Устройство и эксплуатация железных дорог
Верхнее строение пути - часть ж/д пути, предназначенная для восприятия нагрузок от колёс подвижного состава и передачи их на нижнее строение пути, а также для направления движения колёс по рельсовой колее(два рельса, расположенные на определённом расстоянии один от другого, прикрепленные к опорам (шпалам) железнодорожного пути рельсовыми скреплениями).
Верхнее строение включает:
1. рельсы
- назначение – направлять колеса ПС, непосредственно воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание, также выполнять функцию проводников электрического тока;
Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1,0 м, значение которой округленно проставляется после буквы Р. Введено три типа рельс: легкий Р-43, нормальный Р-50, тяжёлый Р-65 и особо тяжёлый Р-75. В настоящее время прокатываются и укладываются в основном рельсы Р65.
- срок службы - для каждого типа стандартных рельсов установлены нормы тоннажа груза, который может быть пропущен до первой сплошной смены рельсов: для Р-50 - 350 млн.т.; Р-65 - 350 млн.т.; Р-75 - 500 млн.т. По мере роста грузонапряжённости, скоростей движения и нагрузок на ось подвижного состава верхнее строение пути усиливают. Усиление пути обеспечивается увеличением удельной массы рельсов, их длины, числа шпал на 1 км и размера балластной призмы, улучшением качества материалов.
2. стыковые скрепления
- назначение – обеспечивают неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускают их продольного смещения и опрокидывания;
- срок службы – зависит от нагрузок колес на рельсы, скоростей движения и от климатических условий. Также сильно влияет качество текущего содержания пути и состояния ходовых частей ПС. Срок службы непосредственно со сроками службы рельсов – при сплошной замене рельсов проверяют все скрепления, сортируют их и используют их, в том числе после их ремонта.
3. промежуточные рельсовые скрепления:
- назначение – выполняют роль связующих элементов между рельсами и основанием, должны обеспечивать:
ü стабильность ширины колеи из условия недопущения провала колес;
ü прижатие рельсов к основанию, исключающее отрыв и угон (продольное перемещение) рельсов;
ü электроизоляция рельсов от основания;
ü проведение регулировки положения рельсов по высоте и ширине колеи;
ü замена деталей скреплений без перерывов в движении поездов.
- срок службы – снимаются одновременно с рельсами, часть используется повторно.
4. подрельсовые опоры (шпалы и брусья):
- назначение:
ü воспринимать вертикальные, боковые и продольные усилия от рельсов и передавать их на балластный слой;
ü обеспечивать стабильность ширины колеи, электрическую изоляцию рельсовых нитей друг от друга на участках с АБ;
ü обеспечивать совместно с балластным слоем стабильное положение рельсовой колеи в плане и профиле.
- срок службы:
ü деревянные шпалы и брусья – от 7 до 40 лет (зависит от типа древесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации);
ü железобетонные шпалы и брусья - практически неограниченный срок службы вследствие высокой механической прочности и неподверженности гниению, что обуславливает возможность повторного использования шпал, а также использования на грузонапряженных участках пути.
5. балластный слой (щебеночные, асбестовые, гравийные, песчано-гравийные):
- назначение:
ü воспринимать давление от шпал и распределять его практически равномерно на земляное полотно;
ü обеспечивать стабильное проектное положение рельсошпальной решетки в процессе эксплуатации;
ü обеспечивать возможность выправки пути в профиле и плане за счет балластного слоя (подбивкой, рихтовкой);
ü быстро отводить воду, препятствовать переувлажнению и пересыханию верхнего слоя грунта земляного полотна;
ü иметь низкую электропроводность.
6. балластная призма:
- назначение - предотвращать засорение щебня грунтом основной площадки земляного полотна; предохранять грунт от разжижения (весной), пересыхания и растрескивания (летом).
- сроки очистки и пополнения щебеночного балласта – норма от максимально допустимого засорения – 35%, а загрязнения – 15%.
Засорители – фракции 0,1 до 25 мм.
Загрязнители – фракции менее 0,1 мм.
Загрязнение и засорение щебня реализуется за счет постепенного заполнения порового пространства.
Однослойные балластные призмы – из любых материалов, кроме щебеночного.
Двухслойные – щебеночный и асбестовый поверх песчаной или гравийно-песчаной подушки.
Трехслойные – асбестовый балласт поверх щебеночной призмы на песчаной подушке.