Путевые работы. 
Процессы открытых горных работ

Путевые работы являются основными в комплексе вспомогательных работ при железнодорожном транспорте. К ним относятся: возведение и планировка земляного полотна; сборка рельсошпальной решетки; укладка и перемещение путей; балластировка путей и очистка шпальных ящиков; выправление, рихтовка, текущее содержание и ремонт пути; монтаж, перенос и текущее содержание контактной сети.

Возведение и планировка земляного полотна путей на уступах осуществляются в процессе основной работы выемочными и отвальными машинами по маркшейдерским пикетам. При подготовке трассы путей экскаваторы производят подсыпку полотна, выравнивание его, нарезку кюветов и т. д. Иногда для этого используют экскаваторы строительного типа. Окончательную планировку осуществляют бульдозерами, которые используют также для формирования насыпей и устройства неглубоких выемок. Средняя производительность бульдозеров при планировке составляет 0,6 — 0,8 км/ч. Помимо бульдозеров для этих целей при транспортировании породы на расстояние более 80 — 100 м могут использоваться скреперы с ковшами емкостью 6 — 15 м³. Для планировки земляного полотна и откосов, нарезки канав и кюветов в мягких породах применяют самоходные автогрейдеры, производительность которых при нарезке кюветов достигает 24 км/смену, а при планировке и профилировании земляного полотна — до 55 км/смену. Водоотводные канавы вдоль полотна чаще сооружают отвальными плугами или экскаваторами строительного типа.

Сборка и ремонт рельсошпальных решеток на карьерах часто выполняются непосредственно на трассе пути. При укладке пути с малым радиусом кривизны или изменении его кривизны необходимы перешивка звеньев, укорачивание рельсов или вставка «рубок». На крупных карьерах создаются вблизи станций централизованные звеносборочные площадки и базы, где производятся разборка звеньев, ремонт путевых материалов, сборка звеньев и стрелочных переводов из новых и бывших в употреблении материалов при полной механизации всех трудоемких работ: разгрузки рельсов и шпал из вагонов, загрузки последних в пропиточные ванны или автоклавные шпалопропиточные установки, выгрузки из ванн и цилиндров, укладки пропитанных шпал на стеллажи, а в дальнейшем звеносборочные стенды и т. д. Производительность звеносборочных агрегатов (полуавтоматических звеносборочных стендов и линий) составляет 300 — 500 м готовых звеньев пути в смену при работе бригад из 5 и 14 чел.

Сборочно-разборочные стенды баз и площадок оборудуются рольгангами, козловыми кранами грузоподъемностью 5 — 10 т с пролетом 10 — 32 м, тельферами, электромагнитными плитами (для разгрузки деталей скреплений и рельсов из вагонов), гидравлическими домкратами. Разборка звеньев производится электрокостылевыдергивателями. На крупных базах для этой цели применяют электрогидравлический агрегат — шпалорасшивочную машину. Выправка рельсов производится с помощью рельсоправильных прессов. Для сборки звеньев применяют различный инструмент. Шпалопропиточные установки имеют производительность 5 — 20 тыс. м³ древесины в год.

Укладка рельсошпальных решеток в путь на карьерах чаще всего производится краном с платформы; тяговым средством является локомотив (рис. а). На постоянных путях с радиусом кривых не менее 200 м для укладки звеньев длиной 25 м с железобетонными шпалами могут применяться путеукладочные краны МПС.

На карьерах могут также использоваться: рельсоукладчики для укладки отдельных элементов звеньев (рис. б), двухконсольные тракторные путеукладчики на базе трактора с комплектом платформ и роликовыми конвейерами для перемещения пакетов звеньев (рис. в), тракторные путеукладчики для укладки звеньев длиной 25 м с деревянными и железобетонными шпалами (рис. г), а также путеукладочные поезда (рис. д).

Балластировка железнодорожных путей включает: доставку и разгрузку балласта, разравнивание балластного слоя, укладку балласта под шпалы, подбивку и подштопку шпал, рихтовку и выправку пути.

Для перевозки, механизированной разгрузки, дозировки и разравнивания балласта (щебень или гравий крупностью до 150 мм) используют вагоны-дозаторы. В состав балластировочного поезда входят пять-шесть вагонов-дозаторов. Разгрузка балласта происходит при движении поезда со скоростью 3 — 5 км/ч на всю ширину балластной призмы, по сторонам, в середине пути, на междупутье или на обочину. Расход балласта составляет до 1570 м³ /км. При ремонте пути возможна дозировка балласта для засыпки отдельных шпальных ящиков.

Укладку балласта под шпалы и разравнивание его осуществляют средствами малой механизации и специальными балластировщиками. Для этого используют также путепередвигатели цикличного действия. Целесообразно применение комплекта легких балластировочных машин, включающего гидравлический тракторный дозировщик и ползучий путеподъемник. Подбивка балласта под шпалы осуществляется ручными электрическими шпалоподбойками, а также самоходными шпалоподбивочными машинами вибрационного типа.

Рихтовка и выправление путей выполняются с помощью путепередвигателей цикличного действия, гидравлических домкратов, ручных гидрорихтовщиков, съемных моторных гидрорихтовщиков, самоходных гидрорихтовщиков с упорами для грубой и чистовой рихтовки, подъемно-рихтовочных агрегатов и механизмов.

Перемещение рельсошпальной решетки временных путей является большой по объему и трудоемкой работой. В среднем на 100 тыс. м³ породы, разрабатываемой в карьерах и разгружаемой на отвалах, перемещается соответственно 0,8 — 1 и 0,4 — 0,6 км путей. Различают два основных способа перемещения временных путей на новую трассу: передвижку пути без его разборки и переукладку (перенос) пути отдельными звеньями. Выбор способа перемещения зависит от типа разрабатываемых пород, выемочного и отвального оборудования, ширины заходки, определяющей расстояние (шаг) перемещения пути, объема путевых работ, климатических условий.

Передвижка пути, как правило, вместе с опорами контактной сети основана на использовании подвижности путевой решетки в поперечном направлении. При этом перемещение пути в пределах шага передвижки может осуществляться периодически (циклично) или непрерывно. Переукладка пути отдельными звеньями применяется, главным образом, при выемке взорванных пород одноковшовыми экскаваторами, а при непрерывной выемке — в неблагоприятных климатических и горно-геологических условиях.

По виду применяемого оборудования различается передвижка путей путепередвигателями цикличного действия и тракторами-тягачами.

Путепередвигатели цикличного действия обычно применяют для передвижки путей плужных отвалов на расстояние 2,5 — -4 м. Основные механизмы: подъемно-реечный и захватный. С помощью последнего двухосная платформа путепередвигателя периодически жестко соединяется с рельсами.

Основные операции процесса передвижки пути: установка платформы в пункте передвижки, захват клещами головок обоих рельсов, установка опорного башмака наклоненной в направлении передвижки зубчатой рейки (рис. а), подъем всей платформы вместе с рельсо-шпальной решеткой и одновременно горизонтальное смещение последней под воздействием вертикальной и горизонтальной составляющих направленного по наклонной рейке усилия, развиваемого двигателем внутреннего сгорания (рис. 14.3, б), опускание платформы и рельсо-шпальной решетки на новое полотно, освобождение захватов, подъем рейки и перемещение путепередвигателя к новому пункту передвижки (рис. в).

Основные приемы передвижки: перекидывание и сдвигание. Перекидывание применяют, когда шпалы глубоко вдавлены в породу и оказывают большое сопротивление боковому сдвигу. В этом случае для увеличения подъемного усилия зубчатую рейку устанавливают под углом 5 — -15° к вертикали, и путь вместе с машиной поднимается на 0,5 — 0,6 м до потери равновесия системой. При сдвигании пути (прочное основание, шпалы слабо вдавлены) рейка устанавливается под углом 30 — 40° к вертикали, что позволяет увеличить шаг передвижки. Обычно совместно используют оба приема передвижки: перекидывание на 0,5 — 0,6 м и последующее сдвижение на 0,3 — 0,4 м; общий шаг передвижки составляет 0,7 — 0,9 м. Длина одновременно передвигаемого участка пути составляет 6 — -17 м. Максимальная подъемная сила путепередвигателей равна 250 — 300 кН.

Техническая производительность путепередвигателя зависит от шага и продолжительности цикла передвижки, расстояния между точками установки, состояния пути и его основания, а также времени года.

Сменная производительность путепередвигателя достигает 460 — 550 м пути при общем шаге передвижки 2,8 — 3,2 м (1300 — 1600 м²). Несмотря на надежность эксплуатации, из-за небольшой производительности и сравнительно высоких затрат передвижка путей путепередвигателями цикличного действия имеет ограниченную область применения. Цикличная передвижка пути тракторами осуществляется подтягиванием рельсо-шпальной решетки «на себя» с помощью крюка, захватывающего подошву дальнего от трактора рельса. Шаг передвижки равен 0,3 — 2 м (иногда 5 — 6 м). Расстояние между пунктами установки трактора вдоль пути составляет 10 — 15 м.

При цикличной передвижке пути одновременно двумя тракторами расстояние между ними по фронту равно 2 — 5 м, а шаг перецепки увеличивается в 1,5 — 2 раза. Область применения цикличной передвижки путей тракторами ограничена ввиду малого шага передвижки, возникающих при этом деформаций рельсов, их соединений и скреплений, перекоса шпал и большой трудоемкости их выправки.

Способ передвижки путей путепередвигателями непрерывного действия распространен при выемке мягких пород цепными экскаваторами и перемещении их железнодорожным транспортом или транспортно-отвальными мостами; этот способ передвижки применяется и на абзетцерных отвалах.

Принцип действия путепередвигателей непрерывного действия заключается в том, что рельсо-шпальная решетка роликовыми захватами приподнимается на высоту 0,2 — 0,4 м и непрерывно сдвигается в сторону при движении путепередвигателя со скоростью 5 — 15 км/ч. Ход машин рельсовый.

Различают три типа путепередвигателей: мостовые, консольные и комбинированные в зависимости от расположения механизма подъема и смещения пути. Шаг передвижки пути мостовыми путепередвигателями составляет не более 0,3 — 0,5 м, так как передняя по ходу тележка движется по новой трассе, а задняя — по старой; невозможна передвижка тупиковых участков пути длиной 10 — 15 м. Консольные путепередвигатели позволяют перемещать путь сразу на расстояние до 1,5 м (обе ходовые тележки движутся по одной трассе), однако для избежания сильного расшатывания рельсовых скреплений обычно шаг передвижки принимают не более 0,4 — 0,5 м.

Мостовые путепередвигатели имеют массу 25 — 100 т, а консольные (при той же мощности) — до 120 т. Комбинированные (консольно-мостовые) путепередвигатели обладают достоинствами машин обоих типов.

Путепередвигателями возможна передвижка путей с радиусом кривых более 700 м при отсутствии стрелочных переводов. При этом применяют специальные скрепления рельсов (например, клиновые), обеспечивающие подвижность решетки, предотвращение ее деформаций, сохранение размерности колеи, быструю замену шпал. Требуется тщательная планировка межпутного пространства. Большие масса и мощность путепередвигателей дают возможность передвигать путевую решетку из семи-восьми рельсовых ниток (тяжелые рельсы Р-50 и Р-65), связанных общими шпалами или тягами. Обслуживают машину два-три человека.

Техническая производительность путепередвигателей определяется длиной передвигаемого участка пути, шагом передвижки, скоростью движения машины, устройством и массой пути, свойствами пород и временем года.

Производительность путепередвигателей обычно составляет 200 — 500 м² /ч, а в отдельных случаях достигает 1200 — 1500 м² /ч на прямолинейных и 700 — 800 м² /ч на криволинейных участках пути. Благоприятно на технико-экономических показателях сказывается увеличение общего шага передвижки пути до 8 м и более. Продолжительность вспомогательных операций в начале и конце каждого прохода путепередвигателя равна 5 — 10 мин. Стремление к снижению массы и увеличению производительности путепередвижных машин непрерывного действия привело к распространению способа передвижки путей турнодозерами при разработке мягких пород многоковшовыми и одноковшовыми экскаваторами. Турнодозер — гусеничный трактор или колесный тягач с навесным оборудованием в виде крана, подъемной лебедки и рельсозахватной головки.

Передвижка пути турнодозером заключается в захвате головки ближнего или дальнего рельса, подъеме одного края рельсо-шпальной решетки на 15 — 20 см, отъезде турнодозера на шаг передвижки и многократном маятниковом движении его вдоль пути. При захвате ближнего рельса производится подтягивание путевой решетки к турнодозеру (подтяжный способ), а при захвате дальнего рельса — толкание пути от турнодозера (напорный способ). Подтяжной способ производительнее вследствие уменьшения сопротивления перемещению решетки.

Вследствие большой подвижности свободной путевой решетки при использовании турнодозеров возможный шаг передвижки гораздо больше, чем при работе путепередвигателей, и определяется прочностью изгибаемой решетки. Рабочая скорость турнодозера составляет 3,8−5,8 км/ч.

Переукладка путей после подготовки новой трассы включает; подготовку пути к переукладке; собственно переукладку звеньев путевой решетки; устройство пути на новой трассе (сболчивание стыков, подъемка пути, засыпка шпальных ящиков балластом и подбивка шпал). Перед переукладкой целесообразна предварительная подъемка путевой решетки путепередвигателями цикличного действия. Собственно переукладка звеньев путевой решетки производится кранами, тракторами или специальными путепереукладочными машинами.

Крановая переукладка, широко распространенная на карьерах при выемке и складировании пород одноковшовыми экскаваторами, состоит из операций: установки крана, захвата звена прицепным приспособлением (лучше рельсозахватной рамой), отрыва путевой решетки от балластного слоя, подъема и переноса на новую трассу, спуска звена, отцепки захватного приспособления, переезда крана для переукладки следующего звена. Звенья электрифицированных путей передвигают вместе с опорами контактной сети; шарнирные опоры перед переносом складывают.

Основные технологические параметры путепереукладочного крана: максимальный вылет стрелы и грузоподъемность при максимальном вылете стрелы.

Необходимый вылет стрелы крана определяется шагом переукладки пути (шириной экскаваторной заходки) и равен: в карьере при работе экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 соответственно 14 — 16 и 19 — 21 м; на отвалах при применении экскаваторов ЭКГ-5 и ЭКГ-8 соответственно 20 — 22,5 и 25 — 30 м. Требуемая грузоподъемность крана определяется сопротивлением отрыву путевой решетки от породы. Масса звена решетки длиной 12,5 м составляет 3 — 3,5 т. В зимнее время вследствие примерзания породы масса звена увеличивается до 4 — 5 т; при этом усилие отрыва составляет 60 — 80 кН.

В зависимости от требуемого шага переукладки и схемы путевого развития на уступе применяют непосредственную переукладку пути со старой трассы на новую, кратную переукладку, переукладку с перевозкой рельсовых звеньев.

Непосредственная переукладка пути на новую трассу, возможная при шаге переукладки, не превышающем радиуса действия крана, производится при отступающем или наступающем ходе крана. При переукладке отступающим ходом кран перемещается по находившемуся в эксплуатации обкатанному пути от тупика к пункту примыкания, осуществляя отрыв звеньев при минимальном вылете стрелы.

Работа крана отступающим ходом производительна. Однако до врезки экскаватора в новую заходку у пункта примыкания необходимо переуложить весь путь, произвести его выправку, балластировку и ремонт не менее чем на длину локомотивосостава (150 — 250 м). При длине фронта работ уступа 1500 — 2000 м переукладка пути отступающим ходом обычно занимает 2 — 3 дня. Одновременно производят перегон экскаватора к началу заходки и его профилактический ремонт.

При отработке экскаватором заходки отступающим ходом от тупика к въездной стрелке путь переукладывают на новую трассу одновременно с выемкой, не дожидаясь ее окончания. При врезке в новую заходку экскаватор простаивает только одну смену, когда участок пути переукладывают на длину состава.

При переукладке наступающим ходом кран движется по настилаемому пути. Преимущество схемы — возможность врезки экскаватора в новую заходку при небольшом объеме путевых работ. Основной недостаток — низкая производительность крана из-за необходимости чернового ремонта пути и отрыва звеньев при полном вылете крановой стрелы. Стрелочный перевод при переукладке разъединяется на рамные рельсы с остряками и крестовину с примыкающими отрезками рельсов и контррельсов.

Кратная переукладка пути кранами с переброской звеньев на промежуточную трассу применяется при несоответствии общего шага переукладки вылету стрелы крана (обычно на отвалах). Возможны две схемы: переукладка звеньев как на промежуточную, так и на основную новую трассу отступающим ходом (рис. а); движение крана по временному пути требует тщательной планировки промежуточной трассы, соединения звеньев, рихтовки пути, что трудоемко и малопроизводительно; переукладка звеньев на промежуточную трассу отступающим ходом, а разобранных звеньев с промежуточной трассы на основную наступающим ходом (рис. б).

Иногда переукладку звеньев производят экскаватором при движении его между старой и новой трассами во время перегона, что позволяет увеличить шаг переукладки в 2 раза. На ряде карьеров при шаге переукладки путей более 15 — 16 м (до 25 — 28 м на отвалах) применяются краны на гусеничном ходу, имеющие максимальную грузоподъемность от 15 до 30 т и длину стрел от 12,5 до 25 м.

Крановая переукладка характеризуется значительными трудоемкостью и затратами вследствие большого удельного веса ручного труда при подготовке звеньев к переносу и ремонту пути после переукладке его.

Путевая бригада состоит из 8 — 12 чел., включая машиниста и его помощника. Непосредственная переукладка рельсовых звеньев длиной 25 м на шаг 18 — 28 м позволяет увеличить производительность крановой переукладки на 60 — 75%, уменьшить ее трудоемкость на 30 — 40% и затраты на 15 — 30%. Это возможно при использовании железнодорожных кранов с вылетом выдвижной стрелы 30 — 33 м.

При расположении между старой и новой трассами переукладываемого пути других действующих путей, линий электропередач, контактной сети и связи (обычно при работе на уступе двух-трех экскаваторов) рельсовые звенья перевозят путеукладочными поездами. Поезд включает локомотив, четырехосную платформу, на которую укладывают 6 — 8 звеньев, и кран для погрузки звеньев на платформу, разгрузки и укладки их в новый путь. Демонтаж пути производится отступающим ходом, сборка — -наступающим. Производительность такого способа невелика, а трудоемкость и затраты выше, чем при крановой переукладке.

При больших объемах работ и шаге переукладки путей более 28 — 30 м, а также для укладки новых путей в траншеях и на уступах экономически эффективно использование путеукладочных поездов, включающих помимо локомотива и крана пять-шесть четырехосных платформ, оборудованных роликовыми конвейерами. На головной и хвостовой платформах установлены тяговые лебедки для перетягивания пакетов рельсовых звеньев: при укладке пути — от хвоста поезда к голове, при разборке, наоборот, — от головной платформы к хвосту поезда. Иногда на карьерах применяют укладочные краны, используемые на железных дорогах МПС.

На ряде карьеров небольшие объемы путепереукладочных работ при значительном шаге перемещения выполняют тракторными путеукладчиками — кранами-бульдозерами, оборудованными подъемными рельсозахватными каретками. Сменная производительность этих переукладчиков обычно не превышает 200 — 250 м. Известны конструкции путепереукладочных машин (для звеньев длиной 25 м) на базе стандартных одноосных и двухосных тягачей, оборудованных подъемными рельсозахватами с гидравлическим управлением. Для планировки трасс и переукладки путей на шаг 30 — 40 м применяется тракторный путеукладчик-планировщик с дистанционно управляемой рельсозахватной рамой производительностью до 120 м/ч.