Admin

Искусственные сооружения на скоростных линиях

Большинство искусственных сооружений на отечественных дорогах строились без учета возможности движения по ним скоростных пассажирских поездов. Поэтому теперь, когда возникла необходимость на ряде направлений обеспечить движение поездов со скоростями до 200 км/ч, следует установить, можно ли эксплуатировать сооружения в таких условиях, и, если надо, — реконструировать их, с наименьшими затратами.

По техническому состоянию значительное количество пролетных строений мостов, рассчитанных по старым нормам и построенных в конце прошлого и начале этого веков, исчерпали запасы грузоподъемности, имеют дефекты и должны быть заменены в ближайшее время. Реконструируя такие сооружения, надо учитывать возможность их службы при смешанном грузовом и скоростном пассажирском движении поездов. Поэтому следует применять, как правило, пролетные строения с ездой на балласте и, по мере необходимости ликвидировать кривые малых радиусов на подходах. С этой целью сейчас разрабатываются пролетные строения длиной 66 м и более с ездой на балласте, рассчитанные на эксплуатацию как на обычных, так и на скоростных, а также высокоскоростных магистралях. За счет этих пролетных строений будет достигнута однородность пути на мосту и земляном полотне, снизятся динамические воздействия поездов и вибрации конструкций, появится возможность механизированного ремонта и содержания колеи и, как показывает опыт, улучшится состояние рельсовой колеи.

Однако перестроить все искусственные сооружения на тех направлениях, где будет вводиться скоростное движение пассажирских поездов невозможно. Поэтому в большинстве случаев придется использовать существующие сооружения. Для определения возможности их применения ВНИИЖТ и НИИМостов (Санкт-Петербург) разработали технические требования, которым должны отвечать искусственные сооружения на скоростных магистралях. В них учтен отечественный и зарубежный опыт, а также результаты научно-исследовательских работ. При этом основное внимание уделено обеспечению безопасной эксплуатации, созданию комфортных условий для пассажиров, исключению излишних затрат на усиление и сокращению расходов на содержание.

Грузоподъемкость существующих мостов, как правило, достаточна для обращения без ограничения скоростных пассажирских поездов, так как они рассчитаны на нагрузки от грузовых поездов, которые в 1,5—2 раза, выше, чем от пассажирских вагонов.

Очевидно, наибольшее влияние на небольшие мосты будут оказывать скоростные электровозы. Однако предполагается, что их осевые нагрузки будут менее 20 тс, а динамические характеристики — примерно как у обращающихся локомотивов, поэтому их силовые воздействия не превысят нагрузок от грузовых поездов. Определить же точно, как повлияют скоростные локомотивы на сооружения, можно будет только после постройки и испытания таких электровозов. Зарубежные данные показывают, что динамические воздействия при скоростях до 200 км/ч не превышают значений, содержащихся в современных нормах проектирования и расчетах грузоподъемности сооружений.

Техническое состояние мостов на скоростных линиях необходимо контролировать не только по грузоподъемности, но и по величинам вертикальных и горизонтальных прогибов конструкций. Как показывают исследования, мосты, рассчитанные на нагрузки Н-8 и С-14, имеют достаточную вертикальную и горизонтальную жесткость, но могут встретиться сооружения, построенные по облегченным нормам, поэтому в технических требованиях предусмотрен контроль жесткости мостов. Однако выполнять его несколько затруднительно, в силу чего изучается возможность контроля с помощью определения горизонтальных и вертикальных ускорений подвижного состава при его проходе по искусственным сооружениям.

При проектировании и строительстве пролетных строений мостов строительный подъем устраивают из расчета прогибов от воздействия 40 % нормативной нагрузки. Но нагрузки от пассажирских поездов гораздо меньше нормативных. Для того, чтобы профиль пути на мостах был более благоприятным для скоростных поездов, стрела подъема пути должна быть уменьшена и находиться в пределах 1/2500—1/3000 величины расчетного пролета. Это несколько ухудшит прохождение по мостам тяжеловесных грузовых поездов, но обеспечит более безопасную эксплуатацию скоростного подвижного состава.

На мостах скоростных и высокоскоростных линий необходимо укладывать бесстыковой путь на железобетонных шпалах. Однако, его устройство на средних и больших мостах сдерживалось из-за отсутствия специальных железобетонных шпал, к которым можно было бы крепить охранные приспособления. Сейчас такие шпалы марки Ш1—1М созданы и прошли эксплуатационную проверку на нескольких дорогах, что дает возможность применять бесстыковой путь на всех мостах с ездой на балласте.

При устройстве бессткового пути на скоростных линиях необходимо обеспечить ширину плеча балластной призмы не менее 40 см и толщину балластного слоя в подрельсовой зоне не менее 30 см. Но многие старые пролетные строения и устои мостов имеют недосточную ширину балластных корыт, что не гарантирует требуемых размеров балластной призмы. В связи с этим в технических требованиях предусмотре- . на возможность наращивать бортики балластных корыт на 200 мм по высоте и располагать подошву шпал ниже бортиков. Это позволит использовать старые пролетные строения мостов и повысить устойчивость бесстыкового пути против выброса.

На сети дорог имеются не только пролетные строения с ездой на балласте, но и безбалластные конструкции с мостовым полотном на деревянных или металлических поперечинах или железобетонных безбалластных плитах. Все безбалластные конструкции пути уложены на металлических пролетных строениях. Перестроить все мостовые конструкции на балластные невозможно и нецелесообразно, поэтому скоростные поезда будут ходить и по таким сооружениям. Для того, чтобы установить возможность движения скоростных поездов по мостам всех типов, ВНИИЖТ и НИИМостов провели динамические испытания на Октябрьской дороге при движении скоростного поезда ЭР200.

В результате установлено, что мосты с ездой на балласте, особенно железобетонные, по прочности и выносливости гарантирует безопасное и беспрепятственное движения скоростных поездов. Состояние пути на балласте, как правило, лучше, чем на мостовых конструкциях других типов. Отступления от норм содержания колеи на пролетных строениях и подходах оценивались не выше II степени, причем на 90 % сооружений не было отступлений выше I степени. При таком состоянии пути и конструкций возможен ..безопасный пропуск пассажирских поездов со скоростями 200 км/ч и более.

При безбалластной конструкции мостового полотна на значительном количестве сооружений обнаружены отступления III степени, т.е. состояние пути было значительно хуже. Это объясняется трудностями содержания пути на мостах и подходах при таких конструкциях. Вводя движение скоростных поездов, необходимо уделять больше внимания пути на мостах с безбалластным мостовым полотном. Прочность металлических пролетных строений не вызывает опасений, но исследования в части их выносливости необходимо продолжить. Допустимые скорости движения поездов по таким сооружениям изучали НИИМостов, ЛИИЖТ и другие организации.

В отличие от колеи в обычных условиях (на земляном полотне) путь на мостах прогибается в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вибрирует из-за деформаций пролетных строений и опор моста при проходе поездов. Поэтому величины вертикальных и горизонтальных ускорений кузовов вагонов характеризуют не только условия комфортности пассажиров, но и динамические воздействия поезда на сооружение. В таблице приведены средние из максимальных вертикальных (числитель) и горизонтальных (знаменатель) ускоерний кузовов вагонов поезда ЭР200, выраженные в долях ускорения свободного падения.


Как видно из таблицы, вертикальные и горизонтальные ускорения ниже на мостах с ездой на балласте, это подтверждает их преимущества для скоростных и высокоскоростных линий. Причем при скоростях более 120 км/ч эти величины стабилизируются, что свидетельствует о возможности дальнейшего повышения скоростей поездов. При безбалластной конструкции пути такой зависимости ускорений от скоростей движения поездов не установлено. Это объясняется худшим состоянием пути на таких мостах, наличием стыков и разнообразием конструкций пролетных строений, построенных по различным нормам проектирования. Вертикальные ускорения кузовов, как правило, выше на сооружениях, где колея на мосту и подходах имеет большие отступления от норм содержания. Впоследствии необходимо будет определить зависимость ускорений кузова от состояния пути и жесткости сооружений.

Таким образом, в результате теоретических и натурных исследований установлено, что эксплуатируемые искусственные сооружения не являются препятствием для введения на дорогах России скоростного пассажирского движения, и при необходимости по ним можно пропускать высокоскоростные поезда со скоростью до 200 км/ч. Если на подходах к мостам есть высокие насыпи с крутыми кривыми, то целесообразным может стать применение локомотивов и вагонов с принудительным наклоном кузова, которые в этом случае также смогут обращаться с повышенными скоростями.

Ю.П.НЕЧАЕВ, А.М.БРЖЕЗОВСКИЙ, кандидаты техн. наук

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin