Верхнее строение пути

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от колес и передачи их на нижнее строение.

Назначение верхнего строения - воспринимать, упруго пере­рабатывать и перераспределять по возможности равномерно на ос­новную площадку земляного полотна динамические нагрузки колес, а также направлять колеса в движении. Верхнее строение пути представляет собой комплексную конструкцию, включающую балластный слой, шпалы, рельсы и рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы углубляются в балластный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.

На верхнее строение пути действуют: динамические верти­кальные. горизонтальные поперечные (боковые) и продольные наг­рузки от колес подвижного состава; природно-климатические факторы (продольные температурные силы в рельсах, сейсмические силы, температурно-влажностные условия работы подрельсового основания и грунтов земляного полотна);собственные напряжения, возникающие в рельсах при их прокатке на заводах, укладке в кривые участки и др.

Железнодорожный путь и подвижной состав взаимодействуют друг с другом и являются единой механической системой. Движение подвижного состава сопровождается различными колебаниями от проектного положения рельсовых нитей в плане и профиле, нерав­номерным износом рельсов, изменениями жесткости пути по его длине, неравномерностями поверхности катания колес.

• Воздействие колес на рельсы складывается из статической нагрузки (массы экипажа, приходящейся на одно колесо) и дополнительных нагрузок,, возникающих от колебания надрессорного строения (кузова и примерно 1/3 массы рессор), необрессоренных масс (колесных пар, букс и примерно 1/з массы рессор) и железнодорожного пути.

К главным факторам, определяющим выбор типа верхнего строения пути, относятся следующие: грузонапряженность, нагрузка колесной пары подвижного состава на рельсы, скорость движения поездов, характеристика перевозимых грузов, местные природно-климатические условия, ремонтопригодность и экономичность конструкций в целом и др.

Тип верхнего строения пути зависит от класса путей, который определяется величиной грузонапряженности, а также максимально допустимыми скоростями движения пассажирских и грузовых поездов. По грузонапряженности все пути делятся на 5 групп (А,Б,В,Г,Д), по допускаемым скоростям – на 7 категорий, обозначаемых цифрами (1,2,…,7). Классы - это сочетание групп и категорий путей обозначаются тоже цифрами. Пути, максимальная скорость движения пассажирских поездов по которым установлена 140 км/час, относятся к внеклассным, укладка и содержание их осуществляется по специальным техническим условиям.

Принадлежность пути соответствующему классу, группе и категории обозначается сочетанием цифр и буквы: первая цифра – класс пути, затем буква, цифра после буквы – категория пути. Например, 2А4 свидетельствует о принадлежности пути ко 2 классу, группе А и категории 4.

На главных путях 1 и 2-го классов укладываются новые термоупроченные рельсы массой 65 кг/пог.м, новые рельсовые скрепления, железобетонные или пропитанные деревянные шпалы, щебеночный балласт на песчаной подушке. На второстепенных станционных, подъездных и прочих путях, которые относятся к 5-му классу, все элементы верхнего строения обычно старогодные, ранее использованные на путях более высоких классов. На путях других классов укладываются как новые, так и старогодные элементы верхнего строения пути.

Рельсы

Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы. На участках с автоблокировкой как проводники сигнального тока, а при электротяге – обратного тягового тока.

Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в тоже время не хрупкими,т.к. они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для рельсов служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяются на типы Р50, Р65, Р75. Буква Р означает «рельс», а цифра – округленную массу одного погонного метра в кг. До 1962 года укладывали рельсы типа Р43.

Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, наиболее рациональной формой рельса считается двутавровая, обеспечивающая одновременно и меньший расход металла.

Рис. 3.7. Рельс: 1 - головка;. 2 ~ шейка: 3 - подошва

Рельсы непосредственно воспринимают нагрузку от. подвижного состава, которая через шпалы и балластный слой передается на земляное полотно, а также.направляет движение колес в прямых и кривых участках пути.

Основные геометрические размеры (включая допуски рельсов, их массу, химический состав металла и некоторые другие характеристики определяет ГОСТ. Промышленность выпускает три основных типа рельсов для путей нормальной колеи, основные характеристики которых приведены в табл.3.1.

Таблица 3.1

Основные характеристики рельсов

Тип рельса:	Р75	Р65.	Р50
ГОСТ	16210-70	8161-63	7174-65
Масса одного пог.м, кг	74, 44	64,64	51, 63
Р'. а м е Р ы м И	высота, Н
ш и Р и н»	головки	поверху	72,8	72.8	70,0
понизу прнизу	75.0	75.0	71.9
подошвы
шейки

Стандартная длина рельсов на дорогах. СНГ и Балтии составляет 25 м. Для сокращения числа стыков применяют бесстыковой путь, средняя часть рельсовых плетей которого при изменении температуры не изменяет своей длины, а смещаются только концевые участки плетей, имеющих длину 700-800 м-

Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами.

Скрепления разделяют на стыковые, которые соединяют рельсовые звенья между собой и состоят из накладок и рельсовых болтов с гайками и шайбами (рис. 3.8.), и промежуточные для крепления рельсов к шпалам (рис.3.9). Последние в свою очередь бывают:

нераздельными - рельс прикрепляют к шпале костылями, шу­рупами или болтами одновременно с подкладкой (рис.3.9,а);

раздельными - рельс прикрепляют к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки к шпалам -болтами или шурупами (рис.3.9,в):

смешанными - рельс прикрепляют к шпале вместе с подкладкой как при нераздельном скреплении и кроме того, подкладку дополнительно крепят к шпале костылями или шурупами (рис.3.9,б).

Между рельсами остаются зазоры для возможности их удлинения при повышении температуры. Стыки устанавливают на весу. на шпале и на сдвоенных шпалах.

Рис. 3.8. Стыковое скрепление: 1 - накладка; 2 - болт:

3 - подкладка: 4 – костыль

Рис. 3.9. Промежуточные скрепления

а— нераздельные: б - смешанное: в - раздельное (клеммно-болтовое для железобетонных шпал);

1 - рельс; 2 - костыль: 3 - подкладка: i - деревянная шпала: 5 - железобетонная шпала: 6 - прокладка под подкладку;7 - прокладка под подошву рельса; 8 - клеммный прижимной болт; 9 - клемма: 10 -изоляционная втулка: 11— плоская шайба: 12 - шайба пружинная двухвитковая; 13 — закладной болт.

На границах рельсовых цепей в створах с входными, выходными. маневровыми и проходными светофорами устанавливают изоли рующие стыки.

Изоляция одного рельса от другого в накладках обеспечивается постановкой прокладок и втулок из фибры, текстолита или полиэтилена, а в стыке - прокладкой из текстолита или трикота.

На участках с автоблокировкой, диспетчерской централизацией и на электрифицированных линиях устраивают токопроводящие стыки для улучшения прохождения через стык сигнального тока -штепсельные рельсовые соединители из стальной проволоки, привариваемой к нерабочей грани головки рельса; для обратного тягового тока - из медного троса.