2.ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПУТИ

2.1.Основные положения по техническому обслуживанию пути и сооружений

Основной задачей текущего содержания путиявляется обеспечение безопасного и бесперебойного движения поездов без снижения установленных скоростей движения поездов изза состояния пути и сооружений. Текущее содержание пути заключается в постоянном надзоре и контроле за состоянием пути с целью установки соответствия его нормативам и допускам, а также предупреждении и устранении неисправностей, обеспечении длительных сроков службы всех элементов пути и сооружений.

Работы по текущему содержанию пути делятся на неотложные, первоочередные и планово-предупредительные.

Неотложныеипервоочередныеработыпредусматриваютустра-

нение неисправностей пути, которые в период до очередной проверки пути могут стать угрожающими для безопасности движения поездов. Поэтому в зависимости от характера и размеров неисправность устраняется либо без промедления, либо в первую очередь (в течение двух-трёх дней после обнаружения). Такие неисправностивозникаютвотдельныхместахпути, какправило, непредвиденно, и их устранение предусматривается по мере обнаружения

впроцессе осмотров и проверок пути.

Планово-предупредительные работы направлены на предупреждение появления неисправностей пути, вызывающих уменьшение установленной скорости движения поездов, например, устранение небольших по размерам, но часто повторяющихся по протяжению путинеисправностейвсодержаниирельсовойколеи, заменаотдельных дефектных элементов верхнего строения пути и т.д.

При планировании и производстве работ по текущему содержанию пути необходимо стремиться к тому, чтобы устранение неисправностисопровождалосьликвидацией причины еёпо

58

явления, чтобы все работы выполнялись в такой последовательности и с такой степенью совмещения, которые исключили бы повторное производство работ и отдельных операций.

Чтобы предупредить появление неисправности, надо знать условияиобстоятельства, прикоторыхонаможетвозникнуть. Очень важно поэтому знание всех элементов пути, условий и особенностей работы пути, в конструкции которого под воздействием проходящих поездов, под влиянием окружающей среды и метеорологическихявленийпроисходитнакоплениеостаточныхдеформаций, сопровождающихся появлением таких неисправностей пути, как изменение положения рельсовых нитей по уровню, в плане и профиле, уширение или сужение рельсовой колеи, изменение поверхности катания рельсов, неравномерный износ рельсовых нитей в кривых участках пути, угон пути, выплески, пучины, отрясение концов шпал и др.

Расстройства пути зависят от действующих вертикальных и боковых сил, передаваемых от колёс подвижного состава на рельсы, от частоты колебаний пути, вызываемых этими силами, а также от продольных температурных сил, возникающих в рельсах.

Например, еслирельсоваяколеяпоширинесодержитсясотклонениями в сторону уширения, то увеличивается виляние подвижного состава, приводящее к увеличению динамических сил и, как следствие, к появлению опасной неисправности. Сужение колеи приводиткболеечастомунабеганиюгребнейколёсныхпарнарельсы и к повышенному их боковому износу.

Сужение или уширение рельсовой колеи на пути с деревянными шпалами является следствием разработки костыльных отверстий под действием вертикальных и боковых сил подвижного состава. Однако, если сборка звеньев на производственных базах осуществляется с предварительной сверловкой и антисептированием отверстий в шпалах, то интенсивность нарастания этих неисправностей значительно снижается.

При железобетонных шпалах ширина колеи может изменяться в основном из-за бокового износа рельсов в кривых участках пути, а в прямых участках — из-за люфтов между подошвой рельсов и подкладками. Стабильность ширины колеи повышается в случае примененияподкладоксзакруглённымиконцами. Привоздействии

59

боковых сил от подвижного состава такие подкладки не прорезают прокладки, укладываемые на подрельсовую площадку железобетонной шпалы, и из-за этого не нарушается ширина колеи.

Отклонения рельсовых нитей в расположении по уровню от номинальныхнормативовзависятотмногихфакторов, наиболее существенными из которых являются: неодинаковая степень уплотнения балласта под шпалами, угон пути, неодинаковые размеры шпал, разная интенсивность износа элементов верхнего строения пути, деформации основной площадки земляного полотна. В связи с этим профиль, по которому катятся колёса, перестаёт быть ровным и превращается в беспорядочное чередование уклонов. В связи с наличием таких уклонов возникают дополнительные динамические воздействия на путь, которые, в своюочередь, увеличиваютинтенсивностьнакопленияостаточных деформаций. Выявлена тесная связь между упругими просадками пути и накоплением остаточных деформаций.

Установлено, что упругие осадки пути зависят от размеров поперечного сечения и длины шпал. При этом толщина шпалы в значительно большей степени влияет на упругую деформацию, чем её ширина. Если, например, положить рядом в путь шпалы I

иIII типов, то в связи с неодинаковой упругой осадкой их под нагрузкой создаётся динамический уклон пути, равный примерно 0,008, дополнительная динамическая сила при этом будет достигать 30 — 50 кН при скорости 100 км/ч, т.е. в этом месте путь будет расстраиваться более интенсивно, чем там, где лежат шпалы одинакового поперечного сечения.

Существенноевлияниенапроцесснакопленияостаточныхдеформацийоказываеттакжедлинашпалы. Чемдлиннеешпала, темменьше разница между ординатами упругого прогиба соседних сечений шпалы, чтовызываетуменьшениенапряженийподконцамишпал, а следовательно, иуменьшениевыпираниябалластаиз-подконцовбо- лее длинных шпал. Различная длина рядом лежащих шпал приводитвконечномитогекпоявлениютолчков, перекосов идругих явлений.

Большое влияние на появление неисправностей пути по уровню

ивпрофилеоказываеттакженеравномерное расположе - ние шпал вдоль пути, т.е. тогда, когда расстояния между осями

60

шпал разные. При этом шпалы испытывают неодинаковое силовоевоздействиеотподвижногосостава. Так, еслидавлениенашпалу при расстоянии между осями 50 см принять за 100 %, то при увеличенииэтогорасстоянияна5 смдавлениеужесоставит110 %. Равномерность расположенияшпалвдольпути— залогнормальнойработыпути длительное время.

Появление неровностей в плане связано с действием горизонтальных поперечных сил, действующих на путь от подвижного состава.

На прямых участках пути действующие на рельсы поперечные силы в основном связаны с вилянием подвижного состава. Силы, действующие на кузов вагона, передаются через раму экипажа на колёсные пары и от них на рельсы. Боковая сила, передающаяся от колёс на рельс, состоит из силы нажатия гребня на головку рельса (рамная сила) и силы трения из-за поперечного скольжения колёс по рельсам. Рамные силы у вагонов могут достигать 70 кН.

Особенновеликигоризонтальныесилынакривыхучасткахпути. Эти силы возрастают с уменьшением радиуса кривой. Кроме боковой силы в кривых возникают дополнительные силы: центробежная и центростремительная, которые могут вызвать поперечный сдвиг пути.

Опасность поперечного сдвига рельсошпальной решетки значительно возрастает при загрязнённом балласте. В этом случае и при увлажнении балласта резко снижаются коэффициент трения шпал и балласта и сопротивление шпал сдвигу.

Загрязнение балластного слоя происходит из-за малоудовлетворительного состояния подвижного состава, с которого в балласт попадают сыпучие грузы (угольно-рудные, песок, цемент, зерно и др.). Процесс засорения балластного слоя дополняется, кроме того, естественным истиранием частиц щебня вследствие вибрации пути под поездами, а также при выполнении подъёмочных ремонтов и работ по выправке пути в продольном профиле с использованием электрошпалоподбоекишпалоподбивочныхмашин. Следовательно, необходимо принимать все меры к снижению степени загрязнения балластного слоя.

Существенное влияние на образование неровностей рельсовых нитей оказывает и состояние земляного полотна.

61

Этинеровностиобычнопоявляютсяприналичиидеформацийоснования, телаиосновнойплощадкиземляногополотна. Самыммассовымвидомдеформацийземляногополотнаявляютсядеформации основной площадки — балластные корыта, ложа, гнёзда, мешки, пучины. Главными причинами возникновения большей части этих деформацийявляютсянедостаточныемощностьрельсов, числошпал, толщина и загрязнённость балластного слоя, несущая способность основной площадки, а также неисправность водоотводов.

Короткиевертикальныенеровности(стыковыезазорыиступеньки, неравномерный волнообразный износ поверхности катания рельсов) вызывают появление динамических сил от высокочастотных колебаний неподрессоренных масс подвижного состава, вызывающих вибрацию и интенсивное расстройство пути.

Зарождение волнообразного износа рельсов связано с качеством металла(неравномерностьраспределениятвёрдостиметаллапоглубине и длине головки, остаточные напряжения) и технологией изготовления рельсов (образование неровностей наголовке припрокатке и холодной правке рельсов). Появлению волнообразного износа рельсов способствуют, а в отдельных случаях вызывают повышенную интенсивность его развития вертикальные толчки и большие ускоренияприведениипоездов, проскальзываниеколёсвагонов(особенновкривыхучасткахпути), вибрационныеявлениявпутииподвижномсоставе, неравноупругостьподрельсовогооснования, отклонения положения рельсовых нитей в плане и профиле.

Из-за развития волнообразных неровностей возникает динамическое воздействие подвижного состава на путь, что приводит к увеличению интенсивности накопления остаточных деформаций в пути, а следовательно, и дополнительным затратам труда на выправочные работы.

Дляпредупрежденияразвитияволнообразногоизносавпервую очередь повышают качество изготовления рельсов на рельсопрокатных заводах, а также качество ремонтов и текущего содержания пути, обеспечивая равноупругость его в течение всего периода между ремонтами. Эффективным способом устранения волнообразных неровностей и предотвращения их роста является периодическая шлифовка рельсов рельсошлифовальными поездами.

В кривых участках пути наблюдаются случаи, когда рельсы изнашиваются более интенсивно либо по наружной, либо по внут-

62

ренней рельсовой нити, что является следствием неправильно установленного возвышения наружного рельса.

При ослаблении связи рельсов с опорами в узлах соединений илиприслабоуплотнённомбалластеиуменьшенныхразмерахплеча балластной призмы, недостаточном сопротивлении внешним продольным поездным силам происходит угон пути — накопление продольных перемещений рельсов по отношению к подрельсовому основанию или всей рельсошпальной решётки в балласте.

Угон пути связан главным образом с волнообразным изгибом рельсов под колёсами проходящих поездов. При этом изгибе подошва рельса вблизи колеса удлиняется, а на соседних участках укорачивается. В зоне удлинения подошва рельса стремится переместиться относительно основания. Если связь рельсов с опорами достаточна — угон отсутствует, если эта связь недостаточна — имеют место продольные перемещения рельсов в сторону движения поездов.

Кроме того, на угон пути оказывают влияние температурные напряжения, возникающие в рельсах при изменении температуры, и продольные силы трения колёс о рельс, возникающие при торможении подвижного состава.

В результате угона пути часть стыковых зазоров раскрывается допредельныхвеличин, усиливаяударноевоздействиеколёсвпринимающий конец рельса, следствием чего является износ в виде смятияметаллаголовкирельса. Насоседнихучасткахзазорыуменьшаются вплоть до нулевых значений, с торцевым давлением рельсов один на другой. Кроме того, признаком угона пути является смещение стыков относительно середины шпальных ящиков, забег стыков одной рельсовой нити относительно другой, сдвиг шпал по балласту и перекос шпал. Всё это приводит к значительным расстройствам пути.

Дляпредупрежденияугонаназвеньевомпутинеобходимонадёжно закрепить его пружинными противоугонами, а на участках бесстыкового пути — проверить состояние скреплений, заменить дефектныеэлементы, смазатьрезьбу, подтянутьгайкиклеммныхизакладных болтов.

Потайные толчки , т.е. просветы между нижней постелью шпалибалластомнетолькоухудшаютвзаимодействие путиипод-

63

вижногосостава, ноиявляютсяпричинойобразованиявыплесков. Там, где имеются потайные толчки, в момент прохода колёс возникают значительные вертикальные перемещения шпал. При перемещении шпал вверх пылевидные частицы, сосредотачивающиеся на поверхности балласта и с боков шпалы, “засасываются” под нее, априперемещениивнизонинагнетаютсявокружающий шпалу балласт (рис. 2.1). Постепенно балласт вокруг шпалы загрязняется и теряет свои дренирующие свойства. В период дождей вода попадает под шпалу и, не имея выхода, разжижает загрязнённый балласт. При проходе подвижного состава этот балласт выплёскивается из-под шпалы на поверхность балластной призмы.

При загрязнении балластного слоя более 20 % он начинает терять свою главную функцию — отвод воды от рельсошпальной решетки, в результате чего на пути развиваются выплески и уменьшается его несущая способность, а это вызывает необходимость снижения скорости движения поездов (см. табл. 2.10).

Основной предупредительной мерой против образования выплесков, особенно в песчаном и гравийном балластах, является плотная подбивкашпалибрусьев, заправкапризмытолькочистымбалластом.

Для восстановления дренирующих свойств балласта и обеспечения устойчивости пути при появлении признаков начинающегося выплеска прежде всего дают выход воде из-под шпалы на обочину и далее в кювет или на откос насыпи, очищая щебень за полевыми концами шпал; в дальнейшем очищают щебень в шпальных ящиках и под шпалами на глубину не менее 10 см ниже их постели. Припесчаныхигравийныхбалластахспоявлениемвыплесковудаляют от боковых и торцевых частей шпалы, а также из-под шпалы загрязнённый балласт на глубину не менее 5 см ниже постели; вме-

Рис. 2.1. Образование выплеска на месте потайного толчка

64

сто удалённого засыпают чистый балласт, обеспечивая при этом выход воды от торцов шпал в сторону от пути.

Кроме недостаточного уплотнения балласта под шпалами отрясение шпал и выплески могут явиться следствием укладки в путь укороченныхшпал, деформацииосновнойплощадкиземляногополотна, неисправностиводоотводов, плохогокачествабалласта, загрязнения балласта внешними засорителями. Применение на выправочных работах специализированных машин типа ВПР-02, “Дуоматик 09-32”, ВПРС-02, своевременное удаление загрязнителей с поверхности балластного слоя и оздоровление земляного полотна значительно снижают интенсивность появления этих деформаций.

Кроме того, сложные условия работы железнодорожного пути, находящегося под силовыми воздействиями подвижного состава и производственныхфакторов, существеннодополняютсяприродно- климатическими воздействиями: суточными и годовымиизменениямитемпературивлажности, атмосфернымиосадками в виде дождей и снега, подмораживанием балласта и земляного полотна, паводковыми водами и т.д.

Следствием этих воздействий являются:

♦повышение в зимний период жесткости пути, что приводит

ксущественному увеличению вертикальных нагрузок от колёс подвижного состава на рельсы, а также и на остальные элементы верхнего строения пути;

♦появление значительных температурных продольных сил в рельсах, способное привести при высоких температурах к потере устойчивости бесстыкового пути, а

при низких отрицательных — к разрыву стыков; ♦ образование балластных или грунтовых пучин,

проявляющихсяввидегорбов, впадин и перепадов, искажающихположениеколеивпродольномипоперечномпрофилях не только зимой при их росте, но и весной при их спаде.

Атмосферные осадки в виде обильных дождей являются причиной образования выплесков даже в летнем сухом балластном слое в местах его повышенной засорённости, прежде всего в зоне рельсовых стыков, что приводит к возникновению под поездами просадок.

В большей степени способствует развитию деформаций и расстройств колеи сочетание весеннего оттаивания с атмосферными

65

осадками, которое приводит к переувлажнению грунта основной площадки земляного полотна и образованию на ней неровностей (балластных корыт и лож ). Весенние паводковые и летние ливневые воды нередко являются основной причиной смы - вов и сплывов откосов земляного полотна.

Немалые трудности в работе пути появляются в зимний период в связи с образованием пучин.

Пучины на пути образуются в зимний период времени при замерзании влажных грунтов (глин, суглинков, супесей, мелких пылеватых песков). Причиной пучинообразования может служить наличие в теле земляного полотна балластных корыт, лож, мешков, а также сильное загрязнение балластного слоя. В зависимости от положения слоя, вызывающего неравномерное пучение, пучины

делятся на балластные и грунтовые.

Выбор противопучинных мероприятий производят на основанииинструментальныхнаблюдений, инженерно-геологическогооб- следования пучинного участка пути и технико-экономического сравнения возможных вариантов. Для ликвидации балластных пучин в зависимости от причин их возникновения проводят следующие мероприятия: обеспечение отвода воды с поверхности балластной призмы, обочин и из балластного слоя; приведение водоотводных устройств в состояние, обеспечивающее отвод поверхностных вод от земляного полотна; очистка или замена загрязнённого балласта; устранение замкнутых грязевых корыт под шпалами.

Для ликвидации грунтовых пучин применяют: вырезку балластных корыт, лож и других неровностей основной площадки земляного полотна, сложенной глинистыми грунтами, или исключение их вредного влияния; устранение причин неодинакового промерзания вдоль пути или в поперечном направлении; выведение зоны промерзания из слоя грунта, вызывающего пучины и пучинные просадки, или замену грунта при снятой путевой решетке; осушениегрунтоввзонепромерзанияизащитуихотувлажнения.

Важнейшей составляющей текущего содержания пути является

система диагностирования (мониторинг) пути, включающая раз-

личные средства и методы проверки и контроля состояния пути. Основными целями диагностирования состояния пути путеизмерительными, дефектоскопнымиидругимисредствамивсочетаниис

66