В настоящее время рельсовые плети бесстыкового пути укладывают мах длиной до

Обновлено: 18.04.2024

2. Перечислите основные требования к балластному слою.

3. Какую форму и размеры имеют типовые поперечные профили балластного слоя из щебня, асбестового и песчано-гравийного балласта?

4. Перечислить основные требования к материалам балластного слоя.

5. Оценить необходимость защиты балластного слоя от загрязнения.

Студент должен:

иметь представление:

о сроках окупаемости бесстыкового пути.

разницу между длинномерными рельсами и бесстыковым путем; работу, конструкцию, технические условия на укладку бесстыкового пути; назначение уравнительных рельсов и состав их комплекта; сущность температурной диаграммы,

пользоваться температурной диаграммой бесстыкового пути; читать маркировку рельсовых плетей, находить сварные стыки на протяжении плети, измерять температуру рельсовой плети и делать вывод о необходимости эпизодической разрядки напряженности; определять с помощью таблиц возможное удлинение (укорочение) рельсовой плети при данной температуре.

2.2.1. Бесстыковой путь

После занятия необходимо знать: Разницу между длинномерными рельсами бесстыковым путем, технические условия на укладку бесстыкового пути, сроки окупаемости бесстыкового пути.

После занятия необходимо уметь: Пользоваться температурной диаграммой, находить сварные стыки на протяжении нити.

1.Определение бесстыкового пути

3.Расчет укладки бесстыкового пути

4.Температурно-напряженный бесстыковой путь

Значительная часть затрат труда и материалов связана с наличием рельсовых стыков, поэтому используют длинномерные рельсы и бесстыковой путь.

При изменении температуры рельс меняет длину, поэтому величина зазоров в рельсовых скреплениях колеблется от 0 до 21мм. Рельс вследствие удлинения от повышения температуры, испытывает сжатие, а когда укорачивается, при понижении температуры, то растяжение.

Если фактически перемещение концов компенсируется за счет стыкового зазора, то такой рельс считают рельсом нормальной длины. Если длина рельса такова, что для компенсации её температуры недостаточно нормального размера стыкового зазора и полное раскрытие или смыкание наступает раньше, чем температура рельса достигает максимума или минимума – называют длинномерным рельсом.

Плеть, у которой температурные деформации распространяются только на концевые участки, а средняя её часть не изменяет длину – называют бесстыковой рельсовой плетью.

При повышении температуры рельсовых нитей по сравнению с температурой их закрепления в них возникают продольные силы сжатия, при понижении температуры – силы растяжения.

Расчет показывает, что эти силы вызывают напряжение 2,5 мПа на каждый градус повышения или понижения температуры. Поэтому при проектировании бесстыкового пути из допускаемого напряжения [δ_доп]=350 мПа вычитается наибольшее напряжение δ_к умноженное на коэффициент запаса

При укладке бесстыкового пути должно быть соблюдено условие:

[Т] - допускаемая годовая амплитуда колебаний температуры рельса бесстыкового пути.

Т_А - годовая амплитуда колебаний температуры рельса по местным условиям (от t_min до t_max₎.

[Δt_З] - интервал изменения температуры рельсов по закреплению рельсовой плети в пути,

Δt_c - количество градусов, на которое можно допустить повышение температуры рельсовой плети по сравнению с её температурой при укладке.

При изменении длины плети, при другой её температуре, следует вносить поправку Δl:

ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути

(с изменениями и дополнениями, утвержденными Указанием МПС России 22.12.2000 г. N С-3112у)

Рассмотрена конструкция бесстыкового пути, а также требования к его укладке, содержанию и ремонтам.

Особое внимание уделено практике повторного использования бесстыкового пути из старогодных материалов и технологии работ по принудительному вводу плетей в оптимальный режим закрепления.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Бесстыковой путь в мировой практике железных дорог стал наиболее прогрессивной и широко распространенной конструкцией верхнего строения пути, которая эксплуатируется в различных эксплуатационных и климатических условиях и дает существенный технико-экономический эффект благодаря ряду ее преимуществ среди которых: повышение плавности и комфортабельности движения поездов по сравнению со звеньевым путем, улучшение показателей динамического взаимодействия пути и подвижного состава, увеличение межремонтных сроков этих технических средств, уменьшение расходов на тягу поездов вследствие снижения основного сопротивления их движению, повышение надежности работы тяговых и сигнальных электрических цепей, уменьшение расхода металла для стыковых скреплений, улучшение экологической ситуации за счет снижения шума от проходящих поездов и применения железобетонных шпал при сокращении потребления ценной деловой древесины и пропитки деревянных шпал вредными для здоровья антисептиками.

Эффективность и расширение сфер применения бесстыкового пути увеличиваются в результате освоения перекладки рельсовых плетей на участках их эксплуатации и повторного использования старогодных плетей на менее деятельных путях.

1.2. На железных дорогах Российской Федерации эксплуатируется температурно-напряженная конструкция бесстыкового пути. Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные усилия, вызываемые изменениями температуры. При повышении температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления в них возникают продольные силы сжатия, которые могут создать опасность выброса пути. При понижении температуры - появляются растягивающие силы, которые могут вызвать излом плети и образование большого зазора, опасного для прохода поезда, или разрыв рельсового стыка из-за среза болтов. Дополнительное воздействие на бесстыковой путь оказывают силы, создаваемые при выправке, рихтовке, очистке щебня и других ремонтных путевых работах. Эти особенности бесстыкового пути требуют соблюдения установленных настоящими Техническими указаниями (далее - ТУ-2000) норм и правил его укладки, содержания и ремонта.

1.3. ТУ-2000 распространяются на бесстыковой путь с железобетонными шпалами и другими подрельсовыми железобетонными основаниями, которые могут применяться на сети железных дорог России. Ранее уложенные участки бесстыкового пути с деревянными шпалами эксплуатируются до конца срока службы по Техническим указаниям по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути, выпущенным в 1991 г. (ТУ-91).

1.4. Укладка бесстыкового пути производится в строгом соответствии с проектом, которым устанавливаются границы укладки бесстыкового пути, длины плетей, способы их стыкования, температуры закрепления. Проекты укладки бесстыкового пути утверждает начальник службы пути. Плети, уложенные до введения ТУ-2000, разрешается эксплуатировать без изменения ранее установленных интервалов температуры закрепления, если они не попадают в нижнюю треть расчетного интервала.

1.6. ТУ-2000 разработаны с учетом дифференциации пути по классам в соответствии с Положением о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации.

1.7. Пояснение к терминам и обозначениям, используемым в ТУ-2000, приведены в приложении 1.

2. КОНСТРУКЦИЯ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

2.1. ПЛАН И ПРОФИЛЬ

2.1.1. Бесстыковой путь на щебеночном и асбестовом балласте должен укладываться в прямых участках и в кривых радиусом не менее 350 м. На станционных путях при использовании гравийного или песчано-гравийного балласта разрешается укладка бесстыкового пути в кривых радиусом не менее 600 м.

При наличии технико-экономического обоснования, утвержденного начальником службы пути, допускается укладка бесстыкового пути в кривых радиусами 300-350 м с учетом интенсивности бокового износа и увеличения ширины колеи.

2.1.2. Крутизна уклонов на участках бесстыкового пути, как правило, не ограничивается.

2.1.3. Сопряжение элементов плана и профиля должно удовлетворять нормам и техническим условиям для звеньевого пути.

2.2. ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО

2.2.1. Земляное полотно должно быть прочным и устойчивым и иметь достаточные размеры для размещения балластной призмы согласно п.2.3 ТУ-2000. Для этого на стадии проектирования бесстыкового пути оно должно быть обследовано в соответствии с Инструкцией по содержанию земляного полотна железнодорожного пути. Не допускаются пучины высотой более 10 мм, просадки пути, сплывы и оползания откосов насыпей и другие деформации земляного полотна. Они должны быть устранены в соответствии с Техническими условиями на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути до укладки бесстыкового пути.

2.2.2. Минимальная ширина обочины земляного полотна для внеклассных линий и линий 1-го и 2-го классов - 50 см, 3-го класса - 45 см, 4-го и 5-го классов - 40 см.

2.3. БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ

2.3.1. На участках бесстыкового пути внеклассных и 1-4-го классов балласт должен быть щебеночный (новый или очищенный - основной вариант). На путях 3-5-го классов допускается асбестовый балласт. Щебень должен быть фракций 25-60 мм, только твердых пород с прочностью И20 и У75 по ГОСТ 7392-85* "Щебень из природного камня для балластного слоя железнодорожного пути". Асбестовый балласт должен соответствовать Техническим условиям "Смесь песчано-щебеночная из отсевов дробления серпентинитов для балластного слоя железнодорожного пути". На путях 4-5-го классов может применяться щебень прочностью И40 и У50, гравийный или гравийно-песчаный балласт; на путях 5-го класса - балласт всех видов, применяемых на железнодорожных путях. Применение асбестового балласта на участках скоростного движения пассажирских поездов не допускается.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 7392-2002, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

2.3.2. Ширина плеча балластной призмы на участках бесстыкового пути должна быть: на путях внеклассных, 1-го и 2-го классов - 45 см, 3-5-го классов - 40 см; крутизна откосов балластной призмы при всех видах балласта должна быть 1:1,5.

На путях 1-3-го классов должен применяться щебеночный балласт с толщиной слоя под железобетонными шпалами 40 см, под деревянными - 35 см; на путях 4-го класса - щебеночный балласт с толщиной слоя под железобетонными шпалами 30 см, под деревянными - 25 см; на путях 5-го класса - балласт всех видов с толщиной слоя под шпалой не менее 20 см.

2.3.3. Поверхность балластной призмы должна быть в одном уровне с поверхностью средней части железобетонных шпал.

2.4. ШПАЛЫ

2.4.1. В бесстыковом пути должны применяться железобетонные шпалы преимущественно брускового типа с конструкцией крепления закладных болтов, предотвращающей проворачивание их при закреплении. Допускается применение железобетонных шпал с дюбельными и анкерными прикрепителями в соответствии с нормативной документацией, утвержденной Департаментом пути и сооружений МПС России (далее - ЦП МПС).

2.4.2. Эпюры шпал на путях линий 1-4-го классов должны быть: в прямых участках и в кривых радиусом более 1200 м - 1840 шт./км, радиусом 1200 м и менее, а также на затяжных спусках круче 12 ‰ - 2000 шт./км; на путях 5-го класса: в прямых и кривых радиусом более 650 м - 1440 шт./км, радиусом 650 м и менее - 1600 шт./км.

2.4.3. В местах примыкания бесстыкового пути с железобетонными шпалами к участкам звеньевого пути с деревянными шпалами, к стрелочным переводам с деревянными брусьями, башмакосбрасывателям, уравнительным приборам и т.п. железобетонные шпалы следует укладывать по схемам, показанным на рис.2.1, причем на конце первого звена уравнительного пролета, примыкающего к плетям бесстыкового пути, укладываются четыре деревянные шпалы.

Рис.2.1. Схемы примыкания бесстыкового пути на железобетонных шпалах к звеньевому пути (а) и к стрелочному переводу (б)

При укладке стрелочных переводов с железобетонными брусьями на подходах укладываются железобетонные шпалы.

Взаимное расположение железобетонных шпал на подходах к мосту и деревянных шпал или брусьев, уложенных на мосту, должно соответствовать схемам, приведенным на рис.2.2.

Рис.2.2. Схемы расположения железобетонных и деревянных шпал при примыкании рельсовых плетей к мостам (а) и при перекрытии мостов рельсовыми плетями (б)

При укладке бесстыкового пути на мостах с железобетонными плитами БМП в соответствии с Инструкцией по применению и проектированию безбалластного мостового полотна на железобетонных плитах на металлических пролетных строениях железнодорожных мостов, эти конструкции стыкуются непосредственно с подрельсовым основанием из железобетонных шпал.

2.4.4. Специальные железобетонные шпалы для мостов изготавливаются и укладываются согласно Указаниям по конструкции и устройству охранных приспособлений на мостах с ездой на балласте с устройством пути на железобетонных шпалах.

2.5. РЕЛЬСОВЫЕ ПЛЕТИ

2.5.1. Рельсовые плети для бесстыкового пути внеклассных линий и линий 1-го и 2-го классов должны свариваться электроконтактным способом из новых термоупрочненных рельсов типа Р65 1-й группы 1-го класса длиной 25 м без болтовых отверстий. Сварка плетей из новых рельсов длиной менее 25 м допускается по разрешению ЦП МПС.

Для наружных рельсовых нитей кривых радиусом менее 500 м, где наблюдается интенсивный боковой износ головки рельса, должны применяться плети, сваренные преимущественно из рельсов повышенной износостойкости Р65К (заэвтектоидных). При принятии мер по снижению интенсивности бокового износа головки рельса разрешается применять плети, сваренные из термоупрочненных рельсов с характеристиками, указанными в первом абзаце данного пункта.

2.5.2. Для линий 3-го класса плети могут быть сварены из старогодных рельсов Р65, прошедших комплексный ремонт в стационарных рельсосварочных предприятиях или отремонтированных в пути с профильной обработкой головки рельсошлифовальными поездами и отвечающих Техническим условиям на рельсы железнодорожные старогодные отремонтированные сварные, для линий 4-го и 5-го классов - из старогодных, в том числе перекладываемых без ремонта.

На мостах длиной более 25 м и в тоннелях применение старогодных рельсов в бесстыковом пути не допускается.

2.5.3. Новые рельсы, свариваемые в условиях рельсосварочных предприятий (РСП) в одну плеть, должны быть одного типа, одного сорта, одинакового термического упрочнения, одного производителя (металлургического комбината), одной марки стали и соответствовать требованиям Технических условий на рельсы железнодорожные новые сварные. В виде исключения разрешается сварка коротких плетей из рельсов различных металлургических комбинатов.

2.5.4. Болтовые отверстия на концах рельсовых плетей и рельсов уравнительных пролетов по размерам и расположению должны соответствовать требованиям ГОСТ 8161-75* "Конструкция и размеры рельсов". Отверстий должно быть три на каждом конце плети или уравнительного рельса.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 51685-2000, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

На торцах этих рельсов по нижней и верхней кромке головки делается фаска размером 2 мм под углом 45°.

2.5.5. Рельсы в плети длиной до 800 м свариваются в РСП. Сваривание этих плетей между собой для создания плетей длиной, установленной проектом, осуществляется в пути путевой рельсосварочной машиной (ПРСМ). Стыки, свариваемые ПРСМ из рельсов с повышенным содержанием хрома (более 0,4%), должны после сварки пройти термическую обработку специальной передвижной установкой. По мере оснащения дорог такими установками термообработке следует подвергать и стыки, сваренные ПРСМ из рельсов с традиционным химическим составом стали.

2.5.6. Длина вновь укладываемых сварных плетей в пути устанавливается проектом в зависимости от местных условий (от расположения стрелочных переводов, мостов, тоннелей, кривых радиусом менее 350 м и т.д.) и должна быть, как правило, равной длине блок-участка, но не менее 400 м. На участках с тональными рельсовыми цепями, не требующими изолирующих стыков, или без тональных рельсовых цепей при сваривании рельсовых вставок с высокопрочными изолирующими стыками с сопротивлением разрыву не менее 2,5 МН (рис.2.3) допускается укладка плетей длиной до перегона.

Рис.2.3. Высокопрочный изолирующий стык АпАТэк-Р65М-К:

2 - изоляционная втулка; 3 - рельс: 4 - металлическая накладка; 5 - изоляционная прокладка; 6 - гайка; 7 - шайба; 8 - клеящая паста; 9 - металлическая обечайка

На участках с S-образными и одиночными кривыми радиусами менее 500 м, где наблюдается интенсивный боковой износ головки рельсов, с разрешения начальника службы пути могут укладываться короткие плети длиной не менее 350 м.

Более короткие плети, но не менее 100 м, могут укладываться на станциях между стрелочными переводами. При этом концы их должны быть отделены от стрелочных переводов двумя парами уравнительных рельсов длиной по 12,5 м, а концы плетей и уравнительных рельсов стянуты высокопрочными стыковыми болтами в соответствии с п.2.6.4. При отсутствии высокопрочных стыковых болтов длины плетей должны быть не менее 150 м.

Плети, укладываемые в кривых, должны иметь разную длину по наружной и внутренней нитям с тем, чтобы их концы размещались по наугольнику. Не допускается забег концов плетей в стыках более 8 см.

2.5.7. В проекте укладки бесстыкового пути каждой паре плетей присваивают порядковый номер, под которым она должна значиться в заявке на сварку, Журнале учета службы и температурного режима рельсовых плетей или Паспорте-карте бесстыкового пути с длинными плетями и журнале учета их службы и других учетных документах дистанции пути. Правую и левую плети по счету километров отмечают буквами П и Л.

В начале и конце каждой плети, выпускаемой РСП, белой масляной краской на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси пути) указывается номер РСП, номер плети по сварочной ведомости, длина плети в метрах в точностью до второго знака после запятой. Длина плети определяется и указывается при температуре рельса +20 °С.

Если длину плети измеряют неметаллической лентой или по специально разбитым поперечным створам при большей или меньшей температуре рельса, то следует вводить поправку , м, используя следующую формулу:

где - измеренная при данной температуре длина плети, м;

- температура рельса в момент измерения длины плети, °С.

Для плети длиной 1000 м в табл.2.1 даны значения поправок, вычисленные по приведенной выше формуле.

Таблица 2.1. Поправки, вводимые при измерении 1000-метровой плети при различной температуре

Главный элемент бесстыкового пути — рельсовые плети — это рельсы длиной до 25 м, сваренные между собой на рельсосварочных предприятиях (РСП) в длину до 800 м, а затем на месте, при укладке в путь, соединенные друг с другом контактной сваркой с помощью передвижной рельсосварочной машины (ПРСМ). Максимальная длина рельсовой плети не ограничена. Укладка коротких плетей, длиной менее 800 м, нежелательна, поскольку такие плети требуют значительно больших расходов на содержание. На пути с плетями длиной менее 400 м расходы на текущее содержание превышают затраты на содержание звеньевой конструкции. На коротких плетях особенно трудно содержать рельсовые скрепления из-за продольных температурных перемещений на концевых участках. Эти перемещения в период эксплуатации существенно изменяют напряженно-деформированное состояние бесстыкового пути.

Бесстыковой путь, как и звеньевой, не должен подвергаться угону. Для этого промежуточные скрепления должны обеспечивать постоянное прижатие рельса к шпале. Наибольшее распространение на сети отечественных железных дорог на бесстыковом пути с железобетонными шпалами получило скрепление типа КБ; относительно реже используются скрепления типа ЖБР и АРС. Возможна укладка бесстыкового пути на деревянных шпалах, в том числе на малодеятельных участках с применением костыльного скрепления. В последнем случае противоугоны на каждой шпале устанавливаются с двух сторон — «в замок» (ТУ-1991). В процессе эксплуатации натяжение болтов скрепления ослабевает. При недостаточном внимании к содержанию скрепления (смазке и подтягиванию болтов) происходит ослабление прижатия рельса к шпале и начинается угон, который приводит к очень быстрому разрушению всей конструкции верхнего строения пути из-за перекоса и кантования шпал, смятия резьбы, изолирующих и упругих деталей. На угоняемых участках, в их начале возникают дополнительные растягивающие, а в конце — дополнительные сжимающие продольные силы. Первые в сумме с температурными силами могут привести к разрыву рельсовой нити; вторые — к выбросу рельсошпальной решетки. В связи с этим предотвращение и профилактика угона должны быть приоритетной целью устройства и содержания бесстыкового пути, так как допустить угон несоизмеримо легче, чем затем его устранить.

Рельсовые плети, если они не сварены между собой, то соединяются при отсутствии изолирующих стыков двумя или тремя парами рельсов длиной 12,5 м. Например, в России соединение двумя парами применено на Калининградской, Приволжской, Северо-Кавказской и Юго-Восточной железных дорогах, тремя — на всех остальных. Изолирующий стык, обеспечивающий сопротивление разрыву не менее 1,5 МН, располагают в середине второй пары рельсов. Высокопрочный клееболтовой изолирующий стык, имеющий сопротивление разрыву не менее 2,5 МН (АпАТэк), допускается вваривать в середину плети (без уравнительных рельсов). Устройство уравнительных пролетов предполагает достаточно частую (сезонную и эпизодическую) необходимость перезакрепления рельсовых плетей (так называемая разрядка напряжений). Практика показала, что при закреплении плетей при достаточно высокой температуре рельсов (в оптимальном температурном интервале) ни периодическое, ни эпизодическое перезакрепление, как правило, не требуется.

На уравнительных пролетах в холодное время года зазоры в стыках максимально увеличиваются, уже к середине или к концу зимы (январь, февраль). Зазоры зависят от продольной растягивающей силы, длительности ее действия, качества закрепления плетей на концевых 200-метровых участках и от начальной величины в момент закрепления рельсов. При раскрытии зазора зимой до опасной величины — больше конструктивного (22 мм), чтобы не допустить разрыва стыка, уравнительный рельс необходимо заменять на удлиненный. Такая дополнительная работа создает потенциальную опасность выброса пути весной при повышении температуры рельсов, если вовремя не заменить этот удлиненный рельс на нормальный. Чтобы не производить такие работы, при закреплении рельсовых плетей в оптимальном температурном интервале зазоры следует устанавливать нулевыми или близкими к ним.

Ежегодно болты скрепления на концевых 200-метровых участках следует подтягивать в конце лета или в начале осени при нулевых или близких к ним значениях зазоров в уравнительном пролете. На остальной части рельсовых плетей периодически болты подтягивать можно в любое время года. На участках бесстыкового пути, состоящих из коротких рельсовых плетей, предложенная выше мера трудно выполнима.

На бесстыковом пути немаловажно поддерживать нормальные размеры и состояние балластной призмы. Балласт, как правило, — щебеночный (может быть гравийный или асбестовый), должен плотно прилегать к шпалам, прежде всего по их нижней постели, что осуществляется с помощью подбивки при выправке пути. Плотное прилегание балласта обеспечивает стабильное положение рельсо-шпальной решетки в профиле, плане и в продольном направлении не менее чем на 80 %. Остальные 20 % сопротивления перемещениям во всех трех плоскостях обеспечивает щебень, находящийся в шпальных ящиках, на плече балластной призмы и на ее откосе.

Существует ошибочное представление о том, что размер плеча балластной призмы непосредственно оказывает решающее влияние на сопротивление сдвигу шпал поперек оси пути. Плечо необходимо, прежде всего, для предотвращения интенсивного отрясе-ния концов шпал, которое затем ведет к просадкам путевой решетки и значит к неплотному прилеганию балласта к нижней постели шпал. По длине шпал балласт следует подбивать и уплотнять на всей длине от концов, за исключением 60 см на их середине. Излишне плотное прилегание балласта к середине шпал ведет к более интенсивному отрясению их концов, а затем и к поперечному излому.

Железобетонные шпалы в отличие от деревянных имеют максимальные прогибы на концах (деревянные — в подрельсовом сечении). Эта особенность увеличивает интенсивность накопления остаточных деформаций в балласте. На железобетонных шпалах динамические силы, передаваемые на балласт (особенно в стыках), также значительно выше, чем на деревянных. Это обстоятельство позволяет железобетонные шпалы применять только на бесстыковом пути. Исторически сложилось так, что на отечественных железных дорогах звеньевой путь применяют на деревянных шпалах, а бесстыковой на железобетонных. Звеньевой путь на железобетонных шпалах применять нельзя, так как на такой конструкции без очередного ремонта не удастся избежать аварийного состояния за период примерно в 2 раза меньший, чем на бесстыковом пути.

Состояние земляного полотна оказывает значительное влияние на работу верхнего строения пути. Представление о том, что при любых болезнях земляного полотна нужно отказываться от применения бесстыкового пути, является ошибочным. При возникновении на больных участках просадок интенсивность их нарастания при отсутствии стыков будет меньше. Даже в случае резких просадок или сдвигов на звеньевом пути возникли бы углы (в стыках) более опасные для движения поездов, чем на бесстыковом.

Для обеспечения устойчивости рельсошпальной решетки при высоких температурах на бесстыковом пути необходимо на участках с больным земляным полотном иметь увеличенную температуру закрепления рельсовых плетей (может быть — выше оптимальной). Такую меру борьбы с осадками или сдвигами следует сочетать с лечением больного места, что обычно должно быть предусмотрено проектом капитального ремонта.

На участках бесстыкового пути не должно быть ограничений по показателям плана и профиля. Однако на кривых с малым радиусом, как и на звеньевом пути, возникают проблемы, связанные с боковым износом наружного рельса и сдвигом рельсошпальной решетки поперек оси под действием продольных температурных сил в рельсах и боковых сил от подвижного состава. В связи с этим на кривых с малыми радиусами рекомендуется проведение технико-экономического обоснования применения бесстыкового пути, в котором следует учесть необходимость в период между капитальными ремонтами проведение замены изношенных рельсов по наружной нити. Для уменьшения интенсивности бокового износа наружной нити следует предусмотреть применение рельсов повышенной износостойкости (Р65К) и лубрикацию. Наиболее эффективна автоматическая лубрикация гребней колес устройствами, смонтированными на локомотивах.

Бесстыковой путь должен укладываться на мостах и в тоннелях. На мостах в зависимости от длины и конструкции пролетных строений и мостового полотна рельсы по-разному крепятся на шпалах, мостовых брусьях или плитах. В проектах учитывается необходимость предотвращения нежелательных совместных действий температурных продольных сил и перемещений в рельсовых плетях и пролетных строениях. При использовании скреплений КД-65 или КБ-65 применяют подрезанные клеммы, которые не препятствуют продольным перемещениям рельсов. Концы рельсовых плетей выводят за пределы моста на расстояния от 50 до 100 м.

В тоннелях проблемой обычно является необходимость предупреждения коррозии рельсов и скреплений, а на выходе и входе в тоннель — снижение повышенной динамики воздействия подвижного состава из-за резкого изменения упругости подрельсового основания. Подробные требования к конструкции и содержанию бесстыкового пути на мостах и в тоннелях даны в ТУ-2000.

Рельсовые плети для бесстыкового пути внеклассных линий и линий 1-го и 2-го классов должны свариваться электроконтактным способом из новых термоупрочненных рельсов Р65 1-й группы 1-го класса длиной 25 м без болтовых отверстий. Сварка плетей из новых рельсов длиной менее 25 м допускается с разрешения ЦП ОАО «РЖД». Для наружных рельсовых плетей кривых радиусом менее 500 м, где наблюдается интенсивный боковой износ головки рельса, должны применяться плети, сваренные преимущественно из рельсов повышенной износостойкости Р65К. При принятии мер по снижению интенсивности бокового износа головки рельса разрешается применять плети, сваренные из обычных термоупрочненных рельсов. Для линий 3-го класса плети могут быть сварены из старогодных рельсов Р65, прошедших комплексный ремонт в РСП. На мостах длиной более 25 м и в тоннелях применение старогодных рельсов в бесстыковом пути не допускается.

Длина вновь укладываемых сварных плетей в пути устанавливается проектом в зависимости от местных условий (расположения стрелочных переводов, мостов, тоннелей, кривых радиусом менее 350 м и т.д.) и должна быть, как правило, равной длине блок-участка, но не менее 400 м. На участках с тональными рельсовыми цепями, не требующими изолирующих стыков, или без тональных рельсовых цепей, имеющих рельсовые вставки, сваренные с высокопрочными изолирующими стыками с сопротивлением разрыву не менее 2,5 МН, допускается укладка плетей длиной до перегона.

С момента закрепления плетей при укладке в путь должен быть организован постоянный контроль за усилением затяжки гаек клеммных и закладных болтов и за продольными подвижками (угоном) плетей. На наличие угона указывают следы клемм на подошве рельсов, смещения подкладок по шпалам, взбугривание или неплотное прилегание балласта к боковым граням шпал и их перекос.

Контроль за угоном плетей осуществляется по смещениям контрольных сечений рельсовых плетей относительно «маячных» шпал. Эти сечения отмечают поперечными полосами шириной 10 мм, наносимыми светлой несмываемой краской на верх подошвы и шейку рельса внутри колеи в створе с боковой гранью подкладки скреплений КБ или с боковой гранью клеммы смещенной и прижатой к шпале без передачи давления на подошву рельса (ЖБР). По краске острым предметом наносится риска, по которой и производятся измерения продольных подвижек пути. В качестве «маячной» выбирается шпала, расположенная против пикетного столбика, около рельса окрашенная яркой краской. Чтобы шпала не смещалась, она должна быть всегда хорошо подбита, закладные болты на ней затянуты, типовые клеммы (на КБ) сняты или заменены клеммами с уменьшенной высотой ножек, а резиновые прокладки заменены на прокладки с низким коэффициентом трения (полиэтиленовые или др.).

__________________
Если не можете скачать файл. / Наше приложение ВКонтакте / Какими программами открывать скачанное? | Распоряжения 1

Сегодня мы хотим рассмотреть одну из прогрессивных конструкций колеи, находящую самое широкое применение. Начнем с определения, что же такое бесстыковой железнодорожный рельсовый путь: это ЖД-линия, имеющая настолько длинные сварные плети, что даже силы, появляющиеся при температурных колебаниях, не могут преодолеть сопротивление сдвигу.

При его монтаже в десятки или даже тысячи раз (на протяженном маршруте, с учетом станций и переводных стрелок) уменьшается количество переходов. Ведь именно места стыка являются самыми уязвимыми и напряженными на железной дороге – затраты труда на обслуживание достигают 40% от общих. В них в первую очередь проявляются вредные динамические и ударные воздействия от подвижных частей проезжающего транспорта. Поэтому чем меньше таких проблемных точек, тем лучше.

Особенности работы, устройства и содержания бесстыкового пути
Как укладывают бесстыковые рельсы: технология монтажа
Преимущества бесстыкового пути
Особенности бесстыкового пути
Как делают рельсы без стыков: технология получения плетей
Сравнение технологий укладки бесшовных трамвайных рельсов

Особенности работы, устройства и содержания бесстыкового пути

С 60-х годов ХХ века этот способ для обустройства железнодорожных систем обретает популярность в развитых странах, с 30-х – внедряется на просторах СССР и, гораздо позднее в СНГ – с подачи инженеров Мищенко и Боченкова. К 80-м протяженность сплошных плетей верхнего строения жд в масштабах постсоветских государств составляла 26% сети, сейчас доля возросла.

Причина такой актуальности и востребованности объясняется просто: минимизировать число соединений рельсов и снизить нагрузки на критических участках пытались долго. С этой целью производители увеличивали длину выпускаемых двутавровых направляющих, но это негативно сказывалось на показателях конечной продукции. А впервые представленный вниманию специалистов бесстыковый путь (или бесшовный – встречается и такое название) стал принципиально другим решением за счет характерной конструкции.

Его создатели предложили использовать стандартные прокатные изделия (по 25 м). Спаивать их между собой сразу на рельсосварочных предприятиях в нити значительной протяженности, которые окончательно сваривать на местах установки.

Сегодня это делается при помощи ПРСМ – специальной рельсосварочной мобильной путевой машины. В таком варианте даже при резком изменении климатического режима и воздействии высоких нагрузок сдвигаются только концевые участки (температурно-подвижные), а это лишь 50 м, тогда как километры средней части не испытывают критических напряжений и деформаций.

Фото рельсосварочного поезда

Современная конструкция в общем случае выглядит так:

плеть длиной от 150 (а на практике чаще от 500) до 950 м;
уравнительный пролет бесстыкового пути, представляющий собой 2-4 пары обыкновенных рамных рельсов по 12,5 м.

Дальше цикл повторяется – именно по такой схеме продолжены Приволжская, Калининградская, Северо-Кавказская, Юго-Восточная и многие другие железные дороги. Причем приняты во внимание погодные особенности регионов. Это важно, с оглядкой на то, что по способу эксплуатации каждая бесшовная колея считается температурно-напряженной, но одна может быть без периодической разрядки, а вторая – с ней.

В обычных условиях первая предпочтительнее, так как используется при фактическом терморежиме местности. При жаре, холоде, резких перепадах лучше вторая, с сезонным (осенним и весенним) снятием напряжений. Также она подходит при тяжелых нагрузках со стороны подвижных составов, слишком малой мощности конфигурации полотна или его недостаточной устойчивости.

С таким назначением конструкция бесстыкового пути просто обязана обладать следующими особенностями:

размещается на прямых участках протяженностью от 400 м и на кривых – радиусом от 350 м (в исключительных случаях – от 300 м);
крепость земляного основания обязательна – недопустимы просадки, пучины свыше 10 м, оползания и сплывы откосов;
обочина должна быть достаточно широкой – минимум 40 см для линий 4, 5 классов, 45 – для 3, 50 – для 1, 2 и внеклассных;
балластный слой из щебня – прочностью У75 и И20, с фракциями только твердых пород 25-60 мм, толщиной в 35 см под деревянными шпалами и 40 см – под железобетонными;
призма – с шириной плеча 40 см для 3-го – 5-го и 45 см – для остальных, с крутизной 1:1,5.

Как укладывают бесстыковые рельсы: технология монтажа

Итак, стандартные 25-метровые двутавровые жд профили свариваются в плети. На размерах последних остановимся поподробнее: они условно делятся на те, что свыше 800 м, и короткие. Впрочем, могут быть и 150, и 1500 м.

Хотя маркер в 800 м выбран не случайно: более протяженные металлоконструкции оказываются слишком громоздкими и, как следствие, неудобными в транспортировке. Да и высокие нагрузки уже способны преодолеть их сопротивление изгибу и вызвать нежелательные смещения, искривления, деформации. Когда на 1,5-2 километра всего одно соединение, концентрация напряжений в этой точке столь сильна, что поломка является лишь делом времени.

Рельсоукладчик

С другой стороны, чем меньше длина бесстыкового рельса, тем выше расходы на обслуживание транспортной системы. Эмпирически установлено, что экономически нецелесообразно монтировать сварные прокатные изделия короче 400 м, так как обслуживать такую колею выйдет дороже, чем звеньевую. Поэтому рекомендуется спаивать металлоконструкции в пределах 500 м (а лучше по 800 м).

При этом стоит обеспечить защиту от «угона» – промежуточными скреплениями типа КБ, АРС или ЖБР (в отдельных случаях допустимы противоугоны), надежно прижимающими к опорному основанию. Места соединений важно правильно содержать – своевременно смазывать и подтягивать болты, – иначе под воздействием продольных сил неизбежны кантования и перекосы шпал, смятие резьбы элементов крепежа и изоляции.

Укладка рельсовых плетей бесстыкового пути проходит со следующими особенностями:

длина впервые монтируемых определяется местными условиями, то есть расположением мостов, станций, тоннелей и других объектов, а также кривых радиусом до 350 м;
на S-образных участках, при серьезной вероятности интенсивного бокового износа, допустимо использование коротких сварных металлоконструкций (но обязательно от 350 м);
на стрелочных переводах с их остряками и крестовинами можно эксплуатировать ультрамалые прокатные изделия (от 100 до 300 м);
если не обустраивается изолирующее крепление, необходимо наличие уравнительного пролета – хотя бы пары обычных профилей по 12,5 м;
соединение рельсовых плетей бесстыкового ЖД-полотна в точках их примыкания к звеньевому пути осуществляется при помощи накладок, с тщательным затягиванием гаек болтов (с крутящим моментом на уровне 600-1100 Нм);
системы, монтируемые на криволинейных участках, должны быть разных параметров (как внутренних, так и наружных), с тем расчетом, чтобы концы нитей располагались по наугольнику;
в местах переездного настила обустройство стыковок недопустимо;
при эксплуатации в условиях стабильно холодного климата для уравнения рекомендуется использовать удлиненные рельсы – 12,62, 12,58 или 12,54 м.

все размеры и габариты (за исключением последних) указываются для температуры +20 градусов Цельсия.

Рельсосварочный поезд после сварки

конфигурация снижает динамические воздействия на полотно;
эффективное противостояние нагрузкам приводит к минимизации износа как самого металлопроката, так и проезжающих по нему колес;
сопротивление движению уменьшается – скорость поездов возрастает;
в связи с сокращением количества скреплений достигается значительная экономия металла (до 7,8 т на 1 км);
упрощается содержание транспортной системы, ремонт требуется реже, поэтому приходится нести сравнительно небольшие эксплуатационные расходы.

Благодаря такому внушительному сочетанию плюсов настолько прогрессивная колея может эксплуатироваться на 20-25% дольше, чем звеньевая. Да, без «ложки дегтя» тоже не обходится, но если взвесить достоинства и недостатки бесстыкового пути, достоинства явно перевесят.

Основной минус заключается в сложности восстановления поврежденных (изношенных, дефектных) сварных металлоконструкций. Поэтому прокатные изделия нужно внимательно использовать в условиях неустойчивого земельного полотна, сезонного вспучивания и просадок грунта, интенсивного засорения щебеночной «подушки». Хотя и эта проблема решается, стоит только предусмотреть достаточно толстый (от 45 см), широкий (плечи от 25 см) и пологий (крутость откосов призмы не более 1:1,5) балластный слой. Также отрицательную роль может сыграть необходимость проведения работ по разрядке, но и ее можно избежать.

Особенности бесстыкового пути

К его конструкции предъявляют следующие требования:

запас прочности рельсов обязан компенсировать температурные напряжения, а значит равняться 125-150 МПа;
скрепления должны сохранять изначально заданный зазор (10-12 мм максимум), а также эффективно препятствовать угону; для этого нужно, чтобы они обладали погонным сопротивлением по одной нити от 250 Н/см, по соединению – от 300-400 Н/см;
устойчивость шпальной решетки играет ключевую роль – необходимо, чтобы она препятствовала выбросу деталей полотна при нагревании;
важно, чтобы балластная призма оставалась достаточно плотной и не давала элементам опорного основания перемещаться по ней как во время движения поездов, так и в состоянии покоя транспортной линии.

При любой длине бесстыкового пути его плети могут быть компенсированы одним из двух видов уравнителей – или рельсами, или приборами. Первые мы уже рассмотрели выше, а вторые представляют собой некий аналог стрелок (с остряками, но без крестовин). С ними концы крайних двутавров способны свободно двигаться на расстояние до 50 см. Но их использование усложняет содержание колеи, да и в точках монтажа возникают дополнительные динамические нагрузки. Поэтому применение целесообразно только в тех случаях, когда проблематично организовать регулярное снятие обычных звеньев для разрядки сезонных температурных напряжений.

Как делают рельсы без стыков: технология получения плетей

Ко всему вышеописанному добавим следующие подробности:

берут стандартные термоупрочненные изделия проката (чаще всего – 25-метровые Р-65-Т1 1 класса и 1 группы), причем обязательно без технических отверстий;
сваривают прямо на РСП электроконтактным способом в металлоконструкции от 350-800 м и в таком виде доставляют на место укладки;
обеспечивая раздельные скрепления, монтируют на железобетонные шпалы (которые располагают на щебневом, гравийном или смешанном балласте) и соединяют при помощи мобильной машины ПРСМ.

После этого проводят проверку качества сварного контакта и плотности прилегания соответствующих элементов, а также подключают к звеньевой колее (если это необходимо).

Сравнение технологий укладки бесшовных трамвайных рельсов

Современные модели транспорта тоже ездят по бесстыковому пути, который в данном случае можно организовать 4 разными способами (их больше, но мы приводим самые популярные):

BKV – запрессовав прокатное изделие в бетонную плиту – быстро получите устойчивую геометрию и хорошую шумо- и виброизоляцию, но вместе с ней и низкую вертикальную жесткость;
на ЖБ-шпалу с анкерными креплениями – дешевый, долговечный, простой в обслуживании вариант, но слабо поддающийся ремонту, шумный, требующий пусть беспроблемного, но постоянного ухода;
на деревянное опорное основание с применением костылей – недорогой, рассчитанный на многие годы эксплуатации, подходящий для обособленных полотен, но затратный при реконструкции и потенциально вредный для подземных коммуникаций (без изоляции);
без балластного корыта – возможен для реализации при малых строительных высотах, хорошо поглощает звуки, используется до 30 лет, но совсем не бюджетный, требует времени и четкого соблюдения стандартов.

У каждой технологии есть свои плюсы и минусы – выбирайте в зависимости от особенностей своего объекта. Но помните, что в любом случае нужно правильно нанести маркировку рельсовых плетей бесстыкового пути, указав номер РСП, самой металлоконструкции по ведомости, длину, проектное обозначение и сторонность, дату укладки и температуру.

Надеемся, что помогли вам разобраться, а если возникли какие-то дополнительные вопросы по теме, не стесняйтесь задать их консультантам компании «ПромПутьСнабжение». Про скрепление рельсов на стыковых участках вы можете узнать из этой статьи.

В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил наиболее совершенный бесстыковой путь. Благодаря устранению стыков ослабляется динамическое воздействие на путь, существенно уменьшаются износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов. Значительное сокращение числа стыковых скреплений посредством сварки отдельных рельсовых звеньев в плети позволяет сэкономить до 1,8 т металла на каждый километр пути, снизить расходы на его содержание и ремонт. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал — на 8. 13%, балласта (до очистки) — на 25%, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10. 30%.
Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Рельсы сваривают электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах.
Между сварными плетями укладывают 2—4 пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42 и 12,38 м) для сезонного регулирования длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных на путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности.

На первых этапах внедрения бесстыкового пути длина сварных плетей на сети железных дорог России обычно не превышала 800 м, что соответствовало длине специальных поездов, которые составляли из платформ, оборудованных роликами. Этими поездами плети доставляли на перегон. С 1986 г. после многолетних опытов разрешена укладка плетей, длина которых совпадает с длиной блок-участка и даже перегона, с введением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации.
Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что длина хорошо закрепленных рельсовых плетей при повышении или понижении температуры не может изменяться. Вследствие этого в них возникают значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100. 200 кН, действие которых в жаркую погоду может привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз — к излому плети с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют.
Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов. На этих участках к верхнему строению пути предъявляют повышенные требования, уделяя особое внимание предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов, который ликвидируется их обработкой, осуществляемой специальными рельсошлифовальными поездами.

Читайте также: