Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта
Предложены способы защиты приводов стрелочных переводов и их элементов от воздействия погодных условий и загрязнения, а также несанкционированного доступа посторонних лиц, обеспечивающие надежную и безопасную работу приводов стрелочных переводов и их внешних элементов....
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Розробка родовищ |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104637 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта / В.В. Говоруха, С.Л. Ладик, А.В. Говоруха, В.К. Кизилов, Т.П. Собко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 199-205. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104637 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1046372016-07-14T03:02:43Z Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта Говоруха, В.В. Ладик, С.Л. Говоруха, А.В. Кизилов, В.К. Собко, Т.П. Розробка рудних родовищ Предложены способы защиты приводов стрелочных переводов и их элементов от воздействия погодных условий и загрязнения, а также несанкционированного доступа посторонних лиц, обеспечивающие надежную и безопасную работу приводов стрелочных переводов и их внешних элементов. Запропоновано способи захисту приводів стрілочних переводів і їх елементів від дії погодних умов і забруднення, а також несанкціонованого доступу сторонніх осіб, які забезпечують надійну і безпечну роботу приводів стрілочних переводів і їх зовнішніх елементів. The methods of protection of drives of arrow transfers and their elements from influence of weather terms and contamination are offered, and also – unauthorized division of strange persons, providing reliable and safe work of drives of arrow transfers and their external elements. 2015 Article Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта / В.В. Говоруха, С.Л. Ладик, А.В. Говоруха, В.К. Кизилов, Т.П. Собко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 199-205. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2415-3435 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104637 625.151:622.6 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Розробка рудних родовищ Розробка рудних родовищ |
| spellingShingle |
Розробка рудних родовищ Розробка рудних родовищ Говоруха, В.В. Ладик, С.Л. Говоруха, А.В. Кизилов, В.К. Собко, Т.П. Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта Розробка родовищ |
| description |
Предложены способы защиты приводов стрелочных переводов и их элементов от воздействия погодных условий и загрязнения, а также несанкционированного доступа посторонних лиц, обеспечивающие надежную и безопасную работу приводов стрелочных переводов и их внешних элементов. |
| format |
Article |
| author |
Говоруха, В.В. Ладик, С.Л. Говоруха, А.В. Кизилов, В.К. Собко, Т.П. |
| author_facet |
Говоруха, В.В. Ладик, С.Л. Говоруха, А.В. Кизилов, В.К. Собко, Т.П. |
| author_sort |
Говоруха, В.В. |
| title |
Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта |
| title_short |
Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта |
| title_full |
Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта |
| title_fullStr |
Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта |
| title_full_unstemmed |
Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта |
| title_sort |
система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Розробка рудних родовищ |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104637 |
| citation_txt |
Система защиты приводов стрелочных переводов для рельсового транспорта / В.В. Говоруха, С.Л. Ладик, А.В. Говоруха, В.К. Кизилов, Т.П. Собко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 199-205. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT govoruhavv sistemazaŝityprivodovstreločnyhperevodovdlârelʹsovogotransporta AT ladiksl sistemazaŝityprivodovstreločnyhperevodovdlârelʹsovogotransporta AT govoruhaav sistemazaŝityprivodovstreločnyhperevodovdlârelʹsovogotransporta AT kizilovvk sistemazaŝityprivodovstreločnyhperevodovdlârelʹsovogotransporta AT sobkotp sistemazaŝityprivodovstreločnyhperevodovdlârelʹsovogotransporta |
| first_indexed |
2025-07-07T15:38:31Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:38:31Z |
| _version_ |
1837003138655059968 |
| fulltext |
199
УДК 625.151:622.6 © В.В. Говоруха, С.Л. Ладик, А.В. Говоруха, В.К. Кизилов, Т.П. Собко
В.В. Говоруха, С.Л. Ладик, А.В. Говоруха, В.К. Кизилов, Т.П. Собко
СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ПРИВОДОВ СТРЕЛОЧНЫХ
ПЕРЕВОДОВ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
Предложены способы защиты приводов стрелочных переводов и их элементов от
воздействия погодных условий и загрязнения, а также несанкционированного доступа
посторонних лиц, обеспечивающие надежную и безопасную работу приводов стрелоч-
ных переводов и их внешних элементов.
СИСТЕМА ЗАХИСТУ ПРИВОДІВ СТРІЛОЧНИХ ПЕРЕВОДІВ ДЛЯ РЕЙКОВОГО
ТРАНСПОРТУ
Запропоновано способи захисту приводів стрілочних переводів і їх елементів від дії
погодних умов і забруднення, а також несанкціонованого доступу сторонніх осіб, які
забезпечують надійну і безпечну роботу приводів стрілочних переводів і їх зовнішніх
елементів.
SYSTEM OF PROTECTION OF DRIVES OF ARROW TRANSFERS FOR A RAIL
TRANSPORT
The methods of protection of drives of arrow transfers and their elements from influence of
weather terms and contamination are offered, and also – unauthorized division of strange
persons, providing reliable and safe work of drives of arrow transfers and their external
elements.
ВВЕДЕНИЕ
В области рельсового транспорта од-
ним из основных объектов, обеспечиваю-
щих достижение целей безопасности и на-
дежности движения, повышения безопас-
ности труда является рельсовый путь и его
взаимодействие с подвижными транспорт-
ными средствами в зависимости от пара-
метров и характеристик конструкции и ус-
ловий эксплуатации рельсового пути [1].
Одним из способов повышения работо-
способности стрелочных переводов явля-
ется обеспечение безударного контакта
остряков с рамными рельсами в процессе
изменения пути следования подвижного
состава с одновременным обеспечением
быстродействия привода, достаточного для
перемещения остряков из одного крайнего
положения в противоположное без оста-
новки движения поездов [1].
Серийно выпускаемые электроприводы
стрелочных переводов для подземных усло-
вий работы обладают высоким быстродей-
ствием. Так, электродвигательные приводы
типа ПМС-4 и ПМС-5 имеют время пере-
мещения остряков около 0,8 с, а электросо-
леноидные приводы типа ПСС и аналогич-
ные – 0,3 – 0,5 с, что наряду с неравномер-
ностью подбивки балластного слоя приво-
дит к тому, что на рельсы действуют значи-
тельные динамические усилия. Возникаю-
щие при этом в материале рельсов механи-
ческие напряжения могут достигать вели-
чин, способствующих накоплению устало-
стных явлений и снижению надежности
200
конструкции рельсового пути, безопасно-
сти движения подвижного состава, безо-
пасности персонала в процессе обслужи-
вания и ремонта приводов стрелочных пе-
реводов.
В [2, 3] определено минимально допус-
тимое время перемещения остряков, при
котором исключается накопление устало-
стных явлений и обеспечивается приемле-
мый уровень надежности конструкции
рельсового пути и безопасности движения
подвижного состава. Исследование пока-
зало, что допустимое по условиям обеспе-
чения требуемой работоспособности стре-
лочного перевода время перемещения ост-
ряков обратно пропорционально длине
остряков. На рис. 1 приведен график этой
зависимости.
[ ]t , с
0
1
2
3
4
5
6
7
2 3 4 5 6 7 8 9 10 l, м
Рис. 1. График зависимости минимально
допустимого времени перемещения остряка t
от его длины l
Ни один из серийно выпускаемых при-
водов данному требованию не удовлетво-
ряет. Потребовалась разработка приводов
стрелочных переводов повышенной мощ-
ности с учетом взаимодействия элементов
стрелочного перевода и привода в процес-
се работы.
Целью статьи является исследование
способов повышения безопасности и за-
щиты приводов стрелочных переводов от
повреждений.
Это достигается за счет решения таких
задач:
– обоснование необходимости создания
средств защиты приводов стрелочных пе-
реводов;
– определение способов защиты приво-
дов стрелочных переводов и их элементов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Обоснование необходимости создания
средств защиты приводов стрелочных пе-
реводов заключается в следующем.
Для определения действия вертикаль-
ных сил на рельс он рассматривается как
балка, лежащая на сплошном упругом ос-
новании при следующих допущениях:
– рельс считается неразрезной балкой
бесконечно большой длины постоянного
сечения, лежащей на многочисленных рав-
ноупругих точечных опорах или на
сплошном равноупругом основании;
– вертикальные усилия прикладывают-
ся в плоскости симметрии рельсов, а рель-
сы обеих нитей считаются равнонагружен-
ными;
– колеса в движении не отрываются от
рельсов и не оказывают ударных воздейст-
вий;
– допускаются двусторонние реакции
основания;
– предполагается линейная зависимость
между давлением на единицу площади ос-
нования и упругой осадкой основания
уkp п= ,
где р – давление на единицу площади;
пk – характеристика упругости основа-
ния или коэффициент постели, численно
равный усилию, нормально приложенному
к единице площади основания, которое вы-
зовет упругую просадку, равную единице
длины, кг/см3.
Коэффициент постели пk линейно за-
висит от плотности балласта, т.е. чем
больше плотность, тем более жестким бу-
дет балластный слой. Согласно [4],
=0γ 1,6 – 1,75 т/м3, при этом меньшие
цифры соответствуют ручному уплотне-
нию. Если принять, что при машинной
подбивке =пмk 1, то при ручной –
201
=прk 0,91.
Для шпального ящика с расположен-
ными в нем тягами распределение коэф-
фициентов постели рассчитывается по мо-
дели (рис. 2).
Рис. 2. Схема определения текущего значения
коэффициента постели
Из рис. 2 следует:
– при ≤x 0 пмп kk = ;
– при 0 lx ≤< прпмп k
l
xkk −= 2 ;
– при lxl 2≤< пpп kk = ;
– при lxl 32 ≤<
l
xпмпpп kkk 2−= .
Здесь за начало отсчета координаты х
принимается ближайший левый к х брус.
После всех преобразований:
при λξ =<0
( )4 333
2
1
2
2
lkхkbEIa
ly
прпм ⋅−
= ;
при λξλ 2=<
4 333
3
2
2
npkbEIa
ly = ;
при λξλ 32 =<
( )4 333
2
3
22
2 .
хklkbEIa
ly
пмпp −
=
Пусть материальная точка массой m
движется вдоль оси абсцисс со скоростью
xν (рис. 3). Поверхность ее движения мо-
жет быть описана функцией ( )xfy = .
Рис. 3. Траектория движения колеса по рельсам
с переменным коэффициентом постели
В любой произвольный момент времени
t материальная точка движется по каса-
тельной к кривой ( )xfy = . Угол наклона
касательной в этот момент
dx
dyarctg=ϕ .
Скорость движения материальной точки
вдоль касательной
2
1
+
=
dx
dy
v
tg
vv xx
ϕ
.
Скорость вдоль оси ординат
×
+
==
2
1
dx
dy
vsinvv x
Y ϕ
2
1
+
⋅
=×
dx
dy
dx
dyv
dx
dyarctg sin
x
.
За промежуток времени tΔ материаль-
ная точка сместится вдоль оси х на вели-
чину tx xΔνΔ = . То же самое происходит
вдоль оси Y
.t x
dx
dy
dx
dy
t vY ΔΔΔ ν ⋅⋅
+
== 2
1
202
Величина ординаты поверхности
( )xfy = изменится на ( ) =⋅= x xfYп ΔΔ
( ) t xf x Δν ⋅⋅ . Разность ординат поверхно-
сти и материальной точки
( ) xft
dx
dy
dx
dy
pY Yh х ×−⋅⋅
+
=−= ΔνΔΔΔ 2
1
( ) .t xf
dx
dy
dx
dy
t хх ΔνΔν ⋅⋅
+
+
=⋅× 2
1
Материальная точка движется в поле
силы тяготения mgG = . Суммарный им-
пульс материальной точки −⋅= YmI ν
tmg Δ⋅ ; результирующая скорость
m/IvY = .
Разность ординат
( )
( ) ( ) tvxftgt
dx/dy
dx/dyvh xx ΔΔΔΔ −−⋅
+
= 2
21
.
Если =hΔ 0 при =1tΔ 0, то
( )
( )
−
+
= xf
dx/dy
dx/dy
g
vt x
22
1
Δ .
Максимальная разность ординат при
( )
−
+
= xf
dx
dy
dx
dy
g
tmax 2
1
ννΔ составит
( ) .xf
dx
dy
dx
dy
g
h x
max
2
2
1
−
+
=
2νΔ
При таком подъеме над поверхностью
( )xfy = материальная точка накопит по-
тенциальную энергию ПΔ , которая пере-
ходит в кинетическую.
Процесс удара рассматривается как
удар по неподвижной поверхности. Коэф-
фициент динамичности
( )βαδ
ν
⋅+
++=
1
11
2
ст
K
д g
k ,
где стδ – деформация поверхности рельса
под действием статической нагрузки, рав-
ной массе материальной точки;
m/Q=β , где Q – масса рельса;
( ) ( )( )222 11403 ηηηηα −++= / ,
где l/l′=η , где l′ – расстояние от опоры
к точке удара; l – расстояние между опо-
рами.
Рассчитываются значения maxhΔ и дk
для =х 0 и строятся графики зависимостей
( )xmax fh ν= и ( )xд fk ν= . Из графиков
(рис. 4 и 5) следует, что чем равномернее
будет подбит балласт под подошвы брусь-
ев, тем меньшей будет глубина «динами-
ческой неравномерности» и тем меньшей
будет вероятность возникновения аварий-
ной ситуации.
Рис. 4. График зависимости Δhm a x = f(νx)
Величина этой «динамической нерав-
номерности» определяется, исходя из рас-
четной модели, приведенной на рис. 6.
203
Рис. 5. График зависимости kд=f(vx)
Рис. 6. Схема определения величины
«динамической неравномерности»
Рельс считается отрезком абсолютно
жесткой балки, лежащей на опорах, кото-
рые характеризуются коэффициентами уп-
ругости 1g и 2g . Под действием силы F
возникает перемещение балки за счет де-
формаций опор на величину 1y и 2y соот-
ветственно. При этом точка прикладыва-
ния силы F перемещается на величину
( ) 112 yyy
l
xy +−= .
Коэффициент жесткости эквивалентной
пружины:
0.
0;
;
;
2
21
222
111
=−
=−+
−=
−=
−=
lRFx
FRR
ygR
ygR
gyF
;
(1)
Решение системы уравнений (1), с уче-
том того, что при =1g 1, kg =2 переме-
щение 21 kyy = , примет вид
( ) ( ) lxggggx
lgg
klxkx
klg
212
2
2
21
2
2
11 +−
=
+−
= .
При этом
( ) ( )
2
21
212
2
2
2 11
lgg
lxggggx
kl
klxkxy
+−
=+−= .
Линия деформированного под нагруз-
кой рельса приведена на рис. 7.
Рис. 7. Линия деформированного рельса,
находящегося под нагрузкой
Защита приводов стрелочных перево-
дов реализуется двумя способами:
– перемещение привода стрелочного
перевода с пешеходной дорожки в специ-
ально подготовленную для этого нишу;
– применение шпалы специальной кон-
струкции, обеспечивающей защиту узлов и
деталей, соединяющих привод стрелочного
перевода с остряками от воздействия по-
годных условий и загрязнения, а также не-
санкционированного доступа.
Перемещение привода стрелочного пе-
ревода с пешеходной дорожки требует со-
оружения достаточно глубокой ниши. Для
исключения необходимости проведения
глубоких ниш ИГТМ им. Н.С. Полякова
НАН Украины была предложена конст-
рукция гарнитуры привода стрелочного
перевода (рис. 8).
Применение гарнитуры такого типа по-
зволяет убрать привод с пешеходной до-
рожки, однако не обеспечивает защиту
электропривода стрелочного перевода в
достаточном объеме, который достигается
с использованием бруса специальной кон-
струкции («полая шпала»).
204
Рис. 8. Схема гарнитуры привода стрелочного
перевода ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины
Полый брус разработки ИГТМ им. Н.С.
Полякова НАН Украины представляет
собой сварную металлическую конструк-
цию, устанавливаемую на место двух
брусьев [2, 5] (рис. 9).
Рис. 9. Полый брус разработки ИГТМ
им. Н.С. Полякова НАН Украины: 1 – дно;
2 – стенка; 3 – подкладка; 4,7,8 – перемычки;
5 – ребро жесткости; 6 – скоба
Полый брус устанавливается на место
двух брусьев, образующих в стрелочных
переводах шпальный ящик, с тягами внут-
ри. Он представляет собой открытый свер-
ху короб с приваренными по бокам под-
рельсовыми площадками, на которые уста-
навливаются и закрепляются с помощью
обычных закладных болтов подкладки с
подушками рамных рельсов стрелочного
перевода. Это исключает необходимость
перемещения соседних брусьев, так как за-
мена штатных брусьев на полый брус не
изменяет расположения шпальной решетки.
Площадь опоры такого бруса на бал-
ласт полностью соответствует площади
подошв тех двух брусьев, которые заме-
няются этим брусом.
Достаточную жесткость конструкции
под подрельсовыми плоскостями обеспечи-
вает система ребер жесткости. За пределами
подрельсовых плоскостей ширина полого
бруса составляет 400 мм, что делает воз-
можным механизированную подбивку этого
бруса на длине, достаточной для поддержа-
ния равномерности плотности балласта на
протяжении всего стрелочного перевода.
Полые шпалы (полые брусья) могут из-
готавливаться в виде сварной конструкции
или из чугуна с шаровидным графитом и
не отличаются по весу от бетонных шпал.
Острые кромки и углубления снизу обес-
печивают стабильность положения рельса
относительно балласта. Съемная крышка
гарантирует оптимальную защиту от воз-
действия погодных условий и загрязнения,
а также предупреждает возможность не-
санкционированного доступа к открытым
подвижным элементам (тяги и пр.). Сво-
бодный доступ с нижней и боковой сторон
позволяет без затруднений осуществить
ревизионный осмотр [6].
ВЫВОДЫ
Проведенные исследования показыва-
ют, что допустимая по условиям надежно-
сти и безопасности движения вертикальная
деформация рельсов по всей длине стре-
лочного перевода должна быть одинако-
вой. Это достигается путем обеспечения
равномерности подбивки балласта на про-
тяжении всего стрелочного перевода.
Предложены способы защиты приводов
стрелочных переводов, обеспечивающие
их надежную и безопасную работу.
205
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Говоруха В.В. Физико-технические основы созда-
ния элементов рельсового транспорта шахт и карье-
ров / В.В. Говоруха. – К.: Наукова думка, 1992. – 200 с.
2. Говоруха В.В. Создание автоматизированных
систем управления стрелочными переводами рельсово-
го транспорт: монография / В.В. Говоруха, С.Л. Ладик. –
Д.: Овантаж, 2005. – 230 с.
3. Говоруха В.В. Метод исследования кинематики
приводов стрелочных переводов / В.В. Говоруха,
С.Л. Ладик, А.В. Говоруха // Форум гірників: матеріали
міжнар. конф. – Д.: НГУ, 2012. – Т. 2 – С. 236 – 240.
4. Говоруха В.В. Проектирование и внедрение стре-
лочных переводов для горных предприятий / В.В. Гово-
руха, С.Л. Ладик // Сб. Донецкого нац. техн. ун-та. –
2008. – Вып. 16 (142). – С. 57 – 66.
5. Пат. 49750 А. UA, Е01В7/00. Стрілочний перевід-
ний пристрій / В.В. Говоруха,М.Д. Костюк, С.Л. Ладік,
В.І. Зінченко; заявник і патентовласник Науково-
конструкторське технологічне бюрок олійного госпо-
дарства Укрзалізниці (НКТБЦП УЗ) – 2002054139; заявл.
21.05.02; опубл 16.09 02, Бюл. № 9. – 8 с.: ил.
6. Полые шпалы с кабель-каналами [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://www. schwihag.com
/ru/produkte/kabelschachtschwelle.html. – Загл. с экрана.
ОБ АВТОРАХ
Говоруха Владимир Васильевич – к.т.н., старший
научный сотрудник, заведующий лабораторией Инсти-
тута геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН
Украины.
Ладик Сергей Леонидович – младший научный
сотрудник Института геотехнической механики
им. Н.С. Полякова НАН Украины.
Говоруха Андрей Владимирович – младший научный
сотрудник Института геотехнической механики
им. Н.С. Полякова НАН Украины.
Кизилов Валентин Кондратьевич – главный техно-
лог лаборатории Института геотехнической механики
им. Н.С. Полякова НАН Украины.
Собко Тамара Петровна – главный конструктор
лаборатории Института геотехнической механики
им. Н.С. Полякова НАН Украины.
|