Назначение и требования к подрельсовым опорам. Назначение подрель-совых опор:
- воспринимать вертикальные, боковые и продольные усилия и переда
вать их на балластный слой;
- обеспечивать стабильность ширины рельсовой колеи, подуклонки рель
совых нитей и их электрическую изоляцию друг от друга на участках с авто
блокировкой;
- обеспечивать совместно с балластным слоем стабильное положение
рельсовой колеи в плане и профиле.
Требования к подрельсовым опорам. Подрельсовые опоры должны обладать:
- прочностью, износоустойчивостью и долговечностью;
- высокой сопротивляемостью продольным и поперечным смещениям
опор в балласте;
- дешевизной, иметь простую форму, удобную для изготовления и уп
лотнения балласта под шпалой;
- упругостью и электроизолирующими свойствами.
Подрельсовые опоры устраивают в виде шпал и брусьев (на стрелочных
переводах и металлических мостах). Кроме того, на искусственных сооружениях применяют блочные основания безбалластного типа из железобетона (в виде плит на мостах, малогабаритных рам — в тоннелях).
Основные материалы для шпал и брусьев — дерево и железобетон. На некоторых зарубежных дорогах применяют металлические шпалы. Причины, вызвавшие применение металлических шпал: ограниченность лесных ресурсов, при развитом металлургическом производстве (Германия); очень короткий срок службы деревянных шпал в неблагоприятных климатических условиях (в Индии, Индонезии термиты поедают шпалы); большое протяжение кривых малого радиуса, в этом случае металлические шпалы лучше обеспечивают стабильность рельсовой колеи. Срок службы металлических шпал 20—40 лет. На отечественных железных дорогах металлические шпалы не применяются из-за имеющихся существенных недостатков. Металлические шпалы подвергаются коррозии, они проводят электрический ток, создают шум при движении поездов, большой расход металла.
Количество шпал на 1 км устанавливается из условия обеспечения необходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки продольному и поперечному сдвигу, а также из условия выравнивания давления в балластном слое по его глубине. В результате экспериментальных исследований и теоретических расчетов было установлено оптимальное количество шпал, которое и принято в качестве стандарта (табл. 1.4).
Деревянные шпалы и брусья. Деревянные шпалы в настоящее время имеют наибольшее распространение на железных дорогах нашей страны. Протяжение главных путей на деревянных шпалах составляет примерно 70 % развернутой длины.
По форме поперечного сечения шпалы подразделяются на три вида (рис. 1.74): обрезные — пропилены четыре стороны, полуобрезные — пропилены три стороны и необрезные—пропилены две противоположные стороны. Длина деревянных шпал
|
|
принята 275 см. Для линий с высокой грузонапряженностью поставляются шпалы длиной 280 см. Деревянные шпалы не имеют ограничений по зонам укладки. В первую очередь рекомендуется укладывать деревянные шпалы на участках:
— звеньевого пути, особенно с кривыми малого радиуса (менее 300 м), где требуется уширение колеи до 1530—1535 мм;
- новостроек с нестабилизированным земляным полотном, особенно в
зонах вечной мерзлоты и на болотистых основаниях;
- на участках, подверженных пучению;
- засоряемых (угольно-рудные, торфяные маршруты и т.п.), где перио
дичность ремонтов пути, связанных с очисткой щебеночного балласта, все
го 2—3 года;
- высокогрузонапряженных линий (свыше 80—100 млн т-км брутто/км в
год), где применение бесстыкового пути с железобетонными шпалами явля
ется малоэффективным.
Достоинства деревянных шпал: упругость, легкость обработки, простота прикрепления рельсов, хорошее сцепление со щебнем, малая чувствительность к ударам и колебаниям температуры, сравнительно небольшая масса, обладают амортизирующими и электроизолирующими свойствами.
Вместе с тем деревянные шпалы имеют и недостатки: сравнительно небольшой срок службы из-за гниения, растрескивания и механического износа (в среднем до 15 лет на отечественных железных дорогах), большой расход дефицитной и дорогой древесины, неоднородность упругих свойств пути по длине (из-за неодинаковых размеров шпал).
Для повышения срока службы деревянные шпалы пропитывают масляными и водными антисептиками для защиты от гниения. Пропитка производится на специальных шпалопропиточных заводах. Для предупреждения появления и развития трещин, концы шпал стягивают обвязочной проволокой диаметром 6—7 мм на расстоянии 120—150 мм от концов. Наиболее эффективным является укрепление концов шпал деревянными пропитанными винтами.
Железобетонные шпалы и брусья. Массовая укладка железобетонных шпал была начата в 1959 г. и в настоящее время протяженность пути на железобетонных шпалах составляет 48,8 тыс км, в т.ч. на главных путях 37,3 тыс. км или 30 % развернутой длины.
Современная железобетонная шпала — цельнобрусковая из предварительно напряженного железобетона, армированная высокопрочной проволокой, должна соответствовать требованиям ГОСТа 10629-88. Серийно выпускается промышленностью шпала типа Ш-1 -1 для раздельного клемм-но-болтового скрепления КБ (рис. 1.75).
Многолетний опыт эксплуатации шпал брускового типа из предварительно напряженного железобетона показал их достоинства по сравнению с деревянными шпалами:
- значительно больший срок службы (30—50 лет);
- сохранение лесов;
- стабильность ширины рельсовой колеи;
- однотипность и равноупругость шпал, а, следовательно, и большая
плавность движения поездов;
- повышенная (на 10—20 % по сравнению с деревянными шпалами) ус
тойчивость бесстыкового пути против выброса.
Недостатки железобетонных шпал:
- повышенная (в 2—3 раза) жесткость пути на железобетонных шпалах, которую приходится снижать с помощью прокладок амортизаторов;
- электропроводность и необходимость применять недолговечные изо
лирующие детали;
- хрупкость и чувствительность к ударам;
- низкая работоспособность железобетонных шпал в зоне рельсовых сты
ков (выход в 3—5 раз выше, чем в средней части рельсов);
- большая масса (265 кг), что затрудняет одиночную смену дефектных
шпал и требует мощного кранового оборудования для укладки звеньев.
Железобетонные шпалы эффективны в следующих условиях:
- в сочетании с бесстыковыми рельсовыми плетьми (звеньевой путь с же
лезобетонными шпалами неоправдан и технически и экономически);
- на линиях со скоростным движением пассажирских поездов (более 140 км/ч)
благодаря высокой стабильности и равноупругости такого пути.
Сфера рационального применения железобетонных шпал в настоящее время расширяется за счет железных дорог Урала, Сибири и Дальнего Востока. В 1997 г. начата укладка бесстыкового пути на железобетонных шпалах на Дальневосточной, Забайкальской, Красноярской железных дорогах.
В связи с высокой стоимостью и недолговечностью деревянных брусьев (стрелочных и мостовых) в последние годы все более широкое применение находят подрельсовые основания из железобетона.
