III. Устройство верхнего строения пути

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение. Верхнее строение пути, подверженное воздействию неблагоприятных факторов (проходящих поездов, атмосферных осадков, колебаниям температуры и т. д.) должно быть устойчивым, прочным, долговечным и экономичным.

Верхнее строение пути (рис. 2) представляет собой комплексную конструкцию. Эта конструкция включает в себя: балластный слой, рельсы, прикрепленные к шпалам рельсовыми скреплениями (рельсошпальная решетка),а такжевспомогательные элементы (противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья).

Рельсы - стальные профилированные прокатные изделия в виде полос, предназначены для движения подвижного состава железных дорог, метрополитена, трамвая и др. передвижных, поворотных и вращающихся конструкций. Рельс - элементы верхнего строения пути, уложенные на опоры и скрепленные с ними и между собой, образуют рельсовую колею, непосредственно воспринимают давление колёс подвижного состава, имеют двутавровый профиль, который наиболее целесообразен при работе на изгиб при вертикальной нагрузке. Соединение шпал и рельсов промежуточными скреплениями позволяет сохранить установленную ширину колеи (1520 мм - расстояние между внутренними гранями головок рельсов). Рельсы должны быть прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Их изготавливают из высокопрочной углеродистой стали.

Типы рельсов: в зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на типы: Р50, Р65 и Р75. Буква «Р» означает рельс, а число – округленное значение массы, (кг), одного погонного метра рельса. Выбор типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов.

Длина рельсов: рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м. В качестве уравнительных рельсов для бесстыкового пути и в зоне укладки стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины 12,5 м и укороченные длиной 12,46; 12,42 и 12,38 м.

Срок службы рельсов определяется числом тонн брутто проследовавшего по ним груза до их перекладки и в среднем для рельсов Р65 составляет 500 млн. т, а для Р50 – 350 млн. т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65. После истечения срока службы, рельсы снимают, сортируют, ремонтируют и вновь укладывают в путь, но на менее напряженные участки пути. Таким образом, срок службы рельсов продлевается.

Рис.2. Элементы верхнего строения пути:1 – рельс; 2 – шпала; 3 – промежуточное рельсовое скрепление; 4 – песчаная подушка; 5 – щебеночный балласт; 6 – земляное полотно

Шпалы - основа для крепления рельсов (деревянные, железобетонные, реже металлические), обеспечивая неизменность взаимного положения рельсовых нитей, воспринимают давление от рельсов и передают его на балластный слой.

Балластный слой - слой в виде узкой подушки из сыпучих материалов (щебень, гравий, песок и др.), укладываемый на земляное полотно железнодорожного пути. Балласт создаёт упругое основание для шпал, обеспечивая устойчивость рельсовой колеи, плавный ход поездов, способствует быстрому отводу воды от шпал и т. д.

Противоугон -скоба, закрепленная на подошве железнодорожного рельса, упирающаяся в шпалу. Противоугон препятствует угону (продольному смещению) рельсов от действия на них колёс подвижного состава.

Порядок устроения верхнего устройства пути: Балластный слой укладывается на основную площадку земляного полотна. Рельсошпальная решетка укладывается на балласт. При этом шпалы заглубляются в балластный слой. Толщина балластного слоя и расстояние между шпалами должны быть такими, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки.

Балластный слой:формируется из таких материалов как щебень, песок, гравий; его назначение:

Ø восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна;

Ø обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выправления рельсошпальной решетки в плане и профиле;

Ø отвод поверхностных вод от рельсошпальной решетки.

Все основные направления сети железных дорог Росси имеют на главных путях щебеночный балласт. Наиболее предпочтительный материал для балласта – щебень:хорошо пропускает воду, не смерзается в зимнее время года, оказывает в 1,5 раза большее сопротивление продольному сдвигу, допускает в 2 раза большее вертикальное давление по сравнению с песчаным балластом и обеспечивает больший срок службы балласта, чем любой другой материал. Однако щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (уголь, шлак, торф, руда и т. п.), просыпающимися на путь при перевозках, что ухудшает его дренирующие свойства. В связи с этим щебеночный балласт периодически очищают, а гравийный и песчаный заменяют и пополняют. Для предохранения от загрязнения и уменьшения расхода щебень укладывают на песчаную подушку.

Деревянные шпалы: достоинство - легкость, упругость, простота изготовления, удобство крепления рельсов, высокое сопротивление протеканию тока в рельсовых цепях. К недостаткам таких шпал относятся небольшой срок службы и значительный расход древесины. Для продления срока службы деревянные шпалы пропитываются масляными антисептиками. По форме поперечного сечения деревянные шпалы бывают обрезные, опиленные с четырех сторон, полуобрезные, у которых опилены три стороны и необрезные, имеющие опиленные поверхности только сверху и снизу (рис. 3).

Рис. 3. Поперечные профили обрезных (а); полуобрезных (б); необрезных (в) деревянных шпал: h_шп – высота шпалы; b, b^/ – ширина верхней постели; b₁ – ширина нижней постели

В зависимости от назначения деревянные шпалы изготавливают трех типов. Шпалы I типа предназначены для главных путей магистральных железных дорог, II типа – для станционных и подъездных путей, III типа – для путей промышленных предприятий. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм.

Железобетонные шпалы: их изготавливают из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой проволоки периодического профиля диаметром 3 мм. Достоинство железобетонных шпал: долговечность (до 50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути и плавности хода поездов, что обусловлено одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме этого, при производстве железобетонных шпал не используется древесина, которая может быть применена в других отраслях народного хозяйства. Недостаток железобетонных шпал: является большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость и сложность крепления рельсов к ним. Для повышения упругости под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока применяют рельсовые скрепления специальной конструкции с электроизоляционными деталями. При использовании железобетонных шпал противоугон не применяют.

Порядок расположения шпал по длине рельсового звена - эпюра. На железных дорогах России применяют три эпюры, соответствующие укладке 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.

Поиск по сайту: