнему пути не закрывается, то по условиям безопасности, угловое крыло 2 остается в транспортном положении и закреплено.

 Рис. 12.3. Угловое крыло:
1 –шарнирный узел крепления тяги и крыла; 2 – подкрылок с ножом; 3 и 10 – тяги; 4 – основная часть крыла; 5 – двуплечий рычаг;
6 и 11 – универсальные шарнирные узлы; 7 – поворотный каркас; 9 – козырек; 9 и 13 – кронштейны; 14 – распорка

   Угловое крыло (рис. 12.3) монтируется на поворотном каркасе 7, закрепленным через кронштейны 9 и 13 с вертикальными шарнирами на раме 12 машины. Каркас поворачивается в плане при приведении крыла в рабочее или транспортное положение. Крыло включает основную часть 4 с подкрылком 2, установленную в вертикальных направляющих на каркасе 7, и козырек 8. На каркасе шарнирно установлен двуплечий рычаг 5, верхнее плечо которого через тягу 10 и универсальные шарниры 6 и 11 соединено с рамой машины, а нижнее плечо через тягу 3 и палец 1 соединено с основной частью крыла. При поворотах каркаса 7 в плане через эту рычажную передачу крыло опускается в рабочее положение или поднимается в транспортное положение. Козырек 8 соединен с основной частью крыла шарнирами, а с каркасом 7 – через распорку 14 и шарниры. При повороте крыла в транспортное положение козырек поворачивается вертикально в пределы габарита подвижного состава. Удары при поворотах крыла амортизируются резиновыми упорами, установленными на раме. Для эффективного подъема и отбрасывания снега рабочая поверхность крыла с подкрылком и козырьком образуют ломаную линию, приближающуюся к криволинейной поверхности.

 Рис. 12.4. Боковое крыло:
1 – шарнирный узел крепления тяги и крыла; 2 – подкрылок с ножом; 3 и 7 – кронштейны; 4 и 9 – тяги; 5 – основная часть крыла;
6 – двуплечий рычаг; 8 – козырек; 10 и 13 – универсальные шарнирные узлы; 11 – поворотный каркас; 12 – рама; 14 – распорка

   Аналогичную конструкцию имеет и боковое крыло (рис. 12.4).

 Рис. 12.5. Механизм привода подрезного ножа:
1 – подрезной нож; 2 – шарнирный узел; 3 – лобовой щит;
4 – пневмоцилиндр; 5 – рама; 6 – кронштейн; 7 – противовес

   В нижней части лобового щита 3 (рис. 12.5) через оси поворота 2 и кронштейны 4 установлен подрезной нож 1. В рабочем положении подрезной нож позволяет произвести зачистку снега ниже УВГР на 50 мм и очистку верхней рабочей поверхности рельса тросовыми щетками, установленными в проемах ножа. Приведение ножа в рабочее или транспортное положение осуществляется пневмоцилиндрами 4. Для ускоренного подъема ножа при проезде препятствий во время работы он снабжен противовесами 7.

 Рис. 12.6. Выдвижная автосцепка:
1 – автосцепка СА-3 с поглощающим аппаратом; 2 – выдвижная балка автосцепки;
 3 – механизм подъема и опускания фиксатора; 4 – фиксатор; 5 – пневмоцилиндр

   Снегоочиститель оборудован двумя выдвижными автосцепками 1 с поглощающим аппаратом (рис. 12.6), которые устанавливаются на выдвижной балке 2. При работе снегоочистителя балка 2 перемещается по направляющим пневматическим цилиндром 5. Отверстие в лобовом щите закрывается листом. В транспортном положении, после снятия листа, автосцепка выдвигается и дополнительно закрепляется фиксатором 4, перемещаемым вертикально винтовым механизмом 3 с ручным приводом. Положение автосцепки контролируется дополнительно по сигнальным лампам на пультах управление снегоочистителя.

 Рис. 12.7. Принципиальная схема рабочей пневмосистемы снегоочистителя:
Ц1-Ц5 – пневмоцилиндры привода переднего плуга; Р1-Р4 – крановые пневмораспределители; ВН1 – кран подачи звукового сигнала;
ВН2 и ВН8 – разобщительные краны; ВН3-ВН7 – продувочные краны ресиверов; РС1-РС4 – воздушные резервуары (ресиверы);
ТФ1 – тифон; МН1 – манометр; КР1 и КР2 – клапаны максимального давления, КО1 – обратный клапан

   Привод рабочего оборудования – пневматический с подачей воздуха через разобщительный кран ВН8 от тормозной системы (рис. 12.7) через клапаны максимального давления РД1 и РД2. Эти клапаны гарантируют поддержание давления в рабочей пневмосистеме на постоянном уровне 0,6 – 0,65 МПа, обеспечивая движения элементов рабочего оборудования в нормальном режиме. Воздушные резервуары (ресиверы) РС1 – РС4 способствуют более плавному изменению давления в пневмосистеме и гарантируют приведение рабочего оборудования в транспортное положение в случае отказа основной системы подачи воздуха. Расчетное усилие на пневмоцилиндрах раскрытия крыльев выбирается таким образом, чтобы при достижении предельной нагрузки на крыле оно отжималось. Этим самым обеспечивается устой-чивость снегоочистителя при работе.

   Помимо плужных снегоочистителей (см. табл. 12.1) на базе специального вагона, применяются навесные плуги, монтируемые в виде съемного оборудования на мотовозах и маневровых тепловозах. Примечательно, что для очистки пути от снега на Николаевской железной дороге еще в XIX веке использовались аналогичные навесные плуги на паровозах.

 Рис. 12.8. Отвалы плужных снегоочистителей:
а – плоский; б – цилиндрический; в – конический;
г – разложение на составляющие относительной скорости движения снега по отвалу Vо

   Распределение отброшенного при очистке снега вдоль пути, помимо толщины покрова и плотности, зависит также от формы рабочей поверхности отвала (рис. 12.8), скорости движения снегоочистителя Vм, м/с и угла наклона отвала a, рад к направлению движения (угла атаки). Современные плужные снегоочистители оснащаются плоскими отвалами (а), отвалами цилиндрической (б) и конической (в) формы. Отвалы, имеющие криволинейную форму рабочей поверхности, позволяют подрезать и отбрасывать снег на значительное расстояние от оси пути (рис. 12.9, б) при скорости снегоочистителя, превышающей 25-30 км/ч (7-8 м/с). Снег откидывается в полосу отвода с рассеянием по большой площади, не образуя вдоль пути вала. При меньшей скорости снег не поднимается до верхней кромки отвала, поэтому перед отвалом образуется призма волочения (рис. 12.9, а), а после сдвига снега с отвала рядом с путем остается вал снега. При накапливании значительного объема снега около пути требуется использовать, например, струг-снегоочиститель, чтобы земляным устройством отодвинуть вал.

 Рис. 12.9. Работа плужного снегоочистителя:
с образованием призмы волочения и вала снега вдоль пути (а) и с отбросом и рассеянием снега (б)

   Рассмотрим процесс отбрасывания снега отвалом с рабочей поверхностью конической формы. Отвал цилиндрической формы тогда можно рассматривать как частный случай. При работе происходит движение снега по отвалу, которое рассматривается как относительное движение (система отсчета связана с отвалом). При подрезании слоя снега величина относительной скорости принимается равной величине скорости машины: Vо = Vм. Отвал рассматривается как клин (рис. 12.8, г), поэтому происходит подъем слоя снега по его рабочей поверхности со скоростью Vоsina и движение вдоль отвала со скоростью Vоcosa. Снег в заносе спрессован, поэтому пренебрежем также дополнительным прессованием снега, считая, что нижние слои снега на отвале подпирают верхние, поэтому не происходит замедление движения снега по отвалу. Коэффициент трения плотного снега по стальной поверхности отвала составляет f = 0,03-0,04, поэтому в модели, не требующей повышенной точности, трением можно пренебречь.

 Рис. 12.10. Расчетные схемы к анализу относительного движения частицы снега относительно криволинейного отвала:
а – подъем частицы; б – относ частицы вдоль отвала; в – геометрические соотношения размеров поперечного сечения отвала;
 г – траектория свободного полета частицы от верхней кромки отвала

   Рассмотрим движение подъема по отвалу частицы снега массой m, кг. В верхней точке 2 отвала (рис. 12.10, а) на частицу действует сила веса mg, Н, которую можно разложить на составляющие: , направленную по касательной к поверхности отвала, и , нормальную к указанной поверхности. Кроме того, на частицу действует центробежная сила , Н (R – радиус кривизны поверхности в рассматриваемом сечении, м), и реакция отвала N, Н. Спроектировав указанные силы на направление a – a, получим уравнение равновесия:

   (12.1)
   где g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²;
g – угол наклона касательной к горизонту в верхней точке отвала, рад.

   Используя это выражение, с учетом того, что V_о = V_м, можно определить критическую для рассматриваемого поперечного сечения скорость движения снегоочистителя, при которой частица будет достигать верхней кромки отвала, м/с:

   (12.2)

   При достижении критической скорости движения реакция отвала N = 0. Если скорость движения снегоочистителя меньше критической скорости для данного сечения, то частица свалива-ется с отвала, а перед отвалом может образовываться призма волочения. Если рассматривается крайнее сечение отвала, то расчет ведется по максимальному радиусу R_max, м. При превышении критической скорости для этого сечения отбрасывание слоя снега без образования призмы волочения гарантировано.

   Вместе с подъемом частицы по отвалу происходит ее относ вдоль отвала (рис. 12.10, б). Частица начинает движение в сечении отвала с начальным радиусом Rн, м, а вылетает с отвала в сечении с радиусом Rв, м, смещаясь вдоль отвала на расстояние s, м. Определение этого относа позволяет оценить общую картину движения снега по отвалу. Очевидно, что , где tд – время движения частицы по отвалу, с. Если рассматривать подъем частицы в проекции на сечение с радиусом Rв, м, то время подъема частицы будет определяться длиной дуги Lо, м (рис. 12.10, в) и скоростью подъема. После анализа кинематических соотношений, относ частицы:

   (12.3)
   где b – угол резания снега нижней кромкой отвала, рад.

   В рассмотренной расчетной модели принято, что подъем частицы начинается от режущей кромки отвала. Для учета толщины срезаемого слоя hc принимаем, что расчетная частица поднимается с середины слоя по его толщине (фиктивная «режущая кромка» поднята на высоту hс/2 относительно нижней кромки отвала). Тогда фиктивный угол резания, который необходимо подставить в формулу (12.3), рад:

   (12.4)

   Путь, проходимый слоем снега до верхней кромки отвала уменьшается, уменьшается также относ снега и дальность его отбрасывания. Хорошо отбрасывается слой плотного снега, толщина которого не превышает 0,4-0,5 м.

   Выражение (12.3) позволяет относительно анализируемой точки вылета частицы определять точку начала подъема этой частицы. Значение радиуса R_x, м, для сечения на расстоянии x, м можно определять по интерполяционной формуле:

   (12.5)
   где R_max, R_min – радиусы максимального и минимального сечений рабочей поверхности отвала, м;
B – ширина отвала по режущей кромке, м.

   Дальность отброса снега от оси пути зависит от величины относительной скорости движения по отвалу и углов наклона вектора указанной скорости к горизонту и к направлению движения снегоочистителя. Кроме того, снег имеет переносную скорость Vм вместе с движением снегоочистителя. Эта скорость определяет отброс частиц по направлению движения, который с практической точки зрения менее интересен. Рассмотрим относительное движение частицы снега, вылетевшей с верхней кромки отвала. Для упрощения рассуждений считаем, что верхняя кромка отвала параллельна нижней кромке, а частица вылетела под углом g к горизонту и под углом a к направлению движения снегоочистителя. Иначе говоря, плоскость полета частицы (рис. 12.10, г) расположена в плане, приблизительно, под углом a к продольной оси пути. Частица вылетает с верхней кромки отвала, поэтому имеет начальную высоту hо = R(cosb + cosg) от УВГР, м (см. рис. 12.10, в).

   Из анализа дифференциальных уравнений движения частицы по относительным координатным осям xо, yо получаются уравнения движения частицы в параметрической форме (с независимым параметром времени t):

   (12.6)

   Исключив параметр t, получим уравнение траектории относительного движения частицы:

   (12.7)

   В точке падения частицы на плоскость, лежащую на УВГР zо = 0. Приравняв правую часть последнего уравнения к нулю и решив получившееся квадратное уравнение, получим относительную координату в точке падения, м:

   (12.8)

   Дальность полета частицы перпендикулярно направлению движения снегоочистителя от точки ее вылета с верхней поверхности отвала, м:

   (12.9)
   где K – коэффициент, учитывающий влияние неучтенных факторов на дальность полета (небольшое трение снега по отвалу, боковой ветер, относящий частицы снега, расслоение слоя снега при подъеме по отвалу, его прессование или разрыхление и другие факторы).
В первом приближении можно принять K = 0,7 – 0,8.

   При расчетах необходимо учитывать рассеяние снега по широкой полосе вдоль пути и определять минимальное и максимальное расстояние отбрасывания снега, чтобы, при необходимости, определить параметры режима работы снегоочистителя.

   12.2.2. Тяговый расчет плужного снегоочистителя

 Рис. 12.11. Объем снега в слое, подвергаемый разгону плужным снегоочистителем

   При разбрасывании снега отвалом призма волочения не образуется. Поэтому сопротивление движению отвала складывается из двух составляющих: Wр – сопротивления резанию снега, Н; и Wд динамической составляющей, связанной с разгоном снега при его захвате отвалом, Н. Рассмотрим далее подход к определению динамической составляющей. Пусть снегоочиститель движется со скоростью Vv, м/с. При движении он производит расчистку траншеи высотой hс, м и шириной Bс, м (рис. 12.11). Принимаем, что вся масса очищаемого снега получает скорость движения, равную скорости машины, соответственно, кинетическую энергию, расходуемую на подъем снега по отвалу и его отбрасывание. Работа локомотива на преодоление динамической составляющей сопротивления, Дж:

   (12.10)
   где t – время, в течение которого совершается работа, с.

   Кинетическая энергия, полученная снегом, Дж:

   (12.11)
   где r – плотность снега в массиве, кг/м3.

   Приравняв (12.10) и (12.11), получим выражение для оценки динамической составляющей сопротивления, Н:

   (12.12)
   где Kнф – поправочный коэффициент на неучтенные факторы; Kнф = 1,2 – 1,5.

   12.3. Роторные снегоочистители
(классификация, устройство, принцип действия)

 Рис. 12.12. Фрезерно-роторный электрический снегоочиститель ФРЭС-2:
1 и 3 – бытовой и машинный отсеки; 2 – кабина управления; 4 и 8 – верхняя и нижняя фрезы; 5 и 7 – конические редукторы;
 6 – фланец для установки жесткой автосцепки; 9 – выбросной ротор-метатель; 10 и 12 – цилиндрические редукторы;
11 и 15 – электродвигатели привода выбросного ротора и фрез; 13 – генератор; 14 – тормозная система; 16 – рама;
17 – ходовые тележки типа 18-100; 18 – противовес; 19 – автосцепка; 20 – привод подрезного ножа;
21 – пневматические цилиндры поворота боковых крыльев; 22 – боковые крылья

   Фрезерно-роторный электрический снегоочиститель ФРЭС-2 (рис. 12.12) представляет собой специально оборудованный вагон, опирающийся на две ходовых тележки 18, который имеет внутри бытовой 1 и машинный 3 отсеки, а также кабину управления 2. Спереди расположен фланец 6 для закрепления, при необходимости, жесткой автосцепки, используемой для выполнения маневров, а сзади – автосцепку 20 с поглощающим аппаратом. Снегоочиститель оборудован тормозной 15 и рабочей пневматическими системами. Рабочая пневматическая система используется для привода боковых крыльев 23 и подрезного ножа 9.

   Рабочий орган снегоочистителя включает верхнюю 4 и нижнюю 8 фрезы, установленные на передней раме и выбросной ротор 10, установленный в кожухе. Привод роторов-питателей осуществляется двумя электродвигателями 16 через систему карданных валов и редукторы 13, 7 и 5, а привод выбросного ротора – двумя другими электродвигателями 12 через редуктор 11. Применены электродвигатели постоянного тока с напряжением 700 В, получающие питание от специально дооборудованного двух-секционного тепловоза 2ТЭ-116.

 Рис. 12.13. Кинематическая схема привода фрез и выбросного ротора:
1, 8, 11 и 12 – карданные валы; 2 и 3 – цилиндрические редукторы; 4 – выбросной ротор; 5 – реактивный кронштейн с тягой;
6 и 10 – конические редукторы привода фрез; 7 и 9 – верхняя и нижняя фрезы; M1 … M4 – электродвигатели; G1 – генератор

   Для привода роторов (рис. 12.13) применены цилиндрические редукторы 2 и 3 специального исполнения. Редуктор 2 имеет дополнительный выходной вал привода генератора G1, используемого для питания обмоток возбуждения электродвигателей M1 … M4. Ротор-метатель 4 установлен непосредственно на выходном валу редуктора 3. Нижняя 9 и верхняя 7 фрезы получают вращение через специальные конические редукторы 10 и 6. Для восприятия реактивного вращающего момента редукторы связаны с рамой рабочего органа через реактивный кронштейн 5 и тягу.

 12.14. Фреза:
1 и 5 – ленточные шнеки; 2 – штифт; 3 – ось; 4 – конический редуктор;
6 – рама рабочего органа; 7 – подшипник; 8 – крышка; 9 – корпус

   Фреза (рис. 12.14) монтируется через ось 3 и подшипниковые узлы на раме 6 рабочего органа и в средней части соединена с коническим редуктором 4. На оси смонтированы два ленточных шнека 1 и 5, имеющих по четыре винтовых лопасти. Рабочие режущие поверхности лопастей имеют правую и левую навивки, что позволяет во время работы смещать снег к середине машины. Если лопасть нижней фрезы находится в забое, то она срезает стружку снега и направляет ее к середине, если лопасть развернулась к подрезному ножу, то она, подобно лопасти шнекового конвейера, поднимает и сдвигает снег к отверстию выбросного ротора-метателя. В этом случае, к объему срезанного лопастью снега добавляется объем, направляемый подрезным ножом и объем, обрушенный боковыми крыльями. Верхняя фреза также срезает лопастями снег в забое, сдвигает массу снега к середине и направляет в указанное отверстие.

 Рис. 12.15. Выбросной ротор-метатель:
1 – направляющая заслонка; 2 – ось; 3 – пневматический цилиндр; 4 – основание;
5 – рама машины; 6 и 8 – стенка и лопасти ротора; 7 – кожух

   Выбросной ротор-метатель (рис. 12.15) включает колесо с задней стенкой 6 и шестью лопастями 8 профильной формы. Колесо установлено на выходном валу редуктора и находится в кожухе 7. Кожух имеет люки для очистки ротора при необходимости (не показаны). В верхней части кожуха на оси 2 установлена поворотная направляющая заслонка 1, имеющая привод поворота от пневмоцилиндра 3. Заслонка устанавливается в соответствии с направлением вращения ротора и направлением отбрасывания снега. Дальность отбрасывания снега до 40 м от оси ротора. Подаваемая питателем масса снега разгоняется лопастями и выбрасывается через верхнее отверстие кожуха по направляющей заслонке.

 Рис. 12.16. Боковые крылья:
1 и 7 – проушина и пневматический стопор; 2 – боковое крыло; 3 – петлевой шарнир крепления крыла;
4 – цепная стяжка; 5 – подкрылок; 6 – транспортная стяжка; 8 – пневмоцилиндр поворота бокового крыла

   Снегоочиститель имеет боковые крылья 2 (рис. 12.16) с подкрылками 5, которые через петлевые шарниры 3 установлены на передней раме. В транспортном положении крылья фиксируются пневматическими стопорами 7 и стяжками 6. В плане крылья поворачиваются пневматическими цилиндрами 8. При разработке пионерной траншеи крылья устанавливаются в положение, показанное пунктиром, и удерживаются стопорами 7 через проушины 1, имеющие вытянутые отверстия. При втором проходе снегоочистителя производится разработка пионерной траншеи с профилированием ее боковых стенок. Для этого стопоры выводятся из контакта с проушинами, а крылья под действием напора снега раскрываются на максимальную ширину и удерживаются цепными растяжками 4.

 Рис. 12.17. Механизм привода подрезного ножа:
1 – конечный выключатель; 2 и 3 – указатель и рычажный механизм положения ножа; 4 – пневмоцилиндр положения ножа;
5 – пневматический стопор ножа; 6 – двуплечий рычаг; 7 – тяга; 8 – подрезной нож; 9 – направляющая

   Подрезной нож 8 (рис. 12.17) при установках в рабочее и транспортное положения перемещается по направляющим 9 пневмоцилиндром 4 через рычажную передачу, включающую двуплечий рычаг 6 и тягу 7. В транспортном положение, рычаг 6 удерживается пневматическим стопором 5. Кроме того, для индикации положения подрезного ножа используется механический указатель 2 и концевой выключатель 1, связанные через рычажную передачу 3 с двуплечим рычагом 6.

   Технические характеристики роторных снегоочистителей показаны в табл. 12.3

 Рис. 12.18. Последовательность работы лопасти шнека 1-2-3 роторной фрезы:
 а – подача снега к отверстию выбросного ротора нижней частью лопасти фрезы;
б и в – срезание снега в забое и перемещение его вдоль лопасти;
г – окончание срезания снега в забое и начало его подачи к отверстию выбросного ротора

   При работе нижней роторной фрезы (рис. 12.18) ленточная винтовая лопасть шнека, начиная с точек 1, расположенных по краям (а), срезает слой снега из поверхности забоя. Толщина слоя снега определяется соотношением угловой скорости вращения фрезы wф, рад/с и скорости подачи, или скорости поступательного движения снегоочистителя Vм, м/с. При срезании снег разгоняется, поэтому начинают проявлять себя центробежные силы инерции, прижимающие срезаемый слой к поверхности забоя, появляются силы трения снега о поверхность забоя. Снег не падает вниз, а движется по поверхности забоя под углом к горизонту к середине фрезы (б). При повороте на угол p из начальной фазы (в) вся лопасть срезает слой снега. На концах лопастей смежных шнеков фрезы (точки 3) заклинивается масса снега, которая закидывается во входное отверстие выбросного ротора (а), а оставшаяся вдоль лопасти масса снега также поднимается лопастью вверх, аналогично горизонтальному винтовому конвейеру (г). При работе фрезы она также с торцов захватывает подрезаемые боковыми крыльями массы снега, падающие сверху, а в фазах (г) и (а) подает к отверстию выбросного ротора также массы снега, поступающие с подрезного ножа.

 Рис. 12.19. Силы, действующие на частицу снега, расположенную на лопасти шнека
в проекциях на продольную (а) и поперечную (б) плоскости

   Для того, чтобы снег после подрезания лопастью в забое не падал вниз, а направлялся лопастью, угловая скорость вращения фрезы wф должна превышать с необходимым запасом критическое значение wкр, рад/с. Для определения критического значения угловой скорости рассмотрим частицу снега массой m, кг, которая взаимодействует с поверхностью лопасти, расположенной под углом наклона винта j, рад к оси фрезы (рис. 12.19, а). На частицу действует сила веса mg, Н, центробежная сила инерции , Н (б) (Vкр – критическое значение окружной скорости поверхности лопасти, м/с; R – расчетный радиус, м). Вследствие прижима частицы к поверхности забоя возникает сила трения (fcc – коэффициент трения снега о снежную поверхность забоя), направленная вертикально вверх. Если окружная скорость частицы превысит значение Vкр, то возникает скольжение частицы по лопасти, вследствие чего возникает сила трения скольжения , Н. Уравнение равновесия составляющих действующих сил относительно плоскости скольжения:

   После преобразований получим критические значения окружной линейной скорости, м/с и угловой скорости вращения фрезы, рад/с:

   (12.13)

   В соответствии с технической характеристикой ФРЭС-2, угловая скорость вращения фрезы составляет wф = 17,6 рад/с (168 об/мин). Радиус по наружной кромке лопасти шнека Rн = 0,9 м. Если принять ширину ленты шнека 0,25 м, то радиус по внутренней кромке составит Rв = 0,65 м. Результат расчета критической угловой скорости вращения для наружной и внутренней кромок шнека по формуле (12.13) отражен графиками (рис. 12.20). Измеренные экспериментально значения коэффициента fсс = 0,27 – 0,57 отражены на графике вертикальными пунктирными линиями. Зависимости показывают, что фактическая скорость вращения фрезы, минимум в 1,5 раза, превосходит критическую скорость (для fсс = 0,27 и внутренней кромки ленты лопасти). При срезании слой снега удерживается центробежными силами и силами трения на поверхности забоя.

 Рис. 12.20. Зависимость критической угловой скорости wв от коэффициента трения
снега по снегу f_сс для наружного R_н и внутреннего R_в радиусов лопасти шнека роторной фрезы

   12.4.2. Расчет мощности привода фрез з

   (12.14)
   где B, H – средняя ширина и высота разрабатываемой траншеи, м;
Vм – рабочая скорость снегоочистителя, м/с.

   Теоретическая объемная производительность и производительность по массе одной роторной фрезы, состоящей из двух шнеков, м3/с или кг/с:

    (12.15)
   где nш – число шнеков фрезы, nш = 2; Vя – объем одной ячейки шнека, м3;
y – коэффициент заполнения ячеек, y = 0,1 – 0,25; a – число ячеек, равное числу заходов шнека, a = 4;
a – коэффициент разрыхления снега при его срезании из предельно уплотненного массива в забое,
a = 0,7 – 1,0 (учитывая последующее прессование под действием центробежных сил);
wф – угловая скорость вращения фрезы, рад/с.

   Расчетный объем ячейки шнека фрезы Vя, м3 определяется исходя из того, что объем в зоне расположения спиц ленточных ножей (лопастей) не может использоваться для переноса масс снега (см. также рис. 12.19, б):

   (12.16)   
где Bщ – ширина одного шнека фрезы, м;
e – коэффициент, учитывающий объем, заполненный лопастями шнека, e = 0,92 – 0,95;

   При работе нижней фрезы мощность привода затрачивается на срезание и транспортирование масс снега (полезная мощность) и на преодоление сил трения в механизмах ротора и силовой передачи, которую можно учесть через коэффициент полезного действия. Полезную мощность можно определить, проанализировав суммарную работу, совершаемую лопастью за один полный оборот фрезы.

 Рис. 12.21. Срезаемый лопастью шнека объем снега (а)
и его представление в виде параллелепипеда (б)

   (12.17) )
   где k – коэффициент, учитывающий угол резания (k = 1,0 – 2,5):
– удельное сопротивление резанию снега (см. табл. 12.2),
которое с учетом экстраполяции для плотности 800 кг/см2 можно принять = 40000 – 50000 Па.

   При срезании слоя снега одновременно происходит его разгон вдоль лопасти и перпендикулярно поверхности лопасти. Если пренебречь потерями объема, то накопленная кинетическая энергия движения снега используется для его забрасывания к ротору-метателю. Можно показать, что если пренебречь также силами трения снега о лопасть и считать, что вся масса находится на наружной кромке лопасти, то работа по разгону снега, Дж:

   (12.18)

   При движении массы снега лопастью по поверхности отвала возникает сила трения. Наибольший путь совершают слои, находящиеся по периферии лопасти, а меньший путь – слои, расположенные ближе к центру фрезы. В расчетной модели считаем, что движение всей массы снега начинается с середины лопасти. Масса снега проходит путь по винтовой линии, имеющей угол наклона j к продольной оси шнека (см. рис. 12.19). С учетом сделанных допущений, работа по преодолению сил трения снега в забое, Дж:

   (12.19)   

Вырезав и отбросив из забоя массу снега, лопасть шнека после поворота производит также подъем и разгон снега, поступающего снизу с подрезного ножа и обвалившегося с боковых крыльев. Снег в этой зоне уже разрыхлен подрезным ножом и крыльями, поэтому сопротивление резанию относительно небольшое по сравнению с его вырезанием в забое.

 Рис. 12.22. К определению площади траншеи при работе снегоочистителя ФРЭС-2

   Производительность по массе снега, срезаемого боковыми крыльями и подрезным ножом, определяется по площади сечения траншеи (рис. 12.22) за вычетом активной площади двух фрез, кг/с:

   (12.20)
   где де Bв, Bн – ширина расчищаемой траншеи поверху и понизу, м; Hтр – высота траншеи, м;
Hф – высота активной зоны забора снега, считая, что весь снег выше верхней фрезы, также забирается ей,
поэтому входит в активную зону забора, м; r – расчетная плотность снега в забое, кг/м3.

   Эта масса снега частично забирается верхней фрезой, проваливаясь с ее торцов в рабочую зону внутри фрезы, но основная масса перемещается за счет работы нижней фрезы и напора боковыми крыльями и подрезным ножом при движении машины. Тогда дополнительная составляющая производительности нижней фрезы, кг/с:

   (12.21)
   где x – коэффициент, учитывающий перераспределение дополнительного потока снега между верхней и нижней фрезой,
x = 0,6 – 0,8. если верхняя фреза полностью работает в балласте,
x =1,0, если верхняя фреза работает вхолостую при небольшой глубине траншеи.

   Учитывая, что Vм = 0,22 – 0,28 м/с, а окружная скорость верхней кромки шнека Vов = 15,8 м/с – на два порядка больше, то относительной скоростью снега при движении по подрезному ножу и боковым крыльям в расчете энергетических затрат фрезы можно пренебречь.

   Работа лопасти шнека в зоне за фрезой является сложным динамическим процессом горизонтального и вертикального перемещения массы снега к отверстию выбросного ротора (см. рис.12.18, а и г). Энергия в этом случае тратится на разгон снега по лопасти и в касательном направлении лопасти, а также на подъем снега на небольшую высоту по нижней направляющей цилиндрической поверхности над подрезным ножом. Принимая, что срезанный из забоя шнека снег уже заброшен в отверстие, работа по разгону дополнительной массы снега лопастью, Дж:

   (12.22)
   где Kср – коэффициент, учитывающий, что часть массы снега срывается с лопасти, не достигнув ее окружной скорости;
предварительно можно принять Kср = 0,6 – 0,8.

   Работа лопасти на подъем снега по цилиндрической поверхности над подрезным ножом, Дж:

   (12.23)

   Кроме указанных затрат энергии, лопасть шнека фрезы совершает работу по скольжению массы снега по цилиндрической поверхности. Эта работа, учитывая низкий коэффициент трения снега по стали, существенно меньше, поэтому в расчетной модели учитывается коэффициентом неучтенных факторов, также, как и работа по срезанию разрыхленного снега (см. табл. 12.2, в которой удельное сопротивление резанию рыхлого снега, минимум, на порядок меньше). Полезная мощность на привод нижней фрезы, кВт:

   (12.24)
   где Kнс – коэффициент неучтенных сопротивлений, Kнс = 1,1 – 1,2.

   При максимальной расчетной высоте снега в забое мощность, развиваемая при работе верхней фрезы, кВт:

   (12.25)

   Энергетические потери можно учитывать через коэффициент полезного действия привода h. Тогда мощность привода двух фрез, кВт:

   (12.26)

   Учитывая дополнительное трение в опорных подшипниках фрез, повышенное сопротивление вращению карданных валов в снежных потоках, рекомендуется принимать h = 0,8 – 0,9.

   12.4.3. Расчет основных параметров выбросного ротора

   (12.29)

   где r₀ – радиус обтекателя ротора, м.

   Угол поворота ротора jр, рад, соответствующий времени t движения частицы по лопасти:

   (12.30)

   Для нормальной работы ротора еще до подхода лопасти к отверстию разгрузочного патрубка основная масса снега должна успеть сконцентрироваться на конце лопасти, чтобы при выбросе с нее сорваться по касательной к направляющей поверхности патрубка. Для конкретных параметров ротора угол jр >(0,67 – 0,83)p (120 – 150°). Если угол между двумя смежными лопастями будет больше jр, то часть времени одного оборота ротор будет вращаться вхолостую, поэтому число лопастей ротора .

   Дальность отброса снега определяется из решения баллистической задачи по формуле (12.8). В конкретном случае: – скорость вылета снега по касательной к лопасти можно принять равной окружной скорость на конце лопасти; a = p/2 – выброс снега производится перпендикулярно продольной оси снегоочистителя и g = q – угол выброса снега условно принимаем равным углу наклона к горизонту направляющей поверхности патрубка. При расчете дальности отброса снега учитывается также боковой ветер, который может увеличивать или уменьшать дальность отброса.

   Мощность, необходимая для привода ротора, кВт:

   (12.31)
   где kнс – коэффициент неучтенных сопротивлений, kнс = 1,1 – 1,2;
Nв1 и Nв2 – мощности на отбрасывание снега и на преодоление сопротивления трению снега о стенки кожуха, кВт.

   Мощность, расходуемая на сообщение снегу кинетической энергии, кВт:

   (12.32)
   где П – объемная производительность снегоочистителя, вычисляемая по (12.14), м3/с;
r – плотность снега в слое, кг/м3;

   Мощность, расходуемая на преодоление сил трения о стенки кожуха, кВт:

   (12.33)
   где f – коэффициент трения снега о стальную поверхность кожуха, f = 0,02 при r = 500 кг/м3 и f = 0,18 при r = 100 кг/м3.

 Рис. 13.1. Универсальный тяговый модуль УТМ-2М:
а – общий вид тягового модуля; б – структурная система привода;
1 – кабины управления; 2 – дизель-генераторное отделение; 3, 13 – штепсельные разъемы (МВС); 4 – автосцепки СА-3;
5 – тяговые электродвигатели транспортного режима; 6 – тяговые тележки; 7 – топливный бак; 8 – рама; 9 – редуктор режимный;
10 – тяговые электродвигатели рабочего режима; 11 – понижающий редуктор; 12 – песочница; 14 – несамоходная путевая машина;
15 – генератор; 16 – дизельный агрегат; 17 – теристорный преобразователь; 18 – осевые редуктора; 19 – карданные валы;
20 – датчики скорости; 21 – приводные колесные пары

   Универсальный тяговый модуль УТМ-2М (рис. 13.1, а) имеет экипажную часть, состоящую из рамы 8, ходовых двухосных тележек 6 с приводными колесными парами. На раме установлен кузов 2 капотного типа с дизель-электрическим агрегатом переменного тока мощностью 640 или 800 кВт, в зависимости от типа машины комплекса. Управление модулем в транспортном режиме производится из кабин управления 1, имеющих также бытовые помещения для экипажа, а в рабочем режиме движением модуля управляют из кабины путевой машины или из соответствующей кабины модуля. На торцевые стенки модуля выведены электрические розетки 3, к которым через соединительные кабели 13 подключается силовая электрическая сеть путевой машины.

   На УТМ-2М применена двухрежимная электромеханическая трансмиссия (рис. 13.1, б). В рабочем режиме передвижение осуществляется от двух электродвигателей 10 постоянного тока типа ДК-213 Д2 общей мощностью 230 кВт через понижающие редукторы 11, режимный редуктор 9, осевые редукторы 18 и систему карданных валов 19. Остальная мощность может быть передана в энергетическую систему путевой машины 14 через блок розеток 3 и кабели 13. В транспортном режиме переключающими механизмами 20 электродвигатели 10 отключаются от режимного редуктора 9, что предотвращает их вращение с недопустимо большой скоростью. Вращение на колесные пары передается от двух электродвигателей 4 типа ЭД-118А суммарной мощностью 610 кВт, которые через систему карданных валов соединены с осевыми редукторами.

   Для работы тяговых электродвигателей 5 или 10 напряжение переменного тока, поступающее с генератора 15, выпрямляется тиристорным преобразователем 17. Модуль оборудован типовыми автотормозами и приборами безопасности.

 Рис. 13.2. Путевая тяговая машина ПТМ-630:
а – общий вид тягового модуля; б – структурная система привода;
1 – кабины управления; 2 – дизель-генераторный агрегат; 3 – автосцепки; 4 – путеочиститель; 5 – тяговые тележки; 6 – трансмиссия;
7 – унифицированная гидропередача УГП-750/1200; 8 – редуктор осевой одноступенчатый; 9 – редуктор осевой двухступенчатый;
10 – главный генератор; 11 – электродвигатель рабочего привода ДК-263В; 12 – понижающий редуктор

   Путевая тяговая машина ПТМ-630 (рис. 13.2, а), применяется в основном для энергообеспечения и транспортирования щебнеочистительных машин ЩОМ-6. Экипажная часть ПТМ-630 опирается на две тяговые тележки 5, имеет две кабины 1 управления, автосцепки 3, кузов капотного типа, сигнальные устройства и приборы безопасности. По общей компоновке во многом аналогична тяговому модулю УТМ-2М, однако в транспортном режиме привод колесных пар (рис. 13.2, б) выполняется от дизеля 2 типа 6ЧН21х21 через унифицированную гидромеханическую передачу 7 УГП-750/1200, карданные валы 6 и осевые редукторы 8, 9. В рабочем режиме – тяговые перемещения производятся через электромеханическую систему, включающую электродвигатель 12, понижающий редуктор 11, гидромеханическую передачу 7, карданные валы и осевые редукторы 8, 9. Питание тягового двигателя ДК-263В 12 производится от синхронного генератора 10.

   В рабочем режиме ПТМ-630 обеспечивает передвижение и питание энергией комплекса машин, состоящего из ЩОМа, состава для засорителей ПУ из десяти промежуточных и одного концевого вагонов.

   В путевом хозяйстве применяются также универсальные тяговые модули УТМ-1, УТМ-1А, тягово-энергетические уста-новки ТЭУ-400 и др. прежних выпусков (см. табл. 13.1.). Эти тяговые модули предназначены для транспортирования и энергообеспечения щебнеочистительных машин СЧ-600, ЩОМ-6Б, ЩОМ-6Р, а также кюветоочистительных машин СЗП-600, МНК-1 в комплексе с составами для засорителей. Тяговые модули УТМ представляют собой: двухтележечный экипаж, объединенный главной рамой, с двумя кабинами управления и кузовом капотного типа. В качестве силовой установки на УТМ-1 используется дизель-генератор фирмы "Cummins" с охлаждающим устройством и выпрямительной установкой, а на УТМ-1А – дизель-генератор АО «Волгадизельмаш». Управление модулем в транспортном режиме осуществляется из одной или двух кабин, а в рабочем режиме из кабины щебнеочистительной или кюветоочистительной машины. При необходимости возможно управление машиной из кабины модуля.

   Все тягово-энергетические модули, предназначенные для работы с путевыми машинами, позволяют при работе снимать электрическую мощность до 30 кВт для подключения дополнительного оборудования.

   13.2. Погрузочно-транспортные машины

 Рис. 13.3. Мотовоз погрузочно-транспортный МПТ-4 (общий вид):
1 – тяговая лебедка; 2 – привод поворота стрелы; 3 –грузовая тележка; 4, 7 – крайние положения крюковой обоймы;
5 – транспортное положение крюковой обоймы; 6 – стрела крана; 8 – поводок; 9 – обводной блок; 10 – ограничитель грузоподъемности;
11 – транспортные распорки; 12 – дизель-генератор; 13 – автосцепки; 14 – катушки КЛУБ-УП; 15 – топливный бак; 16 – песочница;
17, 23 – приводные колесные пары; 18 – карданные валы; 19 – универсальная гидропередача ГП-300; 20 – платформа; 21 – промежуточная опора;
22 – пневмосистема; 24 – аутригеры; 25 – кабина управления; 26 – промежуточная опора крана; 27 – основание крана; 28 – грузовая лебедка

   Первые инспекторские дрезины с ручным приводом появились в России в 1913 г. В дальнейшем они были оснащены двигателем и вошли в классификацию как съемные дрезины типа СМ-4, ТД-1, ТД-3. В связи с изменением характера путевых работ и расширением сферы применения промышленностью выпускаются несъемные дрезины (табл. 13.2). Выпущенные ранее дрезины АГМУ и ДГКУ и автомотрисы специального назначения АГВ заменяются современными машинами, созданными на базе мотовоза погрузочно-транспортного (МПТ), выпускаемыми ОАО «Тихорецкий машиностроительный завод им. В.В. Воровского». На базе МПТ создан ряд модификаций мотовоза (табл. 13.3) и специальных автомотрис АДМ, АДМС, АДМ-СКМ, АКС и др. (табл. 13.4).

 Рис. 13.4. Аутригеры:
1 – балка; 2 – гидроцилиндр опорный; 3 – кронштейн; 4 – аутригер; 5 – палец; 6 – башмак; 7 – подкладка

   На основе унификации сборочных единиц и систем удалось создать ряд машин для выполнения различных работ в системе путевого и электротягового хозяйства и др.

   13.2.1. Мотовозы погрузочно-транспортные

 Рис. 13.5. Характеристика грузоподъемности крана от вылета стрелы

   При работе крана производится блокировка буксового рессорного подвешивания колесной пары 23 и одновременно для дополнительного повышения поперечной устойчивости дрезины опускаются на предварительно установленные на балласт подкладки 7 башмаки 6 аутригеров 4 (рис. 13.4). Аутригеры приводятся гидроцилиндрами 2, а их выдвижная часть фиксируется пальцем 5. Зависимость грузоподъемности крана от вылета для мотовозов МПТ-4 и МПТ-6 показана на рис. 13.5.

   Мотовоз МПТ-6 конструктивно отличается от предыдущих моделей (табл. 13.3) тем, что силовая установка с приводом установлена в средней части платформы под полом, что позволило освободить площадь платформы и увеличить ее грузоподъемность. Мощность от дизеля ЯМЗ-238-14 передается через карданные валы, распределительный редуктор на насосы, компрессор, гидропередачу ГП-300 (или ГМП-300) и через карданный привод на осевые редукторы колесных пар и трехфазный генератор.

   Выпускаемая ОАО «Калугапутьмаш» гидромеханическая передача ГП-300 (рис. 13.5) состоит из закрытой переключаемой зубчатой передачи с встроенным комплексным гидротрансформатором ТР, гидравлического контура циркуляции и охлаждения масла и контура управления муфтами сцепления Ф1 – Ф3 через встроенные гидроцилиндры Ц1 – Ц3. Указанные муфты производят переключения трехступенчатой планетарной коробки перемены передач. Вращение на осевые редукторы 2 колесных пар 1 передается через выходные валы 3 и промежуточную опору 4. Масло подается в контуры насосом Н1.

   Зубчатыми муфтами М1, М2 переключается реверс машины в транспортном режиме. Муфтой М3 включается привод передвижения от гидромотора М при работе машины. Муфтами М4 – М7 включаются насосы Н2, Н3, компрессор КМ1 и генератор G1. Указанные устройства получают вращение от дизеля Д напрямую через зубчатые передачи, поэтому имеют стабильные угловые скорости вращения валов в рабочем и транспортном режимах.

 Рис. 13.6. Структурная схема привода трансмиссии мотовоза МПТ-6:
1 – колесная пара; 2 – осевой редуктор; 3 – карданные валы; 4 – промежуточная опора

   Краны МПТ-4 и МПТ-6 аналогичны по конструкции, но имеют некоторые отличия по технологическим возможностям (см. рис. 13.6). Кроме того, мотовоз МПТ-6 оборудован лебедкой для подтаскивания грузов со стороны в зону крана, при работе с краном и прицепным оборудованием может передвигаться с регулируемой рабочей скоростью до 10 км/ч. На мотовозе может устанавливаться плуг-снегоочиститель.

   Машина МПТ-6 в данном варианте была использована как базовая тяговая единица для создания рельсоочистительной машины РОМ-4 и специализированных машин для путевых работ.

 Рис. 13.7. Специальные машины с использованием мотовоза погрузочно-транспортного:
а – мотовоз погрузочно-транспортный МПТ-6 исп. 2;
б – мотовоз погрузочно-транспортный грузовой МПТ-Г;
в – мотовоз МПТ-6 и прицепная платформа ППМ с краном-манипулятором;
1 – стрела крана; 2 – слесарная мастерская; 3 – кабина для перевозки механизированных бригад;
4 – платформа мотовоза; 5 – аутригеры; 6 – кабины управления; 7 – телескопическая стрела; 8, 11 – промежуточная стрела;
9 – грейфер; 10 – рама; 12 – борта платформы; 13 – платформа прицепная

   Мотовоз погрузочно-транспортный МПТ-6 исп. 2 (рис 13.7, а) оснащен дополнительной пассажирской кабиной 3, и имеет в средней части съемную слесарную мастерскую 2 с набором оборудования (верстак с тисками и заточным станком, рабочий стол со сверлильным станком, стеллаж), Это позволяет дополнительно использовать мотовоз для ремонта элементов контактной сети в полевых условиях.

   Мотовоз погрузочно-транспортный грузовой МПТ-Г (рис 13.7, б) представляет собой четырехосный самоходный экипаж 10 с одной приводной тележкой. Мотовоз оборудован телескопическим грузоподъемным краном 7 и краном-манипулятором 8 типа МКС 2 с грейфером 9. Рабочее оборудование позволяет обслуживать две прицепных платформы при выполнении различных путевых работ по ремонту и текущему содержанию пути, а также работ по установке опор контактной сети

   Платформа прицепная ППМ-6 с краном-манипулятором HIAB-088 или БАКМ-890 11 (рис 13.7, в) предназначена для работы с навесным оборудованием: грейфером 9, захватом для рельсов, траверсой для погрузки шпал, перевозки элементов верхнего строения железно-дорожного пути (рельсов всех типов длиной 12,5 и 25 м, шпал деревянных и железобетонных, деталей и узлов крепления рельсов), перевозки сыпучих грузов 5. Платформа оснащается самоопрокидывающимся на обе стороны кузовом 12, что облегчает выгрузку сыпучих грузов

   Мотовозы и платформа имеют системы блокировки буксового подвешивания и аутригеры 5 со стороны размещения грузоподъемного оборудования для повышения поперечной устойчивости.

   13.2.2. Путеремонтные летучки

 Рис. 13.8. Путеремонтная летучка ПРЛ-4:
1 – растяжки транспортные; 2 – стрела крана; 3 – крюковая обойма; 4 – опорно-поворотное устройство с крановым оборудованием;
5 – промежуточная опора; 6 – электростанция; 7– платформа; 8 – механизм перемещения крана; 9 – тяговая тележка;
10 – кабина обслуживающего персонала

   Путеремонтная летучка ПРЛ-4 (рис. 13.8) состоит из сцепа двух четырехосных платформ 7 общей подъемной силой 126 т. Стреловые краны устанавливаются в средине платформ. На торцевой части первой платформы «Кран-1» расположен дизель-электрический агрегат АД-60-Т/400-М 6 мощностью 60 кВт, являющийся источником электроэнергии для питания систем привода и управления механизмов летучки. На торцевой части второй платформы «Кран-2» расположена кабина 12 для размещения обслуживающего персонала, приборов сигнализации и стоп-крана. Платформы летучки оборудуются автоматическими тормозами и ручным стояночным тормозом. Для перемещения ПРЛ-4 используют любой тип локомотива, чаще всего МПТ-4. Для питания электромагнитной плита типа М225 и погрузки рельсовых скреплений предусмотрена выпрямительная установка.

   Кран предназначен для подъема максимального груза 2 т при минимальном вылете стрелы 875 мм и максимальном – 4900 мм. Кран включает в себя: стрелу 2, механизмы подъема и передвижения груза, поворота стрелы, грузовую тележку, под-веску крюка 3, ограничитель грузоподъемности, кожух крана 4, опорно-поворотное устройство 5 и подвижную опору крана 9. На подвижной опоре крана (портале) устанавливается: в верхней части опорно-поворотный круг с зубчатым венцом, а в нижней – четыре опорных катка для поперечного перемещения крана.

   Механизмы крана имеют одинаковую структурную кинематическую схему: электродвигатель (подъема – 5 кВт, передвижения – 1,7 кВт, поворота – 1,7 кВт), соединительная муфта с электромагнитным тормозом типа ТКТ, червячный редуктор, барабаны (грузовой – 325 мм, тяговый – 135 мм) для канатов (грузовой – 11,5 мм, тяговый – 6,5 мм) и передаточный вал для поворота стрелы. Опорно-поворотное устройство 5 крана состоит из опорного круга с зубчатым венцом, неподвижно закрепленным болтами на верхней части подвижной опоры 9 крана, и распорного кольца. Нижний диск распорного кольца опираются на поворотный круг через шарики, расположенные по кольцевым дорожкам внутреннего фланца опорного круга на диаметре 750 мм. На верхний диск опирается рама стрелы и скрепляется болтами с распорным кольцом и дисками. Управление механизмами крана дистанционное, коночное, с выносного пульта управления. Краны также оборудованы сменными захватными приспособлениями.

   Основной опорой крана является неподвижная рама 8, которая служит для передачи нагрузки от крана на платформу, как в транспортном, так и в рабочем положении и обеспечивает достаточный подъем её над платформой. На верхнюю часть рамы опираются подвижные балки, включающие в себя две пары правых и левых подвижных балок, которые могут раздвигаться от продольной оси платформы на 700 мм в одну или другую сторону для погрузки 25-ти метровых рельсов через открывающийся проем в раме 8. Подвижная опоры крана своими катками устанавливается в направляющие подвижных балок. Перемещение опоры крана относительно подвижных балок выполняется от электродвигателя через зубчатый редуктор, цепную и реечную цевочную передачу. Перемещение подвижных балок на 350 мм, для образования проема в неподвижной раме, производится пневмоцилиндрами. Крайние положения подвижных балок и опоры крана фиксируются концевыми выключателями и пневматическими стопорами. Для питания пневмоприводов механизмов, звуковых сигналов и др. установлен компрессор 11 типа ВВ-07/8. Борта платформ нарощены и выдвижные, ограждены перилами.

   В транспортном положении подвижные балки сдвинуты, и подвижная опора крана находится на оси платформы. Для погрузки рельсов опора крана вначале смещается на балки в требуемую сторону и после этого подвижные балки раздвигаются, образуя проем в раме шириной 700 мм. Для смягчения удара при перемещении подвижной рамы о неподвижную раму на внутренней её стороне размещены буферные упоры-амортизаторы.

   Путеремонтная летучка имеет два положения – транспортное и рабочее. В транспортном положении все механизмы крана должны быть приведены в габарит подвижного состава 1Т. Продольная ось стрелы крана должны совпадать с продольной осью подвижной опоры и платформы. Стрелы при транспортировке на дальние расстояния закрепляются пневматическими стопорами, расположенными в нижней части подвижной опоры, и двумя штанговыми стяжками 1.

   В рабочем положении путеремонтная летучка ПРЛ-4 при выполнении технологических операций по погрузке и разгрузке рельсов длиной 12,5 м и 25 м, шпал (деревянных, железобетонных), рельсовых скреплений с использованием электромагнитной плиты, элементов стрелочного перевода, путевого инструмента и др., засекает габарит подвижного состава. В этих случаях работы выполняются в «технологические окна» с закрытием перегона для движения поездов. При работе на многопутных линиях необходимо учитывать особенности поворота стрелы. Электродвигатель механизма поворота имеет верхний концевой выключатель, ограничивающий поворот стрелы на 3550 по часовой стрелке, а нижний, при повороте на тот же угол, но против часовой стрелки и операция поворота стрелы на перегоне в требуемое положение может стать выполнимой. При работе со стороны междупутья стрела крана фиксируется пневмостопором под углом 300 к оси пути.

   На дистанциях пути используются также модернизированные путеремонтные летучки типа ПРЛ-4С (УКС-30). Отличительной их особенностью является – самоходность в транспортном и рабочем режимах. Это позволяет высвободить тяговую единицы для других работ, расширить функциональные возможности ПРЛ, упростить организацию её работы, обеспечить выполнение вспомогательных работ на перегоне. Для обеспечения самоходности ПРЛ-4С имеет более мощный дизель-генераторный агрегат типа АД200, мощностью 200 кВт, расположен аналогично ПРЛ-4. Привод передвижения обеспечивается постановкой тяговой тележки под платформу «Кран-2», со стороны кабины для обслуживающего персонала. ПРЛ-4С имеет необходимые системы управления движением и тормозами.

   Таблица 13.5. Технические параметры путеремонтных летучек

 Рис. 13.9. Автомотриса АС-4 для доставки механизированных бригад монтеров пути:
1 и 4 – задняя и передняя кабины управления; 2 – салон для пассажиров; 3 – дизельный двигатель; 5 – автосцепки; 6 – путеочиститель;
7– рама; 8 – приводные колесные пары; 9 – демпферная тяга; 10, 11 и 13 – карданные валы; 12 – гидропередача ГП-320

   Автомотрисы типа АС4 (рис. 13.9) представляют собой двухосный экипаж, имеющий две кабины управления 1, 4, два тамбура, машинное отделение 3 и салон 2 для размещения 86 пассажиров. Салон оборудован удобными сидениями, откид-ными столиками, полками для ручной клади. Рама 7 автомотрисы оборудована автосцепками 5, имеет путеочиститель 6 и опирается на две приводные колесные пары 8 с пружинным рессорным подвешиванием и демпферными тягами 9 для гашения вертикальных и горизонтальных колебаний кузова. Силовая установка автомотрисы – дизель ЯМЗ-240Д четырехтактный с жидкостным охлаждением. Источником энергии переменного тока служит синхронный генератор ДГС-82/4 мощностью 20 кВт. Трансмиссия привода включает в себя гидропередачу ГП-320 с комплексным гидротрансформатором 12, механическую двухступенчатую коробку передач, карданные валы 10, 11, 13 и осевые редуктора колесных пар 8. Привод автомотрисы обеспечивает скорость движения до 100 км/ч и расширяет их функциональные возможности: - по энергообеспечению путевого инструмента и сварочно-наплавочных работ на перегоне, использование в качестве тяговой единицы для доставки материалов верхнего пути на платформе.

   Модификация автомотрисы АС4А имеет одну кабину управления и используется для работы в составе служебных дизель-поездов СДП1 – СДП4 с управлением по системе 2-х единиц. Общая пассажировместимость автомотрисы – 96 чел., посадочных мест в салоне – 38.

   13.3. Машины и комплексы для электрификации железных дорог

  Рис. 13.10. Машины для разработки котлованов и установки опор контактной сети:
а – автомотриса дизельная монтажная буровая АДМ-1.5 Б; б – автомотриса дизельная монтажная строительная АДМ-1с; в – комплекс автомотрисы дизельной монтажной модернизированной АДМ-1.3 с платформой прицепной ППМ с краном-манипулятором и буровым оборудованием:
1 – телескопическая стрела; 2 – аутригеры бурового станка; 3 – платформа автомотрисы; 4 – аутригеры автомотрисы; 5 – кабины управления;
6 – штанга бурового станка; 7 – механизм поворота станка; 8 – центральная колона; 9 – поворотная платформа бурового станка;
10 – бур; 11 – привод бура; 12 – монтажная люлька; 13, 17 – монтажная площадка; 14 – стрела манипулятора;
15 – опорно-поворотное устройство манипулятора; 16 – опорно-поворотное устройство монтажной площадки;
18 – промежуточная стрела; 19 – грейфер; 20 – подъемно-поворотное устройство манипулятора; 21 – дизельный агрегат

   Автомотриса дизельная монтажная с бурильной установкой АДМ-1.5Б (рис 13.10, а) предназначена для: – бурения котлованов под установку опор контактной сети; – обслуживания, монтажа и демонтажа опор контактной сети и других её элементов; – выполнения маневровых и погрузочно-разгрузочных работ; – перевозки железобетонных опор и других грузов на собственной и прицепной платформах; – питания электроэнергией 380/220 В, 50 Гц потребителей в полевых условиях, в т.ч. проведения сварочных работ.

   Автомотриса представляет собой самоходный двухосный экипаж 3. На передней консоли расположена несущая кабина 5 с телескопическим грузоподъёмным краном 1. На задней консоли установлено буровое оборудование (ОБЖД-08/4,5): 6 – направляющая (штанга) бурового станка; 7 – механизм поворота станка; 8 – центральная колонна; 9 - поворотная платформа; 10 – бур; 11 – привод бура; 2 - аутригеры буровой установки. В средней части под рамой расположена гидромеханическая трансмиссия, состоящая из силовой установки – дизеля ЯМЗ-238 Б-14, гидропередачи ГП-300 и карданного привода к осевым редукторам колёсных пар. Автомотриса оборудована аутригерами 4 в передней консоли.

   Автомотриса на вылете от 3,0 до 5,5 м от оси пути может отрывать котлованы для установки опор контактной сети диаметром 0,4 – 0,8 м и глубиной отрываемого котлована до 4,5 м. Средняя скорость проходки в талых грунтах – 0,7, в мёрзлых грунтах – 0,2 м/мин.

   Автомотриса дизельная монтажная строительная АДМ-1С (рис. 13.10, б) предназначена для:
   – выполнения монтажных, ремонтных, аварийно-восстановительных работ контактной сети при отсутствии в контактной сети напряжения;
   – монтажа и демонтажа опор контактной сети;
   – бурения котлованов под установку железобетонных опор контактной сети;
   – погрузочно-разгрузочных работ;
   – транспортирования различных грузов на собственной платформе, а также на прицепных платформах;
   – использования в качестве передвижной электростанции.

   Автомотриса представляет собой самоходный двухосный экипаж 3. На передней консоли рамы расположена несущая ка-бина 5, рассчитанная на перевозку 11 человек, включая машиниста и помощника машиниста; над кабиной расположена поворотная монтажная площадка 13, монтажная люлька 12, под рамой силовая установка – дизель ЯМЗ-238Б-14, в средней части на раме – буровая установка ОБЖД – 08/4,5 (см. рис. 13.10, а). На задней консоли монтируется кран-манипулятор PALFINGER 14, 15 или HIAB-225, имеющий бо`льшую грузоподъёмность и вылет стрелы в сравнении с краном автомотрисы АДМ-1. Для устойчивости в передней консоли автомотриса оборудована аутригерами 4.

   Комплекс автомотрисы дизельной монтажной модернизированной 1АДМ-1.3 с платформой прицепной ППМ с краном – манипулятором и буровым оборудованием (рис 13.10, в) предназначен для: – выполнения монтажных, ремонтных, аварийно-восстановительных работ контактной сети на электрифицированных железных дорогах под напряжением 3,3 кВ постоянного тока и 27,5 кВ переменного тока; – транспортирования платформ с различными грузами; – питания электроэнергией потребителей в полевых условиях; – проведения маневровых работ и перевозки рабочих бригад.

   Автомотриса представляет собой самоходный двухосный экипаж 3. На передней консоли расположена несущая кабина 5 с краном 1. На задней консоли – силовая установка 21 и монтажная площадка 17 на поворотной платформе 16.

   Грузоподъёмный телескопический кран 1 выполняет монтаж и демонтаж опор контактной сети, погрузку и выгрузку различных грузов. Наличие на кране люлек 12 позволяет производить на соседнем пути монтажные, ремонтные и аварийно-восстановительные работы контактной сети при снятом напряжении в контактной сети. Автомотриса оборудована аутригерами 4 в передней консоли.

   Прицепная платформа предназначена для работы с навесным оборудованием: грейфером, захватом для рельс, траверсой для погрузки шпал, перевозки элементов верхнего строения железнодорожного пути (рельсов всех типов длиной 12,5 и 25 м, шпал деревянных и железобетонных, деталей и узлов крепления рельсов), перевозки сыпучих грузов. В средней части платформы установлена буровая установка ОБЖД – 08/4,5 (см. рис.13. а). На задней консоли расположен кран-манипулятор МКС на поворотной платформе 18, 20 с грейфером 19. Платформа на консоли в зоне крана оборудована также аутригерами 4.

   Техническая характеристика буровой установки ОБЖД – 08/4,5:
   Диаметр отрываемого котлована (съёмными бурами) min/max, м 0,4/0,8
   Глубина отрываемого котлована от уровня верха головок рельсов до, м 4,5
   Вылет бура от оси пути min/max, м 3,0/5,5

   Рабочим органом буровой установки служит лопастной двухзаходный бур с полукруглой выступающей вперед режущей кромкой. Буры изготавливаются сварными с несъёмной режущей кромкой или литые, режущая кромка которых крепится к лопастям болтами и цилиндрическими штифтами. Буры снабжены съёмными перовыми наконечниками, обеспечивающими хорошее их внедрение в грунт, а также в талые и мерзлые грунты 1 – 4 категорий, кроме сухих песков, плывунов и каменных включений размером более 25 см.

   13.3.2. Машины для монтажа контактной сети, её обслуживания и ремонта

 Рис. 13.11. Автомотриса дизельная монтажная АДМ-1:
1 – грузовая лебедка; 2 – гидравлическая система; 3 – механизм поворота стрелы; 4 – гидроцилиндр привода выдвижной стрелы;
5– гидроцилиндр подъема стрелы; 6 – грузовая стрела крана; 7 – тяговая тележка; 8, 9 – канатная запасовка выдвижения стрелы;
10 – выдвижная стрела; 11 – люлька; 12 – крюковая обойма; 13 – опора монтажной площадки; 14 – механизм подъема монтажной площадки;
15 – монтажная площадка; 16 – переходная площадка на изоляторах с лестницей; 17 – дизельный агрегат; 18 – автосцепки;
19 – приемные катушки КЛУБ; 20 – топливный бак; 21 – песочница; 22, 29 – приводные колесные пары; 23 – карданные малы;
24 – гидропривод ГП-300; 25 – платформа; 26 – механизм поворота опоры монтажной площадки; 27 – промежуточная опора;
28 – пневмосистема; 30 – аутригеры; 31 – кабина управления; 32 – опорно-поворотное устройство крана

   Монтажная автомотриса АДМ-1 (рис. 13.11.) предназначена для выполнения монтажных, ремонтных и аварийно-восстановительных работ на контактной сети электрифицированных железных дорог под напряжением 3,3 и 27,5 кВ, используется для доставки к месту работ ремонтных бригад, монтеров и инструмента и обеспечения их энергией; может быть использована для выполнения маневровых работ на железнодорожных станциях.

 Рис. 13.12. Схема работы крана автомотрисы АДМ-1

   Гидрофицированный кран с телескопической стрелой смонтирован на поворотном основании 32, укрепленном на несущей металлоконструкции кабины 31, предназначен для быстрой погрузки и выгрузки перевозимых грузов, установки опор контактной сети и для других работ и имеет широкую зону обслуживания (рис. 13.12.).

   Кран включает в себя платформу с шарнирно закрепленной на ней телескопической стрелой 6, 10, механизмом поворота 3, гидроцилиндры подъема стрелы 5, привод выдвижения телескопической стрелы 4 и механизм подъема груза 1. Передвижение выдвижной стрелы с грузом осуществляется канатно-блочной системой 8, 9, включающей в себя гидроцилиндр перемещения, на штоке которого расположены вращающиеся блоки, блоки на основной стреле, через которые зачалены два троса, закрепленные за выдвижную 10 и за основную 6 стрелы с возможностью регулировки натяжения. На оголовке основной стрелы расположены опорные катки, по которым прокатывается основание выдвижной стрелы, имеющее в верхней части такие же катки, прокатывающиеся по швеллерным направляющим основной стрелы.

   Подъем и опускание груза производится электрической талью, шарнирно закрепленной на оголовке стрелы, имеющей высоту подъема 8,2 м.

   Ряд монтажных дрезин оборудованы монтажными люльками 11 на телескопической стреле 10 крана с гидроприводом подъема стрелы, которые позволяют значительно расширить зону монтажного обслуживания.

   Механизм поворота крана 3, установленный на платформе опорно-поворотного устройства 32, состоит из электродвигателя, червячного редуктора поворота, колодочного тормоза. Поворот крана осуществляется за счет вращения выходного червячного вала шестерен, последняя из которых входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом опорно-поворотного роликового устройства.

   Смонтированная на поворотном основании подъемная площадка предназначена для выполнения монтажных, ремонтных и профилактических работ на контактной сети электрифицированных железных дорог на высоте 6,5 м от уровня головки рельса.

   Площадка оборудована устройством для раскатки контактного провода. Рабочая площадка закреплена на верхней раме с помощью четырех изоляторов, защищающих её от напряжения 27,5 кВ.

   Подъем рабочей площадки осуществляется с помощью двух действующих раздельно параллелограммов механизма подъема 14, которые раскрываются двумя невзаимосвязанными гидроцилиндрами. Благодаря раздельному приводу с помощью двух гидроцилиндров имеется возможность обойти контактный провод.

   Механизм поворота 26 представляет собой реечное зацепление. Шестерня механизма поворота установлена на оси поворотной платформы, а рейка с гидроцилиндром привода – на раме автомотрисы. Складывающееся ограждение монтажной площадки в рабочем положении поднимается и фиксируется, образуя жесткую конструкцию.

   Для обеспечения безопасного входа на рабочую площадку на капоте дизеля автомотрисы установлены изолированная переходная площадка 16 и лестница.

   Управление подъемом, опусканием и поворотом площадки может осуществляться как из кабины автомотрисы, так и самой площадки, на которой имеется дистанционное управление.

  Рис. 13.13. Автомотриса монтажная АДМС для раскатки проводов контактной подвески с раскаточной машиной:
1 и 4 – монтажные площадки; 2 – стрелы для направления провода; 3 – провод; 5 – подъемная рама; 6 – катушки с проводом;
7 – механизмы привода (при снятии провода) и тормоза (при раскатке провода); 8 – защитные кожухи; 9 – направляющие провода;
10 – дизель-электрический агрегат мощностью 16 кВт; 11 – платформа типа 13-401; 12 – ходовые тележки:
13 – дизель ЯМЗ-238Б мощностью 220 кВт; 14 – приводные колесные пары; 15 – гидромеханическая силовая передача;
16 – рама; 17 – аутригер; 18 – кабина управления; 19 – нижняя рама; 20 – механизмы подъема рамы

   Автомотриса дизельная монтажно-строительная АДМс (рис. 13.13.) предназначена для выполнения ремонтных работ контактной сети, как автомотриса АДМ-1, а также производит полный монтаж контактной сети электрифицируемых участков железных дорог:
   – раскатка проводов и подъём их в проектное положение;
   – установка струн, фиксаторов, других узлов и деталей контактной сети;
   – армировка опор консолями, кронштейнами, стойками и другими конструкциями;
   – переброска через вершины опор проводов, монтируемых с полевой стороны;
   – анкеровка монтируемых проводов;
   – передвижение раскаточных платформ и технологических вагонов и маневровых работ;
   – перевозки бригад к месту работ.

   Автомотриса представляет собой самоходный двухосный экипаж 5. На передней консоли расположена кабина 18, аутригеры 17, на задней консоли под капотом – силовая установка (дизель ЯМЗ-238Б-14) 13, передающая мощность через клиноременную передачу на 3-фазный генератор, а через гидропередачу и карданный привод на осевые редукторы. Вверху над кабиной по всей длине автомотрисы расположены: монтажная площадка 1; средняя поворотная выдвижная площадка 4; стрела 2 для подвески контактного провода 3.

   При монтаже (замене) несущего троса и контактного провода подвески автомотриса работает в сцепе с раскаточной четырехосной платформой 11 с типовыми ходовыми тележками 12. На платформе установлено 6 катушек для несущего троса и контактного провода подвески, каждый из которых имеет механизм привода (при снятии провода) и тормоза (при раскатке провода), две направляющие стойки и дизель-электрический агрегат, мощностью 16 кВт, для индивидуального привода тягово-тормозного модуля барабана катушки.

  Рис. 13.14. Универсальный строительно-монтажный комплекс контактной сети УСМК.КС:
1 – дизель-электрический агрегат; 2 – кабина управления; 3 – привод тягово-тормозного модуля;
4 и 5 – стойка и катушка с проводом контактной подвески; 6 – провод контактной подвески; 7 – направляющий блок;
8 – кран-манипулятор типа РК-18080 фирмы «ПАЛФИНГЕР»; 9 – пульт управления краном; 10 – автосцепки;
11 и 12 – тяговые приводы и тележки; 13 – опорные домкраты; 14 – платформа типа 13-9004

   Универсальный строительно-монтажный комплекс контактной сети УСМК.КС (рис. 13.14) предназначена для раскатки контактных проводов и несущего троса, а также для перевозки фундаментов, опор и других приспособлений контактной сети при выполнении строительных и монтажных работах контактной сети на железных дорогах (ЗАО «Царскосельский завод – София».

   В состав комплекса входят:
   – железнодорожная платформа 14 типа 3-9004 с дизель-электрическим агрегатом 1 модели АД100С-400-РМ2, механизмы передвижения 11, 12, тормозная система, герметизированная кабина 2 с органами управления и приборами контроля;
   – тягово-тормозные модули (ТТМ) 3 для раскатки контактного провода 6 и несущего троса;
   – кран манипулятора фирмы «ПАЛФИНГЕР» 8;
   – гидравлические системы для крана-манипулятора и ТТМ;
   – электрооборудование.

   Рабочие органы комплекса – модули ТТМ и кран-манипулятор, грузоподъемностью до 4500 кг. На платформе комплекса устанавливается 3 или 4 модуля, на раме которого монтируется барабан с контактным проводом (несущим тросом) максимальным диаметром 1700 мм и массой 4500 кг, гидромеханический привод барабана и пульт управления. Управление каждым тягово-тормозным модулем осуществляется оператором с индивидуальных пультов управления, встроенных в модуль. Каждый ТТМ обеспечивает регулирование скорости намотки (раскатки) контактного провода (несущего троса) в пределах от 0 до 2 км/ч и усилием до 2 кН. Размещение и конструкция рабочих органов на базе платформы 14 позволяет выполнять раскатку контактного провода и троса независимо от направления движения комплекса, либо выполнять погрузку или разгрузку фундаментов, анкеров и опор контактной сети краном-манипулятором. Работы, связанные с текущим или капитальным ремонтом контактной сети электрифицированных участков, производятся комплексом без демонтажа или отвода контактного провода, но с обязательным снятием с него напряжения и заземлением.

   Передвижение самоходом комплекса или в сцепе с дополнительной платформой обеспечивается приводом по одной (наружной) колесной паре каждой ходовой тележки базовой платформы электродвигателем мощностью 30 кВт через двухскоростной осевой редуктор, размещенные на общей раме, имеющей страховочные серьги и цепные подвески. Возможна работа с тяговым локомотивом. Скорость передвижения комплекса самоходом 15-30 км/ч, в составе грузового поезда до 70 км/ч. Торможение комплекса обеспечивается штатными тормозами платформы в транспортном режиме и дополнительной – прямодействующего типа при движении самоходом на 0,6 МПа. Обслуживающий персонал 4 чел. Масса комплекса при полной загрузке 70 т.

   13.4. Определение основных параметров дрезин и мотовозов

 Рис. 13.15. График режимов движения тяговой единицы (мотовоза):
участок Оа – происходит разгон с постоянным по величине ускорением a const;
участок ab – сила тяги уменьшается; участок графика bc – движение равномерное,
f_M = const; при выключенном тяговом двигателе мотовоз двигается по инерции – участок cd;
на участке de – движение происходит в тормозном режиме до остановки

   Уравнения (13.16) – (13.19) дают возможность для тяговой единицы (например, мотовоза) построить график движения v = f(t) (рис. 13.15). На участке графика Оа происходит разгон с постоянным по величине ускорением a = dv/dt = const.

   На участке ab сила тяги уменьшается. На участке графика bc движение равномерное, f_M = w_M, v_M = const. При выключенном тяговом двигателе мотовоз двигается по инерции (участок cd). На последнем участке de движение происходит в тормозном режиме. Правая часть уравнения (13.19) имеет вид – ξ (b_M + w_M), где b_M – удельная тормозная сила.

   Уравнение движения поезда (13.12) позволяет решать следующие практические задачи:
   – определить вес состава поезда Q_П (см. формулу (13.17)), который может вести тяговая единица при v=const и заданном значении уклона пути i, ‰;

   (13.20)

   где F_КР – расчетная сила тяги локомотива, кН; w’_О – основное удельное сопротивление движению локомотива, кН/т;
i_P – принятый расчетный подъем, ‰; М_ПР – расчетная масса локомотива, т;
w”_О – основное удельное сопротивление движению состава поезда, кН/т;

   Используя приведенные выше расчетные формулы можно:
   – определить равномерную скорость движения поезда, которую может развивать данная тяговая единица при заданных весе поезда – Q_П, кН и уклоне пути – i‰;
   – решать тормозные задачи (см. п. 2.2).

   13.5. Поезда специального назначения:
восстановительные, пожарные, для подавления растительности

 Рис. 13.16. Структурная схема восстановительного поезда:
1 – кран ЕДК-1000/2; 2 – платформа противовесная; 3 – такелажный крытый вагон; 4 – вагон ЦМВ для крановых бригад;
5 – вагон ЦМВ-столовая; 6 – платформа для тягача БТТ; 7 – платформа для трактораДЭТ-250; 8 – вагон гидравлического оборудования;
9 – вагон путейского оборудования; 10 – вагон электростанция; 11 – вагон-гараж для размещения бульдозера С-100;
12 – вагон ЦМВ для крановых бригад; 13 – подстреловая платформа; 14 – кран ЕДК-50

   Схема расположения оборудования восстановительного поезда показана на рис. 13.16 [18]. Пункты постоянной дислокации восстановительных поездов на дорогах согласовываются с ОАО «РЖД» и входят в систему по действиям в чрезвычайных ситуациях. Расстояние между пунктами расположения ВП должно быть не более 200 км. Пути стоянок ВП на станциях их дислокации должны иметь двухсторонние выходы. Состав техники, используемой для восстановительных работ, постоянно обновляется современными и мощными образцами, например, краны серии ЕДК заменяются кранами Кировского завода 1 Мая: КЖ-971 грузоподъемностью 80 тонн, КЖ-1471 грузоподъемностью 125 тонн с трехсекционной телескопической стрелой и гидравлическим приводом крановых механизмов.

   Восстановление железнодорожного пути возлагается на дистанцию пути, которая использует имеющиеся в наличии путевые машины и комплексы. Технология восстановления пути во многом аналогична капитальным ремонтным путевым работам со снятием старой поврежденной путевой решетки, укладкой новой решетки, балластировочными и выправочно-подбивочными работами.

   Пожарные поезда. Пожарные поезда на железнодорожном транспорте предназначены для: – ликвидации пожаров и проведения аварийно-спасательных работ на объектах и подвижном составе железнодорожного транспорта; – оказание помощи при авариях, крушениях и стихийных бедствиях и чрезвычайных ситуациях на ж.-д. транспорте, сопровождающихся пожарами; – оказание платных услуг в области пожарной безопасности. Пожарные поезда организуются на крупных ж.-д. станциях и узлах, в состав которых входят грузовые районы, локомотивные и вагонные депо, и др. объекты, имеющие повышенную пожарную опасность. Пожарные поезда являются подразделениями ведомственной охраны, регистрируются в Федеральном агентстве Министерства «Транспорта» России по делам гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях. Пожарные команды в своих действиях руководствуются Указами Президента РФ и постановлениями Правительства РФ [65].

 Рис. 13.17. Пожарный поезд:
а) состав пожарного поезда; б) вариант схемы боевого развертывания пожарного поезда;
1 – отсеки хранения материалов для пенообразования, дегазации, нейтрализации, кальцинированной соды и др.;
2 – мотопомпы МП-1600; 3 – сухотрубы; 4, 6 – рукава соединительные; 5 – патрубки подачи воды в рабочие линии;
7 – патрубки подачи воды в цистерны; 8 – передний лафет; 9 – тройник; 10 – горловина цистерны;
11 – подача пены от одной мотопомпы МП-1600 через установку «Пурга»; 12 – рукава магистральные;
13 – подача воды от одной мотопомпы МП-1600 через ручные стволы РС-50, РС-70

   В состав пожарного поезда первой категории (ЦУО-219, Приложение 2) входят:
   4-х осный вагон ЦМВ – водонасосная станция, для размещения личного состава, насосных установок, электростанции, пожарно-технического оборудования и средств пожаротушения;
   две емкости – цистерны для хранения воды (по 72,3 м3);
   вагон-гараж для размещения пожарного оборудования (автомобиль) и отсеков для хранения запаса материалов:
     пенообразователя, дегазации, нейтрализации, сухого речного песка, кальцинированной соды;
     платформа 4-х осная для размещения транспортной системы комбинированного пожаротушения (ТСПК).
Подвижные единицы пожарного поезда окрашиваются в красный цвет. Схема пожарного поезда приведена на рис. 13.17 [61].

  Рис. 13.18. Специализированный поезд подавления растительности с использованием гербицидов:
1 – фронтальные (5 шт.) и боковые распылители (3 х 2=6 шт.); 2 – задняя кабина управления распылением раствора гербицидов;
3 – проблесковый маячок; 4 – котел цистерны; 5 – отводные трубопроводы; 6 – заправочные трубопроводы; 7 – штепсельные розетки МВС;
8 – система силовых магистральных кабелей; 9 – силовой электрический шкаф; 10 – базовая машина РОМ-3М;
11 – задвижки подачи воды к насосам базовой машины; 12 – задвижки подачи раствора гербицидов;
13 – магистральные трубопроводы подачи раствора гербицидов; 14 – отсеки для размещения насосных агрегатов и арматуры управления распылением

   Специализированный поезда для подавления растительности. В процессе эксплуатации железнодорожного пути в балластном слое накапливаются засорители, различные по своей природе образования, которые приводят к зарастанию балластной призмы растительностью и, как следствие, снижение дренирующих и упругих свойств балластного слоя, появляются расстройства пути (выплески, просадки и др.). Для обеспечения подавления растительности в полосе отвода железных дорог используются механические, химические, комбинированные и альтернативные способы. Помимо кусторезов СП-93Р, применяются специализированные поезда для обработки растительности гербицидными водными растворами путем полива (рис. 13.18), машины для подавления растительности при обработке перегретым паром типа МПР-1, РОМ-4.

   Специализированный поезда включает в себя: базовую машину 10 РОМ-3М и поливочное устройство 1, 2, смонтированное на раме цистерны 4. Для подавления растительности используется жидкий гербицид типа «Арсенал», «Тордон», «Раундап» в канистрах вместимостью 10 л. Опрыскивание растительности производится при начале ее вегетации (весна: конец апреля – начало мая), при скорости ветра менее 4 м/сек, при температуре воздуха от +15 °С до +25 °С.

   Технология производства работ разделяется на:
   – подготовительные работы: заправка цистерны чистой водой, заливка гербицида требуемой концентрации и перемешивание гидропомпой;
   – основные работы: приведение навесного поливочного устройства в рабочее положение; опрыскивание растительности производится на одном пути, ширина полива 5-6 м, при движении машины со скоростью 15-25 км/ч. Привод боковых распылителей пневматический дистанционный. Давление рабочей жидкости поливочного устройства создается 2-мя гидронасосами в пределах 0,015 – 0,020 МПа. Расход готовой рабочей жидкости составляет ~ 150 л на 1 км пути. Одной заправкой можно обработать до 373 км пути.
   – заключительные работы:
       промывка поливочного устройства водой при помощи гидропомпы.

   При использовании гербицидов требуется строгое выполнение требований МИНЗДРАВА РФ по охране труда обслуживающего персонала и безопасности при работах с ядохимикатами по уничтожению растительности на железнодорожных путях (в частности – пункты заправки и хранения гербицидов должны располагаться на расстоянии не менее 300 м от жилых помещений, источников воды, посевов культурных растений).   

 Рис. 14.1. Домкрат ДП 10, структурная схема:
1 − предохранительный клапан; 2 − гайка крепления (в 2-х положениях) втулки на валике насоса; 3 − рукоять привода насоса;
4 − втулка рукояти привода; 5 − коромысло насоса; 6 − пробка для залива масла; 7 − ручка для переноса;
8 − рукоять управления предохранительным клапаном; 9 − крышка; 10 − валик насоса; 11 − плунжеры насоса низкого давления;
12, 14 − корпусы гидронасосов; 13 − плунжеры насоса высокого давления; 15 − выпускные клапаны; 16 − обратные клапаны;
17 − пробка для манометра с переходником; 18 − плита; 19 − подошва; 20 − телескопический гидроцилиндр

   На рис. 14.1. приведена структурная схема ПД ДП 10 с двумя насосами (низкого и высокого давления), работающими последовательно, и с телескопическим цилиндром.

   Перспективы развития ПД связаны с повышением гидроплотности их систем.

   Зарубежные аналоги фирмы «Робель» (47.14), «Жейсмар» (СН 65) и др. отличаются от отечественных ПД несущественно.

   Параметры, определяющие рабочий процесс ПД, это движущая сила P (Н) и скорость v (м/c) перемещения исполнительного органа. При этом:

   (14.1)

   где q – погонная масса рельсошпальной решётки, кг/м; L – длина понимаемой части решётки, м; W – сила сопротивления вертикальному смещению шпал, Н.

   Давление в гидросистеме, МПа, реализующее требуемую силу, p = P/F (здесь F – площадь поперечного сечения поршня).

   14.1.2. Рихтовщики

 Рис. 14.2. Рихтовщик моторный, гидравлическая принципиальная схема:
1 − исполнительные органы (гидроцилиндры); 2 − быстроразъёмные гидравлические соединительные муфты;
3 − манометр; 4 − гидрораспределитель; 5 − предохранительный клапан; 6 − бак для масла;
7 − гидронасос; 8 − приводной двигатель

   На рис. 14.2. представлена принципиальная гидравлическая схема моторного РХ, а на рис. 14.3. − структурная схема РХ ГР 12Б с ручным приводом.

 Рис. 14.3. Рихтовщик ГР 12Б (ГР 12):
 1, 10 − рукояти для переноса и установки устройства; 2 − рукоять − “кошка” гидронасоса; 3 − гребёнка для упора торца цилиндра в рельс;
4, 8, 11 − шарниры поворотного соединения звеньев; 5 − сошник; 6 − специальный шарнир; 7 − коромысло; 9 − опора;
12 − поршень (шток); 13 − возвратная пружина; 14 − цилиндр; 15 − двухплунжерный гидронасос

   Для РХ актуальны проблемы повышения гидроплотности и совершенствования опорного рычажного механизма (готовится к выпуску моторный РХ РГУ 4 с исполнительными органами в виде РХ с ручным приводом).

   Зарубежные аналоги РХ фирмы “Робель” и др. (8Т и пр.) несущественно отличаются от отечественного оборудования.

   Движущая сила P РХ должна соответствовать сумме сил W сопротивления сдвигу и вывески рельсошпальной решётки. Она, по опытным данным, составляет (40 ± 10) кН в зависимости от угла α наклона цилиндра, сдвижки и вывески (до 2 мм):

   (14.2)

   Скорость сдвижки у современных рихтовщиков составляет в среднем (15 ± 5)•10-4 м/с.

   14.1.3. Разгонщики

 Рис. 14.4. Разгонщик Р 25, структурная схема:
1 – гидронасосы; 2 – втулки ручных рукоятей привода гидронасосов; 3 – предохранительный клапан; 4 – возвратные пружины;
5 – съёмная рукоять привода гидронасосов; 6 – ручки клиновых рельсовых зажимов; 7 – клинья зажимов;
8, 10 – корпусы устройства; 9 – штоки поршней; 10 – гидроцилиндры

   В качестве примера на рис. 14.4. представлена структурная схема РГ Р25. Для РГ также актуальны проблемы повышения гидроплотности и надёжности скрепления корпусов с рельсами, особенно в кривых и при большом износе головок рельсов.

   Зарубежные аналоги фирмы «Жейсмар» и др. (ESN-M, AТR-12 и пр.) близки по устройству и характеристикам к отечественному оборудованию. РГ ATR-12 выполнен с приводом от отдельного моторного насоса и имеет один гидроцилиндр.

   Движущая сила, Н, РГ должна соответствовать силе сопротивления W смещаемого рельса:

   (14.3)

   где ω₁ – погонная сила сопротивления смещению рельса, Н/м (при ослабленном костыльном скреплении (4 ± 2)•10³, при неослабленном – (8 ± 3)•10³); L – длина смещаемого участка рельсового пути, м.

   Скорость разгонки у современных РГ составляет примерно (11 ± 4)•10⁴, м/c.

   14.1.4. Сдвигатели рельсовых путей

 Рис. 14.5. Сдвигатель рельсовых плетей УНГ 75, структурная схема:
1 – гидроцилиндры; 2 – штоки поршней; 3 – быстросъёмные оси (чеки) поворотных соединений звеньев устройства;
4 – дополнительные тяги; 5 – фиксаторы рельсовых зажимов; 6 – рельсовые зажимы; 7 – гидромуфты

   На рис. 14.5. приведена структурная схема СРП УНГ 75.

   Для СРП актуальны те же проблемы, что и для РГ. Кроме того, вся его конструкция должна быть жёсткой и прочной при наименьшей массе.

   Зарубежные аналоги фирмы «Пляссер и Тойрер» (НДМ 50/70, ОДМ 50/70), «Жейсмар» (ТН 70, ТН 70V2, ТН 70E, ТН 70EC) и др. по конструкции и характеристикам несущественно отличаются от отечественных образцов.

   Расчёт изменения Δl длины L плети, м, и требуемой движущей силы P, Н, ведётся по формулам:

   (14.4)

   где α – коэффициент линейного расширения стали, 1/ºC; Δt – увеличение температуры закрепления плети, ºC; E − модуль упругости рельсовой стали, Па; F – площадь поперечного сечения рельса, м²; q − погонная масса рельса, кг/м; f_i – коэффициент трения скольжения подошвы рельса по подкладкам.

   Следует иметь в виду, что при P ≥ 687 кН, в случае “натяжения” плети и ослаблении скреплений не на всей её длине могут возникать необратимые удлинения рельсов.

   Скорость сдвижки у составляет около (0,37 ± 0,03)•10^-3, м/с.

   14.1.5. Прочие устройства

 Рис. 14.6. Рельсорезный ножовочный станок РМ 5ГМ, структурная схема:
1 − червячный мотор-редуктор; 2 − кривошипно-ползунный механизм; 3 − поворотная направляющая (кулиса);
4 − боковой ограничитель − фиксатор; 5 − ползун (пильная рамка); 6 − рычажный гидравлический механизм автоматической подачи;
7 − ножовочное полотно; 8 − устройства для установки и натяжения полотна; 9 − рельсовый зажим; 10 − рама

   На рис. 14.6. представлена структурная схема РНС РМ 5ГМ, а на рис. 14.7. − структурная схема РАС РР 80.

 Рис. 14.7. Рельсорезный станок РР 80, структурная схема:
1 − двигатель; 2 − ремённая передача; 3 − зубчатая цилиндрическая передача внутреннего зацепления;
4 − шпиндель с абразивным отрезным диском; 5 − два рычага для подачи диска и разворота рамы; 6 − рельсовый зажим; 7 − рама

   РНС уходят в прошлое, а совершенствование РАС связано с поиском лёгких и мощных двигателей, с переходом на высокочастотный электропривод и гидропривод, с применением высококачественных скоростных дисков и улучшением строения и компоновки механизмов движения и подачи.

   Зарубежные аналоги многочисленны: РАС германской фирмы «Робель» (м. 13.82), «Майер и Ветштейн» (м. К 1200), французской фирмы «Жейсмар» (МТХ 350/100), «Пуже» (м. 4.14), швейцарской фирмы «Интраматик» (S.23-ТР), «EFSA» (ZH 114), фирмы США «Сефетри корпорейшн» и др. Эти РАС снабжёны лёгким и мощным ДВС, имеет небольшую массу. РАС РР 80 по своим показателям близок к лучшим зарубежным образцам.

   Мощность двигателя РАС, Вт:

   (14.5)

   где P ≈ (75...200) Н – сила подачи диска; D = (0,3...0,4) м – диаметр диска;
ω – угловая скорость диска, 1/с; v₀ ≈ (20...80) м/с – окружная скорость диска; η₀ – общий КПД машины.

   14.2.2. Рельсосверлильные станки

  Рис. 14.8. Рельсосверлильный станок СТР 3, структурная схема:
1 − двигатель; 2 − зубчатые цилиндрические механизмы вращения и подачи шпинделя со сверлом;
3 − кулачковый механизм подачи; 4 − шпиндель; 5 − сверло с переходной втулкой; 6 − рама; 7 − рельсовые сменные шаблоны;
 8 − устройство установки рамы на рельс без предварительной разметки; 9 − рельсовый зажим; 10 − предохранительная муфта

   Совершенствование РСС связано с поисками новых, более мощных и лёгких исполнений двигателей, с переходом на высокочастотный электропривод и гидропривод и улучшением их строения и конструкции (готовится к выпуску новый РСС РСМ 2М).

   Многочисленные зарубежные аналоги представлены РСС Германии, фирмы «Робель» (10.30, 10.35), Австрии, фирмы «Пляссер и Тойрер» (AB 45/b), Франции, фирмы «Жейсмар» (PR-3, PR-3AA, PR-3C) и др. Выделяются низкой массой РСС английской фирмы «Фастракс» со специальной полой пальчиковой фрезой фирмы «Ротаброуч» (21, 25 и 27 кг).

   Мощность двигателя РСС, Вт:

   (14.6)

   где D – диаметр сверла, м; s – подача сверла, м/об; ω − угловая скорость сверла, 1/с; η₀ – общий КПД станка.

   Продолжительность сверления одного отверстия, c:

   (11.7)

   где b – толщина шейки рельса.

   14.2.3. Фаскосъёмные станки

 Рис. 14.9. Фаскосъёмный станок ФС 1, структурная схема:
1, 2 − приводные рукояти; 3 − откидная скоба; 4, 17 − коромысла механизма вращения и подачи зенковки; 5, 15 − храповые колёса;
6, 14 − маховички регулирования положения зенковок; 7 − регулировочные гайки; 8, 13 − валики; 9, 16 − направляющие гильзы;
10, 12 − зенковки; 11 − центральный винт − гайка; 18 − несущая скоба (рама)

   На рис. 14.9. представлена структурная схема ФС 1 с ручным приводом, а на рис. 14.10. − моторного ФС 2. ФС созданы недавно и имеют большие перспективы схемно − конструктивного совершенствования.

 Рис. 14.10. Фаскосъёмный станок ФС 2, структурная схема:
1 − центрирующе − зажимное устройство; 2 − прижим; 3 − упор;
4, 5, 7, 8 − зубчатые цилиндрические колёса механизма вращения и подачи зенковки; 6 − электродвигатель;
9 − корпус; 10 − шпиндель − винт; 11 − специальное устройство для передачи движения со шпинделя на зенковку;
12 − зенковка; 13 − кронштейн; 14 − центрирующий конус; 15 − гайка

   Зарубежных аналогов известно немного; чаще всего это специальные инструментальные приставки к РСС.

   При снятии фасок (1...2) мм под углом 45˚ у отверстия диаметром 36 мм момент сил сопротивления вращению зенковки M_c ≈ (9...13) Н•м. Рекомендуемая подача s ≈ (0,38...0,7) мм/об, окружная скорость v₀ = (3,7 ... 4,5),м/c.

   14.2.4. Рельсошлифовальные станки

 Рис. 14.11. Сверлошлифовальный станок СШ 1, структурная схема:
1− шпиндель; 2 − сменный шлифовальный круг; 3 − двухскоростная зубчатая коробка скоростей; 4 − рычаг переключения скоростей;
5 − кулачковая муфта; 6 − корпус; 7 − электродвигатель; 8 − сменное сверло по дереву

   На рис. 14.11. представлена структурная схема сверлошлифовалки СШ 1, на рис. 14.12. − РШС 2152, на рис. 14.13. − РШС СЧР для устранения волнообразного износа рельсов, на рис. 14.14. − РШС ШПШ для обработки сварных швов по контуру рельса.

 Рис. 14.12. Рельсошлифовальный станок 2152, структурная схема:
1 − механизм ограничения врезания круга; 2 − механизм поворота звеньев механизма 1 для обеспечения свободной манипуляции кругом;
3 − шлифовальный круг; 4 − клиноремённая передача вращения круга; 5 − электродвигатель; 6 − шаровой шарнир;
7 − приставка для опоры на второй рельс; 8 − механизм продольного поворота блока двигатель − круг;
9 − две пары сменных линеек копирного устройства для обработки крестовин разных марок; 10 − тележка;
11 − механизм установки копирного устройства на сборные крестовины;
12 − прямоугольные эксцентрики для обеспечения нужного наклона круга при снятии бокового наката с крестовины;
13 − поперечный ролик, препятствующий произвольному повороту блока двигатель − круг вокруг сферического шарнира;
14 − площадка для упора ролика 13

   Совершенствование РШС связано с поисками лучших двигателей и прочных высокоскоростных шлифовальных кругов, с переходом на высокочастотный электропривод и гидропривод (готовится к выпуску станок СЧР В), с улучшением схем, компоновок и конструкций.

 Рис. 14.13. Рельсошлифовальный станок СЧР, структурная схема:
1 − две роликовые кассеты; 2 − несущая рама; 3 − механизм поперечного наклона рамы с фиксатором;
 4 − зубчатый цилиндрический мультипликатор для передачи вращения на круг; 5 − электродвигатель; 6 − механизм подачи круга;
 7 − ролики для ограничения перемещения станка поперёк рельса; 8 − дополнительная опора; 9 − шлифовальный круг; 10 − тележка

   Зарубежные аналоги РШС швейцарской фирмы «Матиза» (883.00, 100, 118.00, EF и др.), французской фирмы «Жейсмар» (Mod 12, MP 12, MC 2, MC 3, MS 7, MP 3, MAC, MJ 18), германской фирмы «Робель» (13.44, 13.46, 13.60, 13.02), итальянской фирмы «М.Ф.И. Сучи» (S 22, EMM, ETD 133) и др. от отечественных РШС отличаются непринципиально.

 Рис. 14.14. Рельсошлифовальный станок ШПШ, структурная схема:
1 − рукоять; 2− пружина поддержки шлифовальной головки и шарнир; 3 − рычаг фиксатора головки; 4 − пружина подвески головки;
5 − электродвигатель; 6 − шлифовальная головка; 7 − сектор фиксатора головки; 8 − рамка с амортизаторами; 9 − муфта соединительная;
10 − шпиндель; 11 − механизм смещения кожуха для изменения вылета круга; 12 − шлифовальный круг; 13− шариковый упор в рельс;
14 − фиксатор головки; 15 − рельсовый зажим; 16 − рама; 17 − колонна;
18 − шарнирно − рычажный пространственный манипулятор шлифовальной головки

   Мощность двигателя РШС, Вт:

   (14.8)

   где P ≈ (45…140), Н – сила подачи шлифовального круга;
D – диаметр круга, м; η₀ – общий КПД привода станка.

   14.2.5. Шурупогаечные ключи

 Рис. 14.15. Путевой универсальный ключ КПУ, структурная схема:
1 − головка, 2 − ударно-вращательный механизм; 3 − шпиндель; 4 − коническая зубчатая передача; 5 − электродвигатель;
6 − механизм фиксации поворота головки; 7 − многозвенный механизм манипулирования головкой;
 8 − откидные на шпалы опоры; 9 − сменный рабочий орган; 10 − тележка

   Для примера на рис. 14.15. приведена структурная схема ШГК КПУ, на рис. 14.16. − ШГК КШГ 1 (из-за сложности изображения не показана левая рукоять ключа, регулятор крутящего момента и связь правой рукояти с рукоятью реверса).

 Рис. 14.16. Ключ КШГ 1, структурная схема:
1 − двигатель; 2 − шарнирно − шлицевая муфта; 3 − выносная опора; 4 − правая рукоять для изменения крутящего момента с толкателем;
5 − механизм индикации (указания) величины момента; 6 − муфта сцепления;
7 − зубчатая цилиндрическая коробка скоростей с кулачковой муфтой; 8 − рукоять переключения;
9 − муфта шлицевая; 10 − реверс зубчатый конический; 11 − шпиндель; 12 − исполнительный орган;
13 − поворотная опора рамы ключа с фиксаторами её положения; 14 − рама

   Совершенствование ШГК связано с улучшением схем и конструкций механизмов передачи, регулировки и контроля крутящего момента на шпиндель и механизмов манипуляции последним, с также с переходом на высокочастотный электропривод и гидропривод.

   Конструкции зарубежных аналогов многочисленны и разнообразны: французской фирмы !Жейсмар» (TS 1, TS 2, TB 1, TB 2, TRAS, TRA 200, MTE. 1, TEM. 2, BS. 1, BS. 2, BSR. 8 и мн. др.), германской фирмы «Робель» (30.34, 30.51, 30.52, 30.62, 30.82, 30.83 и мн. др.), итальянской фирмы «М.Ф.И. Сучи» (S 1,..., S 10, S 26), австрийской фирмы «Пляссер и Тойрер» (MS 60d/b, MSB 60/12d) и др. Следует отметить ШГК BSR. 8 как имеющий наибольший крутящий момент (830...2490, Н·м), правда при массе 249 кг.

   Вращению шпинделя ШГК препятствует момент, Н·м, сил трения в резьбе болта или шурупа и на торце их головок:

   (14.9)

   где К – коэффициент возможного увеличения момента сил из-за повреждения резьбы, её загрязнения, ржавления (особенно при отвинчивании); К ≈ 1,1...2 и уточняется экспериментально);
P – сила затяжки болта (шурупа), Н. d – внутренний диаметр резьбы, м; λ – угол подъёма витков резьбы [λ = arc tg (p/π d)];
p – шаг резьбы, м; ρ – приведённый угол трения в резьбе [ρ = arc tg (f_n/cos 0,5α)];
f_n – коэффициент трения в резьбе; α – угол профиля резьбы; ρ ≈ 8,53˚;
f_i – коэффициент трения на торце головки (f_i ≈ 0,17 ± 0,2); D – размер зева гаечного ключа, м.

   Мощность, Вт, двигателя (при отсутствии в приводе ударно- импульсного механизма, повышающего движущий момент сил в 1,5...2 раза), N_д1 ≥ M_max π ω/(30 η₀) (здесь ω – частота вращения ключа, мин^-1; η₀ – общий КПД привода).

   14.2.6. Электрический путевой инструмент для работы с балластом

 Рис. 14.17. Электрошпалоподбойка ЭШП 9М3, структурная схема:
1 − дебаланс, 2 − удлинённый вал ротора электродвигателя (М); 3 − электродвигатель специального выполнения;
4 − верхняя и нижняя группа амортизаторов; 5− амортизационная рамка; 6 − рукоять; 7 − регулировочный болт;
8 − дополнительные амортизирующие элементы; 9 − электрический выключатель; 10 − подбивочное полотно со сменным наконечником;
 11 − корпус шпалоподбойки; 12 − второй шарикоподшипник удлинённого вала ротора электродвигателя

   Совершенствование ЭШП, снижение уровня вибрации, передаваемой на руки монтёра пути, уменьшение массы и увеличение вынуждающей колебания силы связано с улучшением амортизирующих устройств и использованием высокочастотного электропривода (готовится к выпуску высокочастотная ЭШП В).

   Зарубежные аналоги французской фирмы «Жейсмар» (GB 4), австрийской фирмы «Пляссер и Тойрер» (EST 2b, ST 4, ST 5e), американской фирмы «Мэтвелд» (01300), итальянской фирмы «М.Ф.И. Сучи» и др. непринципиально отличаются от отечественных ЭШП. Интересно отметить, что ЭШП GB 4 работает на частоте 4200 мин-1 (однако имеет массу 33 кг), а ЭШП 01300 выполнена как многоцелевой инструмент со сменными насадками.

   Вынуждающая колебания ЭШП сила, Н:

   (14.10)

   (здесь m_д – масса дебаланса, кг; e – экстрентриситет – смещение центра массы дебаланса относительно оси его вращения, м; ω – угловая скорость дебаланса, 1/с; ω₀ – синхронная частота вращения ротора электродвигателя (ω₀ = 3000 мин^-1)).

   Амплитуда, м, колебаний наконечника подбивочного полотна A = m_д /m_м (здесь m_м – масса ЭШП, кг).

   Мощность, Вт, приводного электродвигателя ЭШП:

   (14.11)

   где N_т – мощность, расходуемая на трение в подшипниках ЭШП, Вт; η_д – КПД электродвигателя.

   Мощность Nт ≈ 0,003P0,5dω (здесь 0,003 – приведённый коэффициент трения в подшипниках качения; d – диаметр трения подшипника, м). У современных ЭШП Nд ≈ (300...500) Вт. Показатель качества выполнения, сборки и состояния ЭШП Kк = Nд/Nxx → (0,07...0,05) (здесь N xx - мощность электродвигателя на холостом ходу). У современных отечественных ЭШП Kк составляет величину 0,163.

   14.2.7. Электрический путевой инструмент для работы со шпалами

 Рис. 14.18. Ручной насос ГР 1, общий вид:
1 − съёмная приводная рукоять; 2 − блок управления; 3 − гидронасосный узел;
 4 − рама с выдвижными ручками и гидромуфтами

   На рис. 14.18. представлен чертёж ручного ГН ГР 1, на рис. 14.19 − ГН НГЭК с ручным и электродвигательным приводом.

 Рис. 14.19. Насос НГЭК, вид сверху:
1 − двухступенчатый зубчатый цилиндрический мотор-редуктор; 2 − электродвигатель;
3 − рукоять кулачковой муфты подключения − отключения электродвигателя от коромыслового вала двухплунжерного гидронасоса;
 4 − кривошипно − коромысловый механизм, связывающий выходной вал редуктора и коромысловый вал; 5 − гидронасосный блок;
 6 − бак для рабочей жидкости; 7 − блок управления с рукоятью гидрораспределителя; 8 − предохранительный клапан; 9 − гидромуфты;
10 − манометр; 11 − втулка для съёмной рукояти ручного привода; 12 − рама

   Перспективы совершенствования ГН связаны с повышением гидроплотности, конструктивным улучшением и поиском двигателей с высокой удельной мощностью.

   Из зарубежных ГН интересно устройство американской фирмы “Мэтвелд”, устанавливаемое на любой подвижный состав с гидравлической системой.

   Расчёт ГН ведётся по методикам расчёта гидромашин. Например, давление в гидросистеме ручного ГН, МПа, p = 4 P/[(D2 − d2ш) π] (здесь P – требуемая рабочая сила, Н; dш – диаметр штока поршня гидроцилиндра, м).

   При моторном приводе частота вращения, мин-1, входного звена, обеспечивающая требуемый расход рабочей среды, ω = 60 Q/(К 0,25 π D2 L). Скорость, м/с, перемещения подвижного звена гидроцилиндра путевого инструмента при подаче рабочей среды в поршневую (V1) и в штоковую (V2) полость:

   (14.15)

   (здесь η – гидравлический КПД гидроцилиндра).

   14.3.2. Источники энергоснабжения электрического путевого инструмента

 Рис. 14.20. Электроагрегат АБ 2/2-N 230-ВЖ, вид сбоку:
1 − ДВС; 2 − топливопровод; 3 − топливный бак; 4 − электрогенератор; 5 − блок аппаратуры управления работой;
6 − амортизаторы; 7 − рама; 8 − ролики

   Перспективы совершенствования ЖЭС связаны с поиском мощных и лёгких ДВС и совершенствованием систем автоматики.

Таблица 14.15. Основные характеристики электроагрегатов

 

   Готовятся к выпуску универсальный источник питания УИП 3Б и преобразователь частоты тока ПЧ 5,5.

   Зарубежные аналоги ЖЭС многочисленны. Ряд из них (японской фирмы «Шибаура» (EG 10, EG 72, EG 73 и др.), финских фирм «Мерана» (RA 1500, B 2, B 4, H 2, H 4, H 6, S 6000 TREDJ, S 12000 TREDJ, S1 200 T VEPJ, C 1200) и «Холлолан электроавтоматика Оу» (Poweri: 2201 Н, 4101 H, 7/6001 H, 7/6503 H, 8003 H, 7/10 H) и пр.) отличаются от отечественных образцов большей мощностью, меньшей массой и лучшим дизайном.

   Расчёты ЖЭС специфичны и рассматриваются в специальной литературе. Подробное описание современных отечественных путевых механизмов и инструментов даны в книгах [60, 66].

---

ОГЛАВЛЕНИЕ

       ВВЕДЕНИЕ
   1. МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА
   2. ПУТЕВАЯ МАШИНА, КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
   3. ПРИВОДЫ ПУТЕВЫХ МАШИН
   4. МАШИНЫ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ И РЕМОНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
   5. МАШИНЫ ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ И ПОДЪЕМКИ ПУТИ
   6. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ
   7. МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ
   8. МАШИНЫ ДЛЯ УКЛАДКИ И РАЗБОРКИ ПУТИ
   9. МАШИНЫ ДЛЯ СБОРКИ И РАЗБОРКИ РЕЛЬСОВЫХ ЗВЕНЬЕВ
 10. МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ, ВЫПРАВКИ И ОТДЕЛКИ ПУТИ
 11. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПУТИ
 12. МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПУТИ ОТ СНЕГА
 13. ТЯГОВЫЕ, ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫЕ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ
 14. МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ
       Список литературы

---

СК.401 (20гр) Цианоакрилатный быстродействующий клей промышленного применения ОКПД-2: 20.30.22.190 Код ТН ВЭД 3506 10 000 0 Код: CK.401.20 В наличии 1000 руб.   Технические характеристики   Способы применения   Аналоги

СК.638 (50мл) Анаэробный фиксатор цилиндрических соединений высокой прочности быстрой полимеризации ОКПД-2: 20.52.10.120/190 Код ТН ВЭД 3506 10 000 0 Код: CK.638.50 В наличии 2000 руб.   Технические характеристики   Способы применения   Аналоги

СК.812 (500гр) Двух компонентный стале-наполненный компаунд ОКПД-2: 20.30.22.120 Код ТН ВЭД 3907 30 000 9 Код: CK.812.500 В наличии 4500 руб.   Технические характеристики   Способы применения   Аналоги

---

---

 УДК 625.144.5/.7:004 ББК 39.27
Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. транс.с.
М.В.Попович, В.М. Бугаенко, Б.Г.Волковойнов и др. Под ред. М.В.Поповича, В.М.Бугаенко.
 М.: Желдориздат, 2007