Верхнее строение пути

Верхнее строение пути предназначено для восприятия вертикальных и горизонтальных нагрузок от колес подвижного состава и передачи их на нижнее строение пути, а также для направления движения колес по рельсовой колее. Оно состоит из рельсов, шпал, балластного слоя, скреплений, противоугонов, стрелочных переводов, глухих пересечений, мостовых и переводных брусьев. Верхнее строение пути должно обеспечивать безопасное движение поездов с установленными максимальными скоростями движения; его элементы должны быть прочными и устойчивыми в работе и обладать большим сроком, быть простыми и экономичными в изготовлении, ремонте и эксплуатации. Рельсы со шпалами и скреплениями образуют рельсошпальную решетку с шириной колеи 1520 мм участков пути на прямых и кривых с радиусами выше 350 м (расстояние между внутренними гранями головок рельсов). На кривых с радиусами от 349 до 300 м ширина колеи равна 1530 мм, а при радиусах от 299 м и менее — 1535 м.

Рельсы

Рельсы предназначены для направления колес подвижного состава, восприятия упругой переработки и передачи нагрузок от колес на подрельсовое основание. На участках с электрической тягой и автоблокировкой рельсы, кроме того, должны выполнять функцию проводника электрического тока. Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1 м. На главных путях железных дорог России уложены рельсы типов Р50, Р65 и Р43. В настоящее время укладываются в основном рельсы Р65 (рис.12). Рельс состоит из головки , шейки и подошвы . Основные характеристики типов рельсов приведены в табл. 1.

Поверхность качения головки рельса для центральности передачи нагрузки от колеса имеет выпуклое криволинейное очертание. Стандартная длина рельсов на сети железных дорог России равна 25 м, а для укладки на внутренних нитях кривых изготавливаются укороченные рельсы длиной 24, 92 и 24,84 м. Для уменьшения числа стыков рельсы свариваются в плети длиной 800 м и более. Для обеспечения большей износостойкости и долговечности рельсы изготавливаются из мартеновской высокоуглеродистой стали с термической обработкой по всей длине путем объемной закалки в масле с последующим отпуском в печи. Срок службы таких рельсов в 1,3—1,5 раза выше, чем незакаленных рельсов. В настоящее время созданы рельсы низкотемпературной надежности Р65, объемно-закаленные I группы из ванадий-ниобий-боросодержащей электростали с использованием для легирования стали азотированных ферросплавов. Такие рельсы предназначены для железных дорог Сибири и Дальнего Востока, где температура воздуха зимой может достигать - 45 - 50 °С. В настоящее время российские рельсы являются одними из лучших в мире. Однако рельсы, выпускаемые в Японии, Франции, Швеции и Канаде, имеют более низкий уровень собственных напряжений и большую чистоту рельсовой стали, а также прямолинейность. Поэтому сейчас Россия начала закупать такие рельсы за рубежом для укладки их на высокоскоростных участках железных дорог.

Рельсовые стыки и рельсовые скрепления

Места соединения рельсов между собою называются стыками, которые бывают болтовые, клееболтовые и сварные. В болтовых стыках (рис. 13) между стыками рельсов имеются зазоры для возможности изменения длины рельсов при изменении температуры их нагрева. В клееболтовых стыках накладки приклеиваются к рельсам специальным клеем и стягиваются между собой через шейку рельса ботами. В сварных стыках обеспечивается непрерывность рельсовых нитей в пределах одной рельсовой плети.

По отношению к опорам (шпалам) различают стыки на шпале, навесу и на сдвоенных шпалах. Всеобщее распространение получили стыки навесу, как более упругие, что обеспечивает снижение силы удара колеса на стыках. На участках автоблокировки и с электрической тягой для уменьшения сопротивления прохождения сигнального тока через стык ставят стыковые соединения (две оцинкованные проволоки диаметром 5 мм), а для пропуска по рельсам обратного тягового тока с минимальным сопротивлением в стыках ставят приварные соединения из медного троса сечением 70 мм2 при постоянном и 50 мм2 при переменном токе. В створе с входными, выходными, проходными и маневровыми светофорами на стрелочных переводах устанавливаются изолирующие стыки для предотвращения прохода электротока от одного из соединенных рельсов к другому. На дорогах России наибольшее распространение получили изолирующие стыки с металлическими объемлющими накладками. Изоляция рельсов достигается постановкой специальных прокладок под накладки и подкладки, а также втулок из фибры, текстиля или полиэтилена на соединительные болты. В зазор между рельсами также вставляется изолирующая прокладка. Для крепления рельсов к шпалам применяются промежуточные скрепления, которые бывают подкладочными и бесподкладочными (без металлических подкладок под рельсами). Кроме того, бывают не противоугонные скрепления, у которых прикрепители не создают достаточного нажатия на подошву рельса и тем самым не обеспечивают необходимой продольной связи рельса со шпалами, а также противоугонные, у которых с помощью упругих элементов создается необходимое нажатие на подошву рельса, предотвращающее его проскальзывание по шпалам под проходящими поездами. При непротивоугонных скреплениях на подошве рельса укрепляется дополнительное устройство (противоугон), препятствующее продольной сдвижке рельсов. Наибольшее распространение получили пружинные противоугоны (рис. 14), которые ставятся в количестве 18—44 пар на 25-метровом рельсовом звене (два рельса).

Противоугонные скрепления бывают болтовыми и безболтовыми. Подкладочные скрепления подразделяются на раздельные, нераздельные и смешанные. В раздельном скреплении рельс к подкладке и подкладка к шпале прикрепляются разными прикрепителями, а в нераздельном скреплении рельс с подкладкой соединяется со шпалой одними и теми же прикрепителями. В смешанном скреплении рельс через подкладку соединяется со шпалой, а подкладка, кроме того, самостоятельно прикрепляется к шпале. На пути с деревянными шпалами в настоящее время применяются смешанное скрепление типа Д0 и раздельные скрепления типов КД и Д4, в которых рельс прижат к подкладке двумя клеммами с помощью натяжных болтов. При скреплениях типа ДО на прямых и кривых радиусом больше 1200 м рельсы пришиваются костылями на каждом конце промежуточной шкалы четырьмя костылями, а на стыковой шпале пятью костылями. В кривых радиусами менее 1200 м, на мостах, в тоннелях и на у частках скоростного движения свыше 120 км/ч на всех шпалах рельсы прошиваются пятью костылями. На пути с железобетонными шпалами применяются раздельное скрепление типа КБ подкладочное, нераздельное скрепление типа БП и бесподкладочное типа ЖБР Предполагается также применять в дальнейшем анкерное рельсовое скрепление (АРС), характеризующееся высокой надежностью и стабильностью рельсовой колеи, малодетальностью (отсутствуют резьбовые детали), простотой сборки и эксплуатации экономичностью (экономится около 15 т металла на каждом к илометре пути).

Скрепление АРС-4 . Этот узел скрепления обеспечивает регулировку положения рельса по высоте до 20—24 мм; является по своим параметрам конкурентоспособным лучшим зарубежным скреплениям типов Vossloh, PAN-DROL, Nabla и др.