4. Лесовозные дороги

   1. Классификация лесовозных дорог и основные характеристики. Ранее было представлено разделение дорог по технологическим признакам на магистрали, ветки и усы. Также отмечалось, что дороги могут быть автомобильными и железными (рельсовыми).

По конструкции пути дороги классифицируют на безрельсовые, рельсовые, лесоспуски, канатно-подвесные.

Безрельсовые дороги могут разделяться на дороги для санного перемещения (зимние) и для колесного. Зимние дороги могут быть снежными и ледяными. Для колесного транспорта дороги могут быть без одежды (грунтовые) и с дорожной одеждой. Колесный транспорт может также перемещаться по зимним дорогам, как и санный.

Рельсовые дороги делят на дороги узкой колеи (750 мм) и широкой (нормальной) колеи (1520 мм).

Лесоспуски (лотки) применяют для транспортирования лесоматериалов в горных условиях. Они бывают земляные, деревянные и металлические.

В горных условиях и в пересеченной местности лес транспортируют с помощью канатно-подвесных дорог.

Вывозку леса по автомобильным дорогам проектируют для новых лесозаготовительных предприятий. В равнинной и слабохолмистой местности при отсутствии каменных дорожно-строительных материалов вывозку заготовленного леса организуют по узкоколейным железным дорогам. Для пионерной вывозки леса могут применяться и ширококолейные железные дороги, если осваиваются крупные лесные массивы, оторванные от транзитных путей транспорта.

Лесовозная дорога как инженерное сооружение имеет путь. Путь характеризуется тремя проекциями: на горизонтальной плоскости – планом дороги, на вертикальной плоскости вдоль оси дороги – продольным профилем дороги и на вертикальной плоскости, перпендикулярной оси дороги – поперечным профилем дороги. Осью дороги называют линию, проходящую вдоль пути по его середине. Расположение оси в пространстве называют трассой дороги. Трасса дороги представляет собой пространственную гибкую линию, которая имеет повороты в плане и уклоны в продольном профиле. Процесс размещения трассы в пространстве с разметкой на местности называют трассированием. Трасса закрепляется на местности геодезическими знаками.

План дороги представляет собой проекцию трассы (оси) на горизонтальную плоскость. На плане дороги кроме прочерченной проекции ее оси показывается рельеф местности и географические элементы (лес, реки, озера, другие дороги и т.д.). Обязательно указывается масштаб изображения. Для дорог круглогодового действия при равнинном и пересеченном рельефе принимается масштаб 1:2000, для такого типа горных дорог – 1:1000, для зимних дорог – 1:5000.

Необходимо стремиться прокладывать дороги по кратчайшему пути, но это не всегда представляется возможным из-за различного рода препятствий: овраги, горы, водные преграды (болота, озера, реки), населенные пункты, заповедники и т.д. Поэтому дорога, как правило, состоит из прямых и кривых участков. Удлинение дороги за счет ее кривизны оценивается коэффициентом развития трассы

, (11)

где – действительная длина трассы в плане;

– длина воображаемой прямой линии, соединяющей начальную и конечную точки трассы.

Кривые участки дороги характеризуются радиусами и углами поворота. В нормальных нестесненных условиях радиусдолжен быть не менее 600 м. Для других условий величинаиоговаривается специальными инструктивными положениями (ИЗЛП-82). При известных значенияхиопределяют длину кривого участка трассы.

Основными характеристиками лесовозной дороги, позволяющими дать оценку ее эксплуатационно-строительных качеств кроме величин ,,, являются: полная строительная длина дороги; коэффициент развития трассы, определяемый по формуле (11); минимальный радиус кривой; средний радиус; отношение среднего радиуса к минимальномукоэффициент кривизны дороги; число поворотов на 1 км дороги и некоторые другие.

Средний радиус дороги находят как

, (12)

где – сумма длин всех кривых;

– сумма радианов всех углов поворота.

Коэффициент кривизны дороги определяют по выражению

, (13)

Полная характеристика дороги должна быть комплексной с учетом не только характеристик плана, но и продольного профиля.

Продольный профиль дороги представляет собой проекцию конструкции дороги на вертикальную плоскость, проходящую через ее ось. По сути, продольный профиль является вертикальным разрезом дороги, т.к. под линией, обозначающей проекцию дороги, даются в разрезе все лежащие ниже грунты с указанием их вида толщины слоев (мощности), а также отмечаются горизонты грунтовых вод. Эти данные получают на основании геологических изысканий.

Продольный профиль автомобильной лесовозной дороги вычерчивается в масштабах: вертикальном 1:500, горизонтальном 1:5000. Для узкоколейных железных дорог установлены масштабы профиля: вертикальный 1:1000, горизонтальный 1:10000. Вертикальный масштаб грунтового профиля принимают равным 1:50.

На чертеже продольного профиля дороги изображают: линию поверхности земли, характеризующую рельеф местности по трассе дороги с десятикратным искажением действительной кривизны уклонов; проектную линию поверхности строящейся дороги; отметки поверхности земли к оси дороги, называемые черными отметками; отметки проектной линии, отнесенные к бровке земляного полотна, называемые проектными отметками; условное направление уклонов проектной линии с указанием их величины и длины участка с однообразным уклоном; грунтовой разрез по оси дороги.

Разность проектных и черных отметок составляет рабочую отметку, которая определяет высоту насыпи или глубину выемки. Точки перехода насыпи в выемку и наоборот называют нулевыми точками (отметками). Под продольным профилем дороги вычерчивается условный план трассы дороги с указанием румбов, длин линий, углов поворота, элементов кривых и т.д. Это позволяет дать полную техническую характеристику продольного профиля.

Из-за неровностей рельефа проектная линия продольного профиля образует ломаную линию, состоящую из отдельных элементов. Элементом продольного профиля называется участок проектной линии, расположенный между смежными переломами и имеющий однообразный уклон. Каждый элемент характеризуется длиной и уклоном. Уклоном называется отклонение линии продольного профиля от горизонтали. Определяется уклон, как отношение величины превышения одной точки относительно другой к расстоянию между этими точками. Обозначается уклон в сотых долях, в процентах и в промилле (‰). Последнее обозначение используется чаще. Соотношение обозначений можно видеть на числовом примере: ‰.

Уклоны делят на спуски и подъемы. При проектировании дорог в зависимости от рельефа местности и категории дороги назначают различные уклоны проектной линии. К ним относятся: руководящий подъем; уравновешенный уклон; скоростной уклон; расцепочный подъем; уклон кратной тяги; вредный уклон; безвредный уклон; эквивалентный уклон; фиктивный уклон.

Руководящий подъем – это максимальный подъем в грузовом направлении на прямом участке пути, преодолеваемый поездом с равномерной скоростью при одиночной тяге без расцепки состава на части. Протяжение руководящего подъема должно превышать длину поезда. Уравновешенный уклон – это максимальный подъем в не грузовом направлении, преодолеваемый поездом с постоянной скоростью. Он больше руководящего подъема и проверяется на возможность остановки груженого поезда. Остальные виды уклонов характеризуются следующим образом: скоростной – подъем с использованием кинетической энергии поезда; расцепочный – для преодолевания требует расцепки; кратной тяги – для преодоления требуется дополнительная тяговая единица; вредный – спуск с применением тормозов; безвредный – спуск без применения тормозов; эквивалентный – учитывается сопротивление движения по кривой; фиктивный – определяется как сумма геометрического и эквивалентного уклонов.

При проектировании лесовозных дорог в основу берется руководящий подъем. С его увеличением уменьшается строительная стоимость дороги (за счет сокращения длины дороги, уменьшения объема земляных работ), но увеличиваются эксплуатационные расходы (за счет снижения производительности, скорости движения, увеличения расхода горючего). С учетом этого и должен определяться оптимальный руководящий подъем. На рис. 2 показано графическое определение оптимального руководящего подъема , при сопоставлении строительныхи эксплуатационныхрасходов.

Предельно допустимыми значениями руководящих уклонов для лесовозных дорог различного типа и категорий являются величины: – для равнинной местности;– для холмистой местности;– для горных дорог.

Основными характеристиками продольного профиля дороги считают: длину дороги , руководящий подъем, уравновешенный подъем, протяжение горизонтальных участков, протяжение подъемови спусков, шаг проектирования, общий объем земляных работ на 1 км пути, количество искусственных сооружений на 1 км пути.

Поперечный профиль дороги – это графическое изображение поперечного ее сечения в плоскости, перпендикулярной оси дороги.

Масштаб изображения принимается в пределах от 1:100 до 1:200.

На поперечном профиле можно видеть основные элементы дорожной конструкции, как показано на рис. 3.

Дорожная одежда является проезжей частью дороги, специально укрепленной; для создания прочной и ровной поверхности. Основанием дорожной одежды является земляное полотно. Поперечный профиль дороги определяет форму земляного полотна: насыпь, выемку, нулевое место и полунасыпь – полувыемку. Насыпь – это искусственное повышение дороги относительно поверхности земли, а выемка – искусственное понижение. Нулевое место находится там, где дорога проходит из насыпи в выемку или наоборот. Полунасыпи и полувыемки устраивают на косогорных участках.

Наклонные плоскости, ограничивающие с боков насыпь или выемку, называются откосами. Крутизна откоса характеризуется отношением 1: , где, называемое коэффициентом заложения откоса, есть частное от деления горизонтальной проекции откоса на высоту насыпи или глубину выемки. Значениеколеблется от 1,5 до 3 в зависимости от типа грунта, применяемых дорожных машин, климатических и гидрологических условий.

Линия пересечения плоскости откоса с поверхностью земляного полотна называется бровкой. Вдоль земляного полотна имеется резерв, из которого берется грунт для возведения насыпи.

Часть земляного полотна выше линии, соединяющей бровки, называется сливной призмой. Она предназначена для отвода воды с поверхности дороги и имеет треугольную или криволинейную форму на автомобильных дорогах и трапециевидную – на железных. С учетом формы сливной призмы можно определить площадь поперечного сечения насыпи , используя формулу

, (14)

где – площадь сливной призмы;

– ширина земляного полотна между бровками;

– высота насыпи – расстояние от поверхности земли (черной отметки) до линии, соединяющей бровки дороги;

– коэффициент заложения откоса, характеризующий его крутизну.

Определив площадь насыпи или выемки для определенных участков дороги (с учетом формы земляного полотна для этих участков), можно затем определить объем земляных работ для сооружения всей дороги. Для этого кроме аналитических способов, с использованием формулы (14) или других формул по определению площади поперечного сечения насыпи с учетом различных форм земляного полотна, применяют графические способы, способы с использованием таблиц, привлекая при этом и ЭВМ.

2. Автомобильные дороги. По автомобильным дорогам перевозится до 80...65 % заготовленного древесного сырья. Автомобильные дороги эффективны при разработке средних и небольших лесных массивов, а также разрозненных лесосек и при несплошных рубках леса. С их использованием упрощается вывозка леса по временным ответвлениям в зимний период, что дает возможность осваивать труднодоступные лесосеки, сокращая при этом и расстояние трелевки.

Автомобильные лесовозные дороги делят по категориям в зависимости от годового объема вывозки: Ш – при объеме более 1000 тыс. м³, 1УА – от 500 до 1000 тыс. м³, 1УБ – от 150 до 500 тыс. м³ и У – до 150 тыс. м³. Более высокие категории у магистралей, менее высокие – у веток и усов.

Автомобильные дороги могут быть постоянными и временными. К постоянным дорогам относят дороги, обслуживающие несколько лесозаготовительных предприятий, а также магистральные дороги и примыкающие к ним ветки при освоении крупных лесных массивов. Действуют они в течение всего срока работы лесозаготовительного предприятия, а некоторые остаются и после завершения лесоразработок для перевозки других народнохозяйственных грузов и людей между поселками.

К временным дорогам относятся ветки, действующие до 5 лет и лесовозные усы, которые используются, как правило, не более одного года.

По числу полос движения автомобильные лесовозные дороги разделяют на двухполосные и однополосные. Двухполосными являются дороги более высоких категорий (Ш и 1У), а однополосными – более низких (У). На однополосных дорогах для обеспечения двустороннего движения устраивают разъезды длиной не менее 30 м, расположенные на расстоянии прямой видимости, но не более 500 м.

Основными параметрами автомобильных лесовозных дорог, определяющими их эффективность, являются: расчетная скорость движения, расчетное расстояние видимости, расчетные нагрузки на ось и пропускная способность дороги.

Расчетная скорость движения – это максимально безопасная скорость движения автомобилей на всех участках дороги. Чем больше расчетная скорость, тем лучше должны быть условия эксплуатации дороги – больше расстояние видимости, ширина проезжей части и радиусы кривых. Большую расчетную скорость имеют дороги высокой категории, требующие повышенной стоимости строительства, но меньшие эксплуатационные показатели работы дороги. Расчетные скорости для дорог высокой категории составляют 50...70 км/ч, а для более низких (ветки, усы) – 20...40 км/ч.

Расчетное расстояние видимости – это минимально необходимое расстояние видимости поверхности дороги для предотвращения наезда на препятствие. Его можно определить по формуле

, (15)

где – расчетное расстояние видимости;

путь, проходимый автомобилем за время подготовки к торможению;

– тормозной путь;

– запасное расстояние, необходимое для остановки автомобиля, не доезжая до препятствия, принимается равнымм.

При известной расчетной скорости значение определяют по формуле

, (16)

где время подготовки к торможению, которое принимают для автопоездов, а для узкоколейных поездов – до 15 с.

Входящее в формулу (16) значение тормозного пути можно определить аналитически с учетом вида подвижного состава, скорости его движения, состояния пути и уклона местности.

Расчетное расстояние видимости, так же как и расчетная скорость движения, повышается с увеличением категории дорог и составляет от 75 до 150 м – для дорог высоких категорий и 30…50 м – для дорог низких категорий.

Расчетные нагрузки на ось лесовозного автомобиля и прицепного состава определяют необходимую прочность дорожной одежды и искусственных сооружений. По расчетной нагрузке на ось лесовозные автопоезда делят на группы А и Б. В зависимости от расстояния между смежными осями (от 1 до 2,5 м) допускаемая нагрузка на ось составляет для группы А – 70...100 кН, для группы Б – 45...60 кН.

Пропускная способность дороги – это число автопоездов, которое может проследовать по данному участку дороги в единицу времени (ч, сутки) в одном направлении.

Для двухполосной дороги число автопоездов за 1 ч можно определить по формуле

, (17)

где – средняя скорость движения автопоезда, км/ч;

– длина автопоезда, м;

– расчетное расстояние видимости, м.

Например, при км/ч,м им, значениеполучается равнымавтопоездов в час. При такой пропускной способности можно при круглогодовой работе перевезти свыше 4 млн м³.

Для однополосной дороги число автопоездов определяют по формуле

, (18)

где время занятия перегона одной парой поездов, которое определяется в зависимости от времени перегона автопоезда в грузовом и негрузовом направлении с учетом его трогания и замедления.

Для аналогичного приведенного выше примера при длине перегона м значениесоставит 180 с, а величинаавтопоездов в час. Но даже при такой пропускной способности можно перевезти более 200 тыс. м³в год.

Состояние и эксплуатационные возможности автомобильных дорог во многом зависят от качества земляного полотна. Учитывая сложные условия эксплуатации лесовозных дорог, используют до 12 типов поперечных профилей земляного полотна с насыпями и выемками высотой (глубиной) до 12 м. Для насыпей используют тот же грунт, по которому проходит дорога, или привозной. При возведении высоких насыпей может применяться несколько грунтов, в том числе песок, гравий, гальке, щебень и др. Могут также использоваться камни и шлаки. Запрещается при возведении насыпей применять недренирующие грунты, содержащие в большом количестве водорастворимые соли, и ограничивается применение жирной глины, меловых и тальковых грунтов на переувлажненных участках дороги.

Устойчивость земляного полотна обеспечивается соблюдением проектных размеров, отводом поверхностных и грунтовых вод, послойным уплотнением насыпи до требуемой плотности. Грунтовые воды, которые могут нарушить устойчивость земляного полотна, должны перехватываться дренажными сооружениями.

При воздействии насыпи под автомобильные дороги должна обеспечиваться требуемая ширина земляного полотна , которая складывается, как

, (19)

где ширина проезжей части;

– ширина обочины.

Ширину проезжей части для однополосных дорог определяют по формуле

, (20)

где – ширина колеи расчетного автомобиля;

– минимальное расстояние от вертикальной оси колеса до кромки проезжей части.

Для определения ширины проезжей части для двухполосных дорог используют формулу

, (21)

где – габаритная наибольшая ширина автопоезда;

– минимальный зазор между встречными автомобилями.

Для более высоких категорий лесовозных дорог (двухполосных) ширина земляного полотна составляет 8,5...12 м, а ширина проезжей части – 6,5...8 м. Значение этих параметров для дорог менее низких категорий (однополосных) соответственно составляет 4,5...5,5 м и 3...3,5 м.

Поверхности земляного полотна для обеспечения стока воды придается, как правило, двухскатный профиль (10...50 ‰), а для откосов насыпей и канав устанавливается крутизна откосов в пределах 1:1,5...1:3.

Для размещения лесовозной дороги и ее инженерных сооружений (мостов, водоотводов и др.) с целью обеспечения безопасности движения автопоездов с расчетной скоростью от землепользователей отчуждаемся полоса земли, называемая полосой отвода. В зависимости от ширины просеки и полосы насаждений для защиты дороги от снежных заносов ширина полосы отвода может составлять от 60 до 100 м.

Одним из главных элементов дороги является дорожная одежда. Она должна иметь ровную и прочную поверхность, чтобы обеспечить возможность движения автопоездов с расчетной скоростью. Нагрузка подвижного состава от одежды передается на земляное полотно, и эксплуатационные качества дороги зависят от совместной работы земляного полотна и одежды. По сопротивлению нагрузкам от транспортных средств дорожные одежды делят на две группы: жесткие и нежесткие. У жестких одежд сопротивление изгибу не зависит от водно-теплового режима. К ним относятся одежды с цементобетонным покрытием и с деревянными колесопроводами. У нежестких дорожных одежд сопротивление изгибу зависит от водно-теплового режима. В основном это одежды, обработанные вяжущими материалами. Одежды могут быть однослойные и многослойные, содержащие, кроме покрытия, основание и подстилающий слой.

Дорожные одежды могут иметь профили: серповидный, корытный и полукорытный (рис. 4).

Покрытие у дорожных одежд с серповидным профилем устраивается по всей ширине земляного полотна. Это наиболее простая форма дорожной одежды, удобная в эксплуатации и не требующая больших затрат для устройства. У дорог с таким профилем одежды при водопроницаемых покрытиях (гравийных) вода легко уходит по поперечным скатам земляного полотна. При этом профиле, однако, требуется повышенный расход дорожно-строительных материалов. Применяют его для грунтовых дорог, улучшенных скелетными добавками и укрепленных вяжущими материалами. Толщина слоя покрытия может быть до 15 см.

Корытный профиль применяют при усовершенствованных типах покрытия из дорогостоящих материалов (асфальтобетона, цементобетона, черного щебня и др.). Достоинство такого профиля – экономия дорогостоящих материалов, а недостатки – занос грязи с обочин на покрытие, необходимость устройства дренажа для пропуска воды из корыта.

Полукорытный – промежуточный профиль между серповидным и корытным.

Для устройства дорожных одежд используется грунт и дорожно-строительные материалы.

Грунтовые дороги используют в качестве веток и усов. Их устройство осуществляется путем перемещения грунта в земляное полотно из боковых канав. При строительстве грунтовых дорог используют бульдозеры (ЛД-10, ДЗ-25), автогрейдеры (ДЗ-31, ДЗ-143), лесные дорожные машины, работающие в режимах бульдозера и грейдера (ЛД-4, ЛД-30), экскаваторы (ЭО-2621, ЭО-4321Б) и другую дорожно-строительную технику.

Для улучшения грунтовых дорог применяют искусственное уплотнение, а также вводят в верхний слой покрытия, улучшающие скелетные добавки (гравий, щебень, песок и т.д.) и добавки из песка и глины. В этом случае такие дороги могут использоваться как магистральные при годовом грузообороте не более 100 тыс. м³. Скелетные добавки рассыпают по поверхности дороги, разравнивают автогрейдерами и уплотняют катками (ДУ-58, ДУ-62). Добавки из песка и глины, оптимизирующие грунтовую смесь, доставляют автосамосвалами (МА3-503, КамАЗ-5511, КрАЗ-256), распределяют и перемешивают автогрейдерами и фрезами (ДС-18) и уплотняют легкими катками (ДУ-30, ДУ-50).

В случае отсутствия в районе строительства гравия или щебня в грунт для улучшения покрытия дороги вводят вяжущие материалы (портландцемент, известь, битум и др.). Для этого верхний слой дороги разрыхляют и размельчают с помощью дорожных фрез (ДС-18, ДС-74), а затем с использованием этих же фрез цемент перемешивают с грунтом. Для повышения износостойкости грунтоцемента на него наносят гравийный слой толщиной 8…10 см. Для введения вяжущих добавок в виде битума используют авто гудронаторы (ДС-39А, ДС-142).

Если в районе строительства дороги имеются месторождения камня, то устраивают гравийные и щебеночные покрытия.

Гравийные дороги являются основными лесовозными дорогами. По ним вывозится половина заготовляемых лесоматериалов. Строительство гравийных дорог ведется в следующем порядке: подвозка гравия из карьера автосамосвалами; перемешивание гравия авто-грейдером (ДЗ-146); подвозка воды и топлива водополивочной машиной (ЛД-21); планировка автогрейдером; укатка покрытия катком на пневмомашинах (ДУ-16В).

Для образования на поверхности гравийного покрытия корки, уменьшающей сопротивление движению, вводят обработку поверхности щелочами и солями.

Строительство щебеночных дорог аналогично строительству гравийных. Учитывая высокую стоимость щебня, наряду с серповидным профилем, у дорожных одежд применяют корытный и полукорытный с подстилающим слоем из песка.

У автомобильных лесовозных дорог могут применять колейные покрытия из железобетонных плит (рис. 5), Дороги более низких категорий устраивают однополосными (рис. 5, а), для высших – двухполосными, причем покрытие из плит устраивают на грузовой стороне, а на стороне с порожняковым направлением покрытие делают гравийным или щебеночным (рис. 5, б). Укладку плит ведут специальными плитоукладчиками (ЛД-2, ЛД-17) или стреловыми кранами.

На временных автомобильных лесовозных дорогах (усах) также могут применять колейные покрытия, но не только из железобетонных плит, но и деревянных. Их могут изготовлять из хлыстов, бревен (деревянно-лежневые) или из щитов и лент. При укладке щиты (ЛВ-11) соединяются между собой с помощью проушин и болтов. Ленточные покрытия ЛД-5 представляют собой два колесопровода из деревянных щитов, шарнирно соединенных между собой в ленты.

На сухих, недренирующих грунтах для укрепления основания усов применяют лесосечные отходы – сучья, вершины деревьев, мелкотоварную древесину диаметром до 8 см. На сырых и заболоченных грунтах хворостяную выстилку укладывают на настил из вершин деревьев и низкокачественной древесины, под который при необходимости кладут лаги.

Зимние лесовозные дороги строят в районах с устойчивой низкой температурой в зимний период – на европейском Севере, Северо-западе, в Сибири и на Дальнем Востоке. Хотя они относятся к сезонным дорогам, строить их в указанных районах целесообразно, так как их строительство в 4...10 раз дешевле строительства постоянных дорог и в 2...2,5 раза ниже себестоимость перевозки груза.

По типу покрытий зимние дороги делят на снежные, ледяные и снежно-лединые.

Снежные дороги также называются снежно-уплотненными, так как при их строительстве дорожную полосу проминают гусеничными тракторами, сначала более легкими, а затем тракторами с большим удельным давлением на грунт (ТДТ-55, ТТ-4, Т-130). Планировку дороги после проминки производят бульдозерами.

При устройстве снежно-ледяных дорог снег не только уплотняют, но и поливают водой. В результате этого постепенно увеличивается толщина снежно-ледяного покрова (до 0,5 м) и это на 12...15 дней позволяет увеличить их срок эксплуатации. Применяют их на ветках и усах при освоении небольших лесных массивов.

Ледяные дороги строят за счет поливки проезжей части поливочными машинами. Устраивают их на хорошо спланированном земляном полотне шириной до 3,5 м – для однополосных дорог и до 8 м – для двухполосных. К концу зимы слой льда может достигать 0,4 м.

3. Железные дороги. При освоении крупных лесных территорий широко используют железные дороги преимущественно узкой колеи (750 мм). В отличие от автомобильных они могут функционировать круглый год. К преимуществам железных дорог можно отнести: независимость от климатических и погодных условий в разное время года и суток, что позволяет обеспечить ритмичную вывозку заготовленного леса; возможность допущения значительных нагрузок на колеса без ущерба для пути и подвижного состава; незначительное удельное сопротивление движению, в 8...10 раз меньшее, чем на автомобильных дорогах; возможность устройства дорог на заболоченных территориях и торфяниках, возможность механизированного переноса и укладки пути на усах.

В зависимости от годового объема вывозимой древесины железные дороги разделяют на три категории: I – при объеме вывозки в год 600 тыс. м³и более; II – при объеме вывозки в год от 250 до 600 тыс. м³; III – при объеме вывозки в год менее 250 тыс. м³. Более высокая интенсивность движения поездов по дорогам высокой категории в сравнении с движением по дорогам более низкой категории отражается и на характеристиках дорог разной категории. Расчетная максимальная скорость на путяхIи II категории составляет 50  км/ч, на путях дорог III категории – 40 км/ч. Эти данные относятся к магистральным железным дорогам. На ветках расчетная максимальная скорость снижается до 25 км/ч, а на усах – до 10 км/ч. Со снижением категории дороги снижается удельная масса длины рельса (масса 1 м длины рельса), обозначаемая цифрой в марке (Р24, Р18 и т.д.). Руководящий подъем в равнинной и слабохолмистой местности УЖДIи II категории не должен превышать 12 ‰, III категории – 15 ‰, а в сильнохолмистой, соответственно 20 и 25 ‰. Предельные радиусы кривых в плане также большие для дорогIкатегории (2000 м), а для остальных категорий – 1000 м. Минимальные значения радиусов кривых составляют: 200...300 м – дляIкатегории; 150...200 м – для II категории; 100...150 м – для III категории; 80...150 м – для веток; 60...100 м – для усов.

При проектировании продольного профиля УЖД нужно стремиться к возможно большей длине элементов продольного профиля (шага проектирования), которые должны быть не менее длины поезда (в некоторых случаях - половины длины) и не уменьшаться менее 100 м – на магистралях и 50 м – на ветках и усах.

Как отмечалось ранее, путь железных дорог состоит из нижнего и верхнего строения. На рис. 6 показаны основные элементы железнодорожного пути.

К нижнему строению относят земляное полотно и искусственные сооружения. Основным отличием земляного полотна УЖД от земляного полотна автомобильных дорог является его небольшая ширина, которая составляет для дорог Iкатегории – 3,8...4 м; II категории – 3,6...3,8 м; III категория – 3,3...3,5 м; внутренних путей с маневровым движением – 3...3,2 м; со сроком эксплуатации до 5 лет – 2,7...3 м. Сравнительно небольшая ширина земляного полотна на УЖД позволяет значительно уменьшить площадь корчевки и ширину просеки.

Ширину земляного полотна увеличивают на кривых участках на 0,2 м с наружной стороны на дорогах Iи II категории прим и дорогах III категории прим. На усах ширина земляного полотна на кривых участках не увеличивается.

Как указывалось ранее, при характеристике поперечного профиля дороги для обеспечения стока воды верхнюю часть земляного полотна оформляют в виде сливной призмы. Поперечное сечение этой призмы для полотна железных дорог имеет трапециевидную форму для однопутных УЖД. Ширина трапеции поверху составляет 1,2 м, высоту 0,1 м – на магистралях Iи II категории и 0,06 м – на дорогах III категории и ветках, а основание трапеции (ширина по низу) принимается равной основной ширине земляного полотна. Как видно из приведенных размерных данных верхней части земляного полотна, ширина его поверху (1,2 м) меньше длины шпалы (1,5 м), что позволяет влаге удаляться из-под шпал.

Для двухпутных железных дорог сливная призма оформляется треугольной формы, высотой 0,15 м. Верхняя часть земляного полотна выполняется горизонтальной, если полотно устраивается в скальных или хорошо дренированных грунтах.

Наклон верхней части земляного полотна в сторону водоотвода принимают в пределах 5...10 ‰ – при дренирующих грунтах, 10...20 ‰ – при недренирующих грунтах. Крутизну откосов земляного полотна насыпей и выемок в зависимости от свойств грунтов, условий местности, высоты насыпи и глубины выемки принимают в пределах 1:1...1:3.

На болотах земляное полотно должно возвышаться не менее чем на 0,6 м, а при посадке на минеральное дно при сохранении торфа или частичном выторфовывании – не менее чем на 0,8 м. Большую часть земляного полотна возводят с помощью бульдозеров, укатку поверхности производят катками с реверсивным движением, а создание поверхности в виде сливной призмы – специальными скребками.

Усы и ветки УЖД зимнего действия можно устраивать без земляного полотна, выполнив лишь планировку поверхности земли. При этом для устройства пути можно применять клетки из бревен и подбивку шпал грунтом и снегом. На болотах можно укладывать путь на выстилки из хвороста, лежни, удлиненные шпалы и деревянные клетки.

Верхнее строение пути представляет собой часть железнодорожного пути, включающее рельсы, рельсовые скрепления, рельсовые опоры (шпалы), противоугоны и балластный слой. Верхнее строение обеспечивает направленное движение колес подвижного состава, воспринимая давление от колес и передавая его на нижнее строение пути.

Непосредственное давление колес тягового и подвижного состава воспринимают рельсы, поэтому они должны надежно скрепляться между собой. По форме рельсы представляют собой видоизмененный двутавр с утолщенной верхней частью (головкой) и уширенной нижней (подошвой), соединенные шейкой. Такое строение рельса обеспечивает долговечность, достаточную жесткость и устойчивость. Этому способствует также их соединение друг с другом с помощью накладок и болтов (стыковое скрепление). Стыки являются самым слабым местом рельсовой колеи, подверженным действию динамических ударов. Поскольку стандартная длина рельса лесовозной УЖД составляет 8 м, частота стыковых ударов достаточна велика. Поэтому стремятся увеличить бесстыковую длину рельса, сваривая их концы друг с другом. Это позволяет увеличить длину одного рельса (от 16 до 40 м) и снизить динамические нагрузки на рельсовый путь.

Основными опорами для рельсов лесовозных УЖД служат деревянные шпалы, которых на 1 км пути укладывается от 1375 до 1858 штук в зависимости от грузонагруженности движения. Как об этом говорилось ранее, возможно применение железобетонных шпал и шпал из заменителей дерева (фурфурола).

Два рельса нормальной длины, прикрепленные к шпалам, называют звеном. Для крепления рельсов к шпалам применяют заостренные в виде долота квадратного сечения стержни, называемые костылями. В основном, на лесовозных УЖД используют беспрокладочное крепление рельсов к шпалам. Для увеличения опорной поверхности между рельсом и шпалой используют прокладки. На лесовозных дорогах прокладки устанавливают только на стыковых и пристыковых шпалах.

Для удержания от смещения рельсов по шпалам под действием силы тяги, тормозных усилий, колебаний температуры и ударов колес в стыках рельсов используют специальные клиновые, болтовые или пружинные противоугоны, усиливающие крепление рельсов к шпалам за счет упора в них. Для передачи давления от противоугонов на большее число шпал между шпалами ставят деревянные распорки.

Основанием для рельсовых опор служит балластный слой в форме призмы (см. рис. 6). Балластный слой распределяет давление от рельсовых опор на возможно большую площадь и тем самым препятствует горизонтальным продольным и поперечным перемещениям опор и уменьшает жесткость подрельсового основания. Материал балластного слоя должен иметь хорошие дренирующие свойства, чтобы препятствовать гниению шпал, коррозии рельсам, не пылить и не замерзать в зимний период. С учетом этих требований для балластного слоя используют щебень, гравий и крупнозернистый песок (крупностью частиц не менее 0,5 мм). В качестве материала для балласта могут использоваться также металлургические шлаки.

Для перевода подвижного состава с одного пути на другой используют стрелочные переводы. Основой перевода служит стрелка, состоящая из двух рамных рельсов, являющихся продолжением основного рельсового пути, двух подвижных остряков специального профиля (заостренных рельсов), соединительных и переводных тяг, скреплений и переводного механизма.

Для обеспечения перехода реборд колес подвижного состава через пересечение рельсов служат крестовины, состоящие из сердечника, двух усовиков и контррельсов.

Для плавного перехода поезда с одного пути на другой между крестовиной и остряками стрелки устраивают соединительные пути, состоящие из прямого участка и соединительной кривой.