Размеры балластной призмы, см

 

Класс пути	Толщина слоя балласта в рельсовой зоне (в кривых – по внутренней нити) без учета песчаной подушки	Ширина плеча призмы	Толщина песчаной подушки	Наименьшая ширина обочины земляного полотна
1, 2	35/40	40/45
	25/30	35/40
	20/25	25/35
		20/25

 

В числителе указаны значения для звеньевого пути при деревянных шпалах; в знаменателе — для бесстыкового пути при железобетонных шпалах. Плечо балластной призмы — это ширина балласта поверху за торцами шпал.

Бесстыковой путь по сравнению со звеньевым является более прогрессивной конструкцией. Отсутствие в рельсовых плетях стыков позволяет улучшить плавность движения поездов, продлить сроки службы элементов верхнего строения пути, снизить расходы на содержание пути, ремонт подвижного состава и на тягу поездов, повысить надежность электрических рельсовых цепей, снизить уровень шума из-за отсутствия ударов колес в стыках. Отсутствие стыковых креплений и рельсовых соединений дает экономию металла до 4 т на 1 км.

 

Применение в бесстыковом пути железобетонных шпал позволяет, кроме того, экономить древесину.

 

Основным отличием бесстыкового пути от звеньевого является то, что рельсовые плети не могут изменять свою длину при изменении температуры, кроме небольших перемещений концевых частей бесстыковых плетей. Это вызывает дополнительные сжимающие или растягивающие температурные напряжения в рельсовых плетях, равные 2,5 МПа на каждый градус повышения или понижения температуры рельсовой плети по сравнению с температурой ее при укладке (закреплении).

 

Невозможность изменения длины плети при изменении ее температуры объясняется тем, что накладками по концам плети и клеммами на каждой шпале плеть зажата настолько, что температурные силы не могут преодолеть сопротивления указанных скреплений. Плети сваривают из рельсов типов Р-65 без болтовых отверстий. Длина рельсовых плетей зависит от расположения изолирующих стыков, больших металлических мостов, переездов, стрелочных переводов и других местных условий и, как правило, равна 950 м (но не менее 200 м).

 

При клеммных промежуточных скреплениях на щебеночном и асбестовом балластах бесстыковой путь укладывают в прямых участках и в кривых радиусом не менее 350 м; крутизна уклонов не ограничивается. Шпалы, как правило, железобетонные в количестве 1840 шт. на 1 км в прямых участках с увеличением в кривых до 2000 шт. Земляное полотно перед укладкой бесстыкового пути должно быть оздоровлено.

 

На искусственных сооружениях с мостовым полотном на балласте бесстыковой путь укладывают без ограничений; на металлических мостах с мостовыми брусьями — по проекту. Концы плетей должны быть за пределами шкафной стенки устоя на расстоянии 50-100 м. При колебаниях температуры возможно изменение длины концевых участков плетей. Для того, чтобы это изменение длины было возможно, между смежными плетями укладывают уравнительные рельсы, образующие уравнительный пролет. Число уравнительных рельсов не зависит от длины плетей (две или три пары рельсов длиной 12,5 м). В конце блок-участка при автоблокировке в зоне уравнительных рельсов размещают изолирующий стык, как указано на схеме.

 

 

Укладка уравнительных рельсов обеспечивает также проведение в случае необходимости разрядки температурных напряжений в плетях при ремонтных и других работах. Для этого ослабляют скрепление плетей со шпалами, предварительно снимая уравнительные рельсы. В результате плеть укорачивается или удлиняется. После этого плеть закрепляют и укладывают уравнительные рельсы нужной длины.

 

Следует отметить, что чем длиннее плети, тем очевиднее преимущества бесстыкового пути. На ряде дорог имеется опыт укладки плетей длиной в блок-участок и даже на целый перегон.

 

За рубежом есть плети длиной 30–40 км, когда пути перегона, стрелочные переводы и станционные пути сварены в единое целое.

На каменных, бетонных и железобетонных мостах звеньевой или бесстыковой путь имеет обычную конструкцию с добавлением контррельсов или контруголковНа металлических мостах применяют преимущественно безбалластный тип мостового полотна, а именно, на мостовых брусьях (деревянных или железобетонных) и на железобетонных плитах

Внутри колеи на мостах ставят контррельсы или контруголки, а снаружи охранные брусья или уголки. Контррельсы или контруголки предназначены для направления колес поезда в случае схода с рельсов и для сохранения расстояния между брусьями, а охранные брусья или уголки — для удержания мостовых брусьев от сдвига вдоль моста.

Рельсовая колея — это две рельсовые нити, установленные на определенном расстоянии одна от другой и прикрепленные к шпалам, брусьям или плитам. Устройство и содержание рельсовой колеи зависят от особенностей конструкции ходовых частей подвижного состава.

 

К ним относятся наличие у колес реборд (гребней), которые удерживают колеса на рельсах и направляют движение локомотивов и вагонов. Колеса наглухо запрессовываются на оси и образуют вместе с ней колесную пару. Оси колесных пар, объединенные общей жесткой рамой, всегда остаются взаимно параллельными.

 

Поверхность катания колес имеет не цилиндрическую, а коническую форму с уклоном в средней ее части в 1:20.

 

Расстояние между внутренними гранями колес называется насадкой T = 1440 мм с предельными допусками ± 3 мм.

 

Расстояние между крайними осями, закрепленными в раме одной тележки, называется жесткой базой.

 

Расстояние между крайними осями вагона или локомотива называется полной колесной базой данной единицы.

 

Так, полная колесная база электровоза ВЛ-8 составляет 24,2 м, жесткая база — 3,2 м.

 

Расстояние между рабочими гранями гребней колес называется шириной колесной пары.

 

Толщина гребней колесных пар должна быть не более 33 мм и не менее 25 мм. Чтобы колесная пара с самой широкой насадкой и неизношенными гребнями колес могла поместиться внутри колеи, ширина ее должна быть 1440 + 3 + 2×33 = 1509 мм, но при этом колесная пара будет зажата (заклинена) между рельсами.

 

Ширина колеи — это расстояние между внутренними гранями головок рельсов, измеряемое на уровне 13 мм ниже от поверхности катания. Ширина колеи на прямых участках пути и в кривых радиусом 350 м и более должна быть 1520 мм. На существующих линиях вплоть до их перевода на колею 1520 мм на прямых участках и в кривых радиусом более 650 м допускается ширина колеи 1524 мм. В кривых меньшего радиуса ширина колеи увеличивается согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ).

 

Допуски по ширине колеи установлены по уширению плюс 8 мм, по сужению колеи минус 4мм, а на участках, где установлены скорости 50 км/ч и менее разрешены допуски +10 по уширению, -4 по сужению (ПТЭ ЦРБ-756.2000 г.). В пределах допусков ширина колеи должна изменяться плавно.

 

Подуклонка рельсов. В прямых участках пути рельсы устанавливают не вертикально, а с наклоном внутрь колеи, т. е. с подуклонкой для передачи давления от конических колес по оси рельса. Коничность колес обусловлена тем, что подвижной состав с такими колесными парами оказывает гораздо большее сопротивление горизонтальным силам, направленным поперек пути, чем цилиндрические колеса, уменьшается «виляние» подвижного состава и чувствительность к неисправностям пути.

 

Переменная коничность поверхности катания колес от 1:20 к 1:7 (рис. 5.13) придается во избежание появления желобчатого износа колес и для плавного перехода с одного пути на другой через стрелочный перевод. Рельсовые нити должны находиться в одном уровне. Допускаемые отклонения от нормы зависят от скорости движения поездов.

На длинных прямых разрешается содержать одну рельсовую нить постоянно на 6 мм выше другой. При таком положении рельсовых нитей колеса будут слегка прижаты к пониженной рихтовочной нити и двигаться более плавно. На двухпутных участках рихтовочной является междупутная нить, а на однопутных участках, как правило — правая по ходу километров.

Работа пути в кривых участках сложнее, чем в прямых, т.к. при движении подвижного состава по кривым появляются дополнительные боковые силы, например, центробежная сила. К особенностям устройства колеи в кривых относятся: увеличение ширины колеи в кривых малых радиусов, возвышение наружной рельсовой нити над внутренней, соединение прямых участков с круговыми кривыми посредством переходных кривых, укладка укороченных рельсов на внутренней нити кривой. На двухпутных линиях в кривых увеличивается расстояние между осями путей. Уширение колеи на кривых участках наших дорог делается при радиусах менее 350 м.

 

Необходимость уширения вызывается тем, что включенные в общую жесткую раму колесные пары, сохраняя параллельность своих осей, затрудняют прохождение тележек подвижного состава по кривым. При отсутствии уширения исчезает необходимый зазор между гребнями колес и рельсом и наступает недопустимое заклиненное прохождение подвижного состава. При этом возникает большое сопротивление движению поезда, а также дополнительный износ рельсов и колес, не обеспечивается безопасность движения.

 

Чем меньше радиус кривой и чем больше жесткая база, тем шире должна быть колея.

 

Возвышение наружного рельса. При движении экипажа по кривой возникает центробежная сила, направленная наружу кривой. Эта сила создает дополнительное воздействие колеса на наружную рельсовую нить, сильно изнашивая рельсы этой нити. Если в кривой установить обе рельсовые нити на одном уровне, то равнодействующая центробежной силы и силы веса будет отклоняться к наружному рельсу, перегружая его и соответственно разгружая внутренний рельс. Для того чтобы снизить боковое давление на рельсы наружной нити, уменьшить их перегрузку, добиться равномерности износа рельсов обеих нитей и избавить пассажиров от неприятных ощущений, устраивают возвышение наружного рельса h (

В этом случае экипаж наклоняется к центру кривой, часть силы веса H будет направлена внутрь кривой, т.е. в сторону, противоположную действию центробежной силы. Следовательно, наклон экипажа за счет устройства возвышения наружного рельса уравновешивает центробежную силу. Это выравнивает воздействие на оба рельса.

 

При радиусах кривых 4000 м и менее делают возвышение наружной рельсовой нити, которое может быть от 10 до 150 мм. Это возвышение зависит от скоростей движения поездов, массы их брутто и суточного количества поездов на рассматриваемой кривой и радиуса кривой. Отвод возвышения наружного рельса, т.е. постепенное снижение повышенной наружной нити до нуля, делается плавно. Отклонение расчетного возвышения по уровню допускается в зависимости от скорости движения поездов.

 

Переходные кривые. Для плавного вписывания подвижного состава в кривые между прямым участком и круговой кривой устраивается переходная кривая, радиус которой постепенно уменьшается от бесконечно большой величины в месте примыкания ее к прямому участку до радиуса R в точке, где начинается круговая кривая. Необходимость вставки переходных кривых вызвана следующим. Если поезд с прямого участка пути войдет в круговую кривую, где сразу изменится радиус кривизны с ¥ до R, то на него мгновенно действует центробежная сила. При большой скорости подвижной состав и путь будут испытывать сильное боковое давление и быстро изнашиваться. При устройстве переходных кривых радиус медленно уменьшается, соответственно медленно нарастает и центробежная сила — резкого бокового давления на поезд и путь не произойдет. На железных дорогах РФ переходные кривые строят по радиоидальной спирали, т.е. применяют кривую с переменным радиусом кривизны. Их принимают стандартной длины от 20 до 200 м.

 

В пределах переходных кривых плавно отводят возвышение наружного рельса и уширение колеи, устраиваемые в круговых кривых, а также делают уширение междупутья.

 

Для разбивки переходных и следующих за ним круговых кривых, то есть для разметки их положения на местности, имеются специальные таблицы.

 

Укладка укороченных рельсов в кривых. Внутренняя рельсовая нить в кривой короче наружной. Если по внутренней нити кривой укладывать все рельсы такой же длины, как и по наружной, то стыки по внутренней нити станут забегать вперед относительно стыков на наружной нити и не получится расположения их по наугольнику, как это принято на нашей сети. Для устранения большого забега стыков в кривой по внутренней нити укладывают рельсы укороченной длины. Применяют три типа укорочения рельсов: на 40, 80 и 120 мм для рельсов 12,5 м и на 80 и 160 мм для рельсов 25 м. Большие укорочения применяются на крутых кривых. Укладку укороченных рельсов чередуют с рельсами нормальной длины так, чтобы забег или недобег стыков не превышал половины стандартного укорочения, т.е. соответственно 20; 40; 60 и 80 мм. При эксплуатации пути забег или недобег стыков допускается в кривых – 8см плюс половина стандартного укорочения рельса в данной кривой.

Основными видами соединений и пересечений являются съезд, соединяющий два пути; стрелочная улица, соединяющая ряд параллельных путей; петля и треугольник для поворота подвижного состава

Указанные соединения и пересечения осуществляются при помощи стрелочных переводов и глухих пересечений.

 

Стрелочные переводы могут быть одиночными, двойными и перекрестными.

 

Одиночные служат для разветвления одного пути на два. Двойные разветвляют один путь на три.

 

При помощи перекрестных переводов осуществляется комбинация пересечения и соединения путей

Обыкновенные стрелочные переводы — это переводы, у которых один путь прямой, а второй (боковой) криволинейный.

 

Такие переводы бывают:

правые или левые, в зависимости от того, в какую сторону ответвляется боковой путь, если смотреть против остряков;

симметричные — оба пути кривые и направлены в разные стороны под одинаковыми углами;

несимметричный разносторонний — отличается тем, что оба пути кривые и направлены в разные стороны под разными углами;

несимметричный односторонний — оба пути кривые и направлены в одну сторону Если необходимо переводить подвижной состав с одного пересекающегося пути на другой, то вместо глухого пересечения укладывают перекрестный стрелочный перевод, допускающий движение с любой стороны каждого пути в двух направлениях.

Этот перевод состоит из следующих составных частей (рис. 5.25): стрелки (I) с переводным механизмом, соединительных путей (II), крестовины с контррельсами (III), комплекта переводных брусьев или плит.

 

Основной характеристикой перевода являются его тип и марка. Тип перевода определяется типом рельсов, из которых он изготовлен (Р-50, Р-65, Р-75).

 

Маркой перевода или маркой крестовины называется тангенс угла крестовины (tg α) или отношение ширины сердечника в хвосте крестовины К к длине сердечника до математического центра l. Марка обозначается в виде дроби:

 

 

 

где α угол крестовины.

 

На железных дорогах укладывают обыкновенные стрелочные переводы марок 1/9, 1/11, 1/18, 1/22. Наибольшее применение получили переводы марок 1/9, 1/11.

 

Стрелка состоит из двух рамных рельсов, двух остряков, двух комплектов корневого крепления остряков, переводного механизма, опорных, упорных и крепежных деталей.

 

Рамные рельсы изготовляют из обычных рельсов, как правило, стандартной длины 12,5 м — при марках 1/9, 1/11, при марках 1/18 — 25 м.

 

Рамный рельс, лежащий на прямом направлении — прямолинейный, а на боковом — криволинейный. В отличие от путевых рельсов, рамные рельсы имеют ряд дополнительных отверстий для крепления корневого узла, упорных накладок и переводного устройства.

 

Остряки изготовляют из остряковых рельсов ОР50, ОР65, ОР75 пониженной на 40 мм высоты. Пониженная высота остряков принята для того, чтобы не ослаблять подошву рамного рельса, к которому прижимается остряк.

 

Масса остряковых рельсов составляет ОР50 — 64,8 кг/м; ОР65 — 83,8 кг/м; ОР75 — 92,14 кг/м.

 

В концевой части (в корне) остряк выпрессовывают до высоты нормального рельса, для удобства стыкования его с примыкающим рельсом. Для плотного прижатия остряков к рамному рельсу делают их боковую строжку. Строжка позволяет получить тонкое острие остряка, не мешающее движению колес.

 

Остряк подвергают еще и вертикальной строжке. Это позволяет понизить остряк относительно головки рамного рельса и обеспечить постепенное накатывание колеса на остряк.

 

Корневое крепление остряка — наиболее сложный и ответственный узел. В этом узле нужно обеспечить поворот остряка при переводе стрелки, надежную связь с примыкающим рельсом и сохранить постоянную ширину желоба в корне остряка.

 

Применяют два варианта корневых креплений: вкладышно-накладочное и обычный накладочный стык на весу при длинных гибких остряках.

 

Соединительные пути представляют собой прямолинейный и криволинейный отрезки пути, соединяющие стрелку с крестовинной частью. Криволинейный отрезок пути называется переводной кривой. Переводная кривая может быть очерчена одним или несколькими радиусами. В стрелочных переводах марки 1/11 она очерчена радиусом 300 м, в переводах марки 1/9 радиусами 300 и 200 м. Стрелочные переводы не имеют подуклонки рельсов за исключением стрелочного перевода типа P65 марки 1/11 для скоростного движения. Все рельсы укладывают на плоские подкладки.

 

Конструкция крестовин и контррельсов. Крестовина предназначена для устройства пересечения рельсовых нитей в одном уровне. Все крестовины разделяются на две группы: крестовины без подвижных элементов и с подвижными элементами. В обыкновенных переводах крестовины острые, в перекрестных переводах и глухих пересечениях имеются как острые, так и тупые. Основными частями острой крестовины без подвижных элементов являются сердечник и два усовика (рис. 5.26).

 

 

Ðèñ. 5.26. Ñõåìà êðåñòîâèíû: 1 — óñîâèê; 2 — âðåäíîå ïðîñòðàíñòâî; 3 — æåëîá;

4 — ñåðäå÷íèê; 5 — õâîñò êðåñòîâèíû; 6 — ìàòåìàòè÷åñêèé öåíòð

 

Пересечение рабочих граней сердечника крестовины называется математическим центром крестовины, угол α между ними — угол крестовины. Самое узкое место между усовиками называется горлом крестовины. Участок между горлом крестовины и практическим острием сердечника называется вредным пространством. На этом участке гребни колес не направляются рабочей гранью — прерывается рельсовая нить. Для того, чтобы колеса своими гребнями не могли попасть во «враждебный» желоб или вызвать набегание на сердечник, против крестовины укладываются контррельсы.

 

Для контррельсов используют специальный прокатный профиль (рис. 5.27). Его высота больше, чем высота стандартного рельса на 22 мм, что обеспечивает лучшие условия для движения колес по крестовине, так как колеса упираются в большую площадь контррельса.