что включается в нижнее строение железнодорожного пути
Железнодорожный путь
Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, расположенных в полосе отвода и предназначенных для осуществления движения поездов.
Содержание
Общие сведения
Железнодорожный путь (далее — путь) состоит из верхнего строения (рельсы, стрелочные переводы, подрельсовое основание со скреплениями и балластная призма) и нижнего строения (земляное полотно, водоотводные и искусственные сооружения). Для пропуска через железнодорожные пути автотранспортных средств устраиваются переезды и путепроводы соответственно в одном или разных уровнях, а для прохода пешеходов — пешеходные мосты и дорожки (тротуары), пешеходные тоннели. Для соблюдения машинистами локомотивов и других подвижных единиц требуемых скоростей движения, в том числе на участках производства путевых работ и в местах образовавшихся неисправностей пути, путь оборудуется электрическими рельсовыми цепями, связанными с работой сигнальных устройств, сигналами, сигнальными и путевыми знаками, устройствами путевого заграждения.
Путь метрополитена
Путь метрополитена состоит из нижнего и верхнего строений. Нижним строением пути в тоннеле служит бетонное основание или нижняя часть обделки тоннеля, а на наземных участках — земляное полотно, искусственные сооружения: мосты, эстакады, трубы, путепроводы, подпорные стены и другие сооружения, обеспечивающие прочность и устойчивость земляного полотна. К верхнему строению пути относятся рельсы, рельсовые скрепления (в том числе и противоугоны), шпалы, балласт или путевой бетон, стрелочные переводы, переводные брусья, контррельсы, уравнительные приборы.
Нижнее строение пути
Земляное полотно вместе с искусственными сооружениями служит непрерывной опорой для верхнего строения пути метрополитена на линиях проходящих на наземных участках, то есть на поверхности. Так как земная поверхность имеет неровности, то для устройства рельсового пути в пониженных местах сделаны насыпи, а в повышенных местах — выемки с необходимыми водоотводами и укрепительными сооружениями. В результате соответствующих работ с грунтом земную поверхность приводят в состояние, позволяющее уложить верхнее строение пути с требуемой пологостью уклонов и плавностью поворотов. В местах пересечения пути с городскими улицами, реками сооружены эстакады, мосты и трубы. В необходимых местах сделаны подпорные стены. Постоянная надёжная устойчивость, прочность и долговечность являются основными требованиями к земляному полотну.
Чтобы земляное полотно не получало больших и неравномерных остаточных деформаций под действием нагрузок и самых неблагоприятных атмосферных и других факторов, его сооружают из мало деформирующихся грунтов, которые надлежащим образом профилируют и уплотняют. В значительной степени устойчивость и прочность земляного полотна зависит от наличия и исправности водоотводных сооружений, устройством которых стремятся к всемерному уменьшению проникновения воды в земляное полотно. Для отвода поверхностных вод от земляного полотна устраивают водоотводные лотки, кюветы, нагорные и другие канавы; земляному полотну придают форму, обеспечивающую быстрый сток воды с него в водоотводы; в отдельных местах принимают меры по регулированию поверхностного стока, понижению уровня грунтовых вод. В тоннелях также недопустим застой воды, так как увлажнение путевого бетона и шпал вызывает загнивание древесины, опасное разрушение (коррозию) ответственных металлических деталей пути и другие нежелательные явления. Отвод воды из тоннеля осуществляется системой продольных и поперечных лотков и труб, насосного оборудования. Нижнее строение пути в тоннелях имеет различную конструкцию. В круглых тоннелях ранней постройки для укладки пути устраивалась площадка из бетона с малым содержанием цемента, т.е из тощего бетона; устроенная таким образом площадка получила название бетонного основания. В последнее время нижняя часть обделки круглых тоннелей делается плоской, что позволяет укладывать путь без предварительной подготовки его основания. В прямоугольных тоннелях основанием пути является нижняя плоская часть обделки.
Верхнее строение пути
Все элементы верхнего строения пути (ВСП) в целом образуют единую конструкцию, предназначенную для непосредственного восприятия воздействия колёс подвижного состава и передачи этого воздействия на нижнее строение пути. Рельсы и стрелочные переводы, кроме того, обеспечивают соответствующие направление движение подвижного состава. Все элементы верхнего строения пути взаимосвязаны, так как работа каждого элемента связана с состоянием и положением других элементов. На верхнее строение действуют следующие силы:
Верхнее строение пути наземных участков, кроме того, подвергается воздействию солнца, дождя, снега, ветра, мороза. В инженерных конструкциях, как правило, стремятся к тому, чтобы нагрузки на них вызывали только упругие деформации, то есть, чтобы после прекращения действия нагрузок конструкция возвращалась к прежнему виду и размерам. Особенностью верхнего строения пути является то, что основные элементы его работают с небольшой перегрузкой, вследствие чего в них медленно возникают остаточные деформации (в рельсах — механический износ и изменение кристаллической решётки металла; в [Шпала|шпалах]] — механический износ под подкладками и в зоне скреплений; в балластном слое — неравномерные осадки под шпалами в отдельных местах и общее погружение в балластном слое рельсо-шпальной решётки под воздействием поездов). Таким образом, верхнее строение пути работает в весьма сложных условиях, поэтому требует неослабного контроля за его состоянием, чёткой организации текущего содержания и своевременного ремонта пути.
На трамвае подрельсовые основания иногда относят к нижнему строению пути.
Типы верхнего строения пути
На метрополитене применены следующие типы верхнего строения пути.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений.
Элементы верхнего строения:
1 — рельсы, 2 —шпалы; 3 — промежуточные рельсовые скрепления; 4 — щебеночный балласт; 5 — песчаная подушка
Нижнее строение пути включает земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, пол у насыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.).
К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, рельсы, скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья.
Балластный слой воспринимает давление от шпал и передает его на основную площадку земляного полотна, уменьшая неравномерность давления и величину его на единицу площади, а также обеспечивает устойчивость рельсовой колеи, препятствуя продольному и поперечному перемещению шпал.
Шпалы воспринимают давление от рельсов и передают его на балласт, а также обеспечивают неизменность взаимного положения рельсовых нитей.
Рельсы направляют колеса подвижного состава, воспринимают давление от них и передают его на шпалы.
Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами.
Противоугоны применяются для удержания рельсов и шпал от продольного смещения под воздействием движущихся поездов.
Стрелочные переводы служат для перехода подвижного состава с одного пути на другой.
Все элементы железнодорожного пути работают как единая конструкция.
1. При технической эксплуатации все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка, а также иметь достаточные резервы для дальнейшего повышения скоростей движения и грузонапряженности линии.
2. Размещение и техническое оснащение обслуживающих подразделений путевого хозяйства должны обеспечивать выполнение работ по текущему содержанию и ремонту ж.д. пути, сооружений и устройств для выполнения заданных размеров движения поездов с установленными скоростями.
2.План и профиль путей
1. Ж.д. путь должен соответствовать утвержденному плану и профилю ж.д. линии.
План пути— это графическое изображение линии на горизонтальную плоскость (вид сбоку)
План железнодорожной лини состоит из сочетания прямых и криволинейных участков.
Профиль пути— это графическое изображение линии на вертикальную плоскость (вид сверху)
Одним из основных параметров ж/д линии является руководящий уклон— наибольший затяжной подъем, по значению которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и расчетной минимальной скорости движения.
Для предупреждения самопроизвольного ухода вагонов необходимо устройство предохранительных тупиков, охранных стрелок, сбрасывающих башмаков, сбрасывающих остряков, сбрасывающих стрелок, применение стационарных устройств для закрепления вагонов, с включением этих устройств в ЭЦ для контроля их положения.
Предохранительный тупик. Тупиковый путь, предназначенный для предупреждения выхода подвижного состава на маршруты следования поездов. Полезная длина предохранительных тупиков должна быть не менее 50 м.
Улавливающий тупик. Тупиковый путь, предназначенный для остановки потерявшего управление поезда или части поезда при движении по затяжному спуску.
Охранная стрелка. Стрелка, устанавливаемая при приготовлении маршрута приема или отправления поезда в положение, исключающее возможность выхода подвижного состава на подготовленный маршрут.
Земная поверхность обычно имеет неровности. При строительстве ж/д неровности устраняют посредством срезки земли в одних местах и подсыпки ее в других. При этом там, где требуется подсыпка грунта, сооружают насыпи, где его необходимо срезать- разрабатывают выемки.
Земляное полотно-это грунтовое сооружение на поверхности земли, предназначенное для устройства верхнего строения пути, восприятия нагрузок от подвижного состава через в.с.п. и равномерного их распределения на поверхности земли.
 | Насыпь: 1– водоотводная канава; 2 – берма; 3 – основная площадка; 4–бровка земляного полотна; 5 – откос; 6 – резерв; 7 – основание насыпи; 8 – обочина |
| Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна. Для отвода воды используются углубления, называемые водоотводная канава, резерв. Полоса земли от подошвы откоса насыпи до водоотводной канавы или резерва называется бермой. |
 | Выемка: 1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава; 4 – банкет; 5 – кювет; 6 – бровка откоса; 7 – обочина; |
| Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода, притекающих к выемке поверхностных вод, за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву. |
Требование ПТЭ
Бровка земляного полотна железнодорожного пути в местах разлива вод должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимальной высоты наката волны при сильных ветрах.
4.Содержание железнодорожного пути
Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар подвижного состава. Колесная пара состоит из стальной оси, на которую наглухо насажены колеса, имеющие с внутренней стороны гребни, благодаря чему, рельсы направляют движение колесных пар по колее на прямых, так и кривых участках пути.
Поэтому важнейшим параметром рельсовой колеи является ее ширина- расстояние между рабочими гранями головок рельсов.
Номинальная ширина рельсовой колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых и кривых участках, измеряемая на уровне 15 мм от поверхности катания колеса по рельсу (на уровне контакта колеса с головкой рельса).
Основным условием при устройстве рельсовой колеи является обеспечение безопасности движения поездов с установленной скоростью.
Ширина колеи складывается из расстояния между колесами (1440+-3)мм, двух толщин гребней
(25-34мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар.
Требование ПТЭ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПУТИ
Трасса, план и продольный профиль пути
Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продольным профилем линии.
Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода.
Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.
От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее значение.
Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.
Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы
Железнодорожный путь — это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективность использования технических средств железных дорог.
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции.
Путевое хозяйство — одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.
Железнодорожный путь функционирует при различных погодных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этом согласно ПТЭ все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, установленными на данном участке.
Для выполнения указанных требований постоянно проводятся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.
Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства
Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 8. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.
В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.
Искусственные сооружения, их виды и назначение
Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.
К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селе-спуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты или трубы.
Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт.
Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные — быками. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетное строение включает в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним — продольные балки, образующие проезжую часть.
Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего — с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады.
Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях.
Виадуки сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.
Эстакады создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.
Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы.
При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели. Их создают и для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов.
Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению разделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образовавшееся после удаления породы при сооружении тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления, — обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условияхиз металла.
Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом — регуляционные сооружения, состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.
В горах, в местах возможных обвалов, сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков — селеспуски.
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо, чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшей скоростью, установленной для данного участка.
Рекомендуемая литература: [1, 7, 8, 11].