Путевое хозяйство и ремонт пути
Механизация и автоматизация являются технико-экономической основой путевого хозяйства, обеспечивающей снижение трудоемкости и себестоимости работ, повышение производительности и качества труда.
Наиболее эффективна комплексная механизация выполняемых на пути работ, включая подготовительные, основные и отделочные. Механизированные производственные базы рационально размещают на протяжении дорог. Они имеют путевое развитие, необходимые производственные здания (механические мастерские, депо путевых машин, гараж, цехи для сборки, разборки и ремонта путевой решетки, складские помещения, диспетчерский пункт), административно-хозяйственные и культурно-бытовые помещения и соответствующие погрузочно-разгрузочные, транспортные средства, звеносборочные и звеноразборочные механизированные и автоматизированные поточные линии.
Основные виды путевых машин и механизмов
Путевые машины можно классифицировать либо по признаку работы – с занятием или без занятия перегона (машины тяжелого и легкого типа), либо по характеру выполняемых работ и назначению.
К путевым машинам тяжелого типа относятся такие, которые на весь период путевых работ занимают перегон. К машинам легкого типа относятся те, которые можно снять с рельсов, если надо пропустить поезд. Для их работы нет надобности закрывать движение поездов.
По назначению путевые машины могут быть разделены на 8 групп:
- для лечения земляного полотна (путевые струги, прорезекопатели);
- для смены путевой решетки и ее элементов (путеукладочные и рельсоукладочные краны и устройства для смены рельсовых плетей, машины для замены шпал);
- машины для работы с балластным слоем и для выправки пути (электробалластеры, щебнеочистительные, выправочно-подбивочно-отделочные, выправочно-подбивочно-рихтовочные, рихтовочные);
- для поддержания путевой решетки в исправном состоянии (передвижные рельсосварочные машины, машины для очистки от грязи рельсов и скреплений, для закрепления болтовых соединений, поливочные поезда с гербицидами);
- для контроля состояния рельсов (дефектоскопы съемные и несъемные, путеизмерительные вагоны и тележки);
- специальный подвижной состав для перевозки грунта и материалов верхнего строения пути (думпкары, хопперы-дозаторы, специальный состав для перевозки рельсовых звеньев и рельсовых плетей);
- для очистки и уборки снега с пути (снегоочистители и снегоуборочные машины, устройства автоматической очистки стрелок от снега);
- машины для транспортировки людей и материалов, оборудованные погрузочно-разгрузочными кранами (автомотрисы, дрезины, краны и другие).
Электробалластер предназначен для дозировки и подъемки путевой решетки на балласт. Дозировкой называется равномерное распределение ранее выгруженного балласта слоем заданной толщины в пределах балластной призмы.
Электробалластер ЭЛБ-3 (рис. 1) при подъемке пути на балласт вывешивает путевую решетку до 350 мм. Максимальная высота задозированного слоя балласта достигает 300 мм выше головки рельсов. Рабочая скорость при дозировке 10–15 км/ч, при подъемке 3–8 км/ч. Применение электробалластера позволяет сократить затраты труда на 1 км по сравнению с работами вручную до 175–200 чел.-дней.
Рис. 1 – Электробалластер ЭЛБ-3: 1, 9 – задняя и передняя кабины; 2 – будка дозатора; 3 – пневмооборудование; 4, 8 – фермы; 5, 20 – кабины управления; 6 – гидрооборудование; 7 – механизм сдвига электромагнитов; 10, 21 – концевые тележки рабочего стрелографа; 11 – рыхлитель; 12, 24, 27 – ходовые тележки; 13 – масштабный каток; 14, 26 – натяжные устройства; 15, 18 – следящие тележки рабочего стрелографа; 16 – электромагниты; 17 – механизм рихтовки; 19 – механизм прижатия; 22, 28 – концевые тележки контрольного стрелографа; 23 – уплотнение; 25 – следящая тележка контрольного стрелографа
С 1980 года серийно выпускаются щебнеочистительные машины ЩОМ-4 (рис. 2), в качестве базы которой использован электробалластер ЭЛБ-3. Основными особенностями ЩОМ-4 являются роторное устройство, конвейер для отбора щебня и механизм для пробивки шпальных ящиков. Роторное устройство служит для вырезки балласта на плечах балластной призмы с целью уменьшить сопротивление передвижению машине и представляет собой два многоковшовых ротора, размещенных за первой тележкой по бокам фермы. Механизм для пробивки ящиков предназначен для удаления щебня, застрявшего между шпалами поднятой путевой решетки. Это вращающаяся на оси втулка, имеющая спицы с наконечниками по концам. Спицы при вращении попадают в пространство между шпалами и проталкивают застрявший между шпалами щебень под путевую решетку.
Рис. 2 – Щебнеочистительная машина ЩОМ-4: 1 – ферма; 2 – щебнеочистительное устройство; 3 – крылья несущей рамы; 4 – устройство для подъема путевой решетки; 5– механизм для пробивки шпальных ящиков; 6 – междуферменный шарнир; 7 – рельсовые щетки; 8 – крылья дозатора; 9 – роторное устройство; 10 – наклонный лоток; 11 – электростанция; 12 – навес; 13 – консольный поворотный кран; 14, 16 – шпальные щетки; 15 – кабина управления; 17 – дополнительный бункер; 18 – пост управления щебнеочистительным устройством; 19 – конвейер для отбора щебня; 20 – планировщик; 21 – подъемная рама; 22 – направляющие; 23 – скользун; 24 – рычаг; 25 – несущая рама; 26 – сетчатая лента; 27 – роликовая батарея; 28 – подрезной нож; 29 – звездочки; 30 – регулирующее устройство; 31 – лебедка; 32 – гидроцилиндр развала несущей рамы; 33 – гидроцилиндр подъема рамы; 34 – приводная звездочка
Конвейер для отбора щебня предупреждает переподъемку пути. Он имеет сетчатую ленту и дополнительный бункер, из которого щебень по желобам может сыпаться или в шпальные ящики, или вдоль колеи за концы шпал. Производительность машины до 3000 м 3 /ч, максимальная глубина очистки 25–30 см ниже подошвы шпалы. Экипаж – 5 человек. Перемещается машина тепловозом мощностью не менее, чем ТЭ3, одна секция которого используется как силовая установка для питания электродвигателей основного рабочего органа – звездочки сетчатой ленты щебнеочистительного механизма.
Выправочно-подбивочно-отделочная машина (ВПО-3000) – машина непрерывного действия и обладает очень высокой производительностью (3000 пог. м/ч) – предназначена для выправки продольного и поперечного профиля, рихтовки, подбивки и отделки пути. Уплотнение балласта под шпалами основано на непрерывном вибрационном обжатии всей балластной призмы со стороны торцов шпал. При этом производится оправка балластной призмы и уплотнение откосов. Машина (рис. 3) смонтирована на однопролетной ферме, установленной на первой двухосной и второй трехосной тележках. На ферме размещены рабочие органы: дозатор для выправочной дозировки выгруженного на путь балласта и нарезки траншеи на междупутье, облегчающей проход подбивочных плит, рельсовые щетки, очищающие головки рельсов от балласта, первый механизм подъема, сдвига и перекоса для черновой выправки и такой же механизм для окончательной выправки пути, уплотнительные плиты, планировщики откосов, уплотнители откосов и механизм обметания пути. Рабочие органы управляются полуавтоматически и вручную. Для питания рабочих органов машина имеет электростанцию мощностью 200 кВт. Перемещается машина тепловозом, обслуживается 5 чел. и используется при капитальных работах.
Рис. 3 – Выправочно-подбивочно-отделочная машина ВПО-3000: 1 – дозатор; 2 – рельсовые щетки; 3 – первый механизм сдвига и перекоса для черновой выправки; 4 – второй механизм для чистовой выправки; 5 – основная вибрационная уплотнительная плита; 6 – планировщик откосов; 7 – уплотнители откосов балластной призмы; 8 – механизм обметания шпал
Определяет общий темп работ в «окно» при капитальном ремонте пути путеукладочный кран В. И. Платова – УК-25/9 или УК-25/9-18 (рис. 4). Грузоподъемность УК-25/9 – 90 кН (9 т), а УК-25/9-18 – 180 кН (18 т). Оба могут укладывать рельсовые звенья длиной до 25 м. Путеукладочный кран укладывает в путь рельсовые звенья с деревянными или железобетонными шпалами, его используют также для разборки старого пути отдельными звеньями. Производительность крана до 1200 м/ч, обслуживают его 2 человека. Эти краны сокращают затраты труда на укладке и разборке путевой решетки на 45-50 чел.-дней на каждом километре пути.
Рис. 4 – Путеукладочный кран УК-25/9-18: 1 – крановая тележка; 2 – стрела; 3 – грузоподъемная лебедка; 4 – пост управления краном; 5 – тяговая лебедка; 6 – тележка; 7 – кабина управления платформой; 8 – грузовой блок
Разборка старой и укладка новой путевой решетки ведутся комплектом разборочно-укладочных средств. В него входят два путеукладочных крана и соответственно два состава платформ, оборудованных роликами для перемещения пакетов с рельсовыми звеньями. В разборочный и укладочные поезда включаются моторные платформы (одна на 10 немоторных) для перемещения пакетов вдоль состава и как тяговые единицы.
Укладочные краны и моторные платформы имеют одинаковое энергетическое оборудование:
- два дизеля мощностью по 110 кВт;
- два генератора по 100 кВт;
- четыре тяговых двигателя мощностью по 43 кВт, каждый из которых приводит в движение одну колесную пару;
- по два компрессора для питания тормозной системы;
- пневматические тормоза.
Моторные платформы используются для перевозки пакетов звеньев в пределах фронта работ и для их перетяжки вдоль состава. Грузоподъемность моторной платформы 320 кН, длина 16, 24 м, ширина 3,25 м.
Часовая производительность путеукладочного крана 0,46 км пути при укладке звеньев длиной 12,5 м и 0,8 км при укладке звеньев длиной 25 м. Применение путеукладчиков по сравнению с работами вручную снижает затраты труда на 1 км на 150–175 чел.-дней.
При текущем содержании пути и основных работах среднего и подъемочного ремонтов подбивка шпал во всевозрастающих объемах ведется выправочно-подбивочно-рихтовочными машинами ВПР-1200 (рис. 5). ВПР-1200 – это самоходная универсальная путевая машина цикличного действия, выправляющая путь в плане и профиле. Продолжительность цикла с одновременной подбивкой двух шпал в зависимости от состояния балластного слоя составляет 6–12 с.
Рис. 5 – Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина (ВПР-1200): 1 – платформа; 2 – автосцепка; 3, 6 — кабины управления; 4, 15, 17 – тросы; 5 – дизель; 7, 13, 16, 18 – измерительные тележки; 8, 12 – ходовые тележки; 9 – подъемно-рихтовочное устройство; 10 – подбивочный блок; 11 – виброуплотнитель; 14 – масштабный каток
Основу машины составляет рама, опирающаяся на две двухосные тележки и имеющая по концам две кабины – водителя и оператора (рис. 5). Перед второй тележкой на специальной раме подвешены два подбивочных блока, перемещающиеся вертикально и работающие независимо один от другого. Каждый блок имеет 16 подбоек (по 8 на каждую рельсовую нить), перед ними расположены подъемно-рихтовочный агрегат и уплотнитель балласта. Измерение, отклонений в положении пути, подача сигналов на подъемку и сдвижку пути, контроль за результатами выправки осуществляется контрольно-измерительной системой, состоящей из двух частей: рихтовочной и нивелировочной. Технологическая производительность машины 400–600 шпал/ч, максимальное время непрерывной работы 3 часа. Машина имеет силовую установку ЯМЗ-238 мощностью 176 кВт. Обслуживают ее 5 чел. Машиной можно управлять вручную, полуавтоматически или автоматически.
Для лечения больных мест земляного полотна используются прорезекопатели, станки для бурения горизонтальных и наклонных скважин для выпуска воды из балластных корыт или мешков. Особенно эффективен для этой цели пневмопробойник конструкции Института горного дела Сибирского отделения Академии наук. Пневмопробойник работает по принципу пневматических машин ударного действия (отбойного молотка). Корпус имеет форму гладкого цилиндра, заостренного в передней части. При работе движется подобно забиваемой свае, уплотняя грунт впереди и в стороны, и оставляет за собой скважину диаметром до 200 мм. В пробитую скважину можно ввести дренажную трубу или дренажный заполнитель. Масса пневмопробойника 80 кг.
Для электроконтактной сварки рельсов, лежащих в пути, восстановления целостности рельсовых плетей при изломах применяют передвижные рельсосварочные машины ПРСМ-1 и ПРСМ-3 (рис. 6). ПРСМ-1 перемещается тепловозом, а ПРСМ-3 – самоходная. Рельсы сваривают электросварочной головкой К-355. Машина построена на базе четырехосной платформы, на которой смонтированы две качающиеся портальные рамы со стрелой, размещаются две электросварочные головки и кузов дизель-генераторного отделения. В нем размещена электростанция У-36 мощностью 200 кВт, питающая сварочный агрегат, тяговые двигатели и все вспомогательные механизмы. В специальном отделении установлены два шкафа электросварочного оборудования, агрегат для охлаждения сварочных головок и две гидроустановки.
Рис. 6 – Передвижная рельсосварочная машина ПРСМ-3: 1 – двухосная самоходная тележка; 2 – рама; 3 – стрела; 4 – электрическая таль; 5 – кузов; 6 – кабина
На перегоне рельсы сваривают по двум технологическим схемам: непосредственно в пути и в колее действующего пути. Плети сваривают при температуре рельсов, соответствующей расчетному температурному интервалу закрепления.
Для ликвидации волнообразного износа поверхности головок рельсов используется рельсошлифовальный поезд, состоящий из локомотива, рельсошлифовального вагона и цистерны с водой для охлаждения и смачивания абразивных камней. На тележках вагона размещается 24 шлифовальных камня, а на тележках цистерны – 16. Они прижимаются к головке рельса с усилием 100–140 кН. Рабочая скорость поезда 30–65 км/ч. Управляют шлифовальными механизмами с пульта управления, находящегося в вагоне, при помощи электронно-пневматической системы. Для удаления неровностей на рельсах на величину до 1 мм поезд совершает до 35–40 проходов.
Гидравлический и электрифицированный инструмент
В путевом хозяйстве большое распространение получил гидравлический и электрифицированный инструмент. Источником питания для электрического инструмента служат передвижные электростанции или постоянные линии энергоснабжения.
Электрические вибрационные шпалоподбойки предназначены для уплотнения балласта под шпалой. На отечественных дорогах применяют электрошпалоподбойки двух типов: ЭШП-7, ЭЩП-9 мощностью 250 Вт. Колебания корпуса вибратора передаются подбивочному полотну и наконечнику. За счет вибраций и давления наконечника балласт приходит в движение и заполняет пустоты под шпалой.
Путевые гаечные ключи применяют двух типов: с вертикальным расположением шпинделя ШВ-2, ПГК и с горизонтальным – ЭК-1M. Шуруповерт ШВ-1 и путевые гаечные ключи ЭК-1M и ПГК имеют электрический двигатель мощностью соответственно 1; 0,4; 0,6 кВт. Все электрогаечные ключи снабжены специальными роликами для перемещения по рельсам, так как масса их значительна (от 24 до 63 кг). Шуруповерт ШВ-2 служит для отвинчивания и завинчивания шурупов, гаек клеммных и закладных болтов, сверления отверстий в шпалах и брусьях.
Электрический рельсорезный станок РМ-3 предназначен для резки рельсов всех типов. Мощность двигателя 1 кВт, время резания рельсов Р75, Р65, Р50 соответственно 22, 17, 10 минут.
Электрические рельсосверлильные станки применяют типов 1024-В и РСМ-1. Они сверлят отверстия в шейках рельсов под стыковые болты. Мощность электродвигателя 1 кВт. Масса станка 35–37 кг.
Рельсошлифовальные станки могут быть электрические МРШ-3 и с бензиновым двигателем РТ-2. Применяются также станки для затески шпал и моторные гидравлические рихтовщики РГУ-1.
Гидравлические домкраты предназначены для вывески пути. Наибольшее распространение получили домкраты ДГ-9 и ДГП-8 грузоподъемностью 60 и 80 кН, вывешивающие путь на высоту до 200 мм. Их масса 17–20 кг.
Рихтовочный прибор РГ-12Б предназначен для выправки пути в плане. Его грузоподъемность 60 кН, ход штока до 100 мм, а масса 10,5 кг.
Для разгонки зазоров применяется гидравлический прибор РН-03. Он создает распорное усилие 250 кН, обеспечивая передвижку рельсов до 150 мм за одну установку. Масса прибора 78–100 кг, он передвигается по рельсам на роликах.