Бесстыковой путь: что это, устройство без стыков и бесшовных рельсов, преимущества и недостатки

Содержание

1. Особенности работы, устройства и содержания бесстыкового пути
2. Как укладывают бесстыковые рельсы: технология монтажа
3. Преимущества бесстыкового пути
4. Особенности бесстыкового пути
5. Как делают рельсы без стыков: технология получения плетей
6. Сравнение технологий укладки бесшовных трамвайных рельсов

Сегодня мы хотим рассмотреть одну из прогрессивных конструкций колеи, находящую самое широкое применение. Начнем с определения, что же такое бесстыковой железнодорожный рельсовый путь: это ЖД-линия, имеющая настолько длинные сварные плети, что даже силы, появляющиеся при температурных колебаниях, не могут преодолеть сопротивление сдвигу.

При его монтаже в десятки или даже тысячи раз (на протяженном маршруте, с учетом станций и переводных стрелок) уменьшается количество переходов. Ведь именно места стыка являются самыми уязвимыми и напряженными на железной дороге – затраты труда на обслуживание достигают 40% от общих. В них в первую очередь проявляются вредные динамические и ударные воздействия от подвижных частей проезжающего транспорта. Поэтому чем меньше таких проблемных точек, тем лучше.

Особенности работы, устройства и содержания бесстыкового пути

С 60-х годов ХХ века этот способ для обустройства железнодорожных систем обретает популярность в развитых странах, с 30-х – внедряется на просторах СССР и, гораздо позднее в СНГ – с подачи инженеров Мищенко и Боченкова. К 80-м протяженность сплошных плетей верхнего строения жд в масштабах постсоветских государств составляла 26% сети, сейчас доля возросла.

Причина такой актуальности и востребованности объясняется просто: минимизировать число соединений рельсов и снизить нагрузки на критических участках пытались долго. С этой целью производители увеличивали длину выпускаемых двутавровых направляющих, но это негативно сказывалось на показателях конечной продукции. А впервые представленный вниманию специалистов бесстыковый путь (или бесшовный – встречается и такое название) стал принципиально другим решением за счет характерной конструкции.

Его создатели предложили использовать стандартные прокатные изделия (по 25 м). Спаивать их между собой сразу на рельсосварочных предприятиях в нити значительной протяженности, которые окончательно сваривать на местах установки. 

Сегодня это делается при помощи ПРСМ – специальной рельсосварочной мобильной путевой машины. В таком варианте даже при резком изменении климатического режима и воздействии высоких нагрузок сдвигаются только концевые участки (температурно-подвижные), а это лишь 50 м, тогда как километры средней части не испытывают критических напряжений и деформаций.

Современная конструкция в общем случае выглядит так:

• плеть длиной от 150 (а на практике чаще от 500) до 950 м;
• уравнительный пролет бесстыкового пути, представляющий собой 2-4 пары обыкновенных рамных рельсов по 12,5 м.

Дальше цикл повторяется – именно по такой схеме продолжены Приволжская, Калининградская, Северо-Кавказская, Юго-Восточная и многие другие железные дороги. Причем приняты во внимание погодные особенности регионов. Это важно, с оглядкой на то, что по способу эксплуатации каждая бесшовная колея считается температурно-напряженной, но одна может быть без периодической разрядки, а вторая – с ней.

В обычных условиях первая предпочтительнее, так как используется при фактическом терморежиме местности. При жаре, холоде, резких перепадах лучше вторая, с сезонным (осенним и весенним) снятием напряжений. Также она подходит при тяжелых нагрузках со стороны подвижных составов, слишком малой мощности конфигурации полотна или его недостаточной устойчивости.

С таким назначением конструкция бесстыкового пути просто обязана обладать следующими особенностями:

• размещается на прямых участках протяженностью от 400 м и на кривых – радиусом от 350 м (в исключительных случаях – от 300 м);
• крепость земляного основания обязательна – недопустимы просадки, пучины свыше 10 м, оползания и сплывы откосов;
• обочина должна быть достаточно широкой – минимум 40 см для линий 4, 5 классов, 45 – для 3, 50 – для 1, 2 и внеклассных;
• балластный слой из щебня – прочностью У75 и И20, с фракциями только твердых пород 25-60 мм, толщиной в 35 см под деревянными шпалами и 40 см – под железобетонными;
• призма – с шириной плеча 40 см для 3-го – 5-го и 45 см – для остальных, с крутизной 1:1,5.

Похожие новости

• Технология и способы сварки железнодорожных рельсов
• Виды ремонта железнодорожных путей верхнего строения ЖД пути
• Как и чем можно распилить рельсу: резка с помощью резака, ножовки
• Срок службы рельс
• 12 правил транспортировки и хранения рельс

Как укладывают бесстыковые рельсы: технология монтажа

Итак, стандартные 25-метровые двутавровые жд профили свариваются в плети. На размерах последних остановимся поподробнее: они условно делятся на те, что свыше 800 м, и короткие. Впрочем, могут быть и 150, и 1500 м.

Хотя маркер в 800 м выбран не случайно: более протяженные металлоконструкции оказываются слишком громоздкими и, как следствие, неудобными в транспортировке. Да и высокие нагрузки уже способны преодолеть их сопротивление изгибу и вызвать нежелательные смещения, искривления, деформации. Когда на 1,5-2 километра всего одно соединение, концентрация напряжений в этой точке столь сильна, что поломка является лишь делом времени.

С другой стороны, чем меньше длина бесстыкового рельса, тем выше расходы на обслуживание транспортной системы. Эмпирически установлено, что экономически нецелесообразно монтировать сварные прокатные изделия короче 400 м, так как обслуживать такую колею выйдет дороже, чем звеньевую. Поэтому рекомендуется спаивать металлоконструкции в пределах 500 м (а лучше по 800 м).

При этом стоит обеспечить защиту от «угона» – промежуточными скреплениями типа КБ, АРС или ЖБР (в отдельных случаях допустимы противоугоны), надежно прижимающими к опорному основанию. Места соединений важно правильно содержать – своевременно смазывать и подтягивать болты, – иначе под воздействием продольных сил неизбежны кантования и перекосы шпал, смятие резьбы элементов крепежа и изоляции.

Укладка рельсовых плетей бесстыкового пути проходит со следующими особенностями:

• длина впервые монтируемых определяется местными условиями, то есть расположением мостов, станций, тоннелей и других объектов, а также кривых радиусом до 350 м;
• на S-образных участках, при серьезной вероятности интенсивного бокового износа, допустимо использование коротких сварных металлоконструкций (но обязательно от 350 м);
• на стрелочных переводах с их остряками и крестовинами можно эксплуатировать ультрамалые прокатные изделия (от 100 до 300 м);
• если не обустраивается изолирующее крепление, необходимо наличие уравнительного пролета – хотя бы пары обычных профилей по 12,5 м;
• соединение рельсовых плетей бесстыкового ЖД-полотна в точках их примыкания к звеньевому пути осуществляется при помощи накладок, с тщательным затягиванием гаек болтов (с крутящим моментом на уровне 600-1100 Нм);
• системы, монтируемые на криволинейных участках, должны быть разных параметров (как внутренних, так и наружных), с тем расчетом, чтобы концы нитей располагались по наугольнику;
• в местах переездного настила обустройство стыковок недопустимо;
• при эксплуатации в условиях стабильно холодного климата для уравнения рекомендуется использовать удлиненные рельсы – 12,62, 12,58 или 12,54 м.

все размеры и габариты (за исключением последних) указываются для температуры +20 градусов Цельсия.

Преимущества бесстыкового пути

• конфигурация снижает динамические воздействия на полотно;
• эффективное противостояние нагрузкам приводит к минимизации износа как самого металлопроката, так и проезжающих по нему колес;
• сопротивление движению уменьшается – скорость поездов возрастает;
• в связи с сокращением количества скреплений достигается значительная экономия металла (до 7,8 т на 1 км);
• упрощается содержание транспортной системы, ремонт требуется реже, поэтому приходится нести сравнительно небольшие эксплуатационные расходы.

Благодаря такому внушительному сочетанию плюсов настолько прогрессивная колея может эксплуатироваться на 20-25% дольше, чем звеньевая. Да, без «ложки дегтя» тоже не обходится, но если взвесить достоинства и недостатки бесстыкового пути, преимущества явно перевесят.

Основной минус заключается в сложности восстановления поврежденных (изношенных, дефектных) сварных металлоконструкций. Поэтому прокатные изделия нужно внимательно использовать в условиях неустойчивого земельного полотна, сезонного вспучивания и просадок грунта, интенсивного засорения щебеночной «подушки». Хотя и эта проблема решается, стоит только предусмотреть достаточно толстый (от 45 см), широкий (плечи от 25 см) и пологий (крутость откосов призмы не более 1:1,5) балластный слой. Также отрицательную роль может сыграть необходимость проведения работ по разрядке, но и ее можно избежать.

Особенности бесстыкового пути

К его конструкции предъявляют следующие требования:

• запас прочности рельсов обязан компенсировать температурные напряжения, а значит, равняться 125-150 МПа;
• скрепления должны сохранять изначально заданный зазор (10-12 мм максимум), а также эффективно препятствовать угону; для этого нужно, чтобы они обладали погонным сопротивлением по одной нити от 250 Н/см, по соединению – от 300-400 Н/см;
• устойчивость шпальной решетки играет ключевую роль – необходимо, чтобы она препятствовала выбросу деталей полотна при нагревании;
• важно, чтобы балластная призма оставалась достаточно плотной и не давала элементам опорного основания перемещаться по ней как во время движения поездов, так и в состоянии покоя транспортной линии.

При любой длине бесстыкового пути его плети могут быть компенсированы одним из двух видов уравнителей – или рельсами, или приборами. Первые мы уже рассмотрели выше, а вторые представляют собой некий аналог стрелок (с остряками, но без крестовин). С ними концы крайних двутавров способны свободно двигаться на расстояние до 50 см. Но их использование усложняет содержание колеи, да и в точках монтажа возникают дополнительные динамические нагрузки. Поэтому применение целесообразно только в тех случаях, когда проблематично организовать регулярное снятие обычных звеньев для разрядки сезонных температурных напряжений.

Как делают рельсы без стыков: технология получения плетей

Ко всему вышеописанному добавим следующие подробности:

• берут стандартные термоупрочненные изделия проката (чаще всего – 25-метровые Р-65-Т1 1 класса и 1 группы), причем обязательно без технических отверстий;
• сваривают прямо на РСП электроконтактным способом в металлоконструкции от 350-800 м и в таком виде доставляют на место укладки;
• обеспечивая раздельные скрепления, монтируют на железобетонные шпалы (которые располагают на щебневом, гравийном или смешанном балласте) и соединяют при помощи мобильной машины ПРСМ.

После этого проводят проверку качества сварного контакта и плотности прилегания соответствующих элементов, а также подключают к звеньевой колее (если это необходимо).

Сравнение технологий укладки бесшовных трамвайных рельсов

Современные модели транспорта тоже ездят по бесстыковому пути, который в данном случае можно организовать 4 разными способами (их больше, но мы приводим самые популярные):

• BKV – запрессовав прокатное изделие в бетонную плиту – быстро получите устойчивую геометрию и хорошую шумо- и виброизоляцию, но вместе с ней и низкую вертикальную жесткость;
• на ЖБ-шпалу с анкерными креплениями – дешевый, долговечный, простой в обслуживании вариант, но слабо поддающийся ремонту, шумный, требующий пусть беспроблемного, но постоянного ухода;
• на деревянное опорное основание с применением костылей – недорогой, рассчитанный на многие годы эксплуатации, подходящий для обособленных полотен, но затратный при реконструкции и потенциально вредный для подземных коммуникаций (без изоляции);
• без балластного корыта – возможен для реализации при малых строительных высотах, хорошо поглощает звуки, используется до 30 лет, но совсем не бюджетный, требует времени и четкого соблюдения стандартов.

У каждой технологии есть свои плюсы и минусы – выбирайте в зависимости от особенностей своего объекта. Но помните, что в любом случае нужно правильно нанести маркировку рельсовых плетей бесстыкового пути, указав номер РСП, самой металлоконструкции по ведомости, длину, проектное обозначение и сторонность, дату укладки и температуру. 

_______________________

Надеемся, что помогли вам разобраться, а если возникли какие-то дополнительные вопросы по теме, не стесняйтесь задать их консультантам компании «ПромПутьСнабжение». Про скрепление рельсов на стыковых участках вы можете узнать из этой статьи.