21.08.2017
Современное жилище – это не просто защита от непогоды и холода. Для производства комфорта загородные дома и городские квартиры...


21.08.2017
Первое, что следует знать о натяжных потолках – самостоятельно сделать такую отделку не получится. Не важно, какие умения...


21.08.2017
Новые пластиковые окна способны решить множество проблем, но только в том случае, если выбраны они будут правильно. Разочарования...


21.08.2017
Навесные вентилируемые фасады – довольно сложные многослойные конструкции. Все элементы их решают определенные задачи. Если речь...


18.08.2017
В последние несколько лет весьма распространенными стали пластиковые двери. Объясняется это их практичностью, эстетичным внешним...


18.08.2017
Эффективное автономное отопление для коттеджей и дач является головной болью их владельцев. Централизованная подача тепла нередко...


Содержание пути в железнодорожных тоннелях

26.05.2016

Верхнее строение пути (ВСП) включает рельсы, скрепления со всеми комплектующими, прокладки и шпалы и балласт либо бетонное основание пути. Конструкции элементов ВСП в большинстве железнодорожных тоннелей принципиально не отличаются от соответствующих элементов пути на открытых участках. В качестве типовой конструкции пути для тоннелей вплоть до последнего времени применяли звеньевую путевую решетку с деревянными или железобетонными шпалами на щебеночном балласте, аналогичную используемой на наземных участках дороги.
Однако к конструкциям ВСП в тоннелях предъявляют повышенные требования в отношении устойчивости, прочности и продолжительности срока службы. Это оправдывается сокращением продолжительности пребывания в тоннелях ремонтных рабочих. Установлено, что увеличение массы 1 пог. м рельсов на 1 кг уменьшает расход времени на текущее содержание пути на 2,8 %. Примерно на 10 % сокращается время пребывания в тоннеле рабочих при применении рельсов длиной 25 м вместо 12,5 м.
Как правило, в тоннеле укладывают рельсы на один тип выше, чем на открытых участках дороги. Ii настоящее время в железнодорожных тоннелях России уложены термоупрочненные рельсы Р65 и Р75, сталь которых характеризуется высоким содержанием углерода, придающим им достаточные прочность, твердость и износоустойчивость, обеспечивающие при надлежащем уходе продолжительный срок службы. В тоннелях разрешается укладывать рельсы только первого сорта, имеющие соответствующую заводскую маркировку. Поврежденные рельсы подлежат замене в кратчайший срок. Остродефектные рельсы (имеющие любые трещины, выколы шейки, подошвы и головок, признаки расслоения металла в головке) должны заменяться немедленно. По таким рельсам до их замены можно пропускать отдельные поезда со скоростью не более 15 км/ч в зависимости от степени опасности дефекта. He допускается укладка в тоннелях и на подходах к ним рельсов разных типов и рельсовых рубок, а также эксплуатация поврежденных рельсов. Предпочтительной является укладка в тоннелях бесстыковою пути.
До середины 70-х годов XX века в железнодорожных тоннелях России применяли деревянные шпалы из хвойных пород, пропитанные маслянистыми антисептиками. В настоящее время широко распространены железобетонные шпалы. Число шпал, укладываемых в тоннелях, на один разряд эпюры выше, чем на открытых участках (2000 шт./км на дорогах I категории, не менее 1840 шт./км — на остальных).
В тоннелях применяют промежуточные скрепления трех типов: нераздельные, полураздельные и раздельные. Как показали наблюдения за работой промежуточных скреплении, наиболее эффективными являются промежуточные скрепления раздельного типа с применением упругих прокладок между подошвой рельса и подкладкой, а также между подкладкой в верхней постелью шпалы. Упругие прокладки в пути на деревянных шпалах ранее изготавливали из прессованной и пропитанной осины или тополя. Однако из-за ограниченного срока службы древесины и применения железобетонных шпал в настоящее время перешли на прокладки из резиновых смесей или полихлорвинилового пластиката.
В балластной конструкции пути применяют щебень из твердых торных пород (граниты, базальты и стекловидные известняки) с пределом прочности на сжатие не ниже 8000 Н/см2, как исключение — сортированный гравий. В тоннелях, где имеют место наледеобразование и промерзание балласта, допускается применение щебня только из морозостойких пород. Щебень должен иметь крупность от 25 до 70 мм, загрязненность не более 1 %. Для защиты балластной призмы от быстрого загрязнения рекомендуется в ее верхней части, до половины толщины шпалы, применять щебень мелких фракций от 15 до 25 мм. Толщина щебеночного балласта под шпалой в тоннелях и на подходах к ним (не менее 100 м) должна соответствовать классу пути и быть не менее 35 см. В тех случаях, когда габарит тоннеля не позволяет соблюсти указанную толщину балластного слоя, допускается толщина не менее 20 см. а в исключительных случаях, по согласованию с ОАО «РЖД», не менее 15 см. Во избежание утечки токов с рельсов необходимо, чтобы верх балластной призмы был на 3 см ниже верхней постели шпал.
Однако в тоннелях условия производства работ по устройству, ремонту и текущему содержанию пути на балласте значительно сложнее, чем на наземных участках. Выше также финансовые и трудовые затраты из-за сложности механизации ремонтных работ. Балластная призма в замкнутом пространстве тоннеля интенсивно засоряется сыпучими грузами с открытого подвижного состава, пылью истирающихся тормозных колодок и посыпочного песка из локомотивных песочниц (для улучшения сцепления колес с рельсами), а также из-за истирания щебня между шпалами и твердым основанием. Загрязнение балласта не только уменьшает упругость пути в тоннеле и увеличивает его расстройство, но и задерживает воду, наличие которой в загрязненном балласте может привести к грязевым выплескам, просадкам пути, а в зимний период — к пучинным явлениям. При этом вырезка загрязненного балласта в тоннеле, выполняемая вручную, является одной из самых трудоемких работ при эксплуатации тоннелей.
Стыки в конструкции пути повышают сопротивление протеканию обратного тягового тока на электрифицированных линиях и чем самым способствуют ero утечке из рельсовых цепей и балласт и грунт, повышая интенсивность электрохимической коррозии не только элементов пути, но и тоннельной обделки. Стыки являются источниками повышенных колебаний экипажа, ускорений их элементов и, как следствие, динамических воздействий, влияющих не только на путь, но и на обделку тоннеля.
Специфика условий эксплуатации пути в тоннелях привела к необходимости совершенствования существующих конструктивных решений и разработке новых. Прежде всего к новациям в этом направлении относятся ликвидация звеньевой конструкции рельсошпальной решетки на балластном основании и устройство бесстыкового пути на монолитном бетонном основании.
Содержание пути в железнодорожных тоннелях

При эксплуатации тоннелей с безбалластной конструкцией пути за счет удлинения рельсовых плетей уменьшается сопротивление движению и динамические воздействий на обратный свод. В качестве путевого применяют бетон класса но прочности не ниже В25. Поверхность бетонного основания должна быть ровной, без трещин и углублений, с уклоном в сторону водоотводною лотка не менее 3 %. Для установки противоугонов вдоль шпал со стороны ожидаемою угона устраивают приямки. Во избежание утечки тяговых и сигнальных токов металлические части ВСП не должны соприкасаться с путевым бетоном.
Современной конструкцией пут и на жестком бетонном основании в тоннелях является конструкция, в которой вместо шпал используют малогабаритные железобетонные рамы МГР-Т4М-1520 (рис. 4.6) по типовому проекту ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс». Для обеспечения упругой работы пути на жестком основании в данной конструкции используют упругие промежуточные скрепления КН-65, разработанные в Сибирском государственном университете путей сообщения (рис. 4.7).
Содержание пути в железнодорожных тоннелях

Малогабаритные путевые рамы в тоннеле устанавливают в проектное положение на временные опоры и закрепляют анкерами, заделываемые в обратном своде, после чего подрамное пространство заполняют путевым бетоном В40. Бесстыковой путь укладывают на рамы с использованием стандартных, применяемых на наземных магистралях, подрельсовых подкладок и других элементов. В настоящее время для уменьшения динамических воздействий на жесткое подрельсоное основание используют упругие демпферные прокладки (подбалластные маты) между путевым бетоном и обратным сводом (рис. 4,8). В местах сопряжения безбалластной конструкции пути в тоннеле с балластной на подходах к тоннелю должны укладываться участки переходного пути переменной жесткости на длине не менее 25 м с каждой стороны тоннеля. Отметим, что при усиленном ВСП плановые работы по содержанию пути носят, как правило, только предупредительный характер.
Текущее содержание и ремонт пути в тоннелях. В коротких хорошо проветриваемых сухих тоннелях условия работы пути мало отличаются от открытых участков. В протяженных и плохо вентилируемых тоннелях наблюдается интенсивный износ элементов ВСП. В первую очередь развивается химическая и электрохимическая коррозия стальных элементов скреплений и рельсов, чему способствуют скопление воды и повышенная влажность воздуха в тоннеле, температурные колебания, газообразные продукты сгорания топлива тепловозов. Применение подсыпочного песка на влажных рельсах усиливает истирающее действие колес при торможении и буксовании на подъемах.
В условиях влажного воздуха сернистая кислота, выделяющаяся из выхлопных газов, окисляется в серную кислоту, разъедающую металлические элементы. Рельсы и скрепления разъедаются кислотами по всей их поверхности, особенно сильно в пределах головки и местах контакта с подкладками, накладками и костылями, а также контакта с клеммами и закладными болтами в конструкциях BCП с раздельными скреплениями. Ходовые рельсы, используемые в качестве проводника обратных тяговых токов, являются одновременно мощным источником блуждающих токов, достигающих 60 % и более от нагрузки тяговой подстанции. На основании многочисленных наблюдений за работой рельсов в сырых тоннелях как в России, так и за рубежом установлено, что продолжительность срока их службы почти в два раза меньше, чем на открытых участках дороги. Все работы по текущему содержанию и ремонту пути в тоннелях осуществляют дистанции пути в строгом соответствии с «Инструкцией по содержанию искусственных сооружений» и «Инструкцией по содержанию железнодорожного пути».
Важной составляющей работ по текущему содержанию является работа но очистке пути от пыли и грязи, уменьшение запыленности и поддержание порядка внутри тоннеля. Очистке подлежат рельсовые скрепления, банкетки, крышки лотков, водоотводные штробы и канавки, путевой бетон ВСП. В Северо-Муйском тоннеле очистку бетонного ВСП, засоренного угольной пылью. песком и достаточно обводненного, производят уборочной машиной ФАТPA 2-17000. Рабочий поезд в составе уборочной машины и хоппер-дозатора движется но тоннелю с помощью тепловоза серии ТЭМ в технологические «окна» без снятия напряжения в контактной сети.
Наиболее трудоемки работы по ремонту рельсового скрепления пути на бетоном основании. Они связаны с заменой закладных болтов — основного элемента крепления металлических подкладок под рельсы. В процессе эксплуатации происходит изменение натяжного усилия болтов за счет температурного фактора, нагрузки от подвижного состава, хрупкости металла и других факторов, что приводит к разрыву болта вблизи головки. Изломанный болт выпадает, а гнездо его установки с оставшейся головкой забивается шламом. Для того чтобы установить новый болт, гнездо закладного болта очищают и продувают сжатым воздухом, после чего специальным устройством поворачивают головку внутри гнезда параллельно входному отверстию в шпале и в подкладке и извлекают. Пустое гнездо закладного болта до установки нового заглушают деревянной пробкой.
Закрепление положения пути. Правильное положение и геометрические параметры пути в тоннелях имеют исключительное значение для обеспечения безопасности движения поездов и работающих в тоннелях людей. Ширина колеи и уровень пути в тоннелях должны удовлетворять тем же требованиям, что и на перегоне, а отклонения оси рельсовой решетки в плане и профиле от проектного положения не должны вызывать нарушения габарита или увеличения негабаритности сооружения. Для контроля положения пути в стенах обделки тоннелей через 20 м на прямых и через 10 м на кривых участках пути устанавливают постоянные реперы и путевые сигнальные знаки, а на каждом портале железнодорожных и автодорожных тоннелей закладывают репер для нивелирования Ill класса. На прямых участках реперы устанавливают на правой стене по ходу километража, в кривых со стороны наружного рельса, в двухпутных тоннелях — с обеих сторон. Существует несколько конструкций путевых реперов. Наиболее простой из них является конструкция репера в виде «заершенного» штыря, заделываемого в обделку тоннеля на уровне головки рельса (рис. 4.9).
Содержание пути в железнодорожных тоннелях

Фиксированной точкой репера, заделываемого в стену, является керновая насечка на головке штыря. Применяют также реперы в виде вертикального штыря, замоноличенного в бетонный столбик, устанавливаемый у стены тоннеля на уровне с головкой рельса в виде закладной марки, заделываемый в обделку. Порядковый номер репера, расстояние до рабочей грани ближайшего рельса и превышение головки рельса над репером должны быть написаны на стене или табличках, укрепляемых над реперами. Проверочные промеры выполняют специальным шаблоном, укладываемым на штырь репера и головку рельса. Нивелирование на подходах к тоннелю ведут по головкам рельсов через 20 м, в тоннеле — по головкам рельсов и обрезам фундаментов через 10 м, дну водоотводного лотка — через 20...30 м. В тоннелях и на подходах к ним рельсовый путь должен быть надежно закреплен от угона.
Оценка состояния пути в тоннелях. Своевременное обнаружение и распознание причин возникновения дефектов в рельсах является важнейшей обязанностью эксплуатационного персонала. Оценку текущего состояния пути в тоннелях, как и на открытых участках дороги, производят поданным записи параметров рельсовой колеи вагоном-путеизмерителем и результатам натурного осмотра пути.
Аппаратура путеизмерительного вагона фиксирует отклонение от норм содержания рельсовой колеи по уровню и шаблону, вертикальным и горизонтальным толчкам, перекосам, просадкам и нарушениям рихтовки. Натурным осмотром определяют внешнее состояние пути: наличие негодных шпал, скреплений, недостатки балластной призмы, выплески, загрязненность рельсов и др. Фиксируемые путеизмерительным вагоном отступления от норм содержания пути, выходящие за пределы установленного допуска, оценивают штрафными баллами в зависимости от степени неисправности.
Числовые значения штрафных баллов для открытых участков дороги приводятся в утвержденных нормах оценки пути по показаниям путеизмерительных вагонов. С целью усиления внимания к содержанию пути в пределах тоннелей и на подходах к ним, а также на изолирующих стыках баллы по всем видам неисправностей удваивают. Протяжение подходов принимают: для тоннелей длиной до 100 м — по 200 м. более 100 м — по 500 м в каждую сторону. Состояние пути оценивают в зависимости от установленной скорости движения поездов. Чем ниже скорости движения, тем больше допуски по состоянию колеи.
Путь считают отличным, если по показаниям записи на ленте путеизмерительного вагона сумма баллов на 1 км длины тоннеля (с учетом подходов) находится в пределах от 0 до 40, хорошим — при 40...150, удовлетворительным, если сумма баллов при всех типах рельсов и при любим балласте не превышает 500, и неудовлетворительным при оценке более 500 баллов. Наряду с этим путь может быть признан отличным, хорошим или удовлетворительным лишь при отсутствии остродефектных рельсов, негодных стыковых скреплений, гнилых шпал и серьезных нарушений рихтовки, а также при надлежащем закреплении ею от угона и удовлетворительном содержании балластной призмы. С учетом высоких требований, предъявляемых к содержанию пути в тоннелях, ею качество следует проверять путеизмерительным вагоном и визуально не реже одною раза в месяц. Результаты проверки оформляют актом формы ПУ-24, а общую оценку состояния пути заносят в «Тоннельную книгу».
Путевые и указательные знаки. Для ориентирования путевых бригад, обслуживающих тоннель, и машинистов локомотивов устанавливают путевые и сигнальные знаки и указатели. Из-за стесненности габарита эти знаки обычно надписывают черной краской на белом фоне на стенах тоннели или оформляют в виде навесных эмалированных табличек.
В тоннелях устанавливают следующие постоянные путевые и сигнальные знаки и указатели: километровые, пикетные, начала, середины и конца кривых, порядковой нумерации колец, уклонно-указательные, предупредительные для машинистов о подаче свистка, начала толкания, конца толкания, отключения и включения тока, стрелы-указатели ближайших ниш, камер и кнопок включения заградительной сигнализации. Вид путевых и сигнальных знаков с указанием места их установки представлен на рис. 4.10.
Содержание пути в железнодорожных тоннелях