3. Типы верхнего строения пути

Тип верхнего строения пути	Грузонапряженность, млн.т км/км в год	Округленная масса рельсов на главных путях, кг/м	Род и тип шпал	Число шпал на 1 км, шт		Род балласта
				На прямых	В кривых при R ≤1200 м и при V > 120км/ч, R ≤ 2000 м
Особо тяжелый	Более 50	75	Железобетонные и деревянные пропитанные, I типа	1840	2000	Щебень на песчанной подушке, асбестовый
Тяжелый	25-50	65	То же	1840	2000	То же
Нормальный	До 25	50	То же	1840	2000	То же, а также карьерный графий, ракушка

Верхнее строение железнодорожного пути состоит из следующих элементов: рельсов со скреплениями и противоугонами, балластного слоя, стрелочных переводов и глухих пересечений, шпал и переводных брусьев.

При капитальном ремонте пути верхнее строение главных путей в зависимости от интенсивности и условий движения поездов на участке должно быть приведено к определенному типу: особо тяжелому, тяжелому или нормальному.

4. Критерии оценки прочности пути

5. Назначение рельсов и требования, предъявляемые к ним. Типы, профили, длины рельсов.

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. 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 вязкос­тью), иметь 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

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. Это необхо­димо для размещения большего по срав­нению с рельсами более легких типов ко­личества металла в головке при сохране­нии 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. 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 дли 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. Длина коротких бесстыковых плетей на дорогах Рос­сийской Федерации — до 800 м, длин­ных — более 800. Длинные плети могут быть длиной, равной длине блок-участка, перегона или неограни­ченной длины.

6. Анализ элементов поперечного профиля рельсов

ГОЛОВКА РЕЛЬСА

верхняя часть рельса, непосредственно воспринимающая давление колес. Г. р. направляет движение колес, имеющих бандажи со специальным гребнем с внутренней стороны. Радиус перехода от верхней поверхности Г. р. к вертикальным граням должен соответствовать выкружке (закруглению) бандажа колеса у гребня (у рельсов типов I-а и II-а этот радиус равен 13 мм). В типовых рельсах ж. д. СССР боковые грани головки вертикальны, в заграничной же практике применяются и грани с небольшим (3—5°) наклоном наружу. Нижние поверхности Г. р. делаются с наклоном к горизонту (чаще всего 1 : 3 или 1 : 4) для плотного соединения рельсов в стыке путем заклинивания накладки между головкой и подошвой рельса. Г. р. иногда наз. яблоком рельса.

ШЕЙКА РЕЛЬСА

наиболее тонкая часть рельса, соединяющая его головку с пятой. В рельсах старых типов Ш. р. изготовлялись с параллельными боковыми гранями; в настоящее время их проектируют с вогнутыми поверхностями и увеличенной толщиной у головки и подошвы, чтобы уменьшить напряжения в этих местах. У концов рельса в шейке просверливаются отверстия для болтов и для рельсовых соединителей (при изоляции путей)

ПОДОШВА РЕЛЬСА

нижняя плоскость пяты широкоподошвенного рельса, к-рой он опирается на подкладку или непосредственно на шпалу. П. р. иногда наз. всю его нижнюю опорную часть — пяту.