Рельсы и рельсовые скрепления

Назначение рельсов – создать поверхности с наименьшими сопротивлениями для качения колес подвижного состава, непосредственно воспринимать и упруго передавать нагрузки от колес на шпалы и брусья, направлять движение колес подвижного состава, проводить сигнальный и обратный тяговый ток на участках с автоблокировкой и электрической тягой.

К рельсам предъявляются следующие требования: они должны быть прочными, долговечными, износостойкими, нехрупкими, так как воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Их изготавливают из мартеновской стали с содержанием углерода от 0,71 до 0,82 %. Для увеличения прочности рельсы подвергают термической обработке (объемная закалка).

Прикрепление рельсов к шпалам Стыковое соединение

Железобетонна шпала Противоугон

Шпалы (деревянные, железобетонные, реже металлические), обеспечивая неизменность взаимного положения рельсовых нитей, воспринимают давление от рельсов и передают его на балластный слой. Деревянные шпалы изготовляют из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы, причем лучшими являются сосновые шпалы. В путь их укладывают только после пропитки масляными антисептиками. С 1956 г. в нашей стране началась массовая укладка железобетонных шпал. Арматура таких шпал состоит из 44 стальных проволок диаметром 3 мм. Эти проволоки до бетонирования подвергают сильному натяжению. После затвердения бетона с проволоками последние освобождают от растягивающих сил и они, стремясь возвратиться к своей первоначальной длине, сжимают бетон. Создается предварительное напряжение, предохраняющее шпалы от появления трещин во время эксплуатации.

Взамен шпал начинают на отдельных участках применяться сплошные блочные железобетонные основания в виде плит или рам.

Противоугоны в виде металлических скоб удерживают рельсы от смещения вдоль пути при движении поездов.

К верхнему строению пути относятся также стрелочные переводы и глухие пересечения.

Соединение и пересечение путей — это особые устройства верхнего строения пути, служащие для передвижения по ним поездов или отдельных экипажей с одного рельсового пути на другой, поворота экипажа на 180°, а также для пересечения путей в одном уровне. По количеству и расположению в плане пересекающихся путей могут быть одиночные стрелочные переводы, перекрестные стрелочные переводы, глухие пересечения, съезды, стрелочные улицы и сплетения путей. Одиночные стрелочные переводы разделяются на обыкновенные (рис. 9.22, а), симметричные (рис. 9.22, б), разносторонние несимметричные (рис. 9.22, в), несимметричные односторонней кривизны (рис. 9.22, г).

Основными элементами обыкновенного стрелочного перевода (рис. 9.23) являются: стрелка с переводными механизмами, крестовина с контррельсами, соединительные пути, переводные брусья или другое подрельсовое основание.

Стрелка состоит из двух рамных рельсов, двух остряков, двух комплектов корневых устройств, переводного механизма с внешними замыкателями остряков, опорных и упорных приспособлений, скреплений.

Отношения ширины сердечника крестовины в ее корне к длине сердечника до математического центра или тангенс угла крестовины называется маркой крестовины и стрелочного перевода, обозначается 1/N, где N— число марки.

Крестовина предназначена для безопасного пропуска подвижного состава в местах пересечения рельсовых нитей. Наиболее узкое пространство между усовиками называется горлом крестовины, а промежуток между горлом крестовины и острием сердечника — вредным или мертвым пространством.

Бесстыковой путь (или бархатный) — условное наименование железно-дорожного пути, расстояние между рельсовыми стыками которого значительно превосходит длину стандартного рельса (25 метров). Современный бесстыковой путь в основном представляет собой чередование участков пути, где уложены сваренные рельсовые плети длиной от 800 метров до длины блок-участка с короткими участками звеньевого пути — (уравнительными пролетами). Рельсы могут свариваться в плети длиной в перегон и достигать 30 и более километров, иногда такие плети свариваются со стрелками и станционными путями в единое целое.

Назначение бесстыкового пути — ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков в пути, которые являются самым напряженным и слабым местом пути. Достоинствами бесстыкового пути по сравнению со стыковым являются:

—снижение основного удельного сопротивления движению поездов и, следовательно, экономия топлива на тепловозах и электроэнергии на электроподвижном составе на тягу до 12—15 %;

—продление срока службы верхнего строения пути за счет уменьшения в 1,8—2,0 раза отказов рельсовых плетей по дефектам;

—снижение на 25—30 % объема работ по выправке пути;

сокращение в 1,5—2,0 раза потребностей в очистке щебеночного балласта на направлениях перевозки руды и угля;

—экономия до 4,5 т/км расхода металла на стыковые скрепления;

—повышение плавности движения поездов и улучшение ездового комфорта пассажиров;

—повышение надежности работы электрических рельсовых цепей автоблокировки, автостопа (устройство автоматического торможения без участия машиниста), электропневматического тормоза.

В условиях рыночных отношений в экономике бесстыковой путь с железобетонными шпалами является безальтернативной конструкцией.