1.2 Конструкция пути на деревянных шпалах

Конструкция пути на деревянных шпалах состоит из рельс ( длиной 12,5 и 25метров), деревянных опор, промежуточных скреплений и балласта.

Рельсы. Назначение рельсов — создать поверхности с наименьшими сопротивлениями для качения колёс подвижного состава, непосредственно воспринимать и упруго пе­редавать воздействие силы от колёс на опоры (шпалы, брусья) и на­правлять в движении колёса подвижного состава. На участках с автоблокировкой рельсовые нити служат проводниками сигнального тока, а на участках с электрической тягой - обратного тягового тока.

К рельсам предъявляются следующие требования: они должны быть достаточно прочными, долговечными, надежными в эксплуатации, износостойкими, твёрдыми и в то же время достаточно вязкими (не­хрупкими), так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку.

Совершенствование рельсов осуществляется комплексом взаимосвязанных мероприятий, проводимых по следующим основным направлениям: увеличение массы рельсов, совершенствование их профилей, повышение качества изготовления рельсов на заводах, а также улуч­шение условий их работы в пути и совершенствование системы ведения рельсового хозяйства.

Масса рельсов, поперечные профили и размеры (рисунок 1.2), химический состав рельсовой стали и технология их изготовления взаимосвязаны и в совокупности определяют эксплуатационные качества рельса как элемента верхнего строения пути.

Рис. 1.2. Поперечные профили и размеры рельсов типов Р-75,Р-65,Р-50

На железных дорогах России преимущественно уложены рельсы типов Р-75, Р-65, Р-50. В кривых участках пути по внутренней нити укладывают рельсы стандартных укорочений на 160,80мм.

Для соединения отдельных рельсов, примыкающих друг к другу торцами, в непрерывные рельсовые нити концы их перекрывают с обеих сторон накладками и стяги­вают через отверстия болтами; такое соединение рельсов называется стыком.

Под катящимся колесом рельсовая нить упруго прогибается. При исправном пути, одинаковых по типу, размерам и состоянию шпалах, равномерном расположении и одинаковой подбивке их, одинаковом по качеству и толщине подшпальном основании (балласте) и здоровом однородном земляном полотне упругий прогиб практически одинаков на всем протяжении рельса, если нагрузка на колесо не меняется. При этих условиях траектория точки катания колеса с рельсом на его про­тяжении представляет собой примерно прямую линию.

Стыковые скрепления должны обеспечивать это и в зоне стыка. Практически существующей конструкцией стыковых скреплений обеспе­чить такое положение не удаётся и траектория точки контакта колеса с рельсом в стыке имеет перелом. Вследствие этого создаются допол­нительные ударно-динамические воздействия на путь из-за большей (примерно в 2 раза) упругой просадки рельсовой нити и наличия зазоров. Стыки создают и дополнительное сопротивление движению поездов (около 10% основного сопротивления).

Конструкция рельсового стыка должна удовлетворять трём ос­новным требованиям:

• воспринимать изгибающий момент и поперечную силу на протяже­нии стыка. Это требование предопределяет необходимость максималь­ной монолитности, плотности скрепления, чтобы элементы стыка были достаточно прочными, не смещались и не скользили один относительно другого при работе стыка;

• допускать продольные перемещения концов рельсов в стыке при изменении длины рельса вследствие колебаний температуры. Это тре­бование вызывает необходимость определённой свободы перемещений концов рельсов относительно стыковых скреплений;

• обеспечивать возможность изготовления деталей стыка одним из способов массового производства — прокатом, штамповкой, литьём. При этом необходимо, чтобы была обеспечена плотность прилегания рабочих граней накладки к низу головки и верху подошвы концов рельсов в стыке, хотя государственным стандартом допускаются отклонения в размерах — по высоте шейки рельса (+0,3; -0,7 мм), ширине подошвы рельса(+1; -1,5 мм), высоте накладки (±0,5 мм) и по толщине накладки (±0,75 мм). Вследствие противоречивости требований к рель­совому стыку до сих пор не создана конструкция, которая удовлетворяла бы одновременно всем требованиям полностью.

В стыках существующей конструкции при изменении длины рельсов вследствие колебаний температуры концы их перемещаются, но преодолевают при этом значительные силы трения о накладки, сжима­ющие рельсовые концы под натяжением болтов.

По расположе­нию рельсовых опор (шпал, брусьев) в стыке относительно концов рельсов различают следующие виды стыков (рисунок 1.3): на весу, когда стык расположен в пролете между шпалами и расстояние между ними достаточно для подбивки каждой из них с обеих сторон; на сдвоенных шпалах, когда обе стыковые шпалы сближены до соприкосновения и стянуты болтами.

В стыке на весу под нагрузкой колеса каждая накладка работает как балка, опирающаяся по концам на подошву рельса и нагруженная в средней части нажатием граней головок концов рельсов. Концы рельсов в стыке работают в основном как консоли, свешивающиеся в стыковой пролет за стыковые шпалы. Верхние части накладок под нагрузкой сжаты, а головок рельсов — растянуты; в нижних гранях накладок происходит обратное явление. Это вызывает взаимное скольжение, истирание рабочих граней накладок и поверхностей головки и подошвы рельсов, к которым они прилегают.

Основное преимущество стыка на весу — его большая упругость и меньшее кантование стыковых шпал, а недостаток — более высокие напряжения в элементах стыка.

При стыке на сдвоенных шпалах работа накладок и рельсовых концов несколько облегчается по сравнению с работой их при стыке на весу, но так как шпалы являются упругими опорами, рельсовая нить прогибается, хотя и меньше, чем при стыках на весу. Поэтому в стыках на сдвоенных шпалах накладка тоже работает на изгиб, хотя и в меньшей степени.

Рис. 1.3. Конструкция стыка: а — на весу; б — на сдвоенных шпалах

Основным преимуществом стыка на сдвоенных шпалах является примерно на 20% меньший прогиб рельсовой нити, следовательно, меньшие напряже-ния в его элементах, в первую очередь в накладках. Этим преимуществом пользуются при устройстве, например, изолирующих стыков с металли-ческими накладками уменьшенного поперечного сечения, имеющими мень-шую прочность, чем типовые металлические накладки при стыках на весу.

Основными недостатками стыка на сдвоенных шпалах являются его сравнительно большая жёсткость и трудность подбивки сдвоенных шпал. Стандартным стыком принят стык на весу с расстоянием между осями шпал 420 мм при рельсах Р75, Р65 и 440 мм при рельсах Р50.

По относительному расположению стыков на одной и другой рель­совых нитях различают стыки по наугольнику, т.е. в одном створе по обеим нитям, и вразбежку, когда стык на одной нити не находится против стыка на другой. Обычно при этом стык одной нити располагается примерно против середины рельса другой нити. Имеются случаи и независимого расположения стыков по обеим нитям.

На сети отечественных дорог принято расположение стыков по ноугольнику, так как при этом обеспечивается достаточная плав­ность хода поездов и создаются лучшие условия для изоляции участ­ков автоблокировки, а также для укладки и снятия путевой решетки целыми звеньями механизированным способом при постройке и ремонте пути.

Стыковые накладки предназначены для прочного соединения рельсов в непрерывную рельсовую нить. Форма накладок видоизменялась по мере повышения напряжённости работы пути, накопления результатов наблюдений за работой стыков и на основе специальных исследований. В настоящее время применяются двух­головые накладки, у которых сечение по длине не изменяется, не считая мест расположения болтовых отверстий. Эти накладки на самых грузонапряжённых линиях работают без изломов, несмотря на то что имеют меньшую массу по сравнению с ранее применявшимися фартучными накладками.

Конструкции накладок, рассчитанные на плотное прилегание к рельсу более чем по двум плоскостям, оказываются практически не­пригодными, так как при постановке на место накладка упирается в две какие-либо расположенные под углом друг к другу плоскости и подвинуть её вплотную к третьей плоскости, до которой накладка не дошла, не представляется возможным.

Достичь плотности прилегания одновременно более чем по двум плоскостям можно только станочной пригонкой каждой накладки к определённому стыку, что практически невозможно. Поэтому применяют стыковые накладки, заклинивающиеся по двум поверхностям: нижней грани головки и верхней грани подошвы рельса.

Рабочие грани накладок имеют уклон к горизонту, соответствующий уклону нижней грани головки и верхней грани подошвы рельсов. Это позволяет подтягиванием стыковых болтов «выбирать» зазоры меж­ду рабочими гранями накладок и прилегающими поверхностями рель­сов и обеспечивать необходимую плотность заклинивания накладки в пазухе рельса при наличии производственных допусков в размерах пазухи. рельса и накладки и по мере износа контактирующих по­верхностей.

Для нормальной работы стыка весьма важно, чтобы стыковые нак­ладки имели достаточную длину. Силы, отрывающие головку от шейки при переходе колеса через стык с отдающего конца рельса на прини­мающий конец при короткой накладке больше, чем при длинной. Кроме того, при длинной накладке часть её верхней грани, по которой пере­дается усилие от нижней грани головки рельсов в стыке, длиннее, чем при короткой, т. е. площадь передачи усилия больше, а значит, смятие и истирание меньше.

Короткие накладки не обеспечивают также должного изгиба рельсовых концов в плане в кривых, особенно малых радиусов. Исследованиями установлено, что накладки короче 600 мм не обеспечивают нормальной работы стыка; предпочтительнее накладки длиной около 800 мм.

В последние годы применяют шестидырные накладки длиной 1000 мм, которые улучшают температурную работу рельсов в стыках и способствуют сохранению плавности пути в плане.

Накладки подвергаются закалке после печного нагрева с охлаждением в масле. Для обеспечения механических свойств закалённых накладок допускается применение стали с повышенным содержанием углерода до 0,62% и марганца до 1%. На торцах накладок и вокруг болтовых отверстий заусенцы не допускаются.

Болты к двухголовым накладкам имеют головку симметричной формы. Для исключения проворачивания болта с такой головкой при завинчивании или отвинчивании гайки ему придан овальный подголовок.

Отверстия в накладках имеют поочередно круглую и овальную формы. Четное количество болтов позволяет иметь накладки снаружи и внутри колеи одинаковыми; болты располагают головками поочередно в одну и другую сторону.

Резьбу болтов выполняют способом накатки без. предваритель­ной подготовки стержня под резьбу. В этом случае диаметр болта по нарезке получается на 2-3 мм больше диаметра ненарезанной части стержня.

Болты нормальной прочности изготовляют из углеродистой стали марки 35 с временным сопротивлением не менее 750 МПа, болты повы­шенной прочности — из легированной стали 40Х с временным сопро­тивлением не менее 850 МПа.

Пружинные шайбы являются очень важными деталями стыка. Их назначение — обеспечивать постоянство натяжения стыковых болтов. Сила сжатия шайбы сечением 8x10 мм составляет около 12 кН. На­ружный диаметр шайб 44 мм, внутренний — 24 мм. Высота шайб в первом исполнении 25 мм, во втором — 19 мм. Сечение шайб в первом исполнении 8x10, во втором — 6x10 мм.

В рельсовых стыках с двухголовыми накладками и рельсами Р65 и Р75 вместо пружинных шайб могут устанавливаться тарельчатые пружины с наружным диаметром 60 или 70 мм (рисунок 1.4). Для этого на каждый болт к накладке устанавливают плоскую шайбу из стали марки Ст.З. размером 45x28x3, а к ней выпуклой стороной одну тарельчатую пружину и выпуклой стороной к гайке вторую тарельчатую пружину. Затем устанавливают гайку.

При тарельчатых пружинах диаметром 60 мм плоскую шайбу можно не устанавливать. Кроме такой последовательной установки тарельчатых пружин возможна их параллельная установка, при которой создаются большие усилия затяжки стыковых болтов (до 10-12 т).

Для соединения в стыке рельсов разных типов применяют переходные накладки, форма и размеры кото­рых обеспечивают совпадение торцов рельсов по поверхности катания и рабочим боковым граням.

Переходные накладки изготовляют обычно из накладок более тяже­лого из соединяемых типов. Одна половина такой накладки имеет разме­ры и форму, соответствующие одному типу рельсов, другая — другому с соответствующим смещением рельса по высоте и горизонтали. При по­мощи переходных накладок допускается стыковать рельсы только со­седних типов.

Когда имеется возможность достаточно прочной сварки, применяют переходные рельсы нормальной длины, сваренные из двух отрезков рельсов разных типов.

Рельсовые нити используют как токопроводящие цепи для сигнального и тягового токов, поэтому на границах рельсовых цепей необходимо устраивать изолирующие стыки, а в пределах цепи обеспечивать достаточную токопроводимость стыков.

Для обеспечения же нормальной работы устройств сигнализации, централизации и авто­блокировки нужно, чтобы сопротивление электрическому току в стыке было не более сопротивления цельного рельса на протяжении 3метров. Поэтому для уменьшения сопротивления прохождению через стык тока ставят стыковые соединители.

Изолирующий стык (рисунок 1.5) устраивают таким образом, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Типовой изолирующий стык имеет металлические объемлющие накладки: их прочность позволяет применять конструкцию стыка на весу. Изоляцию обеспечивают прокладками и втулками из фибры, текстолита или полиэтилена.

В зазор между рельсами тоже вставляют изолирующую прокладку из текстолита или трикопа, имеющую очертание, соответствующее профилю рельса.

Эксплуатационная проверка показала, что лучшей конструкцией является клееболтовой изолирующий стык, получивший широкое распространение. В этом стыке металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втул­ками склеиваются со стыковыми концами рельсов в монолитную конструкцию.

Рис. 1.4. Установка тарельчатых пружин в стыке:

а — последовательно (пружины не затянуты); б — параллельно (пружины не затянуты)

Стандартные накладки для этих стыков уменьшают по высоте их головок на 3 мм с каждой стороны для размещения изоляции. Клееболтовым стыком соединяют два куска рельса такой длины, чтобы в результате получить изолирующий рельс нормальной длины. Клееболтовые стыки изготавливают в специализированных цехах рельсосварочных предприятий. Всё большее распространение на сети железных дорог находят высокопрочные изолирующие стыки с металло-композитными накладками, ввариваемые в плети без уравнительных пролетов.

Рис. 1.5. Изолирующий стык: а — с объемлющими металлическими накладками; б — клееболтовой:1 — рельс; 2 — накладка; 3 — прокладка боковая; 4 — планка из фибры или полиэтилена под болты; 5 — планка стопорная металлическая; 6 — втулка; 7 — изолирующая прокладка нижняя; 8 — подкладка; 9 — болт стыковой; 10 — гайка; 11 — шайба; 12 — изоляция из стек­лоткани, пропитанной эпоксидным клеем; 13 — изоляция на болте

Сопротивление балласта электрическому току от одной рельсовой нити к другой (включая и сопротивление других элементов пути, расположенных между двумя нитями) тоже весьма важно для беспе­ребойной работы автоблокировки. Оно должно быть не менее 1 Ом/км. В процессе эксплуатации необходимо, чтобы балласт не касался подо­швы рельсов.

Изолирующие стыки устанавливают в створе с проходными, выходными и маневровыми светофорами. Допускается сдвижка изолирующих стыков до 10,5 м по направлению движения и до 2 м против дви­жения. Сдвижка у входных светофоров допускается в обе стороны не более 2 м.

Деревянные шпалы. Наиболее распространённым видом рельсовых опор на железных дорогах мира являются деревянные шпалы. Их изго­тавливают из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы.

Шпала, опираясь на упругий балласт, под нагрузкой от подвижного состава изгибается. Вследствие того что упругие просадки шпалы в разных точках различны, давление шпалы на балласт, а значит, и реак­ция балласта на шпалу по её длине тоже разные: больше под рельсами, меньше к середине шпалы (а у деревянных шпал — несколько меньше к их концам). Поэтому балласт под шпалой уплотняют сильнее в подрельсовых зонах и слабее к концам и к середине.

Загнившую или имеющую большой механический износ в подрельсовом сечении деревянную шпалу при неправильной подбивке можно даже сломать. Неправильное уплотнение (подбивка) балласта может вызвать в них трещины. Расстройства балластного слоя обычно начина­ются от концов шпал в виде их отрясения, так как сопротивление бал­ласта выдавливанию из-под шпал здесь наименьшее. Шпалы имеют различную длину (в пределах разрешённых госу­дарственным стандартом отступлений от нормы), поэтому концы их с одной стороны пути (на двухпутных участках — с откосной стороны) укладывают с одинаковой величиной выступа относительно рельса, т. е., как принято говорить, выравнивают торцы по шнуру.

Недостатком деревянных шпал является сравнительно небольшой срок службы, особенно при высокой грузонапряжённости. На заготовку шпал идёт лес в возрасте 80... 100 лет; средний срок службы деревянной шпалы не превышает обычно 15... 17 лет.

Деревянные шпалы должны соответствовать Государственному стандарту «Шпалы деревянные для железных дорог колеи 1520 мм».

При высыхании древесины в шпалах образуются трещины, так как уменьшение размеров по сечению от усушки в направлении касательной к годовым слоям существенно больше, чем в радиальном направлении. В связи с этим концы деревянных шпал, имеющих продольные трещины, как правило, до укладки в путь закрепляют против растрескивания деревянными винтами (наиболее эффективный способ). Применяют ещё иногда установку П-образных скоб, обвязку полосовой сталью или проволокой, но эти способы менее эффективны.

Отверстия для костылей и шурупов целесообразно сверлить в про­цессе заготовки шпал или перед их пропиткой на заводах. В случаях когда это не сделано, отверстия сверлят и антисептируют перед укладкой шпал в путь.

При укладке в путь на каждой шпале ставят клеймо гвоздевого типа с указанием на шляпке года укладки шпалы. Эти клейма забивают на расстоянии 1 м от концов шпал, выравниваемых по шнуру.

Деревянные шпалы в пути находятся в условиях переменной влаж­ности, что способствует развитию гнилостных грибков и быстрому загниванию шпал. Поэтому укладка в путь шпал без предварительной пропитки антисептиками, препятствующими гниению дерева, зап­рещена.

В 1995 г. утвержден Каталог дефектных шпал и брусьев, опреде­ляющий виды дефектов, по которым производится отбраковка шпал и брусьев в негодные, подлежащие замене в плановом порядке, и не­годные, не обеспечивающие стабильного положения рельсов.

Конструкция и размеры деревянных шпал представлены на рисунке и в таблице - 1.2.1.

Рис.1.2.1. поперечные размеры деревянных шпал: обрезные – рис. а, полуобрезные - рис. б, и необрезные – рис. в

Таблица 1.2.1 Основные размеры деревянных шпал

Тип шпалы	Толщина h, мм	Высота пропиленных боковых сторон h1, мм	Ширина, мм			Длина, мм
			Верхней пласти не менее		Нижней пласти
			b	b'	b1
I	180±5	150	180	210	250±5	2750+20
II	160±5	130	150	195	230±5
III	150±5	105	140	190	230±5

Шпалы по их назначению подразделяются на три типа:

I - для главных путей 1-го и 2-го класса, а также для путей 3-го класса при грузонапряженности более 50 млн. т. км брутто/км в год или скоростях движения поездов более 100 км/ч;

II - для главных путей 3-го и 4-го класса, подъездных путей с интенсивной работой, приемоотправочных и сортировочных путей на станциях;

III - для любых путей 5-го класса, в том числе станционных, малодеятельных подъездных и прочих путей с маневрово-вывозным характером движения. Размеры деревянных шпал установлены для древесины с влажностью не более 22 %.

Переводные брусья. Переводные брусья должны соответствовать Государственному стандарту "Брусья деревянные для стрелочных переводов железных дорог широкой колеи".

Переводные брусья по их назначению подразделяются на три типа:

I - для главных путей 1-го и 2-го класса, а также для путей 3-го класса при грузонапряженности более 50 млн. т. км брутто км в год при скоростях более 100 км/ч;

II - для главных путей 2, 3 и 4-го класса, подъездных путей с интенсивной работой, приемоотправочных и сортировочных путей на станциях;

III - для любых путей 5-го класса, в том числе станционных, малодеятельных подъездных и прочих путей с маневрово-вывозным характером движения.

Размеры поперечных сечений переводных брусьев установлены для древесины с влажностью не более 22 %. При большей влажности древесины переводные брусья хвойных пород должны изготавливаться с припуском на усушку. Длина переводных брусьев должна быть от 3,0 до 5,5 м с градацией 0,25 м с предельными отклонениями + 20 мм. Переводные брусья изготавливают комплектами в зависимости от назначения путей, типа рельсов и марки стрелочных переводов. Во всех путях 3-5-го классов могут применяться клееные переводные брусья "Брусья переводные деревянные клееные для железных дорог широкой колеи".

Стрелочные переводы на переводных брусьях, составленных из деревянных шпал, могут укладываться в станционные, подъездные, сортировочные пути и приемоотправочные пути грузового движения.

Расположение соединений, длина переводных брусьев, составленных из деревянных шпал, их расположение в стрелочном переводе выполняются согласно утвержденным Департаментом пути и сооружений ОАО РЖД эпюрам укладки стрелочных переводов типов Р65 и Р50 марок 1/11, 1/9 и 1/6 колеи 1520мм на шпалах.

Мостовые брусья. Форма поперечного сечения мостовых брусьев должна быть прямоугольной. Размеры мостовых брусьев представлены в таблице 1.13. По требованию заказчика изготавливают мостовые брусья сечением 220 × 280 и 240 × 300мм, а также длиной 4,2м.

Промежуточных скрепления. Промежуточные скрепления служат для проч­ного соединения рельсов с опорами, т.е. для обеспечения стабильности положения рельсовых нитей в отношении смещения поперек и вдоль пути, а также опрокидывания.

Основные требования к промежуточным скреплениям заключаются в том, что они должны обеспечивать стабильность ширины колеи и подуклонки рельсов, не допускать продольного перемещения рельсо­вых нитей по опорам, быть прочными и в целом достаточно упругими, чтобы смягчить динамическое воздействие вертикальных и горизон­тальных (поперечных и продольных) нагрузок, вибрацию и колебания рельсов. Скрепления должны иметь возможно меньше деталей. Содер­жание скреплений в исправности должно быть возможно менее трудо­ёмким.

Промежуточное скрепление для деревянных шпал. Типовым промежуточным скреплением для деревянных шпал является кос­тыльное смешанное скрепление ДО с четырьмя или пятью костылями.

Преимуществами скреплений ДО являются: малодетальность, сравнительно небольшой расход металла, простота в изготовлении и эксплуатации. Однако это скрепление не обеспечивает упругую связь рельса со шпалой и плохо сопротивляется угону пути. В скреплении ДО (рисунок 1.2.2) основные костыли удерживают рельс от бокового сдвига и опрокидывания (на опрокидывание работает на каждой подкладке один костыль, на сдвиг, как правило, все), а обшивочные уменьшают сдвиг подкладки при действии горизонтальных сил и вибрацию подкладок.

При применении скрепления ДО на прямых и в кривых радиусом более 1200 м рельсы прикрепляют на каждом конце промежуточной шпалы

Рис. 1.2.2. Смешанное скрепление ДО: 1 — костыль основной: 2 — костыль обшивочный

четырьмя костылями, а на стыковой — пятью. В кривых радиусом 1200 м и менее, а также на мостах, в тоннелях и на участках со скоростями движения свыше 100 км/ч на всех шпалах рельсы прикрепляют пятью костылями.

Недостатком скрепления является также возможность некоторого переме-щения подкладки вдоль и поперек шпалы (вибрации на неболь­шую величи-ну). Это вызывается наличием неизбежных производствен­ных допусков по толщине костылей, размерам отверстий, а также по расстоянию между ре-бордами. Вибрация подкладок, происходящая вследствие сотрясений от ди-намического воздействия колёс на рельсы, усиливает механический износ шпалы под подкладкой.

Волокна древесины шпалы под подкладкой перетираются ещё и потому, что нижняя поверхности подкладки при изгибе под нагрузкой растягивается, а верхняя постель шпалы сжимается. В результате смя­тия и износа древесины подкладка постепенно втапливается в шпалу, снижая её прочность и сокращая срок службы. Древесина шпал, кро­ме того, разрушается при забивке костылей, а при перешивках пути с постановкой пластинок-закрепителей в шпалах нередко появляются трещины, что также снижает срок службы шпал.

Костыль, забиваемый в шпалу без предварительного просверливания отверстия, перерубает волокна и, погружаясь в шпалу, надламывает их, вследствие чего сопротивление костыля выдергиванию уменьшается примерно на 30%, а сопротивление отжатию — на 16% по сравнению с сопротивлением при забивке в предварительно просверленное отверстие.

Чтобы уменьшить разрушающее действие костылей и шурупов, в шпалах или брусьях предварительно сверлят отверстия: для костылей — глубиной 130 мм и диаметром 12,7 мм, т.е. несколько меньше попереч­ных размеров костыля (16x16 мм), а для шурупов — глубиной 155 мм и диаметром 14 мм в шпалах из мягких пород (сосна, ель, пихта) и диаметром 16 мм в шпалах из твёрдых пород (бук, береза, листвен­ница).

Нормальные костыли имеют овальную головку, а удлинённые — призматическую с ушками. Длина нормальных костылей165мм,а удлинённых для приме­нения на пучинистых участках — 205, 240 и 280 мм. Сопротивление выдёргиванию нормального костыля из новой сосновой шпалы примерно 20 кН.

Стрелочный шуруп имеет головку специальной формы, позволяю­щую ввёртывать и вывёртывать их торцовыми ключами. Исследованиями установлено, что для выдёргивания из новой шпалы одного типового шурупа необходимо приложить усилие примерно в 1,6 раз больше, чем для выдёргивания костыля.

Сопротивляемость отжатию шурупа и костыля в новой сосновой шпале в случае приложения горизонтальной силы к головке по направ­лению вдоль шпалы примерно одинакова. Неблагоприятная в отно­шении смятия древесины форма шурупа компенсируется при этом в 1,5 раза большим поперечным размером (24 мм).

На кривых участках пути радиусом 500 м и менее под обеими рельсовыми нитями, а радиусом от 501 до 800 м — под наружной рельсовой нитью для увеличения стабильности ширины колеи и уменьшения механического износа шпал должны укладываться подкладки с удли­нённым плечом с наружной стороны колеи.

Опорная поверхность подкладок к рельсам Р65 и Р75 по полным размерам в плане составляет 612 см², а за вычетом закруглений снизу по краям подкладки — 592 см²; у подкладки к рельсам Р50 —соответственно 527 и 507 см². В углах отверстий подкладок предусмотрены закругления радиусом до 2,5 мм для уменьшения концентрации напряжений при ра­боте подкладок и увеличения срока службы пуансонов, применяющихся при изготовлении подкладок. Во избежание перерезывания волокон древесины подкладкой её изготовляют с закругленными краями.

Материал подкладок — мягкая сталь с содержанием углерода не менее 0,16%. Масса одной подкладки к рельсам Р50 — 6,2 кг; Р65 — 7,66 кг.

Для обеспечения нормальной работы рельса вогнутость поверхности прилегания подкладки к рельсу не допускается; выпуклость допускается не более 0,5 мм. Для уменьшения интенсивности износа шпал между подкладкой и шпалой стремятся укладывать прокладки толщиной от 6 до 10 мм из резины, гомбелита и других материалов.

Результаты измерения износа шпал показали, что при прокладках из резины интенсивность износа снижается от 2,7 (прессованные прокладки без рифления) до 3,7 раза (рифленые прокладки).

Для предотвращения продольного перемещения рельсов по под­кладкам при костыльном скреплении на рельсе закрепляются пружинные противоугоны. Пружинные противоугоны изготавливаются согласно Техническим условиям ТУ 32 ЦП 811-95 из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали марок с механическими свойствами не ниже, чем у стали марки 65. Противоугоны подвергаются термической обработке (закалке и отпуску). Твердость их установлена 286...448 НВ.

Среднее значение статического усилия сдвига противоугона вдоль подошвы рельса должно быть не менее 800 кг после пятикратной поста­новки про-тивоугона на рельс.

Эпюра шпал.

Чем выше грузонапряжённость и осевые нагрузки, тем меньшее расстояние требуется между шпалами, т.е. большее число шпал необходимо укладывать на 1 км пути. Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. Основных эпюр четыре. Они соответствуют укладке 1440, 1600, 1840, 2000 шпал на 1 км пути, или 36, 40, 46 и 50 шпал на 25-метровом звене.

• Для пути 1-го, 2-го и 3-го классов в прямых и кривых участках пути с радиусами более 1200 м эпюра шпал установлена 1840 шт/км, в кривых радиусами 1200 м и менее — 2000 шт/км.

• Для пути 4-го класса эпюра при деревянных шпалах такая же, как на пути 1-3-го классов, при железобетонных шпалах — в соответствии с Техническими условиями по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути.

• Для пути 5-го класса в прямых и кривых участках пути радиусами более 650 м эпюра шпал установлена 1440 шт/км, в кривых радиусами 650 м и менее — 1600 шт/км.

Во всех эпюрах расстояния между осями стыковых шпал приняты при рельсах Р43 и легче — 0,5 м, Р50 — 0,44 м и Р65 и Р75 — 0,42 м. Расстояние между осями всех остальных шпал на протяжении звена принимают одинаковым. На бесстыковом пути при количестве шпал на километр, соответствующем указанным эпюрам, расстояние между осями шпал установлено одинаковым на всем протяжении плети. В процессе эксплуатации допускаемое отклонение в расстояниях между осями шпал от нормального не должно превышать 8 см.

Переход от пути с деревянными шпалами к железобетонным делают не в стыке, а в средней части рельсового звена.