Устройство и эксплуатация железных дорог

53. Конструкция верхнего строения пути. Назначение и срок службы отдельных элементов пути

Верхнее строение пути - часть ж/д пути, предназначенная для восприятия нагрузок от колёс подвижного состава и передачи их на нижнее строение пути, а также для направления движения колёс по рельсовой колее(два рельса, расположенные на определённом расстоянии один от другого, прикрепленные к опорам (шпалам) железнодорожного пути рельсовыми скреплениями).

Верхнее строение включает:

• рельсы - стальные профилированные прокатные изделия в виде полос, предназначены для движения. Назначение рельсов — направлять колеса подвижного состава, непосред­ственно воспринимать, упруго перера­батывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание. На участках с автоблокировкой и электри­ческой тягой рельсы, кроме этого, должны выполнять функцию провод­ников электрического тока.

Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1,0 м, значение которой округленно проставляется после буквы Р. Введено три типа рельс: легкий Р-43, нормальный Р-50, тяжёлый Р-65 и особо тяжёлый Р-75. В настоящее время прокатыва­ются и укладываются в основном рель­сы Р65. Для каждого типа стандартных рельсов установлены нормы тоннажа груза, который может быть пропущен до первой оплошной смены рельсов: для Р-50 - 350 млн.т.; Р-65 - 350 млн.т.; Р-75 - 500 млн.т. По мере роста грузонапряжённости, скоростей движения и нагрузок на ось подвижного состава верхнее строение пути усиливают. Усиление пути обеспечивается увеличением удельной массы рельсов, их длины, числа шпал на 1 км и размера балластной призмы, улучшением качества материалов.

• шпалы - опоры для рельсов в виде брусьев, укладываемых на балластный слой верхнего строения пути. Шпалы обеспечивают неизменность взаимного расположения рельсовых нитей, воспринимают давление от рельсов и передают его на балластный слой. В нашей стране шпалы изготовляют из железобетона (длиной 270 см), дерева главным образом хвойных пород, пропитанного антисептиками (275, 280 и 300 см), иногда (за рубежом) из металла. На 1 км железнодорожного пути укладывают 1600, 1840 или 2000 шпал. Срок службы деревянных шпал (в зависимости от типа древесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации) составляет от 7 до 40 лет. У железобетонных шпал практически неограниченный срок службы вследствие высокой механической прочности и неподверженности гниению, что обуславливает возможность повторного использования шпал, а также использования на грузонапряженных участках пути. Стальные шпалы не подвержены гниению и атакам насекомых, хорошо сохраняют ширину колеи, но при этом большим недостатком является то, что они подвержены ржавчине (зависит от внешних условий),

• рельсовые крепления - сроки службы скреплений зависят от нагрузок колес на рельсы, скоростей движения и, особенно, от климатичес­ких условий. На них также сильно влияет качество текущего содержания пути и состояние ходовых частей по­движного состава.

Болтовой стык имеет меньшую проч­ность, чем сварной, однако характер разрушения при сварном стыке обычно бывает более опасным. Прочность этого стыка падает при различных дефектах сварки.

Срок службы изолирующих материалов в стыках с объемлющими накладками из-за малой прочности фибры и полиэтилена соответствует наработке 20—50 млн. т груза. Срок службы клееболтовых изолирующих стыков с полнопрофильными накладками соответствует в среднем наработке 300 млн. т груза,

• балластную призму – используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Балласт: воспринимать давление от шпал и распределять его равно­мерно на возможно большую площадь земляного полотна; обеспечивать стабильное проектное положение рельсошпальной решетки; обеспечивать возможность выправ­ки пути в профиле и плане за счет бал­ластного слоя (подбивкой, рихтовке для компенсации неизбежных остаточных деформаций; быстро отводить воду с основной площадь земляного полотна; участвовать в формировании оптимальной упругости подрельсового основания; иметь низкую электропроводность обеспечивающую нормальную работ рельсовых цепей. В процессе эксплуатации балласт загрязняется, что ухудшает его дренирующие свойства. В связи с этим щебеночный балласт периодически очищают, а гравийный и песчаный заменяют и пополняют. Для снижения затрат труда на устранение расстройств балластного слоя и повышение его стабильности применяют обработку щебня вяжущими полимерными материалами. Для уменьшения засорения балласта и потерь грузов в пути запрещена погрузка сыпучих материалов в вагоны с неисправными дверями и полом, погрузка угля с «шапкой», которая сдувается ветром и осыпается на путь.

К верхнему строению пути относятся также элементы соединений и пересечений путей (стрелочные переводы), а также мостовое полотно. Верхнее строение пути должно обеспечивать безопасное движение поездов с установленной скоростью. Эти элементы должны быть прочными и устойчивыми в работе, обладать возможно большими, сроками службы, быть простыми и экономичными в изготовлении, устройстве, ремонте и эксплуатации.

Использовать один и тот же тип верхнего строения пути нельзя, а строить и эксплуатировать много - нерационально, поэтому проведена типизация верхнего строения пути по главному элементу - рельсам. Тип верхнего строения пути выбирается в зависимости от эксплуатационных факторов, среди которых определённую роль играет грузонапряжённость. К верхнему строению пути со скоростным движением пассажирских поездов применяют повышенные требования в отношении числа шпал, размеров балластной призмы, допускаемых неровностей пути и износов рельсов. Путь может быть звеньевым и бес стыковым. Стандартная длина звеньевого пути - 25 м, а сварных плетей бес стыкового пути обычно 250-800 м.