ПРЕИМУЩЕСТВА РЕЛЬСОВ
ПРЕИМУЩЕСТВА РЕЛЬСОВ UIC60 ДЛЯ
СКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ
Протяженность только главных
железнодорожных путей Украины составляет 30,2 тыс.
км, на которых уложено 84% рельсов типа Р65. В
настоящее время грузонапряженность дорог на 1 км
пути составляет 17 млн.т брутто в год,
максимальная – 70 млн.т.
На магистралях железных дорог Украины
используются в основном рельсы типа Р65, которые
имеют ряд недостатков: большую массу погонного
метра, относительно большую жесткость, особенно
в горизонтальной плоскости и др. Многих из этих
недостатков лишены рельсы UIC60 европейского типа,
которые испытываются на скоростной магистрали
Киев – Харьков.
Существующая структура рельсового
хозяйства железных дорог сложилась в связи с
имевшей место в 1970-1990гг. на 80% магистралей
грузонапряженностью до 100 млн.т брутто и более на
1 км пути в год. При этом было оправдано
применение преимущественно рельсов типа Р65 (вес
погонного метра 64,72 кг).
Анализ типоразмеров рельсов,
применяемых в мировой практике, показал, что при
грузонапряженности 50-70 млн.т брутто на 1 км пути в
год, а также на скоростных и сверхскоростных
магистралях используются рельсы типа UIC60 (вес
одного погонного метра 60,34 кг). Рельсы типа UIC60 в
поперечном сечении по размерам и техническим
характеристикам близки к рельсам отечественного
производства.
Выполненные УкрНИИМетом,
Днепропетровским и Харьковским институтами
железнодорожного транспорта расчеты на
прочность, исследования напряжения в рельсах в
зависимости от осевых нагрузок и скорости
движения поездов в широком диапазоне их
изменения показали:
— рельсы типа Р65 по сравнению с рельсами
UIC60 имеют повышенную жесткость на изгиб;
— несмотря на меньшую массу (60,34 кг на 1
пог. м), рельсы UIC60 при существующих на
отечественных дорогах 20,5 т на ось имеют близкие к
рельсам показатели удельных кромочных
напряжений (1,53 и 1,26 МПа соответственно),
следовательно, для существующих условий
эксплуатации рельсы UIC60 спроектированы более
удачно (погонная масса рельса оказывает меньшее
влияние на напряженное состояние, чем
рациональное распределение металла по элементам
профиля);
— большая масса головки рельса UIC60 делает
их более ремонтно-пригодными (при
перепрофилировании допустим больший съем
металла головки);
— геометрия профиля UIC60 обеспечивает
достаточное уменьшение горизонтальной его
жесткости по сравнению с рельсом Р65; в результате
передача вертикальной нагрузки на рельс
происходит с меньшим эксцентриситетом, что
уменьшает изгибающий момент и улучшает контакт
рельса с боковой гранью поверхности катания
колеса;
— интенсивность бокового износа рельса
UIC60 и гребней колес подвижного состава в кривых
будет на 2-12% ниже, чем у рельсов типа Р65 (для
стандартных профилей поверхностей катания
колес);
— колеса со стандартным профилем имеют
двухточечный контакт с рельсами Р65 и UIC60, но в
последнем случае точка касания гребня колеса и
рельса лежит ближе к основанию гребня, что
уменьшает площадь неработающей зоны основания
гребня колеса и улучшает процесс
контактирования.
Применение рельсов UIC60 целесообразно не
только в связи с их эксплуатационными
преимуществами, но и с точки зрения экономии
металла. При укладке рельсов UIC60 взамен рельсов
Р65 экономия металла на 1 км пути составит 8,8 т. На
железных дорогах Украины при капитальном
ремонте пути ежегодно укладывается 1000 км новых
рельсов. При укладке их на таком полигоне взамен
рельсов Р65 экономия металла составит 9200 т, что
позволит изготовить дополнительно более 150 км
рельсов UIC60 в однониточном исчислении (1-4).
Производство рельсов типа UIC60 освоено на
металлургическом комбинате "Азовсталь" по
технической документации УкрНИИМет из стали
стандартного химического состава, которая
используется для производства рельсов Р65.
Следует отметить, что рельсовая сталь
отечественного производства по прочностным
характеристикам превышает лучшие стали,
используемые для изготовления рельсов за
рубежом. В связи с этим не возникает серьезных
затруднений для выпуска рельсов UIC60 из стали,
применяемой для изготовления рельсов Р65.
По решению "Укрзализныци" в октябре
2002г. на Юго-Западной железной дороге уложены
рельсы UIC60 общей протяженностью 14,65 км для
эксплуатационных испытаний стандартного
химического состава:
Первый участок скоростной линии Киев –
Харьков, перегон Киев Московский – Киев
Пассажирский по нечетному пути, 852-856 км (прямой
участок пути с радиусом более 1000 км). Рельсы были
сварены в непрерывную плеть на Киевском
рельсосварочном поезде в соответствии с
разработанной УкрНИИМетом технической
документацией. Перед открытием движения рельсы
прошлифованы рельсошлифовальным поездом. При
укладке использованы опытные пружинные
скрепления типа ККП-5 (клемма КП5.1), позволяющие
значительно сократить эксплуатационные расходы.
Грузонапряженность этого участка 23,7 млн. ткм/км
брутто в год.
Второй участок с рельсами UIC60, сваренными
в непрерывную плеть на скреплениях ККП-5 в
октябре 2002г. на однопутном участке
Ново-Безрадычи – Триполье, 31-35 км. В плане –
прямой участок грузонапряженностью 12 млн. ткм/км
брутто в год.
Сварка рельсов в непрерывные плети
длиной в перегон создает благоприятные условия
для развития высоких скоростей движения поездов
и комфорт для пассажиров поезда.
Испытания рельсов на этих участках
продолжаются. Комбинат "Азовсталь" готов к
производству рельсов в объеме заказов
"Укрзализныци".
Создание направлений высокоскоростного
движения требует перехода на бесстыковой путь
длиной в перегон. В этом случае рельсы сваривают
на длине в десятки километров, при этом вваривают
в бесстыковой путь и стрелочные переводы. Однако
для обеспечения работы автоблокировки в начале и
конце бесстыкового пути требуется монтаж
изолирующего стыка. Он должен быть
высокопрочным, чтобы исключить прогиб концов
соединяемых рельсов для обеспечения плавного
хода колес подвижного состава. УкрНИИМетом
совместно с научно-конструкторским
технологическим бюро путевого хозяйства
"Укрзализныци" разработана техническая
документация на изготовление высокопрочных
клееболтовых изолирующих стыков. Первые образцы
таких стыков проходят эксплуатационные
испытания.