Верхня будова колії: пристрій і типи

Будь залізничний шлях являє собою складний комплекс різного роду інженерних споруд, які утворюють дорогу з направляючою рейковою колією. Складається він з двох основних частин — нижньої опорної і верхній. Остання являє собою власне дорогу, по якій і ходить пересувний склад.

Основне призначення

При русі поїзда верхня будова колії сприймає як вертикальні, так і горизонтальні навантаження від коліс і передає їх на земляне або штучну основу. Власне колія визначає напрямок руху складу. Проектується ВСП перш за все з урахуванням того, що в подальшому воно повинно забезпечувати безпечний прохід складів із заданими максимальними швидкостями руху.

Особливості конструкції

Складається верхня будова колії залізниці з двох основних частин:

рельсошпальной решітки;

баластної призми.

Конструкція решітки, в свою чергу, включає в себе власне самі рейки, а також шпали, виготовлені з різних матеріалів. Призма верхнього шляху може бути одно - або двошаровою. Найчастіше при будівництві залізничної лінії використовується останній варіант. Двошарова баластова призма зазвичай складається з:

шару піщаної основи;

щебеню, виготовленого з твердих гірських порід.

Для насипання одношарової призми можуть використовуватися такі матеріали, як піщано-гравійна суміш, щебінь, відходи азбестового виробництва, шлак, черепашник. Крім решітки і призми, розрізняють наступні елементи верхньої будови колії:

скріплення;

протиугінна;

пересічення глухі;

переклади стрілочні.

Проектування ВСП

Складаючи креслення такої важливої конструкції, як верхня будова колії , інженери повинні вирішити наступні завдання:

визначити клас, категорію і групу шляху;

визначитися з конструкцією самого ВСП;

визначити умови його укладання;

розрахувати підвищену і знижену температуру батогів з урахуванням їх міцності і стійкості;

розрахувати інтервали закріплення плітей;

визначити піднесення рейок і ширину колії в кривій.

Верхня будова залізничної колії: рейки

Цей елемент конструкції ВСП призначений власне для напрямку руху складу. У деяких випадках рейки можуть також служити провідником електричного струму (на ділянках з електротягою або автоблокуванням). Маркуватися цей елемент ВСП може як Р50 Р65 Р75 і Р43. В даний час при будівництві залізниць використовується в основному варіант Р65. Власне сам рейок складається з:

головки;

шийки;

підошви.

Стандартна довжина рейок в Російській Федерації дорівнює 25 м. На деяких ділянках ліній можуть також укладатися укорочені напрямні елементи — на 2484 м і 2492 м. Для того щоб зменшити кількість стиків між рейками, їх часто зварюють у пліті довжиною 800 м і більше.

Матеріали верхньої будови колії: виготовлення рейок

Роблять цей елемент ВСП зазвичай на підприємствах металургійної промисловості з мартенівської вуглецевої сталі. При цьому рейки піддаються ретельній термообробці по всій довжині за допомогою загартування в маслі і відпустки у печі. Проводиться ця процедура насамперед для того, щоб підвищити зносостійкість сплаву. Служать загартовані рейки в півтора рази довше необроблених. В даний при складанні ж/д шляхів можуть використовуватися сталеві елементи:

низькотемпературні (Р65);

загартовані першої групи з борвмісної ванадій-ніобієвої сталі.

Остання різновид рейок зазвичай застосовується для прокладки шляхів у районах з важкими кліматичними умовами — на Далекому Сході, в Сибіру і т. д.

Шпали ВСП

Основним призначенням підрейкових опор в полотні шляху є сприйняття навантаження від рейок і передача їх баластної призми. Також шпали забезпечують стабільність ширини колії в плані і профілі. Виготовлятися шпали в наш час можуть або із залізобетону, або з деревини. Метал з-за схильність корозії для цієї цілі не використовується. 80% укладених в країні шпал виготовлено з дерева. При виробництві цього елемента ВСП можуть використовуватися такі породи, як ялиця, береза, модрина, сосна і т. д. Залізобетонні шпали зазвичай укладаються тільки на штучних спорудах — у тунелях і на мостах. Такі опори можуть представляти собою малогабаритні рами або плити. Довжина шпал залежить від особливостей тієї ділянки дороги, на якому вони покладені. Так, дерев'яні опори мають стандартну довжину 275 см. Допустимим відхиленням від норми є 2 см. Довжина стрілочних залізобетонних брусів становить 3-5.5 м, а мостових — 325 м. У поперечному перерізі дерев'яні шпали можуть бути:

обрізними;

полуобрезними;

необрізами.

Залізобетонні шпали виготовляються зі змінним по довжині перетином. Для їх виробництва використовується важкий бетон марки М500 або F200. Арматура при цьому застосовується з дроту на 3 мм. Шпали укладаються на шляху в кількості 2000 шт/км на складних ділянках. На прямих їх розподіляють по 1440-1600 штук на кілометр.

Класифікація шпал

Залізобетонні дорожні опори в залежності від ступеня тріщиностійкості і точності геометричних параметрів поділяються на вироби першого і другого сорту. Пристрій верхньої будови колії у різних випадках передбачає використання дерев'яних шпал наступних класів:

Перша (I) — для головних шляхів.

Друга (II) — для стаціонарних і під'їзних.

Третя (III) — для промислових шляхів, які не піддаються частим навантажень.

Дерев'яні шпали служать без необхідності заміни 12-15 років, залізобетонні — до 50 років. Недоліками останніх, проте, вважаються їх велика вага і висока ступінь токопроводностью.

Баластний шар ВСП

Призначенням цього елементу ВСП є передача навантаження від рейок і шпал безпосередньо на шари такої підстави, як земляне полотно (верхні) . Будова колії верхнього мо з тах трохи інше. Баластна призма в даному випадку не облаштовується. На земляних ділянках е е найчастіше виготовляють з щебеню твердих порід. Піщано-гравійні баласти, оскільки вони погано відводять воду, облаштовуються тільки на малозначущих лініях. На сильно забур'янених ділянках у більшості випадків насипається і трамбується азбестова підкладка. Під час дощу на ній утворюється не занадто товста скоринка. Остання служить непоганим перешкодою для проникнення всередину баласту різного роду засмічувачів.

Стрілочні переводи ВСП

Елементи конструкції верхньої будови колії цього типу можуть служити для забезпечення пересування поїздів з однієї колії на іншу або для повороту екіпажу на 180 градусів. Також вони використовуються при перетині колій в одному рівні. Основними елементами стрілочного переводу є:

власне стрілка з простим механізмом;

хрестовина;

з'єднувальні колії;

перевідні бруси.

Основні типи ВСП

В даний час на магістральних дорогах РФ застосовуються наступні типи верхньої будови колії:

важкі;

середні;

легені.

Визначається клас ВСП залежно від його грузонапряженности брутто. Пояснюється це насамперед тим, що, на відміну від більшості інших інженерних споруд, всі його складові працюють з накопичуються залишковими деформаціями. Важке верхня будова колії передбачає застосування у більшості випадків рейок класу Р75. В якості основи при цьому використовується призма з щебеню або азбестових відходів. Призначені такі конструкції для магістралей з грузонапряженностью від 80 млн ткм/км в рік. Середній тип передбачає укладання рейок Р65. Призначений він для ліній з грузонапряженностью у 25-80 млн ткм/км в рік. Також такі шляхи прокладаються для високошвидкісних пасажирських поїздів і на ділянках з особливо інтенсивним рухом. Легкий тип ВСП, у свою чергу, поділяється на два основні різновиди:

для ліній з напруженістю від 5 до 25 млн ткм/км в рік;

менше 5 млн ткм/км в рік.

У першому випадку при укладанні використовуються рейки Р50. Також на таких ділянках можуть застосовуватися старі сталеві направляючі Р75 або Р65. Для прокладки шляхів з напруженістю 5 млн ткм/км в рік зазвичай використовуються колишні у вживанні рейки Р50. Призма легкого типу ВСП зазвичай облаштовується з гравійно-піщаної суміші.

Безстикові колії

На ділянках з надійним грунтом рекомендується облаштовувати саме цей різновид ВСП. У Росії довжина батогів безстикових колій в середньому становить 500-600 м. До їх безумовних переваг відносять:

полегшення такої процедури, як ремонт верхньої будови колії;

збільшення терміну служби ВСП;

збільшення плавності руху поїздів.

Шлях безстикової є, по суті, більш передовою конструкцією в порівнянні із звичайним. Однак проектування його — процедура дещо складніша. Адже в даному випадку в рейках виникають додаткові температурні напруги.