Конструкция бесстыкового пути

1.

Конструкция бесстыкового
пути
Преимущества бесстыкового пути
по сравнению с бесстыковым.

2.

Бесстыковой путь это железнодорожный путь со сварными рельсовыми плетями, у
которых при изменениях температуры удлиняются или укорачиваются концевые
участки длиной до 50-70 м, а на остальном протяжении возникают продольные силы,
пропорциональные изменениям температуры.
Бесстыковой путь состоит из рельсовых плетей и уравнительных пролётов.
Достоинства бесстыкового пути:
-повышение плавности и комфортабельности движения поездов;
-снижение основного удельного сопротивления движению поездов и, в связи с этим,
экономия топлива и электроэнергии на тягу поездов;
-улучшение показателей динамического взаимодействия пути и подвижного состава;
-продление сроков службы элементов верхнего строения пути;
-снижение объёмов работ по выправке пути;
-сокращение потребности в очистке щебёночного балласта на угольно-рудных
маршрутах;
-сокращение расходов на ремонт и содержание ходовых частей подвижного состава;
-уменьшение расхода метала на стыковые скрепления;
-повышение надёжности работы электрических рельсовых цепей;
-улучшение экологической ситуации.
основное отличие работы бесстыкового
пути от обычного звеньевого - в рельсовых
плетях действуют значительные
продольные усилия, вызываемые
изменениями температуры;

3.

В настоящее время существует три конструкции бесстыкового пути:
1. Путь температурно-напряженного типа. В этой конструкции средняя часть рельса
остается неподвижной, а подвижные концевые участки определяются расчетом. Это
плети, где расчетная амплитуда температур меньше допустимой, или другими словами
– интервал закрепления температур более 100 С.
2. Путь с сезонной разрядкой температурных напряжений. Эта конструкция пути
устраивается в том случае, когда в результате расчета, интервал закрепления получается
менее 100 С. (или менее 70 С в крутых кривых). Эта конструкция пути подразумевает
регулировку напряжений дважды в год.
3. Путь с саморазрядкой температурных напряжений. Такая конструкция применяется на
мостах подразумевает устройство уравнительного прибора.
На отечественных железных дорогах типовой является конструкция температурнонапряженного бесстыкового пути, которая реагирует как на динамические
воздействия подвижного состава, так и силы, возникающие в пути при изменениях
температуры рельсов.
Особенность и основное отличие бесстыкового пути от звеньевого – наличие в
рельсовых плетях, не имеющих возможности изменять свою длину, значительных
продольных сил, вызываемых изменениями температуры. Эти продольные силы (Nt),
зависят от разницы температур (Δt) закрепления и фактической температуры рельса.
Летом, как правило, это сжимающие, зимой растягивающие силы. При несоблюдении
правил эксплуатации бесстыкового пути сжимающие силы могут привести к
выбросу, растягивающие к разрыву стыка или даже излому плети. При понижении
температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления в них
возникают продольные силы растяжения; при повышении продольные силы сжатия.

4.

Каждая плеть имеет три участка: средняя неподвижная часть плети ℓнп и два концевых,
подвижных или «дышащих» участка ℓд. (Рисунок 4). На «дышащих» концах плети
реализуются температурные продольные перемещения. На протяжении средней части
плети продольные силы равны Nt, а к концам плети они уменьшаются до значения сил
сопротивления, обеспеченных стыковыми накладками.
При этом возникающие продольные силы в рельсовой плети могут быть определены по
формуле
Р= α ∙E ∙F ∙∆t (т),
где, α – коэффициент линейного расширения рельсовой стали;
α = 0,0000118 1/град;
E – модуль упругости рельсовой стали; Е = 2,1∙106 кг/см2;
F – площадь поперечного сечения рельса; для Р65 → F=82,7 см2;
∆t – изменение температуры рельса, С°

5.

Следовательно, силы, которые возникают в рельсах при изменении их температуры
относительно температуры закрепления, имеют конечную величину и зависят только от
перепада температуры и не зависят от длины плетей. То есть, при изменении
температуры рельсов на 1о С продольная сила изменяется на 2 т. Температурные силы
гасятся погонными силами трения, которые зависят от силы затяжки скреплений.
Температурная сила это - продольная сила, возникающая и действующая в
рельсовой плети при изменениях температуры по сравнению с температурой
закрепления
Таким образом температурные силы и длина дышащих концов зависят только от
изменения температуры рельсов относительно температуры закрепления ∆tо. и не
зависят от длины плети Для снижения затрат при текущем содержании пути,
необходимо стремиться сокращать длину «дышащих» концов. Длина «дышащего» конца
плети определяется формулой
ℓд = (Nt – Rст)/r
где – Rст – сила сопротивления продольному перемещению рельса в стыке,
образующаяся от прижатия стыковых накладок к рельсам;
r – погонное сопротивление сдвигу рельсов относительно шпал в продольном
направлении, образующееся от прижатия рельсов клеммами промежуточных
скреплений.
Из этой формулы видно, что длина «дышащих» концов зависит от затяжки стыковых и
промежуточных скреплений Поэтому для правильной и надежной эксплуатации
бесстыкового пути необходимо обеспечивать нормативное закрепление
промежуточных и стыковых скреплений, владеть информацией о фактической
температуре закрепления рельсовой плети, а также содержать балластную призму в
рамках установленных нормативов.

6.

Температурой закрепления называется температура рельсовой плети, при которой
температурная сила (температурное напряжение) в плети равно нулю;
Расчётный интервал температур закрепления это диапазон температур закрепления, в
котором обеспечивается необходимая устойчивость рельсовых плетей при повышении
температуры и прочность плетей при ее понижении.
Оптимальная температура закрепления это значение температуры закрепления, при
которой обеспечивается не только прочность рельсов, рельсовых стыков и устойчивость
пути, но и создаются наиболее благоприятные условия для проведения текущих и
ремонтных работ;

7.

Короткие и длинные рельсовые плети. Электроконтактная и алюминотермитная сварка
рельсов.
Рельсовая плеть это рельс, имеющий длину более 100 м, изготовленный сваркой более
коротких рельсов. Рельсовые плети могут быть короткими и длинными.
Короткая рельсовая плеть это плеть длиной 800 м и менее.
Длинная рельсовая плеть это плеть, изготовленная путем сварки двух и более коротких
плетей, в том числе равной длине блок-участка, перегона, или неограниченной длины.
Для путей 1-го и 2-го классов плети свариваются из новых рельсов длиной 25 м и 100 м. В пути при
электроконтактном способе сварки с использованием ПРСМ и мобильных рельсосварочных комплексов,
допускается сварка из новых рельсов меньшей длины, но не менее 6 м.
Для путей 4-го и 5-го классов плети свариваются из старогодных рельсов длиной не менее 6 м.
Для путей 3-го класса – в зависимости от специализации и схемы ремонта, плети могут свариваться как из новых
длиной 25 м и 100 м, так и из старогодных рельсов длиной не менее 6 м.
способом ПРСМ и мобильными рельсосварочными комплексами на эксплуатируемых участках они должны быть
одной группы годности с близким друг к другу износом ± 1 мм и пропущенным тоннажом, не превышающим более
чем на 100 млн. тонн брутто в большую сторону, в годах производства они не должны быть старше 20 лет. При
сварке в плети старогодных рельсов в пути электроконтактным
Плети, укладываемые в кривых должны иметь разную длину по наружной и внутренней
нитям с тем, что бы их концы размещались по наугольнику. Не допускается забег концов
плетей в стыках более 80 мм.
Во всех случаях, кроме участков пути между стрелочными переводами укладываемые
короткие плети не должны быть короче 350 м.
Более короткие плети, но длиной не менее 100 м, могут укладываться между стрелочными переводами.
При сварке стыков на стрелочном переводе между концами плетей и стрелочного перевода укладываются
уравнительные стыки.
Между концами не сваренных стрелочных переводов и плетей укладывается две пары уравнительных рельсов
длиной по 12,5 м. При этом концы плетей, уравнительных рельсов и стрелочного перевода должны стягиваться
высокопрочными болтами. При их отсутствии длины плетей должны быть не менее 150 м.

8.

Алюминотермитная сварка рельсов – сварка заливкой жидкого металла между
свариваемыми торцами рельсов, при которой используют знергию экзотермической
реакции смеси оксидов металла и измельчённого алюминиевого порошка, в результате
чего образуется расплавленный присадочный металл.
Электроконтактная сварка рельсов – сильный нагрев стыка током низкого напряжения, в
процессе которого происходит расплавление свариваемых торцов рельсов
образовавшейся электрической дугой.
Дифференцированную термическую обработку в зоне сварных стыков, сваренных
электроконтактным способом, производят посредством нагрева всего сечения рельса на
индукционной установке с последующим принудительным охлаждением головки и
нормализации подошвы и шейки.
Стыки, сваренные в РСП, отмечаются светлой несмываемой краской двумя
вертикальными полосами шириной по 20 мм, которые наносят на всю шейку рельса
внутри колеи симметрично оси стыка на расстоянии 100 мм с обеих сторон шва.
Стыки, сваренные ПРСМ, в таком же порядке отмечаются двумя парами вертикальных
полос на расстоянии 250 мм с каждой стороны от середины стыка.
Стыки, сваренные алюминотермитной сваркой, должны быть отмечены белой краской
двумя полосами шириной 20 мм на шейке и верхней части подошвы рельсов на
расстоянии 100 мм с обеих сторон шва. При установке предохранительных накладок
полосы дублируются на накладках.
Около каждого стыка, сваренного электроконтактным способом в РСП на расстоянии 150
мм от оси шва на шейке рельса наносят его порядковый номер и отделённый от него
дефисом номер плети.
Маркировку стыка, сваренного в пути, наносят справа от стыка на расстоянии 50 мм от
полос.
Маркировка включает:
номер РСП к которому приписана ПРСМ;
номер стыка по сменному рапорту и книге учёта;

9.

букву Т, являющуюся отметкой о проведении дифференцированной термической
обработки;
последние две цифры года сварки стыка.
Между знаками маркировки наносят точки
Маркировку стыка, сваренного термитной сваркой наносят на
расстоянии не ближе 500 мм и не далее 1500 мм от оси сварного
соединения.
Маркировка включает:
номер стыка;
дату, месяц, последние две цифры года сварки;
код предприятия – производителя работ.
Каждая эксплуатируемая плеть должна иметь маркировку. В проекте укладки
бесстыкового пути каждой короткой плети присваивают порядковый номер, под которым
она должна значиться в Журнале учета службы и температурного режима рельсовых
плетей. Правую и левую плети по счету километров отмечают буквами П и Л. В условиях
РСП в начале и конце каждой плети, сваренной из новых или старогодных рельсов, на
расстоянии 12,5 м от ее торцов на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси
пути) светлой несмываемой краской наносятся: номер РСП, номер плети по сварочной
ведомости и длина плети
Маркировка плети в условиях РСП

10.

После укладки плети в путь её маркировка, сделанная в условиях РСП, дополняется
следующей информацией:
Маркировка плети
после укладки в путь
После ввода плетей в оптимальную температуру закрепления температура укладки на
концах плетей удаляется, а вместо нее записывается температура ее закрепления на
постоянный режим работы. При повторном перезакреплении плетей температура
закрепления обновляется. При этом должен быть указан способ введения плетей в
оптимальную температуру закрепления: «Е» - естественным путем, «Р» - после
разрядки напряжений, если укладка производилась при температуре рельсов выше
оптимальной температуры закрепления + 50С, «Г» - с применением гидравлического
натяжного прибора, «Н» - с применением нагревательной установки, «Н+Г» - с
применением нагревательной установки и гидравлического натяжного прибора (ГНУ).
В результате маркировка коротких плетей принимает вид:
21 - 361 – 799,45 - 16Л–03.06.12 +34Е,
где 21 - номер РСП;
361 - номер плети по сварочной ведомости;
799,45 - длина плети, м;
16Л - номер плети по проекту и ее сторонность;
03.06.12 –дата и год укладки плети (берутся две последние цифры);
+34Е - температура закрепления плети на постоянный режим работы, полученная в

11.

При сварке коротких плетей в длинные к маркировке первой и последней коротких
плетей (в начале и конце длинной плети) наносятся номер и длина длинной плети.
Номера длинных плетей принимаются по проекту. Например, номер длинной плети
(левой) по проекту 180Л, длина 12051,15 м, маркировка длинной плети в ее начале будет
иметь вид:
Маркировка длинных плетей
Границы длинной плети, т.е. ее начало и конец, даты сварки коротких плетей между
собой, температуру рельсов при сварке записывают в Паспорт-карту бесстыкового
пути с длинными плетями.
При сварке эксплуатируемых коротких плетей в плети длиной до перегона, блок-участка
разрабатывается ведомость раскладки плетей, которая утверждается службой пути,
только после этого производятся работы по сварке. В начале и в конце длинной плети
наносится ее номер и длина. Номер длинной плети указывается по километру и пикету
ее начала. Общая длина плети должна учитывать фактические длины коротких плетей и
рельсовых вставок, свариваемых с их концами. После завершения сварочных работ
дистанция пути составляет паспорт-карты.

12.

На концах каждой плети, повторно укладываемой в путь, и плети, сваренной из
старогодных отремонтированных рельсов, должна быть нанесена маркировка. Она
наносится на расстоянии 12,5 м от конца плети.
Маркировка плети, повторно укладываемой в путь
При сварке старогодных плетей в плети длиной до перегона, блок-участка в начале и в
конце длинной плети после маркировки коротких плетей, наносятся ее номер и общая
длина. Номер длинной плети указывается по километру и пикету ее начала, например:
Маркировка плети, повторно
укладываемой в путь, длиной
до перегона или блок-участка

13.

При укладке на станционных путях плетей, сваренных из старогодных рельсов или
старогодных плетей, снятых с главных путей, маркировка наносится на расстоянии 12,5 м
от концов плетей и должна включать:
Маркировка плети,
повторно укладываемой в
путь, на станционных путях
Маркировка плетей и сварных стыков выполняется по трафаретам.
Не допускается эксплуатировать плеть при нечитаемой или отсутствующей
маркировке. При обнаружении плети с отсутствующей/нечитаемой маркировкой
следует доложить дорожному мастеру и заместителю начальника дистанции
Способы соединения рельсовых плетей. Назначение и устройство
уравнительных пролётов
При укладке бесстыкового пути необходимо стремиться к минимизации количества
рельсовых стыков, а следовательно, числа и длин уравнительных пролетов,
укладываемых между концами рельсовых плетей.
Уравнительный пролёт это участок между концами стыкуемых рельсовых плетей,
включающий несколько пар уравнительных рельсов и предназначенный для
компенсации за счет стыковых зазоров, изменения длины концевых участков плетей при
изменении температуры.Уравнительные рельсы это рельсы, укладываемые в
уравнительный

14.

пролет. При невозможности сварки рельсовых стыков между рельсовыми плетями,
независимо от их длины, при отсутствии изолирующих стыков должны быть уложены две
или три пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м.
Не допускается расположение стыков, в том числе сварных, в пределах переездного
настила.
При временном закреплении плетей при температуре рельсов ниже или выше
оптимальной в уравнительном пролете необходимо уложить заранее заготовленные
соответственно удлиненные рельсы длиной 12,54; 12,58 и 12,62 м, или укороченные
длиной 12,38; 12,42 и 12,46 м.
Уложенные в уравнительный пролет при временном закреплении плетей удлиненные или
укороченные уравнительные рельсы должны быть заменены рельсами стандартной
длины (12,50 м) при закреплении плетей на постоянный режим эксплуатации. Укладка в
уравнительные пролеты стандартных рельсов длиной 25,0 м, кроме отдельных случаев их
размещения в зоне переездов запрещается.
Уравнительные рельсы всех типов соединяются между собой и с концами плетей только
шестидырными накладками без применения графитовой смазки с обязательной
установкой пружинного соединителя СРСП.
Запрещается приварка рельсовых соединителей в уравнительных пролетах, а также в
местах соединения с уравнительными приборами и уравнительными стыками.

15.

Гайки стыковых болтов затягивают при рельсах типов Р75 и Р65 с крутящим моментом 600
Н м, а при рельсах Р50 - 400 Н м. Высокопрочные болты при рельсах типов Р75 и Р65
должны затягиваться с крутящим моментом 1100 Н м. Предельное понижение среднего
значения затяжки стыковых болтов (с рельсами Р65) не ниже 300 Н м; высокопрочных
стыковых болтов – не ниже 550 Н м.
Все рельсы в уравнительных пролетах должны иметь маркировку, наносимую светлой
несмываемой краской с внутренней стороны рельса, с указанием его длины при укладке.
Примыкание бесстыкового пути к звеньевому пути и стрелочным переводам.
Уравнительные стыки. Сварные стрелочные переводы
Примыкание бесстыкового пути к звеньевому пути и стрелочным переводам осуществляется при помощи двух пар
уравнительных рельсов длиной 12,5 м.
Схема примыкания бесстыкового
пути на железобетонных шпалах
к звеньевому пути (а) и к
стрелочному переводу (б).

16.

Сварной стрелочный перевод – стрелочный перевод со сварными стыками.
Работы по сварке стрелочных переводов и их отдельных элементов производятся при
укладке новых стрелочных переводов и в эксплуатационных условиях, при замене
вышедших из строя элементов.
Сварка стыков на стрелочных переводах производится алюминотермитным способом.
Сварку стрелочных переводов и их элементов целесообразно производить
непосредственно после выполнения работ по их укладке или замене.
В случае невозможности сварки стыков сразу после укладки, допускается временная
эксплуатация стрелочного перевода с не сваренными стыками.
После замены элемента до производства сварочных работ наработка не должна быть
более 5 млн. т брутто на линиях со скоростями движения поездов до 140 км/ч, не более 2
млн. т брутто – на скоростных участках, не более
1 млн. т брутто – на
высокоскоростных участках.
Защита сваренных стрелочных переводов, от продольных
сил в рельсовых плетях бесстыкового пути осуществляется
укладкой между ними, как со стороны стрелки, так и со
стороны крестовины, одной пары рельсов длиной 12,5 м
(без болтовых отверстий) и уравнительных стыков СП 848 с
перемещением ±50 мм. Уравнительный стык - подвижный
рельсовый стык особой конструкции для соединения
рельсовых плетей на мостах или со стрелочными
переводами, допускающий продольные перемещения
конца одного рельса относительно другого (±270 мм – на
мостах, ±50 мм – перед стрелочными переводами).

17.

Стык уравнительный должен
защищать стрелку и крестовину
стрелочного перевода от взаимных
смещений их элементов,
нарушающих нормальную работу
переводных механизмов, внешних
замыкателей, а также создающих
условия для нарушения
безопасности движения по
стрелочному переводу.
Основными элементами уравнительного стыка являются:
подвижный рельс;
остряк;
брусья железобетонные;
специальные скрепления.
Подвижный рельс представляет собой рельс типа Р65 один конец, которого
приваривается к окончанию бесстыковой рельсовой плети. Другой конец рельса
свободный и отогнут наружу колеи по круговой кривой.
Остряк выполнен из острякового профиля ОР65 с приварным рельсовым окончанием. В
зоне прилегания к подвижному рельсу головка остряка острогана.
Соединение остряка и подвижного рельса осуществлено по схеме «косой» стык.
Укладка уравнительных стыков, сварка стрелочных переводов, а также концов их с
рельсами и уравнительных стыков с концами плетей и рельсов должны производиться
при положительных температурах воздуха.

18.

Схема стыкования плетей
бесстыкового пути с одиночным
обыкновенным стрелочным
переводом
После укладки в путь перед сваркой рельсы уравнительного стыка должны быть
приведены в установочное положение с введением между торцами подвижного и
неподвижного рельсов расчетной поправки (a) в зависимости от разности между
максимальной температурой рельсов на участке укладки уравнительных стыков и
фактической их температурой в момент производства работ.
Перед сваркой уравнительный стык должен быть растянут из крайне сжатого состояния до
длины L+a, где
L – длина уравнительного стыка в крайнем сжатом состоянии, мм,
a – расчетная поправка.

19.

Требования к элементам бесстыкового пути
План и профиль пути.
Бесстыковой путь на главных и станционных путях может укладываться в прямых участках
и в кривых радиусами не менее 250 м. На станционных путях 5-го класса при
использовании гравийного или песчано-гравийного балласта бесстыковой путь в кривых
участках может укладываться при радиусах не менее 600 м.
Крутизна проектируемых уклонов продольного профиля, сопряжения элементов плана и
профиля на участках бесстыкового пути должны соответствовать проекту.
Земляное полотно
Земляное полотно должно быть прочным и устойчивым и иметь достаточные размеры
для размещения балластной призмы. Минимальная ширина обочины земляного полотна
для линий 1-го, 2-го и 3-го классов – 50 см, 4-го и 5-го классов – 40 см.
На подходах к большим мостам земляное полотно, независимо от класса линии,
должно быть уширено дополнительно на 0,5 м в каждую сторону на протяжении
10 м от задней грани устоев, а на последующих 25 м постепенно сведено к нормальной
ширине.

20.

Подрельсовое основание, его виды и типы, требования к эпюре
На участках бесстыкового пути должны применяться железобетонные шпалы. Шпалы в
зависимости от типа рельсового скрепления изготавливаются трех типов: I – для
раздельного рельсового скрепления с резьбовым прикреплением рельса и подкладки к
шпале; II – для нераздельного анкерного рельсового скрепления с безрезьбовым
прикреплением рельса к шпале; III – для нераздельного рельсового скрепления с
резьбовым прикреплением рельса к шпале.
На мостах укладываются специальные железобетонные шпалы .
На участках со сложными эксплуатационными, климатическими условиями в кривых
радиусами 650 м и менее при укладке бесстыкового пути должны применяться шпалы с
повышенным сопротивлением сдвигу поперек оси пути (не менее 5,0 кН при сдвиге на
0,4 мм).
Эпюры шпал на путях линий 1 - 3-го классов должны быть: в прямых участках и в
кривых радиусом более 1200 м - 1840 шт./км, радиусом 1200 м и менее - 2000 шт./км;
на путях 4 - 5-го класса: в прямых и кривых радиусом более 1200 м - 1600 шт./км,
радиусом 1200 м и менее - 1840 шт./км.
Расстояния между осями шпал должны соответствовать эпюре шпал, отклонения от
эпюрных значений на главных путях допускаются не более 40 мм .
На участках бесстыкового пути укладывать вновь деревянные шпалы запрещается.

21.

-в кривых радиусами 650 м и менее железобетонные шпалы должны обеспечивать
сопротивление сдвигу поперек оси пути не менее 5,0 кН/мм (шпалы с повышенным
сопротивлением сдвигу пути).
В сложных эксплуатационных условиях железобетонные шпалы с повышенным
сопротивлением сдвигу поперек оси пути (5,0 кН/мм) укладываются в кривых радиусами
500 м и менее.
В сложных климатических условиях железобетонные шпалы с повышенным
сопротивлением сдвигу поперек оси пути укладываются в кривых радиусами 400 м и
менее.
Существенно повысить стабильность верхнего строения пути в плане можно, увеличив
сопротивление шпал сдвигу в балластном слое.
Это особенно важно для бесстыкового пути в климатических регионах с большими
амплитудами колебаний температуры (Сибирь. Дальний Восток) и для кривых участков
малого радиуса.
Обобщение отечественного из зарубежного опыта использования железобетонных шпал
показывает, что повысит их сопротивление можно:
-увеличением массы и опорной площади;
-повышением шероховатости нижней поверхности;
-увеличением площади торцов;
-устройством сбоку выступов или углублений.

22.

В России разработана конструкция шпалы с повышенным сопротивлением сдвигу в
балласте Ш3-ДУ, которая отличается резко выраженной переменностью поперечного
сечения по длине, значительно более развитыми по ширине подрельсовыми частями при
более узкой середине. Шпалы рассчитаны на применение со скреплениями ЖБР-65Ш.
Шпала с повышенным сопротивлением сдвигу пути Ш3-ДУ
Щпала Ш3-ДУ, отличается резко
выраженной переменностью
поперечного сечения по длине,
значительно более развитыми по ширине
подрельсовыми частями при более узкой
середине.
Шпала с повышенным сопротивлением сдвигу пути III-ДБ
В шпалах III-ДБ, III-ФБ, II-АБ (для скреплений
ЖБР-65Ш, W-30 и АРС-4), повышенное
сопротивление сдвигу обеспечивается за
счёт увеличения торца, площади опорной
поверхности, выраженного сопряжения
уступом со средним сечением.

23.

Безбалластное верхнее строение пути (БВСП) – конструкция верхнего строения пути,
состоящая из рельсовых плетей, упругих промежуточных рельсовых скреплений,
рельсовых опор, несущего основания из плит или монолитного бетона, гидравлически
связанного несущего слоя.
Безбалластный путь с подрельсовыми опорами,
омоноличенными в путевом бетоне
Безбалластный путь с подрельсовыми опорами,
омоноличенными в путевом бетоне через упругий слой с
расчётной (пониженной) жесткостью
Безбалластное верхнее строение пути (БВСП) выполняет следующие функции:
-обеспечивает пространственную стабильность рельсовой колеи;
-распределяет нагрузку от подвижного состава на нижнее строение;
-обеспечивает снижение генерируемых подвижным составом вибраций до
приемлемого уровня.

24.

В местах сопряжения безбалластного верхнего строения пути и пути на балласте следует
предусматривать индивидуальную конструкцию пути с плавным изменением жёсткости
(участок переменной жёсткости).
Разработка конструкций участков переменной жёсткости осуществляется из условия
обеспечения по длине плавного изменения упругих осадок и минимальных величин
остаточных осадок пути, возникающих в процессе длительной эксплуатации.
Изменение упругого прогиба рельса под максимальной расчётной нагрузкой на ось
должна быть не более 0,1 мм на 1 м пути. Длина участка переменной жёсткости должна
быть не менее 25 м.
Не допускается расположение сварных стыков в пределах участка переменной жёсткости.
В сентябре 2010 года безбалластное верхнее строение пути конструкции Rheda уложено на
экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» и на перегоне Саблино-Тосно Октябрьской
железной дороги.
Rheda перед заливкой
Rheda на перегоне
Саблино-Тосно

25.

Безбалластный путь Rheda (Rheda 2000) состоит из модифицированных двухблочных
шпал с выступающей арматурой. Эти шпалы вмонтированы в монолитный
армированный бетонный несущий слой так, что арматура шпал при укладке соединяется
с арматурой несущего бетонного слоя.
Бетонный несущий слой шириной 2,8 м и толщиной 240 мм опирается на гидравлически
связанный несущий слой шириной 3,6 м и толщиной 300 мм.
Бетонная несущая плита запроектирована со стальными продольными армирующими
стержнями диаметром 20 мм общим количеством 18 штук и одним поперечным
армирующим стержнем диаметром 20 мм в каждом шпальном ящике.

26.

Безбалластное верхнее строение пути LVT включает в себя следующие элементы:
рельсы, рельсовые скрепления (могут использоваться шурупно-дюбельные и анкерные
виды скреплений);
несущую конструкцию основания пути, которая состоит не напряжённых полушпал типа
LVT.
Полушпала LVT
Безбалластный путь LVT
Полушпалы, одетые в чехлы с амортизирующими прокладками, прогружены в путевой бетон, толщина которого под
подошвой полушпалы составляет не менее 120 мм. Ширина бетонного слоя от внешнего торца полушпалы до борта
основания должна составлять не менее 20 см.
Бетон, которым омоноличиваются полушпалы, может не иметь армирования продольной или поперечной
арматурой. Его верхняя поверхность должна обеспечивать отвод воды с пути в боковые водосборные желоба и в
общую систему водосбора.

27.

Промежуточные рельсовые скрепления, применяемые на бесстыковом пути. Нормы
затяжки гаек болтов и шурупов при укладке бесстыкового пути и в процессе
эксплуатации.
При укладке бесстыкового пути каждый узел скреплений должен обеспечивать
нормативное прижатие рельса к основанию не менее 20 кН. Это достигается затяжкой
гаек болтов и шурупов промежуточных скреплений с крутящим моментом в соответствии
с требованиями
Показатели
Крутящий момент, Н.м, при типах скреплений
КБ65
ЖБР-65
ЖБР-65Ш,
ЖБР-65ПШМ,
ЖБР-65ПШ, СМ-1
W-30
клеммн
ый болт
закладной
болт
Затяжка гаек
болтов и
шурупов при
укладке
бесстыковог
о пути
150 )
120 )
180-200
220-250
300-350
Минимально
допускаемое
значение
затяжки гаек
болтов и
шурупов в
процессе
эксплуатаци
и
100
70
120
150
200
Для обеспечения запаса усилия прижатия затяжку гаек болтов скреплений КБ65 при укладке плетей и
при подтягивании их в процессе эксплуатации необходимо производить с крутящим моментом: 200 Н.м (20
кгс.м) – для клеммных болтов; 150 Н.м (15 кгс.м) –закладных болтов. Для других типов рельсовых
скреплений по утвержденным Управлением пути и сооружений техническим условиям, инструкциям.
)

28.

Монорегулятор скреплений АРС-4 при текущем содержании пути должен быть
установлен на 3-ю позицию.
Типовым промежуточным скреплением для железобетонных шпал является раздельное
клеммно-болтовое скрепление КБ, в котором рельс к подкладке прижимается жесткими
клеммами, надеваемыми на клеммные болты, фигурные головки которых заводятся в
пазы реборд подкладок.
Основные элементы промежуточного скрепления КБ-65 :
закладной болт, изолирующая втулка, скоба для изоляции втулки ,клеммный болт
жесткая клемма двухвитковая шайба
Рельсовое скрепление W30 предназначено для
использования на участках скоростного,
высокоскоростного и тяжеловесного движения. В
процессе разработки и испытаний системы W30 особое
внимание было уделено клемме Skl 30 и подрельсовой
прокладке-амортизатору

29.

Пандрол — 350 (локализованная версия скрепления PANDROL FASTCLIP «быстрая
скрепка»), разработано в ответ на возрастающую потребность в сокращении сроков и
повышении эффективности путеукладочных работ, увеличению скоростей движения, а
также снижению затрат по содержанию пути. Скрепления Пандрол-350 поставляются
предварительно собранными на шпале (в положении «парковки»). После укладки шпал, и
установки рельсов, скрепление простым нажатием на клемму приводится в рабочее
положение.
Промежуточное упругое скрепление КПП-5
предназначено для применения на пути с
рельсами типа Р65, Р50 в прямых и кривых
участках с радиусом более 350 м. Скрепление
КПП-5 состоит из двух упругих клемм,
подрельсовой прокладки и двух
изолирующих вкладышей.

30.

Существуют и иные инновационные разработки промежуточных скреплений. Одной из
них является скрепление КБ-65 ППК.
Промежуточное рельсовое скрепление КБ-65 ППК
Гайки стыковых болтов должны затягиваться
с усилием, соответствующим крутящему
моменту 600 Нм с пружинными
одновитковыми шайбами при рельсах типа
Р65 и Р75

31.

Балластный слой.
Поперечные профили и размеры балластной призмы
Балласт - один из важнейших элементов верхнего строения железнодорожного пути. Он
обеспечивает вертикальную и горизонтальную устойчивость пути под воздействием
поездных нагрузок и изменяющихся температур. От конструкции и качества балластного
слоя зависят общее состояние железнодорожного пути, уровень допускаемых скоростей
движения поездов, сроки службы всех элементов верхнего строения пути, затраты на
текущее содержание пути и вся система его ремонтов.
На вновь укладываемых участках бесстыкового пути должен применяться щебеночный
балласт фракции 25-60 мм
Балластная призма должна содержаться в соответствии с типовыми поперечными
профилями
Номинальные размеры балластной призмы в зависимости от класса пути, см
Класс пути
1С, 2С
1и2
3
4
5
Толщина слоя балласта в подрельсовой зоне
(в кривых - по внутренней нити) без учета
песчаной подушки, hщ
40
40
40
30
20
Ширина
плеча призмы, d
45
45
40
40
40
П р и м е ч а н и я:
1. Балластная призма указанных размеров должна состоять из очищенного или нового щебеночного балласта.
2. 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 защитный разделительный слой из геотекстиля и геосентетического материала в соответствии с проектом
по ремонту пути

32.

На участках высокоскоростного и скоростного движения поездов балластная призма
должна быть омоноличена полимерными составами
Омоноличивание снижает интенсивность накопления остаточных деформаций в
балластном слое за счёт увеличения сил сцепления между зёрнами щебня путём создания
механических связей.
Омоноличивание балластного слоя снижает вибрацию пути и защищает от шума.
Разделительный слой – устройство, образуемое геосинтетическими материалами между
насыпными элементами и грунтом, способное препятствовать неравномерному
уплотнению земляного полотна, а также попаданию грунтовых частиц в его дренажную
систему.
Конструкция железнодорожного пути с
разделительным слоем из геотекстиля
Конструкция железнодорожного пути с разделительным слоем из
пенополистерола
Разделительный слой из пенополистерола или геотекстиля назначается при
недостаточной прочности грунтов основной площадки земляного полотна или
необходимости отделения очищенного слоя щебня от оставляемого ниже загрязнённого
балласта.

33.

На участках бесстыкового пути ширина плеча балластной призмы должна быть не менее
25 см.
При выявлении отступлений в содержании балластной призмы, включая ширину плеча от
10 до 15 см, заполнении балластом шпальных ящиков от 25 до 40% на протяжении 5 м и
более, но не свыше 10 м до устранения указанных отступлений, скорость движения
поездов по указанному участку на период повышения температуры рельсовых плетей
относительно температуры их закрепления на 150С и выше, ограничивается до 60 км/ч, а в
кривых радиусом 650 м и менее до 40 км/ч.
После пополнения балластной призмы, подтягивания гаек болтов (шурупов) до
нормативных значений ограничение скорости движения поездов отменяется.
В случаях, если на участках бесстыкового пути производились работы с разрыхлением
балластной призмы (рихтовка, подбивка шпал, замена шпал), на период действия
температуры рельсов, превышающей температуру закрепления плети на 15°С и более, до
наработки тоннажа 0,5 млн. т брутто скорость движения поездов должна быть ограничена
до 60 км/ч. После стабилизации балластной призмы динамическим стабилизатором пути
(ДСП) или пропуска указанного тоннажа ограничение скорости движения поездов
отменяется.

34.

Продольные температурные силы, возникающие в рельсовых плетях
На железных дорогах Российской Федерации эксплуатируется температурно-напряженная
конструкция бесстыкового пути.
Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в
рельсовых плетях действуют значительные продольные усилия, вызываемые
изменениями температуры.
Температурная сила определяется по формуле Nt = αEF t,
где:
α – коэффициент температурного расширения рельсовой стали (1/град);
E – модуль упругости рельсовой стали (2,1 х 107 Н/см2 = 2,1 105 МПа);
F – площадь поперечного сечения рельса (для Р65 82,65см2);
t – изменение температуры плети относительно температуры
закрепления, °С.
Температурное напряжение определяется по формуле
σ = αE t
Выброс пути это резкое нарушение продольной
устойчивости бесстыкового пути под действием
сжимающих продольных температурных сил и сил
угона пути при отсутствии поездной нагрузки.
Проявляется в виде многоволнового искривления
рельсошпальной решетки в плане на длине от 20
до 40 м со стрелой основной волны 250 600 мм и
длиной волны в прямых участках пути 6 15 м и в
кривых - 9 20 м.

35.

Расчётный интервал температур закрепления это диапазон температур закрепления, в
котором обеспечивается необходимая устойчивость рельсовых плетей при повышении
температуры и прочность плетей при ее понижении. Расчетный интервал закрепления
рельсовых плетей определяется по формуле:
tз = [ tу] + [ tр] - ТА, где
[ tу] - допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их
закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии
сжимающих продольных сил;
[ tр] - допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с
температурой закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих
продольных сил;
ТА - фактически наблюдавшейся в данной местности амплитудой колебаний температуры.
Значение TА определяется как алгебраическая разность наивысшей tmaxmax и наинизшей
tminminтемператур рельса, наблюдавшихся в данной местности (при этом учитывается, что
наибольшая температура рельса на открытых участках превышает на 20 С наибольшую
температуру воздуха): ТА = tmaxmax - tminmin
Расчетные максимальные и минимальные температуры рельсов в различных пунктах
железнодорожной сети приводятся в Инструкции по устройству, укладке, содержанию и
ремонту бесстыкового пути, утверждённой распоряжением ОАО «РЖД» от 14.12.2016 №
2544р (с учётом изменений и дополнений).
Границы расчетного интервала закрепления, т.е. самую низкую (mintз) и самую высокую
(maxtз) температуры закрепления, определяют по формулам:
mintз = tmaxmax - [ tу]
maxtз = tminmin+ [ tр]

36.

Плеть на всем протяжении должна быть закреплена в одном интервале температур,
границы которого определяются наиболее высокой из рассчитанных mint3 и наиболее
низкой из рассчитанных maxt3.
Закрепление плетей любой длины при любой температуре в пределах расчетного
интервала гарантирует надежность их работы при условии полного соблюдения
требований Инструкции по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового
пути, утверждённой распоряжением ОАО «РЖД» от 14.1.2.2016 № 2544р, касающихся
конструкции и содержания бесстыкового пути.
Расчётный температурный
интервал
При этом следует учитывать, что закрепление плетей при очень высоких температурах
может в отдельных случаях привести к образованию большого зазора при сквозном
изломе плети или к разрыву болтов в стыках уравнительных пролетов при отрицательных
температурах рельсов.

37.

Зазор , мм, образовавшийся при изломе плети, пропорционален квадрату фактического
понижения температуры tр по сравнению с температурой закрепления и определяется
по следующим формулам в зависимости от типа рельсов
р75= 0,27 tр2/r; р65= 0,24 tр2/r; р50= 0,19 tр2/r, где
r - погонное сопротивление, кН/см, продольному перемещению рельсовых плетей [зимой
(при смерзшемся балласте) при нормативном натяжении клеммных и закладных болтов
значение r можно принимать равным 25 Н/мм]. В этом случае зазоры при изломе
определяются формулами: р75= 0,011 tр2;
р65= 0,010 tр2;
р50= 0,008 tр2
Максимальное значение зазора, который может образоваться при изломе плети, не
должно превышать 50 мм.
Увеличение , мм, начальных зазоров между концами плетей и уравнительных рельсов с
учетом фактических сопротивлений стыков растяжению также зависит от квадрата
понижения температуры tр и может быть при нормативных погонных сопротивлениях r=
25 Н/мм подсчитано по следующим формулам:
р75= 0,006( tр – 7)2;
р65= 0,005( tр – 7)2;
р50= 0,004( tр – 7)2
Для обеспечения прочности стыковых болтов уравнительных пролетов при действии
низких температур рекомендуется закреплять плети с учетом данных таблицы
Если число уравнительных рельсов оказывается недостаточным по условию прочности
стыковых болтов, то число их можно увеличить не более чем на 1 пару.

38.

Наивысшие допускаемые температуры закрепления плетей в северных регионах
Температура закреплении плети tз, °C, при которой
Число уравнительных
обеспечивается прочность стыковых болтов в районах с
рельсов
Тип рельса
минимальными температурами, °С
в пролете
-35 и
ниже -45
от -45 до -36
выше
2
Р75
15
30
35
Р65
30/40
35/45
40/50
Р50
30/40
35/45
40/50
3
Р75
20/30
30/40
40/50
Р65
30/40
35/45
40/50
Р50
30/40
35/45
40/50
П р и м е ч а н и е . В знаменателе приведены значения tз при применении высокопрочных стыковых
болтов.
Все вновь укладываемые плети должны закрепляться при оптимальной температуре.
Оптимальная температура закрепления это значение температуры закрепления, при которой
обеспечивается не только прочность рельсов, рельсовых стыков и устойчивость пути, но и создаются
наиболее благоприятные условия для проведения текущих и ремонтных работ.
Значения оптимальной температуры закрепления рельсовых плетей приведены в Инструкции по
устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути, утверждённой распоряжением ОАО
«РЖД» от 14.12.2016 № 2544р (с учётом изменений и дополнений).
Если верхняя расчетная температура закрепления плети ниже оптимальной температуры закрепления,
то следует руководствоваться верхней расчетной температурой закрепления.
Если нижняя расчетная температура закрепления плети выше оптимальной температуры закрепления,
то следует руководствоваться нижней расчетной температурой закрепления.

39.

Бесстыковой путь на мостах и в тоннелях
Бесстыковой путь с ездой по балласту. Бесстыковой путь на безбалластном мостовом
полотне