ПУТИ СООБЩЕНИЯ НАЗНАЧЕНИЕ ЖД ПУТИ Железнодорожный

ПУТИ СООБЩЕНИЯ

НАЗНАЧЕНИЕ ЖД ПУТИ • Железнодорожный путь предназначен для безопасного движения поездов с заданными и перспективными нагрузками от колесных пар подвижного состава на рельсы и скоростями движения. • Продольный профиль линии представляет собой вертикальный разрез по трассе, развернутый на плоскость; • Планом линии называется горизонтальная проекция трассы по оси пути на уровне бровки земляного полотна для новых линий или головки рельса - существующих.

Железнодорожный путь Нижнее строение пути Верхнее строение пути Линейные конструкции Стрелочные переводы Глухие пересечения Рельсы Скрепления (промежуточные, стыковые) уравнит. приборы земляное полотно мосты эстакады Насыпи Выемки Полунасыпи Противоугоны Полувыемки Подрельсовое основание (шпалы, брусья, блоки) Полунасыпиполувыеки Балластный слой Песчаная подушка тоннели

Конструкция верхнего строения пути в прямом участке пути на деревянных шпалах 3. 60 м 1: 2 1: 1. 5 0. 45 0. 35 0. 45 1 0. 15 0. 20 2 2. 30 6. 00 1 – балластная призма; 2 – песчаная подушка 0. 15

Верхнее строение пути в целом

Принципы проектирования и выбора конструкции пути 1. Путь есть единая конструкция, в которой все элементы работают совместно. 2. Конструкция пути, работа пути в целом и каждого его элемента, сроки службы и расходы по содержанию и ремонту пути определяются объемом и условиями эксплуатационной работы. 3. Система организации работ. 4. Экономическая целесообразность.

Эксплуатационные показатели работы жд пути 1. Грузонапряженность Т 0 (млн. т км брутто/ км в год) – количество груза перевозимого на 1 км пути за 1 год; 2. Нагрузка на ось Р 0 (т/ось) – нагрузка от колес подвижного состава; 3. Скорость V (км/ч) – скорость движения поездов; 4. Пропущенный тоннаж Т (млн. т брутто).

Назначение жд пути • направлять движение колес подвижного состава (функция верхнего строения пути); • обеспечивать пространственную (вертикальной и горизонтальной плоскостях) устойчивость рельсовой колеи (функция верхнего строения пути); • воспринимать нагрузки от подвижного состава и передавать их на земную поверхность (функция нижнего и верхнего строения пути); • выравнивать земную поверхность, обеспечивать необходимый план и профиль рельсовой колее (функция нижнего строения пути).

Устройство верхнего строения пути (ВСП)

Верхнее строение пути включает: 1. Линейные конструкции 2. Конструкции для пересечения и соединения путей.

Линейные конструкции верхнего строения пути

Прочность Соотношения прочностных свойств элементов железнодорожного пути Рельсы Шпалы Балласт Земляное полотно

Классификация путей Группа пути Грузонапр яженно сть млн. т км брутто/ км в год Категории пути – допускаемые скорости движения поездов (числитель – пассажирские, знаменатель – грузовые) С 1 2 3 4 5 6 ≤ 40 Главные пути А Более 80 1 1 2 2 3 Б 51 - 80 1 1 1 2 2 3 3 В 26 - 50 1 1 2 2 3 3 4 Г 11 - 25 1 1 2 3 3 4 4 Д 6 - 10 1 2 3 4 4 Е 5 и менее - - - 4 4 5 5

Классы путей 1 2 3 4 5 1. Конструкция верхнего строения пути Бесстыковой путь на железобетонных шпалах 1) 2. Типы и характеристика верхнего строения пути Рельсы Р 65, новые, термоупрочненные, категории В или Т 1 Рельсы Р 65, старогодные I группы годности репрофилированные 2) Рельсы старогодные Р 65 II группы годности Скрепления новые с упругой клеммой 4) Скрепления новые и старогодные (в т. ч. отремонтированные). Шпалы железобетонные новые I сорта Шпалы железобетонные старогодные 5) Эпюра шпал: в прямых 1840 шт/км (в кривых радиусом 1200 м и менее – 2000 шт/км) 1600 шт/км (в кривых радиусом 1200 м и менее – 1840 шт/км) Балласт щебеночный с толщиной слоя: не менее 40 см – под железобетонными шпалами; не менее 35 см – под деревянными шпалами Балласт щебеночный 6) с толщиной слоя под шпалой: не менее 30 см – под железобетонными; не менее 25 см – под деревянными 1440 шт/км(в кривых радиусом 650 м и менее – 1600 шт/км) Балласт всех типов с толщиной слоя под шпалой не менее 20 см Размеры балластной призмы – в соответствии с типовыми поперечными профилями 3. Виды работ при замене верхнего строения пути Капитальный ремонт пути на новых материалах Капитальный ремонт пути на старогодных материалах

Рельсы

Назначение рельсов • направлять колеса подвижного состава; • непосредственно и упруго воспринимать динамическую нагрузку от колес и равномерно передавать ее на подрельсовое основание; • выполнять роль электрических цепей для сигнального тока на участках автоблокировки, а также обратного тягового тока на участках с электрической тягой.

Требования к рельсам • • • износостойкость; усталостная прочность; высокая сопротивляемость хрупкому излому; хорошая свариваемость; высокая чистота стали; хорошая обрабатываемость; низкие температурные напряжения; точная геометрия и прямолинейность; большой срок службы.

На рельс действуют следующие силы Вертикальные Р Горизонтальные Н Продольные N

Рельсы подразделяют: по типам: Р 50, Р 65 К (для наружных нитей кривых участков пути), Р 75; по категориям качества: В рельсы термоупрочненные высшего качества, Tl, T 2 рельсы термоупрочненные, Н рельсы нетермоупрочненные; по наличию болтовых отверстий: с отверстиями на обоих концах, без отверстий; по способу выплавки стали: М из мартеновской стали, К из конвертерной стали, Э из электростали

Основные характеристики рельсов - погонный вес; - длина; - химический состав; - поперечный профиль;

Погонный вес Типы рельсов определяются их массой на длине 1 м (погонный вес), значение которой в килограммах округленно указывается после буквы Р. На главных путях железных дорог России эксплуатируются рельсы Р 65 (95% протяжения путей), Р 75 (0, 5%), Р 50 (4%) и Р 43 (0, 5%). В настоящее время прокатываются и укладываются, в основном, рельсы типа Р 65; частично — Р 65 К и Р 50.

Длина рельса Стандартная длина рельсов – 25, 0 и 12, 5 м, а укороченных для укладки в кривых– 24, 92; 24, 84; 12, 46; 12, 42; 12, 38 м. Рельсы длиной 12, 5 м укладываются в уравнительные пролеты бесстыкового пути и в стрелочные переводы. Длина рельсовых плетей бесстыкового пути устанавливается проектом в зависимости от местных условий. Для уменьшения числа сварных стыков, а также числа отказов пути начат выпуск рельсов длиной 50 -150 м.

Химический состав рельсовой стали в процентах (осредненно) • • Углерод - 0, 71 -0, 82 Марганец - 0, 75 -1, 05 Кремний - 0, 25 -0, 45 Микродобавки ванадия, титана, хрома С повышением в стали углерода С повышается общая прочность рельсов при изгибе, твердость и износостой кость. Марганец Мn увеличивает твердость, износостойкость и вязкость рельсовой стали, а кремний Si — твердость и износостойкость. Ванадий, титан и цирконий микрорегилирующие и модифицирующие добавки, улучшающие структуру и качество стали.

Углерод и марганец Твердость (износостойкость) • Повышают: - сопротивление износу, - вязкость, сопротивление ударным воздействиям Содержание углерода

Вредные добавки • Фосфор - создает хладноломкость • Сера - вызывает красноломкость • Алюминий - вызывает образования силикатов (неметаллических включений провоцирующих образование трещин) Фосфор Р и сера S вредные примеси. При низких температурах рельсы с большим содержанием фосфора становятся хрупкими, а серы красноломкими (при прокате рельсов образуются трещины).

Поперечный профиль рельса

История развития профиля рельса

Профиль первого стального рельса дороги Петербург – Москва (1866 год). ~57 127 ~101, 6

Основные части рельса • Головка • Шейка • Подошва

Рельс Р 65 (поперечный профиль)

Поперечный профиль рельса уклон 1: 4

Основные размеры поперечного сечения рельсов Наименование размера поперечного сечения Значение размера для типа рельса Р 50 Р 65 65 К Р 75 Высота рельса, H 152 180 181 192 Высота шейки, h 83 105 104, 4 Ширина головки, b 72 75 75 75 Ширина подошвы, B 132 150 150 Толщина шейки, e 16 18 18 20 Высота пера, m 10, 5 11, 2 13, 5

Основные причины выхода рельсов из строя 1. Контактно-усталостные и усталостные трещины 2. Боковой износ в кривых 3. Волнообразный износ 4. Коррозия подошвы

Технология производства рельсов Современная рельсовая сталь выплавляется преимущественно с использованием кислородного дутья. Признаками процесса являются: • подвод перемешивающего газа снизу через днище конвертора (комбинированная продувка). • раскисление без добавки алюминия; • вакуумная дегазация; • непрерывная разливка.

Контроль производства рельсов После рихтовки рельс поступает на технический контроль, выполняемый в автоматическом режиме и включающий: • ультразвуковую дефектоскопию; • исследование поверхности рельсов с помощью вихревых токов; • определение вертикальной и горизонтальной плоскости; • оценку правильности профиля.

Термообработка рельсов • Значительного улучшения качества рельсовой стали достигают ее термоупрочнением или закалкой. В настоящее время используется способ термического упрочнения рельсов - объемная закалка (рельсовую сталь закаливают одновременно в головке, шейке и подошве). • Объемнозакаленные или термоупрочненные рельсы имеют срок службы в 1, 3 ÷ 1, 5 раза выше, чем обычные.

Маркировка рельсов

На шейке с одной стороны каждого рельса в горячем состоянии выкатывают выпуклую маркировку, содержащую: • обозначение предприятия-изготовителя (например К - Кузнецкий металлургический комбинат, Т - Нижнетагильский металлургический комбинат); • месяц (римскими цифрами) и год изготовления (арабскими цифрами); тип рельса; • обозначение направления прокатки стрелкой (острие стрелки указывает на передний конец рельса по ходу прокатки). Маркировочные знаки должны быть высотой от 30 до 40 мм и выступать на 1 -3 мм с плавным переходом к поверхности шейки.

Маркировку наносят не менее чем в четырех местах (на рельсах длиной до 12, 52 м — не менее чем в двух местах) по длине рельса. На шейке каждого рельса на той же стороне, где выкатаны выпуклые маркировочные знаки, в горячем состоянии клеймением наносят: • шифр плавки, который включает: обозначение способа выплавки (для конвертерного (К) и электропечного (Э) производства стали]; • условное обозначение стали [X — низколегированная, IV — микролегированная ванадием, Т — микролегированная титаном]; • обозначение сталеплавильного агрегата и порядковый номер плавки. Шифр плавки наносят по длине рельса на расстоянии не менее одного метра от торцов; • условное обозначение контрольных рельсов; • условное обозначение термоупрочненных рельсов в виде кольца

Сроки службы рельсов Основными видами повреждений, деформаций и дефектов рельсов являются: • Трещины; • отслоения; • выкрашивания; • смятия; • истирания; • наплывы; • коррозия металла; • механические повреждения рельсов (изгибы, пробуксовины, выколы головки или подошвы, внутренние усталостные дефекты в металле рельса и др.

Дефектный рельс — это рельс, у которого в процессе эксплуатации произошло, как правило, постепенное снижение служебных свойств ниже нормативного уровня, однако еще обеспечивается безопасный пропуск поездов, хотя в ряде случаев уже требуется ограничение скорости движения. Такие рельсы заменяются в плановом порядке. Режим их эксплуатации до момента устранения дефектов или планового изъятия решается в зависимости от конкретных условий. Остродефектный рельс — это рельс, представляющий прямую угрозу безопасности движения из-за возможного разрушения под поездом или схода колес с рельсов из-за его дефекта. После обнаружения остро дефектный рельс заменяется немедленно. До его замены движение поездов прекращается.

Одиночный выход рельсов Интенсивность одиночного выхода рельсов зависит от пропущенного по ним тоннажа (наработки), интенсивности его нарастания (грузонапряженности), динамических нагрузок от подвижного состава конструкции пути и его состояния, плана и профиля пути и других факторов.

Кривые нарастания одиночного изъятия рельсов γ на прямых и пологих кривых (для средних условий) в зависимости от пропущенного тоннажа Т (деревянные шпалы, звеньевой путь, рельсы нетермообработанные) Т, млн. т брутто

Дефекты рельсов По дефектности рельсы подразделяются на 9 групп: 1. Отслоения и выкрашивания металла на поверхности катания. 2. Поперечные трещины в головке рельса и изломы. 3. Продольные трещины в головке. 4. Смятие и неравномерный износ головки. 5. Дефекты и повреждения шейки. 6. Дефекты и повреждения подошвы. 7. Изломы по всему сечению подошвы. 8. Изгибы рельсов. 9. Прочие дефекты.

Распределение выхода рельсов по видам дефектов

Направления повышения надежности рельсового хозяйства 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Термическая обработка; Повышение чистоты металла (вакуумирование в ковше, продувка в ковше аргоном); Периодическая шлифовка головки; Лубрикация; Укладка бесстыкового пути; Повторная укладка отремонтированных рельсов; Разработка методов ремонта рельсов в пути; Совершенствование поперечного профиля.