зачем железнодорожные рельсы укладывают на шпалы
Из чего делают ж/д шпалы, чем их пропитывают и сколько уходит на 1 км дороги
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Железнодорожное полотно состоит из трех основных элементов. Первый – это земляное полотно. Второй – это так называемый балластный слой. Третий – это рельсошпальная часть. Соответственно именно рельсы и шпалы являются важнейшей частью любого железнодорожного полотна. Несложно догадаться, что шпалы во всей этой конструкции выполняют функцию опоры для рельсов. Кстати, с голландского языка слово «spalk» или «шпала» так и переводится – подпорка. Нужны они для плавной передачи динамической нагрузки от поезда к земле.
Изготавливают шпалы из разных материалов. Долгое время самым популярным (во всем мире) материалом было банальное дерево. При этом шпалы могли отличаться своими типоразмерами в зависимости от характеристик железнодорожного полотна. В России типоразмер шпал впервые был законодательно определен и установлен в 1886 году. Согласно изданному тогда циркуляру, всякая шпала должна была быть не короче 2.3 метров и иметь сечение в 0.15х0.25 метров. Помимо дерева шпалы в последствии стали изготавливать из металла (как правило используются при быстром наведении железных дорог военными) и железобетона. В конце позапрошлого века в Англии пытались (и не без успеха) использовать шпалы из камней. Также для их изготовления иногда используют асфальтобетон.
При использовании деревянных шпал, элемент-подпорка в обязательном порядке должен обрабатываться специальным составом. В противном случае дерево гниет или рассыхается, очень быстро теряя свои свойства. Сначала для пропитки деревянных шпал использовали главным образом хлористый цинк, однако в последствии все страны перешли на масляные антисептики, приготовленные из отходов. Пропитка шпал процедура не такая простая как кажется. Для этого в свое время создавались целые заводы. В Российской Империи с не самым плотным железнодорожным покрытием их было сразу шесть штук.
Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать о том, правильно ли называть ж/д состав поездом : в чем отличие двух понятий.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Зачем железнодорожные рельсы укладывают на шпалы
Рельсы прикрепляют к шпалам, плитам или другим опорам промежуточными скреплениями. От их конструкции зависят надежность работы рельсовой колеи, постоянство ширины колеи, величина угона, работа рельсовых цепей автоблокировки и т. д.
Для обеспечения простоты, малодетальности, малой металлоемкости, маневренности при сборке и содержании еще в 1947 г. принята как стандартная конструкция костыльного скрепления (рис. 2.7). Это скрепление называется смешанным потому, что в нем соблюден принцип нераздельного скрепления, дополненного обшивочными костылями, закрепляющими подкладку на шпале. Условное такое скрепление обозначается ДО. В этом скреплении подкладка принята клинчатая, двухребордчатая, пятидырная. В зоне отверстий для обшивочных костылей на подкладке сделаны дополнительные буртики, чтобы костыли, плотно посаженные на них, при их выдергивании можно было легко захватить лапчатым ломом. В качестве прикрепителей используются костыли с грибовидной (овальной) головкой. Обычные костыли имеют длину 165 мм. Специальные удлиненные (пучинные) костыли имеют размеры 205, 230, 255 и 280 мм. Головка пучинных костылей призматическая с ушками (рис. 2.8).
В прямых и пологих кривых участках пути ставят два основных костыля. Три основных.костыля ставят в следующих случаях: в прямых на стыковых шпалах, в кривых при радиусе меньше 1200 м, в прямых и кривых при скорости более 100 км/ч. Во всех случаях, кроме того, устанавливают два обшивочных костыля. Опыт показывает, что они улучшают стабильность ширины колеи и снижают вибрацию подкладок.
Для электроизоляции закладного болта от подкладки на него надевают текстолитовую втулку. Чтобы не разрушать втулку, над ней помещают плоскую круглую или прямоугольную шайбу из мягкой стали.
Для регулировки положения рельсов по высоте используют прокладки из полиэтилена или кордонита разной толщины, устанавливаемые между подошвой рельса и подкладкой; имеющей высокие реборды. Наибольшая суммарная толщина прокладок 14 мм.
В скреплении типа КБ приняты жесткие клеммы. При движении поездов из-за жесткости клемм узел скрепления расстраивается. Чтобы уменьшить это расстройство, вводят двухвитковые (точнее 1,75 витка) пружинные шайбы для закладных и клеммных болтов. Еще более упругими становятся скрепления КБ при замене жестких клемм пружинными прутковыми типа «краб». При этом реже нужна периодическая подтяжка клеммных болтов. Дальнейшее стремление повысить упругость скрепления привело к созданию опытного скрепления типа БП (рис. 2.12) с упругими пластинчатыми или прутковыми клеммами.
Зачем железнодорожные рельсы укладывают на шпалы?
зачем железнодорожные рельсы укладывают на шпалы
Рельсы укладывают на шпалы, для того, чтобы они не расползались, то есть рельсовые нити всегда находились на одном и том же расстоянии друг от друга, это основная причина. Потом шпальная решётка увеличивает площадь железнодорожного полотна, размещая нагрузку равномерно на земляное, бетонное или иное основание, в противном случаи рельсы просто провалятся в грунт. Небольшой промежуток, между шпалами экономит материал и не даёт задерживаться воде между шпалами. В метрополитене на станциях можно увидеть так называемые шпалы коротыши, они создают жёлоб безопасности, так делают на некоторых участках пути, для спасения людей от наезда поезда, случайно оказавшихся на железнодорожном пути.
Я конечно не железнодорожница, но представляю, что получиться, если железнодорожные рельсы уложить просто на землю, даже утоптанную или асфальтированную. Рельсы не имеют большой поверхности соприкосновения с землей и потому тяжелые груженые вагоны просто вдавят рельсы в землю. Поэтому, чтобы увеличить площадь соприкосновения и распределить нагрузку по большей площади, рельсы выкладывают на шпалы, которые играют роль амортизационной подушки. Причем шпалы объединяют рельсы в решетку, которая сама по себе позволяет распределить нагрузку еще на большую площадь. К тому же шпалы позволяют выдерживать одинаковое расстояние между рельсами и не позволяют им гулять из стороны в сторону.
Ну если уложить рельсы на сому землю то тогда не чего не получится, поезд их просто вомнёт в землю, если поставить рейку и пройтись по ней то вы упадёте так вот шпалы нужны для устойчивости как опора и нижняя часть рельсы всегда широкая.
Шпалы являются опорой для рельсов, то есть они держат рельсы в исходном положении и не позволяют им расползаться, разъезжаться. К тому же шпалы не дают рельсам вонзиться в землю и под напором поезда уйти в нее полностью. То есть видно, что шпалы держат рельсы и не дают им промяться и прогнуться. Можно сказать, что они являются своеобразной подушкой для рельс, пьедесталом, на котором покоятся рельсы. В результате обеспечивается нормальное прохождение поездка без происшествий. Шпалы бывают как деревянными, так и стальными, бетонными. Их вид не изменился за 150 лет.
Биозавивка не является безопасной процедурой для волос. Делать её может не каждый. Если волосы находятся и без того в неидеальном состоянии, не стоит «добивать» их ещё больше. Выбранный мастер должен иметь сертификат о пройденных курсах или владении данным методом в совершенстве. Он должен осмотреть, дать консультацию, рассказать о всех «подводных камнях». Специалист может посоветовать способы ухода за волосами после завивки и подсказать средства для укладки.
□ После биозавивки первые двое суток не надо мыть голову и лучше не расчёсывать волосы. Это можно сделать при помощи пальцев, аккуратно формируя локоны.
□ Использовать для мытья специальный шампунь и профессиональные укладочные средства. Мастер должен подсказать серию косметики.
Каждая женщина хочет иметь красивые волосы, блестящие и упругие. Биозавивка, как обещают специалисты, является наиболее щадящим способом достигнуть заветной красоты локонов. Всё равно это влияние на волосы, на структуру и без последствий данное мероприятие не может пройти. Лучше отказаться после завивки от сушки волос феном, от их окрашивания использовать специальные бальзамы для увлажнения волоса.
Иногда запах после процедуры оставляет желать лучшего. Обратите на это внимание. Это может быть свидетельством того, что мастер плохо промыл волосы после нанесённого химического состава. Можно прибегнуть (через два дня после. ) к помощи раствора для ополаскивания: сок лимона (чайная ложка) на литр воды.
Сушить лучше естественным образом, жмякающими движениями формировать локоны и использовать стайлинговые средства. Обратим внимание на состав укладочного средства. Ищем пометку «Кератин». Иногда, для «мокрого эффекта», используют гели или крема. Специальные флюиды могут придать объём негустым волосам. Применяйте специальную пенку для формирования локонов и откажитесь от воска (он утяжелит волосы). Степень фиксации лучше выбирать наименьшую.
Зачем железнодорожные рельсы укладывает на шпалы? С какой целью нижнюю часть рельса делают более широкой?
Верхнее строение пути – это более сложная конструкция, которая принимает основную нагрузку от движущегося состава и колёс и передаёт это давление нижнему строению. Сюда входят рельсы, шпалы, скрепления рельсовые, балластный слой, песчаная подушка, а также противоугоны, стрелочные переводы и тд.
Все элементы жд пути имеют строго функциональное назначение. Они обеспечивают непрерывность и безопасность движения жд составов. Одни из таких элементов – стыковые скрепления, к которым предъявляются особые требования в организации верхнего строения железнодорожного полотна.
Основными элементами стыковых скреплений являются железнодорожные накладки, болты, гайки и пружинные шайбы.
Накладки соединяют между собой концы рельсов и предназначены для восприятия различных внутренних силовых факторов – изгибающих и поперечных сил.
В настоящее время очень востребованы простые по форме двухголовые накладки, изготовленные из высокопрочной мартеновской стали. Они обладают высокой прочностью, имеют несложную конструкцию и не подвержены изломам.
Каждая накладка имеет свою маркировку, которая говорит о принадлежности данной детали к определённому типу рельсов.
По количеству болтовых отверстий выделяют накладки четырех и шестидырные. В современных деталях используются в основном только круглые отверстия, что делает их более прочными и упрощает технологию изготовления.
Зачем железнодорожные рельсы укладывают на шпалы
Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение.
Верхнее строение пути представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.
Толщина балластного слоя и расстояние между шпалами должны быть такими, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки.
Верхнее строение пути, подверженное воздействию неблагоприятных факторов (проходящие поезда, атмосферные осадки, ветер, колебания температуры), должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным.
Балластный слой
Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна; обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выравнивания рельсошпальной решетки в плане и профиле; отвод от нее поверхностных вод. Во избежание переувлажнения основной площадки вода не должна задерживаться на поверхности балластного слоя.
Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.
Путевой щебень, применяемый на железных дорогах России, выпускают в виде двух основных фракций с размерами частиц 25. 60 и 25. 50 мм. Для балластировки станционных путей и применения в качестве строительного материала стандартом предусмотрен также мелкий щебень с размерами частиц 5. 25 мм.
Балластный слой укладывают в виде призмы, которая имеет откосы крутизной, как правило, 1:1,5. Ширина ее верхней части, устанавливается техническими условиями.
Шпалы
На железных дорогах России наряду с деревянными получили широкое распространение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой. Их достоинствами являются долговечность (40. 50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути и плавности хода поездов, что обусловлено одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме того, применение железобетонных шпал позволяет сберечь древесину для других нужд. Благодаря указанным качествам они уже используются на главных путях всех основных направлений сети, в том числе на участках скоростного движения поездов.
К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость и сложность крепления рельсов к ним. Для повышения упругости пути с железобетонными шпалами под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока применяют рельсовые скрепления специальной конструкции с электроизоляционными деталями.
Железобетонные шпалы изготавливают из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой проволоки периодического профиля диаметром 3 мм.
Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют их эпюрой. На железных дорогах России применяют три эпюры, соответствующие укладке 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.
На станциях метро и при устройстве смотровых канав в депо вместо сплошных шпал используются полушпалы, заглубленные в бетон.
Рельсы
Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы. Кроме того, на участках с автоблокировкой рельсы служат проводниками сигнального тока, а при использовании электротяги — проводниками обратного тягового тока.
Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для их изготовления служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на несколько типов: Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает рельс, а число — округленное значение массы, кг, одного погонного метра рельса.
Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, рациональной формой рельса считается двутавровая, одновременно обеспечивающая и меньший расход металла.
Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65.
Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м. В качестве уравнительных рельсов для бесстыкового пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46; 12,42 и 12,38 м).
Срок службы рельсов, измеряемый числом тонн брутто проследовавшего по ним груза до их перекладки, в среднем составляет для термически упрочненных рельсов Р65 500 млн т, а для Р50 — 350 млн т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65.
Рельсовые скрепления. Противоугоны
Рельсовый путь представляет собой две непрерывные рельсовые нити, расположенные на определенном расстоянии одна от другой благодаря креплению рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев друг к другу. Рельсы соединяют со шпалами с помощью промежуточных скреплений, которые должны обеспечивать надежную и достаточно упругую их связь, неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускать их продольного смещения и опрокидывания, а при использовании железобетонных шпал помимо этого электрически изолировать рельсы и шпалы. Существуют три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные.
При нераздельном скреплении рельс и подкладки, на которые он опирается, крепят к шпалам одними и теми же костылями или шурупами. При смешанном скреплении подкладки, кроме того, крепят к шпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное скрепление с применением клинчатых подкладок, имеющих уклон 1:20, широко распространено на дорогах нашей страны. Его достоинствами являются простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и способствует механическому изнашиванию шпал.
При раздельном скреплении рельс соединяют с подкладками жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки крепят к шпалам болтами или шурупами. Достоинства раздельного скрепления (возможность смены рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление продольным усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи) способствуют все более широкому его применению, хотя оно несколько дороже и сложнее по конструкции скреплений других видов.
На железных дорогах России широко распространено раздельное скрепление КБ-65. Его недостатками являются большое число деталей, значительная масса и высокая жесткость. Поэтому в настоящее время началось активное внедрение нового бесподкладочного пружинного раздельного скрепления пониженной жесткости — ЖБР-3-65, у которого масса и число деталей уменьшены более чем в 1,5 раза. Кроме того, разработано анкерное рельсовое скрепление АРС-4, наиболее перспективное для пути с железобетонными шпалами. Благодаря отсутствию резьбовых соединений оно не требует обслуживания, что позволяет существенно сократить затраты на содержание пути.
Рельсовые звенья соединяют друг с другом с помощью стыковых скреплений, основными элементами которых являются накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Стыковые накладки предназначены для восприятия в стыке изгибающих и поперечных сил. Двухголовые накладки изготавливают из высокопрочной стали и подвергают закалке. Болты, как и накладки, должны обладать высокой прочностью. Под их гайки для обеспечения постоянного натяжения подкладывают пружинные шайбы. В последнее время переходят на применение шестидырных накладок.
По расположению относительно шпал в качестве стандартных приняты стыки на весу, что обеспечивает большую упругость и удобство подбивки балласта под стыковые шпалы. Так как с изменением температуры длина рельсов меняется, между их торцами в стыках оставляют зазор, наибольшая величина которого во избежание сильных ударов колес подвижного состава не должна превышать 21 мм. Каждому значению температуры воздуха (и рельсов) соответствует определенный стыковой зазор.
Для обеспечения возможности некоторого перемещения концов рельсов в стыках болтовые отверстия в ранее изготавливавшихся рельсах имели форму овала (с большой осью, направленной вдоль рельса) или круга большего диаметра, чем у болтов. Вновь выпускаемые рельсы имеют только круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления.
На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков применяют изолирующие стыки, препятствующие прохождению электрического тока от одного из соединяемых рельсов к другому. В стыковой зазор помещают прокладку из текстолита или трикопа, имеющую очертания рельса. В последнее время все шире применяют клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками соединяют с помощью эпоксидного клея с концами рельсов в монолитную конструкцию.
На линиях с электрической тягой и автоблокировкой для беспрепятственного прохождения тока через стык устанавливают специальные стыковые соединители.
Под действием сил, которые возникают при движении поездов, особенно при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. Для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу. На 25-метровом рельсовом звене устанавливают от 18 до 44 пар противоугонов.
Бесстыковой путь
В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил наиболее совершенный бесстыковой путь. Благодаря устранению стыков ослабляется динамическое воздействие на путь, существенно уменьшаются износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов. Значительное сокращение числа стыковых скреплений посредством сварки отдельных рельсовых звеньев в плети позволяет сэкономить до 1,8 т металла на каждый километр пути, снизить расходы на его содержание и ремонт. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал — на 8. 13%, балласта (до очистки) — на 25%, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10. 30%.
Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Рельсы сваривают электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах.
Между сварными плетями укладывают 2—4 пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42 и 12,38 м) для сезонного регулирования длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных на путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности.
На первых этапах внедрения бесстыкового пути длина сварных плетей на сети железных дорог России обычно не превышала 800 м, что соответствовало длине специальных поездов, которые составляли из платформ, оборудованных роликами. Этими поездами плети доставляли на перегон. С 1986 г. после многолетних опытов разрешена укладка плетей, длина которых совпадает с длиной блок-участка и даже перегона, с введением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации.
Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что длина хорошо закрепленных рельсовых плетей при повышении или понижении температуры не может изменяться. Вследствие этого в них возникают значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100. 200 кН, действие которых в жаркую погоду может привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз — к излому плети с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют.
Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов. На этих участках к верхнему строению пути предъявляют повышенные требования, уделяя особое внимание предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов, который ликвидируется их обработкой, осуществляемой специальными рельсошлифовальными поездами.