Изменения

БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ– железнодорожный путь, содержащий сварные рельсовые плети, длина которых настолько велика, что температурные силы, возникающие в них при максимальных колебаниях температуры за год, не в состоянии преодолеть сил сопротивления продольному сдвигу по всей длине плетей. По существующей на отечественных ж. д. классификации к понятию «бесстыковой путь» относят также участки со сварными плетями, имеющими длину, равную длине блок-участка (обычно 2-4 км), и более короткие -со сварными плетями длиной 500—800 м, между которыми уложены 2-4 уравнительных рельса длиной по 12,5 м. В последнем случае бесстыковой путь представляет собой чередование сварных плетей и коротких участков звеньевого пути. Бесстыковой путь является наиболее прогрессивной конструкцией ж.-д. пути; начиная с 1960-х гг. широко применяется в качестве типовой на скоростных ж.-д. линиях за рубежом, а также на отдельных направлениях дорог России. Отсутствие стыков (самых слабых и напряженных мест пути) при отшлифованной поверхности головки рельса и хорошем содержании пути практически исключает какие-либо динамические воздействия на пассажиров (полная комфортность), уменьшает (по сравнению с конструкциями пути с короткими рельсами) удельное сопротивление движению поезда (до 15%), сокращает расходы на ремонты подвижного состава и пути (на 10% и более), продлевает сроки службы элементов верхнего строения пути (до 20-25%), снижает уровень шума (на 5-15 дБ).

БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ– железнодорожный путь, содержащий сварные рельсовые плети, длина которых настолько велика, что температурные силы, возникающие в них при максимальных колебаниях температуры за год, не в состоянии преодолеть сил сопротивления продольному сдвигу по всей длине плетей. По существующей на отечественных ж. д. классификации к понятию «бесстыковой путь» относят также участки со сварными плетями, имеющими длину, равную длине блок-участка (обычно 2-4 км), и более короткие -со сварными плетями длиной 500—800 м, между которыми уложены 2-4 уравнительных рельса длиной по 12,5 м. В последнем случае бесстыковой путь представляет собой чередование сварных плетей и коротких участков звеньевого пути. Бесстыковой путь является наиболее прогрессивной конструкцией ж.-д. пути; начиная с 1960-х гг. широко применяется в качестве типовой на скоростных ж.-д. линиях за рубежом, а также на отдельных направлениях дорог России. Отсутствие стыков (самых слабых и напряженных мест пути) при отшлифованной поверхности головки рельса и хорошем содержании пути практически исключает какие-либо динамические воздействия на пассажиров (полная комфортность), уменьшает (по сравнению с конструкциями пути с короткими рельсами) удельное сопротивление движению поезда (до 15%), сокращает расходы на ремонты подвижного состава и пути (на 10% и более), продлевает сроки службы элементов верхнего строения пути (до 20-25%), снижает уровень шума (на 5-15 дБ).

Бесстыковой путь – температурно-напряженная конструкция. В рельсах сварных плетей изменение температуры относительно «нейтральной» (при которой сварные плети были закреплены в проектном положении) приводит к возникновению температурных напряжений. В этой связи расчет бесстыкового пути следует производить на прочность и устойчивость. Суммарные напряжения в подошве рельса складываются из температурных напряжений и «изгибных» (от колес подвижного состава) – акп При допускаемых напряжениях в рельсах [а] чем больше влияние at, тем меньше остается «запаса» на акп = [а] – аt. Для того, чтобы иметь под колесами проходящих поездов фактические кромочные напряжения (растяжения), не превосходящие акп , необходимо применять рельсы повышенной мощности – для условий российских ж. д. не легче рельсов типа Р65.

Бесстыковой путь – температурно-напряженная конструкция. В рельсах сварных плетей изменение температуры относительно «нейтральной» (при которой сварные плети были закреплены в проектном положении) приводит к возникновению температурных напряжений. В этой связи расчет бесстыкового пути следует производить на прочность и устойчивость. Суммарные напряжения в подошве рельса складываются из температурных напряжений σt и «изгибных» (от колес подвижного состава) – σкп При допускаемых напряжениях в рельсах [σ] чем больше влияние σt, тем меньше остается «запаса» на σкп = [σ] – σt. Для того, чтобы иметь под колесами проходящих поездов фактические кромочные напряжения (растяжения), не превосходящие акп , необходимо применять рельсы повышенной мощности – для условий российских ж. д. не легче рельсов типа Р65.

Помимо расчета на прочность при очень низких температурах необходимо проверять возможность образования недопустимо большого зазора при сквозном изломе рельсовой плети, имеющей, например, при температуре минус 50 °С растягивающее усилие 975-1000 кН (по одной рельсовой нитке). В практике эксплуатации бесстыкового пути даже при температуре минус 30-45 °С при изломах плетей были зафиксированы зазоры, равные 60-70 мм, что влечет за собой сход колес подвижного состава.

Помимо расчета на прочность при очень низких температурах необходимо проверять возможность образования недопустимо большого зазора при сквозном изломе рельсовой плети, имеющей, например, при температуре минус 50 °С растягивающее усилие 975-1000 кН (по одной рельсовой нитке). В практике эксплуатации бесстыкового пути даже при температуре минус 30-45 °С при изломах плетей были зафиксированы зазоры, равные 60-70 мм, что влечет за собой сход колес подвижного состава.

Повышение температуры свободно лежащего рельса вызывает его удлинение. В условиях бесстыкового пути средняя (основная) часть рельса не имеет возможности изменять свою длину. При повышении температуры возникают продольные силы сжатия Nt, которые при достижении своих критических значений Nk, могут инициировать т. н. выброс пути – резкое его искривление в горизонтальной (чаще) и вертикальной (реже) плоскостях. Экспериментами и расчетами установлена величина нагрева [Aty] (сверх нейтральной температуры, когда продольные температурные силы равны нулю), при достижении которой Nt= Nk и возможно нарушение устойчивости температурно-напряженного бесстыкового пути. Величина [Atу] для одной и той же конструкции пути зависит от радиуса кривой, на длине которой уложен бесстыковой путь. Чем меньше радиус, тем требуется меньшая продольная сила N" (а отсюда меньшее значение Aty) для нарушения устойчивости бесстыкового пути. Ниже приведены значения [Aty] для бесстыкового пути, уложенного на участках кривых с радиусом R рельсами Р65 на типовых железобетонных шпалах и щебеночном балласте.

Повышение температуры свободно лежащего рельса вызывает его удлинение. В условиях бесстыкового пути средняя (основная) часть рельса не имеет возможности изменять свою длину. При повышении температуры возникают продольные силы сжатия Nt, которые при достижении своих критических значений Nk, могут инициировать т. н. выброс пути – резкое его искривление в горизонтальной (чаще) и вертикальной (реже) плоскостях. Экспериментами и расчетами установлена величина нагрева [Δty] (сверх нейтральной температуры, когда продольные температурные силы равны нулю), при достижении которой Nt= Nk и возможно нарушение устойчивости температурно-напряженного бесстыкового пути. Величина [Δtу] для одной и той же конструкции пути зависит от радиуса кривой, на длине которой уложен бесстыковой путь. Чем меньше радиус, тем требуется меньшая продольная сила N" (а отсюда меньшее значение Δty) для нарушения устойчивости бесстыкового пути. Ниже приведены значения [Δty] для бесстыкового пути, уложенного на участках кривых с радиусом R рельсами Р65 на типовых железобетонных шпалах и щебеночном балласте.

Best put table.jpg

[[Файл:Best put table.jpg|center]]

Температура рельса, как правило, не совпадает с температурой окружающего воздуха. За счет интенсивной солнечной радиации в летние жаркие дни температура рельса выше температуры воздуха на величину At, которая в зависимости от географического расположения ж.-д. линии может быть в пределах от 15-16 °С (северные регионы) до 23-24 °С (средняя и южная полоса России). С учетом распределения температуры рельса по его сечению расчетное значение At на ж. д. России принято равным 20 °С.

Температура рельса, как правило, не совпадает с температурой окружающего воздуха. За счет интенсивной солнечной радиации в летние жаркие дни температура рельса выше температуры воздуха на величину Δt, которая в зависимости от географического расположения ж.-д. линии может быть в пределах от 15-16 °С (северные регионы) до 23-24 °С (средняя и южная полоса России). С учетом распределения температуры рельса по его сечению расчетное значение Δt на ж. д. России принято равным 20 °С.

Бесстыковой путь требует высокого технического уровня текущего содержания, наличия специализированных транспортных средств для перевозки длинных плетей, машин и механизмов для сварки рельсов в пути, их укладки и замены (при капитальных ремонтах). При годовых температурных амплитудах рельсов более  

Бесстыковой путь требует высокого технического уровня текущего содержания, наличия специализированных транспортных средств для перевозки длинных плетей, машин и механизмов для сварки рельсов в пути, их укладки и замены (при капитальных ремонтах). При годовых температурных амплитудах рельсов более 110 °С укладка пути на типовых шпалах возможна в кривых радиусом R>600 м. Для укладки бесстыкового пути при таких температурных амплитудах (например, на ж. д. Восточной Сибири, Байкало-Амурской магистрали, линии Таммот -Якутск) необходимо повысить его устойчивость при нагревании сверх величин [Δty]. На дорогах России и за рубежом проводятся комплексные исследования по укладке бесстыкового пути на подрельсовое основание, имеющее повышенное сопротивление поперечному смещению рельсошпальной решетки. В числе таких решений – замена железобетонных шпал малогабаритными рамами; омоноличивание щебеночной балластной призмы вяжущими полимерными составами; замена балластной призмы железобетонным монолитным основанием и др.

110 °С укладка пути на типовых шпалах возможна в кривых радиусом R>600 м. Для укладки бесстыкового пути при таких температурных амплитудах (например, на ж. д. Восточной Сибири, Байкало-Амурской магистрали, линии Таммот -Якутск) необходимо повысить его устойчивость при нагревании сверх величин [Aty]. На дорогах России и за рубежом проводятся комплексные исследования по укладке бесстыкового пути на подрельсовое основание, имеющее повышенное сопротивление поперечному смещению рельсошпальной решетки. В числе таких решений – замена железобетонных шпал малогабаритными рамами; омоноличивание щебеночной балластной призмы вяжущими полимерными составами; замена балластной призмы железобетонным монолитным основанием и др.

Надежная работа бесстыкового пути зависит от недопущения продольного перемещения рельсовых плетей, что может быть обеспечено надежной связью рельса с основанием. При недостаточном нажатии пружинных клемм промежуточных рельсовых скреплений на подошву рельса под воздействием колес подвижного состава возникают местные подвижки сварных плетей. Образуются зоны добавочного сжатия (до 800-900 кН по обеим рельсовым ниткам), которые, складываясь с температурными силами N", могут превысить максимально допустимые продольные силы, что приведет к выбросу пути. Одновременно на другой стороне плети появляются добавочные растягивающие силы аналогичной величины, которые при низких температурах могут привести к излому и разрыву плети. При костыльном промежуточном рельсовом скреплении, которое широко применяется на участках бесстыкового пути в США, Канаде и других странах на деревянных шпалах, в целях недопущения продольного перемещения сварных плетей на подошву рельса устанавливают пружинные скобы-противоугоны, упирающиеся в боковые поверхности шпал (по 2 или 4 пружинных противоугона на каждую или каждую вторую шпалу).

Надежная работа бесстыкового пути зависит от недопущения продольного перемещения рельсовых плетей, что может быть обеспечено надежной связью рельса с основанием. При недостаточном нажатии пружинных клемм промежуточных рельсовых скреплений на подошву рельса под воздействием колес подвижного состава возникают местные подвижки сварных плетей. Образуются зоны добавочного сжатия (до 800-900 кН по обеим рельсовым ниткам), которые, складываясь с температурными силами N", могут превысить максимально допустимые продольные силы, что приведет к выбросу пути. Одновременно на другой стороне плети появляются добавочные растягивающие силы аналогичной величины, которые при низких температурах могут привести к излому и разрыву плети. При костыльном промежуточном рельсовом скреплении, которое широко применяется на участках бесстыкового пути в США, Канаде и других странах на деревянных шпалах, в целях недопущения продольного перемещения сварных плетей на подошву рельса устанавливают пружинные скобы-противоугоны, упирающиеся в боковые поверхности шпал (по 2 или 4 пружинных противоугона на каждую или каждую вторую шпалу).

Ремонт и текущее содержание (включая выправку отдельных неисправностей) участков бесстыкового пути имеют свои особенности, обусловленные температурно-напряженной конструкцией пути. Приведенные значения [Aty] применимы при технически исправном бесстыковом пути, когда шпальные ящики заполнены щебнем по норме, балласт уплотнен, рельсовые нити не имеют «углов» в плане. При подъемке, сдвижке, рихтовке пути, очистке щебня и других операциях при текущем содержании и ремонтах сопротивление рельсошпальной решетки ее смещению в горизонтальной и вертикальной плоскостях резко уменьшается. В результате нарушение устойчивости (при нагревании сварных плетей) наступает при превышении температуры рельса над нейтральной при меньших значениях Atу. Руководствуются нормативами, конкретно указывающими, при каких превышениях температуры рельса (над температурой, при которой плети были уложены и закреплены к шпалам пружинными клеммами) разрешается выполнять различные виды путевых работ.

Ремонт и текущее содержание (включая выправку отдельных неисправностей) участков бесстыкового пути имеют свои особенности, обусловленные температурно-напряженной конструкцией пути. Приведенные значения [Δty] применимы при технически исправном бесстыковом пути, когда шпальные ящики заполнены щебнем по норме, балласт уплотнен, рельсовые нити не имеют «углов» в плане. При подъемке, сдвижке, рихтовке пути, очистке щебня и других операциях при текущем содержании и ремонтах сопротивление рельсошпальной решетки ее смещению в горизонтальной и вертикальной плоскостях резко уменьшается. В результате нарушение устойчивости (при нагревании сварных плетей) наступает при превышении температуры рельса над нейтральной при меньших значениях Atу. Руководствуются нормативами, конкретно указывающими, при каких превышениях температуры рельса (над температурой, при которой плети были уложены и закреплены к шпалам пружинными клеммами) разрешается выполнять различные виды путевых работ.

При ремонтах пути, работе балластеров, щебнеочистительных и других машин в подготовительный период производится «разрядка напряжений» на всем протяжении участка, где планируется выполнение работ: длинные сварные плети освобождаются от связи со шпалами – снятием клеммного нажатия на подошву рельса и «вывешиванием» плетей на ролики или подведением под подошву рельсов специальных прокладок, обеспечивающих очень низкий коэффициент трения рельсов с основанием; снятием накладок на концах сварных плетей. После проведения этих операций, производимых с использованием гидравлических и других приборов, происходит удлинение сильно нагретой плети. При этом продольные силы сжатия снимаются и опасность выброса пути при подъемках и рихтовке плетей исключается.

При ремонтах пути, работе балластеров, щебнеочистительных и других машин в подготовительный период производится «разрядка напряжений» на всем протяжении участка, где планируется выполнение работ: длинные сварные плети освобождаются от связи со шпалами – снятием клеммного нажатия на подошву рельса и «вывешиванием» плетей на ролики или подведением под подошву рельсов специальных прокладок, обеспечивающих очень низкий коэффициент трения рельсов с основанием; снятием накладок на концах сварных плетей. После проведения этих операций, производимых с использованием гидравлических и других приборов, происходит удлинение сильно нагретой плети. При этом продольные силы сжатия снимаются и опасность выброса пути при подъемках и рихтовке плетей исключается.