2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПУТИ ДЛЯ УЧАСТКОВ
ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ
Прежде чем создать магистраль высокоскоростного движения необходимо решить вопрос конструкции пути. В настоящее время на высокоскоростных магистралях мира преобладают два типа конструкции пути: на плитно-эстакадном основании (Япония) и путь на балластных материалах (страны Европы). В данном разделе дипломного проекта будет подробнее рассмотрена конструкция пути на балластных материалах. Анализ конструкции пути на плитно-эстакадном основании представлен в п.2 дипломного проекта Черняева Е.В..
2.1 Конструкция пути на высокоскоростных линиях Франции
В конструкции пути учитывают результаты экспериментов, проведенных SNCF в 1970 – 80-х годах, а также опыт, накопленный с того времени. На высокоскоростных линиях укладывают тяжелые рельсы типа МСЖД 60, обеспечивающее оптимальное распределение вертикальных и боковых сил. При этом особое внимание уделяется геометрии рельсов и мест сварки. Высокие требования предъявляются к качеству металла.
Для снижения удельных частот неподрессоренных масс и обеспечения лучшего поглощения энергии вибраций на линиях укладывают рельсы с использованием резиновых прокладок с желобками глубиной 9 мм. Применяемые двухблочные железобетонные шпалы типа 41 массой 241 кг обеспечивают жесткое закрепление пути на балласте. Клеммы Nabla, обеспечивая надежную и долговечную работу скреплений, не нуждаются в текущем содержании, тонкий балластный слой (30 – 35 см под шпалой) гарантирует хорошее сопротивление истиранию.
За исключением обходных линий Парижа и Лиона, стрелочные переводы типа МСДЖ 60 с низким симметричным профилем А остряка типа 61 уложены на деревянных брусьях.
Стрелочные переводы, уложенные на обходах Парижа и Лиона, состоят из крестовин с подвижными сердечниками, опирающимися на одноэлементные подушки. Применение предварительно напряженного железобетонного основания и электрической сварки марганцовистой рельсовой стали позволило существенно усовершенствовать конструкцию стрелочных переводов.
Защита напольного оборудования пути обеспечивается размещением его внутри крупных массивных элементов или группировкой на уровне шпал, что максимально упрощает механическую подбивку пути. Кроме того, электрические кабели заключены в бетонное основание – это оптимальное решение проблемы их размещения и защиты.
2.2 Конструкция пути на высокоскоростных линиях Германии
Путь уложен на обычном балласте, он работает как структурная решетка, плавающая в балластной постели.
В качестве стандартных для всех линий приняты рельсы типа МСДЖ 60 с минимальной прочностью на разрыв 900 Н/мм2. Исключение составляют несколько участков, подверженных повышенному износу, на которых уложены рельсы с прочностью на разрыв 1100 Н/мм2.
В путь уложены преднапряженные железобетонные шпалы типа В 700W, имеющие в устойчивом положении сопротивление поперечному смещению на 40% выше, чем у деревянных шпал. Расстояние между осями шпал принято равным 600 мм, то есть на 1 км приходится около 1667 шпал.
В качестве стандартной на высокоскоростных линиях Германии принята толщина балластного слоя под шпалой 30 см, ширина плеча балластной призмы принята равной 50 см, угол откоса балластной призмы 1:1,5. На мостах и тоннелях путь уложен на железобетонном основании.
2.3 Конструкция пути на высокоскоростных линиях Великобритании
На Британских железных дорогах принята конструкция пути с длинносварными рельсами типа 113А (несколько тяжелее рельса типа МСДЖ 60) с плоской подошвой из стали со средним содержанием марганца, упруго опирающихся на шпалы из предварительно напряженного железобетона и удерживаемых на них с помощью самонатяжных рельсовых промежуточных скреплений с упругой прутковой клеммой типа Pandrol.
Путь так же уложен на обычном балласте и работает как структурная решетка, плавающая в балластной постели. В качестве стандартной на высокоскоростных линиях Великобритании принята толщина балластного слоя под шпалой 23 см.
2.4 Обобщение информации
В Японии на магистрали Токио – Осака на более половины ее длины уложен путь обычной конструкции на земляном полотне. На остальных участках устроен безбалластный путь на сборных железобетонных плитах с подушками из цементно-битумного раствора. Затраты на текущее содержание пути такой конструкции оказались в 1,5 раза меньше, чем содержание пути на балласте. В дальнейшем при строительстве ВСМ в Японии предпочтение отдавали пути на плитном основании. Такое решение было определено также и тем, что на новых ВСМ «Санъё», «Дзёэцу» и других значительно увеличилась протяженность пути на мостах и в тоннелях.
На ВСМ европейских стран после изучения опыта эксплуатации пути на плитном основании отдали предпочтение традиционному типу пути на балласте. Оказалось, что при плитной конструкции увеличиваются капитальные вложения в строительство, при эксплуатации более трудоемкими оказываются работы по исправлению отклонению рельсовых нитей в плане и в профиле. Путь на плитном основании является более жестким, что приводит к увеличению динамических нагрузок. На ВСМ Франции, Испании, Италии и других западноевропейских стран в большинстве случаев используется путь с земляным полотном и балластным слоем.
Опыт Французских ВСМ Париж – Лион и Париж – Атлантическое побережье показал, что при высоком качестве строительства, надежной эксплуатации технических устройств, традиционная конструкция пути удовлетворяет требованиям ВСМ.
Как видно из вышеприведенных данных конструкция пути для высокоскоростного движения в странах Европы не имеет принципиальных отличий. Принятые в европейских странах конструкции в общем виде разделяются на три типа: тяжелый, средний и легкий, применительно к высокоскоростному движению рассматриваются первые два.
Для верхнего строения тяжелого типа используют рельсы массой более 60 кг/м (МСЖД 60, U 80) из сталей с пределом прочности 800 – 900 Н/мм2 (в кривых 1100 Н/мм2), преднапряженные моноблочные или двухблочные железобетонные шпалы либо из древесины твердых пород (минимальной длиной 2600 мм), укладываемые в количестве 1700 – 1800 шт./км (в кривых – 1900 шт./км). Балласт толщиной не менее 30 см отсыпают из щебня твердых пород; на новых или реконструируемых линиях укладывают один или несколько подстилающих слоев. Применяют упругие скрепления типов Pandrol, K, Nabla и др. рельсы укладывают на стальных подкладках с резиновыми или полимерными прокладками.
Для верхнего строения среднего типа используют рельсы МСЖД 54, S49, U50 массой 45 – 60 кг/м из сталей с пределом прочности 700 – 800 Н/мм2 (до 900 Н/мм2).
Рельсовые скрепления – упругие, полужесткие или жесткие; при деревянных шпалах применяют стальные подкладки; при железобетонных – облегченные стальные или полимерные. Используют преднапряженные железобетонные моноблочные или двухблочные шпалы или деревянные из мягких и твердых пород дерева длиной 2600 мм, с эпюрой 1600 – 1700 шт./км. Балласт щебеночный с минимальной толщиной слоя 20 см для деревянных и 25 см для железобетонных шпал, обычно устраивают также песчаный подстилающий слой.
2.5 Выводы по разделу 2
Основные требования к конструкции пути для повышения надежности его работы под поездной нагрузкой состоят в следующем:
- правильный выбор материала для балласта (его качественного состава, физико-механических и гранулометрических параметров);
- конструкция балластной призмы должна обеспечивать хорошую совместную работу балласта и рельсошпальной решетки при любых условиях;
- рельсы должны быть износостойкими с высокими геометрическими параметрами;
- обязательное использование промежуточных рельсовых скреплений с упругими клеммами и подрельсовыми прокладками, обеспечивающих надежное прижатие рельса;
- соблюдение расчетных температурных режимов работы бесстыкового пути.
В настоящее время преимущества традиционной конструкции пути для участков высокоскоростного движения на балласте, следующие:
- технологичность, ремонтопригодность;
- повторное использование старогодных материалов;
- возможность широкого применения существующей техники для укладки и текущего содержания пути.
Опыт эксплуатации железных дорог и результаты исследований, проведенных в разных странах, показывают, что при верхнем строении пути тяжелого типа, обращение поездов с осевыми нагрузками 22,5 тонн и высокими скоростями не вызывает серьезных проблем. Если грунтовое основание земляного полотна обладает достаточной несущей способностью, то при осевых нагрузках до 23 тонн осадки не превышают 1 – 2 мм/год и регулярных работ по текущему содержанию достаточно для устранения разрушающего воздействия поездов. Верхнее строение пути среднего типа менее пригодно для высоких скоростей движения и осевых нагрузок 22,5 тонн и более. В этом случае значительно возрастают расходы на текущее содержание и ремонт пути.
Конструкция пути на линии Санкт-Петербург – Москва по многим параметрам превосходит европейские аналоги и, следовательно, при надлежащей системе технического обслуживания пригодна для высокоскоростного движения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
