Тип рельсов определяется массой 1 м рельса. Для нормальной колеи применяются рельсы Р75, Р65. Р50 и Р43, для узкой – Р24. Р18 (цифры 75 и т. д. – масса 1 погонного метра рельса)

Строение ж/д пути.

Строение ж/д пути является сложным инженерным сооружением и состоит из верхнего и нижнего строения.

К нижнему строению относятся земляное полотно и искусственные сооружения (мосты, путеводы, эстакады, тоннели,трубы), которые являются основанием железнодорожного пути и от его качества зависит состояние всего пути в целом

Для обеспечения устойчивости полотна и быстрого отвода поверхностных вод земляное полотно выполняется на горизонтальных участках в виде насыпей (рис II. 4 а из кн. Андреева), выемок (рис б), нулевых мест (рис в), а на наклонных – в виде полунасыпей (рис. г) полувыемок (рис д) и полунасыпей – полувыемок (рис. е).

Место размещения верхнего строения пути называется основной транспортной площадкой полотна. Пересечения основной площадки с откосами насыпи называются бровками земляного полотна. По ним отчисляются отметки продольного профиля пути. На продольном профиле даются черные (земля) и красные (железнодорожный путь) отметки, уклоны, ситуационный план, пикеты и план трассы (рис. II. 5 из кн. Андреева). Продольные и поперечные профили дают возможность определить объем земляных работ для сооружения железнодорожного пути.

Для карьерных путей характерными являются выездные траншеи, при отвалообразовании сооружаются насыпи. При отработке уступов транспортные площадки выполняются в виде полунасыпей.

На карьере используются одноколейные, двухколейные и реже многоколейные пути. Для однопутной и двухпутной линий минимальная ширина транспортной площадки составляет 5,5 и 9,6 м соответственно. При двухпутной линии расстояние между продольными осями путей принимается равным: нормальное – 5,3 м и наименьшее допустимое – 4,8 м.

Крутизна откосов измеряется отношением высоты откоса к заложению, т.е. тангенсом угла наклона откоса к горизонту.

Крутизна откосов насыпей высотой до 10 м принимается равной 1: 1,5, а при большей высоте уменьшается до 1: 1, 75 и 1: 2, в зависимости от рода грунта и места нахождения насыпи (например, на болоте). Откосы сухих сыпучих грунтов имеют свойства сползать. Сползание происходит по правильным плоскостям (рис. на доске). По этому для обеспечения безопасности выполняют расчеты угла наклона линии сползания. Кроме этого определяется коэффициент устойчивости k. Для земляного полотна откоса коэффициент устойчивости не должен быть меньше 1,25. Практические расчеты откосов обычно производят графическим методом, основанным на физических предпосылках: сил сцепления, сил трения, сил давления, угла внутреннего трения и др.

Верхнее строение ж/д пути состоит из рельсов, шпал и балластного слоя (рис. 7. 1из Хохр.). Конструкция верхнего строения зависит от грузооборота, давления на ось подвижного состава и скорости движения. Скорость движения на стационарных и временных путях составляет соответственно 30 – 40 и 15 – 20 км/ч.

Рельсы являются направляющими для колес подвижного состава, воспринимающими и передающими давление от них на шпалы.

На карьерных путях применяются широкоподошвенные рельсы, так как рельс с такой подошвой обладает большей устойчивостью. Ширина подошвы составляет 0,8 – 0,9 высоты рельсы. Длина рельса принята для нормальной колеи 12,5 и 25 м, для узкой колеи 7 и 8 м. При длине рельсов 25 м число стыков уменьшается, что улучшает взаимодействие пути и состава.

Шпалы необходимы для соединения рельсовых ниток в жесткую единую конструкцию (колею) и передачи давления подвижного состава на балласт. Для скрепления рельсов со шпалами применяют подкладки и крепящие элементы (костыли, болты, шурупы). Подкладки передают давление от рельсов к шпалам (рис.II.8 из Андр.).

Для самоцентрирования с помощью клиновых подкладок рельсам придается уклон до 1: 20 внутрь колеи, что совпадает с конусностью колес. Самоцентрирование обеспечивается тем, что при заносе вагона в сторону одно колесо полуската набегает на больший диаметр, а другое на меньший и вагон занимает нормальное положение. Крепление рельсов наиболее надежное – болтовое и обеспечивает более плотное прижатие рельсов к шпалам. При переукладки забойных и отвальных путей рельсов, костыли выдергиваются.

Стыки в настоящее время, взамен плоских, стыки соединяются двухголовными накладками. На стыках оставляют температурный зазор. При применении электротяги рельсы выполняют функцию обратного провода. В этом случае концы рельсов соединяют медным тросом, зажатым в манжетах, приваренных к рельсам или присоединенных с помощью болтов (для передвижных путей).

Для предотвращения продольного смещения рельсов, возникающих под действием касательных сил, особенно заметного на спусках при торможении составов, применяют противоугоны.

Прочность и устойчивость пути определяется числом шпал на 1 км. Обычно на 1 км расход шпал составляет до 2000. Деревянные шпалы по ГОСТу выпускают трех типов, отличающихся толщиной (18, 16, 15 см). Длина шпал для всех типов 270 см. В последнее время выпускаю струнобетонные шпалы, с предварительно-напряженной арматурой из стальных проволок диаметром 2,6 или 3 мм.

Балласт представляет собой упругую подушку из щебня или гравия, на которую укладываются пути и которая равномерно распределяет давление и смягчает удары от подвижного состава. Для нормальной колеи толщина балластного слоя колеблется от 25 до 40 см. на постоянных путях и от 15 до 25 см на передвижных путях. Щебень представляет дробленую горную породу фракциями от 20 до 80 мм с хорошей водоотдачей. Например, гранита.

Верхнее строение пути рассчитывают на прочность. Методики расчетов приведены в справочных материалах.

Закругления железнодорожного пути

Основными параметрами закруглений ж/д пути являются угол поворота альфа, радиус R и тангенс угла альфа на два (рис. II.10 из андр.). Путь от прямолинейного участка переходит к закруглению постепенно через переходные кривые. На кривых участках пути под действием центробежной силы появляется опрокидывающий момент, вызывающий неравномерное давление колес подвижного состава на рельсы (перегрузка наружного рельса). Поэтому, для уменьшения нагрузки наружный рельс устанавливается с возвышением относительно внутреннего. Это также облегчает прохождение состава криволинейного участка. Возвышение не должно превышать 150 мм для нормальной колеи и 40 мм для узкой колеи. Возвышение определяется расчетным путем по специальной методике, которая приводится в справочниках. Кроме того, для возможности прохождения составов на кривых участках пути производится уширение колеи от 6 до 29 мм, в зависимости от радиуса закруглений.

Минимальная величина радиуса кривых зависит от жесткой базы подвижного состава и от скорости движения составов. Минимальный радиус кривых на стационарных путях 200 м, на передвижных – 100 м.