Конструкция верхнего строения бесстыкового пути
На отечественных железных дорогах типовой является конструкция температурно-напряженного бесстыкового пути, которая реагирует как на динамические воздействия подвижного состава, так и силы, возникающие в пути при изменениях температуры рельсов.
Основные требования к конструкции, устройству и состоянию элементов верхнего строения бесстыкового пути сводятся к следующему:
- рельсы должны обладать достаточным запасом прочности при работе на изгиб и кручение для компенсации температурных напряжений, которые могут достигать 125—150 МН/м;
- путевая решетка должна иметь достаточную жесткость для предотвращения поперечных сдвижек пути и нарушения его устойчивости;
- балластная призма по конструкции, материалу и состоянию должна обеспечивать стабильное положение путевой решетки, достаточное сопротивление продольным и поперечным перемещениям шпал, предохранять путевую решетку от угона и отводить воду;
- промежуточное и стыковое скрепления должны обеспечить изменение стыкового зазора между смежными плетями не более чем на 0,010—0,011 м при максимальных изменениях температуры рельсов, а также предохранять плети от угона по шпалам и образования значительного зазора в случае сквозного излома рельсовой плети.
Отечественные железные дороги расположены в основном между 50° и 60° северной широты, а более 6,3 тыс. км — между 60° и 70° этой широты. Многообразие климатических, погодных и других природных условий, а также стремление иметь единую конструкцию бесстыкового пути осложнили проблему создания подобной конструкции.
К настоящему времени в мировой практике используются две основные конструкции температурно:напряженного бесстыкового пути:
- бесстыковой путь с промежуточными скреплениями, упругие элементы которого обеспечивают постоянную надежную связь рельсовых плетей с подрельсовым основанием из железобетонных рам или плит, либо железобетонных или деревянных шпал;
- бесстыковой путь на деревянных шпалах с костыльным промежуточным скреплением, в котором связь сварных плетей с такими шпалами обеспечивается с помощью противоугонных приспособлений.
Первая конструкция бесстыкового пути нашла широкое применение на железных дорогах Западной Европы, Японии и ряда других стран. Бесстыковой путь с костыльным скреплением на деревянных шпалах применяется на железных дорогах США, Канады, стран Южной Америки, Азии, Африки.
От продольных смещений рельсовые плети в последнем случае удерживаются мощными пружинными противоугонами, которые ставятся по четыре штуки на каждую шпалу «в замок» (на подвижных концах плети и в зоне сварных стыков) или на каждой второй шпале в средней неподвижной части плети. Следует напомнить, что в конструкции такого пути применяются деревянные шпалы из твердых пород древесины (дуб, бук и им подобные) и противоугоны из металла особого качества. На участках бесстыкового пути за рубежом укладывают на 1 км до 2200 шт. шпал (США, Канада); применяют более тяжелые, весом до 350—400 кг железобетонные шпалы; плечо балластной призмы увеличивают до 40—50 см и т.д.
В дальнейшем мы сделаем попытку пояснить, почему на наших железных дорогах подобная конструкция бесстыкового пути (с костыльным скреплением) не нашла сколько:нибудь значительного применения.
Система ведения путевого хозяйства, действующая на железных дорогах России, основана на классификации путей в зависимости от грузонапряженности линии и скоростей движения поездов.
Принципы, технические параметры и нормативы по эксплуатации железнодорожного пути изложены в «Положении о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ», которое является основным нормативно:техническим документом путевого хозяйства.
Железнодорожные пути классифицируются следующим образом (табл. 2.1).
По грузонапряженности пути разделяются на пять групп, а по допускаемым скоростям — на семь категорий, обозначенных соответственно буквами и цифрами. Классы путей, представляющие собой сочетание групп и категорий, обозначены цифрами, например: путь 1Б2 относится к 1-му классу, группе Б, 2-й категории.
Таблица 2.1
Классы путей
| Группа пути | Грузонапряженность, млн ткм бр. на км в год1 | Категория пути — допускаемые скорости движения поездов, км/ч | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| 121–140 | 101–120 | 81–100 | 61–80 | 41–60 | 40 и менее | Станционные, подъездные и прочие пути2 | ||
| > 80 | > 70 | > 60 | > 50 | > 40 | ||||
| Главные пути | ||||||||
| Б | Более 50 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 5 |
| В | 25–50 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | |
| Г | 10–25 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| Д | 5–10 | 2 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | |
| Е | 5 и менее | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | |
1 Величины грузонапряженности, стоящие перед тире, — исключительно, после тире — включительно.
2 Приемо-отправочные и другие станционные пути, предназначенные для сквозного пропуска поездов со скоростями 40 км/ч и более, подъездные пути со скоростями более 40 км/ч, а также горочные пути относятся к 3-му классу. Станционные пути, не предназначенные для сквозного пропуска поездов, при установленных скоростях 40 км/ч, а также специальные пути, предназначенные для обращения подвижного состава с опасными грузами, сортировочные и подъездные пути со скоростями движения 40 км/ч относятся к 4-му классу. Остальные станционные и подъездные пути относятся к 5-му классу.
В зависимости от числа поездов дальнего следования и пригородных в графиках путь может быть:
- 1-го класса (более 100 поездов в сутки);
- 2-го класса (31—100 поездов в сутки);
- 3-го класса (6—30 поездов в сутки).
Нормы и правила укладки, технического обслуживания и ремонта бесстыкового пути устанавливаются «Техническими указаниями по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути», утвержденными МПС РФ 31 марта 2000 г. (ТУ:2000). Участки бесстыкового пути, ранее уложенные на деревянных шпалах, эксплуатируются до конца срока их службы по «Техническим указаниям по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути», утвержденным в 1991 г. (ТУ:91).
Рассмотрим основные конструктивные элементы верхнего строения современного бесстыкового пути.
Технические условия и требования, предъявляемые к конструкции и элементам верхнего строения бесстыкового пути, приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Технические условия и требования, предъявляемые к конструкции и элементам верхнего строения пути при усиленном капитальном и капитальном ремонтах пути
| Класс пути | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. Конструкция верхнего строения пути | ||||
| Бесстыковой путь на железобетонных шпалах | Звеньевой путь на железобетонных шпалах | |||
| 2. Типы и характеристика верхнего строения пути | ||||
| Рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории В и Т1 | Рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории Т1 и Т2 | Рельсы Р65, старогодные I группы годности; I и II группы годности репрофилированные | Рельсы старогодные Р65 II и III группы годности | Рельсы старогодные Р65 III группы годности |
| Скрепления новые | Скрепления новые и старогодные (в том числе отремонтированные) | |||
| Шпалы железобетонные новые I сорта | Шпалы железобетонные старогодные | |||
| 1840 шт./км (в кривых радиусом до 1200 м — 2000 шт./км) | 1600 шт./км в кривых радиусом 1200 м и менее — 1840 шт./км | 1440 шт./км в кривых радиусом 650 м и менее — 1600 шт./км | ||
| Балласт щебеночный с толщиной слоя: под железобетонными шпалами 40 см; под деревянными шпалами 35 см |
Балласт щебеночный с толщиной слоя под шпалами: |
Балласт всех типов с толщиной слоя под шпалами не менее 20 см | ||
| Размеры балластной призмы в соответствии с типовыми поперечными профилями | ||||
| 3. Виды работ при замене верхнего строения пути | ||||
| Усиленный капитальный ремонт пути | Капитальный ремонт пути | |||
| 4. Конструкции и типы стрелочных переводов | ||||
| Р65 новые; рельсовые элементы закаленные. Брусья железобетонные новые | Рельсы и металлические части старогодные. Брусья железобетонные — новые и старогодные | |||
| 5. Виды работ по замене стрелочных переводов | ||||
| Усиленный капитальный ремонт стрелочных переводов | Капитальный ремонт стрелочных переводов | |||
| 6. Земляное полотно и искусственные сооружения | ||||
| Земляное полотно, искусственные сооружения и их обустройства должны удовлетворять максимальным допускаемым осевым нагрузкам и скоростям движения поездов в зависимости от групп и категорий путей | ||||