PL207429B1

PL207429B1 - Method for making continuous welded rail tracks

Info

Publication number: PL207429B1
Application number: PL370620A
Authority: PL
Inventors: Jordan Świerczewski; Ryszard Staszek; Krzysztof Szarowicz; Janusz Czubak
Original assignee: Dolnośląskie Przedsiębiorstwo Napraw Infrastruktury Komunikacyjnej Dolkom Spo&Lst
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2010-12-31
Also published as: PL370620A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania bezstykowych torów szynowych z jednakowymi naprężeniami termicznymi we wszystkich szynach.The subject of the invention is a method of making contactless rail tracks with the same thermal stresses in all rails.

Znanym sposobem bezstykowe tory szynowe wykonywane są następująco: Na przygotowanym podtorzu i ułożonych podkładach rozkłada się szyny długie do montażu bezstykowego toru jezdnego. Montaż może być wykonywany jednym z dwóch wariantów, a mianowicie: wyznaczony odcinek torów wykonywany jest odrębnie dla jednego i drugiego toku szynowego lub obydwa toki szynowe wykonywane są jednocześnie. Proces łączenia szyn powinien być przeprowadzany w określonym zakresie temperatury neutralnej, wynoszącej od: +15°C do +30°C. Przy montażu pierwszej szyny, jeden jej koniec przytwierdza się na odcinku oporowym do podkładów, natomiast do drugiego końca szyny przymocowuje się złącze siłowe hydraulicznego urządzenia ściskająco-rozciągającego, znanego z polskiego opisu patentowego nr 170928 lub urządzenia firmy Geismar albo firmy Plasser i ustawia się szynę we właściwe położenie. Następnie włącza się urządzenie, a złącze siłowe naprężając szynę, powoduje jej wyprostowanie. Po wyprostowaniu szyny, przy wykonywaniu łączenia szyn w temperaturach niższych od temperatury neutralnej, szyny wydłuża się o taką dowolną wielkość, jaka odpowiada wielkości jednej z zakresu temperatur neutralnych, a następnie łączy się je nierozłącznie za pomocą spoin termitowych sposobem spawania znanym z polskiego opisu patentowego nr 173818 oraz przymocowuje do podkładów śrubami lub uchwytami sprężystymi.In the known method, non-contact rail tracks are made as follows: Long rails are laid out on the prepared subgrade and the arranged sleepers for the assembly of the contactless runway. The assembly can be performed in one of two variants, namely: the designated track section is performed separately for one and the other rail run, or both rail runs are performed simultaneously. The process of joining rails should be carried out within the specified range of neutral temperature, ranging from: + 15 ° C to + 30 ° C. When assembling the first rail, one end is attached to the sleepers on a stop section, while a force coupling of a hydraulic compression-tensile device known from Polish patent specification No. 170 928 or a Geismar or Plasser device is attached to the other end of the rail and the rail is positioned in the correct location. Then the device is turned on and the force-coupled joint causes the rail to straighten. After straightening the rails, when joining rails at temperatures below the neutral temperature, the rails are lengthened by any amount corresponding to one of the neutral temperature range, and then they are inseparably connected by means of thermite welds using the welding method known from the Polish patent description no. 173818 and fastened to the sleepers with screws or spring clips.

Bezpieczna i bezawaryjna eksploatacja toru bezstykowego pod obciążeniem będzie, wówczas gdy zapewnione zostaną odpowiednie warunki geometryczne, właściwe zaprojektowanie i wykonanie torów, które pod wpływem zaistniałych obciążeń statycznych i dynamicznych nie ulegną zmianom wynikłym z naprężeń termicznych. Niezbędnym jest również spełnienie warunku, aby siła oporu, będąca składową wszystkich sił oporu elementów nawierzchni torowej wraz z podsypką, była większa od sił powstałych w szynach długich od naprężeń termicznych.Safe and failure-free operation of the non-contact track under load will be provided when appropriate geometric conditions are ensured, proper design and construction of tracks, which under the influence of static and dynamic loads will not change due to thermal stresses. It is also necessary to meet the condition that the resistance force, which is a component of all resistance forces of the track surface elements, including the ballast, is greater than the forces generated in long rails due to thermal stresses.

Najmniejsze stałe naprężenia termiczne w szynach podczas eksploatacji może jedynie zapewnić ich montaż w jednej konkretnej temperaturze zbliżonej do maksymalnych i minimalnych temperatur polskiej strefy klimatycznej, mieszczącej się w zakresie: od +20°C do +25°C. Przy wzrostach i spadkach temperatury zewnętrznej temperatura taka gwarantuje optymalnie naprężenia termiczne w bezstykowych szynach jezdnych. Aktualne przepisy i instrukcje branżowe dopuszczają i zalecają przeprowadzanie montażu, regulacji naprężeń, łączenia szyn długich oraz ich przymocowania do podkładów przy temperaturze szyny wynoszącej: od +15°C do +30°C. Jednak wykonanie tych prac na dłuższym odcinku torów odbywa się w okresie kilkunastu dni, w których temperatury, chociaż mieszczą się w wymaganym zakresie, lecz ró żnią się znacznie, co powoduje wprowadzenie w zamontowanych szynach stanu naprężeń termicznych, o różniących się wartościach. Sytuacja taka podczas eksploatacji torów bezstykowych powoduje kumulację naprężeń termicznych o nieznanych wielkościach, będących nawet na granicy wytężenia materiału szyn jezdnych, a w skrajnych przypadkach może być przyczyną pęknięć szyn lub innych uszkodzeń.The smallest constant thermal stresses in the rails during operation can only be ensured by their assembly in one specific temperature close to the maximum and minimum temperatures of the Polish climatic zone, ranging from + 20 ° C to + 25 ° C. When the outside temperature rises and falls, this temperature optimally guarantees the thermal stresses in the contactless running rails. The current regulations and industry instructions allow and recommend assembly, tension adjustment, joining of long rails and their attachment to sleepers at a rail temperature of: + 15 ° C to + 30 ° C. However, the performance of these works on a longer section of the track takes place over a period of several days, in which the temperatures, although within the required range, vary significantly, which results in the introduction of thermal stresses with different values in the installed rails. Such a situation during the operation of non-contact tracks causes accumulation of thermal stresses of unknown magnitude, even at the limit of the material stress of the rails, and in extreme cases it may cause cracks in the rails or other damage.

Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych według wynalazku polega na tym, że gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn trzecz jest niższa od temperatury wymaganej twym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur: od +20°C do +25°C, rozciąga się siłą N poszczególne łączone szyny długie, o wielkości wynikające z ich wydłużenia termicznego ΔL dla różnicy temperatur t_wym-t_rzecz, a następnie w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. Natomiast gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyny trzecz jest wyższa od ustalonej jako stała dla całego procesu łączenia temperatury wymaganej twym, rozciąga się siłą N poszczególne łączone szyny o wielkości stanowiące ich wydłużenie termiczne ΔL dla różnicy temperatur t_rzecz-t_wym, a następnie w tym stanie wydłużenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. W przypadku wykonywania regulacji naprężeń do jednolitej wartości w już zamontowanych szynach, przy temperaturze rzeczywistej trzecz większej od temperatury wymaganej twym, skraca się końce łączonych szyn o wielkość wydłużenia termicznego ΔL dla różnicy temperatur t_rzecz-t_wym. Następnie wydłuża się szynę siłą N do momentu uzyskania między szynami luzu spawalniczego oraz w tym stanie naprężenia łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie. Natomiast, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia szyny trzecz jest równa temperaturze wymaganej twym, ustalonej korzystnie z zakresu temperatur od +20°C do +25°C, łączy się końce szyn nierozłącznie poprzez zespawanie.The method of making contactless rail tracks according to the invention consists in the fact that when the actual temperature during joining the rails is lower than the temperature required by yours, preferably set in the temperature range: from + 20 ° C to + 25 ° C, individual rails to be joined are stretched by the force N long, the size resulting from the thermal expansion ΔL temperature difference t -t _dimensions _item, and then in this state the ends of the extension rails are combined integrally by welding. In contrast, when the actual temperature of the connecting rail trzecz is greater than a predetermined constant for the whole process to connect the required temperature thy extends force N each connected to bus size forming the thermal expansion ΔL for _{the benefit of} the temperature difference t -t _dimensions, and in this condition of the elongation, the ends of the rails are permanently joined by welding. If adjustments are made to the uniform stress values of already installed rails and the actual temperature trzecz greater than the desired temperature thy shortens the ends of the rails connected by an amount ΔL for the thermal expansion difference in temperature t _{in favor} -t _acid. Then, the rail is lengthened by the force N until there is a welding play between the rails, and in this state of tension, the ends of the rails are permanently joined by welding. On the other hand, when the actual temperature during joining the rail is equal to the temperature required by your, preferably set in the temperature range from + 20 ° C to + 25 ° C, the ends of the rails are permanently joined by welding.

Wielkości wydłużeń ΔL łączonych szyn przy temperaturze rzeczywistej mniejszej od temperatury wymaganej oraz wielkości skróceń ΔL końców łączonych szyn przy regulacji naprężeń termicznychElongation ΔL of the joined rails at the actual temperature lower than the required temperature and the shortening ΔL of the ends of the joined rails when adjusting the thermal stresses

PL 207 429 B1 w istnieją cym torze, gdy temperatura rzeczywista jest wię ksza od temperatury wymaganej oblicza się z nastę pują cego wzoru:In the existing track, when the real temperature is higher than the required temperature, it is calculated using the following formula:

^{ΔL aL (t}wym^-trzecz) gdzie: ^{ΔL aL (t} pron- ^t thing) where:

α - oznacza współczynnik rozszerzalności liniowej materiału szyny,α - is the linear expansion coefficient of the rail material,

L - dł ugość szyny, twym - temperatura wymagana, wzięta z korzystnego zakresu temperatur od +20°C do +25°C, trzecz - temperatura rzeczywista podczas łączenia i przymocowania szyny.L - rail length, tw - required temperature, taken from the preferred temperature range from + 20 ° C to + 25 ° C, but - the actual temperature during joining and fixing the rail.

Wielkość siły N niezbędnej do uzyskania wymaganego wydłużenia ΔL szyny oblicza się według następującego wzoru:The magnitude of the force N necessary to obtain the required rail elongation ΔL is calculated according to the following formula:

N= α E F (trzecz-twym) w którym:N = α E F (triple) where:

α oznacza współczynnik rozszerzalności liniowej materiału szyny,α is the linear expansion coefficient of the rail material,

E - współczynnik sprężystości materiału szyny,E - modulus of elasticity of the rail material,

F - pole powierzchni przekroju szyny.F - rail cross-sectional area.

Uzyskanie jednolitej wartości naprężeń w bezstykowym torze jezdnym sposobem według wynalazku można przeprowadzać w dwóch sytuacjach:Obtaining a uniform value of stresses in a non-contact carriageway by the method according to the invention can be carried out in two situations:

W pierwszej, gdy montaż torów szynowych wykonywany jest po raz pierwszy. W drugiej, gdy regulację naprężeń termicznych przeprowadza się po wstępnej eksploatacji toru, co dodatkowo wymaga wykonania demontażu przytwierdzeń szyn do podkładów.In the first, the installation of the rail tracks is performed for the first time. In the second case, when the thermal stresses are adjusted after the initial track exploitation, which additionally requires the dismantling of rail fastenings to the sleepers.

Jeżeli temperatura rzeczywista podczas łączenia szyn i ich przytwierdzania do podkładów jest niższa od temperatury wymaganej, wówczas szyny wydłuża się metodą naprężania jednostronnego lub dwustronnego. Natomiast, przy regulacji naprężeń termicznych w istniejącym torze i gdy temperatura rzeczywista jest wyższa od temperatury wymaganej, wówczas należy zastosować metodę ściskania łączonych szyn, lecz nie stosuje się jej, zastępując ją skracaniem końców szyn, o wielkości wynikające z wydłużeń termicznych ΔL dla różnic temperatur t_rzecz-t_wym, a następnie wydłuża się je o taką samą wartość AL, co daje taki sam wynik przy znacznie mniejszych kosztach ekonomicznych i prawie żadnych problemach technicznych.If the actual temperature during joining the rails and attaching them to the sleepers is lower than the required temperature, then the rails are lengthened by one-sided or two-sided stretching. On the other hand, when adjusting the thermal stresses in the existing track and when the actual temperature is higher than the required temperature, then the method of compressing the rails to be joined should be used, but it is not used, replacing it by shortening the ends of the rails, with the values resulting from thermal elongation ΔL for temperature differences t -t _dim _thing, and then they extended it by the same amount AL, which gives the same result at much lower economic cost and almost no technical problems.

Wykonanie bezstykowych torów szynowych sposobem według wynalazku zapewnia wymuszone uzyskanie jednolitej wartości naprężeń termicznych dla optymalnej temperatury, a tym samym znacznie zwiększa bezpieczeństwo podczas ich eksploatacji oraz pozwala na zwiększenie szybkości jazdy taboru kolejowego po tych torach.The production of non-contact rails with the method according to the invention ensures forced achievement of a uniform value of thermal stresses for optimal temperature, and thus significantly increases the safety during their operation and allows to increase the speed of rolling stock on these tracks.

Wykonanie torów szynowych sposobem według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia rzut poziomy torów wykonywanych metodą wydłużenia jednostronnego, a fig. 2 przedstawia rzut poziomy torów z wykonywaną regulacją naprężeń termicznych metodą wydłużenia dwustronnego.The implementation of rail tracks by the method according to the invention is shown in the exemplary embodiments in the drawings, in which: Fig. 1 shows a plan view of tracks made with the method of one-sided elongation, and Fig. 2 shows a plan view of tracks with performed regulation of thermal stresses by means of double-sided elongation.

Sposób wykonania bezstykowych torów szynowych według wynalazku przedstawiony został w następujących przykładach:The method of producing non-contact rail tracks according to the invention is shown in the following examples:

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Bezstykowy tor szynowy, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia i przymocowania szyn jest niższa od temperatury wymaganej +22°C, wykonywany metodą wydłużenia jednostronnego, według fig. 1, realizowany jest w następujący sposób:A non-contact rail track, when the actual temperature during joining and fixing the rails is lower than the required temperature of + 22 ° C, performed using the one-sided elongation method, according to Fig. 1, is performed as follows:

- Szyny przymocowuje się do podkładów na długości 100 mb, które stanowią początkowy odcinek oporowy. Odcinek ten przeciwdziała sile N potrzebnej do wydłużenia szyny AL, którą wytwarza hydrauliczne urządzenie ściskająco-rozciągające,- The rails are attached to the sleepers on the length of 100 m, which constitute the initial stop section. This section counteracts the force N needed to lengthen the AL rail, which is generated by the hydraulic compression and stretching device,

- Przejeżdża się wózkiem motorowym po tym odcinku toru w celu wyregulowania sił podłużnych w szynach przed ich montażem,- A motor trolley is run over this section of the track in order to adjust the longitudinal forces in the rails before their assembly,

- Osadza się szyny na rolkach dla zmniejszenia tarcia między szyną a przekładką, w odległości co 20 m dla szyn UIC 60 i co 15 dla szyn S 49,- Rails are placed on rollers to reduce friction between the rail and the spacer, every 20 m for UIC 60 rails and every 15 for S 49 rails,

- Do szyn w miejscu planowanego ich połączenia 2 zamontowuje się złącza siłowe 1 urządzenia ściskająco-rozciągającego,- Force joints 1 of the compression-tensile device are mounted to the rails in the place of their planned connection 2,

- Dokonuje się pomiaru temperatury rzeczywistej w szynie,- the actual temperature is measured in the rail,

- Oblicza się wartość wydłużenia szyny AL oraz wartość wymaganej siły wydłużającej N, dla konkretnej temperatury wymaganej twym z zakresu od +20°C do +25°C, korzystnie +22°C,- The value of the rail elongation AL and the value of the required elongation force N are calculated, for the specific temperature required by you in the range from + 20 ° C to + 25 ° C, preferably + 22 ° C,

PL 207 429 B1PL 207 429 B1

- Nastawia się w urządzeniu wartość obliczonej siły wydłuż ającej N, włącza się urządzenie i wydłuża się szyny o wartość obliczonego wydłużenia AL,- The value of the calculated elongation force N is set in the device, the device is turned on and the rails are lengthened by the value of the calculated elongation AL,

- Po uzyskaniu wymaganego wydłużenia AL szyn złącze siłowe 1 pozostaje włączone i podczas jego włączenia usuwa się rolki spod szyn, ostatecznie przymocowuje się oba toki szynowe do pokładów oraz wykonuje się zespawanie końców wydłużanych szyn z końcami następnie montowanych szyn, a po ich ostygnięciu wyłącza się złącze siłowe 1.- After obtaining the required extension AL of the rails, the force joint 1 remains on and when it is turned on, the rollers are removed from under the rails, finally both rail tracks are attached to the decks and the ends of the extended rails are welded to the ends of the rails that are then installed, and after they cool, the joint is turned off strength 1.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Bezstykowy tor szynowy, gdy temperatura rzeczywista podczas łączenia i przymocowania szyn jest wyższa od temperatury wymaganej +22°C, wykonywany metodą wydłużenia jednostronnego lub dwustronnego realizowany jest w następujący sposób:A non-contact rail track, when the actual temperature during joining and fastening the rails is higher than the required temperature of + 22 ° C, performed using the one-sided or two-sided elongation method is performed as follows:

- Szyny jednostronnie lub dwustronnie przymocowuje się do podkładów na długości 100 mb, które stanowią początkowy odcinek oporowy,- The rails are mounted on one or both sides to the sleepers on the length of 100 m, which constitute the initial stop section,

- Osadza się szyny na rolkach dla zmniejszenia tarcia między szyną a przekładką, w odległości co 20 m dla szyn UIC 60 i co 15 m dla szyn S 49,- Rails are placed on rollers to reduce friction between the rail and the spacer, every 20 m for UIC 60 rails and every 15 m for S 49 rails,

- Do szyn każdego toku w miejscu planowanego ich połączenia 2 zamontowuje się złącza siłowe 1 urządzenia ściskająco-rozciągającego,- For the rails of each rail, at the place of their planned connection 2, force joints 1 of the compression-tensile device are mounted,

- Oblicza się wartość wydłużenia AL szyny oraz wartość wymaganej siły wydłużającej N, dla konkretnej temperatury wymaganej twym z zakresu od + 20°C do 25°C, korzystnie +22°C,- The value of the rail elongation AL and the value of the required elongation force N are calculated for the specific temperature required by you in the range from + 20 ° C to 25 ° C, preferably + 22 ° C,

- Nastawia się w urządzeniu wartość obliczonej siły wydłużającej N, włącza się urządzenie i wydłuża się szyny o obliczoną wartość AL,- The value of the calculated elongation force N is set in the device, the device is turned on and the rails are lengthened by the calculated value of AL,

- Po uzyskaniu wymaganego wydłużenia AL szyn, złącze siłowe pozostaje włączone, a podczas jego włączenia usuwa się rolki spod szyn, ostatecznie przymocowuje się oba toki szynowe do pokładów oraz wykonuje się zespawanie końców szyn, a po ich ostygnięciu wyłącza się złącze siłowe 1.- After obtaining the required extension AL of the rails, the force joint remains on, and when it is turned on, the rollers are removed from under the rails, finally both rail tracks are attached to the decks, the ends of the rails are welded together, and when they cool, the force joint 1 is turned off.

P r z y k ł a d IIIP r z x l a d III

Regulacja naprężeń do jednolitej wartości w zamontowanych szynach, gdy temperatura rzeczywista trzecz podczas łączenia i przymocowania szyn jest wyższa od temperatury wymaganej twym +22°C, wykonywany metodą wydłużenia dwustronnego, według fig. 2 realizowany jest w następujący sposób;Adjusting the stresses to a uniform value in the mounted rails, when the actual temperature during joining and fixing the rails is higher than the temperature required by t + 22 ° C, performed by the method of double elongation, according to Fig. 2, is carried out as follows;

- Szyny przymocowuje się dwustronnie do podkładów na długości 100 mb, które stanowią odcinek oporowy,- The rails are attached to the sleepers on both sides along a length of 100 meters, which constitute a retaining section,

- Przecina się toki w środku regulowanego odcinka lub rozkręca się zaciski szynowe,- The tracks are cut in the middle of the regulated section or the rail clamps are unscrewed,

- Rozmontowuje się szyny od podkładów na odcinkach dziennego przerobu,- Rails from sleepers are disassembled in sections of daily processing,

- Przejeżdża się wózkiem motorowym w celu wyregulowania sił podłużnych w szynach przed ich montażem,- The motor trolley is run to adjust the longitudinal forces in the rails before their assembly,

- Skraca się końce łączonych szyn o wielkość stanowiącą ich wydłużenie termiczne AL dla różnicy temperatur trzecz-twym,- the ends of the rails to be joined are shortened by the amount representing their thermal elongation AL for the temperature difference

- Oblicza się wartość wydłużenia AL szyn oraz wartość wymaganej siły wydłużającej N, dla konkretnej temperatury wymaganej twym z zakresu od +20°C do +25°C, korzystnie +22°C.- The value of the elongation AL of the rails and the value of the required elongation force N are calculated for the specific temperature required by t in the range from + 20 ° C to + 25 ° C, preferably + 22 ° C.

- Nastawia się w urządzeniu wartość obliczonej siły wydłużającej N, włącza się urządzenie i wydłuża się szyny do momentu uzyskania luzu spawalniczego,- The value of the calculated elongation force N is set in the device, the device is turned on and the rails are extended until the welding clearance is obtained,

- Po uzyskaniu wymaganego wydłużenia AL szyn, złącze siłowe 1 pozostaje włączone, a podczas jego włączenia usuwa się rolki spod szyn, ostatecznie przymocowuje się oba toki szynowe do pokładów oraz wykonuje się zespawanie końców szyn, a po ich ostygnięciu wyłącza się złącze siłowe 1.- After obtaining the required extension AL of the rails, force joint 1 remains on, and when it is turned on, the rollers are removed from under the rails, finally both rail tracks are attached to the decks and the ends of the rails are welded, and after cooling the force joint 1 is turned off.

Claims

1. The method of making contactless rail tracks, consisting in laying the rails on the prepared substrate and connecting their ends inseparably, characterized in that when the actual temperature during joining the rails is lower than the temperature required by yours, preferably set in the temperature range: from + 20 ° C to + 25 ° C, stretched by force N each connected to the long rail, the size resulting from the thermal expansion ΔL temperature difference t -t _dimensions _item, and then in this state the ends of the extension rails are combined integrally by welding.

The method of making contactless rail tracks, consisting in setting and inseparably connecting the ends of the rails by welding, characterized in that when the actual temperature during joining the rails is higher than the constant temperature for the entire joining process, the temperature required by you, preferably determined from the temperature range : from + 20 ° C to + 25 ° C, the individual rails to be joined are stretched by the force N, the size of which is their thermal elongation ΔL for the temperature difference, and then, in this state of elongation, the ends of the rails are joined permanently by welding.

3. The method of making contactless rail tracks, consisting in setting and inseparably connecting the ends of the rails by welding, characterized in that when adjusting thermal stresses in the existing track, when the actual temperature during joining the rails is higher than the temperature set as constant for the entire process of connecting the temperature required thy, determined preferably in a temperature range from + 20 ° C to + 25 ° C, reduced the ends of the joined rails long, the size of which are their thermal expansion ΔL temperature difference t _thing - t _dim, then extends combined rail force N until the welding clearance is obtained and in this state of elongation, the ends of the rails are permanently joined by welding.