Назначение земляного полотна

ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО

Земляное полотно – это комплекс грунтовых сооружений, являющихся основанием для верхнего строения пути, а так же предназначенных для защиты от разрушений и обеспечения стабильности как самого земляного полотна, так и ж/д пути в целом.

Земляное полотно на станциях проектируют одновременно с разработкой их планов на основе топографической съемки местности, продольного профиля главного пути и инженерно-геологических данных. Для переустраиваемых существующих станций снимают поперечные профили земляного полотна и обследуют балласт, а для новых станций в сложных условиях - поперечные профили местности. Чтобы получить наименьший объем земляных работ и наивыгоднейшее распределение земляных масс при проектировании новых станций, надо рационально использовать рельеф местности.

Земляное полотно подвергается значительным воздействиям от поездов и разрушается под влиянием природных факторов. От состояния и целостности земляного полотна зависит исправность, а, следовательно, и надежная работа пути. Оно должно обладать

1. Высокой прочностью

2. Надежностью и долговечностью

3. Способностью выдержать поездную нагрузку без каких либо разрушений (допускаются лишь упругие деформации исчезающие лишь при снятии нагрузки)

4. Надежною защитой от разрушающего воздействия воды, ветра и других природных факторов.

Земляное полотно обычно сооружают из грунтов, обладающих различными физико-техническими свойствами. Наилучшими для этого являются крупнозернистые грунты (щебеночный галечный и т.п.), обладающими высокой несущей способностью и хорошо пропускающими воду, не изменяя своих свойств при насыщении водой и замерзании.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Надлежащим образом спланированная поверхность, являющаяся основанием для верхнего строения пути, называется основной площадкой ЗП.

С обеих сторон от балластной призмы на основной площадке оставляют обочины шириной от 0,5 до 1,0 м, они необходимы для увеличения устойчивости земляного полотна, задержания осыпающегося балласта, установки путевых и сигнальных знаков и т.д.

Ширина земляного полотна на прямых участках принимается на однопутных линиях 7 м, на двухпутных – 11,1 м. На кривых участках земляное полотно уширяется по установленным нормам.

В зависимости от положения основной площадки относительно поверхности земли форма земляного полотна может представлять:

Насыпь - когда основная площадка находится выше уровня земли и имеет два откоса насыпи.

Выемка - когда основная площадка ниже уровня земли и имеются два откоса выемки.

Полунасыпь - когда основная площадка выше уровня земли, но откос один.

Полувыемка - когда основная площадка ниже уровня земли, но откос у выемки один.

Нулевое место - место перехода от насыпи к выемке

За исключением нулевого места, земляное полотно устраивают в одном уровне с земной поверхностью даже в местах, где рельеф позволяет это, так как эти участки подвергаются сильным заносам снегом и размыванию водой.
На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции, на двухпутных - треугольной формы.

Чтобы ЗП оставалось прочным и устойчивым, необходимо обеспечивать своевременный, надежный отвод воды с его поверхности и балластной призмы. Система водоотводных устройств станции включает вертикальную планировку поверхности ЗП, водоотводные канавы, кюветы, лотки и др. в необходимых случаях для понижения уровня грунтовых вод и сохранения устойчивости ЗП устраивают закрытые дренажи. Для защиты ЗП также применяются посевы многолетних трав, древесно-кустарниковые насаждения, мощение камнем, сооружение подпорных стен и др.

Деформации земляного полотна

Процессы, происходящие в теле земляного полотна или его основании являющиеся деформацией, называют болезнями земляного полотна, а участки где они возникают больными местами.

Оседания (просадки) - возникают вследствие нарушения технологии отсыпки земляного
полотна, недостаточного уплотнения или вследствие слабости основания насыпи, что также может сопровождаться выпиранием грунта у подошвы насыпи.

Балластные корыта – углубления под шпалами вследствие деформации основной площадки

Рост корыт вызывает появление балластного ложе. Из-за неоднородности отсыпанных грунтов возникают балластные гнезда

Пучина – деформация, возникшая вследствие увеличения объема замерзшей воды

Расползание насыпи - следствие отсыпки земляного полотна из мерзлого, переувлажненного грунта или смеси его со снегом и льдом.

Провалы насыпи - результат карстовых процессов в основании.

Обвалы, осыпи – обвалы и осыпи камней, глыб, загромождающие путь.

Для предотвращения разрушений ЗП необходимо своевременно осуществлять соответствующие укрепительные мероприятия и устранять причины, приводящие к различным видам разрушений.

Верхнее строение пути
Верхнее строение - часть железнодорожного пути, предназначенная для восприятия нагрузок от колес подвижного состава и передачи их на нижнее строение пути, а также для направления движения колес по рельсовой нитке.Состоит из
балласт, рельсовых опор (шпал), рельсов, скреплений, стрелочных переводов	Рис. 1
Рельсы, соединенные между собой стыковыми скреплениями, а со шпалами промежуточными скреплениями, образуют рельсо-шпальную решетку. Шпалы заглублены в балластный слой, опирающийся на основную площадку земляного полотна.

1 - головка рельса 2 - шейка рельса 3 - подошва рельса Рельсы служат для направления движения колес подвижного состава, восприятия и передачи воздействий от подвижного состава на рельсовые опоры. Рельсы должны иметь ровную поверхность катания, исключающую повышение сопротивления движению, должны быть прочными, долговечными, твердыми и не хрупкими (вязкими). Рельсы характеризуются их массой, отнесенной к 1 м длины, профилем поперечного сечения и качеством рельсовой стали. На дорогах сети применяют рельсы Р75, Р65, Р50 - цифры означают примерную массу 1 м рельса в киллограмах. На главных путях в основном укладывают Р65, на особо грузонапряженных – Р75, на прочих - Р50.

Классификация стыков Стык – место соединения рельсов между собой посредством болтов , вставленных в отверстия стыков и рельсов. Рельсовый стык должен обеспечивать непрерывность рельсовых нитей и воспринимать изгибающий момент от воздействия подвижного состава. На линиях, оборудованных автоблокировкой, кроме того, обеспечивает электрическую изоляцию рельсовых цепей (изолирующий стык), а на линиях я электротягой - хорошую проводимость обратного тягового тока (токопроводящий стык). В токопроводящих стыках для уменьшения сопротивления прохождению электрического тока применяют рельсовые соединители (рис. 2.1). В промежуточных стыках устанавливают штепсельные соединители. Чтобы уменьшить сопротивление рельсовой цепи прохождению тягового тока, рельсовые соединители делают из медного троса, концы которого запрессовывают в манжеты из мягкой стали и приваривают к нижней части боковых граней головок рельсов. Токопроводящими устраивают все стыки на участке между изолирующими стыками. Рис. 2.1 Рельсовые соединители: а) для сигнального тока, б) для тягового тока: 1 - приварка электродуговым способом; 2 - приварка термитным способом В изолирующих стыках, чтобы избежать возможности прохождения тока от одного рельса к другому, устанавливают металлические объемлющие накладки и двухголовые с электроизолирующими фибровыми или полиэтиленовыми прокладками и втулками. Изолирующие прокладки помещают в зазор между концами рельсов. утечку тока через стыковые болты предотвращают изолирующие втулки, вставленные в болтовые отверстия накладок. Бесстыковой путь. Бесстыковой путь применяют для уменьшения количества стыков для более плавного движения поездов при высоких скоростях, длина плетей бесстыкового пути составляет от 250-950 метров. Процесс сварки полностью автоматизирован, а прочность сварного стыка такая же, как и целого рельса. Бесстыковой путь укладывают на прямых участках пути и в кривых радиусом не менее 500 метров. Перед укладкой бесстыкового пути пучины, просадки и другие дефекты земляного полотна оздоровляют, толщину балластного слоя приводят в соответствие с типом верхнего строения пути. Балласт укладывают щебеночный или из отходов асбеста. Шпалы укладывают в количестве не менее 1840 шт/км в прямых и в кривых радиусом 2000 м и менее. Раздельное скрепление рельсов со шпалами обеспечивает значительное сопротивление сдвигу.

ПАРКИ ПУТЕЙ

На крупных станциях пути, предназначенные для выполнения однородных операций, объединяют в группы, называемые парками.
Парки путей являются одним из основных устройств станции, в котором группируются пути одинакового назначения, объединенные общими горловинами. Парки путей формируются по своему назначению и поэтому называются парками:

По назначению они делятся на парки:

приема

отправления

сортировки

отстоя подвижного состава

технические (для экипировки вагонов и локомотивов и т. д.)

Формы парков зависят от числа примыкающих к горловинам путей (главных, соединительных, вытяжных) и конструкции стрелочных улиц.
На рисунке показаны элементарные формы парков с наличием только одного пути на входе в горловину и применением простых стрелочных улиц

В парке трапецеидальной формы пути имеют разную длину, возрастающую по мере приближения к оси основного пути, в результате чего часть путей имеет, излишки полезной длины, Поэтому парки в форме трапеции применяют только при небольшом числе путей (до 3—4).

Парк-трапецоид в одном конце имеет стрелочную улицу на основном пути, в другом—улицу под углом крестовины. Все пути, кроме крайних, примерно равной полезной длины с удобным выходом на основной путь.

Парк-рыбка представляет собой сочетание двух трапеций или двух трапецоидов, расположенных по обе стороны от основного пути.

Парк-параллелограмм, образовавшийся из двух трапецоидов.

При большом числе путей выбирают такое сочетание стрелочных улиц, которое дает наиболее короткую горловину парка, т. е. наименьшее расстояние от входной стрелки до самого отдаленного предельного столбика, чтобы получить короткие рейсы при заездах с одного пути на другой и обеспечить хорошую видимость. Поэтому в парках, где выполняется большая маневровая работа, избегают укладывать стрелочные улицы с большим числом стрелок. От входной стрелки парка до любого пути их должно быть не более пяти-шести.
Обычно приемоотправочные и другие парки крупных станций имеют технологическую связь не с одним, а с двумя или более путями, примыкающими к горловине. Такие парки делятся на секции для обеспечения одновременных независимых передвижений в горловине парка.
Стрелочной горловиной парка станции называется зона расположения стрелочных переводов, соединяющих пути и парки между собой, а также с главными, вытяжными и ходовыми путями для локомотивов. К горловинам станции могут примыкать подъездные и соединительные пути.

Конструкция горловины должна обеспечивать

параллельное выполнение необходимых технологических операций

иметь минимальную длину, компактность с целью сокращения значительных затрат на ее строительство и содержание

должна обеспечивать изоляцию маневровой работы от поездной с целью повышения безопасности движения поездов

при проектировании горловины необходимо учитывать перспективы будущего развития станции для уменьшения объемов работы по их реконструкции или этапному развитию.

Конструкция горловин влияет на пропускную способность станции. Поэтому горловины обычно проектируют так, чтобы в них можно было одновременно выполнять столько операций, сколько имеется выходов, включая главные и вытяжные пути. При этом на главных путях необходимо укладывать минимальное число стрелочных переводов.

Конструкции горловин участковых, пассажирских, сортировочных и грузовых станций зависят от числа примыкающих линий, количества главных, ходовых и вытяжных путей и, кроме того, имеют свои особенности, свойственные каждому виду станции и зависящие от характера работы (эти особенности изложены в соответствующих главах). Однако во всех случаях горловины должны обеспечивать необходимую связь парков и путей и быть при этом компактными, т. е. занимать как можно меньшую длину. Чтобы сократить длину горловины приемоотправочных парков, на крупных станциях вместо обыкновенных переводов и простых съездов применяют в необходимых случаях перекрестные переводы и перекрестные съезды.

СТРЕЛОЧНЫЕ УЛИЦЫ

Стрелочные улицы образуются при последовательной укладке стрелочных переводов на пути для примыкания группы параллельных путей. Они дают возможность принимать поезда с главного пути на любой путь парка станции, отправлять поезда с любого пути парка на главный путь, а также переставлять вагоны с одного пути на другой через вытяжной путь.
Конструкция стрелочных улиц имеет существенное значение при проектировании крупных станций; она определяет условия работы и влияет в некоторой степени на безопасность движения. От длины стрелочных улиц часто зависят необходимая длина площадки станции и строительные затраты.

Различают:

простые

сокращенные

под двойным углом крестовины

веерные

составные (комбинированные)

пучкообразные стрелочные улицы.

При расчете стрелочных улиц всех видов известными величинами являются:

расстояния между осями параллельных путей е

радиусы сопрягающих кривых К

данные о стрелочных переводах

тип рельса

марки крестовин

расстояния a,b,Ln

Различают два типа простых стрелочных улиц:

под углом крестовины

Рис. 1

расположенную на основном пути

Рис. 2

Сокращенные стрелочные улицы имеют боле крутые наклоны посредством укладки дополнительной кривой после первого перевода.

Предельные столбики. Установка выходных сигналов

Предельные столбики указывают границу, в пределах которой может находиться подвижной состав на данном пути, не нарушая безопасности движения по соседнему пути.

Предельные столбики для путей станции (кроме приемоотправочных, оборудованных электрическими рельсовыми цепями) устанавливаются посередине междупутья в том месте, где расстояние между осями расходящихся от центра стрелочного перевода путей равно 4,1 м .

Для установки выходных и маршрутных светофоров

- на железобетонных или металлических мачтах с лестницами (на крупных станциях) расстояние между осями должно быть не менее 5,2 м.

- на металлических мачтах без лестниц (или со складными лестницами) необходимо иметь расстояние между осями путей не менее 5,04 м.

- в случаях недостаточной ширины междупутья допускается вместо мачтовых светофоров на станционных путях устанавливать карликовые светофоры: сдвоенные выходные и маневровые (с двумя головками) при минимальном расстоянии между осями путей 4,5 м, а одиночные — 4,2 м.