Верхнее строение пути

Верхнее строение пути

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра «Железнодорожный путь, основания и фундаменты»

Контрольная работа № 2

«Верхнее строение пути»

конструкция рельсы железнодорожный путь

Хабаровск, 2010

Конструкция верхнего строения пути

Рельсы - стальные балки специального сечения, укладываемые на шпалы или другие опоры для образования, как правило, двухниточного пути, по которому перемещается железнодорожный подвижной состав.

Назначение рельсов- направлять колеса подвижного состава, непосредственно воспринимать, упруго перерабатывать и передавать нагрузки от колес на подрельсовое основание. На участках с автоблокировкой и электрической тягой рельсы, кроме этого, должны выполнять функцию проводников электрического тока.

Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1 метр, значение которой округлено проставляется после буквы «Р». На главных путях железных дорог России эксплуатируются рельсы типов Р65, Р75, Р50 и Р43. В настоящее время прокатываются и укладываются в основном рельсы Р65.

Рельсы должны быть прочными (иметь достаточные моменты инерции и моменты сопротивления, чтобы возникающие в них напряжения изгиба и кручения не превышали допустимых значений), долговечными (рельсовая сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью и вязкостью), иметь высокую контактно - усталостную выносливость.

Масса рельса, его очертание (профиль), качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной взаимосвязи и зависимости от нагрузок колесных пар подвижного состава на рельс, скоростей движения и грузонапряженности.

Места соединения рельсов между собой называют стыками. По конструкции различают стыки болтовые, клееболтовые и сварные. Основными элементами болтовых стыков являются накладки и болты с гайками и упругими шайбами.

Балластный слой служит для восприятия нагрузки и передачи ее на нижнее строение пути от рельсошпальной решетки и подвижного состава. При этом балластный слой обеспечивает вертикальную и горизонтальную устойчивость пути. От конструкции и качества балластного слоя зависит общее строение железнодорожного пути, уровень допустимых скоростей, сроки службы всех элементов, затрат на текущее содержание и всю систему его ремонтов. В качестве балласта допускается использовать щебень, песчанно-гравийную смесь, песок (крупнозернистый), асбест, металлургические шлаки и ракушечник.

Основное назначение подрельсового основания: воспринимать вертикальные боковые, продольные усилия от рельсов и подвижного состава, передающиеся на земляное полотно и искусственные сооружения. Подрельсовые опоры обеспечивают стабильное пространственное положение рельсовой колеи в плане и профиле в процессе эксплуатации.

Конструкции подрельсового основания делятся на:

· Шпалы

·        Брусья (искусственные сооружения, стрелочные переводы)

·        Плиты (мосты)

·        Малогабаритные рамы (тоннели)

·        Лежневые конструкции

Определение грузонапряженности на заданном участке

Количество путей на перегоне : 2

Количество поездов в сутки, чет/неч

Скорых 2/2

Пассажирских 4/4

Грузовых 28/27

Веса поездов, тыс. тонн, чет/неч

Скорых 0,8/0,8

Пассажирских 1,0/1,0

Грузовых 4/4,2

Наибольшая скорость поездов по перегону, км/ч

Скорых и пассажирских 90

Грузовых 70

Г=365*(Q_гр*n_гр+Q_ск*n_ск+Q_пас*n_пас)

Г₁=365*(4*28+0,8*2+1*4)=42924 млн ткм брутто/км в год

Г₂=365*(4,2*27+0,8*2+1*4)=43435 млн ткм брутто/км в год

Назначение группы, класса и категории пути

Согласно Положению о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ, утвержденного 27.04.01. по грузонапряженности все пути разделяются на 5 групп, обозначаемые буквами (Б, В, Г, Д, Е), по допускаемым скоростям - на 7 категорий, обозначаемым цифрами. Классы, представляют собой сочетание групп и категорий путей, обозначаемыми цифрами. Всего пять классов. По данному варианту грузонапряженность составляет 42924 млн ткм брутто/км в год по первому пути и 43435 млн ткм брутто/км в год по второму пути соответственно. Следовательно группа грузонапряженности будет «В». Т.к. наибольшая скорость поездов по перегону у скорых и пассажирских - 90 км/ч, грузовых - 70 км/ч, то дороге присваивается 3 категория, а т.к. за сутки пропускается 67 поездов, то класс будет - 2.

По данному варианту предлагается сооружать бесстыковой путь на железобетонных шпалах. Назначение бесстыкового пути - ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков. Это одно из наиболее эффективных средств усиления пути. Выбор такой конструкции верхнего строения пути, обусловлен наличием большого количества достоинств бесстыкового пути. Выделяются следующие преимущества:

· Снижение основного удельного сопротивления движению поездов, и в связи с этим, экономия топлива и электроэнергии на тягу;

·        Продление сроков службы верхнего строения пути;

·        Снижение объемов работ по выправке пути (до 25-30%);

·        Снижение интенсивности бокового износа наружной рельсовой нити в кривых и, соответственно, выхода рельсов по этой причине в 1,5-1,6 раз;

·        Экономия расхода металла на стыковые скрепления;

·        Улучшение условий комфортабельности проезда пассажиров;

До перехода к рыночным условиям общепринятой была точка зрения, что бесстыковой путь с железобетонными шпалами, имеющий повышенную однородность, равноупругость и стабильность, наиболее предпочтителен для скоростных магистралей, а также для обычных линий с грузонапряженностью от 25 до 80 млн ткм брутто/км в год. За последние годы цена и особенно дефицит деревянных шпал возросли настолько, что путь с железобетонными шпалами и сварными рельсовыми плетями стал практически безальтернативной конструкцией.

В качестве подрельсового основания требуется использовать шпалы железобетонные новые 1 сорта.

Достоинства железобетонных шпал:

· Увеличение межремонтных периодов благодаря долговечности шпал (до 30-50 лет);

·        Повышенная устойчивость бесстыкового пути против выброса;

·        Обеспечивается стабильность ширины рельсовой колеи;

·        Однородность упругих свойств по длине пути и плавность движения поездов;

Наряду с достоинствами железобетонные шпалы обладают и рядом недостатков:

· Высокая масса, осложняющая работы по текущему содержанию пути;

·        Высокая хрупкость;

·        Высокая электропроводимость;

·        Большая жесткость пути, что увеличивает износ рельсов;

Для построения дороги предлагается использовать рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории Т1. Изготовлен из стали марки М76Т, длиной 25 м с тремя болтовыми отверстиями на обоих концах рельса. Данный тип рельсов изготавливается из мартеновской высокоуглеродистой стали, подвергая их герметической обработке по всей длине путем объемной закалки в масле с последующим печным отпуском для обеспечения большей износостойкости и долговечности. Для обеспечения долговечности и качества работы рельсов необходимо осуществлять следующие мероприятия, продлевающие срок их эксплуатации:

1.  Переналадка рельс с заменой рабочего канта

2.      Дозированная смазка боковой рабочей грани наружных рельсов в кривых радиуса меньше 600 метров. Уменьшается трение, сведение к минимуму развитие микротрещин, особенно по боковым поверхностям

.        Периодическое выравнивание головки рельса путем шлифовки, фрезерованием или строжки ее поверхности, волнообразного износа, который возникает при движении подвижного состава

.        Профильная шлифовка рельсов специальными поездами

Предназначение скреплений:

· Сохранение неизменности ширины колеи

·        Противодействуют «угону» пути

·        Обеспечивают возможность регулировки рельсов как по высоте, так и в плане

·        Обеспечивают пространственную упругость пути

·        Обеспечивают виброгашение

В качестве элементов скрепления используются:

накладки двухголовые шестидырные

болты стыковые с гайками

подкладки ДН-65

подкладки ДН-65 удлиненные при Р=501-800 м

подкладки ДН-65 удлиненные при Р500 м

прокладки под подкладки резиновые

противоугоны пружинные

болты стыковые с гайками для накладок шестидырных

Подкладка представляет собой элемент, находящийся между рельсами и шпалой. Накладка - часть рельсового скрепления, соединяющее рельсы. Противоугон обеспечивает минимальное перемещение рельса.

По данному варианту требуется использовать щебеночный балласт с толщиной слоя 40 см.

К балласту предъявляются следующие требования:

1.  Должен быть твердым и прочным

2.      Износостойким

.        Упругим

.        Должен быть достаточно крупным, но не более номинального размера для стабильного положение рельсошпальной решетки

.        Должен иметь зерна близкие к кубическим

Щебеночный балласт, приготовленный из прочных магматических пород, диабазы, базальты является лучшим из современных материалов благодаря долговечности, высокой сопротивляемости осадкам шпал и их смещениям в горизонтальной плоскости, хорошим дренирующим, упругим и электроизоляционным свойствам щебеночной призмы. В бесстыковом пути 1 - 4 класса применяется щебеночный балласт фракций 25 - 60 мм только твердых пород, обладающих необходимой износостойкостью и морозостойкостью.

Т.к. количество путей на перегоне 2, то балластная призма будет иметь треугольный вид. Назначение балластной подушки: предотвращать засорение щебня грунтом основной площадки земляного полотна; предохранять грунт от разжижения (весной) и пересыхания (летом). В данном варианте толщина балластной подушки составляет 20 см, а уклон 1:2. От ширины плеча балластной призмы прямо зависят как сопротивляемость поперечному сдвигу рельсошпальной решетки, так и стабильность пути в вертикальной плоскости, и ее ширина - 45 см, минимальная ширина обочины земляного полотна 50 см. Уклон откосов призмы 1:1,5.

Для щебеночного балласта засорителями считаются фракции от 0,1 мм до 25 мм, а загрязнителями - фракции менее 0,1 мм, угольные, глинистые и другие примеси. При этом загрязнители резко снижают несущую способность и сопротивляемость сдвигу балластной призмы, вызывая расстройство пути. По этой причине установлены различные нормы максимально допустимого засорения щебеночного балласта - 35%, а загрязнения - 15%.

Для продления срока службы балласта предлагаются следующие мероприятия:

· Обметание рамы и тормозных устройств вагонов после погрузки угля и других сыпучих материалов

·        Исключение погрузки сыпучих материалов в вагоны, имеющие щели и другие дефекты

·        Ограничение использования в качестве балластных материалов щебня слабых пород

·        Уничтожение растительного слоя с поверхности балластной призмы

·        Своевременное выполнение ремонтных работ по восстановлению фильтрационной способности балластных материалов или полная его замена

Для стрелочных переводов рекомендуются рельсы Р65 и брусья железобетонные новые. Железобетонные брусья выполнены из предварительно напряженного железобетона с арматурой в виде высокопрочной стальной проволоки периодического профиля диаметром 3 мм. Эксплуатационные наблюдения показали высокую стабильность стрелочных переводов на железобетонных брусьях, возможность применения для их укладки, выправки и рихтовки комплекса машин и механизмов.

Стрелочные переводы с железобетонными брусьями - перспективная конструкция в настоящее время. Они начали применяться на главных и приемоотправочных путях.

Непременным условием применения стрелочных переводов на железобетонных брусьях является сварка стыков как внутри переводов, так и на примыканиях к ним рельсов обычного пути во избежание быстрого износа и дефектов рельсов в стыках, а также ухудшения плавности движения поездов.

Для поддержания в надлежащем состоянии железнодорожного пути необходим комплекс мероприятий. Разработкой таких мероприятий, направленных на организацию работоспособности пути, занимается путевое хозяйство.

В качестве работ при замене верхнего строения пути предлагается усиленный капитальный ремонт.

Данный вид ремонта относится к работам, выполняемых за счет средств, относимых на ремонт пути.

Усиленный капитальный ремонт предназначен для полной замены, выработавшей ресурс рельсошпальной решетки на путях 1 и 2 классов, стрелочных переводов и восстановление несущей способности балластной призмы. Нормативные сроки определяются исходя из класса, группы и категории пути, а также типа конструкции верхнего строения пути и от наработанного тоннажа.

Для дорог 1 и 2 класса на бесстыковом пути наработанный тоннаж составляет 700 млн тбрутто. Эти значения, как правило, наступают через 18 лет эксплуатации.

Для дорог с грузонапряженностью более 25 млн тбрутто/км, а по варианту грузонапряженность составляет 42924 и 43435млн ткм брутто/км в год, то путь подлежит ремонту 1 раз в 30 лет.

Капитальный ремонт проводится в соответствии с проектной документацией, учитывающей местные условия состояния пути до ремонта, результаты обследований и требований пути после ремонта.

Расчет стоимости возведения верхнего строения пути