Верхнее строение пути

Дальневосточный государственный университет путей сообщения Кафедра «Железнодорожный путь, основания и фундаменты»

Контрольная работа № 2

«Верхнее строение пути»

конструкция рельсы железнодорожный путь Хабаровск, 2010

Конструкция верхнего строения пути

Рельсы — стальные балки специального сечения, укладываемые на шпалы или другие опоры для образования, как правило, двухниточного пути, по которому перемещается железнодорожный подвижной состав.

Назначение рельсовнаправлять колеса подвижного состава, непосредственно воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание. На участках с автоблокировкой и электрической тягой рельсы, кроме этого, должны выполнять функцию проводников электрического тока.

Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1 метр, значение которой округлено проставляется после буквы «Р». На главных путях железных дорог России эксплуатируются рельсы типов Р65, Р75, Р50 и Р43. В настоящее время прокатываются и укладываются в основном рельсы Р65.

Рельсы должны быть прочными (иметь достаточные моменты инерции и моменты сопротивления, чтобы возникающие в них напряжения изгиба и кручения не превышали допустимых значений), долговечными (рельсовая сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью и вязкостью), иметь высокую контактно — усталостную выносливость.

Масса рельса, его очертание (профиль), качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной взаимосвязи и зависимости от нагрузок колесных пар подвижного состава на рельс, скоростей движения и грузонапряженности.

Места соединения рельсов между собой называют стыками. По конструкции различают стыки болтовые, клееболтовые и сварные. Основными элементами болтовых стыков являются накладки и болты с гайками и упругими шайбами.

Балластный слой служит для восприятия нагрузки и передачи ее на нижнее строение пути от рельсошпальной решетки и подвижного состава. При этом балластный слой обеспечивает вертикальную и горизонтальную устойчивость пути. От конструкции и качества балластного слоя зависит общее строение железнодорожного пути, уровень допустимых скоростей, сроки службы всех элементов, затрат на текущее содержание и всю систему его ремонтов. В качестве балласта допускается использовать щебень, песчанно-гравийную смесь, песок (крупнозернистый), асбест, металлургические шлаки и ракушечник.

Основное назначение подрельсового основания: воспринимать вертикальные боковые, продольные усилия от рельсов и подвижного состава, передающиеся на земляное полотно и искусственные сооружения. Подрельсовые опоры обеспечивают стабильное пространственное положение рельсовой колеи в плане и профиле в процессе эксплуатации.

Конструкции подрельсового основания делятся на:

· Шпалы

· Брусья (искусственные сооружения, стрелочные переводы)

· Плиты (мосты)

· Малогабаритные рамы (тоннели)

· Лежневые конструкции

Определение грузонапряженности на заданном участке

Количество путей на перегоне: 2

Количество поездов в сутки, чет/неч Скорых 2/2

Пассажирских 4/4

Грузовых 28/27

Веса поездов, тыс. тонн, чет/неч Скорых 0,8/0,8

Пассажирских 1,0/1,0

Грузовых 4/4,2

Наибольшая скорость поездов по перегону, км/ч Скорых и пассажирских 90

Грузовых 70

Г=365*(Q_гр*n_гр+Q_ск*n_ск+Q_пас*n_пас)

Г₁=365*(4*28+0,8*2+1*4)=42 924 млн ткм брутто/км в год Г₂=365*(4,2*27+0,8*2+1*4)=43 435 млн ткм брутто/км в год

Назначение группы, класса и категории пути

Согласно Положению о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ, утвержденного 27.04.01. по грузонапряженности все пути разделяются на 5 групп, обозначаемые буквами (Б, В, Г, Д, Е), по допускаемым скоростям — на 7 категорий, обозначаемым цифрами. Классы, представляют собой сочетание групп и категорий путей, обозначаемыми цифрами. Всего пять классов. По данному варианту грузонапряженность составляет 42 924 млн ткм брутто/км в год по первому пути и 43 435 млн ткм брутто/км в год по второму пути соответственно. Следовательно группа грузонапряженности будет «В». Т.к. наибольшая скорость поездов по перегону у скорых и пассажирских — 90 км/ч, грузовых — 70 км/ч, то дороге присваивается 3 категория, а т.к. за сутки пропускается 67 поездов, то класс будет — 2.

По данному варианту предлагается сооружать бесстыковой путь на железобетонных шпалах. Назначение бесстыкового пути — ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков. Это одно из наиболее эффективных средств усиления пути. Выбор такой конструкции верхнего строения пути, обусловлен наличием большого количества достоинств бесстыкового пути. Выделяются следующие преимущества:

· Снижение основного удельного сопротивления движению поездов, и в связи с этим, экономия топлива и электроэнергии на тягу;

· Продление сроков службы верхнего строения пути;

· Снижение объемов работ по выправке пути (до 25−30%);

· Снижение интенсивности бокового износа наружной рельсовой нити в кривых и, соответственно, выхода рельсов по этой причине в 1,5−1,6 раз;

· Экономия расхода металла на стыковые скрепления;

· Улучшение условий комфортабельности проезда пассажиров;

До перехода к рыночным условиям общепринятой была точка зрения, что бесстыковой путь с железобетонными шпалами, имеющий повышенную однородность, равноупругость и стабильность, наиболее предпочтителен для скоростных магистралей, а также для обычных линий с грузонапряженностью от 25 до 80 млн ткм брутто/км в год. За последние годы цена и особенно дефицит деревянных шпал возросли настолько, что путь с железобетонными шпалами и сварными рельсовыми плетями стал практически безальтернативной конструкцией.

В качестве подрельсового основания требуется использовать шпалы железобетонные новые 1 сорта.

Достоинства железобетонных шпал:

· Увеличение межремонтных периодов благодаря долговечности шпал (до 30−50 лет);

· Повышенная устойчивость бесстыкового пути против выброса;

· Обеспечивается стабильность ширины рельсовой колеи;

· Однородность упругих свойств по длине пути и плавность движения поездов;

Наряду с достоинствами железобетонные шпалы обладают и рядом недостатков:

· Высокая масса, осложняющая работы по текущему содержанию пути;

· Высокая хрупкость;

· Высокая электропроводимость;

· Большая жесткость пути, что увеличивает износ рельсов;

Для построения дороги предлагается использовать рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории Т1. Изготовлен из стали марки М76Т, длиной 25 м с тремя болтовыми отверстиями на обоих концах рельса. Данный тип рельсов изготавливается из мартеновской высокоуглеродистой стали, подвергая их герметической обработке по всей длине путем объемной закалки в масле с последующим печным отпуском для обеспечения большей износостойкости и долговечности. Для обеспечения долговечности и качества работы рельсов необходимо осуществлять следующие мероприятия, продлевающие срок их эксплуатации:

1. Переналадка рельс с заменой рабочего канта

2. Дозированная смазка боковой рабочей грани наружных рельсов в кривых радиуса меньше 600 метров. Уменьшается трение, сведение к минимуму развитие микротрещин, особенно по боковым поверхностям

3. Периодическое выравнивание головки рельса путем шлифовки, фрезерованием или строжки ее поверхности, волнообразного износа, который возникает при движении подвижного состава

4. Профильная шлифовка рельсов специальными поездами

Предназначение скреплений:

· Сохранение неизменности ширины колеи

· Противодействуют «угону» пути

· Обеспечивают возможность регулировки рельсов как по высоте, так и в плане

· Обеспечивают пространственную упругость пути

· Обеспечивают виброгашение

В качестве элементов скрепления используются:

— шайба пружинная для стыковых болтов

— накладки двухголовые шестидырные

— болты стыковые с гайками

— подкладки ДН-65

— подкладки ДН-65 удлиненные при Р=501−800 м

— подкладки ДН-65 удлиненные при Р500 м

— прокладки под подкладки резиновые

— противоугоны пружинные

— болты стыковые с гайками для накладок шестидырных Подкладка представляет собой элемент, находящийся между рельсами и шпалой. Накладка — часть рельсового скрепления, соединяющее рельсы. Противоугон обеспечивает минимальное перемещение рельса.

По данному варианту требуется использовать щебеночный балласт с толщиной слоя 40 см.

К балласту предъявляются следующие требования:

1. Должен быть твердым и прочным

2. Износостойким

3. Упругим

4. Должен быть достаточно крупным, но не более номинального размера для стабильного положение рельсошпальной решетки

5. Должен иметь зерна близкие к кубическим Щебеночный балласт, приготовленный из прочных магматических пород, диабазы, базальты является лучшим из современных материалов благодаря долговечности, высокой сопротивляемости осадкам шпал и их смещениям в горизонтальной плоскости, хорошим дренирующим, упругим и электроизоляционным свойствам щебеночной призмы. В бесстыковом пути 1 — 4 класса применяется щебеночный балласт фракций 25 — 60 мм только твердых пород, обладающих необходимой износостойкостью и морозостойкостью.

Т.к. количество путей на перегоне 2, то балластная призма будет иметь треугольный вид. Назначение балластной подушки: предотвращать засорение щебня грунтом основной площадки земляного полотна; предохранять грунт от разжижения (весной) и пересыхания (летом). В данном варианте толщина балластной подушки составляет 20 см, а уклон 1:2. От ширины плеча балластной призмы прямо зависят как сопротивляемость поперечному сдвигу рельсошпальной решетки, так и стабильность пути в вертикальной плоскости, и ее ширина — 45 см, минимальная ширина обочины земляного полотна 50 см. Уклон откосов призмы 1:1,5.

Для щебеночного балласта засорителями считаются фракции от 0,1 мм до 25 мм, а загрязнителями — фракции менее 0,1 мм, угольные, глинистые и другие примеси. При этом загрязнители резко снижают несущую способность и сопротивляемость сдвигу балластной призмы, вызывая расстройство пути. По этой причине установлены различные нормы максимально допустимого засорения щебеночного балласта — 35%, а загрязнения — 15%.

Для продления срока службы балласта предлагаются следующие мероприятия:

· Обметание рамы и тормозных устройств вагонов после погрузки угля и других сыпучих материалов

· Исключение погрузки сыпучих материалов в вагоны, имеющие щели и другие дефекты

· Ограничение использования в качестве балластных материалов щебня слабых пород

· Уничтожение растительного слоя с поверхности балластной призмы

· Своевременное выполнение ремонтных работ по восстановлению фильтрационной способности балластных материалов или полная его замена Для стрелочных переводов рекомендуются рельсы Р65 и брусья железобетонные новые. Железобетонные брусья выполнены из предварительно напряженного железобетона с арматурой в виде высокопрочной стальной проволоки периодического профиля диаметром 3 мм. Эксплуатационные наблюдения показали высокую стабильность стрелочных переводов на железобетонных брусьях, возможность применения для их укладки, выправки и рихтовки комплекса машин и механизмов.

Стрелочные переводы с железобетонными брусьями — перспективная конструкция в настоящее время. Они начали применяться на главных и приемоотправочных путях.

Непременным условием применения стрелочных переводов на железобетонных брусьях является сварка стыков как внутри переводов, так и на примыканиях к ним рельсов обычного пути во избежание быстрого износа и дефектов рельсов в стыках, а также ухудшения плавности движения поездов.

Для поддержания в надлежащем состоянии железнодорожного пути необходим комплекс мероприятий. Разработкой таких мероприятий, направленных на организацию работоспособности пути, занимается путевое хозяйство.

В качестве работ при замене верхнего строения пути предлагается усиленный капитальный ремонт.

Данный вид ремонта относится к работам, выполняемых за счет средств, относимых на ремонт пути.

Усиленный капитальный ремонт предназначен для полной замены, выработавшей ресурс рельсошпальной решетки на путях 1 и 2 классов, стрелочных переводов и восстановление несущей способности балластной призмы. Нормативные сроки определяются исходя из класса, группы и категории пути, а также типа конструкции верхнего строения пути и от наработанного тоннажа.

Для дорог 1 и 2 класса на бесстыковом пути наработанный тоннаж составляет 700 млн тбрутто. Эти значения, как правило, наступают через 18 лет эксплуатации.

Для дорог с грузонапряженностью более 25 млн тбрутто/км, а по варианту грузонапряженность составляет 42 924 и 43 435млн ткм брутто/км в год, то путь подлежит ремонту 1 раз в 30 лет.

Капитальный ремонт проводится в соответствии с проектной документацией, учитывающей местные условия состояния пути до ремонта, результаты обследований и требований пути после ремонта.

Расчет стоимости возведения верхнего строения пути