Билет №30. Верхнее строение пути, состав и требования, предъявляемые к элементам верхнего строения пути

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение. Верхнее строение пути представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья. Соединение рельсов и шпал называется рельсошпальной решеткой. Основным назначением балластного слоя является:

-восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна;

-обеспечение устойчивости шпал, упругости подрельсового основа;

-отвод поверхностных вод от рельсошпальной решетки.

В качестве балласта используются сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.

Щебень хорошо пропускает воду, не смерзается в зимнее время года, оказывает гораздо большее сопротивление продольному сдвигу, обеспечивает больший срок службы балласта, чем любой другой материал. Однако, щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (таких как уголь), просыпающимися на путь при перевозках. Для предохранения от загрязнения и уменьшения расхода щебень укладывают на песчаную подушку. Гравийный и гравийно-песчаный балласт дешевле щебня, меньше загрязняется, но вместе с тем менее устойчив к нагрузкам, хуже пропускает воду и может смерзаться в зимнее время года. Ракушка как балласт, имеет местное значение, и используется лишь на линиях с малым грузооборотом. Песчаный балласт является наихудшим, поэтому его применяют на линиях с малым грузооборотом, станционных путях и в качестве материала для подушки, создаваемой под щебеночным балластом. Шпалы являются наиболее важным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Кроме того, шпалы предназначены для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Необходимо, чтобы шпалы были упругими, прочными и дешевыми, а также обладали достаточно высоким электрическим сопротивлением. Материалом для шпал служат дерево, железобетон и металл. Достоинством деревянных шпал являются легкость, упругость, простота изготовления, удобство крепления рельсов, высокое сопротивление протеканию тока в рельсовых цепях. К недостаткам таких шпал относятся небольшой срок службы и значительный расход древесины. Для продления срока службы деревянные шпалы пропитываются масляными антисептиками. По форме поперечного сечения деревянные шпалы бывают обрезные, полуобрезные, и необрезные. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм. Достоинством железобетонных шпал являются долговечность (до 50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути и плавности хода поездов, что обусловлено одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме этого, они обеспечивают сберегаемость древесины. Недостатком железобетонных шпал является большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость и сложность крепления рельсов к ним. Для повышения упругости под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока применяют рельсовые скрепления специальной конструкции с электроизоляционными деталями. Металлические шпалы не получили распространения из-за значительного расхода металла, высокой электропроводности, большой жесткости и т. д. 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. Рельсы должны быть прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Их изготавливают из высокопрочной углеродистой стали. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на типы: Р50, Р65 и Р75. Выбор типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. Рациональной формой рель­са считается двутавровая. Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Рельсовые скрепления. Противоугоны. 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 соединяют со шпалами с помощью промежуточных скреплений, которые обеспечивают неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускают их продольного смещения и опрокидывания. Существует три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные. При движении подвижного состава может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. В случае, когда конструкция рельсовых скреплений не обеспечивает надежного закрепления рельсов от угона применяют противоугоны. Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу. В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил бесстыковой путь. Бесспорным преимуществом бесстыкового пути является устранение стыков, благодаря чему уменьшается износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, из-за чего снижается расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов, кроме этого экономится металл, снижаются расходы на его содержание и ремонт. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает а затраты труда на текущее содержание пути снижаются.

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 гребни. Колесные пары соединяют по две жесткой рамой тележек. Жесткое соединение колесных пар обеспечивает их устойчивое положение на рельсах. Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи. Эта ширина складывается из расстояния между колесами двух толщин гребней и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар. Ширина колеи, принятая в России, составляет 1520 мм.