Материал: ZhPD_11

1.Определение понятие системы «железнодорожный путь». Основные подсистемы железнодорожного пути( в том числе на мостах и в тоннелях)

Железнодорожный путь – это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов. Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений.

Назначение железнодорожного пути

- направлять движение колес подвижного состава;

- обеспечивать пространственную (в вертикальной и горизонтальной плоскостях) устойчивость рельсовой колеи;

- воспринимать нагрузки от подвижного состава и передавать их на земную поверхность;

- выравнивать земную поверхность, обеспечивать необходимый план и профиль рельсовой колеи

Рельс - Стальной узкий брус, укрепляемый на шпалах дорожного полотна и служащий для образования гладкой непрерывной поверхности для движения колес вагонов.

Железнодорожные рельсовые скрепления - Металлические элементы железнодорожного пути, с помощью которых концы рельсов соединяются между собой и рельсы крепятся к шпалам и которые должны обеспечивать надежную и достаточно упругую их связь, неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускать их продольного смещения и опрокидывания, а при использовании железобетонных шпал, помимо этого, электрически изолировать рельсы и шпалы.

Подрельсовые основания — опоры рельсов железнодорожного пути, воспринимающие давление от рельсов и передающие их на балластный слой или элементы искусственного сооружения. Подрельсовое основание обеспечивает правильное положение рельсов в процессе эксплуатации. Выполняется обычно в виде шпал.

Противоугон — устройство для защемления подошвы рельса и передачи продольных сил при движении подвижного состава на шпалы или подкладки; препятствует продольному перемещению рельсов — угону пути.

Балластный слой — основание для рельсовых опор, балластный слой равномерно распределяет воспринимаемые от опор нагрузки на возможно большую поверхность нижнего строения и препятствует боковым и продольным смещениям шпал под воздействии поездов.

Песчаная подушка служит для дренажа, сопротивление высыханию и чрезмерному разбуханию, так же для предотвращения засорения балластного слоя земляным полотном.

2.Силы, действующие на путь

В зависимости от направления действия внешних сил по отношению к оси пути нагрузки на путь делят на вертикальные, горизонтальные поперечные и горизонтальные продольные. Эти нагрузки могут быть статическими и динамическими.

Статические нагрузки имеют место при передаче колёсами рельсам веса экипажа при его скорости, равно нулю. Собственный вес верхнего строения пути является статической нагрузкой по отношению к нижнему строению пути.

Динамические нагрузки на путь определяются динамическими процессами, протекающими в единой механической системе экипаж — путь при движении экипажа. Они в значительной мере зависят от случайных размеров и форм неровностей пути и колёс подвижного состава.

Вертикальные динамические силы.

Горизонтальные динамические поперечные силы возникают на колёсах экипажа при его движении в криволинейных участках пути и при извилистом движении на прямых участках. Горизонтальная поперечная сила, передаваемая гребнем колеса рельсу, называется направляющим усилием. Кроме того, колёса сообщают рельсам по поверхностям катания горизонтальные поперечные силы.

3.Типы верхнего строения пути

Верхнее строение железнодорожного пути состоит из следующих элементов: рельсов со скреплениями и противоугонами, балластного слоя, стрелочных переводов и глухих пересечений, шпал и переводных брусьев.

При капитальном ремонте пути верхнее строение главных путей в зависимости от интенсивности и условий движения поездов на участке должно быть приведено к определенному типу: особо тяжелому, тяжелому или нормальному.

4.Критерии оценки прочности пути

Методы расчётов ЖД пути на прочность должны представлять возможность выбора конструкций с заданными уровнями прочности в конкретных условиях эксплуатации.

в инженерные методы расчётов верхнего строения пути на прочность введены следующие основные принципы:

1. динамические вертикальные силы, передаваемые подвижным составом рельсам, являются статическими величинами с высоким уровнем вероятности. Этим обеспечивается условие, что 99,4% всего количества колёс данного типа, прошедших через расчётное сечение, вызовут напряжение в рельсах меньше принятого возможного;

2. возникающие в эксплуатации дефекты рельсов являются следствием накопления усталостных повреждений в металле. Эти повреждения и остаточные деформации других эл-ов пути накапливаются по мере увеличения пропущенного по рельсам тоннажа;

3. параметры прочности материалов также являются статическими величинами. Это объясняется тем, что значение средних динамических напряжений в элементах в пути определяются с большой точностью статическими осевыми нагрузками, которые при заданных условиях эксплуатации изменяются относительно мало.

При определении напр-ий в эл-ах пути от дей-я вертик. нагрузок в динамике принято, что на расчётном колесе, т.е. колесе стоящем в рассматриваемом сечении, действует наибольшая нагрузка, а на других колёсах, смежных с расчётными – нагрузки средней величины.

5.Назначение рельсов и требования, предъявляемые к ним. Типы, профили, длины рельсов.

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЬСОВ

- Создавать поверхность с наименьшим сопротивлением качению колес подвижного состава;

-Непосредственно воспринимать и упруго передавать воздействие от колес подвижного состава на опоры (шпалы, брусья и т.п.);

-Направлять движение колес подвижного состава;

-На участках с автоблокировкой рельсовые нити служат проводниками сигнального тока;

-На участках с электрической тягой рельсовые нити служат проводниками обратного тягового тока.

ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЬСАМ

1. В целях обеспечения наибольшей прочности пути при движении поездов с большими осевыми нагрузками и высокими скоростями рельсы должны быть тяжелыми;

2. Исходя из соображений экономии металла и упрощения работы с ними при погрузке, транспортировке, одиночной замене и т.п. рельсы должны быть легкими;

3. Для лучшего сопротивления изгибу под нагрузкой рельсы должны быть жесткими;

4. С целью уменьшения уровня динамических сил рельсы должны быть гибкими;

5. Для предупреждения хрупких изломов от ударно-динамического воздействия колес подвижного состава рельсы должны быть вязкими;

6. По соображениям контактной выносливости рельсы должны быть достаточно твердыми;

7. Для лучшего сцепления колес локомотивов с рельсами их поверхность должна обладать наибольшим трением;

8. В целях уменьшения сопротивления движению колес вагонов поверхность катания рельсов должна быть наиболее гладкой;

9. Должны обеспечивать безопасный пропуск поездов с установленными скоростями;

10. Должны быть долговечными;

11. Должны быть технологичными;

12. Должны иметь большой срок службы

Классификация рельсов

по типу(Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1,0 м, значение которой округленно проставляется после буквы Р)

- Р50 - Р65 - Р75

- Р65К (для наружных нитей кривых участков пути)

Типы, профили, длины рельсов

Поверхность катания головки ново­го рельса для центральности передачи нагрузки от колеса имеет выпуклое кри­волинейное очертание. У рельсов Р75, Р65 и Р50 средняя часть головки прока­тывается по радиусу 500 мм, переходя­щему в радиус 80 мм. Переход к боко­вым граням головки осуществляется по кривой радиуса 13—15 мм, что обеспечива­ет достаточно плотное прижатие гребня колеса к боковому закруглению головки рельса и предотвращает вкатывание гребней колес на рельс.

Боковые грани головок выполняют с уклоном 1:20.

Во избежание значительной кон­центрации местных напряжений и об­разования закалочных трещин при ос­тывании рельса после проката со­пряжения боковых и нижних граней головки и всех граней подошвы выпол­няют по кривым радиуса 2—4 мм.

Переход от головки и подошвы к шейке рельса, через которую головка передает давление от колес подвижно­го состава на подошву, а подошва — на подрельсовые опоры, делается осо­бенно плавным, и сама шейка имеет криволинейное очертание. Это обеспечивает минимальную кон­центрацию местных подголовочных напряжений и напряжений в зоне пере­хода шейки в подошву.

Если концы рельсов не сваривают друг с другом, то они соединяются на­кладками с помощью болтов. Нижние грани головки и верхние поверхности подошвы рельса имеют уклон 1:4 как и опорные поверхности стыковых накла­док

Подошве рельса придают достаточ­ную ширину, чтобы обеспечить боко­вую устойчивость рельса на опорах и достаточную площадь для опирания накладок.

Стандартная длина рельсов на сети железных дорог России — 25,0 м. Для укладки на внутренних нитях кривых участков пути изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м.

Для уменьшения числа стыков рельсы сваривают в плети. Длина коротких бесстыковых плетей на дорогах Российской Федерации — до 800 м, длинных — более 800.

6.Анализ элементов поперечного профиля рельсов

1 – КОЛЁСНЫЙ ЦЕНТР 2 – КРУГ КАТАНИЯ 3 – ГРЕБЕНЬ 4 – КАТЯЩАЯСЯ ПОВЕРХНОСТЬ 7 – ПЯТКА

5 – ГОЛОВКА РЕЛЬСА - верхняя часть рельса, непосредственно воспринимающая давление колес. Г. р. направляет движение колес, имеющих бандажи со специальным гребнем с внутренней стороны.

6 – ШЕЙКА РЕЛЬСА - наиболее тонкая часть рельса, соединяющая его головку с пятой. В рельсах старых типов Ш. р. изготовлялись с параллельными боковыми гранями; в настоящее время их проектируют с вогнутыми поверхностями и увеличенной толщиной у головки и подошвы, чтобы уменьшить напряжения в этих местах. У концов рельса в шейке просверливаются отверстия для болтов и для рельсовых соединителей.

ПОДОШВА РЕЛЬСА - нижняя плоскость пяты широкоподошвенного рельса, которой он опирается на подкладку или непосредственно на шпалу. П. р. иногда наз. всю его нижнюю опорную часть — пяту.

9.Рельсовые цепи автоблокировки

Устройства автоблокировки и АЛС, применяемые на железных дорогах России основаны на использовании электрических рельсовых цепей. С их помощью контролируют занятое или свободное состояние блок-участков, а также целостность рельсовых нитей.

Многообразие систем автоблокировки объясняется применением различных электрических рельсовых цепей.

На железных дорогах России применяются системы автоблокировки, в которых использованы рельсовые цепи с изолирующими стыками. В них информация о состоянии впереди расположенных блок-участков и порядке ведения поезда с точки зрения сближения его с впереди идущим поездом передается машинисту путевыми светофорами.