КОНСТРУКЦИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
Составные части пути
Железнодорожный путь предназначен для безопасного движения поездов с заданными и перспективными нагрузками от колесных пар подвижного состава на рельсы и скоростями движения.
Железнодорожный путь состоит из верхнего и нижнего строений. Различают несколько видов верхнего строения пути:
- лежащее на земляном полотне (далее, верхнее строение);
- применяемое на мостах (мостовое полотно);
- находящееся в тоннелях.
К верхнему строению относятся следующие элементы:
- рельсы,
- скрепления,
- шпалы,
- балласт,
- конструкции для соединения и пересечения путей.
К нижнему строения относятся:
- земляное полотно,
- мосты,
- тоннели.
Назначение и классификация рельсов
Назначение рельсов – направлять колеса подвижного состава, непосредственно и упруго воспринимать динамическую нагрузку от колес и равномерно передавать ее на подрельсовое основание, выполнять роль электрических цепей для сигнального тока на участках автоблокировки, а также обратного тягового тока на участках с электрической тягой.
Рельсы должны обладать следующими свойствами:
- износостойкостью;
- усталостной прочностью;
- высокой сопротивляемостью хрупкому излому;
- хорошей свариваемостью;
- высокой чистотой стали;
- хорошей обрабатываемостью;
- низкими температурными напряжениями;
- точной геометрией и прямолинейностью;
- большим сроком службы.
В соответствии с ГОСТ Р 51685-2000 железнодорожные рельсы подразделяются:
- по типам:
. Р50,
. Р65,
. Р65К (для наружных нитей кривых участков пути),
. Р75;
- по категориям качества:
. В – рельсы термоупрочненные высшего качества,
|
|
. Т-1 и Т-2 – рельсы термоупрочненные первой и второй категории качества,
. Н – рельсы нетермоупрочненные;
- по наличию болтовых отверстий:
. отверстия на двух концах,
. без отверстий;
- по способу плавки стали:
. М- мартеновская сталь,
. К – конвертерная сталь,
. Э – электросталь;
- по виду исходных заготовок для проката:
. из слитков,
. из непрерывно литых заготовок (НЛЗ);
- по способу противофлокенной обработки:
. прокатные из вакуумированной стали,
. прошедшие контролируемое охлаждение,
. прошедшие изотермическую выдержку.
| Р50 | Р75 |
| 
|
| Р65 | Р65К |
| 
|
Рисунок 4.1. Рельсы типов Р50, Р75, Р65, Р65К
Профиль и размеры рельсов обусловлены их взаимодействием с колесами подвижного состава. Тип рельсов обозначается буквой «Р» и цифрой. Цифра соответствует массе одного метра рельса данного типа. Основные характеристики рельсов приведены в табл. 4.1.
Стандартная длина рельсов – 25,0 и 12,5 м, а укороченных для укладки в кривых – 24, 92; 24,84; 12,46; 12,42; 12,38 м. Рельсы длиной 12,5 м укладываются, как правило, в уравнительные пролеты бесстыкового пути и в стрелочные переводы. Длина рельсовых плетей бесстыкового пути устанавливается проектом в зависимости от местных условий.
Таблица 4.1 - Характеристики рельсов
| Показатели | Типы рельсов | ||
| Р75 | Р65 | Р50 | |
| Площадь поперечного сечения, см2 | 95,06 | 92,56 | 65,93 |
| Масса рельса длиной 1 м, кг | 74,41 | 64,72 | 51,67 |
| Высота, мм: | |||
| общая | |||
| головки | |||
| шейки | |||
| подошвы | |||
| Ширина головки поверху на уровне 15 мм от поверхности катания, мм | |||
| Ширина подошвы, мм |
Дефекты рельсов
|
|
По мере наработки тоннажа в процессе эксплуатации в рельсах накапливаются различные повреждения, деформации, усталостные дефекты, вследствие чего снижается их надежность, чаще возникают отказы и возникает необходимость снижения скоростей или прекращения движения поездов.
Основными видами повреждений, деформаций и дефектов рельсов являются трещины, отслоения, выкрашивания, смятия, истирания, наплывы, коррозия металла, механические повреждения рельсов в виде изгибов, пробуксовин, выкола головки или подошвы, внутренние усталостные дефекты в металле рельса и др.
Дефектный рельс – это рельс, у которого в процессе эксплуатации произошло, как правило, постепенное снижение служебных свойств ниже нормативного уровня, однако еще обеспечивается безопасный пропуск поездов, хотя в ряде случаев уже требуется ограничение скорости движения. Такие рельсы заменяются в плановом порядке. Режим их эксплуатации до момента устранения дефектов или планового изъятия решается в зависимости от конкретных условий.
Остро дефектный рельс – это рельс, представляющий прямую угрозу безопасности движения из-за возможного разрушения под поездом или схода колес с рельсов из-за его дефекта. После обнаружения остро дефектный рельс заменяется немедленно. До его замены движение поездов прекращается.
По дефектности рельсы подразделяются на 9 групп:
- отслоения и выкрашивания металла на поверхности катания;
- поперечные трещины в головке рельса и изломы;
- продольные трещины в головке;
|
|
- смятие и неравномерный износ головки;
- дефекты и повреждения шейки;
- дефекты и повреждения подошвы;
- изломы по всему сечению подошвы;
- изгибы рельсов;
- прочие дефекты.
Причины отказов рельсов можно разделить на две группы:
- эксплуатационные – от неудовлетворительного содержания пути и состояния подвижного составав;
- заводские – дефекты, возникшие при изготовлении рельсов.
Все дефекты имеют соответствующий код.
Рельсовые скрепления
Скрепления делятся на две группы – промежуточные и стыковые. Промежуточные скрепления соединяют рельсы с их опорами, а стыковые – рельсы друг с другом.
Промежуточные скрепления должны:
- длительно обеспечивать неизменность ширины колеи;
- допускать регулировку положения рельсовых нитей по высоте и в плане;
- надежно закреплять рельсы от угона;
- должны обладать пружинящими свойствами (пружинностью), обеспечивая оптимальную пространственную упругость пути и надежную упругую связь рельсов с опорами;
- иметь минимум деталей, быть простыми, надежными и недорогими в изготовлении, удобными при монтаже и эксплуатации;
- быть экономичными.
Стыковые скрепления должны обеспечить:
- надежность соединения рельсов;
- на электрифицированных участках и участках, оборудованных автоблокировкой, - наименьшее сопротивление прохождению электрического тока;
- на границах блок-участков воспрепятствовать прохождению сигнального тока.
Общие требования к обеим группам скреплений:
- быть малодетальными, простыми и удобными в изготовлении, монтаже, содержании;
- обладать большим сроком службы;
- обеспечить экономическую эффективность конструкции верхнего строения пути.
Стыками называют места соединения рельсов друг с другом. По конструкции различают стыки:
- болтовые,
- электроизолирующие,
- сварные.
В болтовых стыках между концами рельсов, прикрытых накладками, оставляют зазоры для возможных изменений длин обоих рельсов при изменении их температуры. Максимально допустимая величина зазора при рельсах длиной 25 м – 22 мм, при рельсах длиной 12,5 м – 18 мм.
Электроизолирующие стыки укладываются на границах блок-участков. Их назначение не пропускать электрический ток (сигнальный и обратный тяговый) с одной рельсовой цепи к другой. Такие стыки устанавливаются в створе с входными, выходными, проходными и маневровыми светофорами, а также на стрелочных переводах. Сдвижка изолирующих стыков относительно светофора допускается до 10,5 м по направлению движения и до 2 м против движения.
Сварные стыки обычно образуются электроконтактной или алюмотермитной сваркой при изготовлении бесстыковых рельсовых плетей из рельсов стандартной длины (25 м).