1 Опорный конспект по ОКЖД. 2. 1 Дороги Дореволюционной России
 Скачать 2.47 Mb.
|
  Пролетные строения опираются на опоры через опорные части (рис. 6.21), которые позволяют пролетному строению несколько поворачиваться и продольно перемещаться при изменениях температуры и изгибе под нагрузкой. При этом с одной стороны пролета устанавливают неподвижные, а с противоположной — подвижные опорные части. Расстояние между центрами опорных частей называется расчетным пролетом. Число и размеры этих пролетов выражают схему моста. Например, запись 33-г2Хб6 + 27 означает, что мост имеет одно пролетное строение расчетным пролетом 33 м, два по 66 м и одно 27 м. Пролетное строение состоит из главных ферм, связей между ними, проезжей части и мостового полотна (рис. 6.22). Главные фермы воспринимают нагрузку от подвижного состава и передают ее на опоры. Они могут быть со сплошными стенками или сквозными фермами. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним — продольные балки, образующие проезжую часть. Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего,—с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине (рис. 6.23).  На продольные балки, а в небольших мостах со сплошными стенками на главные фермы укладывается мостовое полотно, которое обычно состоит из мостовых и охранных брусьев или сплошных плит, а также рельсов и скреплений, настила, перил и уравнительных приборов (на больших мостах). В необходимых случаях на мостах устраивают тротуары, огражденные перилами, площадки-убежища, освещение, связь, специальные смотровые и противопожарные приспособления, помещения для охраны и обслуживающего персонала. Основными параметрами моста являются длина, высота, отверстие моста, грузоподъемность. Длиной моста называется расстояние между задними гранями его устоев, а высотой — расстояние от подошвы рельса до горизонта низких вод. Отверстием моста называется расстояние в свету между внутренними гранями устоев однопролетного моста, или сумма таких расстояний между всеми опорами многопролетного моста на уровне расчетного горизонта во-ды. Грузоподъемностью моста называется наибольшая нагрузка, которую он может выдержать при условии обеспечения безопасности движения поездов. Параметры мостов определяются шириной водной преграды, колебаниями уровня воды, заданной нормой массы поездов. В зависимости от длины, числа пролетов, конструкции и материала пролетного строения, числа путей и способа передачи давления на опоры мосты классифицируются следующим образом: по числу пролетов — одно-, двух-и трехпролетные и т. д.; по числу главных путей—одно-, двух- и многопутные; по конструкции пролетного строения — с ездой понизу, поверху и посередине; по материалу — каменные, металлические, железобетонные, деревянные; по длине—малые (до 25 м), средние (25—100 м), большие (100— 500 м) и внеклассные (более 500 м); по способу передачи давления на опоры (статическая схема) — балочные, арочные, рамные, висячие, вантовые, комбинированные (рис. 6.24).  В балочных и вантовых мостах пролетное строение передает на все опоры только вертикальное давление, благодаря чему опоры имеют сравнительно легкие конструкции. В мостах других статических схем береговые опоры работают под более сложным воздействием сил, поэтому их строят массивными и не дающими просадок. Одной из важнейших задач при проектировании мостов является выбор материала пролетного строения. Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также в годы Великой Отечественной войны при временном восстановлении Достоинствами этих мостов являются простота конструкций, возможность использования местных материалов, быстрота сооружения и дешевизна. Однако они недолговечны, опасны в пожарном отношении, сложны в содержании и поэтому в настоящее время могут быть допущены лишь в отдельных случаях на малодеятельных ветвях и подъездных путях. Каменные мосты долговечны, малочувствительны к увеличению массы поездов, требуют небольших затрат на содержание и могут сооружаться из местных материалов. Вместе с тем строительство этих мостов весьма трудоемко, допускаемая длина пролетов ограничена, они имеют большую собственную массу и требуют значительного расхода материала, поэтому каменные мосты в настоящее время не строятся. Металлические мосты составляют около 70 % общей протяженности всех мостов на железных дорогах сети. Широкое распространение их объясняется высокой прочностью при сравнительно малой массе, возможностью применения однотипных деталей, изготовляемых индустриальным методом, высокой степенью механизации работ но сборке моста и сравнительно большим сроком службы (до 80 лет). Металлические мосты особенно экономичны при пролетах более 33 м. Основными недостатками этих мостов являются большой расход металла и необходимость тщательного ухода для предотвращения коррозии; во избежание ее производится периодическая окраска пролетных строений Железобетонные мосты являются более долговечными, чем металлические, требуют меньше металла и расходов на содержание, менее чувствительны к увеличению массы поездов. Они также позволяют изготовлять фермы в заводских условиях, а сборку моста производить на месте с широким использованием механизмов. Однако большая масса пролетных строений усложняет строительно-монтажные работы и требует более мощных опор Поэтому железобетонные мосты являются основным типом малых мостов, а при средних и больших пролетах выбор материала — железобетона или металла — производится на основе технико-экономических расчетов. 6.5 Трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения Трубы устраивают при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По материалу различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы. Весьма распространены сборные железобетонные трубы из отдельных звеньев длиной 1 —6 м, разделенных деформационными швами (рис. 6.25); трубы требуют небольших затрат на устройство и содержание. В зависимости от высоты насыпи и предполагаемого расхода воды трубы бывают одно-, двух- и в отдельных случаях трехочковые. По форме поперечного сечения они могут быть круглыми, прямоугольными и сводчатыми. Для уменьшения сопротивления потоку воды и для предохранения насыпи от размыва на входах и выходах труб устраивают оголовки, расширяющиеся в направлении от трубы. Применяют безоголовочные гофрированные металлические трубы. Они имеют меньшую стоимость по сравнению с железобетонными, намного легче их и обеспечивают значительное сокращение сроков строительства, так как не требуют фундамента; их укладывают на подушку из песка, гравия или щебня. С увеличением высоты насыпи возрастает длина трубы и ее стоимость. Поэтому в насыпях высотой 10 м и более часто экономически выгоднее сооружать железобетонный мост с малым пролетом. Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению разделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образованное после удаления породы при сооружении тоннелей, называется тониельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления, — обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях обычно устраивают несущую обделку из железобетона или бетона, а в трудных гидрогеологических условиях — из металла. В скальных породах в зависимости от их прочности разрешается применять вместо несущей облицовочную обделку или сооружать тоннель без обделки и облицовки. Тоннели надежно защищают от проникновения в них поверхностных и грунтовых вод и делают водоотводы. Для выпуска воды за пределы тоннеля продольный профиль пути в нем проектируется на уклоне в одну или обе стороны, как правило, не менее 0,003. Горизонтальные площадки длиной не более 400 м допускаются лишь как разделительные между уклонами в разные стороны. При необходимости расположения тоннелей в кривых радиус их должен быть не менее 600 м Входы в тоннель укрепляют и оформляют в виде порталов. Для укрытия людей, находящихся в тоннеле во время пропуска поездов, в стенах устраиваются ниши, а для хранения рабочего инвентаря, материалов и инструментов— специальные камеры. При паровой и тепловозной тяге в тоннелях протяженностью свыше 1000 м предусматривают искусственную вентиляцию. Подпорные стены (рис. 6.26) сооружают для предотвращения обрушения откосов или подмыва грунта у основания насыпей на крутых косогорах, берегах морей и рек, а также для уменьшения полосы отвода при высоких насыпях в пределах населенных пунктов. На существующих железных дорогах встречаются подпорные стены, возведенные из каменной, бетонной и бутобетонной кладки. В настоящее время их сооружают преимущественно из отдельных железобетонных секций. Для защиты мостов и земляного полотна от размыва во время паводков и повреждения во время ледохода на подходах к ним устраивают специальные регуляционные сооружения (рис. 6 27), которые состоят из водонаправляюших грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, их откосы со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами Дамбы отводят поток воды от насыпи, предохраняют от подмыва береговые устои моста и обеспечивают спокойный проход высоких вод через отверстие моста. Траверсы, представляющие собой короткие поперечные дамбы, препятствуют течению воды вдоль насыпи и предохраняют ее от размыва. 7.1 Назначение, составные элементы и типы 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 (рис. 7.1) представляет собой комплексную конструкцию, включающую балластный слой, шпалы, рельсы и рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсо-шпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.  Толщина балластного слоя, а также расстояние между шпалами должны быть такими, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки. Работа верхнего строения пути как единой конструкции видна из рис. 7.2. По мере удаления вниз от места непосредственного контакта пути с подвижным составом давление рассредоточивается на все большую площадь и на земляное полотно уже передается почти равномерное давление примерно 0.8-102 кПа. Верхнее строение пути работает в сложных условиях, подвергаясь воздействию проходящих поездов, атмосферных осадков, ветра, колебаний температуры, при этом оно должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным. В зависимости от грузонапряженности на магистральных железных дорогах установлены три типа верхнего строения пути (табл. 7.1).  7.2 Балластный слой Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение его на основную площадку земляного полотна, обеспечение устойчивости шпал под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, обеспечение упругости подрельсового основания и возможности выправки рельсо-шпальной решетки в плане и профиле, отвод от нее поверхностных вод. Балластный слой не должен задерживать на своей поверхности воду, предохранять основную площадку от переувлажнения. Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями, прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, отходы асбеста, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки. Путевой щебень, применяемый на железных дорогах СССР, выпускают двух основных фракций с размерами частиц от 25 до 60 и от 25 до 50 мм. Для балластировки станционных путей и строительных целей стандартом предусмотрен также выпуск мелкого щебня фракции от 5 до 25 мм. Щебень хорошо пропускает воду, не смерзается в зимнее время, оказывает в 1,5 раза большее сопротивление продольному сдвигу и допускает в 2 раза большее вертикальное давление по сравнению с песчаным балластом, превышает срок службы балласта из любого другого материала. Однако щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (углем, торфом, рудой), просыпающимися на путь при перевозках. Для предохранения щебня от загрязнения грунтом при вдавливании в земляное полотно, а также для уменьшения расхода щебня его укладывают на песчаную подушку. Гравийный и гравийно-песчаный балласт получают в результате разработки естественно образовавшихся отложений гравия и крупнозернистого песка. Такой балласт дешевле щебня, меньше загрязняется, но вместе с тем менее устойчив к нагрузкам, хуже пропускает воду и может смерзаться в зимнее время. Асбестовый балласт представляет собой отходы асбестового производства в виде раздробленных горных пород с присутствием мелких свободных волокон асбеста. При достаточно высокой несущей способности, малой засоряемости, больших удобствах выправки пути асбестовый балласт имеет и недостатки — сильно пылит при высоких скоростях движения и недостаточно устойчив против размыва ливневыми дождями. Ракушка, как балласт, имеет местное значение и применяется только на малодеятельных линиях. Песчаный балласт является наихудшим из балластов, поэтому его применяют только на малодеятельных линиях, станционных путях и в качестве подушки под щебеночный и асбестовый балласт. Балластный слой укладывается в путь в виде призмы (рис. 7.3), которая имеет откосы крутизной, как правило, 1:1,5 и верхнюю часть, ширина которой устанавливается техническими условиями. Основные размеры балластной призмы в зависимости от типа верхнего строения пути даны в табл. 7.2.   На линиях скоростного движения пассажирских поездов путь должен укладываться на щебеночный балласт с размерами призмы не менее установленных для тяжелого типа верхнего строения пути, а при грузонапряженности свыше 50 млн. т«км/км в год ширина балластной призмы дополнительно увеличивается еще на 20 см, а толщина—на 5 см. Наименьшая толщина балластного слоя под шпалами на приемо-отправочных путях станций принята 30 см, а на прочих станционных путях — 25 см. Все основные направления сети железных дорог СССР имеют на главных путях щебеночный балласт. 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 повышения его стабильности применяют обработку щебня вяжущими полимерными материалами. Для уменьшения засорения балласта и снижения потерь грузов в пути запрещена погрузка сыпучих грузов в вагоны с неисправным полом и дверями, погрузка угля с «шапкой», которая сдувается ветром и осыпается на путь. Применяется обработка сыпучих грузов в вагонах после погрузки специальными растворами, образующими прочную пленку, препятствующую выдуванию груза. 7.3 Шпалы Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слои. Кроме того, шпалы предназначены также для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Помимо шпал, к подрельсовым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Шпалы должны быть прочными, упругими, дешевыми и обладать достаточным сопротивлением электрическому току. Материалом для шпал служит дерево, железобетон, металл. Около 90 % всех шпал на железных дорогах мира составляют деревянные, пропитанные масляными антисептиками. Достоинством этих шпал является легкость, упругость, простота изготовления, удобство крепления рельсов, высокое сопротивление токам рельсовых цепей. Недостатком деревянных шпал является сравнительно небольшой срок службы (15—18 лет) и значительный расход деловой дреое-сины. Для изготовления деревянных шпал обычно используются сосна, ель, пихта, лиственница, реже кедр, бук, береза. По форме поцеречного сечения деревянные шпалы изготовляют двух видов: обрезные А, опиленные с четырех сторон, и брусковые Б, имеющие опиленные поверхности только сверху и снизу. Это позволяет использовать для изготовления шпал бревна различных диаметров. Как обрезные, так и брусковые шпалы могут быть трех типов (рис. 7.4). Тип I предназначен для главных путей магистральных железных дорог, тип II — для станционных и подъездных путей и тип III — для путей промышленных предприятий. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм, а для особо грузо-напряженных участков по заказу МПС изготовляют шпалы длиной 2800 мм. До 1967 г. шпалы изготовляли длиной 2700 мм.  Начиная с 1957 г. на железных дорогах СССР получили широкое применение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой (рис. 7.5). Достоинством их является долговечность (40—50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути, плавность движения поездов, что объясняется одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме того, применение железобетонных шпал позволяет сберечь древесину для других нужд народного хозяйства. Благодаря указанным качествам они уложены уже на главных путях всех основных направлений сети и в том числе на участках скоростного движения поездов.  К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, токопроводимость, высокая жесткость, сложность крепления рельсов к шпале. Для повышения упругости пути на железобетонных шпалах под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока рельсовые скрепления имеют специальную конструкцию с электроизоляционными деталями. Железобетонные шпалы изготовляют из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой проволоки периодического профиля диаметром 3 мм. Металлические шпалы не получили в нашей стране распространения из-за большого расхода металла, подверженности коррозии, электропроводности, большой жесткости и неприятного шума при движении поездов. Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах СССР применяют четыре эпюры, соответствующие укладке 1440, 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути. На опытных участках железных дорог проходят испытания блочные железобетонные подрельсовые основания в виде сплошных плит и рам (рис. 7.6). Предполагается, что такие конструкции повысят стабильность пути и уменьшат загрязнение балласта.  На станциях метро и при устройстве смотровых канав в депо вместо сплошных шпал используются полушпалы, втопленные в бетон. 7.4 Рельсы
Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для рельсов служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяются на типы Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает «рельс», а цифра—округленную массу 1 м в килограммах. До 1962 г. в путь укладывали также рельсы типа Р43. Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, наиболее рациональной формой рельса считается двутавровая (рис. 7.7), обеспечивающая одновременно и меньший расход металла. Основные размеры рельсов разных типов даны в табл. 7.3.   Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65. 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 при бесстыковом пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46;12,42 и 12,38 м). Сроки службы рельсов измеряются количеством проследовавшего по ним тоннажа и в среднем до их перекладки составляют для термически упрочненных рельсов Р65 500 млн. т брутто, а для Р50— 350 млн. т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % выше, чем для Р65. Повышение сроков службы рельсов достигается комплексом взаимосвязанных мероприятий: увеличением массы рельсов, повышением качества рельсовой стали, ее термоупрочнением и легированием, совершенствованием поперечных профилей, улучшением условий работы рельсов за счет бесстыкового пути, шлифовки поверхности катания и смазки боковой рабочей грани головки в кривых и др. Для замены выявленных дефектных рельсов на каждом километре пути имеется так называемый километровый запас рельсов, хранящихся на специальных станках. 7.5 Рельсовые скрепления. Противоугоны
При нераздельном скреплении (рис. 7.8, а) рельс и подкладки, на которые он опирается, крепятся к шпалам одними и теми же костылями или шурупами, а при смешанном скреплении (рис. 7.8, б) подкладки, кроме того, крепятся к шпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное скрепление с клинчатыми подкладками с уклоном 1:20 широко распространено на дорогах нашей страны. Его преимуществами являются простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и способствует механическому износу шпал.  При раздельном скреплении (рис. 7.9) рельс крепится к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки к шпалам — болтами или шурупами. Достоинствами раздельных скреплений являются возможность смены рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление продольным усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи. Поэтому постепенно переходят к нему, хотя оно несколько дороже и сложнее по конструкции Кроме того, раздельное скрепление не требует дополнительного закрепления пути от угона и дает снижение эксплуатационных расходов по сравнению с другими видами скреплений. Соединение рельсовых звеньев между собой осуществляется с помощью стыковых скреплений, основными элементами которых являются накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Стыковые накладки предназначены для соединения рельсов и восприятия в стыке изгибаю- щих и поперечных сил. Двухголовые накладки (рис. 7.10) изготовляют из высокопрочной стали и подвергают закалке. Болты, как и накладки, должиы обладать высокой прочностью. Под их гайки для обеспечения постоянного натяжения подкладывают пружинные шайбы. В последнее время переходят на применение шестидырных накладок.  По расположению относительно шпал различают стыки на весу, на шпалах и на сдвоенных шпалах. В качестве стандартных приняты стыки на весу (см. рис. 7.10), обеспечивающие большую упругость и удобство подбивки балласта под стыковые шпалы. Так как с изменением температуры длина рельсов меняется, между торцами рельсов в стыках оставляют зазор, наибольшая величина которого во избежание сильных ударов колес подвижного состава не должна превышать 21 мм. Каждой температуре рельсов соответствует определенный стыковой зазор Для возможности некоторого перемещения концов рельсов в стыках болтовые отверстия в рельсах делали овальными (больший диаметр вдоль рельса) или круглыми, но большего диаметра, чем болты. Вновь выпускаемые рельсы имеют круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления. На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков устраивают изолирующие стыки, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Существует два типа изолирующих стыков: с металлическими объемлющими накладками и клее-болтовые (рис. 7.11). В стыках первого типа изоляцию обеспечивают постановкой прокладок и втулок из фибры, текстолита или полиэтилена. В стыковом зазоре также ставится прокладка из текстолита или трикопа, имеющая очертания рельса. В последнее время все шире применяются клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками склеиваются эпоксидным клеем с концами рельсов в монолитную конструкцию.  На линиях с электрической тягой и автоблокировкой для беспрепятственного прохождения через стык тока ставят специальные стыковые соединители, устройство которых будет рассмотрено в соответствующих разделах. Под действием сил, которые создаются при движении поездов по рельсам и в особенности при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. На двухпутных участках угон происходит по направлению движения, а на однопутных линиях угон бывает двусторонний. Наилучшим способом предотвращения угона пути является применение щебеночиого балласта и раздельных промежуточных скреплений, которые обеспечивают достаточное сопротивление продольному перемещению рельсов и не требуют дополнительных средств закрепления. При нераздельном и смешанном скреплениях для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные противоугоны — это пружинные (рис. 7.12), представляющие собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу.  Самозаклинивающийся противоугон (рис. 7.13) состоит из скобы и клина с упором, который прижимается к шпале и при перемещении рельса заклинивается все сильнее. Пружинные противоугоны легче клиновых, состоят из одной детали, хорошо работают как на однопутных, так и на двухпутных линиях, уход за ними требует меньших затрат рабочей силы. Противоугоны устанавливают от 18 до 44 пар на 25-метровом звене. поездов, что сокращает расход топлива и электроэнергии на тягу поездов. Резкое сокращение числа стыковых скреплений за счет сварки отдельных звеньев в плети дает экономию металла до 1,8 т на каждый километр пути, позволяет снизить расходы на содержание и ремонт пути. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал—на 8— 13 %, балласта (до очистки) — на 25 %, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10— 30% Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Сваривают рельсы электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах. Длина сварных плетей на сети железных дорог СССР обычно принимается не более 800 м, что соответствует длине составов специальных поездов из платформ, оборудованных роликами, которыми плети доставляются на перегон. При необходимости длину плетей увеличивают до 950 м, для чего к плети длиной 800 м на месте укладки приваривают плеть длиной 150 м. Минимальная длина рельсовых плетей равна 250 м, однако при техническом обосновании и в коротких тоннелях применяют и более короткие плети, но не менее 150 м. Между сварными плетями укладывают две—четыре пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42; 12,38 м) для возможности сезонной регулировки длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных в путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шести- дырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности. Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что хорошо закрепленные рельсовые плети при повышении или понижении температуры не могут изменять свою длину. Из-за этого в них возникают значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100— 200 кН, которые в жаркую погоду могут привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз — к излому плети с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и -щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют. Существует два способа эксплуатации бесстыкового пути. Первый способ, являющийся наиболее эффективным и широко применяемым, предусматривает закрепление рельсов на постоянный температурный режим эксплуатации. Второй способ, применяемый при больших перепадах температур по сезонам года, предусматривает сезонные разрядки температурных напряжений с закреплением плетей два раза в год: на летний и зимний режимы. При этом ослабляют скрепления рельсов со шпалами, начиная от концов плети, и снимают уравнительные рельсы. Снятие напряжения в плетях сопровождается удлинением или укорочением их, после чего укладываются новые уравнительные рельсы длиннее или короче прежних. Для повышения эффективности бесстыкового пути стремятся к сокращению числа уравнительных пролетов, на содержание которых уходит до 25 % всех затрат на его эксплуатацию, за счет укладки плетей сверхнормативной длины (более 950 м). После многолетних опытов с 1986 г. разрешена укладка таких плетей с соблюдением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации. Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов, где к верхнему строению пути предъявляются повышенные требования. Особое внимание при этом уделяется предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов, который ликвидируется шлифовкой их специальными рельсошлифовальными поездами. Путь иадежио закрепляют от угона. При смешанном скреплении рельсы крепят на каждом конце шпалы пятью костылями. 8.1 Общие сведения Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар подвижного состава. Колесная пара состоит из стальной оси, на которую наглухо насажены колеса, имеющие для предотвращения схода с рельсов направляющие гребни (рис. 8.1).  Поверхность катания колес подвижного состава в средней части имеет коничность 1/2о, которая обеспечивает более равномерный износ, большее сопротивление горизонтальным силам, направленным поперек пути, меньшую чувствительность к неисправностям его и препятствует появлению желоба на поверхности катания, затрудняющего прохождение колесных пар но стрелочным переводам. В соответствии с этим и рельсы устанавливаются также с подуклонкой 1/20, что при деревянных шпалах достигается за счет клинчатых подкладок, а при железобетонных — соответствующим наклоном поверхности шпал в зоне опирания рельсов. Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи. Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440±3 мм), двух толщин гребней (от 25 до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар. Ширина нормальной (широкой) колеи в прямых и кривых участках пути с радиусом более 349 м принята в СССР 1520 мм с допусками в сторону уширения б мм и в сторону сужения 4 мм. До 1972 г. нормальной на наших дорогах считалась ширина колеи 1524 мм; сужение ее до 1520 мм принято для уменьшения зазора между колесами и рельсами, что при возросших скоростях движения способствует уменьшению расстройств пути. В соответствии с ПТЭ верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне Разрешается на прямых участках пути на всей протяженности каждого из них содержать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой. При сооружении пути стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против другого но наугольнику, что по сравнению с расположением стыков вразбежку уменьшает число ударов колесных пар о рельсы, а также позволяет заготавливать и менять рельсо-шпальную решетку целыми звеньями с помощью путеукладчиков. Для того чтобы каждая колесная пара не могла поворачиваться вокруг вертикальной оси, колесные пары вагона или локомотива соединяют по две и более жесткой рамой. Расстояние между крайними осями, соединенными рамой, называется жесткой базой, а между крайними осями вагона или локомотива — полной колесной базой (рис. 8.2)  Жесткое соединение колесных пар обеспечивает устойчивое положение их на рельсах, но в то же время затрудняет прохождение в кривых малого радиуса, где возможно их заклинивание. Для облегчения вписывания в кривые современный подвижной состав выпускают на отдельных тележках с небольшими жесткими базами. 8.2 Особенности устройства пути в кривых В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются: возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширение колеи при малых радиусах, укладка укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити, усиление пути, увеличение расстояния между осями путей на двух и многопутных линиях. Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее для того, чтобы нагрузка на каждую рельсовую нить была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы. Известно, что при следовании подвижного состава по кривой радиусом R возникает центробежная сила  де т — масса; G — масса единицы подвижного состава; g — ускорение силы тяжести При возвышении наружного рельса на величину h появляется составляющая сила веса Н, направленная внутрь кривой. На рис. 8.3 видно, что H/Gh/s, откуда R= Gh/Si. Для одинакового давления на рельсовые нити необходимо, чтобы Н уравновешивала /, тогда равнодействующая N будет перпендикулярна наклонной плоскости пути. Учитывая, что угол а мал и при максимальном допускаемом возвышении наружного рельса 150 мм cosa = 0,996, можно принять, что HI Тогда  откуда искомое h — sv2/gR. Поскольку в реальных условиях по кривым проходят поезда разной массы и с различными скоростями, то для равномерного износа рельсов в приведенную формулу подставляют среднюю квадратическую скорость  На дорогах СССР допускаемое непогашенное ускорение составляет 0,7 м/с2 и лишь в исключительных случаях 0,9 м/с2. При движении поездов со скоростью менее vcp нагрузка на внутренний рельс будет больше, чем на наружный.  Устройство переходных кривых связано с необходимостью плавного сопряжения кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в профиле. Переходная кривая в плане (рис. 8.4) представляет собой кривую переменного радиуса, уменьшающегося от бесконечно большого до Я — радиуса круговой кривой с уменьшением кривизны пропорционально изменению длины. Кривая, обладающая таким свойством, представляет собой радиоидальную спираль, уравнение которой выражается в виде ряда  де С — параметр переходной кривой (СlR). В связи с тем что длина переходной кривой l мала по сравнению с С, практически достаточно ограничиться двумя первыми членами ряда приведенной формулы. В профиле переходная кривая в обычных условиях представляет собой наклонную линию с однообразным уклоном i — h/l. Уширение колеи производится для обеспечения вписывания подвижного состава в кривые. Поскольку колесные пары закреплены в раме тележки таким образом, что в пределах жесткой базы они всегда параллельны между собой, в кривой только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные будут находиться под углом Это вызывает необходимость увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание заклинивания колесных пар (рис. 8.5).  Укладка укороченных рельсов во внутреннюю нить необходима для исключения разбежки стыков. Поскольку внутренняя рельсовая нить в кривой короче наружной, то укладка, в нее рельсов той же длины, что и в наружную, вызовет забегание стыков вперед на внутренней нити. Для устранения разбежки стыков при каждом радиусе кривой необходимо иметь свою величину укорочения рельса. В целях унификарочения рельсовых звеньев длиной 25 м на 80 и 160 мм. Общее число укороченных рельсов и, требующихся для укладки в кривой, п = е/k, где е — общее укорочение, к — стандартное укорочение одного рельса Укладку укороченных рельсов во внутренней нити чередуют с укладкой рельсов нормальной длины так, чтобы забег стыков не превышал половины укорочения, т. е. 40; 80 мм. Усиление пути в кривых производится при l=1200 м для обеспечения необходимой равнопрочности с примыкающими прямыми. Для этого увеличивают число шпал на километр, уширяют балластную призму с наружной стороны кривой, ставят несимметричные подкладки с большим плечом в наружную сторону, отбирают наиболее твердые рельсы. В круговых кривых на двух- и многопутных линиях увеличивается расстояние между осями путей в соответствии с требованиями габарита, что достигается в пределах переходной кривой внутреннего пути за счет изменения ее параметра С. 8.3 Устройство пути на мостах и тоннелях Конструкция пути на мостах и в тоннелях имеет ряд, особенностей. На металлических мостах рельсовый путь обычнр делают без балласта на деревянных брусьях, уложенных на расстоянии 10—15 см друг от друга. Брусья крепят болтами к продольным балкам. Для удержания подвижного состава в случае схода его с рельсов на существующих мостах снаружи колеи имеются деревянные охранные брусья, а внутри — контррельсы (рис. 8.6, а). На строящихся мостах для этой цели используют металлические охранные уголки специального профиля (рис. 8.6, б).  На мостах с большими металлическими пролетными строениями укладывают путь на металлических поперечинах. На ряде металлических мостов и, в частности, на мосту через р. Амур на БАМе применена конструкция пути на сплошных железобетонных плитах (рис. 8.6, г), дающая сокращение затрат на содержание мостового полотна. На каменных, бетонных и железобетонных мостах, а также на путепроводах, расположенных в пределах станции, путь устраивают на щебеночном балласте и обычных шпалах, для чего на мосту устраивают корыто (рис. 8.6, в) шириной поверху на однопутных линиях не менее 3,6 м, а на двухпутных — не менее 7,7 м. Толщину щебеночного балласта на мостах и путепроводах принимают, как правило, не менее 25 см. Путь на балласте безопасен в пожарном отношении, дешевле, чем на мостовых брусьях, удобнее в эксплуатации, легко выправляется в плане и профиле, однако он значительно тяжелее. На подходах к мостам независимо от рода балласта, принятого на данной линии, путь с обеих сторон укладывают на щебеночном балласте, что повышает устойчивость пути и уменьшает засорение пылью конструкций моста при движении поездов. На подходах к безбалластным мостам путь полностью закреплен от угона; на самих мостах противоугоны ставят как исключение. На больших металлических мостах во избежание разрыва стыков при температурных изменениях длины пролетных строений устанавливают специальные приборы, обеспечивающие взаимное смещение остряка и рамного рельса (рис. 8.7).  Путь в тоннелях рекомендуется делать на железобетонных шпалах с эпюрой на одну ступень выше, чем иа подходах. На протяженности 200 м с каждой стороны перед тоннелем и в самом тоннеле путь должен быть на щебеночном баллисте толщиной не менее 25 см. Путь в тоннеле может быть и на жестком бетонном основании со скреплениями раздельного типа с прокладками-амортизаторами. При длине тоннеля более 300 м обычно применяют бесстыковой путь. На мостах и тоннелях не допускается применение разных типов рельсов, переходных стыков и рельсовых рубок. При грузонапряженности линии до 10 млн. т-км/км на мостах и в тоннелях используют рельсы Р50, а при большей грузонапряженности — Р65. |