История возникновения и развития железных дорог.

История возникновения и развития железных дорог.

 

1764г.- гидротехник Кузьма Фролов применил на горных заводах Алтая механическую канатную тягу между цехами завода. Вагонетки, груженные рудой, с помощью каната и водяного колеса перемещались по путям.

 

1788г.- механик Ярцевым в Петрозаводске на пушечном заводе соорудил рельсовую дорогу с чугунными рельсами с протяженностью 174 м., а через 21 год Петр Фролов закончил строительство чугунной дороги на Алтае с конной тягой.

 

1834г. построена 1-ая в России железная дорога с паровой тягой на Урале механикомНижнетагильского завода Черепановым Е.А и его сыном. Протяженность дороги – 1км. Они же создали и Первый в России паровоз (рис.3).

 

1837г. 1-ая в России дорога общего пользования протяженностью 27 км между Петербургом и Царским Селом. Ширина колеи 1829 мм.

 

1851г. Строилась в течении 8 лет Петербурго-Московская двухпутная дорога, протяженностью 650 км. Паровозы для Петербурго-Московской дороги были построены на отечественных заводах. Их серийный выпуск приходится на 1844г. на Александровском заводе в Петербурге

 

Колея. Понятие о ширине колеи, её разновидности. Соотношения рельсовой колеи и ходовых частей подвижного состава.

Рельсовая колея- это две параллельные рельсоые нити расположенные на определённом расстоянии друг от друга. Это расстояние называется шириной колеи и оно равно в прямом участке 1520 мм, в кривых R от 350 до 300 -1530 мм и R менее 300-1535мм. В соответствии с ПТЭ верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должны находиться на одном уровне. На всем протяжении прямых участков пути разрешается сооружать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой. При строительстве пути стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против другого по наугольнику, что по сравнению с расположением стыков в разбежку уменьшает число ударов колесных пар о рельсы.

В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширение колеи при малых радиусах, применение укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити, усиление пути. Величина возвышения (мм) зависит от массы поезда, скорости движения и радиуса кривой:

h = 12,5ν2 / R.

Согласно ПТЭ максимальное возвышение наружного рельса в кривой составляет 150 мм.

 

Единая транспортная система (ЕТС), её характеристика

Единая транспортная система (ЕТС) — технологически и экономически сбалансированная совокупность видов транспорта, выполняющих внегородские перевозки. В ЕТС входит железнодорожный, морской, речной, автомобильный, воздушный и трубопроводный транспорт. С ЕТС взаимодействуют различных виды городского пасс, и промышленного транспорта. Развитие видов транспорта как составных частей ЕТС позволяет наиболее полно использовать технико-экономических особенности каждого из них и тем самым обеспечивает наиболее эффективное решение транспортных проблем страны. Единство транспортной системы требует согласованного развития всех видов транспорта, координации их эксплуатационных деятельности, взаимной увязки некоторых параметров подвижного состава, согласования тарифов и организационных мер. Особенностью транспортной системы России является большой уд. вес в ней железнодорожного транспорта, обеспечивающего большинство наиболее важных межрайонных связей, соединяющего разобщённые морские и речные бассейны, принимающего грузы с автомобильного и трубопроводного транспорта, резервирующего при необходимости др. виды транспорта. Прямое ж.-д. сообщение осуществляется практически между всеми районами России, за исключением районов азиатского севера и северо-востока. На большинстве межрайонных направлений имеются двухпутные линии.
Другая существенная особенность ЕТС России — большая степень концентрации перевозок на высокооснащённых магистралях при относительно небольшой по сравнению с др. развитыми странами густоте путей сообщения.

Железнодорожный транспорт. Достоинства и недостатки

+ -наиболее приспособлен к перевозкам грузов на дальние расстоянии

-сооружается на любой сухопутной территории

-высокая пропускная способность

-высокая безопасность движения.

— большие капиталовложения, затраты.

Земляное полотно. Назначение. Требования

Земляное полотно — это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение железнодорожного пути. Земляное полотно вос­принимает нагрузки от подвижного состава и верхнего строения пути и пере­дает их на основание. Земляное полотно выравнивает земную поверхность в пределах железнодорожной трассы для придания пути необходимого плана и профиля. От надежности земляного полотна зависят и скорости движения поездов, и масса поездов, и пропускная и провозная способность линий.

Земляное полотно работает в сложных условиях, так как подвергается значительной поездной нагрузке и влиянию природных факторов. От цело­стности и состояния земляного полотна зависит исправность всего желез­нодорожного пути. Чтобы земляное полотно исправно служило, к нему предъявляются следующие основные требования:

- прочность — способность выдерживать нагрузку от подвижного со­става (передаваемую через верхнее строение) без разрушений;

- устойчивость — неизменность своей формы и положения, как от пере­
даваемой нагрузки, так и от влияния природно-климатических воздействий;

- надежность и долговечность.

Для защиты земляного полотна от неблагоприятных природных воздей­ствий предусматривается комплекс различных защитных, водоотводных и укрепительных сооружений.

Земляное полотно должно удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям:

- обеспечивать длительную эксплуатацию с минимальными отказами при
пропуске современных (и перспективных) типов подвижного состава при
максимальных скоростях движения поездов и расчетной грузонапряженно­
сти железной дороги;

- быть ремонтопригодным;

- быть равнонадежным независимо от применяемых грунтов.

Кроме того, при проектировании земляного полотна должны учитываться вопросы максимальной сохранности ценных земель и нанесения минималь­ного ущерба природной среде.

Срок службы рельсов

Срок службы рельсов, измеряемый числом тонн брутто проследовавшего по ним груза до их перекладки, в среднем составляет для термически упрочненных рельсов Р65 500 млн т, а для Р50 — 350 млн т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65.

Продление срока службы рельсов достигается комплексом взаимосвязанных мер: увеличением их массы, повышением качества рельсовой стали, ее термоупрочнением и легированием, совершенствованием поперечных профилей рельсов, улучшением условий их работы посредством создания бесстыковых путей, шлифования поверхности качения, нанесения смазки на боковую рабочую грань головки рельса в кривых и др.

Продление сроков службы рельсов в настоящее время производится путем применения ресурсосберегающих технологий, хорошим средством восстановления служебных свойств рельсов является их периодическая шлифовка в пути или острожка старогодных рельсов на рельсосварочных предприятиях. Для шлифовки рельсов применяются рельсошлифовальные механизмы и рельсошлифовальные поезда с абразивными кругами.

Повышение качества рельсов ведется по трем основным направлениям: повышение чистоты рельсовой стали; повышение твердости рельсового металла и улучшение его структуры; повышение прямолинейности рельсов при изготовлении.

 

19) Бесстыковой путь, особенности конструкции и требования

Бесстыковой путь является наиболее прогрессивным и совершенным типом железнодорожного пути. По способу эксплуатации он может быть:

температурно-напряженным без периодической (сезонной) разрядки температурных напряжений;

температурно-напряженным с периодической разрядкой температурных напряжений.

Принципиальной разницы в работе пути этих двух видов нет. Отличие лишь в том, что путь первой разновидности работает при фактической годовой температурной амплитуде данной местности, поэтому ему отдается предпочтение.

Бесстыковой путь на щебеночном и асбестовом балласте должен укладываться в прямых участках и в кривых радиусом не менее 350 м. На станционных путях при использовании гравийного или песчано-гравийного балласта разрешается укладка бесстыкового пути в кривых радиусом не менее 600 м.

 

При наличии технико-экономического обоснования, утвержденного начальником службы пути, допускается укладка бесстыкового пути в кривых радиусами 300-350 м с учетом интенсивности бокового износа и увеличения ширины колеи.

Крутизна уклонов на участках бесстыкового пути, как правило, не ограничивается.

Сопряжение элементов плана и профиля должно удовлетворять нормам и техническим условиям для звеньевого пути.

Рельсовые плети для бесстыкового пути внеклассных линий и линий 1-го и 2-го классов должны свариваться электроконтактным способом из новых термоупрочненных рельсов типа Р65 1-й группы 1-го класса длиной 25 м без болтовых отверстий. Сварка плетей из новых рельсов длиной менее 25 м допускается по разрешению ЦП МПС.

Для линий 3-го класса плети могут быть сварены из старогодных рельсов Р65, прошедших комплексный ремонт в стационарных рельсосварочных предприятиях или отремонтированных в пути с профильной обработкой головки рельсошлифовальными поездами и отвечающих Техническим условиям на рельсы железнодорожные старогодные отремонтированные сварные, для линий 4-го и 5-го классов - из старогодных, в том числе перекладываемых без ремонта.

Соединение рельсовых плетей

Между рельсовыми плетями, независимо от их длины, при отсутствии изолирующих стыков должны быть уложены две или три пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м.

При устройстве в уравнительном пролете сборных изолирующих стыков, в том числе со стеклопластиковыми накладками, укладываются четыре пары уравнительных рельсов с расположением изолирующих стыков в середине уравнительных пролетов или три пары рельсов с размещением в середине второй пары рельсов изолирующих стыков, обеспечивающих сопротивление разрыву не менее 1,5 МН.

В случае примыкания бесстыкового пути к звеньевому или к стрелочным переводам, не ввариваемым в плети, на примыкании должны быть уложены две пары уравнительных рельсов длиной по 12,5 м.

На участках, не оборудованных тональной автоблокировкой, плети длиной до перегона соединяются с помощью рельсовой вставки с высокопрочным изолирующим стыком, которая сваривается с концами рельсовых плетей.

Уравнительные рельсы

Уравнительные рельсы всех типов соединяют между собой и со сварными рельсовыми плетями шестидырными накладками без применения графитовой смазки. При этом гайки стыковых болтов обычного качества затягивают с крутящим моментом не менее 600 Н·м при рельсах типов Р75 и Р65, а высокопрочных болтов - 1100 Н·м при рельсах этих типов и не менее 400 Н·м - на эксплуатируемых участках с рельсами типа Р50.

Стыковые рельсовые скрепления. Назначение. Требования. Конструкция

По расположению относительно шпал стыки бывают на шпале, «на весу» и на сдвоенных шпалах.

В качестве стандартных приняты стыки на весу, что обеспечивает большую упругость и удобство подбивки балласта под стыковые шпалы.

В плане стыки располагаются по наугольнику и в разбежку:

У нас в стране за стандартное принято расположение по угольнику. Забег стыка одной нити относительно стыка другой допускается не более 3 см (на кривых участках - сверх половины укорочения). В пределах переездных настилов рельсовые стыки не допускаются.

Рельсы в стыках соединяются между собой двухголовыми накладками (4-х или 6-ти дырными). Болты в стыках располагаются гайками в разные стороны через один болт. Гайки стыковых болтов затягивают усилием, соответствующим крутящему моменту при рельсах типа Р65 - 5600 = 6000 кгс · см.

По токопроводимости стыки подразделяются на токопроводящие и изолирующие.

На участках, где применяется автоблокировка, для разделения рельсовых цепей на отдельные изолированные один от другого блок-участки применяются изолирующие стыки.

Изолирующие стыки укладываются с объемлющими накладками, а также клееболтовые.

Для улучшения токопроводимости рельсовых стыков на линиях с автоматической блокировкой, электрической централизацией или с другими устройствами СЦБ, а также на участках электрической тяги применяются рельсовые соединители. Стыковые приварные рельсовые соединители из медного троса длиной 200 мм и сечением не менее 70 мм2 применяются на участках электротяги постоянного тока и 50 мм2 - на участках переменного тока.

Стыковые скрепления служат для соединения рельсов в единую рельсовую нить

Требования: прочность, надежность, способность ограничивать продольные перемещения рельса в стыке, на электрифицированных участках должно быть проводником силового тока, на участках с автоблокировкой – сигнального тока.

Классификация стыков по конструкции:

1)Болтовые стыки: для них характерно наличие зазора между концами рельсов, перекрыты накладками, зазоры нужны для возможности изменения длины рельсов при изменении температуры.

Болтовые стыки различают по форме обработки торцов рельса:

-типовая резка перпендикулярно оси;

-косая резка;

-резка в замок.

Болтовые стыки различают по взаимному расположению стыков на двух рельсовых нитях и могут располагаться:

-по наугольнику(вровень)-основной недостаток в необходимости укладки укороченных рельсов в кривой;

-вразбежку: недостаток-больше ударов колес о рельсы.

2)Клееболтовые стыки-накладки приклеиваются к рельсам и стягиваются болтами.

Клеевые стыки имеют прочность на растяжение вдоль шва до 34 МПа, но очень плохо сопротивляется силам, перпендикулярным плоскости накладок. Применяется в качестве изолирующих стыков.

3)Сварные стыки обеспечивают непрерывность рельсовой нити, экономят металл, увеличивают срок службы, уменьшают динамические воздействия. Применяются в бесстыковом пути.

Способы сварки:

-термитная;

-газовая;

-электрическая(в России).

4)Переходные стыки применяются на участках, где стыкуются разнотипные рельсы, они обеспечивают совмещение поверхности катания и боковых граней рельсов.

В настоящее время чаще всего применяют переходные рельсы, сваренные из двух разнотипных – сварные переходные стыки

Основными элементами болтовых стыков являются накладки и болты с гайками и упругими шайбами.

Шпалы и брусья. Назначение. Требования. Классификация

На железных дорогах в зависимости от условий эксплуатации находят применение деревянные и железобетонные шпалы, а также брусья для стрелочных переводов и металлических мостов.

 

Основные требования к деревянным шпалам по ГОСТ 78-89

(введен с 1 июля 1991 г. взамен ГОСТ 78-65)

 

1. Деревянные шпалы для железных дорог широкой колеи в зависимости от назначения должны изготовляться трех типов (черт. 13):

I - для главных; путей;

II - для станционных и подъездных путей;

III - для малодеятельных подъездных путей промышленных предприятий.

Допускаются шпалы типа I с шириной нижней пласти 230 мм и шпалы типов II и III с шириной нижней пласти 250 мм, в количестве не более 10 % в партии.

 

2. По форме поперечного сечения шпалы подразделяются на три вида:

обрезные - пропилены четыре стороны;

полуобрезные - пропилены три стороны;

необрезные - пропилены две противоположные стороны, две другие могут быть пропилены частично.

3. Размеры шпал установлены для древесины с абсолютной влажностью не более 22 %. При большей влажности древесины шпалы должны иметь по толщине и ширине припуски на усушку: для хвойных пород - по ГОСТ 6782.1-75, а для лиственных пород - по ГОСТ 6782.2-75.

4. Ширины пластей шпал должны измеряться в самом узком месте на участке длиной 400 мм, отстоящем на расстоянии 380 мм от торца шпалы, толщина - в любом месте, но не ближе 380 мм от торцов.

5. Длина шпал должна быть 2750 мм (черт. 14) при измерении по наименьшему расстоянию между торцами.

6. Шпалы должны изготовляться из древесины следующих пород: сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы.

7. Пласти шпал, а в обрезных шпалах и боковые стороны, должны быть взаимно параллельны.

Непараллельность не должна быть более 10 мм на всю длину шпалы.

8. Непропиленные поверхности шпал и обзольные участки обрезных шпал должны быть очищены от кровли и луба. Сучки и ребристая закомелистость должны быть срезаны вровень с поверхностью шпалы, при этом срез сучка может быть плоским.

9. Шпалы должны быть глубоконаколотыми. Допускаются по согласованию с потребителем ненаколотые шпалы.

10. Шпалы, до укладывания их в путь, должны быть пропитаны на заводах-изготовителях маслянистыми защитными средствами. Качество пропитки шпал масляными антисептиками должно удовлетворять требованиям ГОСТ 20022.5-75.

11. Учет шпал производится в штуках.

12. Маркировка непропитанных шпал должна быть четкой и наноситься на одном из торцов каждой шпалы клеймением или стойкой краской. Маркировка шпал после пропитки не возобновляется.

13. Хранение шпал должно производиться на складах с сухой территорией в штабелях в соответствии с правилами хранения древесины. Допускается укладка шпал в штабеля перекрещивающимися рядами - клетками.

 

Основные требования к деревянным брусьям для стрелочных переводов1 по ГОСТ 8816-70 (введен с 1 января 1971 г.)

1. Брусья подразделяются:

а) по назначению на типы:

I - для главных путей;

II - для малодеятельных главных, приемо-отправочных путей и сортировочных горок;

III - для подъездных путей промышленных предприятий;

б) по форме поперечного сечения на виды:

обрезные (А) (пропиленные с четырех сторон);

необрезные (Б) (пропиленные с двух противоположных сторон).

Балластный слой. Материал. Требования

Балластный слой обеспечивает вертикальную и горизонтальную устойчивость пути под воздействием поездных нагрузок и изменяющихся температур. От конструкции и качества б.с. зависят общее состояние жд пути, уровень допускаемых скоростей движения поездов, сроки службы всех элементов верхнего строения пути(рельсов, скреплений, шпал), затраты на текущее содержание пути и вся система его ремонтов.

Балластный слой должен:

· воспринимать давление от шпал (брусьев на с.п) и распределять его практически равномерно на возможно большую площадь земляного полотна.

· обеспечивать стабильное проектное положение РШР в процессе эксплуатации.

· Обеспечивать возможность выправки пути в профиле, плане за счет б.п.(подбивкой, рихтовкой) для компенсации неизбежных остаточных деформаций

· быстро отводить воду из балластной призмы и с основной площадки земляного полотна.

· участвовать в формировании оптимальной упругости подрельсового основания, особенно при ЖБ шпалах.

· иметь низкую электропроводимость, обеспечивающую нормальную работу рельсовых цепей автоблокировки вне зависимости от погодных условий.

 

К балластным материалам применяют след.требования:

Ø быть твердым и прочным(износостойкость) и одновременно упругим (амортизация).

Ø быть достаточно крупным(стабильность положения РШР) и одновременно мелким (ровная опорная поверхность под шпалами).

Щебень

+ пропускает воду, износостойкий, можно использовать несколько раз путем очистки загрязненного щебня

- дорогой, разжижается(выплески)

Асбест

Асбестовый балласт нельзя считать перспективным материалом для балластировки главных путей по след. причинам:

· очистка и повторное использование - трудоемкие, необходима вырезка и вывоз загрязненного балласта.

· Необходимость захоронения огромных объемов загрязненного асбест. балласта, отслужившего свой срок.

· вдыхание мелких волокон асбеста опасно для здоровья людей.

Гравий(песок)

Применяется на станционных, подъездных и соединительных путях, а также в качестве подушки под все виды балластов.

- выветриваются, пылятся, смерзается

27) Кривые участки железнодорожного пути. Возвышение наружного рельса (определение из условия комфортабельности и равномерности вертикального износа)

Возвышение наружного рельса

Перемещение экипажа в кривой складывается из двух движений: поступательного и вращательного вокруг точки, расположенной на продольной оси экипажа, называемой центром поворота.

Непрерывное вращение экипажа относительно центра поворота происходит под действием направляющих сил, возникающих в точках соприкосновения гребней колес с боковой гранью головки.

При движении подвижного состава по кривой появляется центробежная сила. Она создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить, в связи с чем рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои рельсовых нитей, появляется непогашенное центробежное ускорение, при больших значениях которого пассажиры испытывают неприятное ощущение.

Чтобы компенсировать действие силы J и ограничить центробежное ускорение на кривых вводят возвышение наружного рельса h. В этом случае экипаж наклоняется к центру кривой, часть силы веса Н будет направлена внутрь кривой, т.е. в сторону, противоположную действию центробежной силы. Следовательно, наклон экипажа за счет устройства возвышения наружного рельса уравновешивает центробежную силу. Это выравнивает воздействие на оба рельса.

Величина возвышения определяется следующими тремя условиями:

- обеспечением равномерного вертикального износа обеих рельсовых нитей;

- обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

- обеспечением устойчивости экипажа от опрокидывания.

При проектировании железнодорожных линий возвышение h определяется по формуле:

, мм.

где К – коэффициент увеличения возвышения наружного рельса, учитывающий смещение центра тяжести экипажа в наружную сторону по отношению к оси пути;

- средневзвешенная по тоннажу скорость, км/ч;

R – радиус кривой, м.

Согласно ПТЭ на отечественных железных дорогах максимальное возвышение принято ограничивать величиной h_max = 150 мм. Если по расчету окажется, что h > h_max = 150 мм, следует на вновь строящихся линиях увеличить радиус кривой, а на эксплуатируемых линиях ограничивают скорость движения пассажирских поездов из условия α_нп= 0,7 м/с² при h = 150 мм. по формуле

V_max = 4,6* , км/ч

В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширение колеи при малых радиусах, применение укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити, усиление пути, увеличение расстояния между осями путей в круговых кривых двух- и многопутных линий в соответствии с требованиями габарита.

Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее для того, чтобы нагрузка на рельсовые нити была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы. Величина возвышения зависит от массы поезда, скорости движения и радиуса кривой. Согласно ПТЭ максимальное возвышение наружного рельса в кривой составляет 150 мм.

Контроль за состоянием пути

История возникновения и развития железных дорог.

 

1764г.- гидротехник Кузьма Фролов применил на горных заводах Алтая механическую канатную тягу между цехами завода. Вагонетки, груженные рудой, с помощью каната и водяного колеса перемещались по путям.

 

1788г.- механик Ярцевым в Петрозаводске на пушечном заводе соорудил рельсовую дорогу с чугунными рельсами с протяженностью 174 м., а через 21 год Петр Фролов закончил строительство чугунной дороги на Алтае с конной тягой.

 

1834г. построена 1-ая в России железная дорога с паровой тягой на Урале механикомНижнетагильского завода Черепановым Е.А и его сыном. Протяженность дороги – 1км. Они же создали и Первый в России паровоз (рис.3).

 

1837г. 1-ая в России дорога общего пользования протяженностью 27 км между Петербургом и Царским Селом. Ширина колеи 1829 мм.

 

1851г. Строилась в течении 8 лет Петербурго-Московская двухпутная дорога, протяженностью 650 км. Паровозы для Петербурго-Московской дороги были построены на отечественных заводах. Их серийный выпуск приходится на 1844г. на Александровском заводе в Петербурге