 |
Конструкция, типы и характеристики верхнего строения пути
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Железнодорожный транспорт Российской Федерации в рыночных условиях приобретает всё более важное значение в жизнеобеспечении многоотраслевой экономики и реализации социально-значимых услуг по перевозке пассажиров. На его долю приходится более 80% грузооборота и 40% пассажирооборота, выполняемых транспортом общего пользования.
Наиболее прогрессивной конструкцией железнодорожного пути в настоящее время является бесстыковой путь. Полное отсутствие стыков при хорошо отшлифованной поверхности головки рельса и отличном содержании пути предотвращают возникновение дополнительных воздействий на пассажиров, уменьшают сопротивление движению поезда на 8-12%, на 9-10% сокращают расходы на ремонты подвижного состава и пути.
По состоянию на 01.01.2007 года протяжение бесстыкового пути на Куйбышевской железной дороге составляло 4100км (>54%), а средняя длина плети-655м. Неотложной задачей является увеличение сварных непрерывных плетей длиной в блок-участок или перегон.
Укладка бесстыкового пути на мостах не менее эффективна, чем на земляном полотне. В результате ликвидации стыков уменьшаются динамические напряжения в элементах пролетных строений, снижается интенсивность расстройства их соединений и мостового полотна, уменьшаются затраты как на содержание пути, так и самих мостов.
При укладке сварных рельсовых плетей бесстыкового пути и длинных рельсов на мостах необходимо учитывать особенности совместной работы пути и моста. Основной особенностью здесь является подвижность подрельсового основания, вызванная изменением длины пролетного строения при изменении температуры воздуха и проходе подвижного состава.
|
|
|
Поэтому в настоящих методических указаниях приведены основные сведения о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ, об особенностях конструкций железнодорожного пути на мостах.
Исходные данные
Исходные данные для выполнения курсовой работы приведены в таблице 1.
Для студентов дневного обучения вариант для расчета соответствует порядковому номеру студента в списке группы, если это первая группа (согласно нумерации группы в деканате (директорате)). Для второй студенческой группы исходные данные из таблицы 1. (графы 7, 8, 9, 10, 11, 12) остаются без изменений, а графы 2, 3, 4, 5, 6, нумеруются в обратном порядке, то есть снизу вверх. Например, для первого варианта (№1) второй студенческой группы исходные данные будут следующие:
t max max - p = 58ºС
t min min - в = - 43ºС
l1 = 27 x 2 м
m = 15 шт.
n = 3 пары
ln = 550м
R= 550м
Тип локомотива – ВЛ60
PН = 420/ 210кН
υ 
= 65 км/ч
Г = 5 млн т · км бр/км в год;
Студенты дневной формы обучения выполняют курсовую работу по разделам 2, 3, 4, 5, 6 настоящих методических указаний.
Студенты заочной формы обучения выполняют разделы 2,3,4.
Варианты для заочной формы обучения делятся на две группы:
-первая группа 1-10 включительно;
-вторая группа 11-20 включительно.
Варианты первой группы выбирают студенты, имеющие четную сумму цифр своего шифра (после наименования специальности), а конкретный вариант будет соответствовать последней цифре шифра.
Варианты второй группы выбирают студенты, имеющие нечетную сумму шифра (после наименования специальности), а конкретный вариант будет соответствовать последней цифре шифра.
Например, для студента шифра 01-МТ-0125 выбирается первая группа вариантов по 5-й строке таблицы исходных данных.
Таблица 1
Исходные данные к расчету бесстыкового пути на мостах
| № варианта | t max max – p, ºС | t min min – n, ºС | l1, м | m, шт. | n, пар | ln, R, м | Тип локомотива | PН, кН | υ, км/ч | Г, млн т · км бр/км в год | |
| Р65 | Р50 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| -49 | 18,2 | ВЛ 60 | |||||||||
| -38 | ВЛ 60к | ||||||||||
| -34 | ВЛ 80 | ||||||||||
| -42 | 33,6 | ВЛ 80к | |||||||||
| -44 | ВЛ 82к | ||||||||||
| -44 | Ф | ||||||||||
| -48 | Фр | ||||||||||
| -36 | ЧС4т | ||||||||||
| -41 | К | ||||||||||
| -44 | ВЛ 65 | ||||||||||
| -43 | ВЛ 23 | ||||||||||
| -48 | 18,2X2 | ВЛ 8 | |||||||||
| -43 | 23X2 | ВЛ 10 | |||||||||
| -44 | 27X2 | ЧС 2м | |||||||||
| -46 | 33,6X2 | ЧС 3 | |||||||||
| -42 | 33X2 | ЧС 200 | |||||||||
| -45 | 44X2 | ВЛ60 | |||||||||
| -40 | 55X2 | ТЭ 7 | |||||||||
| -44 | 66X2 | ТЭ 3 | |||||||||
| -43 | 77X2 | 2ТЭ10Л | |||||||||
| -41 | 88X2 | 2ТЭ10В | |||||||||
| -34 | 2ТЭ116 | ||||||||||
| -50 | 88X2 | ТЭП 10 | |||||||||
| -44 | 77X2 | ТЭП 60 | |||||||||
| -38 | 66X2 | ТЭП 70 | |||||||||
| -44 | ВЛ 80 | ||||||||||
| -38 | Ф | ||||||||||
| -42 | Ф | ||||||||||
| -34 | 18.2X2 | ВЛ 8 | |||||||||
| -46 | 44X2 | ЧС 200 | |||||||||
| -43 | 27X2 | ЧС 1 |
|
|
|
Определение класса пути
Классификация путей и путевых работ
С целью повышения технического уровня железнодорожного пути, обеспечения рациональных сфер применения конструкций верхнего строения звеньевого и бесстыкового пути и ресурсосбережения в путевом хозяйстве с 1995 г. введена новая классификация путей в зависимости от сочетания двух основных эксплуатационных параметров: скоростей движения поездов и грузонапряженности, определяющих силовое воздействие на путь и интенсивность его работы под подвижным составом. [1,2,3].
|
|
|
В последующем она была откорректирована и в настоящее время действует классификация путей, утвержденная МПС в 2001 г., (табл. 2.)[3]
Таблица 2
Классы путей
| Группа пути | Грузонапряженность, млн т · км бр/км в год | Категории | ||||||
| Скорость пассажирских поездов – числитель; Грузовых – знаменатель, км/ч | Станционные, подъездные и прочие пути | |||||||
| 121-140 | 101-120 | 81-100 | 61-80 | 41-60 | 40 и менее | |||
| >80 | >70 | >60 | >50 | >40 | ||||
| Главные пути | ||||||||
| Б | >50 | |||||||
| В | 25-50 | |||||||
| Г | 10-25 | |||||||
| Д | 5-10 | |||||||
| Е | 5 и менее |
По грузонапряженности все пути подразделяются на пять групп, обозначенных буквами (Б - Е); по допускаемым скоростям - на семь категорий, обозначенных цифрами (1-7).
Сочетания групп и категорий определяют пять классов путей, обозначенных также цифрами (1 - 5).
Принадлежность пути к соответствующему классу, группе и категории обозначается сочетанием цифр и букв: первая цифра - класс пути, буква - группа, цифра после буквы - категория пути. Например, 2.В.3 означает, что путь относится ко второму классу, группе В, третьей категории соответственно при скоростях движения пассажирских поездов 81-100 км/ч и грузовых до 60 км/ч при грузонапряженности участка 25-50 (млн т • км брутто/км в год).
Пути, где установлены максимальные скорости пассажирских поездов более 140 км/ч, относятся к внеклассным путям, содержащимся по специальным техническим условиям.
Классы путей устанавливает МПС России по представлению железных дорог.
В соответствии с классами путей «Положением о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» регламентированы технические требования и нормативы по конструкциям, типам и элементам верхнего строения, нормативы на его укладку и замену, а также требования в отношении земляного полотна и искусственных сооружений (табл. 3).
|
|
|
Принципиальным в таблице 3 является то обстоятельство, что на путях первого и второго классов при капитальных ремонтах используются только новые материалы верхнего строения, на путях третьего класса в сочетании с новыми допускается использование старогодных, а на путях четвертого и пятого классов-только старогодные материалы.
«Положением о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации» регламентированы: классификация ремонтно - путевых работ, критерии их назначения и нормативно-технические требования к ним в зависимости от классов, групп и категорий пути.
Работы по техническому обслуживанию пути подразделяются на следующие виды: усиленный капитальный ремонт (УК), капитальный (К), усиленный средний (УС) и средний ремонт (С), сплошная замена рельсов новыми или старогодными (РС), усиленный подъемочный ремонт (УП), подъемочный ремонт (П), сплошная замена металлических частей стрелочных переводов новыми или старогодными (РС), шлифовка рельсов в пути, текущее содержание пути с выполнением планово-предупредительных выправок комплексом машин (В), текущее содержание и ремонт земляного полотна и его сооружений, ремонтно-путевые работы на мостах и в тоннелях, капитальный ремонт переездов.
Каждый вид работ планируется и выполняется в зависимости от фактического состояния пути по соответствию его требованиям надежности и безотказности в обеспечении безопасности движения поездов. Например, при неисправном состоянии пути достаточно выполнения работ только текущего содержания, направленных на поддержание этого состояния. В других случаях - для перевода пути из худшего состояния в лучшее - выполняются ремонтные работы.
Номенклатура и объемы работ, то есть состав каждого ремонта, а одновременно и технологические комплексы машин определяются его назначением.
Усиленный капитальный ремонт пути (УК) - комплекс путевых работ, предназначенный для комплексного обновления верхнего строения на путях 1-го и 2-го классов (стрелочных переводов на путях 1—3-го классов), с повышением несущей способности балластной призмы и основной площадки земляного полотна.
Капитальный ремонт пути (К) - комплекс путевых работ, предназначенный для замены путевой решетки на более мощную или менее изношенную на путях 3—5-го классов (стрелочных переводов на путях 4—5-го классов).
При усиленном капитальном ремонте пути 1 -го и 2-го классов и ка-питальном ремонте пути 3—5-го классов формируются конструкция и «начальное» состояние железнодорожного пути.
Таблица 3
Конструкция, типы и характеристики верхнего строения пути
|
|
|
| Классы путей | ||||
| 1. Конструкции верхнего строения пути | ||||
| Бесстыковой путь на железобетонных шпалах 1) | Звеньевой путь на железобетонных шпалах | |||
| 2. Типы и характеристика верхнего строения пути | ||||
| Рельсы Р65, новые, термоупрочнённые, категории В и Т1 | Рельсы Р65, новые термоупрочнённые, категории Т1 и Т22) | Рельсы Р65, старогодные 1 группы годности;1 и II групп годности репрофилированные2) | Рельсы старогодные Р65 3) II и III группы годности | Рельсы старогодные Р653) III группы годности |
| Скрепления новые | Скрепления новые и старогодные (в т.ч. отремонтированные), укладываемые в объемах, устанавливаемых Техническими условиями на ремонт и планово-предупредительную выправку пути. | |||
| Шпалы новые железобетонные 1 сорта | Шпалы железобетонные старогодные4) | |||
| Балласт щебеночный5) с толщиной слоя: 40 см - под железобетонными шпалами; 35 см- под деревянными шпалами | Балласт щебеночный5) с толщиной слоя: 30 см - под железобетонными шпалами; 25 см - под деревянными шпалами | Балласт всех типов с толщиной слоя под шпалой не менее 20 см | ||
| Размеры балластной призмы - в соответствии с типовыми поперечными профилями |
Примечания.
1. Применение звеньевого пути на деревянных шпалах согласовывается с Департаментом пути и сооружений МПС России, при этом на путях 1-3 классов деревянные шпалы должны быть I типа.
2. В зависимости от наличия старогодных рельсов I и II групп годности допускается по согласованию с Департаментом пути и сооружений:
- укладка на путях 2 класса категорий Г и Д старогодных репрофилированных рельсов I группы годности;
- укладка на путях 3 класса нозых рельсов категорий Т1 и Т2
3. Для звеньевого пути на деревянных шпалах — не легче Р50.
4. При недостатке старогодных железобетонных шпал: новые железобетонные 1 сорта - на путях 3 класса, новые 2 сорта - на путях 4 и 5 классов, при недостатке новых железобетонных шпал 2-го сорта -новые 1 - го сорта, при недостатке старогодных и новых железобетонных шпал - новые деревянные.
5. По согласованию с Департаментом пути и сооружений МПС России допускается на путях 3-5 классов укладка асбестового балласта.
Усиленный средний ремонт (УС) предназначен для восстановления нормативных размеров балластной призмы на участках пути, где она достигла предельных величин, а обочина земляного полотна в связи с этим стала менее 40 см. Одновременно для восстановления дренирующих свойств и несущей способности балласта производится его глубокая очистка или замена, при необходимости - усиление основной площадки земляного полотна укладкой специальных покрытий (геотекстиль, пенопласт), ликвидация пучин и др. УС назначается к выполнению в первую очередь на участках пути 1, 2 и 3 классов.
Средний ремонт (С) предназначен для оздоровления балластной призмы за счет сплошной очистки щебеночного балласта на глубину от 25 до 40 см или обновления загрязненного балласта других видов на щебень. Одновременно со средним ремонтом выполняются работы по оздоровлению шпального хозяйства, отдельных элементов пути.
Усиленный подъёмочный ремонт (УП) предназначен для восстановления работоспособности рельсошпальной решётки на деревянных шпалах. Основным критерием назначения работ по усиленному подъёмочному ремонту пути является необходимость замены 25-50% деревянных шпал.
В состав работ входят:
- замена негодных шпал, дефектных рельсов, элементов скреплений и противоугонов;
- ремонт деревянных шпал;
- локальная очистка загрязнённого щебня в местах появления выплесков на глубину не менее 10 см под подошвой шпалы;
- регулировка и разгонка стыковых зазоров;
- сплошная выправка пути с подъёмом до 10 см.
Подьёмочный ремонт (П) предназначен для периодического восстановления необходимой равноупругости и равнопрочности пути за счет проведения сплошной подъемки (до 4-5 см) и выправки пути с подбивкой шпал, восстановления дренирующих свойств балласта в местах выплесков (прежде всего в зоне рельсовых стыков) и одиночной замены изношенных дефектных элементов верхнего строения.
Сплошная замена рельсов новыми или старогодными (СР) и совмещаемая с ней замена металлических частей стрелочных переводов предназначена для обновления или усиления рельсового хозяйства и стрелочных переводов на участках с хорошим состоянием балласта (с засоренностью его до 20%) и шпал (брусьев), а также для проведения плановых замен рельсов в кривых. Сплошная замена рельсов между УК сопровождается работами в объеме среднего или подъемочного ремонта.
Шлифовка рельсов предназначена для значительного восстановления их работоспособности, продления срока службы, уменьшения вибрационных воздействий на путь подвижного состава устранением волнообразного износа и коротких неровностей других видов на поверхности катания рельсов.
Первоначальная шлифовка осуществляется сразу после укладки старогодных рельсов, а также новых при производстве УК. Периодическая шлифовка рельсов предусматривается при выполнении каждого вида ремонта пути и комплексных планово- предупредительных работ текущего содержания.
Текущее содержание пути включает в себя меры по обеспечению состояния, соответствующего нормам и допускам в зависимости от эксплуатационных параметров, выполнение работ по предупреждению и устранению неисправностей планово-предупредительной выправкой пути в продольном профиле и плане, по одиночной замене отдельных элементов верхнего строения.
Работы по ремонту и текущему содержанию земляного полотна, а также водоотводных укрепительных сооружений направлены на поддержание постоянной исправности, обеспечение прочности, стабильности и нормальной работоспособности.
Текущее содержание и ремонт искусственных сооружений так же, как верхнего строения пути и земляного полотна, направлено на обеспечение прочности, устойчивости и надежности их в зависимости от класса пути.
Для определения класса пути необходимо по исходным данным выбрать параметры грузонапряженности участка, скорости движения поезда и, пользуясь таблицей 2, установить класс, группу и категорию пути. Например, для варианта №5 – υгр.п. = 84 км/ч; Г-19 (млн.т.км брутто/км в год) принадлежность пути к классу, группе и категории будет 1Г1.
В соответствии с полученными данными устанавливается конструкция и тип верхнего строения пути.(табл.3). Для участка железнодорожного пути 1Г1 соответствует бесстыковая конструкция пути на железобетонных шпалах. Тип рельсов Р65, новые, термоупрочнённые категории В и Т1, скрепления новые, шпалы новые железобетонные первого сорта, балласт щебёночный с толщиной слоя под железобетонными шпалами 40см.
Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1м.
На рисунке 1 показаны поперечные профили рельсов Р75, Р65, Р50, а также вид со стороны болтовых отверстий.
Химический состав рельсов (%) представлен в таблице 4.
Таблица 4
Химический состав рельсов
| Марка стали | Тип рельса | С,% | Мn,% | Si,% | Р,% | S,% | As,% |
| М 76 | Р75, Р65 | 0,69-0,82 | 0,75-1,5 | 0,13-0,28 | 0,035 | 0,045 | 0,15 |
| М75 | Р50 | 0,67-0,80 | 0,75-1,5 | 0,13-0,28 | 0,035 | 0,045 | 0,15 |
Значительные твёрдость, сопротивление износу и вязкость высокоуглеродистых сталей достигаются приданием им специальной термической обработкой однородной сорбитной структуры.
Нормы по гарантии качества изготовителей железнодорожных рельсов представлены в таблице 5.
В приложении 1 представлена рекомендуемая область применения новых рельсов на линиях 1-3 классов.
Рис.1 Характеристики поперечных профилей рельсов Р75 (а), Р65 (б), Р50(в)
Таблица 5
| Тип термо-упрочнен-ных рельсов | Категория качества | Норма гарантийной наработки, млн. т брутто | ||
| На прямых и кривых R>1000 м | На участках пути с кривыми радиусом | |||
| 650 м < R < 1000 м | R < 650 м | |||
| Р75, Р65 | В | - | ||
| Т1.Т2 | ||||
| СС | - | |||
| НЭ.НК | ||||
| Р65К | Т1,Т2 | - | ||
| Р65 и Р65К | ИЭ | - | - |
Примечание:
В – рельсы высшей категории качества
Т1, Т2 - термоупрочненные рельсы, выпускаемые по ГОСТ Р 51685-2000;
СС – рельсы для скоростного совмещенного движения;
НЭ, НК - рельсы низкотемпературной надежности;
ИЭ - рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости;
|
|
|
