Лекция к занятию № 12 Устройство, текущее содержание и ремонт железнодорожного пути. Профессия: Монтер пути 2,3 разряда.

Калининградское подразделение Октябрьского учебного центра профессиональных квалификаций – структурное  подразделение Октябрьской железной дороги- филиала ОАО «РЖД»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПРЕДМЕТА

«Устройство, текущее содержание и ремонт железнодорожного пути»

(2 часа обучения)

ЛЕКЦИЯ № 13

по предмету «Устройство, текущее содержание и ремонт железнодорожного пути»

 Монтер пути 2-3 разряд. Профессиональная подготовка

Калининград

                                                                                     2018

Лекция к занятию № 13. Тема: Устройство железнодорожного пути.

Балластная призма.

Балластная призма решает целый комплекс многофункциональных задач, обеспечивая надежную эксплуатацию бесстыкового пути. В числе их можно отметить:

- максимально равномерно распределять давление, передаваемое от колеса на шпалы и нижнее строение;

- обеспечивать упругую работу пути с целью минимизации динамических нагрузок;

- гарантировать фиксированное и устойчивое положение шпал, т.е. высокую сопротивляемость их продольному и поперечному сдвигу;

- иметь хорошую водо- и воздухопроницаемость, чтобы обеспечивать сохранение несущей способности нижнего строения пути,

- обеспечивать удаление поверхностной воды, не удерживая ее и предохранять земляное полотно от промерзания, шпалы от гниения..

- высокую сопротивляемость продольному и поперечному сдвигу шпал.

Материал должен быть прочным, чтоб частицы не дробились при движении поезда или при  выправке пути, не подвергались другим изменениям под воздействием атмосферных осадков температуры, так же не выветривались.

Приведенные задачи выполняются при правильном выборе балласта, степени его уплотнения, толщины балластного слоя под шпалой, поперечного сечения балластной призмы и минимальной загрязненности балласта. Поэтому на участках бесстыкового пути линий 1-4 классов должен применяться щебеночный балласт из камня твердых пород, состоящий из фракций 25-60 мм. На участках со скоростями 201-250 км/ч должен преимущественно применяться щебень I категории по ГОСТ Р54768-2011 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути».

На путях 5 класса может применяться как щебеночный, так и гравийный или гравийно-песчаный балласт, а на отдельных участках линий, независимо от их класса, может еще эксплуатироваться до первого капитального ремонта, реконструкции (модернизации) пути асбестовый балласт.

Для обеспечения наиболее благоприятных условий передачи эксплуатационных нагрузок нижнему строению пути необходимо стремиться к наибольшей толщине балластного слоя.

  Наиболее полно данным требованиям соответствует щебеночный балласт, который отсыпается на песчаную подушку, так же на плиты  пенополистирола, слой геотекстиля, который используется для недопущения промерзания, обводнения, а следовательно возникновения пучин, как следствие этого дефектов, влекущих за собой появление неисправностей рельсовой колеи и потерю несущей способности рельсо- шпальной решетки.

  Так же используется гравийный и песчано-гравийный балласт. При земляном полотне из скальных пород, крупнозернистого песка песчаную подушку не устраивают. Толщина балластного слоя, песчаной подушки, плечо призмы зависит от класса пути, таблица зависимости приведена ниже.

     Главные пути балластируются щебнем фракций (размером зерен) 25-60 мм, станционные и подъездные пути 5-25 мм.

  Важна плотная подбивка балласта  в шпальных ящиках и на откосах, чтоб осадка под поездной нагрузкой была минимальна и развивалась постепенно. Размеры балластной призмы и обочин земляного полотна устанавливаются в зависимости от класса пути (Таблица 2.).

                Таблица 2.

Размеры балластной призмы и обочин земляного полотна

 в зависимости от класса пути.

П р и м е ч а н и я:

1. В числителе приведены значения для звеньевого пути при деревянных шпалах; в знаменателе – для бесстыкового пути на железобетонных шпалах.

2. Балластная призма указанных размеров должна состоять из очищенного или нового балласта.

3. Под слоем нового или очищенного щебня нормируемой толщины могут находиться песчаная подушка толщиной 20 см, слой песчано-гравийной смеси или щебня фракций 5-25 мм, толщина которого определяется в проекте по ремонту пути. Вместо подушки также может быть  уложен разделительный слой из полимерных материалов в соответствии с проектом по ремонту пути.

4. Крутизна откосов балластной призмы при всех видах балласта должна быть 1:1,5, а песчаной подушки -1:2 .

5. В скобках приведена ширина обочины на участках, где ее увеличение связано с работами по переустройству земляного полотна или изменением отметок пути более чем на 15 см.

6. Расстояние между заложением откоса призмы и балластной подушки на уровне основной площадки земляного полотна должно быть 15 см.

            В настоящее время на участках земляного полотна сети отечественных железных дорог бесстыковой путь уложен на балласт, исключение составляют только безбалластные мосты.

      В соответствии с условиями пропуска поездов поверхность балластной призмы должна быть в одном уровне со средней частью железобетонной шпалы, на 3 см ниже верхней постели деревянной шпалы, ширина плеча балластной призмы (расстояние от торца шпалы до бровки откоса призмы d, см) и толщина щебня под шпалой hщ должна соответствовать нормативу, иначе  ограничивается скорость движения, так же при наличии выплесков пути, в зависимости от % на 1 км (Таблица 3).

     Поперечные профили балластной призмы в зависимости от плана линии, количества путей, вида шпал, балласта приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Поперечные профили балластной призмы:

а, б, в – из щебня при деревянных шпалах (а – на прямом однопутном участке; б – в кривой; в – на прямом двухпутном участке); г, д, е, ж – из щебня при железобетонных шпалах (г – на прямом однопутном участке; д – в кривой; е – на прямом двухпутном участке; ж – в кривой двухпутного участка); з – из карьерного гравия, ракушки, песка при деревянных шпалах в кривой на двухпутном участке; hщ – толщина щебеночного балластного слоя под шпалой; hп – толщина слоя песчаной подушки; d – плечо балластной призмы; А – уширение междупутья в кривой по условиям габарита.

Таблица 3.

Условия пропуска поездов по отступлениям от норм содержания балластной призмы.

Если шпальные ящики на длине 5 м и более не были заполнены балластом до наступления высоких летних температур, то на период, когда температура плетей может быть выше температуры их закрепления на 15оС и более, должно быть введено ограничение скорости движения поездов до 60 км/ч.

При совпадении участков нарушений в содержании плеч балластной призмы с нарушениями в заполнении балластом шпальных ящиков – скорость движения поездов на рассмотренные выше летние периоды эксплуатации бесстыкового пути должна быть ограничена до 50 км/ч. После устранения недостатков в содержании балластной призмы ограничения скорости движения поездов отменятся.

 На учасках укладки необходимо обращать внимание на сопротивление сдвигу шпал в балласте поперек оси пути, на которое  приходится 55-60 % от сопротивления сдвигу всей рельсошпальной решетки. Поэтому в процессе всей эксплуатации бесстыкового пути, особенно в летние периоды, необходимо контролировать  состояние балластной призмы.

Для предотвращения выбросов пути, сдвига рельсошпальной решетки поперек оси пути колесами подвижного состава необходимо постоянно поддерживать плечо балластной призмы в соответствии с требованиями Инструкции, шпальные ящики должны быть заполнены балластом, а балласт должен быть уплотнен. При отсутствии плеча балластной призмы и наличии не заполненных балластом шпальных ящиков, сопротивление шпал в балласте  снижается до 40-50 %, а устойчивость бесстыкового пути - на 25-30 %. В этих условиях практически сложно (при повышении температуры рельсовых плетей относительно их температуры закрепления на 15оС и более) исключить вероятность выброса пути или сдвига рельсошпальной решетки поперек оси пути под поездом.

В последнем случае необходимо знать, что сдвиг рельсошпальной решетки под поездом начинается перед колесом на расстоянии 0,8-1,0 м, где величина пригруза не превышает 0,1Рдин (Рдин) – динамическая нагрузка от колеса).

Из приведенного следует, что и при сдвигах пути подвижным составом очень важны параметры плеча балластной призмы, заполнение балластом шпальных ящиков и степень уплотнения балласта.

Поэтому при проведении на пути  текущих работ, связанных с рыхлением балластной призмы, необходимо в летнее время определять не только фактическую температуру закрепления и возможный перепад ее относительно температуры рельсов при производстве работ, но и состояние балластной призмы.

Нельзя выполнять рихтовку, выправку пути при температуре рельсовых плетей превышающих их температуру закрепления на 15оС и более. Все работы, связанные с разрыхлением балластной призмы необходимо выполнять при температуре закрепления  ±5оС.

В летнее время, при выявлении в процессе осмотров пути отсутствия плеча балластной призмы на протяжении не менее 5 м до его пополнения, необходимо ограничить скорость движения поездов до 60 км/ч.

При отсутствии плеча балластной призмы и незаполненных балластом шпальных ящиках на протяжении не менее 5 м до пополнения их балластом скорость движения поездов должна быть ограничена до 50 км/ч.

Балласт, выгружаемый для путевых работ, на время до укладки его в путь допускается располагать на междупутье и  обочине  на высоту не более 200 мм от уровня головки рельса. Откос выгружаемого балласта со стороны пути не должен быть круче одинарного. Расстояние на уровне верха головки рельса от боковой рабочей грани головки рельса до откоса выгруженного балласта должно быть не менее 665 мм. (рисунок 2,3)

При выгрузке балласта из хоппер-дозаторов в период подготовительных работ разрешается его размещение внутри колеи и по концам шпал на 50 мм ниже уровня верха головок рельсов. После выгрузки балласта руководитель работ должен лично проверить правильность выгрузки его по всему фронту. Все отступления должны быть немедленно устранены. Для этого руководитель работ обязан оставить при себе бригаду рабочих с необходимым инструментом. При наличии отступлений участок должен быть огражден сигналами остановки.

Проверить положение балласта, выгруженного на междупутье и обочину, со стороны пути следует шаблоном, которым определяются все отступления в крутизне откоса и в расположении откоса относительно путевого рельса. Рельсы на всем участке выгрузки должны быть очищены от балласта и обметены.

Рис.2. Размещение балласта в междупутье и на обочине.

Рис. 3 Шаблон для определения положения балласта, выгруженного в междупутье и на обочину.

  Различают марки щебня И20,И40,И50 по истираемости (потеря массы %), по сопротивлению сдвигу мПа У75,У50, У40.  

   С течением времени балласт загрязняется, ухудшая свои дренирующие и изоляционные свойства. Наибольшее допустимое засорение для щебня-  содержание частиц  меньше 25 мм – 20 %, из них мельче 0,1 мм – 5 %, при невыполнении этого условия производится очистка балласта в рамках текущего содержания и при выполнении работ капитального характера. На участках с особенно интенсивным загрязнением устраивают трехслойную балластную призму с периодической заменой загрязняющегося слоя при проведении ремонтов пути.

Загрязненный щебеночный балластный слой необходимо своевременно (не допуская образования выплесков) очищать от загрязнителей, а загрязненный асбестовый и песчаный балласт – заменять. Поверхность балластной призмы должна периодически очищаться от засорителей и растительности (Таблица 4.).

Загрязнители при уборке их с поверхности балластной призмы удаляются лишь частично. В значительном количестве они проникают внутрь балластной призмы. При попадании воды в загрязненную балластную призму происходит разжижение балласта и при наличии потайных толчков образуются выплески.

С появлением выплесков в несколько раз возрастает интенсивность осадки пути, значительно ухудшаются условия обеспечения безопасности движения поездов. Во время затяжных дождей в отдельных местах с выплесками путь выправляют ежедневно, а иногда даже несколько раз в день.

Для уменьшения количества появляющихся выплесков очень важно не допускать появления потайных толчков, своевременно подбивать отрясенные шпалы.  Чаще всего выплески появляются в стыках, причем в первую очередь в тех, в которых на рельсах имеются седловины, смятый концы или вертикальные ступеньки, способствующие быстрому появлению потайных толчков.

Пучины – весьма опасный вид деформации пути. Появление балластных пучин связано в основном с переувлажнением балласта перед его замерзанием. Они могут нарастать зимой и опускаться весной с образованием выплеско на столько быстро, что путевые бригады не успевают своевременно исправлять путь, в связи с чем ограничивают скорости движения поездов.

Для отвода ливневой и образовавшейся при таянии снега воды с путей и междупутий на перегонах и станциях должны устраиваться и содержаться в исправности продольные и поперечные дренажные канавки и лотки.

Перед наступлением зимы должны быть очищены и приведены в порядок все основные водоотводные  устройства, а весной при оттаивании снега их необходимо вскрыть от снега и льда и следить за тем, чтобы в них не образовались заторов воды.  Особенно опасной вода может быть во время таяния снега в выемках. Если своевременно не вскрыть кюветы от снега, то она может сначала накопиться в кюветах под снегом, а затем подняться выше обочины и устремиться либо через путь, либо вдоль его и размыть балластную  призму. В некоторых местах во время паводковых вод защищают балластную призму от размыва укладкой на откосы кулей (мешков) с балластом, камнем, специальных противоразмывных щитов и др.

Таблица 4.

Критерии для оценки состояния щебеночного балластного слоя.

   Таким образом текущее содержание балластной призмы включает  выправку пути в плане и профиле; оправку и планировку балластной призмы; удаление засорителей с поверхности балластной призмы; ликвидацию выплесков; уничтожение растительности с поверхности призмы; исправление пути на пучинах; отвод воды от балластной призмы.

Планово-предупредительные работы заключаются в предупреждении появления неисправностей балластной призмы. Они выполняются в период, когда неравномерные деформации пути в профиле или плане или другие отклонения от норм содержания пути, связанные с расстройством балластной призмы, в большинстве сечений еще не превышают установленные эксплуатационные допуски текущего содержания, но уже близки к ним.

При неотложных работах устраняют такие деформации балластной призмы, размеры которых существенно превышают установленные допуски содержания пути, например грубые отклонения по уровню, перекосам пути, выплескам. Неотложные работы выполняют так же выборочно, по протяжению пути они повторяются чаще, чем плановые работы, однако общее их протяжение меньше чем плановых работ.