Стальные шпалы

Стальные шпалы из гнутого стального профиля, являются относительно лёгкими по весу. Такие шпалы иногда используются для временных подъездных путей, ветках промышленных предприятий. Их преимущество в том, что они не подвержены гниению и атакам насекомых, хорошо сохраняют ширину колеи, но при этом большим недостатком является то, что они подвержены коррозии.

Стальные шпалы используются на железных дорогах Марокко, Алжира^[2]. Как известно, в этих странах очень сухой климат (даже на побережьях). В Саудовской Аравии, где стальные шпалы также имеют широкое применение, основной причиной их использования стало постоянное воровство деревянных шпал бедуинами для костров.

Металлические шпалы применяются также в доменном и сталеплавильном производстве на тех участках, где из-за высоких температур деревянные шпалы горят, а в железобетонных шпалах происходит расслоение бетона. Кроме того, металлические шпалы позволяют устраивать верхнее строение пути при повышенных нагрузках на ось подвижного состава — до 60 тонн (нагрузки на ось подвижного состава РЖД до 25 т

В России стальные шпалы на железнодорожной сети общего пользования применены только на некоторых участках Калининградской железной дороги.

Шпалы из пластика

С 1990-х годов на некоторых скоростных железных дорогах Японии начали укладывать пластиковые шпалы.

Характеристика шпал, укладка шпал Длина шпал зависит от ширины колеи. ВРоссии применяют железобетонные шпалы длиной 270 сантиметров и деревянные длиной 275, 280 или 300 сантиметров. Под стрелочными переводами укладывают длинные разновидности шпал — стрелочные брусья, длина которых доходит до длины двух шпал. В некоторых случаях взамен шпал применяются сплошные блочные основания в виде плит или рам, выполненные из железобетона или металла. Количество шпал на один километр железнодорожного пути называется эпюрой укладки шпал. Это значение в разных странах колеблется от 1000 до 2200 шпал. Стандартные значения для России 2000, 1840, 1600 либо 1440 шпал/километр^[1]. В основном применяется эпюра 1840 шт/км (46 шпал на 25 метров) на прямых участках и 2000 шт/км в кривых

11. Рельсы: назначение, типы

Назначение рельсов и требования, предъявляемые к ним Назначение рельсов — направлять колеса подвижного состава, непосредственно воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание. На участках с автоблокировкой и электрической тягой рельсы, кроме этого, должны выполнять функцию проводников электрического тока. За историю существования железных дорог рельсы прошли долгую эволюцию от чугунных до железных и, наконец, стальных. Форма рельсов также претерпевала изменения: известны уголковые, грибовидные, двухголовые, широкоподошвенные рельсы. В настоящее время на мировой сети железных дорог повсеместно применяются только широкоподошвенные рельсы. Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1,0 м, значение которой округленно проставляется после буквы Р. На главных путях железных дорог России эксплуатируются рельсы типов Р65 (87,7 % протяжения путей), Р75 (2,9 %), Р50 (8,8 %) и Р43 и легче (2,4 %). В настоящее время прокатываются и укладываются в основном рельсы Р65 (рис. 1.1). Рельсы должны быть прочными (иметь достаточные моменты инерции и моменты сопротивления, чтобы возникающие в них напряжения изгиба и кручения не превышали допустимых значений), долговечными (рельсовая сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью и вязко-высокую контактно-усталостную выносливость. Масса рельса, его очертание (профиль), качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной взаимосвязи и зависимости от нагрузок колесных пар подвижного состава на рельс, скоростей движения и грузонапряженности. Типы, профили, длины рельсов Основные характеристики применяемых типов рельсов приведены в табл. 1.1. Поверхность катания головки нового рельса для центральности передачи нагрузки от колеса имеет выпуклое криволинейное очертание. У рельсов Р75, Р65 и Р50 средняя часть головки прокатывается по радиусу 500 мм, переходящему в радиус 80 мм. Переход к боковым граням головки осуществляется по кривой радиуса 13—15 мм, близкого к радиусу выкружки гребней новых колес локомотивов и вагонов, что обеспечивает достаточно плотное прижатие гребня колеса к боковому закруглению головки рельса и предотвращает вкатывание гребней колес на рельс. Боковые грани головок выполняют с уклоном 1:20 (см. рис. 1.1). Это необходимо для размещения большего по сравнению с рельсами более легких типов количества металла в головке при сохране-нии ее предельной ширины поверху, связанной с шириной бандажей колес и допустимой величиной эксцентриситета передачи давления на рельс.

Во избежание значительной концентрации местных напряжений и образования закалочных трещин при остывании рельса после проката сопряжения боковых и нижних граней головки и всех граней подошвы выполняют по кривым радиуса 2—4 мм. Переход от головки и подошвы к шейке рельса, через которую головка передает давление от колес подвижного состава на подошву, а подошва — на подрельсовые опоры, делается особенно плавным, и сама шейка имеет криволинейное очертание (см. рис. 1.1). Это обеспечивает минимальную концентрацию местных подголовочных напряжений и напряжений в зоне перехода шейки в подошву. Радиус сопряжения шейки с подошвой значительно больше, чем радиусы сопряжения головки с шейкой для избежания возможного выкола подошвы.

Если концы рельсов не сваривают друг с другом, то они соединяются накладками с помощью болтов. Нижние грани головки и верхние поверхности подошвы рельса имеют уклон 1:4 как и опорные поверхности стыковых накладок, что позволяет накладке при затяжке болтов входить в пазуху рельсов как клин, распирая головку и подошву, и создает условия для наилучшей передачи вертикальных и горизонтальных сил от рельсов на накладку. Подошве рельса придают достаточную ширину, чтобы обеспечить боковую устойчивость рельса на опорах и достаточную площадь для опирания накладок. Стандартная длина рельсов на сети железных дорог России — 25,0 м. Для укладки на внутренних нитях кривых участков пути изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м. Для уменьшения числа стыков рельсы сваривают в плети. Типовая длина бесстыковых плетей на дорогах Российской Федерации составляет 800 м.

Назначение рельсов и требования к ним

Рельсы - главный элемент верхнего строения. Они воспринимают давление от колес подвижного состава и передают его нижележащим элементам, а также направляют колеса подвижного состава при его движении. На участках с автоблокировкой рельсы служат проводником сигнального тока, а при электротяге - и обратного тягового тока. Основные требования к рельсам состоят в том, что они должны: быть прочными и устойчивыми; обеспечивать безопасное движение поездов с установленными максимальными скоростями; обладать наибольшим сроком службы; быть недорогими и удобными в изготовлении и эксплуатации. Конкретно это означает следующее: в целях обеспечения устойчивости пути при воздействии подвижного состава и температуры рельсы должны быть тяжелыми. В то же время для экономии металла и удобства обращения с ними при изготовлении, перевозках, смене и т.п. рельсы должны быть по возможности легкими; для лучшего сопротивления изгибу под подвижной нагрузкой рельсы должны быть достаточно жесткими (иметь необходимый момент инерции). Во избежании жестких ударов колес о рельсы, могущих вызвать повреждения ходовых частей подвижного состава, расплющивание и излом рельсов, необходимо, чтобы они были достаточно гибкими; во избежании изломов рельсов от ударно-динамических воздействий подвижного состава необходимо, чтобы материал их был вязким. Но ввиду того что рельсы воспринимают от колес сосредоточенные силы, требуется, чтобы рельсовый металл не сминался, не сплывал, не истирался и был в меру твердым; для обеспечения необходимой силы сцепления между рельсами и ведущими колесами локомотивов надо, чтобы поверхность катания рельса была шероховатой. Для уменьшения же сопротивления движению колес необходимо, чтобы его поверхность катания была гладкой; в целях упрочнения ведения путевого хозяйства число типов рельсов должно быть минимальным. Из государственных же интересов экономии металла нецелесообразно применять рельсы одного и того же типа в различных эксплуатационных условиях, поэтому число типов должно быть минимальным в разумных пределах. Таким образом, требования и условия, которым должны удовлетворять рельсы, одновременно важны, необходимы и противоречивы. Поэтому, очевидно, оптимальным вариантом будет тот, который применительно к конкретным условиям удовлетворяет большинству названных требований.