Рельсовые опоры

Рельсовые опоры

Назначение рельсовых опор (шпал, переводных и мостовых брусьев) заключается в распределении воспринимаемого ими давления на достаточно большую поверхность ниже расположенного балластного слоя и удержании рельсовых нитей на установленном расстоянии друг от друга. Благодаря рельсовым опорам разрозненные рельсовые нити превращаются в строго фиксированную рельсовую колею, обеспечивающую движение подвижного состава по заданной траектории. Рельсовые опоры должны быть прочными, иметь развитые опорные поверхности, допускать возможность надежного прикрепления к ним рельсов и обладать достаточным сопротивлением прохождению электрического тока.

Наиболее распространены рельсовые опоры в виде поперечин — шпал. С помощью скреплений они обеспечивают требуемую стабильность колеи, позволяют в широких пределах изменять поверхность опирания на балласт за счет своих размеров и величины между-шпальных пролетов. Небольшие размеры делают их удобными при перевозке, укладке, уплотнении балласта, исправлениях пути; замена изношенных или дефектных шпал сопровождается наименьшим отходом материала. По начальным затратам—это самое дешевое подрельсовое основание.

Шпалы весьма универсальны и в отношении возможности использования для их изготовления разнообразных материалов. Около 90% всех шпал в мире составляют деревянные шпалы. В некоторых странах преимущественно используют чугунные и стальные шпалы. Широкое внедрение получили предварительно напряженные железобетонные шпалы.

Технические и экономические преимущества шпал на особо грузонапряженных линиях в значительной мере обесцениваются их крупным недостатком — неравноупругостью, обусловленной в одних случаях неодинаковым состоянием самих шпал, и во всех случаях — различной степенью уплотнения балласта под ними. Неравноупругость подрельсового основания влечет за собой постоянные расстройства пути, прежде всего образование пустот под концами шпал.

Поэтому для особо грузонапряженных направлений ведутся поиски технически целесообразных и экономически оправданных конструкций блочных бесшпальных и безбалластных подрельсовых оснований.

Переводные и мостовые брусья, как и шпалы, являются поперечными рельсовыми опорами и отличаются от них лишь размерами.

На наших железных дорогах наибольшее распространение получили деревянные шпалы из сосны и ели. Деревянные шпалы обладают благоприятными упругими, амортизирующими и электроизолирующими свойствами, просты в изготовлении, удобны при укладке, транспортировке и смене.

К деревянным шпалам легко прикрепляются рельсы, они позволяют устраивать отводы по ширине колеи и перешивать путь. Кроме того, они мало чувствительны к перегрузкам и химическим воздействиям окружающей среды. -Основной их недостаток—относительно короткий срок службы.

Изготовляют деревянные шпалы трех типов (рис. 86, а), из которых шпалы типов 1А и 1Б предназначены для главных путей магистральных железных дорог, типов ША и ШБ — для станционных и подъездных путей и типов IIIA и ШБ — для путей промышленных предприятий.

В зависимости от поперечного сечения различают (в каждом типе) две разновидности шпал: А — обрезные, опиленные с четырех сторон, и Б —брусковые, имеющие опиленные поверхности только сверху и снизу. Это позволяет использовать для изготовления шпал бревна различных диаметров. Длина шпал всех типов 2750 мм. До 1967 г. шпалы изготовлялись пяти типов (рис. 86, б). Длина шпал равнялась 2700 мм.


Многотипность деревянных шпал была вызвана стремлением возможно полнее использовать древесину стволов, имеющих значительные колебания размеров. Однако размерная неоднотипность шпал является и основной причиной интенсивных расстройств пути.

Чтобы увеличить срок службы деревянных шпал и предохранить от быстрого загнивания, их пропитывают антисептиками; для предотвращения растрескивания шпал их концы стягивают металлическими болтами и хомутами, проволочной обвязкой, деревянными винтами и скобами. Рельсовые подкладки с достаточно большой опорной поверхностью и упругие шпальные прокладки надежно защищают древесину шпал от механического износа. Старогодные шпалы ремонтируют в специализированных шпалоремонтных мастерских.

Металлические шпалы по распространенности занимают второе место в мире. Наибольшее протяжение путей с металлическими шпалами в Швейцарии, ФРГ, Турции, Индии. В значительном количестве металлические шпалы имеются на железных дорогах Индонезии, Пакистана, Австралии и некоторых других стран.

Основные причины, побудившие ряд стран широко использовать металлические шпалы, сводятся к следующим:

ограниченность лесных ресурсов при наличии развитого металлургического производства (например, Германия в довоенные годы);

очень короткий срок службы деревянных шпал в неблагоприятных климатических условиях вследствие разрушений древесины насе-комыми-термитами (например, в Индии, Индонезии, Австралии);

большое протяжение кривых очень малых радиусов (например, в Швейцарии); металлические шпалы наиболее надежно обеспечивают стабильность рельсовой колеи.

Для изготовления металлических шпал используют чугун и сталь. Чугунные шпалы представляют собой два перевернутых овальных или прямоугольных колпака,на вершины которых опираются рельсы; между собой колпаки попарно соединены стальными брусьями. Колпаки имеют челюсти, в которых заклинивают рельсы. Стальные шпалы {рис. 87) изготовляют из полосы толщиной 8—10 мм с окаймленными краями в форме перевернутого корыта. Для увеличения сопротивления сдвигу концы шпал также отгибают вниз, чтобы балласт под шпалой оказался в замкнутом корыте.


Срок службы металлических шпал составляет от 20 до 40 лет. Основные их недостатки: подверженность коррозии (особенно в местах прикрепления рельсов), электропроводность, жесткость, неприятный шум при движении поездов, большой расход металла.

Появление предварительно напряженного железобетона, допускающего работу конструкций не только на сжатие, но и на растяжение, послужило толчком к широкому внедрению железобетонных шпал. На наших дорогах предварительно напряженные железобетонные шпалы в широком масштабе начали применять с 1954 г. Струнобетонные цельнобрусковые железобетонные шпалы показаны на рис. 88.


Преимуществами железобетонных шпал являются: сбережение древесины для других нужд народного хозяйства; значительно больший ожидаемый общий срок службы (40—50 лет); большая устойчивость пути против выброса в сторону; однотипность и равноупругость шпал, а следовательно, и большая плавность движения поездов.

Железобетонным шпалам свойственны и два крупных недостатка, а именно:

большая жесткость, а значит, большие давления и вибрации, передаваемые на балластный слой и вызывающие интенсивные расстройства пути, поломки рельсов и скреплений в стыках;

электропроводимость, вызывающая значительные усложнения конструкций скреплений.

Общий вид пути с железобетонными шпалами показан на рис. 89. На опытных участках железных дорог уложены и проходят эксплуатационные испытания блочные железобетонные подрельсовые основания. Стабильность пути с такими основаниями предполагается на 20—30% большей по сравнению с железобетонными шпалами, так как в связи с большой площадью соприкосновения с балластом уменьшается удельное давление и загрязнение балласта.

Admin добавил 04.12.2011 в 17:00
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор