Назначение и устройство верхнего строения пути железной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Развитие железнодорожного транспорта в России

1.1 Строительство железных дорог и железнодорожные магистрали России в период до 1917года

1.2 Анализ конструкций и характеристики крытых вагонов в период до 1945 года постройки

2. Назначение и устройство верхнего строения пути (ВСП)

2.1 Устройство ВСП, имеющее следующие элементы

2.2 К какому типу ВСП отнесена описанная конструкция

2.3Возможная грузонапряженность участка железной дороги, имеющего описанную конструкцию ВСП

3. Сигнальные постоянные знаки

Список используемой литературы

1. Развитие железнодорожного транспорта в России

1.1 Строительство железных дорог и железнодорожные магистрали России в период до 1917 года

В России начало строительства рельсовых дорог относится к XVII веку, когда первые лежневые пути были использованы в горно-металлургическом производстве. В 1763г. на Алтае гениальный русский изобретатель Козьма Дмитриевич Фролов построил на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов чугунную дорогу на опорах, по первым в мире металлическим рельсам (лежням) которой перемещались вагонетки, груженые рудой. На этой же дороге К.Д. Фролов сделал первую попытку использовать для перемещения вагонеток механическую силу, применив колесо, вращаемое водой, систему лебедок и канатов.

В 1806-1809гг. горный инженер Петр Козьмич Фролов (сын К.Д. Фролова) на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов на Алтае построил чугунную рельсовую дорогу с конной тягой. Это уникальное инженерное сооружение длиной 1867м с шириной колеи 1067мм располагалось на местности со сложным рельефом. Предельный уклон железной дороги был принят 15%, а при пересечении реки Карболиха был сооружен оригинальный мост-виадук на 20 каменных опорах, соединенных между собой заранее испытанными деревянными арками. Общее протяжение моста составляло 292м, высота 11м. Верхняя часть рельсов железнодорожного пути в поперечном сечении имела форму эллипса, а окружность поверхности катания колеса - аналогичную вогнутость, что способствовало плавному движению вагонеток и удержанию колес на рельсах.

Первая в России рельсовая дорога с паровой тягой была построена в 1832г. на Нижнетагильском металлургическом заводе Демидовых уральскими крепостными механиками Ефимом Алексеевичем и его сыном Мироном Ефимовичем Черепановыми.

Первые промышленные железные дороги и зарубежный опыт послужили созданию первой в России Царскосельской железнодорожной линии общего пользования, проект которой был утвержден Указом Николая I от 15 апреля 1836г. Строительство этой дороги началось 1 мая 1836г. акционерным обществом под руководством известного специалиста в данной области, австрийского инженера, профессора Венского политехнического института Франца Антона Герстнера, приглашенного для этой цели. Официальное открытие Царскосельской железной дороги длиной 25км состоялось в 1837г. Ширина колеи дороги, соединяющей Петербург с Царским Селом (г. Пушкин) и Павловском, составляла 6 футов (1829мм), что определялось необходимостью перевозки громоздких грузов, в том числе и карет.

В день открытия Царскосельской железной дороги 30 октября (11 ноября) 1837г. состав из восьми вагонов с паровозом впереди стоял у перрона здания станции. По приглашению членов правления дороги пассажиры заняли свои места и в 12ч 30мин по удару колокола поезд, управляемый Ф.А.Герстнером, плавно отошел от платформы. Средняя скорость движения составляла примерно 30км/ч, а максимальная достигала до 60км/ч. Ко дню открытия на Царскосельской железной дороге находилось шесть паровозов, 44 пассажирских и 19 грузовых (товарных) вагонов. Царскосельская железная дорога оставалась в России единственной рельсовой дорогой общего пользования на протяжении почти 15 лет.

Царскосельская дорога стала опытным полигоном транспортного строительства. В 1841г. на ней проводились исследования с целью установить значение коэффициента сцепления колес паровоза с рельсами, что требовалось при проектировании новых магистралей. В 1843г. здесь организовали испытания паровозов нескольких зарубежных фирм, чтобы выбрать прототип для производства на Александровском заводе в Петербурге. Пригородная линия не позволяла определить экономическую эффективность магистральных дорог, дать оценку доходности грузовых и пассажирских перевозок. В передовых же странах Европы и Америки интенсивно развивалось строительство железных дорог. В России с возрастающей потребностью промышленности и торговли продолжалось противоборство между сторонниками железных дорог и водных путей сообщения. Требовалось научно и объективно обобщить опыт эксплуатации построенных рельсовых линий и всесторонне исследовать их экономические показатели. С этой целью в июне 1837г. были командированы за границу на 15 месяцев профессора Института Корпуса инженеров путей сообщения П.П.Мельников и С.В.Кербедз.

1 февраля 1942 г. Николаем I по докладу П.П. Мельникова и Н.О. Крафта был издан указ о сооружении железной дороги Санкт-Петербург - Москва.

Строительство железной дороги Санкт-Петербург - Москва началось уже 1 августа 1842 г. Руководство работами осуществлялось из двух дирекций: Северной, во главе с Мельниковым, и Южной, которую возглавил Крафт. К ним прикомандировали 27 молодых инженеров - выпускников Института корпуса инженеров путей сообщения.

Дорога строилась по инженерно обоснованным параметрам, обеспечивающим наряду с экономической целесообразностью потребную пропускную способность с учетом перспективы. Были выбраны оптимальные уклоны, радиусы кривых и другие характеристики. Земляное полотно возводилось сразу под два пути. Впервые стали укладываться широкоподошвенные железные рельсы. По настоянию Мельникова была установлена ширина колеи 5 футов или 1524 мм. Она стала стандартной для всех дорог России.

Для преодоления водных преград строителям пришлось возвести 8 больших и 182 средних и малых мостов. На дороге были построены 34 станции. Возведены 2 крупных вокзала в Москве и Петербурге по проектам известного архитектора К.А. Тона. Они и по сей день радуют глаз совершенством своих форм.

Первого ноября 1851г. самая большая в мире по протяженности двупутная железная дорога бала открыта, и по ней из Петербурга в Москву отправился «народный» поезд. Так начала работать первая русская магистраль, являющаяся частью Октябрьской железной дороги. Эта магистраль была крупнейшим инженерно-техническим сооружением середины XIX века, опыт стройки которой сыграл большую роль в развитии железнодорожного строительства, способствовал экономическому и общественному развитию России.

С 1865 по 1875г.г. средний годовой прирост железных дорог России составлял 1,5 тысячи километров, а с 1893 по 1897г.г. - около 2,5 тысяч километров. Были построены железнодорожные линии Москва - Курск (1868 г.), Курск - Киев (1870 г.), Москва - Брест (1871 г.), Красноводск - Ташкент (1899г.) и др.

В марте 1891г. Николай объявил о начале строительства Великого Сибирского пути от Челябинска до Владивостока и приказал делать дорогу «дешево, скоро и прочно».

К началу XX века главной железнодорожной стройкой была Транссибирская магистраль. В путь укладывались легкие рельсы, более 80% мостов были деревянными, дорога была однопутной с пропускной способностью всего 3 пары поездов в сутки. Задача усиления провозной и пропускной способности Транссиба стала одной из главных для Министерства путей сообщения. На дорогах магистрали открывались дополнительные разъезды, шла замена легких рельсов, деревянные мосты заменялись капитальными. В сентябре 1904г. открылось движение по Кругобайкальской дороге, где до этого действовала паромная переправа через Байкал. Наряду с постройкой Транссиба важное значение имело, и строительство подходов к нему из Европейской части России. Таким выходом с Северо - Запада стали линии Петербург - Вологда - Вятка, законченные в 1906г., а в 1911г. закончили сооружение линии Пермь - Екатеринбург. Создание этого северо-западного хода от Петербурга до Челябинска длиной 2342км в сочетании с ранее построенной линией Москва Вологда создало единую систему связи Европейской части страны с Дальним Востоком.

1.2 Анализ конструкций и характеристики крытых вагонов в период до 1945 года постройки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Постройку первых вагонов в 1846 г. (и паровозов), предназначавшихся для строившейся Петербург - Московской железной дороги, решено было организовать на одном из лучших заводов того времени - Александровском чугунолитейном заводе, расположенном в Петербурге на берегу реки Невы. Вагоны были четырехосные грузовые (товарные) крытые (рис. 1). Они оборудовались тормозными приборами с ручным приводом, колодки изготавливались из осины. Грузоподъемность крытого вагона составляла 10 т, тара - 6 т.

Недостатками четырехосных вагонов являлись: коэффициент тары (отношение тары к грузоподъемности) был очень высок и достигал 0,95; нагрузка от колесной пары на рельс составляла всего 4 т, а рельсовый путь был рассчитан на 10 т, что снижало эффективность вагонов при эксплуатации.

В 1844 г. Техническая комиссия определила максимальные размеры кузова крытого вагона, указав, что вагоны необходимо строить точно по чертежам, причем металлические части должны быть взаимозаменяемы. Из лесоматериалов рекомендовались сосна, дуб, вяз.

Благодаря меньшему коэффициенту тары двухосного вагона Александровский завод перешел на постройку двухосных вагонов. Первые крытые вагоны (рис. 2) имели две двухосные тележки. Все несущие элементы кузова делали деревянными из-за недостаточного производства металла в стране.

Рис.2.

Рама кузова крытого вагона состояла из продольных и поперечных брусьев. Основными продольными брусьями являлись боковые, которые одновременно служили нижними обвязками боковых стен.

Боковые брусья соединяли между собой шестью поперечными: двумя концевыми, двумя шкворневыми, расположенными над серединами тележек, и двумя дверными, т.е. размещенными у основания.

В 1857 году образовалось Главное общество Российских железных дорог, а 1869 году было осуществлено впервые в мире бесперегрузочное сообщение. В свою очередь бесперегрузочное сообщение выдвинуло необходимость нормализовать парк грузовых вагонов, т.е. создать одинаковые по типу, конструкции и размерам вагоны для всех дорог страны. К 1875 году крытых вагонов насчитывалось до 50 типов, внутренние размеры кузова составляли: длина 6350 - 7630 мм, ширина 2565 - 2743 мм, высота 1955 - 2635 мм. Такое разнообразие вагонов усложняло их ремонт.

Первым шагом к однотипности крытых вагонов явилось распоряжение Министерства путей сообщения (1875), предусматривающее строительство и восстановление поврежденных кузовов только с одинаковыми внутренними размерами: длиной 6400 и шириной 2743 мм. Эти размеры получили название «нормальных», а вагон с такими размерами впоследствии также стали наименовать нормальным вагоном (рис. 3).

Рис. 3.

Крытый двухосный вагон, построенный в 1862 году, имел деревянную раму кузова, на которой было расположено 10 поперечных брусьев. На концы этих брусьев опирались нижние обвязочные брусья боковых стен с вдолбленными стойками. Настил пола состоял из досок толщиной 50 мм, уложенных вдоль вагона и опиравшихся на поперечные брусья. Стены были обшиты досками толщиной 25 мм. Кровля - парусиновая на смоле. Вагон имел четыре буфера. Для лучшей передачи продольных сжимающих усилий рама кузова имела раскосы. Упряжь - сквозная, стержни крюков, проходящие вдоль всего вагона, соединены в центре. Там же расположен тяговый аппарат. Грузоподъемность 10т, тара нетормозного вагона 6,2 т, тормозного - 6,7 т.

Большой вклад в создание рациональной конструкции нормального вагона внесли Ковровские мастерские (г. Ковров). В 1870 - 1873 гг. мастерские строили крытые вагоны более совершенной конструкции. Для опоры боковых стен и настила пола не требовалось поперечных брусьев. Угловые стойки боковых стен опирались на концы буферных брусьев, а промежуточные стойки - на выносные кронштейны, прикрепленные к боковым брусьям рамы кузова. Доски пола укладывались поперек вагона. Вверху боковых стен размещались застекленные окна или люки, закрывавшиеся откидными стальными крышками изнутри вагона. Дверь перемещалась по направляющим. В некоторых вагонах деревянные брусья рамы кузова для повышения их жесткости и прочности подкреплялись шпренгелями.

В 1872 году Ковровсие мастерские выпустили первый грузовой вагон, в котором деревянные боковые брусья рамы были заменены стальными балками.

Длина кузова тормозного и нетормозного вагона в рассматриваемой конструкции была одинаковой. Тормозная площадка размещалась на конце вагона с удлиненной консолью, она имела ширину 490 мм. Ступеньки тормозной площадки опирались на кронштейны (косоуры). Тормоз - одностороннего действия, колодки - чугунные. Грузоподъемность вагона 10 т, тара 6,8 т. Описанный тип вагона Ковровских мастерских впоследствии и был принят за основу «нормального» вагона.

Уместно отметить, что двухосные крытые вагоны, выпускавшиеся Александровским заводом в 1874 - 1875 гг., имели деревянную раму кузова. боковые стены снабжались раскосами, их люки закрывались деревянными задвижками. Менее совершенными были грузовые вагоны постройки Коломенского завода. Однако здесь создавались и прогрессивные конструкции вагонов. Так, после семилетних исследований для балок рамы кузова был выбран коробчатый профиль (швеллер), получивший в дальнейшем широкое распространение в вагоностроении.

Деревянную раму, приспособленную к установке сквозной упряжки, имели крытые вагоны, стоившиеся в значительном количестве в 1881 году мастерскими Петербург - Варшавской дороги.

В 1892 г. крытые вагоны нормального типа были введены в законодательном порядке для всех государственных и частных железных дорог.

Развитие промышленности и железнодорожного транспорта способствовало внедрению новых, более эффективных конструкций вагонов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.4.

В 1905 году для внутреннего сообщения на Московско - Казанской дороге создали вагон (рис. 4) грузоподъемностью 30 т, что в два раза превышало грузоподъемность двух крытых вагонов нормального типа. Для уменьшения тары вагон строили без тележек, с двумя парами свободно устанавливающихся осей, т.е. колесных пар, способных заменить радиальное положение в кривых участках пути и тем самым уменьшить сопротивление движению. Эта оригинальная конструкция имела и недостатки: интенсивный износ буксовых направляющих и соприкасающихся с ними корпусов букс, требующий частого ремонта для восстановления изношенных частей.

Объем кузова составлял 65,6 мі, ширина и высота - так же как у кузова нормального вагона, а длина равнялась 11640 мм, т.е. была меньше, чем у двух вагонов нормального типа. У тормозных четырехосных вагонов тара была 14,6 т, у нетормозных - 13,6 т.

Значительное количество крытых четырехосных вагонов было построено в 1906 году для Юго-Западных и Екатерининских дорог. Стальные боковые балки рамы кузова имели форму бруса равного сопротивления изгибу, без шпренгелей. Стальными были также и стойки, тара тормозного вагона - 19,3 т, нетормозного - 17,8 т.

В 1908 г. были построены четырехосные вагоны с хребтовыми балками в раме кузова. Так как эти балки воспринимали большую часть продольной нагрузки, нижние обвязки боковых стен выполнены облегченными. Грузоподъемность вагона составляла 37,5 т, впоследствии она была повышена до 50 т.

Мытищинский завод в 1904 г. строил трехосные крытые вагоны небольшое число которых (грузоподъемностью 25 т) было изготовлено для Екатерининской дороги. Длина рамы кузова такого вагона составляла 11780 мм, база (расстояние между центрами крайних колесных пар) - 7000 мм. Вагоны проявляли склонность к сходу с рельсов, когда разгружались крайние колесные пары. Поэтому их постройка была прекращена.

С начала первой мировой войны резко возросли потребности в железнодорожных перевозках. На железные дороги России поступили крытые двухосные и четырехосные вагоны.

Крытый четырехосный вагон имел стальной каркас кузова в виде фермы, способный воспринимать основные нагрузки вагона. При этом отпадала надобность в мощных боковых балках рамы кузова. Он опирался на тележки типа Даймонд с чугунными колесами, поверхность катания которых была термически обработана (отбелена).

С каждой стороны вагона находилась задвижная дверь, люков не было. Объем кузова - 80 мі. Вагоны были оборудованы автоматическим тормозом. Часть вагонов имела и ручные тормоза с приводом от вертикального вала с храповиком, штурвал которого располагался в плоскости крыши. Для прохода кондуктора во всю длину крыши имелся помост с лестницей, идущей от буферного бруса. Грузоподъемность вагона равнялась 40 т, а в последствии была увеличена до 50 т. Тара составляла 20,6 т, наибольшая статическая нагрузка от колесной пары на рельсы - 152 кН (15,2 тс).

Сравнивая характеристики двухосных и четырехосных вагонов можно убедиться, что преимущества у четырехосных вагонов. Однако в дореволюционное время они составляли очень малую часть парка грузовых вагонов.

Двухосные крытые вагоны грузоподъемностью 20 т начали стоить в 1923 г. Помимо увеличенной грузоподъемности, эта конструкция отличалась от крытого нормального вагона каркасом стен и рамой кузова, полностью изготовленной из металлических балок, что повышало прочность и надежность вагона.

Стойки и верхнюю обвязку кузова изготовляли из стали уголкового профиля сечением 90х90х9 мм к 90х60х8 мм, а дуги крыши из швеллера 80х45х6 мм. Рама кузова имела хребтовую балку, что позволяло в будущем оборудовать этот вагон автосцепным устройством, а до его введения - несквозной упряжью ручного сцепления. Это также являлось достоинством данной конструкции. Все балки рамы выполнялись из швеллеров №24, причем средние поперечные балки усиливали нижними накладками сечением 240х8 мм, а концевые (буферные) балки - верхними и нижними накладками сечением 300х8 мм. Балки и другие элементы кузова были соединены заклепками; для повышения жесткости узлов использовали косынки и угольники. Стены вагона обшивали досками толщиной 40 мм внизу и 22 мм вверху и прикрепляли к стойкам болтами. Обшивку крыши толщиной 22 мм прибивали гвоздями к деревянным брускам, расположенным в потолочных дугах и фрамугах. Дверной проем имел ширину 1830 и высоту 2134 мм.

Двери, люки, несъемные приспособления для перевозок людей в этом вагоне были такими же, как в нормальном крытом. Внутренняя длина кузова составляла 6,6 м, внутренняя ширина 2,75 м, высота кузова у боковой стены 2,5 м, общая длина вагона (без тормозной площадки) 7,9 м, тара 11,4 т, площадь пола 18,15 мі, объем кузова 45,4 мі. Повышение прочности сопровождалось увеличением коэффициента тары (0,57 вместо 0,5 у нормального вагона грузоподъемностью 16,5 т), а рост грузоподъемности вызвал увеличение нагрузки от оси колесной пары на рельсы и погонной нагрузки (156,5 кН и ,96 т/м вместо 131 кН и 3,43 т/м у нормального вагона).

Несмотря на отмеченные преимущества вагона грузоподъемностью 20 т по сравнению с нормальным, он не соответствовал требованиям, предъявляемым к перспективному подвижному составу. Поэтому было решено ориентироваться на постройку четырехосных крытых вагонов. Такое решение обосновывалось достоинствами четырехосных (большегрузных, как они тогда назывались) вагонов:

1. При значительно большей грузоподъемности четырехосный вагон имеет столько же ударно-тяговых приборов, торцовых стен, буферных брусьев, как и двухосный вагон. Поэтому у него меньший коэффициент тары при равной прочности;

2. Поезд, составленный из большегрузных вагонов, имеет меньшую длину, чем из двухосных;

3. С уменьшением длины поезда снижается сопротивление движению, обусловленное боковым движением ветра;

4. Четырехосные вагоны легче проходят кривые участки пути, особенно малого радиуса, и с большими скоростями, что снижает сопротивление движению и расход топлива локомотивом;

5. Четырехосные вагоны позволяют с меньшими затратами перейти к автоматической сцепке.

Рассмотрим конструкцию основных частей крытого вагона, построенного в 1925 г. Рама кузова имела хребтовую балку, образованную из двух швеллеров №30, перекрытых между шкворневыми балками накладками толщиной 8 мм. Швеллеры устанавливались полками наружу. Расстояние между вертикальными стенками двух швеллеров сначала было принято равным 500 мм (для установки автосцепки системы Шарфенберга). Поскольку пригодность такой автосцепки для восприятия больших усилий взывала сомнение, в дальнейшем это расстояние приняли равным 327 мм.

Кроме хребтовой балки, рама кузова имела две шкворневые, две буферные, четыре промежуточные поперечные и две боковые балки, являющиеся одновременно нижними поясами каркаса боковых стен (рис. 5). Этот каркас представлял собой раскосно-стоечную ферму, т.е. конструкцию, составленную из верхней и нижней обвязок, угловых, шкворневых, дверных и промежуточных стоек и раскосов. Посередине каждого пролета размещались дополнительные стойки, облегчавшие сопротивление обшивки усилию распора сыпучих грузов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

железный дорога путь рельсы шпалы

Каркас торцевой стены, кроме угловых стоек, имел две стойки и два раскоса, выполненных из зетового профиля 100х75х6,5 мм. Стойки и раскосы крепили внизу к буферной балке, а вверху - к фрамуге. Каркас крыши образовывался обвязками (уголковый профиль 75х75х6 мм), фрамугами и 13 потолочными дугами (швеллер 80х45х 6 мм).

Обшивка стен - из досок толщиной 40 мм внизу и 22 мм вверху, прикрепленных к каркасу болтами диаметром 12,7 мм, а обшивка крыши - из досок толщиной 22 мм, крепление которых такое же, как и в описанном выше вагоне, грузоподъемностью 20 т.

С 1935 г. в Советском Союзе стали выпускать четырехосные крытые вагоны грузоподъемностью 50 т сварной конструкции (вместо клепанной), у которых поперечные балки рамы кузова изготовляли без отбуртовки, имевшихся у клепаных конструкций из плоских листов. Каркас боковых стен имел раскосы зетового сечения. Такая конструкция лучше сопротивлялась усилиям изгиба, возникающим от распора сыпучих грузов, что позволило упразднить дополнительные стойки, имевшиеся посередине пролетов у клепаного вагона.

Также эти вагоны оборудовались для перевозки людей. В вагоне люди размещались на трехъярусных нарах. С этой целью на боковых стенах имелись доски так называемого несъемного оборудования.

Двери были аналогичны дверям вагона клепаной конструкции. Кроме двухдверных вагонов, Калининский завод строил вагоны с четырьмя дверями, однако широкого распространения они не получили.

Таким образом, с развитием вагоностроения в России были созданы основные типы грузовых крытых вагонов. Их конструкции затем совершенствовались, улучшались параметры.

2. Назначение и устройство верхнего строения пути (ВСП)

2.1 Устройство ВСП, имеющее следующие элементы(согласно заданию)

· рельсы с массой погонного метра 50 кг/м;

· шпалы;

· балласт щебень;

· рельсовые скрепления - согласно используемых элементов.

Верхнее строение пути (ВСП) служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение. Верхнее строение пути представляет собой комплексную конструкцию, включающую балластный слой, шпалы, рельсы и рельсовые скрепления, противоуоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.

Рис.1.

Верхнее строение пути: 1-рельсы; 2- шпалы; 3- балластный слой

Верхнее строение пути должно обеспечивать безопасное движение поездов с установленными максимальными скоростями движения; его элементы должны быть прочными и устойчивыми в работе и обладать большим сроком, быть простыми и экономичными в изготовлении, ремонте и эксплуатации.

Рельсы предназначены для направления колес подвижного состава, восприятия упругой переработки и передачи нагрузок от колес на подрельсовое основание. На участках с электрической тягой и автоблокировкой рельсы, кроме того, должны выполнять функцию проводника электрического токами с указанием на них основных размеров. Рельс состоит из головки, шейки и подошвы. Поверхность качения головки рельса для центральности передачи нагрузки от колеса имеет выпуклое криволинейное очертание. Стандартная длина рельсов на сети железных дорог России равна 25м, а для укладки на внутренних нитях кривых изготавливаются рельсы длиной 24,92м и 24,84м. Для уменьшения числа стыков рельсы свариваются в плети длиной 800м и более.

Для обеспечения большей износостойкости и долговечности рельсы изготавливаются из мартеновской высокоуглеродистой стали с термической обработкой по всей длине путем объемной закалки в масле с последующим отпуском в печи. Срок службы таких рельсов в 1,3-1,5 раза выше, чем незакаленных рельсов.

Тип рельсов определяется массой рельса длиной 1м. На рис.2 (согласно заданию) показан рельс Р50.



Рис.2. Рельс типа Р50

Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Шпалы предназначены также для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Помимо шпал к подрельсовым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Шпалы должны быть прочными, упругими и обладать достаточным сопротивлением электрическому току. Количество шпал на 1км пути (эпюра шпал) нормируется исходя из условий выравнивания давления в балластном слое по его глубине, а также обеспечения необходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки продольному и поперечному сдвигу по балласту. На прямых и кривых более 1200м эпюра шпал 1840шт/км, а в кривых менее 1200м - 2000шт/км.

Наибольшее распространение на железных дорогах нашей страны получили деревянные шпалы (70% развернутой длины главных путей МПС). Вследствие их малого веса, удобства крепления рельсов, хороших изоляционных свойств из-за пропитки антисептиками. Шпалы изготавливаются из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра березы.

По форме поперечного сечения деревянные шпалы делятся (см. рис.3) на обрезные (пропилены четыре стороны), полуобрезные (пропилены три стороны) и необрезные (пропилены две стороны).

а) б) в)

Рис.3. Формы поперечного сечения деревянных шпал.

а - для главных путей, б - для станционных и подъездных путей, в - для малодеятельных подъездных путей промышленных преприятий.

Стрелочные деревянные брусья бывают обрезные и необрезные шириной внизу 250мм, поверху 200мм и высотой 180мм. Мостовые брусья только обрезные. Длина деревянных шпал - 2.75 2см, стрелочных брусьев - от 3 до 5.5м; мостовых брусьев - 3.25м. В зависимости от назначения деревянные шпалы и стрелочные брусья изготавливаются трех типов, отличающихся размерами поперечного сечения: I - для главных путей; II - для станционных и подъездных путей; III - для малодеятельных подъездных путей промышленных предприятий.

В качестве балласта применяется щебень. На щебеночный балласт укладываются главные пути стрелочные переводы и горловины, приемоотправочные пути станций, пути на горбах сортировочных горок и горочно-стрелочные переводы. Балласт укладывается на земляное полотно в форме балластной призмы, которая бывает однослойная, двухслойная (щебеночный балласт поверх песчаной подушки); трехслойная (асбестовый балласт поверх щебеночной призмы на песчаной подушке).

Для железнодорожных путей установлены типовые поперечные профили балластной призмы или балластного слоя. Толщина балластного слоя под шпалой должна быть от 25 до 55см в зависимости от материала балласта, грунта земляного полотна, шпал, класса линии, а толщина песчаной подушки под щебнем должна быть не менее 20-25см в зависимости от класса линий. Постановку пути на щебеночный балласт следует предусматривать после полной стабилизации земляного полотна.

Рельсовый путь представляет собой две непрерывные рельсовые нити, расположенные на определенном расстоянии друг от друга. Это обеспечивается за счет крепления рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев между собой. Места соединения рельсов между собою называются стыками, которые бывают болтовые, клееболтовые и сварные. В болтовых стыках между стыками рельсов имеются зазоры для возможности изменения длины рельсов при изменении температуры их нагрева.

Рис.4. Стыковое и промежуточное костыльное скрепление рельсов Р50.

В клееболтовых стыках накладки приклеиваются к рельсам специальным клеем и стягиваются между собой через шейку рельса ботами. В сварных стыках обеспечивается непрерывность рельсовых нитей в пределах одной рельсовой плети.

Рельсы со шпалами и скреплениями образуют рельсошпальную решетку с шириной колеи 1520мм участка пути на прямых и кривых с радиусами выше 350м (расстояние между внутренними гранями головок рельсов). На кривых с радиусами от 349м до 300м ширина колеи равна 1530мм, а при радиусах от 299м и менее - 1535м.

По отношению к опорам (шпалам) различают стыки на шпале, на весу и на сдвоенных шпалах. Всеобщее распространение получили стыки на весу, как более упругие, что обеспечивает снижение силы удара колеса на стыках.

Для крепления рельсов к шпалам применяются промежуточные скрепления, которые бывают подкладочными и бесподкладочными (без металлических подкладок под рельсами). Кроме того, бывают не противоугонные скрепления, у которых прикрепители не создают достаточного нажатия на подошву рельса и тем самым не обеспечивают необходимой продольной связи рельса со шпалами, а также противоугонные, у которых с помощью упругих элементов создается необходимое нажатие на подошву рельса, предотвращающее его проскальзывание по шпалам под проходящими поездами. При противоугонных скреплениях на подошве рельса укрепляется дополнительное устройство (противоугон), препятствующее продольной сдвижке рельсов. Наиболее распространение получили пружинные противоугоны, которые ставятся в количестве 18-44 пар на 25-метровом рельсовом звене (два рельса). Противоугонные скрепления бывают болтовыми и безболтовыми. Подкладочные скрепления подразделяются на раздельные, нераздельные и смешанные. В раздельном скреплении рельс к подкладке и подкладка к шпале прикрепляются разными прикрепителями, а в нераздельном скреплении рельс с подкладкой соединяется со шпалой одними и теми же прикрепителями. В смешанном скреплении рельс через подкладку соединяется со шпалой, а подкладка, кроме того, самостоятельно прикрепляется к шпале. На пути с деревянными шпалами в настоящее время применяются смешанное скрепление типа ДО и раздельные скрепления типов КД и Д4, в которых рельс прижат к подкладке двумя клеммами с помощью натяжных болтов. При скреплениях типа ДО на прямых и кривых радиусом больше 1200м рельсы пришиваются костылями на каждом конце промежуточной шпалы четырьмя костылями, а на стыковой шпале пятью костылями. В кривых радиусами менее 1200м, на мостах, в тоннелях и на участках скоростного движения свыше 120км/ч на всех шпалах рельсы прошиваются пятью костылями.

Рис. 5. Промежуточное смешанное Рис.6. Раздельные скрепления КД и Д4 скрепление ДО для деревянных шпал. Для деревянных шпал.

Бесстыковой путь представляет собою путь из сварных рельсовых плетей, длина которых настолько велика (до 800м), что температурные силы (до 1200-1400 кН), возникающие в плетях при максимальных колебаниях температуры за год, не в состоянии преодолеть силы сопротивления продольному сдвигу по всей длине плетей. Сопротивления сдвигу преодолеваются в стыках между смежными плетями и на двух концевых участках, называемых температурно-подвижными (по 50-70м), а средняя основная часть бесстыкового пути остается неподвижной. Между сварными плетями расположены уравнительными пролеты, состоящие из 2-4 пар рельсов длиной по 12,5м. Такая конструкция бесстыкового пути называется температурно-напряженной. Периодическая разрядка температурного напряжения состоит в смене уравнительных рельсов между плетями одной длины на рельсы другой длины в зависимости от времени года. При укладке рельсовых плетей в осенне-зимний период при низких температурах в уравнительный пролет временно укладываются удлиненные уравнительные рельсы (комплект из трех пар длиной 12,54м, 12,58м и 12,62м). А при укладке летом при высоких температурах укладываются укороченные уравнительные рельсы (комплект из трех пар длиной 12,38м, 12,42м, 12,46м). При проведении разрядки температурных напряжений удлиненные уравнительные рельсы весной, а укороченные - осенью заменяются рельсами длиной по 12,5м, при закреплении рельсовых плетей на постоянный режим эксплуатации.

Путь в уравнительных пролетах работает более напряженно, чем в пределах рельсовых плетей. При недостаточном натяжении соединительных болтов стыковых и промежуточных скреплений и больших амплитудах могут возникать опасности изгиба и среза болтов в стыках при понижении температуры сверх 60-70С, а также выброса пути (искривление рельсов в горизонтальной плоскости) после полного замыкания всех стыков из-за повышения температуры рельсов свыше 40-50С.

Бесстыковой путь, как правило, укладывается на участках пути только со здоровым земляным полотном, щебеночным балластом, деревянными шпалами I типа с раздельным скреплением типа КД на деревянных шпалах. На мостах с ездой поверху на балласте рельсовые плети укладываются на железобетонные шпалы марки Ш-1-1М («М» - мост) с элементами крепления охранных кантуголков, а при их отсутствии - на стандартные деревянные шпалы. На мостах с безбалластным полотном рельсовые плети укладываются на поперечинах (деревянные, металлические, железобетонные) или на железобетонные плиты типа БМП (в опытном порядке).

2.2 Определить к какому типу ВСП может быть отнесена описанная конструкция

Описанная конструкция:

· рельсы с массой погонного метра 50кг/м;

· шпалы деревянные - I;

· балласт - щебень;

· рельсовые скрепления - ДО, КД и Д4 относится к нормальному типу верхнего строения пути.

2.3 Определить возможную грузонапряженность участка железной дороги, имеющего описанную конструкцию ВСП

Верхнее строение пути работает в сложных условиях, подвергаясь воздействию проходящих поездов, атмосферных осадков, ветра, колебаний температуры, при этом оно должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным. В зависимости от грузонапряженности на магистральных железных дорогах установлены три типа верхнего строения пути: особо тяжелый, тяжелый и нормальный.

Нормальный тип верхнего строения пути имеет грузонапряженность до 25 млн.т. км/в год.

3. Основы сигнализации на железных дорогах

В соответствии с заданием ниже рассмотрены постоянные сигнальные знаки:

Внимание токораздел

Размещение этого знака не должно ухудшать видимость и восприятия постоянных сигналов

Поднять токоприемник

Предельный столбик указывают место, далее которого на пути нельзя устанавливать подвижной состав в направлении стрелочного перевода или глухого пересечения. Предельные столбики у главных и приемоотправочных путей должны иметь отличительную окраску.

Граница станции указывает границу станции на двухпутных и многопутных участках. Границами территорий станций, разъездов и обгонных пунктов со стороны перегонов являются входные семафоры и светофоры. Надпись на знаке должна быть с обеих сторон.

Начало опасного места - знак с отражателями на них указывают границы участка требующего проследования его поездами с уменьшенной скоростью.

Конец опасного места - помещается на обратной стороне знака «начало опасного места»

Знак «С» - подача свистка, устанавливается перед тоннелями, мостами, железнодорожными переездами и т. п.



Остановка локомотива - устанавливается в местах, определяемых комиссией, назначаемой начальником региона дороги (начальником железной дороги).

Предупредительные сигнальные знаки с отражателями устанавливаются на электрофицированных участках

Список литературы

1. В.В.Лукин, П.С.Анисимов, Ю.П.Федосеев. Вагоны. Общий курс - УМК МПС России 2004г.

2. Всероссийское общество любителей железных дорог. Железнодорожный транспорт XX век - Москва 2001г.

3. И.Ф. Скиба. Вагоны. - Москва «Транспорт» 1979г.

4. Л.А. Шадур. Развитие Отечественного вагонного парка. - Москва «Транспорт» 1988г.

5. А.В. Смольянинов. Кафедра «Вагоны». История развития и взаимодействие технических средств железнодорожного транспорта. - Екатеринбург 2002г.

6. Н.Е. Аксененко. Инструкция по сигнализации на железных дорогах РФ. - Москва 2000г.

7. Железные дороги - общий курс. Москва «Транспорт» 1991г.

Размещено на Allbest.ru