1.4.6. Подрельсовые опоры

Назначение и требования к подрельсовым опорам. Назначение подрель-совых опор:

• воспринимать вертикальные, боковые и продольные усилия и переда­ вать их на балластный слой;

• обеспечивать стабильность ширины рельсовой колеи, подуклонки рель­ совых нитей и их электрическую изоляцию друг от друга на участках с авто­ блокировкой;

• обеспечивать совместно с балластным слоем стабильное положение рельсовой колеи в плане и профиле.

Требования к подрельсовым опорам. Подрельсовые опоры должны обладать:

• прочностью, износоустойчивостью и долговечностью;

• высокой сопротивляемостью продольным и поперечным смещениям опор в балласте;

• дешевизной, иметь простую форму, удобную для изготовления и уп­ лотнения балласта под шпалой;

- упругостью и электроизолирующими свойствами. Подрельсовые опоры устраивают в виде шпал и брусьев (на стрелочных

переводах и металлических мостах). Кроме того, на искусственных соору­жениях применяют блочные основания безбалластного типа из железобето­на (в виде плит на мостах, малогабаритных рам — в тоннелях).

Основные материалы для шпал и брусьев — дерево и железобетон. На некоторых зарубежных дорогах применяют металлические шпалы. Причи­ны, вызвавшие применение металлических шпал: ограниченность лесных ре­сурсов, при развитом металлургическом производстве (Германия); очень ко­роткий срок службы деревянных шпал в неблагоприятных климатических условиях (в Индии, Индонезии термиты поедают шпалы); большое протя­жение кривых малого радиуса, в этом случае металлические шпалы лучше обеспечивают стабильность рельсовой колеи. Срок службы металлических шпал 20—40 лет. На отечественных железных дорогах металлические шпа­лы не применяются из-за имеющихся существенных недостатков. Металли­ческие шпалы подвергаются коррозии, они проводят электрический ток, со­здают шум при движении поездов, большой расход металла.

Количество шпал на 1 км устанавливается из условия обеспечения необ­ходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки продольному и попе­речному сдвигу, а также из условия выравнивания давления в балластном слое по его глубине. В результате экспериментальных исследований и тео­ретических расчетов было установлено оптимальное количество шпал, ко­торое и принято в качестве стандарта (табл. 1.4).

Деревянные шпалы и брусья. Деревянные шпалы в настоящее время имеют наи­большее распространение на железных дорогах нашей страны. Протяжение глав­ных путей на деревянных шпалах составляет примерно 70 % развернутой длины.

По форме поперечного сечения шпалы подразделяются на три вида (рис. 1.74): обрезные — пропилены четыре стороны, полуобрезные — пропилены три стороны и необрезные—пропилены две противоположные стороны. Длина деревянных шпал

66

принята 275 см. Для линий с высокой грузонапряженностью поставляются шпалы длиной 280 см. Деревянные шпалы не имеют ограничений по зонам укладки. В пер­вую очередь рекомендуется укладывать деревянные шпалы на участках:

— звеньевого пути, особенно с кривыми малого радиуса (менее 300 м), где требуется уширение колеи до 1530—1535 мм;

• новостроек с нестабилизированным земляным полотном, особенно в зонах вечной мерзлоты и на болотистых основаниях;

• на участках, подверженных пучению;

• засоряемых (угольно-рудные, торфяные маршруты и т.п.), где перио­ дичность ремонтов пути, связанных с очисткой щебеночного балласта, все­ го 2—3 года;

• высокогрузонапряженных линий (свыше 80—100 млн т-км брутто/км в год), где применение бесстыкового пути с железобетонными шпалами явля­ ется малоэффективным.

Достоинства деревянных шпал: упругость, легкость обработки, просто­та прикрепления рельсов, хорошее сцепление со щебнем, малая чувствитель­ность к ударам и колебаниям температуры, сравнительно небольшая масса, обладают амортизирующими и электроизолирующими свойствами.

Вместе с тем деревянные шпалы имеют и недостатки: сравнительно не­большой срок службы из-за гниения, растрескивания и механического из­носа (в среднем до 15 лет на отечественных железных дорогах), большой расход дефицитной и дорогой древесины, неоднородность упругих свойств пути по длине (из-за неодинаковых размеров шпал).

Для повышения срока службы деревянные шпалы пропитывают масляны­ми и водными антисептиками для защиты от гниения. Пропитка производится на специальных шпалопропиточных заводах. Для предупреждения появления и развития трещин, концы шпал стягивают обвязочной проволокой диамет­ром 6—7 мм на расстоянии 120—150 мм от концов. Наиболее эффективным является укрепление концов шпал деревянными пропитанными винтами.

Железобетонные шпалы и брусья. Массовая укладка железобетонных шпал была начата в 1959 г. и в настоящее время протяженность пути на железобе­тонных шпалах составляет 48,8 тыс км, в т.ч. на главных путях 37,3 тыс. км или 30 % развернутой длины.

Современная железобетонная шпала — цельнобрусковая из предвари­тельно напряженного железобетона, армированная высокопрочной про­волокой, должна соответствовать требованиям ГОСТа 10629-88. Серийно выпускается промышленностью шпала типа Ш-1 -1 для раздельного клемм-но-болтового скрепления КБ (рис. 1.75).

Многолетний опыт эксплуатации шпал брускового типа из предваритель­но напряженного железобетона показал их достоинства по сравнению с де­ревянными шпалами:

• значительно больший срок службы (30—50 лет);

• сохранение лесов;

• стабильность ширины рельсовой колеи;

• однотипность и равноупругость шпал, а, следовательно, и большая плавность движения поездов;

68

- повышенная (на 10—20 % по сравнению с деревянными шпалами) ус­ тойчивость бесстыкового пути против выброса.

Недостатки железобетонных шпал:

- повышенная (в 2—3 раза) жесткость пути на железобетонных шпалах, которую приходится снижать с помощью прокладок амортизаторов;

• электропроводность и необходимость применять недолговечные изо­ лирующие детали;

• хрупкость и чувствительность к ударам;

• низкая работоспособность железобетонных шпал в зоне рельсовых сты­ ков (выход в 3—5 раз выше, чем в средней части рельсов);

• большая масса (265 кг), что затрудняет одиночную смену дефектных шпал и требует мощного кранового оборудования для укладки звеньев.

Железобетонные шпалы эффективны в следующих условиях:

• в сочетании с бесстыковыми рельсовыми плетьми (звеньевой путь с же­ лезобетонными шпалами неоправдан и технически и экономически);

• на линиях со скоростным движением пассажирских поездов (более 140 км/ч) благодаря высокой стабильности и равноупругости такого пути.

Сфера рационального применения железобетонных шпал в настоящее вре­мя расширяется за счет железных дорог Урала, Сибири и Дальнего Восто­ка. В 1997 г. начата укладка бесстыкового пути на железобетонных шпалах на Дальневосточной, Забайкальской, Красноярской железных дорогах.

В связи с высокой стоимостью и недолговечностью деревянных брусьев (стрелочных и мостовых) в последние годы все более широкое применение находят подрельсовые основания из железобетона.

69