В России узкоколейные дороги устраивают шириной 750 мм

Вывод

В настоящей лекции приведены общие сведения об устройстве рельсовой колеи на дорогах России. Рельсовая колея на прямых участках пути характеризуется шириной, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой.

Конструктивное оформление и размеры рельсовой колеи и конструктивные особенности и размеры ходовых частей подвижного состава – взаимозависимы. Поэтому при устройстве, проектировании, расчетах и содержании рельсовой колеи как в прямых, так и в кривых участках пути этот фактор следует учитывать.

Контрольные вопросы

1. Чем характеризуется рельсовая колея в прямых участках пути?

2. Перечислите основные конструктивные особенности ходовых частей подвижного состава.

3. Что такое насадка колес, реборды? Нормы и допуски.

4. Что такое жесткая база экипажа и полная база?

5. Что такое расчетный уровень и где он располагается относительно уровня головки рельса?

6. Назовите размеры колесных пар (q_max, q_min).

7. Назовите преимущества и недостатки колес с конической поверхностью катания.

8. С какой целью принято достаточно сложное очертание поверхности катания колес?

Лекция 2. Рельсовая колея на прямых участках ПУТИ

План лекции:

2.1.Общие сведения.

2.2.Ширина колеи.

2.3.Положение рельсовых нитей по уровню.

2.4.Подуклонка рельсов.

2.1. Общие сведения

Очертания рельсовых нитей в прямых участках пути определяются основными нормативами на устройство и содержание рельсовой колеи по направлению в плане, ширине рельсовой колеи, положению рельсовых нитей по уровню и подуклонке рельсов [2, 3, 5].

При устройстве рельсовой колеи на прямых участках путь по направлению в плане должен быть возможно ближе к прямой. Но так как ширина колеи колеблется в пределах допускаемых величин допусков, то по направлению в плане выравнивают при помощи оптического прибора или бинокля одну из рельсовых нитей, называемую рихтовочной, другую нить – перешивочную – устанавливают по шаблону в пределах допусков по ширине колеи +8 и –4 мм. Поле допусков равно 12 мм (рис. 14).

На двухпутных железнодорожных линиях рихтовочная нить, как правило, – внутренняя, а перешивочная – бровочная; на однопутных участках рихтовочная нить устанавливается начальником дистанции пути в зависимости от местных условий (состояния земляного полотна, наличия односторонних пучин и др.).

Путь в плане должен соответствовать проектному положению.

Положение пути в плане в кривых нормируется и оценивается в зависимости от установленных скоростей движения, по разности смежных стрел изгиба рельсовых нитей, измеряемых от середины хорды длиной 20 м (в кривых малых радиусов от хорды длиной 10 или 5 м).

Рис. 14. Положение рельсовых нитей в плане

Для обеспечения безопасности движения поездов, рационального определения видов и сроков выполнения путевых работ по устранению и предупреждению появления отступлений от номинальных размеров и норм устройства рельсовой колеи производится оценка отступлений от номинальных значений параметров рельсовой колеи (ширина колеи, уровень, перекосы, просадки, план), контролируемых путеизмерительными вагонами по четырем степеням, регламентированным в зависимости от установленных скоростей движения поездов по принципу: чем выше установлены скорости движения поездов, тем жестче допускаемые величины степеней отступлений и требования, предъявляемые к содержанию пути [2, 3, 5].

2.2. Ширина колеи

Одной из главных характеристик пути является ширина колеи. От нее зависят: ширина земляного полотна, размеры балластной призмы, подрельсовых опор (шпал, плит, малогабаритных рам), а следовательно, и объемы земляных работ (при отсыпке земляного полотна), объемы дорогостоящих балластных материалов, стоимость подрельсовых опор. С шириной колеи связаны размеры подвижного состава, расходы на эксплуатацию дороги и многое другое.

2.2.1. Ширина колеи на железных дорогах мира

Ширину колеи долгое время устанавливали на железных дорогах мира без достаточных обоснований и расчетов, руководствуясь размерами локомотивов, объемом перевозок грузов и пассажиров.

Так, первые железные дороги Франции имели ширину колеи 500 мм. В Англии на металлургических заводах с 1767 г. на конных железных дорогах применяли чугунные рельсы корытообразного профиля. Ширина колеи на этих дорогах (их называли «чугунки» или «конки») соответствовала габаритам упряжки («конки») и равнялась 4 футам и 6 дюймам (1372 мм, 1 фут равен 304,8 мм, дюйм – 25,4 мм).

На железных дорогах мира наиболее распространены следующие размеры ширины рельсовой колеи.

«Европейская» стандартная (стефенсоновская) колея, равная 1435 мм (4 фута и 8½ дюйма). Большинство стран Западной Европы, Северной и Южной Америки (США, Канада, Мексика), Азии (в том числе Китай), Африки, а также Япония (скоростная дорога «Сенкансен») используют ширину колеи 1435 мм.

Эту ширину колеи впервые применили в Англии при строительстве первых железных дорог. Джорж Стефенсон, руководивший первой паровой железной дорогой Ливерпуль–Манчестер, предложил размер ширины колеи S = 1435 мм. Это было связано с тем, что при проектировании паровозов для дороги с шириной колеи S = 1372 мм возникли затруднения с размещением цилиндров паровой машины по бокам паровозного котла, поэтому пришлось удлинить ширину колесной пары и соответственно увеличить расстояние между рельсами на 2,5 дюйма, т.е. на 63 мм.

Так, в 1825 г. появился «европейский» стандарт – колея шириной 1435 мм.

В Англии до 40-х гг. XIX в. использовались и другие размеры ширины колеи: 1676, 1600, 2135 мм. В середине 40-х гг. ХХ в. вопрос ширины колеи был одним из самых острых в общественной жизни страны, поэтому парламент Великобритании принял решение применять ширину колеи 1435 мм (легче перешить путь с широкой колеи на узкую). Исключение было сделано для Ирландии, где ширина колеи 1600 мм.

А поскольку Д. Стефенсон являлся основным поставщиком паровозов, то эта ширина колеи распространилась по миру. В настоящее время протяженность дорог, имеющих ширину колеи 1435 мм, составляет более 720 тыс. км.

В России большой вклад в развитие промышленного транспорта внес горный инженер П.К. Фролов. В 1806 г. он составлял проект сооружения железной дороги от Змеиногорского рудника до Корбалихинского завода протяженностью 1867 м с шириной колеи 1067 мм.

Первая в России рельсовая дорога с паровой тягой была построена в 1834 г. на Нижнетагильском металлургическом заводе Демидовых механиком Е.А. Черепановым и его сыном. Ширина колеи для первого русского паровоза составляла 2 аршина и 5 вершков (1645 мм).

В августе 1834 г. по приглашению горного ведомства в Санкт-Петербург приехал известный специалист – австрийский инженер Ф.А. Герстнер –
с целью строительства железных дорог в России. В 1836 г. он разработал проект Царскосельской железной дороги (Санкт-Петербург–Царское село) с шириной колеи 1829 мм (6 футов). Такая ширина колеи была необходима для возможности перевозки громоздких грузов, в том числе карет. Кроме того, данная ширина колеи позволяла в будущем увеличить мощность паровозов.

При строительстве магистрали Санкт-Петербург–Москва вновь возник вопрос о ширине колеи. Павел Петрович Мельников после изучения железнодорожного дела в США писал «Трудно допустить, чтобы «измерение» для одного из главных элементов железнодорожного пути (ширины рельсовой колеи), принятое почти случайно на первой дороге Англии, было выгодным для всех железных дорог вообще…».

Увеличение ширины колеи открывало перспективы роста грузопотока, но сдерживалось повышенной материалоемкостью, снижением прочности пути и подвижного состава.

Многие лучшие инженеры Америки в те годы (40-е гг. ХIХ в.) полагали, что они стали бы применять ширину колеи шире 1435 мм.

В августе 1842 г. была создана специальная комиссия под председательством генерал-лейтенанта М. Дестрема. В нее входил ярый сторонник широкой колеи консультант – американский инженер – майор Г. Уистлер, предложивший колею шириной 5 футов (1524 мм). Она была принята и стала нормой для железных дорог России. Ширина колеи 1524 мм по сравнению со стефенсоновской повышала устойчивость подвижного состава, увеличивала пропускную способность и скорость движения.

Россия стала первым в мире государством, на железных дорогах которго был установлен единый стандарт – расстояние между рельсами 1524 мм.

В то время в Америке насчитывалось более 16 разных размеров ширины колеи.

В настоящее время протяженность полутораметровой ширины колеи составляет более 227 тыс. км (на всей территории бывшего Советского Союза, Монголии и Финляндии).

Третье место в мире по протяженности занимают железные дороги с колеей S = 1067 мм – «капская» колея. Применяется в странах Южной Африки, Австралии, Новой Зеландии, на Сахалинской железной дороге (РФ), Японии. Протяженность линий с «капской» шириной колеи составляет 112 тыс. км.

По поводу происхождения «капской» колеи существует две версии.

Одна связана с историческим фактом. Первые в мире магистральные дороги были построены в Капской провинции Южной Африки.

Другая версия гласит, что К.А.П. – это инициалы инженера Карла А. Филиса, построившего железную дорогу на севере Норвегии, изолированную от других линий этой страны.

Метровая колея (1000 мм) используется в Аргентине, Бразилии, Чили, во Вьетнаме, Таиланде и других странах Азии и Африки. Эта колея занимает четвертое место по протяженности – 95 тыс. км.

«Иберийская» колея (1668 мм) эксплуатируется в Испании, Португалии, находящихся на Пиренейском полуострове, а его древнее название – Иберия, поэтому и колея получила название «иберийская».

«Индийская» колея (1676 мм) используется в Индии, Иране, Пакистане, Бангладеш, Таиланде и других странах Азии, в Аргентине и Чили тоже применяют эту ширину колеи.

«ирландская» колея (1600 мм) используетсяв Ирландии, Бразилии и на части Австралии.

Узкоколейные железные дороги применяются во многих странах мира с шириной колеи 750 или 760 мм.

2.2.2. Ширина колеи на железных дорогах России