Тема №1. «Общие сведения о железнодорожном пути» Железнодорожный путь — это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование технических средств железных дорог. Железнодорожный путь работает в условиях постоянного воздействия атмосферных и климатических факторов, воспринимая большие нагрузки, от проходящих поездов. При этих условиях все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка, а также иметь достаточные резервы для дальнейшего повышения скоростей движения и грузонапряженности линии. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАССЕ, ПЛАНЕ И ПРОДОЛЬНОМ ПРОФИЛЕ. Линии могут существенно отличаться по своему значению в работе сети железных дорог, размерам и характеру перевозок. В зависимости от, этих факторов технические требования и нормы, которыми руководствуются при разработке проектов железнодорожных линий, дифференцированы. Строительные нормы и правила, являющиеся основным руководством, при проектировании, предусматривают деление новых железных дорог и Рис 1.1 Поперечный профиль насыпи. подъездных путей колеи 1520 мм на несколько категорий. Точкой показана трасса линии От категории линии зависят основные параметры и технические условия ее проектирования, допускаемые скорости движения пассажирских и грузовых поездов, мощность всех устройств линии. Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость— продольным профилем линии. Рис 1.3 Продольный профиль пути Полоса земли вдоль трассы, отведенная для Рис 1.2 План трассы размещения железнодорожного пути, других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, называется полосой отвода. Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. План железнодорожной линии проектируется в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а профиль—в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами. Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов элементов и их длиной. Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, рельсы, скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья. Балластный слой воспринимает давление от шпал и передает его на основную площадку земляного полотна, уменьшая неравномерность давления, а также обеспечивает устойчивость рельсовой колеи, препятствуя продольному и поперечному перемещению шпал. Шпалы воспринимают давление от рельсов и передают его на балласт, а также обеспечивают неизменность взаимного положения рельсовых нитей. Рельсы направляют колеса подвижного состава, воспринимают давление от них и передают его на шпалы. Рельсовые скрепления Рис 1.4 Устройство железнодорожного пути необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами. Противоугоны применяются для удержания рельсов и шпал от продольного смещения под воздействием движущихся поездов. Стрелочные переводы служат для перехода подвижного состава с одного пути на другой. Все элементы Рис 1.5 Верхнее строение пути: 1-песчаная подушка; железнодорожного пути работают как единая конструкция. 2 – балластный слой; 3 – рельсы; 4 - шпалы. Железнодорожный путь имеет множественное функциональное назначение: направлять движение колес подвижного состава (функция верхнего строения пути); обеспечивать пространственную (в вертикальной и горизонтальной плоскостях) устойчивость рельсовой колеи (функция верхнего строения пути); воспринимать нагрузки от подвижного состава и передавать их на земную поверхность (функция и нижнего и верхнего строений пути); выравнивать земную поверхность, обеспечивать необходимый план и профиль рельсовой колее (функция нижнего строения пути). От состояния железнодорожного пути зависит непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава. В настоящее время основными показателями технического уровня главных путей железных дорог России являются следующие (на 01.01.2000): развернутая длина главных путей — 123,96 ты с. км; средняя грузонапряженность — 18,6 млн. т•км брутто на км в год протяжение пути с рельсами P65 — 91,1 % Рис. 1. 6 Структуру ж. д. пути можно представить в виде схемы от развернутой длины пути; протяжение пути с термоупрочненными рельсами — 77,5 %; протяжение бесстыкового пути — 32,0 %; протяжение пути на железобетонных шпалах — 35,0 %; процент дефектных рельсов в пути — 2,2; процент дефектных стрелок — 6,4; процент дефектных крестовин — негодных деревянных 6,0; процент шпал — 12,3; число неудовлетворительных километров пути — 730,6 км; средняя балльная оценка пути — 60; протяжение пути на тяжелых балластах — 118,88 тыс. км Земляное полотно на всем протяжении сети в основном удовлетворяет требованиям перевозочного процесса, однако на 10,3 % эксплуатационной длины оно имеет дефекты и деформации, негативно влияющие на перевозочный процесс. Железнодорожный путь работает в сложных условиях его загружения динамическими поездными нагрузками и непосредственного воздействия на него непредсказуемо изменяющихся природных факторов (температуры, атмосферных осадков, ветра и пр.). Все это необходимо учитывать при проектировании и расчетах. Рис 1.8 Галерея Рис 1.7 Труба в железнодорожной насыпи Рис 1.9. Перспективы развития высокоскоростных магистралей в России на период до 2030 года. КЛАСИФИКАЦИЯ ПУТЕЙ Классы путей устанавливаются в соответствии с классификацией железнодорожных линий, утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 1 июля 2009 года № 1393р. Классификация железнодорожных линий строится на основе двух основных критериев: скорости движения поездов (км/ч) и грузонапряженности (млн.т. км. бр. /км в год). На двухпутных и многопутных участках классы путей устанавливаются одинаковыми с классом пути, имеющим большую грузонапряженность. Перечень путей 1 и 2 классов утверждается Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД», 3-5 классов – начальниками железных дорог. Пересмотр и утверждение классов путей производится ежегодно по состоянию на 1 января на основании технического обоснования железных дорог. Непрерывная длина пути соответствующего класса, как правило, не должна быть менее длины участка движения с одинаковыми на всем его протяжении грузонапряженностью и установленными скоростями пассажирских или грузовых поездов (в зависимости от того, какая из них соответствует более высокому классу), без учета отдельных километров и мест, по которым уменьшена установленная скорость из-за кривых малого радиуса, временно неудовлетворительного технического состояния пути или искусственных сооружений, либо по другим причинам. Класс главных путей на станции должен соответствовать классу пути одного (или обоих при их равенстве) из прилегающих перегонов. Классы пути отражаются дистанциями пути в технических паспортах и других формах отчетности. Таблица 1.1. Классы путей Категории пути – допускаемые скорости движения поездов (числитель – пассажирские, знаменатель – грузовые) Группа пути Грузонапряженность млн.т км брутто/км в год С 1 2 3 4 5 6 141 200 до140 121 140 до100 101 120 до90 81 100 до80 61 80 до60 41 60 до60 40 и менее 2 2 3 3 4 4 2 3 3 4 4 5 3 3 4 4 4 5 Главные пути А Б В Г Д Е Более 80 51 - 80 26 - 50 11 - 25 6 - 10 5 и менее 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 2 - 1 1 2 2 3 - 1 2 2 3 4 4 Примечания. 1.При количестве графиковых пригородных и пассажирских поездов с максимальными скоростями движения 80 км/ч и более, независимо от значения грузонапряженности, путь должен быть не ниже: 1 класса- более 100 поездов в сутки; 2 класса - 31 - 100 поездов в сутки; 3 класса - 6 - 30 поездов в сутки. 2. На участках со сложным планом, на которых кривых с радиусом менее 350 м более 20%, или всех кривых более 40%, при прочих равных условиях класс пути повышается на одну ступень. 3. При совпадении 1 и 2 условий класс пути может быть повышен только один раз. 4. Приемо-отправочные и станционные пути, предназначенные для безостановочного пропуска поездов со скоростями 40 км/ч и более относятся к 3 классу. Станционные пути, не предназначенные для безостановочного пропуска поездов при установленных скоростях 40 км/ч, а также специальные пути, предназначенные для обращения подвижного состава с опасными грузами, сортировочные пути со скоростями движения 40 км/ч относятся к 4 классу. Остальные станционные, подъездные и прочие пути относятся к 5 классу. 5. Пути сортировочных горок классифицируются в зависимости от объемов среднесуточной переработки вагонов: - сортировочные горки большой и повышенной мощности: переработка в среднем в сутки 3500 вагонов и выше или при числе путей в сортировочном парке 30 и более - относятся к 2 классу; - сортировочные горки средней мощности: переработка в среднем в сутки от 1500 до 3500 вагонов или при числе путей в сортировочном парке от 17 до 29 - относятся к 3 классу; - сортировочные горки малой мощности: переработка в среднем в сутки от 250 до 1500 вагонов или при числе путей в сортировочном парке до 16 включительно - относятся к 4 классу; 6. Путям на линиях, входящих в основные грузовые и пассажирские направления присваивается класс не ниже второго. 7. Класс стрелочного съезда определяется по большему из классов соединяемых путей. 8. Скорости рефрижераторных и пригородных поездов при назначении категории пути рассматриваются как скорости пассажирских поездов. Каждому классу путей соответствует конструкция верхнего строения пути, тип и его характеристика (таблица 1.2). Таблица 1.2. Технические условия и требования, предъявляемые к конструкции и элементам верхнего строения пути при усиленном капитальном и капитальном ремонте пути 1 2 Классы путей 3 1. Конструкция верхнего строения пути Бесстыковой путь на ж.б. шпалах1 4 5 звеньевой путь на железобетонных шпалах. 2. Типы и характеристика верхнего строения пути Рельсы Рельсы Рельсы Р65, старогодные I Р65-новые, термоР65-новые, термогруппы годности; I и II Рельсы старогодные Р65 II и III Рельсы старогодные Р653 упрочненные, категории упрочненные, категории группы годности группы годности III группы годности В и Т1 Т1 и Т22 репрофилированные2 Скрепления новые и старогодные Скрепления новые (в том числе отремонтированные) Шпалы железобетонные, новые I сорта Шпалы железобетонные, старогодные4 1440 шт/км 1600 шт/км 1840 шт/км (в кривых радиусом 650м (в кривых радиусом 1200м и (в кривых радиусом 1200м и менее - 2000 шт/км) и менее менее - 1840 шт/км) 1600 шт/км) Балласт щебеночный5 с толщиной Балласт щебеночный всех Балласт щебеночный5 с толщиной слоя: слоя: типов с толщиной слоя 40см под железобетонными шпалами; 30см под железобетонными под шпалой не менее 20см 35 см под деревянными шпалами шпалами; 25 см под деревянными шпалами Размеры балластной призмы – в соответствии с типовыми поперечными профилями 3. Виды работ при замене верхнего строения пути Усиленный капитальный Капитальный ремонт пути 4. Конструкции и типы стрелочных переводов Рельсы и металлические части старогодные. Брусья ж/б новые Р65, новые; элементы закаленные. Брусья железобетонные новые. и старогодные. 5. Земляное полотно и искусственные сооружения Земляное полотно, ИССО и их обустройства должны удовлетворять максимальным допускаемым осевым нагрузкам и скоростям движения поездов в зависимости от групп и категорий пути 1 Применение звеньевого пути на деревянных шпалах согласовывается с Департаментом пути и сооружений МПС России, при этом на путях 1—3 классов деревянные шпалы должны быть I типа. 2 В зависимости от баланса на железной дороге старогодных рельсов l и ll групп годности допускается по согласованию с Департаментом пути и сооружений: укладка на путях 2 класса групп Г и Д старогодных репрофилированных рельсов I группы годности; укладка на путях 3 класса новых рельсов категорий Т1 и Т2. 3 Для звеньевого пути на деревянных шпалах допускается укладка старогодных рельсов типа Р50 I группы годности. 4 При недостатке старогодных железобетонных шпал — новые железобетонные, при недостатке старогодных и новых железобетонных шпат — новые деревянные. 5 По согласованию с Департаментом пути и сооружений МПС России допускается на путях 3—5 классов укладка асбестового балласта. 6 По согласованию с Департаментом пути и сооружений МПС России допускается укладка деревянных брусьев. Примечания. 1. Укладываемые в путь инвентарные рельсы должны отвечать следующим требованиям Табл.1.3 Таблица 1.3 Не более, мм Боковой износ Вертикальный износ Смятие головки плюс провисание концов Разность по высоте смежных рельсов (вертикальная ступенька в стыке) Горизонтальная ступенька в стыке Усиленный капитальный ремонт 2 3 2 1 1 Капитальный ремонт 4 — 3 класс 6 — 4, 5 класс 6 — 3, 4, 5 класс 2 — 3 класс 3 — 4, 5 класс 2 — 3, 4, 5 класс 1 — 3,4, 5 класс 2.В тоннелях и на затяжных спусках круче 12 0/00 эпюра шпал должна составлять 2000 шт/км. К затяжным спускам относятся участки протяженностью: 6 км и более — при уклонах от 12 до 14 0/00; 4 км и более — при уклонах от 18 до 20 0/00; 5 км и более — при уклонах от 15 до 17 0/00; 2 км и более — при уклонах более 20 0/00. Кроме того, эпюра 2000 шт/км применяется на участках бесстыкового пути с годовыми амплитудами температуры рельсов более 112 °С. При проектировании и выборе конструкции пути принимаются следующие главнейшие положения. 1. Конструкция пути, работа пути в целом и каждого его элемента сроки службы и расходы по содержанию и ремонту пути определяются объемом и эксплуатационными условиями (грузонапряженностью, массой и скоростями движения поездов, конструкциями экипажа, нагрузками от колесных пар на рельсы, родом тяги, характером перевозимых грузов). Существенную роль играют местные особенности (климат, геология и т.д.) 2. Система организации работ по сооружению пути, его содержанию и ремонту и механизация путевых работ в ряде случаев влияет на выбор конструкции пути и ее дальнейшее развитие и усовершенствование. 3. Экономическая целесообразность и общегосударственные интересы и задачи определяют окончательный выбор конструкции пути и его элементов, системы организации и механизации работ по сооружению, содержанию, ремонту и усилению пути. Путь есть единая конструкция, в которой все элементы работают совместно. Изменения в конструкции или работе хотя бы одного элемента вызывают изменения в работе каждого из них и пути в целом, во взаимодействии пути и подвижного состава (в части зависящей от пути).
