Верхнее строение пути: устройство и типы
Любой железнодорожный путь представляет собой сложный комплекс разного рода инженерных сооружений, образующих дорогу с направляющей колеей рельсовой. Состоит он из двух основных частей — нижней опорной и верхней. Последняя представляет собой собственно дорогу, по которой и ходит передвижной состав.
Основное назначение
При движении поезда верхнее строение пути воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки от его колес и передает их на земляное или искусственное основание. Собственно колея определяет направление движения состава. Проектируется ВСП прежде всего с учетом того, что в последующем оно должно обеспечивать безопасный проход составов с заданными максимальными скоростями движения.
Особенности конструкции
Состоит верхнее строение пути железной дороги из двух основных частей:
Конструкция решетки, в свою очередь, включает в себя собственно сами рельсы, а также шпалы, изготавливаемые из разных материалов. Призма верхнего пути может быть одно- или двухслойной. Чаще всего при строительстве железнодорожной линии используется последний вариант. Двухслойная балластная призма состоит обычно из:
слоя песчаной подложки;
щебня, изготовленного из твердых горных пород.
Для насыпки однослойной призмы могут использоваться такие материалы, как песчано-гравийная смесь, щебень, отходы асбестового производства, шлак, ракушечник.
Помимо решетки и призмы, различают следующие элементы верхнего строения пути:
Проектирование ВСП
определить класс, категорию и группу пути;
определиться с конструкцией самого ВСП;
определить условия его укладки;
рассчитать повышенную и пониженную температуру плетей с учетом их прочности и устойчивости;
рассчитать интервалы закрепления плетей;
определить возвышение рельсов и ширину колеи в кривой.
Верхнее строение железнодорожного пути: рельсы
Этот элемент конструкции ВСП предназначен собственно для направления движения состава. В некоторых случаях рельсы могут также служить проводником электрического тока (на участках с электротягой или автоблокировкой). Маркироваться этот элемент ВСП может как Р50, Р65, Р75 и Р43. В настоящее время при строительстве железных дорог используется в основном вариант Р65. Собственно сам рельс состоит из:
Стандартная длина рельсов в Российской Федерации равна 25 м. На некоторых участках линий могут также укладываться укороченные направляющие элементы — на 24,84 м и 24,92 м. Для того чтобы уменьшить количество стыков между рельсами, их часто сваривают в плети длиной по 800 м и более.
Материалы верхнего строения пути: изготовление рельсов
Делают этот элемент ВСП обычно на предприятиях металлургической промышленности из мартеновской углеродистой стали. При этом рельсы подвергаются тщательной термообработке по всей длине посредством закалки в масле и отпуска в печи. Проводится эта процедура прежде всего для того, чтобы повысить износостойкость сплава. Служат закаленные рельсы в полтора раза дольше необработанных. В настоящее время при сборке ж/д путей могут использоваться стальные элементы:
закаленные первой группы из борсодержащей ванадий-ниобиевой стали.
Последняя разновидность рельсов обычно применяется для прокладки путей в районах с тяжелыми климатическими условиями — на Дальнем Востоке, в Сибири и т. д.
Шпалы ВСП
Основным назначением подрельсовых опор в полотне пути является восприятие нагрузки от рельсов и передача их балластной призме. Также шпалы обеспечивают стабильность ширины колеи в плане и профиле. Изготавливаться шпалы в наше время могут или из железобетона, или из древесины. Металл из-за подверженности коррозии для этой цели не используется. 80% уложенных в стране шпал изготовлено из дерева. При производстве этого элемента ВСП могут использоваться такие породы, как пихта, береза, лиственница, сосна и т. д.
Железобетонные шпалы обычно укладываются только на искусственных сооружениях — в тоннелях и на мостах. Такие опоры могут представлять собой малогабаритные рамы или же плиты.
Длина шпал зависит от особенностей того участка пути, на котором они уложены. Так, деревянные опоры имеют стандартную длину 2.75 см. Допустимым отклонением от нормы являются 2 см. Длина стрелочных железобетонных брусьев составляет 3-5.5 м, а мостовых — 3.25 м.
В поперечном сечении деревянные шпалы могут быть:
Железобетонные шпалы изготавливаются с переменным по длине сечением. Для их производства используется тяжелый бетон марки М500 или F200. Арматура при этом применяется из проволоки на 3 мм. Укладываются шпалы на пути в количестве 2000 шт./км на сложных участках. На прямых их распределяют по 1440-1600 штук на километр.
Классификация шпал
Железобетонные путевые опоры в зависимости от степени трещиностойкости и точности геометрических параметров подразделяются на изделия первого и второго сорта. Устройство верхнего строения пути в разных случаях предполагает использование деревянных шпал следующих классов:
Первая (I) — для главных путей.
Вторая (II) — для стационарных и подъездных.
Третья (III) — для промышленных путей, не подвергающихся частым нагрузкам.
Деревянные шпалы служат без необходимости замены 12-15 лет, железобетонные — до 50 лет. Недостатками последних, однако, считаются их большой вес и высокая степень токопроводности.
Балластный слой ВСП
Стрелочные переводы ВСП
Элементы конструкции верхнего строения пути этого типа могут служить для обеспечения передвижения поездов с одной колеи на другую или для поворота экипажа на 180 градусов. Также используются они при пересечении путей в одном уровне. Основными элементами стрелочного перевода являются:
собственно стрелка с переводным механизмом;
Основные типы ВСП
В настоящее время на магистральных дорогах РФ применяются следующие типы верхнего строения пути:
Определяется класс ВСП в зависимости от его грузонапряженности брутто. Объясняется это прежде всего тем, что, в отличие от большинства иных инженерных сооружений, все его составляющие работают с накапливающимися остаточными деформациями.
Тяжелое верхнее строение пути предполагает применение в большинстве случаев рельсов класса Р75. В качестве основы при этом используется призма из щебня или асбестовых отходов. Предназначены такие конструкции для магистралей с грузонапряженностью от 80 млн ткм/км в год.
Средний тип предполагает укладку рельсов Р65. Предназначен он для линий с грузонапряженностью в 25-80 млн ткм/км в год. Также такие пути прокладываются для высокоскоростных пассажирских поездов и на участках с особо интенсивным движением.
Легкий тип ВСП, в свою очередь, подразделяется на две основных разновидности:
для линий с напряженностью от 5 до 25 млн ткм/км в год;
менее 5 млн ткм/км в год.
В первом случае при укладке используются рельсы Р50. Также на таких участках могут применяться старые стальные направляющие Р75 или Р65. Для прокладки путей с напряженностью 5 млн ткм/км в год обычно используются бывшие в употреблении рельсы Р50. Призма легкого типа ВСП обычно обустраивается из гравийно-песчаной смеси.
Бесстыковые железнодорожные пути
На участках с надежной почвой рекомендуется обустраивать именно эту разновидность ВСП. В России длина плетей бесстыковых путей в среднем составляет 500-600 м. К их безусловным преимуществам относят:
облегчение такой процедуры, как ремонт верхнего строения пути;
увеличение срока службы ВСП;
увеличение плавности движения поездов.
Путь бесстыковой является, по сути, более передовой конструкцией в сравнении с обычным. Однако проектирование его — процедура несколько более сложная. Ведь в данном случае в рельсах возникают дополнительные температурные напряжения.
Проектирование, строительство и ремонт железных дорог
Материалы верхнего строения пути (материалы ВСП)
Верхнее строение пути (ВСП) является единой комплексной конструкцией, состоящей из рельсов, скреплений с противоугонами, рельсовых опор (чаще всего в виде шпал), балласта, мостового полотна, стрелочных переводов и ряда специальных устройств.
Схема ВСП
Верхнее строение пути воспринимает и упруго передает на основную площадку земляного полотна динамические воздействия колес подвижного состава, а также направляет колеса движущегося по пути подвижного состава.
Верхнее строение железнодорожного пути
Материалы ВСП – это рельсы, шпалы (или рельсовые опоры), накладки, подкладки, скрепления с противоугонами, мостовое полотно, балласт, стрелочные переводы и прочие устройства. Все перечисленные материалы ВСП подразделяются на типы, характеризуются индивидуальными стандартами, входят в определенные категории.
Функции материалов ВСП
Крепление рельсов к шпалам возможно благодаря промежуточным рельсовым скреплениям – элементам железнодорожного пути, выполняемым из металла. Кроме того, рельсовые соединения бывают стыковыми и представляют собой болты с шайбами и накладки. Они служат для соединения концов рельсов между собой. Стыки бывают сварными, болтовыми и клееболтовыми.
Обеспечение передачи давления от рельсов к опорам – функция подкладок.
Чтобы предотвратить смещение рельсов вдоль опор в процессе эксплуатации путей, необходимы противоугоны. Так называют скобы, которые крепят на подошве рельса таким образом, что они упираются в шпалу.
Костыли железнодорожные (другое название – шурупы путевые) необходимы для крепления рельсов к шпалам. Они представляют собой металлические стержни, имеющие овальную головку и острый конец.
К числу устройств и материалов ВСП относятся также съезды, стрелочные переводы, глухие пересечения. Они позволяют разветвлять один путь на два и более, а также делают возможным поворот на 180 градусов. Как правило, переводы лежат на специальных брусьях, сходных со шпалами, и приводятся в действие при помощи специальных переводных механизмов.
Стоит отметить, что конструкции ВСП в обязательном порядке должны быть устойчивыми, износостойкими, прочными и экономичными. Только высококачественные материалы ВСП позволяют обеспечивать безопасность движения поездов на самых высоких скоростях.
Справочник материалов ВСП
Позвоните нам
приемная:+7 (861) 214-82-66, факс:+7 (861) 214-82-06, отдел снабжения +7 (989) 236-31-30
Конструкция ВСП
Тема 2.1 Элементы верхнего строения пути
Раздел 2. Верхнее строение пути (ВСП)
Студент должен:
о стоимости отдельных элементов и балластных материалов,
типы ВСП и их характеристики; назначение, работу, современные типы рельсов, шпал, промежуточных и стыковых рельсовых скреплений; назначение отдельных деталей, основные размеры, массу, правила укладки; ГОСТы на рельсы, скрепления, шпалы; виды противоугонов, схемы и правила их установки; конструкцию и назначение деталей стыков изолирующих, токопроводящих, переходных; назначение, работу балластного слоя, виды балластных материалов; ГОСТ на щебень, размеры балластной призмы, расход балласта на 1 км,
расшифровывать маркировку рельсов, шпал; определять тип рельсов, шпал, скреплений, противоугонов, вид балласта; делать подсчет количества элементов ВСП в штуках, тоннах, балласта в м3 на конкретное протяжение пути, измерять размеры балластной призмы, включая толщину балласта под шпалой в прямых и кривых участках пути.
2.1.1.Назначение и классификация ВСП
После занятия необходимо знать: Типы ВСП и их характеристику, назначение, работу, современные типы рельсов, шпал, основные размеры ВСП, массу.
После занятия необходимо уметь: Расшифровать маркировку рельсов, шпал, определять их типы, подсчитывать количество ВСП.
План:
1.Назначение и классификация ВСП
3.Классификация железнодорожного пути
1.Назначение и классификация ВСП
ВСП состоит из:
Рельсы, соединенные между собой стыковыми скреплениями, а со шпалами – промежуточными скреплениями, образует путевую решетку. Шпалы заглублены в балластный слой, который опирается на основную площадку земляного полотна. Все это представляет собой ВСП.
Конструкция ВСП должна быть:
· обеспечивать безопасность движения поездов
Современные железнодорожные пути классифицируются в зависимости от грузоподъемности линии и скорости движения.
Классификация железнодорожного пути установлена приказом МПС РФ №12 Ц от 16 августа 1994 года о переходе на новую систему ведения путевого хозяйства на основе повышения технического уровня и внедрения ресурсосберегающих технологий.
| Группа пути | Грузонапряженность, млн. т кт брутто на 1км в год. | Категория пути | |||
| Скорость поездов: пассажирских – числитель, грузовых – знаменатель, км/ч. | Станционные, подъездные и прочие пути | ||||
| 121…140 | 101…120 | 80…100 | 61…88 | 41…60 | 40 и менее |
 80 | 70 | 60 | 50 | 40 | Главные и приемоотправочные пути |
| Главные пути | |||||
| А | 80 | ||||
| Б | 50…80 | ||||
| В | 25…50 | ||||
| Г | 10…25 | ||||
| Д | 10 и менее |
Железнодорожный путь имеет 5 классов: