Пояснительная записка (1224835), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Высокоскоростной наземный транспорт (ВСНТ) в современном понятии – это железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение поездов со скоростью более 200 км/ч. ВСНТ существует в основном как колесный подвижный состав, перемещающийся по рельсовому пути.
Одним из основных направлений развития железнодорожного пути является создание конструкции пути с высокой стабильностью, требующей при заданном уровне надежности минимума совокупных затрат на устройство, ремонт и текущее содержание.
Для реализации поставленной цели ОАО «РЖД» расширяет сферы применения бесстыкового пути, создает и совершенствует конструкции верхнего строения, в частности, разрабатывает конструкции, дифференцированные по условиям эксплуатации: для высокоскоростного и тяжеловесного движения, участков с совмещенным движением грузовых и скоростных пассажирских поездов, для различных климатических условий и т. д. Работы проводятся на основе функционально-стоимостного анализа конструкций пути и его элементов, корректировки норм устройства и содержания пути, новых эффективных технологий его ремонта и содержания, использования современных путевых машин повышенной производительности и надежности, совершенных средств диагностики и мониторинга состояния пути с прогнозом остаточного ресурса. Все это направлено на оптимизацию стоимости жизненного цикла конструкции пути, обеспечение гарантированной безопасности движения.
2.2.1 Общие сведения о безбалластных конструкциях верхнего строения железнодорожного пути
В настоящее время большинство развитых стран сооружают и эксплуатируют железнодорожный путь с использованием балластной призмы из гранитного щебня различной прочности. Однако немецкие, китайские специалисты и специалисты других стран разработали и активно пропагандируют, в основном на внешнем рынке, безбалластное верхнее строение пути. При несомненных достоинствах этого предложения у него есть большой недостаток – высокая стоимость строительства железнодорожного пути. Она возрастает в 5–6 раз в зависимости от конкретных условий по сравнению со стоимостью рельсошпальной решетки, опирающейся на балластную призму.
Надежность железнодорожного пути определяется стабильностью, прежде всего, подшпального основания. Опыт эксплуатации магистральных железных дорог, в том числе скоростных и высокоскоростных, за рубежом показывает, что одним из возможных вариантов конструкции верхнего строения пути является железнодорожный путь на безбалластном (плитном) основании. Требования экономичности в расчете на весь срок службы конструкции пути формулируются достаточно просто: устойчивость, безопасность и сохранение геометрических параметров в течение длительного времени, что в целом определяет его стабильность. В этом отношении путь на плитном основании выгодно отличается от пути на балласте, поскольку намного дольше сохраняет стабильное положение.
В различных источниках отмечено, что преимущества пути на плитном основании определяются следующими аспектами:
- статические и динамические нагрузки на верхние слои земляного полотна пути на плитном основании снижаются благодаря лучшему распределению силовых воздействий;
- путь на плитном основании после укладки сохраняет стабильное положение в 2–3 раза дольше, чем путь на балласте;
- плитная конструкция пути оказывает практически неограниченное сопротивление поперечным силам, она имеет высокую собственную массу, обеспечивая тем самым хорошую устойчивость даже под действием интенсивных сжимающих сил при повышении температуры рельсов;
- отсутствие вылетающих частиц балласта исключает нанесение повреждений подвижному составу и напольным устройствам;
- невозможность роста растительности в пути на плитном основании исключает необходимость борьбы с нею;
- устойчивое положение пути снижает динамические силы, действующие на ходовую часть подвижного состава;
- эксплуатация линии на плитном основании возможна более продолжительное время в силу меньших затрат времени на текущее содержание.
В Российской Федерации скоростное и высокоскоростное движение в основном организовано при использовании конструкции верхнего строения пути на балласте. Однако ОАО «РЖД» принимает активные попытки повышения надежности и безопасности движения поездов с высокими скоростями. В настоящее время в ПГУПС, на кафедре «Управление и технология строительства» проводятся активные исследования безбалластных конструкций верхнего строения пути типа Rheda (Германия), Rail one (Германия) и LVT (Low Vibration Track).
2.2.2 Безбалластная конструкция верхнего строения пути RHEDA
В связи с организацией обращения скоростных и высокоскоростных поездов по линии Санкт-Петербург – Москва и Санкт-Петербург – Госграница ОАО «РЖД» на перегоне Саблино – Тосно в 2010 г. сооружен опытный участок пути на плитном основании (Rheda). Справедливости ради необходимо отметить, что за год до строительства опытного участка на перегоне Саблино – Тосно небольшой участок безбалластной конструкции верхнего строения железнодорожного пути типа Rail one длиной 25 м был уложен на экспериментальном кольце ВНИИЖТа (ст. Щербинка, Москва). Общий принципиальный вид конструкции пути типа Rheda приведен на рисунке 2.1.
Конструкция уложена на прямом участке при бесстыковом пути с шириной колеи 1520 мм. Верхнее строение пути состоит из рельсов типа Р65, промежуточных рельсовых скреплений Vossloh 300-1 W, двухблочных железобетонных шпал, которые замоноличены в железобетонную несущую плиту толщиной 0,3 м из бетона марки В40, поперечной и продольной арматуры диаметром 20 мм. Несущая железобетонная плита опирается на гидравлически связанный несущий слой из тощего бетона марки В15 толщиной 0,3 м. Под слоем тощего бетона устроен защитный слой из щебеночно-песчано-гравийной смеси (ЩПГС) мощностью 0,4 м. Земляное полотно отсыпано песком средней крупности. Между защитным слоем из ЩПГС и песком уложен разделительный слой из композитного материала (дорнит). Земляное полотно представлено насыпью высотой 2 м. Основание прочное, сложенное глинистыми грунтами.
Рисунок 2.1 – Путь безбалластной (плитной) конструкции Rheda
2.2.3 Безбалластная конструкция верхнего строения пути LVT
В 2011 г. на экспериментальном кольце ВНИИЖТа (ст. Щербинка, Москва) сооружен опытный участок с конструкцией типа LVT (Low Vibration Track – путь пониженной вибрации).
Безбалластная конструкция верхнего строения железнодорожного пути типа LVT показана на рисунках 2.2, 2.3.
Рисунок 2.2 – Безбалластная конструкция верхнего
строения железнодорожного пути типа LVT
Рисунок 2.3 – LVT на экспериментальном железнодорожном кольце ВНИИЖТа
Опытный участок представляст собой земляное полотно, отсыпанное дренирующим грунтом, усиленное геотекстилем Stabilenka и георешеткой Tefond «HP». Основная площадка земляного полотна укреплена щебеночно-песчано-гравийной смесью (ЩПГС). Конструкция верхнего строения пути состоит из слоя тощего бетона, железобетонного корыта (конструкция, моделирующая тоннельную обделку) и забетонированных в корыте специальных железобетонных полушпал с рельсами Р65 на скреплениях Vossloh. Полушпалы забетонированы в монолитной плите в резиновых чехлах. Такое решение призвано снизить уровень вибрации, передающийся от поезда.
2.3 Содержание пути на линиях со скоростным движением пассажирских поездов и с высокой грузонапряженностью
Общий уровень динамического воздействия подвижного состава на путь при всех прочих равных условиях зависит от величины осевых нагрузок и скоростей движения поездов. Последние оказывают весьма существенное влияние на работу пути, и в частности, на его стабильность и напряженное состояние. Однако работа пути за длительный период времени, накопление в нем остаточных деформаций и возникновение различных повреждений усталостного характера зависят не только от уровня динамического воздействия, но и в еще большей мере от количества таких воздействий за определенный отрезок времени, иначе говоря, от грузонапряженности.
Повышенный уровень динамического воздействия подвижной нагрузки на путь, а также увеличенная частота приложения этой нагрузки предъявляют особые требования к конструкции и содержанию пути на линиях со скоростным движением поездов и на грузонапряженных линиях.
Основная особенность в содержании пути на участках скоростного движения поездов заключается в повышенных требованиях к содержанию ширины колеи, рельсовых нитей по уровню и по направлению. Допускаемые отклонения от нормы ширины колеи, как известно, составляют в сторону уширения плюс 6 мм (на железобетонных шпалах плюс 8 мм), а в сторону сужения минус 4 мм. Отводы отклонений ширины колеи при скоростях 101–120 км/ч не должны быть круче 1 мм на 1,2 м длины пути и при скоростях 121–160 км/ч не более 1 мм на 1,5 м. По нормам верх головок рельсов обеих нитей на прямых участках должен быть на одном уровне. Однако для уменьшения виляющего движения разрешается держать на всем протяжении одну нить, обычно рихтовочную, на 4 мм ниже другой. Эта мера для линий скоростного движения особо полезна, так как обеспечивает более плавное движение поездов. Повышение одной нити над другой не ликвидирует виляний, но их амплитуда становится меньше суммы зазоров между гребнями колес и рельсами, так как поперечная составляющая силы веса экипажа, появляющаяся из-за небольшого наклона к горизонту, направлена всегда в сторону рихтовочной нити, которая в данном случае играет роль направляющей.
Допускаемые отклонения от установленного положения рельсов по уровню составляют 4 мм. Отвод отклонения не должен быть круче 1 мм на 1,2 м длины пути при скоростях 101–120 км/ч и 1 мм на 1,5 м при скоростях 121–160 км/ч.
Отклонения в положении рельсов по уровню в разные стороны на расстоянии менее 25 м не допускаются, если высота их в сумме более 6 мм при скоростях 101–120 км/ч и более 4 мм при скоростях 121–160 км/ч.
Плавность рельсовых нитей в плане – одно из главных условий обеспечения высоких скоростей. В прямых стрелы плавных отклонений в направлении рихтовочной нити, измеренные от 20-м хорды через каждые 10 м, не должны превышать: на звеньевом пути 8 мм при скоростях 101–120 км/ч, 6 мм при 121–140 км/ч, 4 мм при 141–160 км/ч; на бесстыковом пути – 5 мм при скоростях 101–140 км/ч, 4 мм при 141–160 км/ч. Сумма смежных разнонаправленных стрел не должна быть на звеньевом пути более 6 мм при скоростях 101–120 км/ч, 5 мм при 121–140 км/ч, 4 мм при 141–160 км/ч, на бесстыковом – 5 мм при скоростях 101–140 км/ч и 4 мм при 141–160 км/ч.
В круговых кривых при измерении стрел от 20-м хорды разность в стрелах в точках через 10 м не должна превышать 8 мм при скоростях 101–120 км/ч, 6 мм при 121–140 км/ч, 4 мм при 141–160 км/ч.
В переходных кривых нарастание стрел должно быть равномерным. Отклонение от равномерного нарастания стрел при 20-м хорде в точках через 10 м не должно быть больше 6 мм при скоростях 101–120 км/ч, 4 мм при 121–140 км/ч, 3 мм при 141–160 км/ч.
Особое внимание уделяется предотвращению и ликвидации волнообразного износа поверхности катания рельсов. Глубина неровности, вызванной волнообразным износом, при измерении линейкой длиной 1 м допускается не более 1,5 мм при скоростях 101–120 км/ч и 1 мм при 121–160 км/ч. Глубина неровности, вызванной деформациями смятия головки рельсов, а также возникшей в результате провисаний концов и седловины за стыком, не должна превышать: для рельсов Р50 и тяжелее при скоростях 101–120 км/ч 2 мм; при скоростях 121–140 км/ч для рельсов Р50 1,5 мм, для рельсов Р65 и тяжелее 2 мм; для рельсов Р65 и тяжелее при скоростях 141–160 км/ч 1,5 мм. Допускаемые отступления от прямолинейного профиля поверхности катания рельсовой нити в стыках (ступеньки) не должны превышать 1 мм при скоростях 101–140 км/ч и 0,5 мм при скоростях 141–160 км/ч.
Волнообразный износ ликвидируется шлифовкой рельсов специальным рельсошлифовальным поездом. Неравномерный износ рельсовых концов устраняется наплавкой.
Значительные неровности в виде горбов, ям, ступенек появляются на пути в зимнее время из-за пучин. Для обеспечения необходимой плавности рельсовых нитей в местах пучин устраивают отводы укладкой специальных карточек, башмаков и нашпальников между подкладкой и шпалой.
Отводы от пучин устраивают не круче 1 мм на 1,2 м длины пути при скоростях 101–120 км/ч, 1 мм на 1,5 м при скоростях 120–160 км/ч. При более крутых отводах скорость движения поездов ограничивается в соответствии с Инструкцией по исправлению железнодорожного пути на пучинах.
Производство всех видов работ на участках со скоростным движением поездов осуществляется с соблюдением особых мер осторожности. Работы прекращаются не менее чем за 10 мин, а люди отходят на расстояние свыше 5 м от пути не позднее, чем за 5 мин, а при работе развернутым фронтом – не позднее, чем за 10 мин до прохода скоростного поезда. За 10 мин до прохода скоростного поезда, а при скоростях 140–160 км/ч за 15 мин съемные дрезины, модероны, путевые вагончики, тележки и другие съемные средства передвижения снимаются с пути. Запрещается выезд на перегоны подвижных единиц съемного типа, если до прохода скоростного поезда остается менее 30 мин.
Заявка о выдаче предупреждения на производство предвиденных работ подается с таким расчетом, чтобы дежурным по станции выдачи предупреждений она была получена не позднее чем за 5 ч до начала действия предупреждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
