ВЕРХНЄ СТРОЕНИЕ ШЛЯХИ
Верхня будова колії служить для напрямку руху рухомого складу, сприйняття силових впливів від його коліс і передачі їх на нижню будову.
Верхня будова колії є комплексною конструкцію, що включає в себе баластовий шар, шпали, рейки, рейкові скріплення, протиугони, стрілочні переводи, глухі пересічення, мостові і перекладні бруси. Рейки, з'єднані зі шпалами, утворюють рельсошпальную (шляхову) ґрати. При цьому шпали заглиблюються в баластний шар, що укладається на основну площадку земляного полотна.
Товщина баластного шару і відстань між шпалами повинні бути такими, щоб тиск на земляне полотно не перевищувало величини, що забезпечує його пружну осадку, зникаючу після зняття навантаження.
Верхня будова колії, схильне до впливу несприятливих факторів (що проходять поїзди, атмосферні опади, вітер, коливання температури), має бути досить міцним, стійким, довговічним і економічним.
баластний шар
Основним призначенням баластного шару є сприйняття тиску від шпал і рівномірний розподіл його по основному майданчику земляного полотна; забезпечення стійкості шпал, які перебувають під впливом вертикальних і горизонтальних сил, пружності підрейкові підстави і можливості вирівнювання рейкошпальної решітки в плані і профілі; відведення від неї поверхневих вод. Щоб уникнути перезволоження основного майданчика вода не повинна затримуватися на поверхні баластного шару.
Матеріал для баласту повинен бути міцним, пружним, стійким під навантаженням і атмосферними впливами, а також дешевим. Крім того, він не повинен дробитися при ущільненні, пиліть при проході поїздів, роздуватися вітром, розмиватися дощами і проростати травою. Як баласт використовують сипучі, добре дренирующие пружні матеріали: щебінь, гравій, пісок, черепашник. Кращим матеріалом для баласту є щебінь з природного каменю, валунів і гальки.
Подорожній щебінь, застосовуваний на залізницях Росії, випускають у вигляді двох основних фракцій з розмірами частинок 25. 60 і 25. 50 мм. Для баластування станційних колій і застосування в якості будівельного матеріалу стандартом передбачений також дрібний щебінь з розмірами частинок 5. 25 мм.
Баластний шар укладають у вигляді призми, яка має укоси крутістю, як правило, 1: 1,5. Ширина її верхній частині, встановлюється технічними умовами.
На залізницях Росії поряд з дерев'яними набули широкого поширення залізобетонні шпали з попередньо напруженою арматурою. Їх перевагами є довговічність (40. 50 років), забезпечення високої стійкості шляху і плавності ходу поїздів, що обумовлено однаковими розмі-рами і рівній пружністю шпал. Крім того, застосування залізо-бетонних шпал дозволяє зберегти деревину для інших потреб. Завдяки зазначеним якостям вони вже використовуються на головних коліях всіх основних напрямків мережі, в тому числі на ділянках швидкісного руху поїздів.
Рейки призначені для напрямку руху коліс по-ресувні складу, сприйняття навантаження від нього і передачі її на шпали. Крім того, на ділянках з автоблокуванням рейки служать провідниками сигнального струму, а при використанні електро-тяги - провідниками зворотного тягового струму.
Для надійної роботи рейки повинні бути досить міцними, довговічними, зносостійкими, твердими і в той же час нехрупкій, так як вони вос-приймають ударно-динамічне навантаження. Матеріалом для їх виготовлення служить високоміцна вуглецева сталь. Залежно від маси і поперечного профілю рейки поділяють на кілька типів: Р50, Р65 і Р75. Буква Р означає рейок, а число - округлене значення маси, кг, одного погонного метра рейки.
Оскільки найбільший вплив на рейок надає вертикальне навантаження, яка прагне зігнути його, раціональною формою рейки вважається двотаврова, одночасно забезпечує і менша витрата металу.
Вибір того чи іншого типу рейок залежить від грузонапряженности лінії, навантажень і швидкостей руху поїздів. На лініях швидкісного руху пасажирських поїздів укладають рейки Р65.
Рейки випускають стандартної довжини 25 м. Крім того, для укладання в кривих виготовляють укорочені рейки довжиною 24,92 і 24,84 м. В якості зрівняльних рейок для безстикової колії, а також при укладанні стрілочних переводів використовують рейки колишньої стандартної довжини (12,5 м) і укорочені (12,46; 12,42 і 12,38 м).
Термін служби рейок, вимірюваний числом тонн брутто прослідував по ним вантажу до їх перекладки, в середньому становить для термічно зміцнених рейок Р65 500 млн т, а для Р50 - 350 млн т. Термін служби рейок Р75 приблизно на 30% більше, ніж у рейок Р65 .
Рейкові скріплення. протиугони
Рейковий шлях представляє собою дві безперервні рейкові нитки, розташовані на певній відстані одна від одної завдяки кріпленню рейок до шпал і окремих рейкових ланок один до одного. Рейки з'єднують зі шпалами за допомогою проміжних скріплень, які повинні забезпечувати надійну і досить пружну їх зв'язок, незмінну ширину колії і необхідний ухил рейок, не допускати їх поздовжнього зсуву і перекидання, а при використанні залізобетонних шпал крім цього електрично ізолювати рейки і шпали. Існують три основні типи проміжних скріплень: нероздільні, змішані і роздільні.
Рейкові ланки з'єднують один з одним за допомогою стикових скріплень, основними елементами яких є накладки, болти з гайками та пружинні шайби. Стикові накладки призначені для сприйняття в стику изгибающих і поперечних сил. Двоголові накладки виготовляють з високоміцної сталі і піддають гарту. Болти, як і накладки, повинні мати високу міцність. Під їх гайки для забезпечення постійного натягу підкладають пружинні шайби. Останнім часом переходять на застосування шестідирних накладок.
По розташуванню щодо шпал в якості стандартних прийняті стики на вазі, що забезпечує велику пружність і зручність підбиття баласту під стикові шпали. Так як зі зміною температури довжина рейок змінюється, між їх торцями в стиках залишають зазор, найбільша величина якого щоб уникнути сильних ударів коліс рухомого складу не повинна перевищувати 21 мм. Кожному значенню температури повітря (і рейок) відповідає певний стикового зазор.
Для забезпечення можливості деякого переміщення кінців рейок в стиках болтові отвори в раніше виготовлялися рейках мали форму овалу (з великою віссю, спрямованої уздовж рейки) або кола більшого діаметра, ніж у болтів. Знову випускаються рейки мають тільки круглі отвори, що підвищує міцність рейок і спрощує технологію їх изготов-лення.
На лініях з автоблокуванням на кордонах блок-ділянок застосовують ізолюючі стики, що перешкоджають проходженню електричного струму від одного із з'єднуваних рейок до іншого. У стикового зазор поміщають прокладку з текстоліту або трікопа, що має обриси рейки. Останнім часом все ширше застосовують клееболтовие стики, в яких металеві стикові накладки, ізолюючі прокладки із склотканини і болти з ізолюючими втулками з'єднують за допомогою епоксидного клею з кінцями рейок в монолітну конструкцію.
На лініях з електричною тягою і автоблокуванням для безперешкодного проходження струму через стик встановлюють спеціальні стикові з'єднувачі.
Під дією сил, які виникають при русі поїздів, особливо при гальмуванні на затяжних спусках, може відбуватися поздовжнє переміщення рейок по шпалах або разом зі шпалами по баласту, зване викраденням шляху. Для запобігання викраденню шляху застосовують протиугони. Стандартні пружинні протиугони є пружинну скобу, затискаються на підошві рейки і упирається в шпалу. На 25-метровому рейковому ланці встановлюють від 18 до 44 пар протиугонів.
безстикової шлях
На перших етапах впровадження безстикової колії довжина зварних батогів на мережі залізниць Росії зазвичай не перевищувала 800 м, що відповідало довжині спеціальних поїздів, які склад-лялі з платформ, обладнаних роликами. Цими поїздами батоги доставляли на перегін. З 1986 р після багаторічних дослідів дозволена укладання батогів, довжина яких збігається з довжиною блок-ділянки і навіть перегону, з введенням ряду додаткових вимог до їх виготовлення і експлуатації.
Одна з основних особливостей безстикової колії полягає в тому, що довжина добре закріплених рейкових батогів при підвищенні або зниженні температури не може змінюватися. Внаслідок цього в них виникають значні поздовжні розтягують або стискають сили, що досягають 100. 200 кН, дія яких в жарку погоду може призвести до викиду шляху в сторону, а в сильний мороз - до зламу батоги з утворенням небезпечного зазору. Тому безстикової шлях зазвичай укладають на залізо-бетонних шпалах з роздільним скріпленням і щебеневому баласті. Баластову призму ретельно ущільнюють.
Застосування безстикової колії особливо ефективно на ділянках швидкісного руху поїздів. На цих ділянках до верхньої будови шляху пред'являють підвищені вимоги, приділяючи особливу увагу запобіганню та усуненню хвилеподібного зносу поверхні кочення рейок, який ліквідується їх обробкою, здійснюваної спеціальними рейкошліфувального поїздами.