Admin

«Зубатая» шпала

На протяжении нескольких десятилетий исследователи, специалисты и изобретатели ищут способы повышения устойчивости бесстыкового железнодорожного пути. Решение этой задачи позволит увеличить скорость поездов, вес состава, нагрузку на колесную пару, исключить возможность угона и выброса пути и тем самым значительно повысить безопасность движения.

Чтобы достичь большей устойчивости верхнего строения пути, нужно поднять сопротивление шпал сдвигу в балласте. Для этого предлагалось повышать массу рельсовых опор и их площадь опирания, устраивать сбоку выступы или углубления, увеличивать шероховатость нижней поверхности, делать рифления на глубину 10 мм, устанавливать металлические выступы (фартуки), уширять подрельсовую часть шпалы при более узкой ее середине. Эффективность этих мер была невысокой.

Более результативной является установка на концах шпал съемных наголовников, закрепление на подошве в зоне под-рельсового основания подкладок из эластичного материала, применение рельсовых опор рамного типа. Эти методы позволяют повысить устойчивость против угона и выброса по сравнению с неусиленным путем в 1,5 раза. «Омоноличива-ние» щебня, приводящее к склеиванию щебенок в призме позволяет увеличить сопротивление сдвигу шпалы в балласте до 1,7 раза. Но все эти действия приводят к существенному удорожанию и из-за незначительного эффекта не исключают угон и выброс пути.

Однако эта задача может быть успешно решена вбетонированием в подошву (возможно и в боковую поверхность) зерен щебня фракций 25—60 мм. Шпала становится «зубатой»! Для ее сдвига потребуется преодолеть не только силу трения о балласт, но и еще и усилие, необходимое для «прорезания» верхнего, уплотненного слоя балласта выступающими из подошвы щебенками. Рельсовая опора становится своеобразной бороной, которая воткнута в призму верхнего строения пути и зафиксирована в ней зубьями из зерен щебня.

Определим, во сколько раз увеличится в этом случае сила сцепления шпалы с балластом. Научные исследования показали, что усилия сдвига рельсошпальной решетки на деревянных рельсовых опорах оказались в 3—4 раза больше, чем на железобетонных, хотя масса последних в 4 раза выше.

В книге Ю.П. Сырейшикова «Новые путевые машины» (М., 1984. С. 191 — 192) можно найти научное обоснование этого парадокса. Дело в том, что коэффициент сцепления деревянных шпал с балластом в 3—4 раза выше, чем у бетонных. Это объясняется фиксацией зерен балласта в их подошве благодаря вдавливанию щебенок в мягкое основание рельсовой опоры.

В новой шпале вбетонированный в подошву щебень многократно усилит ее связь с балластом. Очевидно, что коэффициент сцепления в этом случае будет не ниже, а значительно выше, чем у деревянной шпалы. Расчеты показывают, что при степени уплотнения верхнего слоя балластной призмы, определенном относительной осадкой 0,14— 0,17 z (характерно для спрессовавшегося щебня) сопротивление сдвигу новой шпалы составит 3,2...5,5 тс и гарантирует отсутствие угона и выброса железнодорожного пути. Изменение конструкции при изготовлении новой шпалы не отразится на ее цене. При доработке готовых рельсовых опор (например, бывших в употреблении) их стоимость ориентировочно увеличится на 1,2—1,5 %.

Г.Г. ЛОСЕВ

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

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

Перенес: Admin