1 Выбор конструкции верхнего строения пути и определение классификации пути

1. Определение грузонапряженности на заданном участке

Грузонапряженность участка является одним из основных эксплуатационных факторов, влияющих на конструкцию железнодорожного пути. Грузонапряженность в тонно-километрах брутто на километр в год определяется по формуле:

Г = 365(Q_гр · n_гр + Q_n · n_n) · α (1.1)

где Q_гр ,Q_n - масса брутто грузовых, пассажирских поездов, т;

n_гр ,n_n – количество грузовых, пассажирских поездов, т;

α – коэффициент неравномерности движения поездов принимается равным 0,95.

Массу пассажирских поездов принять 1000т.

= 365( 3300 · 39 + 1000 · 21) = 51,9 млн ткм брутто/км в год

= 365( 5100 · 35 + 12 · 1000) = 66,1 млн ткм брутто/км в год

2. Определение классификации пути

Система ведения путевого хозяйства основана на классификации путей в соответствии с распоряжением ОАО «РЖД» от 27 июля 2009 г № 1393. Согласно данному распоряжению классификация пути определяется в зависимости от главных эксплуатационных факторов, определяющих работу пути - грузонапряженности и скоростей поездов. В качестве дополнительных критериев могут быть приняты размеры движения пассажирских дальних и пригородных поездов, вхождение линий в основные грузовые и пассажирские направления

По грузонапряженности пути подразделяются на 6 групп, которые имеют буквенные обозначения. По допускаемым скоростям движения поездов железнодорожные пути подразделяются на 7 категорий, которые обозначаются арабскими цифрами. Классы путей представляют собой сочетание групп и категорий, обозначаются цифрами. Классификация пути состоит из сочетания класса, группы и категории пути. Классификация пути устанавливается с помощью таблицы 1.1.

Таблица 1.1 – Классификация путей

Группа пути	Грузонапря-женность, млн. ткм брутто/км в год	Категория пути и допускаемые скорости движении я поездов, км/ч (числитель – пассажирские; знаменатель – грузовые поезда)
		С	1	2	3	4	5	6
		141…200 < 140	121…140 < 100	101…120 < 90	81…100 < 80	61…80 < 60	41…60 < 60	40 и менее
		Главные пути
А	Более 80	1	1	1	1	2	2	3
Б	51-80	1	1	1	2	2	3	3
В	26-50	1	1	2	2	3	3	4
Г	11-25	1	1	2	3	3	4	4
Д	6-10	1	2	3	4	4	4	4
Е	5 и менее	-	-	-	4	4	5	5

В зависимости от количества пропущенных пассажирских и пригородных графиков поездов, независимо от значения грузонапряженности, путь должен быть не ниже:

• 1-го класса (более 100 поездов в сутки);

• 2-го класса (31-100 поездов в сутки);

• 3-го класса (6-30 поездов в сутки);

Приемо-отправочные и другие станционные пути, предназначенные для безостановочного пропуска поездов со скоростями 40 км/ч и более относятся к 3-му классу.

Станционные пути, не предназначенные для безостановочного пропуска поездов, при установленных скоростях 40 км/ч, а также специальные пути, предназначенные для обращения подвижного состава с опасными грузами, сортировочные пути и подъездные пути со скоростями движения 40 км/ч относятся к 4-му классу. Остальные станционные, подъездные и прочие пути относятся к 5-му классу.

Пути сортировочных горок классифицируют в зависимости от объемов среднесуточной переработки вагонов:

− сортировочные горки большой и повышенной мощности (переработка в среднем за сутки 3500 вагонов и выше) или при числе путей в сортировочном парке 30 и более относятся к 2 классу;

−сортировочные горки средней мощности (переработка в среднем за сутки от 1500 вагонов до 3500 вагонов) или при числе путей в сортировочном парке от 17 до 29 относятся к 3 классу;

−сортировочные горки малой мощности (переработка в среднем за сутки от 250 вагонов до 1500 вагонов) или при числе путей в сортировочном парке до 16 включительно относятся к 4 классу.

На основании исходных данных определить классификацию пути и характеристику верхнего строения для заданного участка. Основные типы и характеристики верхнего строения пути в зависимости от класса пути представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Основные типы и характеристики верхнего строения пути в зависимости от класса

Классы путей
1	2	3	4	5
Типы и характеристика верхнего строения пути

Продолжение таблицы 1.2

1	2	3			4		5
Рельсы Р65, новые термоупрочненные, категории В и Т1		Рельсы Р65,старогодные, Ι группы годности; Ι и ΙΙ группы годности репрофилированные			Рельсы Р65, старогодные, ΙΙ и ΙΙΙ группы годности		Рельсы Р65, старогодные, ΙΙ и ΙΙΙ группы годности
Скрепления новые		Скрепления новые и старогоные (в т.ч. отремонтированные)
Балласт щебеночный с толщиной слоя: 40 см – под железобетонными шпалами; 35 см – под деревянными шпалами				Балласт щебеночный с толщиной слоя под шпалой: 30 см – под железобетонными; 25 см – под деревянными		Балласт типов с толщиной слоя под шпалой не менее 20 см
Толщина слоя песчаной подушки 20 см
Наименьшая ширина плеча балластной призмы, см
40/45*			35/40*	25/40*
Наименьшая ширина обочины земляного полотна, см
50			45	40
Размеры балластной призмы – в соответствии с типовыми поперечными профилями
Виды работ при замене верхнего строения пути
Капитальный ремонт пути на новых материалах			Капитальный ремонт пути

*Примечание. В числителе указывается значения для звеньевого пути при деревянных шпалах; в знаменателе – для бесстыкового пути на железобетонных шпалах.

Для выбранного класса пути и в соответствии с заданием на миллиметровой бумаге вычерчивается поперечный профиль балластной призмы из щебня в масштабе 1:50. Принять основную площадку земляного полотна из не дренирующих грунтов (глинистые, мелкие и пылеватые пески). Поперечные профили балластной призмы на однопутном и двухпутном участке пути приведены в литературе.

Перспективная грузонапряженность участка АБ составляет 51,9 млн ткм б

рутто/км в год и со скоростями движения пассажирских поездов 80 км/ч.

В соответсвии с таблицей 1.2 основная характеристика верхнего строения пути:

• рельсы Р65, новые термоупрочненные, категории В и Т1;

• скрепления новые;

• балласт щебеночный с толщиной слоя под деревянными шпалами – 35 см;

• толщина песчаной подушки 20 см;

• наименьшая ширина плеча балластной призмы – 40 см;

• наименьшая ширина обочины земляного полотна - 50 см.

Поперечный профиль балластной призмы из щебня на двухпутном участке пути при деревянных шпалах на прямой приведен на рисунке 1.1.

Перспективная грузонапряженность участка БВ составляет 24 млн. т. км брутто/км в год и со скоростями движения пассажирских поездов 46 км/ч.

По таблице 1.1 группа пути – В, категория пути – 5, класс пути – 3. Таким образом, классификация пути будет выглядеть следующим образом: 3В5

В соответствие с таблицей 1.2 основная характеристика верхнего строения пути:

• рельсы Р65, старогодные, I группы годности; I и II группы годности репрофилированные;

• скрепления новые и старогодные (в т. ч. отремонтированные);

• балласт щебеночный с толщиной слоя под железобетонными шпалами – 40 см;

• толщина песчаной подушки 20 см;

• наименьшая ширина плеча балластной призмы – 40 см;

• наименьшая ширина обочины земляного полотна - 45 см.

Поперечный профиль балластной призмы из щебня на двухпутном участке пути на железобетонных шпалах на прямой приведен на рисунке 1.1.

3. Определение норм периодичности выполнения ремонтно-путевых работ

Работы по техническому обслуживанию пути подразделяются на следующие основные виды: капитальный ремонт пути на новых материалах; сплошная замена рельсов (на отдельных участках — по разрешению ОАО «РЖД»), сопровождаемая работами в объеме среднего ремонта пути; капитальный ремонт пути на старогодных материалах; усиленный средний ремонт пути; средний ремонт пути;

Подъемочный ремонт пути; планово-предупредительная выправка пути; шлифовка рельсов; другие ремонтные работы.

Капитальный ремонт пути на новых материалах (Кн) предназначен для полной замены выработавшей ресурс рельсошпальной решетки на путях 1-го и 2-го классов и восстановления несущей способности балластной призмы, а также включает в себя работы по верхнему строению пути, восстановлению водопропускной способности водоотводов.

В состав Кн входят следующие основные работы: замена рельсошпальной решетки на новую; замена стрелочных переводов на новые того же типа; очистка щебеночной балластной призмы на глубину в соответствии с проектом, но не ниже 40 см; срезка обочин земляного полотна; доведение размеров балластной призмы до требуемых размеров; выправка, подбивка и стабилизация пути с постановкой на проектные отметки в профиле; ликвидация многорадиусности кривых, очистка и планировка водоотводов; срезка и уборка загрязнителей балласта; сварка плетей до длины блок-участка или перегона; шлифование поверхности катания рельсов.

Капитальный ремонт пути на старогодных материалах (Крс) предназначен для замены рельсошпальной решетки на более мощную или менее изношенную на путях 3–5-го классов (стрелочных переводов на путях 4–5-го классов), смонтированную из старогодных рельсов, новых и старогодных шпал и скреплений. Капитальный ремонт пути на старогодных материалах может выполняться как комплексно со снятием и укладкой путевой решетки кранами, так и раздельным способом с заменой рельсов, скреплений, шпал.

Усиленный средний ремонт пути (УС) предназначен для повышения несущей способности балластной призмы и земляного полотна, включая основную площадку, приведения отметки продольного профиля пути к проектной и др. Выполняются следующие работы: очистка щебня; вырезка балласта слабых пород; формирование и уплотнение новой балластной призмы; срезка обочин; ликвидация пучин; замена скреплений и шпал; сплошная замена подрельсовых прокладок; выправка пути в плане и профиле; одиночная смена дефектных рельсов; регулировка зазоров в звеньевом пути; смазка и закрепление закладных и клеммных болтов и др.

Средний ремонт пути (С) выполняется для восстановления дренирующих и прочностных свойств балластной призмы и повышения степени равнопрочности верхнего строения пути.

Средний ремонт включает в себя: сплошную очистку щебеночного балласта на глубину под шпалой не менее 25 см или обновление загрязненного балласта других видов на глубину не менее 15 см под шпалой. Остальные работы те же, что и сопутствующие УС, а также очистка водоотводов.

Подъемочный ремонт пути (П) предназначен для восстановления равноупругости подшпального основания путем сплошной подъемкой и выправкой пути с подбивкой шпал, а также для замены негодных шпал и частичного восстановления дренирующих свойств балласта.

При подъемочном ремонте выполняются: сплошная выправка пути с подъемкой на 5–6 см и подбивкой шпал, добавлением балласта; локальная очистка загрязненного щебня в шпальных ящиках и за торцами шпал в местах появившихся выплесков на глубину не менее 10 см ниже подошвы шпал, а при других видах балласта — частичная замена загрязненного балласта на чистый; замена негодных шпал, скреплений; очистка водоотводов и другие работы.

Планово-предупредительная выправка пути (В) предназначена для восстановления равноупругости подшпального основания и уменьшения степени неравномерности отступлений по уровню и в плане, а также просадок пути. Она включает в себя: сплошную выправку пути с подбивкой шпал, рихтовку; замену негодных шпал и скреплений; регулировку стыковых зазоров; сплошное закрепление клеммных и закладных болтов при скреплении КБ, ЖБР; другие работы, входящие в перечень текущего содержания пути, если они требуются. Исходя из классификации пути, выбранной в предыдущем пункте, необходимо определить нормы периодичности капитального ремонта пути с использованием таблицы 1.3.

Таблица 1.3 – Среднесетевые нормы периодичности реконструкции и капитальных ремонтов пути на новых, старогодных материалах и ремонтные схемы.

Классификация путей	Нормативные сроки в зависимости от типа подрельсового основания, млн т/годы		Виды путевых работ и очередность их выполнения за межремонтный цикл
	Бесстыковой путь на железобетонных шпалах	Звеньевой путь на деревянных шпалах
1	2	3	4
1АС;1А1;1А2;1А3; 1БС;1Б1;1Б2;2А4; 2А5;2Б3;2Б4;	700	600	(Кн),В, С, В, (Кн)
1ВС;1В1;2В2;2В3;	700	600
1ГС;1Г1;2Г2;1ДС; 2Д1;	1 раз в 30 лет	1 раз в 18 лет	(Кн), В, В, С, В, П, (Кн)
3А6; 3Б5; 3Б6;3В4; 3В5; 4В6	700	600	(Кн), В, В, С, В, П, (Кн)
3Г3; 3Г4; 4Г5; 4Г6	700	1 раз в 18 лет	(Крс), В, В С, В, П, (Крс)
3Д2; 4Д3; 4Д4; 4Д5; 4Д6	1 раз в 35 лет	1 раз в 20 лет
4Е3; 4Е4; 5Е5; 5Е6	1 раз в 40 лет	1 раз в 25 лет

Определив виды путевых работ и очередность их выполнения за межремонтный цикл, необходимо определить нормативную потребность проведения путевых работ

(км/год) по капитальному ремонту пути по всем заданным участкам, используя формулу

l_к (1.1)

где Г – грузонапряженность участка, млн т·км брутто на 1 км в год, (см. исходные данные);

N – количество лет, соответствующих нормативному периоду между капитальным ремонтом пути, лет (см. таблицу 1.3);

L – развернутая длина участка пути данного класса, км (см. исходные данные);

T – тоннаж, соответствующий нормативному периоду между капитальным ремонтом пути, млн т брутто (см. таблицу 1.3);

f – коэффициент, учитывающий дополнительные (местные) эксплуатационные факторы (берется от 0,8 до 1,2).

Потребность промежуточных видов путевых работ l_i по участкам определяется исходя из соответствующих им работ по формуле, (км/год)

Для участка АБ:

l_к 11,2 км/год

Для участка БВ:

l_к = = 16,4 км/год

l_i = l_к · n_i (1.2)

где l_к – нормативная потребность работ по капитальному ремонту пути, км/год;

n_i – количество повторений работ данного вида за период между капитальными ремонтами пути.

Для участка АБ:

l_{в к} · 2 = 22,4 км/год

l_с = _к · 1 = 11,2 км/год

Для участка БВ:

l_в = _к · 2 = 32,8 км/год

l_с =_к · 1 = 16,4 км/год

Проведенные расчеты по всем участкам сводятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Определение нормативной потребности путевых работ на участке

Уча-сток	L, км	Кон- струк-ция верх- него строе-ния пути	Г, млн ткм на км в год	Vmax, км/ч	Клас-сифика-ция пути	Коэф- фици- ент f, учиты- вающий местные эксп-луата- цион- ные усло- вия	Норма- тивная перио- дичность для Кн или Крс		Схемы путе- вых работ в пе- риод между Кн(Крс)	Нормативная потребность путевых работ li км/год
							Т, млн т брут-то	N, лет		Кн	Крс	С	П	В
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
АБ	127	Звеньевой путь на деревянных шпалах рельсы P65	51,9	80	2Б4	0,98	600	-	Кн,В,С,В, Кн	11,2	-	11,2	-	22,4
БВ	122	Звеньевой путь на деревянных шпалах рельсы P65	66,1	195	1БС	0,82	600	-	Кн,В,С,В, Кн	16,4	-	16,4	-	32,8