1. Устройство и эксплуатация железных дорог

1.1. Понятие о комплексе сооружений и устройствах железных дорог

Для выполнения перевозочного процесса железные дороги имеют технические средства, состоящие из подвижного состава и комплекса железнодорожных сооружений и устройств, включающего:

• железнодорожный путь с необходимым путевым развитием на раздельных пунктах для приема, скрещения, обгона, расформирования, формирования и отправления поездов и выполнения других операций;

• сооружения для посадки, высадки и обслуживания пассажиров;

• устройства для хранения, погрузки и выгрузки грузов;

• устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи для обеспечения безопасности движения и ускорения производственных процессов;

• сооружения для экипировки и ремонта локомотивов и вагонов;

• устройства энергоснабжения (включая тяговые подстанции и контактную сеть на электрифицированных линиях), водоснабжения и материально-технического снабжения.

Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает земляное полотно, водоотводные устройства и искусственные сооружения. К верхнему строению пути относятся рельсы, подрельсовые основания, рельсовые скрепления, противоугоны, балластный слой, соединения и пересечения путей.

1.2. Основные элементы земляного полотна

Для расположения железной дороги на необходимом уровне от поверхности земли сооружают земляное полотно. Земляное полотно выравнивает рельеф местности и является основанием для верхнего строения пути. Прочность и долговечность верхнего строения пути зависит от прочности и неизменности земляного полотна. Поэтому земляное полотно должно в любых погодных условиях при воздействии на него природных факторов, собственного веса, нагрузки от верхнего строения пути и подвижного состава сохранять геометрические размеры и несущую способность в пределах, предусмотренных нормами.

Земляное полотно проектируется с учётом категории железнодорожной линии, типа верхнего строения пути, высоты насыпи или глубины выемки, свойств грунтов, используемых в земляном полотне, особенностей инженерно-геологических и гидрологических условий проектируемого участка дороги и других природных особенностей района строительства. Кроме того, необходимо учитывать условия обеспечения незаносимости дороги снегом, безопасности движения, производства работ (сезонность, наличие строительной техники, сроки производства работ и т.д.) и накопленный опыт эксплуатации дорог в данном районе.

Земляное полотно состоит из следующих основных элементов (рис. 1.1):

1 – основная площадка – зона, расположенная ниже верхнего строения пути. Очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции шириной поверху 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных – форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Ширина основной площадки по низу зависит от категории железнодорожной линии, используемых грунтов, числа путей, прямолинейности участка пути);

2 – откосная часть – зоны, ограниченные с боков поверхностями откосов и вертикалями, проходящими через бровки насыпей или выемок, а снизу – основанием насыпи или выемки;

3 – основание насыпи – зона, расположенная под насыпью в пределах естественной грунтовой толщи; мощность (ширину) основания устанавливается в зависимости от инженерно-геологических особенностей грунтового массива, в частности от свойств грунтов, но не менее ширины насыпи понизу;

3' – основание выемки – зона, расположенная ниже основной площадки; мощность основания устанавливается в зависимости от инженерно-геологических особенностей грунтового массива и может достигать размера, равного заложению внешнего откоса;

4 – ядро (тело) насыпи – зона, расположенная ниже основной площадки и ограниченная снизу основанием насыпи, а с боков – вертикалями, проходящими через бровки насыпи.

Рис. 1.1. Элементы земляного полотна: а – насыпь; б – выемка