1.Нижнее строение пути.
Земляное полотно - это комплекс грунтовых сооружений, получаемый в результате обработки земной поверхности и предназначенный для укладки верхнего строения пути, обеспечивающий устойчивость пути и защиту его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Земляное полотно характеризуется продольным и поперечным профилями. Поперечным профилем называется разрез земляного полотна плоскостью, перпендикулярной его продольной оси. Поперечное очертание типовых профилей выемки и насыпи приведены соответственно на рис. а и б.
Верхняя часть насыпи, на которую укладываются балласт, шалы, рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции шириной поверху 2,3м и высотой 0,15 м, а на двухпутных - форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м.
Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее основания по оси. Отношение высоты откоса к горизонтальной его проекции называется крутизной откоса. Откосы, как правило, имеют крутизну 1 - 1,5.
Водоотводная канава (резерв) используется для отвода воды от насыпи. Берма - это оставляемая для большей устойчивости земляного полотна полоса земли между подошвой насыпи и бровкой резерва . Ширина ее, как правило, не менее 3 м, а в местах разлива рек - не менее 4 м. На однопутных участках со стороны предполагаемого строительства второго пути берма уширяется на 4,1 м, то есть на ширину междупутья.
Водоотводные сооружения у выемок - кюветы, за банкетные и нагорные канавы, кавальеры и банкеты.
Кювет - канава для отвода воды, которая должна иметь ширину по дну 0,4 м и глубину не менее 0,6 м с продольным уклоном, достаточным для отвода поступающей в нее воды. Для перехвата поверхностных вод и продольного отвода их за пределы выемки устраивают нагорные канавы. Чтобы не допускать к выемке воды, которая собирается на площади от верхнего обреза до нагорной канавы, делают банкет с поперечным уклоном 0,02, а за ним забанкетную канаву. Если вынимаемый из выемок грунт не используется для сооружения насыпей, то он складывается на обрезе, образуя кавальер, высота которого, как правило, не превышает 3 м. Преграждая доступ поверхностным водам к выемке, он также играет известную водоотводную роль.
На станциях поперечные профили земляного полотна могут быть односкатными, двухскатными или пилообразными.
В случаях, когда земляное полотно может повредиться течением воды, ледоходом или дождевой водой, необходимо укреплять откосы. Откосы насыпей и выемок, а также конусы у мостов укрепляют засевом травы, одерновкой, посадкой кустарников, мощением камнем, укладкой монолитных и сборных железобетонных плит.
2.Верхнее строение пути, его составные элементы и типы. Требования к верхнему строению пути для высокоскоростного движения поездов.
Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от колес и передачи их на нижнее строение.
Назначение верхнего строения - воспринимать, упруго перерабатывать и перераспределять по возможности равномерно на основную площадку земляного полотна динамические нагрузки колес, а также направлять колеса в движении.
На верхнее строение пути действуют: динамические вертикальные, горизонтальные, поперечные (боковые) и продольные нагрузки от колес подвижного состава; природно-климатические факторы (продольные температурные силы в рельсах, сейсмические силы, температурно-влажностные условия работы подрельсового основания и грунтов земляного полотна); собственные напряжения, возникающие в рельсах при их прокатке на заводах, укладке в кривые участки и др.
Железнодорожный путь и подвижной состав взаимодействуют друг с другом и являются единой механической системой. Движение подвижного состава сопровождается различными колебаниями от проектного положения рельсовых нитей в плане и профиле, неравномерным износом рельсов, изменениями жесткости пути по его длине неравномерностями поверхности катания колес.
Воздействие колес на рельсы складывается из статической нагрузки (массы экипажа, приходящейся на одно колесо) и дополнительных нагрузок, возникающих от колебания надрессорного строения (кузова и примерно 1/3 массы рессор), необрессоренных масс (колесных пар, букс и примерно 2/3 массы рессор) и железнодорожного пути.
К главным факторам, определяющим выбор типа верхнего строения пути, относятся следующие: грузонапряженность, нагрузка колесной пары подвижного состава на рельсы, скорость движения поездов, характеристика перевозимых грузов, местные природно-климатические условия, ремонтопригодность и экономичность конструкций в целом и др. Установлено три типа верхнего строения для главных путей (тяжелый, средний (основной) и легкий, в зависимости от его технического оснащения (типа рельса, шпал и т. д.)
Рельсы(рис.2.3) непосредственно воспринимают нагрузку от подвижного состава, которая через шалы и балластный слой передается на земляное полотно, а также направляют движение колес в прямых и кривых участках пути. Кроме того, рельсы используются на участках с автоблокировкой, как проводники сигнального тока, а при электротяге - обратного тягового тока.
Основные геометрические размеры (включая допуски) рельсов, их массу, химический состав металла и некоторые другие характеристики определяет ГОСТ. Промышленность выпускает три основных типа рельсов для путей нормальной колеи, основные характеристики которых приведены в табл.2.1. Буква "Р" означает слово "рельс", цифра указывает массу одного пог. м. рельса в кг (с округлением).
Рис. 2.3. Рельс:
1 - головка; 2 - шейка; 3 – подошва.