Организация работы железнодорожной отрасли в России

Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 2. Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они характеризуются следующими минимальными значениями параметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон дна 0,002.

Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемыекавальерами. Для перехвата и отвода, притекающих к выемке поверхностных вод за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву.

Банкет - невысокий земляной вал вдоль верхнего края выемки, служащий для защиты бровки и откоса выемки от стекания в нее воды. Отсыпается из ближайшего грунта при обработке откоса выемки. Поверхность его планируется со скатом 0,01 - 0,02 в сторону от пути; откос же в сторону выемки делается с уклоном 1:1 или 1:1,5; между верхним ребром откоса выемки и подошвой откоса банкета оставляется полоса шириной не менее 1 м. При крутизне местности более 1: 5 банкет не отсыпается, так как в этом случае его трудно удержать от сползания или смыва водой.

Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.

К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селеспуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты или трубы.

Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт.

Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего - с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине (рис. 3).

Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады. Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях (рис. 4).

Виадуки сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий (рис. 5).

Эстакады создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды (рис. 6).

Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы (рис. 7).

При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели (рис. 8). Их создают и для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов.

Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению подразделяют на горные, подводные и городские.

Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом - регуляционные сооружения (рис. 9), состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.

В горах, в местах возможных обвалов сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков - селеспуски.

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение. Верхнее строение пути (рис. 1) представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья.

Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.

Рельсы непосредственно воспринимают нагрузку от подвижного состава, которая через шпалы и балластный слой передается на земляное полотно.

Верхнее строение пути, подверженное воздействию неблагоприятных факторов (проходящие поезда, атмосферные осадки, ветер, колебания температуры), должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным.

Тип верхнего строения пути зависит от класса путей, который определяется величиной грузонапряженности, а также максимальными допустимыми скоростями движения пассажирских и грузовых поездов. По грузонапряженности все пути делятся на 5 групп, обозначаемых буквами А, Б, В, Г, Д, а по допускаемым скоростям - на 7 категорий, обозначаемых цифрами. Классы, представляющие собой сочетание групп и категорий путей, обозначаются тоже цифрами.

Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна; обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выправления рельсошпальной решетки в плане и профиле; отвод от нее поверхностных вод. Во избежание переувлажнения основной площадки вода не должна задерживаться на поверхности балластного слоя. Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.

Путевой щебень, применяемый на железных дорогах России, вы-пускают в виде двух основных фракций с размерами частиц 25... 60 и 25... 50 мм. Для балластировки станционных путей и применения в качестве строительного материала стандартом предусмотрен также мелкий щебень с размерами частиц 5...25 мм.

Балластный слой укладывается в виде призмы (рис. 2), которая имеет откосы крутизной 1:1,5 и верхнюю часть, ширина которой устанавливается техническими условиями. Расстояние о конца шпалы до начала откоса балластной призмы e принимается в зависимости от класса путей от 25 до 45 см, толщина щебня под шпалой на главных путях б - от 25 до 35 см при деревянных и от 30 до 40 см - при железобетонных шпалах. Толщина песчаной подушки b во всех случаях принимается не менее 20 см.

Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Кроме того, шпалы предназначены также для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Помимо шпал, к подрельсовым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Шпалы должны быть прочными, упругими и обладать достаточным сопротивлением электрическому току. Материалом для шпал служит дерево (сосна, ель, пихта, ли-ственница, кедр, бук, береза), железобетон и металл.

Деревянные шпалы, пропитанные масляными антисептиками, имеют срок службы которых составляет 15 лет. По форме поперечного сечения деревянные шпалы делятся на обрезные, полуобрезные и необрезные (рис. 3).

В зависимости от назначения деревянные шпалы изготавливают трех типов. Тип Iпредназначен для главных путей магистральных железных дорог, тип II - для станционных и подъездных путей и тип III - для путей промышленных предприятий. Размеры поперечного сечения шпал в мм в зависимости от вида и типа приведены в таблице 1. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм.

Таблица 1

Размеры поперечного сечения шпал, мм

Тип шпалы	Толщина h	Высота пропиленных боковых сторонh1	Ширина
			верхней части	нижней части b1	средней части b2
			b	b/
I	180	150	180	210	250	280
II	160	130	150	195	230	260
III	150	105	140	190	230	250

C 1957 г. на железных дорогах России применяются железобетонные шпалы. Достоинством их является долговечность (40-50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути, плавность движения поездов, что объясняется одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, токопроводимость, высокая жесткость, сложность крепления рельсов к шпале.

Металлические шпалы не получили в нашей стране распространения из-за большого расхода металла, подверженности коррозии, электропроводимости, большой жесткости и неприятного шума при движении поездов.

Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах России и стран СНГ применяют четыре эпюры, соответствующие укладке 1440, 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.

Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы. Кроме того, на участках с автоблокировкой рельсы служат проводниками сигнального тока, а при использовании электротяги - проводниками обратного тягового тока.

Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для рельсов служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на несколько типов: Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает «рельс», а цифра - округленное значение массы, кг, одного погонного метра рельса. Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, рациональной формой рельса считается двутавровая, одновременно обеспечивающая и меньший расход металла (рис. 4).

Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65. Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м.

В качестве уравнительных рельсов для бесстыкового пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46; 12,42 и 12,38 м). Срок службы рельсов, измеряемый числом тонн брутто проследовавшего по ним груза, до их перекладки в среднем составляет для термически упрочненных рельсов Р65 - 500 млн т, а для Р50 - 350 млн т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65.

Рельсовый путь представляет собой две непрерывные рельсовые нити, расположенные на определенном расстоянии одна от другой благодаря креплению рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев друг к другу. Рельсы к шпалам крепят с помощью промежуточных скреплений, которые должны обеспечивать надежную и достаточно упругую связь рельсов со шпалами, сохранять постоянство ширины колеи и необходимую подуклонку рельсов, не допускать продольного смещения и опрокидывания рельсов. При железобетонных шпалах они должны, кроме того, обеспечивать электрическую изоляцию рельсов и шпал. Существуют три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные (рис. 5).

При нераздельном скреплении рельс и подкладки, на которые он опирается, крепят к шпалам одними и теми же костылями или шурупами. При смешанном скреплении подкладки, кроме того, крепят к шпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное скрепление с клинчатыми подкладками с уклоном 1:20, широко распространено на дорогах нашей страны. Его достоинствами являются простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и способствует механическому изнашиванию шпал.

При раздельном скреплении рельс соединяют с подкладками жесткими или упругими клеммами, а подкладки крепят к шпалам болтами или шурупами. Достоинства раздельного скрепления является возможность смены рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление продольным усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи.

Рельсовые звенья соединяют друг с другом с помощью стыковых скреплений, основными элементами которых являются накладки, болты с гайками и пружинные шайбы (рис. 6).

Стыковые накладки предназначены для восприятия в стыке изгибающих и поперечных сил. Двухголовые накладки изготавливают из высокопрочной стали и подвергают закалке. Болты, как и накладки, должны обладать высокой прочностью. Под их гайки для обеспечения постоянного натяжения подкладывают пружинные шайбы. В последнее время переходят на применение шестидырных накладок.

По расположению относительно шпал в качестве стандартных приняты стыки на весу, что обеспечивает большую упругость и удобство подбивки балласта под стыковые шпалы. Так как с изменением температуры длина рельсов меняется, между их торцами в стыках оставляют зазор, наибольшая величина которого во избежание сильных ударов колес подвижного состава не должна превышать 21 мм. Каждому значению температуры воздуха (и рельсов) соответствует определенный стыковой зазор. Вновь выпускаемые рельсы имеют только круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления.

На линиях автоблокировкой на границах блок-участков применяют изолирующие стыки, препятствующие прохождению электрического тока от одного из соединяемых рельсов к другому. Существуют два типа изолирующих стыков: с металлическим объемлющими накладками и клееболтовые.

Применяют клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками соединяют с помощью эпоксидного клея с концами рельсов в монолитную конструкцию.

На линиях с электрической тягой и автоблокировкой для беспрепятственного прохождения тока через стык устанавливают специальные стыковые соединители.

Под действием сил, которые возникают при движении поездов, особенно при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. Для предотвращения угона пути применяютпротивоугоны (рис. 7).

Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу. На 25-метровом рельсовом звене устанавливают от 18 до 44 пар противоугонов.

В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил наиболее совершенный - бесстыковой путь. Благодаря устранению стыков ослабляется динамическое воздействие на путь, существенно уменьшаются износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов. Значительное сокращение числа стыковых скреплений посредством сварки отдельных рельсовых звеньев в плети позволяет сэкономить до 1,8 т металла на каждый километр пути, снизить расходы на его содержание и ремонт. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал - на 8... 13 %, балласта (до очистки) - на 25 %, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10...30 %.

Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Рельсы сваривают электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно сварочных машинах. Между сварными плетями укладывают 2-4 пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42 и 12,38 м) для сезонного регулирования длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных на путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности.

На первых этапах внедрения бесстыкового пути длина сварных плетей на сети железных дорог России обычно не превышала 800 м, что соответствовало длине специальных поездов, которые составляли из платформ, оборудованных роликами. С 1986 года после многолетних опытов разрешена укладка плетей, длина которых совпадает с длиной блок-участка даже перегона, с введением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации. Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что длина хорошо закрепленных рельсовых плетей при повышении или понижении температуры не может изменяться. Бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют. Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов.

Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар подвижного состава. Колесная пара включает в себя стальную ось, на которую наглухо насажены колеса, имеющие для предотвращения схода с рельсов направляющие гребни.

Поверхность катания колес подвижного состава в средней части имеет уклон 1:20, наличие которого обеспечивает их более равномерное изнашивание, повышенное сопротивление действию горизонтальных сил, направленных поперек пути, меньшую чувствительность колесных пар к неисправностям и препятствует появлению желоба на поверхности катания, затрудняющего прохождение колесных пар по стрелочным переводам. В соответствии с этим рельсы устанавливаются также с уклоном 1:20, что при деревянных шпалах достигается за счет клинчатых подкладок, а при железобетонных - соответствующим наклоном поверхности шпал в зоне опирания рельсов.

Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи. Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440 мм ± 3 мм), двух толщин гребней (от 25 до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар. Номинальный размер ширины колеи на прямых и кривых участках пути с радиусом более 350 м, принятый в России, составляет 1520 мм с допуском в сторону уширения 8 мм, а на участках со скоростью движения до 50 км/ч -- 10 мм. Допуск в сторону сужения равен 4 мм (рис. 8).

В соответствии с ПТЭ верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должны находиться на одном уровне. На всем протяжении прямых участков пути разрешается сооружать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой. При строительстве пути стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против другого по наугольнику, что по сравнению с расположением стыков в разбежку уменьшает число ударов колесных пар о рельсы, а также позволяет заготавливать и менять рельсошпальную решетку целыми звеньями с помощью путеукладчиков.

Для того чтобы каждая колесная пара не могла поворачиваться вокруг вертикальной оси, колесные пары вагона или локомотива соединяют по две и более жесткой рамой тележек. Расстояние между крайними осями колесных пар, соединенных рамой, называется жесткой колесной базой, а между крайними осями вагона или локо-мотива - полной колесной базой. Жесткое соединение колесных пар обеспечивает их устойчивое положение на рельсах, но в то же время затрудняет прохождение в кривых малого радиуса, где возможно их заклинивание. Для облегчения вписывания в кривые современный подвижной состав выпускают на отдельных тележках с небольшими жесткими базами.

В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширение колеи при малых радиусах, применение укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити, усиление пути, увеличение расстояния между осями путей в круговых кривых двух- и многопутных линий в соответствии с требованиями габарита. Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее для того, чтобы нагрузка на рельсовые нити была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы. Величина возвышения (мм) зависит от массы поезда, скорости движения и радиуса кривой:

h = 12,5н² / R.

Согласно ПТЭ максимальное возвышение наружного рельса в кривой составляет 150 мм.

Наличие переходных кривых связано с необходимостью плавного сопряжения кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в профиле пути (рис. 9).

Уширение колеи обеспечивает вписывание подвижного состава в кривые. Поскольку колесные пары закреплены в раме тележки таким образом, что в пределах жесткой базы они всегда параллельны друг другу, в кривой только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные находятся под углом к нему. Это требует увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание заклинивания колесных пар.

ПТЭ установлены следующие номинальные размеры ширины колеи в кривых в зависимости от радиуса кривой:

Радиус кривой, м	от 350 и более от 349 до 300	от 299 и более
Ширина колеи, мм	1520 1530	1535

Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи не должна превышать по сужению - 4 мм, по уширению +8 мм.

Укладка укороченных рельсов во внутреннюю рельсовую нить необходима для исключения разбежки стыков. Поскольку внутренняя нить в кривой короче наружной, применение рельсов одинаковой длины вызвало бы забегание стыков вперед на внутренней нити. Для предотвращения разбежки стыков каждому радиусу кривой должна соответствовать своя величина укорочения рельса. В целях унификации установлены стандартные укорочения рельсовых звеньев длиной 25 м - 80 и 160 мм.

Переход подвижного состава с одного пути на другой обеспечивают устройства по соединению и пересечению путей, относящиеся к их верхнему строению. Соединение путей друг с другом осуществляют стрелочными переводами, а пересечение путей - глухими пересечениями. Применяя стрелочные переводы и глухие пересечения, создают соединения путей, называемые стрелочными улицами и съездами (рис. 1).

В зависимости от назначения и условий соединения путей различают одиночные, двойные и перекрестные стрелочные переводы.

Одиночные переводы делятся на обыкновенные, симметричные и несимметричные.

Обыкновенный стрелочный перевод, служит для соединения двух путей, может быть право- или левосторонним, применяется при отклонении бокового пути от прямого в ту или другую сторону. Этот вид переводов наиболее распространен. В состав стрелочного перевода входят собственно стрелка, крестовина с контррельсами, соединительная часть, расположенная между ними, и переводные брусья. Стрелка состоит из двух рамных рельсов, двух остряков, предназначенных для направления подвижного состава на прямой или боковой путь, и переводного механизма (рис. 2).

Остряки соединяются между собой поперечными стрелочными тягами, с помощью которых один из них подводится вплотную к рамному рельсу, а другой отводится от другого рамного рельса на расстояние, необходимое для свободного прохода гребней колес. Перевод остряков из одного положения в другое осуществляется специальными стрелочными приводами через одну из тяг, а в пологих стрелочных переводах, остряки которых имеют значительную длину, - через две тяги. В приводе имеется устройство, запирающее остряки в том или ином положении и контролирующее их плотное прилегание к рамным рельсам. Тонкая часть остряка называется острием, а другой его конец - корнем. Корневое крепление обеспечивает поворот остряков в горизонтальной плоскости и соединение с примыкающими к ним рельсами.

Крестовина состоит из сердечника, двух усовиков и желобов (рис. 3). Она обеспечивает пересечение гребнем колес рельсовых головок, а контррельсы направляют гребни колес в соответствующие желоба при прохождении колесной пары по крестовине. Точка пересечения продолжения рабочих граней сердечника крестовины называется ее математическим центром, а самое узкое место между усовиками - горлом крестовины. Угол б, образуемый рабочими гранями сердечника, называется углом крестовины.

Соединительная часть перевода, лежащая между стрелкой и крестовиной, состоит из прямого участка и переводной кривой. Радиус этой кривой зависит от угла крестовины: чем меньше угол, тем больше радиус.

Симметричный перевод (рис. 4) имеет те же основные элементы, что и обыкновенный, но благодаря меньшей длине остряков, крестовины и переводной кривой позволяет значительно сократить длину соединения путей. Симметричные переводы применяются при разветвлении основного пути на два под одинаковым углом б/2 при укладке путей на станциях. Весьма редко применяются разносторонние несимметричные переводы, имеющие разные углы отклонения обоих путей от основного.

Двойной перевод разветвляет основной путь на три направления. Такие переводы применяются в стесненных условиях.

Перекрестный перевод (рис. 5) дает возможность подвижному составу переходить с одного пути на другой в обоих направлениях. Перевод имеет восемь остряков и четыре крестовины - две острые и две тупые.

Важным параметром стрелочного перевода является марка крестовины.

В зависимости от назначения пути используют стрелочные переводы с крестовинами, имеющими различные марки (табл. 1).



Таблица 1

Марки крестовин стрелочных переводов

Пути, на которых расположены	Марки крестовин стрелочных переводов
стрелочные переводы	обыкновенных	симметричных
Главные и приемоотправочные, пассажирские	Не круче 1/11*	-
Приемоотправочные для грузового движения	Не круче 1/9	Не круче 1/6
Прочие	Не круче 1/8	Не круче 1/4,5

На железных дорогах широко применяется стрелочный перевод усиленной конструкции с литой крестовиной марки 1/11 и гибкими остряками, допускающий движение поездов по прямому пути со скоростью до 160 км/ч. Существующие переводы пологой марки 1/18 применяют на маршрутах следования поездов при отклонении их с главного пути на боковое направление, где скорость движения составляет 80 км/ч.

Возможные схемы взаимного расположения стрелочных переводов показаны на рис. 6.

Также приведены формулы для расчета расстояний между центрами стрелочных переводов l.Прямая вставка f между переводами по схемам 1, 2 и 3 определяется по условиям вписывания подвижного состава в кривые и в зависимости от скорости, назначения пути и располагаемого пространства. Это значение составляет от 4,5 до 25 м. При схемах 4 и 5 вставка определяется в зависимости от ширины междупутья e соответственно по формулам:

Распространенными устройствами для соединения путей являются съезды. В зависимости от расположения соединяемых путей съезды бывают обыкновенные, перекрестные и сокращенные.

Обыкновенный съезд (рис. 7) состоит из двух одиночных стрелочных переводов и соединительного пути, укладываемого между корнями их крестовин. Перекрестный, или двойной, съезд (рис. 8) представляет собой пересечение двух одиночных съездов. Он имеет четыре стрелочных перевода и глухое пересечение, помещаемое между корнями крестовин. Такие съезды укладывают в стесненных условиях, когда для последовательного расположения двух одиночных съездов нет участка достаточной длины.

При устройстве перекрестных съездов, а также в местах, где пути пересекаются, но перевод подвижного состава с одного из них на другой не осуществляется, выполняют глухие пересечения под прямым или острым углом. На магистральных железных дорогах получили широкое распространение глухие пересечения под острым углом с применением крестовин марок 2/9 и 2/11. Эти пересечения состоят из четырех крестовин с контррельсами, из них две крестовины острые и две тупые (рис. 9).

У прямоугольных пересечений все крестовины одинаковые. Путь, на котором последовательно расположены стрелочные переводы, ведущие на параллельные пути, называется стрелочной улицей. Это устройство дает возможность перемещать подвижной состав на любой из соединяемых путей. Обычно стрелочные улицы объединяют группы путей одного назначения в парки. В зависимости от расположения по отношению к основному пути и угла наклона стрелочные улицы бывают разных видов.

Основная задача путевого хозяйства - содержание пути и путевых устройств в постоянной исправности, чтобы обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка.

Руководит путевым хозяйством в ОАО «РЖД» Главное управление пути ЦП, а на дорогах - служба пути П. В ведении Главного управления пути ЦП находятся Государственный институт по проектированию инженерных сооружений и промышленных предприятий путевого хозяйства и геологическим изысканиям «Гипротранспуть», нормативные и путеобследовательские станции, проектно-конструкторское технологическое бюро.

Службам пути дорог непосредственно подчинены:

· шпалопропиточные заводы, на которых сушат и пропитывают антисептиками деревянные шпалы и брусья;

· шпалоремонтные мастерские (устраиваемые при ПМС) - для ремонта старогодных деревянных шпал;

· балластные карьеры, где добывают и отгружают балласт для нужд путевого хозяйства;

· щебеночные заводы, изготовляющие путевой щебень;

· рельсосварочные поезда, производящие сварку новых и старогодных рельсов;

· путевые дорожные мастерские, производящие ремонт путевых машин, механизмов, передвижных электростанций, изготавливающие

необходимый путевой инструмент, приспособления и запасные части к машинам и механизмам;

· передвижные электростанции;

· путеобследовательские станции;

· дистанции лесозащитных насаждений, выполняющие работы по посадке, содержанию и ремонту «живых» защит вдоль

железнодорожных линий.

Линейными предприятиями путевого хозяйства являются путевые машинные станции ПМС, которые выполняют усиленный капитальный, капитальный, средний, частично подъемочный ремонты и реконструкцию балластной призмы.

Отдельно выделены из службы пути дистанции пути ПЧ, осуществляющие комплексное текущее содержание пути, подчиняющиеся ЦП. ПЧ в своем составе имеют участки, возглавляемые начальниками участков. Участки делятся на околотки (линейные участки), возглавляемые дорожными мастерами. Околотки разделяются на линейные (рабочие) отделения во главе с бригадирами пути. Эти подразделения обеспечивают безопасное, бесперебойное и плавное движение поездов.

Современные технологические процессы путевых работ основаны на использовании комплексов машин различного назначения. Для производства путевых работ предоставляются «окна» в движении поездов продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток. Путевые машинные станции и дистанции пути оснащаются соответствующими технологическими средствами, которые обеспечивают наиболее производительную организацию работ.

К предприятиям ОАО «РЖД», других ведомств и акционерных обществ, обеспечивающих нужды путевого хозяйства, относятся:

· путевые ремонтно-механические заводы, предназначенные для изготовления и ремонта путевых машин тяжелого типа, механизмов и запасных частей к ним;

· заводы по изготовлению железобетонных шпал и брусьев;

· предприятия лесной промышленности, поставляющие деревянные шпалы и брусья;

· заводы, изготавливающие стрелочные переводы и части к ним;

· заводы, поставляющие рельсы и скрепления.

Объемы работ, подлежащих выполнению, и нормы периодичности производства различных видов ремонта определяются установленной классификацией путевых работ. К основным видам этих работ относятся: текущее содержание пути, подъемочный, средний и капитальный ремонт, а также сплошная смена рельсов и капитальный ремонт переездов. Кроме основных работ, на станциях выполняются еще и ремонтные работы по смене стрелочных переводов, переводных брусьев, постановке стрелочных переводов на щебень и др.

Для поддержания пути в постоянной исправности осуществляется техническое обслуживание (текущее содержание) пути. Главная задача текущего содержания пути - обеспечить исправное состояние верхнего строения пути - ВСП, земляного полотна, искусственных сооружений, стрелочных переводов и всех других путевых устройств.

Текущее содержание пути заключается в систематических тщательных осмотрах и проверках пути. Осмотры и проверки позволяют своевременно обнаружить неисправности пути, их причины и принять необходимые меры к устранению неисправностей. Особое внимание уделяют при этом состоянию рельсов, стыков, стрелочных переводов, кривых участков пути, рельсовых цепей, плавности бесстыкового пути.

Для производства работ по текущему содержанию пути в графике движения поездов должны предусматриваться «окна».

При осмотрах и проверках пути, кроме визуального осмотра, применяют различные инструменты, приборы и средства диагностики. К ним относятся (рис. 1-4): путевые шаблоны; путеизмерительные тележки; путеизмерительные автомотрисы; вагоны - путеизмерители с автоматическим контролем под нагрузкой и скоростью до 160 км/ч, с записью на лентах, с автоматической расшифровкой результатов измерения геометрических параметров пути; вагоны-дефектоскопы; вагоны-лаборатории для инженерно-геологического обследования земляного полотна; оптические приборы; штангенциркули для измерения износа рельсов и металлических элементов стрелочных переводов; рельсовые термометры и др.

Путеизмерительными вагонами контролируются и записываются на бумажную ленту следующие параметры рельсовой колеи:

· ширина колеи;

· положение рельсовых нитей по уровню;

· просадки рельсовых нитей;

· положение пути в плане (кривизны в плане).

На ленте отмечаются границы пикетов и километров, а также уклон и отметки профиля, ускорение кузова и букс, местоположение реперных точек, скорость движения и пройденный путь.

Исходя из целей наиболее рационального определения видов и сроков выполнения работ по устранению и предупреждению отступлений от норм содержания колеи и условий обеспечения безопасности движения поездов, оценка отступлений от норм производится по четырем степеням их величин, по принципу, чем выше установленные скорости движения поездов, тем меньше допустимые величины степеней отступлений.

К I степени относятся отступления, не требующие работ по их устранению.

Ко II степени относятся отступления, также не требующие уменьшения установленной скорости, но оказывающие влияние на плавность движения и интенсивность расстройства пути. Это сигнал для начала профилактических работ.

К III степени относятся отступления, которые при неустранении их после обнаружения могут вызвать уменьшение установленной скорости движения поездов.

К IV степени относятся отступления, которые могут привести к сходу подвижного состава, поэтому при их обнаружении скорость уменьшается и даже, в отдельных случаях, прекращается движение поездов.

Каждому километру устанавливается качественная и балловая оценка состояния колеи в зависимости от степени и количества обнаруженных на нем отступлений. На линейном участке и дистанции пути - исходя из среднего количества баллов, получаемого делением общей суммы баллов на число проверенных километров. Состояние пути, в зависимости от числа полученных баллов, может быть отличным, хорошим, удовлетворительным и неудовлетворительным.

Согласно Положению «О системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» установлены следующие виды работ по ремонту пути:

Усиленный капитальный ремонт пути - предназначен для полной замены путевой решетки, на решетку из новых материалов верхнего строения пути, сопровождаемой очисткой щебня на глубину более 40 см. Такой ремонт пути производится на путях 1 и 2-го класса, а стрелочных переводов - на путях 1-3-го класса.

Капитальный ремонт пути - предназначен для замены верхнего строения пути на более мощное или менее изношенное, смонтированное из старогодных материалов, либо в сочетании с новыми. Сопровождается очисткой щебня на глубину 25-40 см. Производится на путях 3-5-го класса.

Усиленный средний ремонт пути производится на участках, где балластная призма из-за переподъемки пути превысила допускаемые размеры и не обеспечивает ширины обочины 40 см или дальнейшая подъемка пути ограничена предельными габаритными расстояниями до контактной подвески или других сооружений. Очистка щебня производится на глубину, позволяющую восстановить нормальные размеры балластной призмы.

Средний ремонт пути - предназначен для оздоровления балластной призмы за счет сплошной очистки щебня на глубину 25-40 см;

Подъемочный ремонт пути - предназначен для восстановления равноупругости и равнопрочности пути за счет сплошной подъемки (на 4-5 см) и выправки пути со сплошной подбивкой шпал, для улучшения дренирующих свойств балласта.

Сплошная замена рельсов и металлических частей стрелочных переводов новыми или старогодными рельсами - выполняется с целью обновления или усиления между капитальными ремонтами пути.

Шлифовка рельсов - предназначена для устранения волнообразного износа и коротких неровностей на поверхности катания рельсов, а также для придания головке очертаний ремонтного профиля, что уменьшает вибрационные воздействия подвижного состава на путь. Шлифовка выполняется рельсошлифовальными поездами.

Планово-предупредительная выправка пути с применением комплекса машин - предназначена для сплошной выправки пути и стрелочных переводов в промежутках между ремонтами пути.

Кроме перечисленных, за счет ремонтного фонда дорог выполняются и другие работы, а именно:

· капитальный ремонт переездов и оборудование их автоматикой;

· ремонтно-путевые работы на мостах и тоннелях;

· ремонт земляного полотна и его водоотводных и укрепительных устройств;

· сварка и наплавка рельсов, крестовин;

· устройство и развитие производственных баз, осуществляющих механизацию и подготовительные работы для усиленного капитального и других ремонтов пути.

Современные технологические процессы путевых работ основаны на использовании комплексов машин различного назначения.

Практически в путевом хозяйстве созданы все виды путевых машин для выполнения самого широкого круга как отдельных, так и комплексных работ, в том числе средства для контроля состояния пути. К ним относятся (рис. 5-7):

· машины для ремонта земляного полотна;

· машины для распределения, дозировки и перевозки балласта;

· машины для очистки балласта, подъемки путевой решетки, сдвижки пути;

· машины для замены путевой решетки и стрелочных переводов;

· машины для выправки, рихтовки пути и стрелочных переводов;

· динамические стабилизаторы пути;

· машины для сварки и шлифовки рельсов;

· средства для контроля и диагностики состояния пути;

· транспортные и погрузоразгрузочные машины;

· машины для очистки, уборки снега, льда, засорителей.

Разборка старой и укладка новой путевой решетки отдельными звеньями ведутся комплектами разборочно-укладочных средств. Работы по ремонту пути выполняют в соответствии с типовыми технологическими процессами. В целях снижения потерь пропускной способности ремонтные работы планируют одновременно на целых направлениях с концентрацией технических, материальных и трудовых ресурсов.

Главным в системе ведения путевого хозяйства остаются организационные мероприятия по обеспечению бесперебойности и безопасности движения поездов и охраны труда во время производства путевых работ, внедрение новой техники, прогрессивных конструкций пути и сбережение ресурсов на основе экономических методов управления на предприятиях путевого хозяйства и заинтересованности всех звеньев в конечных результатах.

Бесперебойная работа железнодорожного транспорта в зимних условиях в значительной степени зависит от надежной защиты путей от снега, а также от своевременной очистки их от снега во время снегопадов и метелей. Степень заносимости путей снегом, определяемая количеством снега в кубических метрах, приносимого к пути в наиболее неблагоприятную зиму на 1 м его протяженности, зависит от интенсивности и количества выпадающего снега, числа метелевых дней в году, скорости и направления ветра, а также от рельефа местности, плана и профиля пути.

Средства и способы защиты пути от снежных заносов определяются в зависимости от степени заносимости. Так, в особо сильнозаносимых местах при количестве снега, приносимого за зиму, более 400 м³/м пути могут предусматриваться полосные лесонасаждения по специальным проектам, два ряда заборов высотой до 6,7 м с расстоянием 80--150 м между ними, заборы и щитовая линия, многорядные щитовые линии.

Наиболее экономичным, долговечным и надежным видом защиты от снега являются естественные леса или защитные лесонасаждения, создаваемые на всей протяженности заносимых участков параллельно железнодорожным путям. В местах, где лесонасаждений нет или где они не произрастают, а также в стесненных условиях (в черте населенных пунктов) путь ограждают от заносов постоянными деревянными или железобетонными заборами высотой от 4,2 до 6,7 м или переносными деревянными щитами размерами 2X1,5 или 2X2 м.

Переносные щиты обычно переставляют несколько раз в течение зимы после того, как высота снежного вала достигает ²/3 высоты щита. В период интенсивных снегопадов и метелей возникает необходимость в очистке от снега. Для этого на перегонах используют плуговые, таранные или роторные снегоочистители, а также путевые струги. Со станций снег убирают снегоуборочными машинами и поездами СМ-2, СМ-3, СМ-4. На разъездах, обгонных пунктах и промежуточных станциях пути можно очищать снегоочистителями и стругами перевалкой снега за крайний путь.

Стрелочные переводы очищают специальными стационарными пневматическими устройствами для обдувки стрелок с дистанционным управлением. Применяются также электро- и газообогревательные устройства. Для обеспечения при снегопадах бесперебойного движения поездов и маневровой работы на крупных станциях и в узлах при подготовке к зиме разрабатывают графики движения снегоуборочных машин и сетевые графики уборки снега.

На железнодорожных линиях, проходящих через районы песчаных и полупесчаных пустынь, необходимо предусматривать защиту пути от песчаных заносов. Борьба с песчаными заносами ведется закреплением песков растительностью или покрытием битумной эмульсией, суглинками, глинистой суспензией с полимерами, а также устройством искусственной защиты в виде различных преград. К ним относятся невысокие сплошные заборы или решетчатые заграждения из досок, камыша и ветвей кустарника, устанавливаемые вдоль пути под различными углами в один или несколько рядов в зависимости от местных условий. Наиболее эффективной мерой борьбы с песчаными заносами является закрепление песков растительностью -- древесной (саксаул, черкез, песчаная акация, лох и др.), кустарниковой (джузгун, селюга, гребенщик) или травяной (елякилад, селин, песчаный овес, чагер и др.). Искусственная защита пути от песчаных заносов применяется как временная мера, так как она недостаточно эффективна.

Для предохранения железнодорожного пути от размыва во время ледохода, весенних и ливневых паводков предусматривается комплекс специальных защитных мероприятий: при весенних водах -- вскрытие нагорных и водоотводных канав и кюветов с первыми признаками таяния снега, очистка от снега и льда отверстий небольших мостов и труб, удаление снега с балластного слоя и откосов «больных» мест земляного полотна. Кроме того, перед весенними и ливневыми паводками к опасным местам подвозят необходимые для водоборьбы материалы (камень, хворост, рогожные кули, проволоку, бревна, доски, гвозди и др.) и устанавливают при необходимости дежурство специальных бригад.

При повреждениях откосов и невысоком затоплении их укрепляют щитами из досок, пригруженными камнем, а повреждения земляного полотна на глубине забрасывают кулями, мешками с грунтом или фашинами, поверх которых набрасывают камень. При переполнении водой кюветов для защиты балластного слоя от размыва по обочине земляного полотна укладывают стенку из мешков с песком. Если в выемке переполнен только один кювет, а другой работает нормально, то в шпальных ящиках укладывают деревянные лотки для пропуска воды во второй кювет.

Одновременно принимают меры по понижению уровня воды в кюветах прочисткой их от снега и других наносов.

Во избежание повреждения мостов льдом до начала ледохода окалывают лед около свай и опор мостов и вокруг ледорезов, а также делают во льду прорези шириной до 0,5 м, а в необходимых случаях подрывают лед выше и ниже мостов по течению.

Для защиты от ливневых паводков, отличающихся внезапностью, большой скоростью течения, обилием наносов, перед входными оголовками труб и малыми мостами ставят ограждения в виде ряда столбиков. После спада весенних и ливневых вод сооружения и водоотводные устройства осматривают и намечают работы по приведению разрушенных мест в нормальное состояние, обеспечивающее безопасное движение поездов с установленными скоростями.

Железнодорожный транспорт потребляет около 7 % энергии, производимой электростанциями России. В основном она расходуется на обеспечение тяги поездов и питания нетяговых потребителей, к которым относятся станции, депо, мастерские и устройства регулирования движения поездов. Кроме того, к системе электроснабжения железной дороги могут быть подключены расположенные вблизи нее предприятия и небольшие населенные пункты.

Система электроснабжения электрифицированных дорог состоит из внешней (электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии электропередач) и тяговой (тяговые подстанции и электротяговая сеть) частей (рис. 1).

На тепловых, гидравлических и атомных электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток напряжением 6...21 кВ и частотой 50 Гц. Для передачи электрической энергии к потребителям напряжение на трансформаторных подстанциях повышают до 750 кВ в зависимости от протяженности высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП). Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают до 110... 220 кВ и подают в районные сети, к которым наряду с другими потребителями подключены тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и трансформаторные подстанции дорог с тепловозной тягой. Нарушение электроснабжения железных дорог может привести к сбою в движении поездов. Чтобы обеспечить надежное питание электроэнергией тяговой сети железнодорожного транспорта, как правило, предусматривают ее подключение к двум независимым источникам. В отдельных случаях допускается питание от двух одноцепных линий электропередачи или одной двухцепной.

Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых проводов, представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки контактной сети подсоединяют к соседним тяговым подстанциям. Это позволяет более равномерно загружать подстанции и контактную сеть, что в целом способствует снижению потерь электроэнергии в тяговой сети.

На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и однофазного переменного тока. Тяга на трехфазном переменном токе не получила распространения, поскольку технически сложно изолировать близко расположенные провода двух фаз контактной сети (третья фаза - рельсы).

Электрический подвижной состав обеспечивают тяговыми двигателями постоянного тока, так как предлагаемые модели двигателей переменного тока не отвечают предъявляемым требованиям по мощности и надежности. Поэтому железнодорожные линии снабжают системой однофазного переменного тока, а на локомотивах устанавливают специальное оборудование, преобразующее переменный ток в постоянный.

Правилами технической эксплуатации регламентированы номинальные уровни напряжения на токоприемниках электрического подвижного состава: 3 кВ - при постоянном токе и 25 кВ - при переменном. При этом определены допустимые с точки зрения обеспечения стабильности движения колебания напряжения: при постоянном токе - 2,7...4 кВ, при переменном - 21...29 кВ. На отдельных участках железных дорог допускается уровень напряжения не менее 2,4 кВ при постоянном токе и 19 кВ - при переменном.

Основными параметрами, характеризующими систему электроснабжения электрифицированных железных дорог, являются мощность тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь сечения контактной подвески.

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Все оборудование, подающее переменный ток, размещается на открытых площадках, а выпрямители и вспомогательные агрегаты - в закрытых помещениях. От тяговых подстанций электроэнергия поступает в контактную сеть по питающей линии - фидеру.

Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его полярность, относительно низкое напряжение и отсутствие возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего. Рельсы, служащие проводниками тока разной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и искусственных сооружений. Для предотвращения этого применяют соответствующие защитные устройства (анодные заземлители, катодные станции и др.).

Из-за относительно низкого напряжения (U = 3 кВ) в системе постоянного тока по контактной сети к электрическому подвижному составу подводится мощность (W=U*I) при большой силе тягового тока.

...