Хочу все знать

Раздел «Хочу всё знать» от ООО ПутьСтройКомплект направлен на развитие познавательных способностей и общеучебных умений и навыков у посетителей нашего ресурса исключительно в ознакомительных целях по направлению МВСП.

МВСП (верхнее строение пути) — это комплексная конструкция, которая воспринимает и передаёт на площадку основного земляного полотна воздействие колёс движущегося состава, а также задаёт их направление. ВСП включает рельсы, шпалы, балласт и скрепления.

Элементы МВСП:

• рельсы - основной элемент ВСП, на который приходится основная нагрузка от движения поездов, тележек, кранов и т.д. (Р65, Р50, Р43, Р18 КР70, КР80 и другие);
• деревянные и железобетонные шпалы (или другие виды рельсовых опор — брус для стрелочных переводов) служат для поддержки рельсов и распределения нагрузки на балласт;
  • подкладки (КБ-65, КД-65 и другие)- используются для крепления рельсов к шпалам;
• прокладки;
• накладки;
• противоугоны;
• элементы скрепления (болт стыковой, закладной болт, железнодорожный костыль и другие);
• щебёночный, гравийный или песочный балласт - слой из щебня или гравия, который размещается под шпалами.;
• мостовое полотно;
• стрелочные переводы и другие.

Особенности элементов ВСП связаны с их назначением, материалами и требованиями по качеству, которые регламентируются стандартами ГОСТ.

Функции элементов МВСП:

• Подкладки передают давление от рельс к шпалам или другим типам рельсовых опор.
• Противоугоны предотвращают смещение железнодорожных рельс вдоль опоры во время эксплуатации ЖД путей.
• Железнодорожные костыли служат для скрепления рельс и шпал.
• Стрелочные переводы предназначены для разветвления путей на две и более линий, а также для поворота подвижного состава на 180 градусов.

К конструкции МВСП предъявляются определённые требования: устойчивость, прочность, износостойкость и экономические параметры

Существует два основных типа верхнего строения железнодорожного пути по характеру работы и взаимодействию элементов конструкции:

- Звеньевой.

- Бесстыковой

Каждая из конструкций может иметь множество разновидностей, например, балластные и безбалластные конструкции звеньевого и бесстыкового пути, звеньевой путь на деревянных и железобетонных шпалах

Звеньевой путь

Особенности:

• Рельсы длиной обычно до 60 м (на отечественных железных дорогах — 25 м).
• Температурные колебания длины рельсов компенсируются в основном зазорами (стыками) между относительно короткими рельсами.
• Размеры стыковых зазоров не должны превышать 22–24 мм (наибольший конструктивный зазор).

Применение: звеньевой путь используют на путях 1-го и 2-го классов, а также на кривых радиусом 1200 м и менее, на мостах, тоннелях и подходах к ним на длине 50 м

Недостатки звеньевого пути:

• Наличие стыков. В стыках резко изменяется жёсткость пути в вертикальном и горизонтальном направлениях, нарушается непрерывность рельсовой нити. Нередко в стыках есть «ступенька» из-за различия в размерах стыкуемых рельсов.
• Повышенные динамические воздействия. В зоне стыка происходят интенсивные расстройства пути, которые уменьшают долговечность ходовых частей подвижного состава, повышают сопротивление движению
  
• Ухудшение токопроводимости. На электрифицированных линиях и при автоблокировке наличие стыков ухудшает токопроводимость рельсовых цепей, вызывает нарушения нормальной работы автоблокировки.
• Дополнительные затраты на электроэнергию. В каждом стыке происходит потеря кинетической энергии движущегося поезда, что тормозит его движение.
• Необходимость использования многокомпонентной конструкции. Для стыков нужны накладки, болты, шайбы и другие элементы, при этом чем короче рельсы, тем чаще повторяется конструкция.
  

Бесстыковой путь

Особенности:

• Не используются стыки как средство компенсации температурных деформаций, за исключением концов (бесстыковой плети).
• Температурные колебания компенсируются механическими напряжениями: при высокой температуре рельсы сжаты вдоль, при низкой — растянуты.
• Для обеспечения механической прочности и устойчивости такого пути требуются тяжёлые, массивные элементы верхнего строения пути (рельсы и шпалы, пружинные и клеммные крепления рельсов) и массивная конструкция балластной призмы из чистого щебня крупных фракций.

Применение: бесстыковой путь в основном представляет собой чередование участков, где уложены сваренные рельсовые плети длиной от 350 метров до длины блок-участка, с короткими участками звеньевого пути — уравнительными пролётами

Недостатки бесстыкового пути:

• Сложность восстановления повреждённых сварных металлоконструкций. Особенно сложно восстанавливать путь в условиях неустойчивого земельного полотна, сезонного вспучивания и просадок грунта, интенсивного засорения щебёночной «подушки». 
• Необходимость проведения работ по разрядке. Их использование усложняет содержание колеи, а в точках монтажа возникают дополнительные динамические нагрузки. 
• Опасность выброса пути. В рельсовых плетях возникают продольные усилия, из-за которых при максимальных колебаниях температуры может произойти выброс пути или его разрыв. 
• Большие напряжения в рельсах при путевых работах. Например, при вывеске пути они могут доходить до 300–350 МПа. 
• Неравномерность распределения температурных полей. Это может приводить к возникновению дополнительных изгибающих моментов, что осложняет работу пути и нарушает его устойчивость.

Для снижения напряжений в рельсах бесстыкового пути предпринимаются, например, такие меры:

• Укладка плетей при оптимальной температуре закрепления. Если температура рельсов выше расчётной более чем на 5 °С, то при наступлении нужной температуры плети необходимо раскрепить, снять в них напряжения и снова закрепить.
• Введение плетей в оптимальную температуру закрепления. Если температура рельсов ниже расчётной более чем на 5 °С, то плети вводят в нужную температуру путём равномерного растяжения их на расчётную величину гидравлическими приборами, специальными передвижными рельсосварочными машинами или специальными нагревательными установками.
• Использование специальных парных пластин и роликовых опор. Они обеспечивают снижение сопротивления перемещению плети относительно подрельсового основания.
• Дополнительное встряхивание плетей. Это нужно для полного снятия и выравнивания температурных напряжений, которые остаются в рельсах после вывешивания их на парные пластины или ролики.
• Использование уравнительных приборов. Они создают разрывы рельсовых нитей и снимают тем самым усилия в месте размещения прибора.
• Применение принципа «встречных деформаций». Деформации пролётного строения и балок проезжей части направлены навстречу друг другу, вследствие чего усилия в рельсах не возникают.

Принцип встречных деформаций в бесстыковом пути заключается в том, что деформации пролётного строения и балок проезжей части направлены навстречу друг другу.

Благодаря этому в рельсах не возникают температурные усилия.

Принцип реализуется за счёт размещения продольных балок над поперечными и опирания их на опорные части таким образом, чтобы создавалась возможность встречных деформаций указанных конструкций.

Скрепления для верхнего строения железнодорожного пути (ВСП) можно классифицировать по разным признакам.

По наличию подкладки скрепления бывают:

• Подкладочные (например, КБ, БП).
• Бесподкладочные (ЖБ, ЖБР-65, АРС, Пандрол-350)

преимущества подкладочных скреплений для верхнего строения железнодорожного пути (ВСП):

• Повышенная надёжность. Подкладочные скрепления состоят из сравнительно малого количества элементов, поэтому почти нечему выходить из строя.
• Сохранение стабильной ширины колеи. Это помогает предотвращать аварийные ситуации.
• Постоянная упругость по всей длине металлоконструкции. Она обеспечивает равномерное распределение нагрузок и увеличивает ресурс скрепления.
• Эффективное гашение вибраций. Это устойчивость, которая оборачивается длительным сроком эксплуатации полотна.
• Возможность регулировки металлоконструкции. Например, можно поднять двутавровую балку до 15–20 мм и сохранить целостность и однородность ЖД-линии.
• Уменьшение шанса неравномерной осадки опорных элементов. Это особенно актуально при прокладке маршрутов на слабых грунтах.

типы подкладочных скреплений:

• Нераздельные. Рельсы и прокладки крепятся к шпалам одними шурупами.
• Смешанные. Железнодорожный профиль фиксируется на опоре через подкладку, которая, в свою очередь, тоже прикреплена к опоре. Этот тип крепления распространён в России благодаря лёгкости монтажа, простоте зашивки, перешивки и разборки. Однако смешанное скрепление не обеспечивает постоянство ширины колеи и способствует более быстрому износу из-за постоянного механического воздействия.
• Раздельные. Рельсовый металлопрокат присоединяется только к подкладке, независимо закреплённой на опоре. Хоть конструкция таких креплений несколько сложнее аналогов, она обеспечивает стабильную ширину рельс.

По характеристикам прижимного элемента (клеммы) скрепления бывают:

• Жёсткие (КБ, К2).
• Упругие пластинчатые (ЖБ, ЖБР).
• Упругие прутковые (ЖБР-65, АРС, Пандрол-350).По типу прикрепителей к шпале скрепления бывают:

• Болтовые (КБ, БП, ЖБ).
• Анкерные (Пандрол-350, АРС).
• Шурупно-дюбельные (К2, ЖБР-65Ш).