Plateia - революционный и уникальный продукт для проектирования автомобильных дорог

ШПАЛЫ И ПЕРЕВОДНЫЕ БРУСЬЯ

Шпалы являются частью путевой решетки и служат для связи обеих рельсовых нитей между собой, поддержания нормальной ширины колеи и нормального положения пути по уровню и в плане; кроме того, они передают поездную нагрузку на балласт.

На 1 января 1954 г. на железных дорогах 1-го класса в США лежало 991 205 600 шпал, кроме 39 000 км пути, которые приходились на мосты и стрелочные переводы. Это составляет в среднем 1 875 шпал на 1 км эксплуатируемого пути. Однако на главных путях, вследствие более тесной укладки, число шпал на 1 км пути колеблется от 1 930 до 2 020, а на второстепенных линиях и на разъездных путях — от 1 800 до 2 000 шт. на 1 км.

Продление срока службы шпал. Как показывают подсчеты AAR, за последние пять лет количество сменяемых шпал на железных дорогах 1-го класса в США непрерывно снижается. 1953 год был пятым по счету годом, в котором ежегодная смена шпал держалась на уровне менее 30 млн. шт. Это значит, что за последние 5 лет на 1 км пути в среднем менялось 56 шпал в год, или 3% всех лежащих в пути шпал. При таком уровне смены средний срок службы шпал составляет 33,5 года, тогда как 10 лет назад в среднем менялось 4,4% всех шпал, что дает средний срок службы шпал всего лишь около 23 лет.

Заметное увеличение срока службы шпал за последние годы является в первую очередь следствием все более широко распространяющейся на дорогах предварительной пропитки шпал, а также следствием ранее выполненной пропитки, результаты которой теперь сказываются на снижении ежегодного выхода шпал.

Хотя некоторые железные дороги в трудных для них финансовых условиях в отдельные годы временно отказывались от принятой практики укладки только пропитанных шпал, однако большинство дорог применяло исключительно пропитанные шпалы. В результате количество ежегодно укладываемых в путь непропитанных шпал непрерывно уменьшается, и в настоящее время оно невелико. В 1953 г., например., на дорогах 1-го класса было уложено всего около 1,7% непропитанных шпал от общего числа шпал, уложенных в путь в этом году.

Количество сменяемых переводных брусьев, хотя и колеблется в отдельные годы в заметных пределах, также показывает тенденцию к снижению. За десятилетний период с 1942 по 1951 г. это снижение составило около 30%. Несомненно, что это также следует отнести за счет более широкого применения предварительной пропитки. На долю шпал и переводных брусьев вместе взятых приходилось 47% всей пропитанной в США древесины в 1953 г. и 45% в 1954 г.

Искусственные шпалы. В начале двадцатого столетия расход древесины на строительные нужды в виде бревен и досок был настолько велик, что железные дороги не рассчитывали на обеспечение их потребности в шпалах для ежегодной смены. Эти опасения вскоре получили отражение в массовом предложении запатентованных искусственных шпал из железобетона, стали, негодных рельсов и различных комбинаций этих материалов. Известно, что для замены деревянных шпал было предложено около 2500 патентов. Однако ни одно предложение не было одобрено железными дорогами, так как испытания в пути изготовленных шпал не дали положительных результатов.

Комитет AREA по шпалам провел исследования работы искусственных шпал в пути и в специальном докладе привел данные о количестве, месте и времени укладки каждого типа искусственных шпал, указав железные дороги, на которых они были уложены, род балласта, а также данные о сроке службы всех уложенных типов и отзывы железных дорог о их работе. Хотя некоторые из этих заменителей лежат в пути до сих пор, общие итоги их применения в США оказались неудовлетворительными. Следует при этом отметить, что составные железобетонные шпалы из двух блоков, соединенных прочным стержнем из рельсовой стали, заделанным концами в оба блока, показали очень хорошие качества на скоростных линиях во Франции, но не были испытаны в условиях высоких скоростей движения и тяжелых осевых нагрузок, преобладающих в Соединенных Штатах.

Пропитанные деревянные шпалы обладают многими качествами, которые трудно или очень дорого воспроизвести в шпалах-заменителях. Срок службы деревянных шпал заметно удлинился благодаря правильному отбору пород леса для их изготовления, предварительной просушке и сверлению костыльных отверстий и затеске перед пропиткой. Положительное влияние на удлинение срока службы шпал оказало также улучшение конструкции рельсовых подкладок.

Деревянные шпалы имеют относительно небольшой вес, обеспечивают легкую погрузку и выгрузку (рис. 53), упруго воспринимают удары колес подвижного состава и смягчают шум поезда. Они плохо проводят электрический ток и поэтому на путях, уложенных на деревянных шпалах, редко нарушается действие сигналов. Путь на деревянных шпалах легко содержать по шаблону.

Необходимость в применении искусственных шпал в настоящее время является менее острой, чем в любой момент за истекшие 40 лет, вследствие значительных улучшений, внесенных в процесс пропитки, вследствие посадки леса взамен вырубленного, использования большего числа пород древесины, а также в результате новейших достижений в части уменьшения механического износа.

Размеры шпал. Способ определения размеров шпал в течение долгого времени служит предметом споров. В ранний период железнодорожного строительства фермеры и заготовители предлагали в качестве шпал обрезки бревен самой различной толщины, ширины и длины, некоторые из которых, по мнению работников пути, были совершенно непригодны для шпал. В результате возникла необходимость в установлении единой спецификации для шпал, однако между работниками пути возникали разногласия в определении размеров шпал, так как дороги, применявшие для этого более высокие стандарты, противились принятию заниженных, по их мнению, размеров, принятых другими дорогами.

Все же после многочисленных обсуждений этого вопроса в 1904 г. было предложено установить пять типов шпал, различной толщины и ширины, обозначенных литерами: А, В, С, D и Е, причем все они имели только три длины: 2,44; 2,59 и 2,74 м. Были установлены следующие размеры этих пяти типов шпал:


При этом было установлено, что шпалы не должны иметь толщину менее 15,2 см и ширину верхней постели менее 20,3 см, за исключением шпал с обливами по бокам, ширина верхней постели которых допускалась 15,2 см- Допуск по толщине был принят в 1,3 см, по ширине постели — в 5,0 см и по длине — в 2,5 см.

В 1921 г. взамен указанных литерных типов была принята новая спецификация шпал с делением на шесть типов, обозначенных цифрами от 1 до 6. Эти типы делятся сверх того на чистообрезные шпалы и на обрезанные или отесанные только по нижней и верхней постелям брусковые и пластинные шпалы. Цифровые номера по новой спецификации имеют значения, обратные литерам, т. е. меньший номер соответствует шпалам меньшего размера, а не наоборот, как это было при литерной нумерации. Таким образом, тип № 6 имеет толщину 17,8 см и ширину постели 25,4 см, а тип № 1 — толщину и ширину постели по 15,2 см. В 1926 г. с тем, чтобы узаконить применявшийся некоторыми дорогами тип шпал для узкой колеи, был установлен тип № I) размером 12,7 х 12,7 см\ таким образом всего было установлено семь типов шпал.


При выработке ныне действующей спецификации в 1954г. были исключены типы № 0 и 6 (самый большой и самый малый) и сохранены окончательно пять типов, описанных ниже в технических условиях.

Длина шпал. Причины, почему первыми железными дорогами в США была принята в качестве стандартной длина шпал 2,44 ж, остаются неясными. Некоторые считают, что здесь сыграла роль длина штабеля дров объемом в 1корд (0,64 м3), так как в давние времена дрова продавались на корды; другие уверяют, что решающее значение имела торговая длина продажного леса. Как бы то ни было, эта длина многими работниками пути была признана заниженной уже в 1904 г., когда для лучшей передачи шпалой давления на балласт были установлены длины 2,59 и 2,74 м. Как видно из отчетов, уже начиная с этого года, шпалы изготовлялись по длине трех размеров; однако большинством железных дорог длина шпалы 2,44 м была принята в качестве стандартной.

С другой стороны, применение шпал длиной 2,59 и 2,74 м находило все большее распространение на дорогах, особенно там, где от шпалы требовалась повышенная несущая способность. Тогда по инициативе восточных железных дорог для всех линий с большим грузооборотом было предложено установить в качестве стандартной длину шпал 2,59 м. Несколько позднее Комитет AREA по шпалам в 1924, 1939 и 1942 гг. провел большие исследования технико-экономических показателей работы в пути шпал длиннее 2,44 м, результаты которых во всех случаях оказались благоприятными для более длинных шпал.

На основании этих исследований техническими условиями установлена и в 1953 г. вновь подтверждена в качестве рекомендуемой длина шпалы 2,74 м, при этом, как только это практически и экономически станет возможным, рекомендуется изъять из пути все шпалы длиной 2,44 м. Этими же условиями длина шпал 2,74 м рекомендуется для укладки на всех линиях с большим грузооборотом, а также при замене негодных шпал длиной 2,44 м.

В своем отчете за 1948 г. Коми/ет по шпалам подтвердил свои рекомендации и для их подкрепления привел свидетельство двух железных дорог (Санта-Фе и Атлантической приморской), которыми была принята длина шпал 2,74 м на скоростных линиях и линиях с большим грузооборотом, отметивших большие преимущества применения более длинных шпал. Эти преимущества заключаются в следующем: несущая способность более длинных шпал возрастает много скорее, чем их стоимость; применение более длинных шпал уменьшает объем неработающего балласта, так как большая длина шпалы допускает увеличение протяжения подбивки ее внутри колеи, не вызывая вместе с тем опирания шпалы на балласт посредине; при хорошей подбивке более длинные шпалы лучше сопротивляются расстройствам пути; укладка длинных шпал не вызывает увеличения расходов на рабочую силу. Все эти условия приводят к уменьшению расходов на рабочую силу и общих расходов на содержание пути и, таким образом, говорят в пользу применения более длинных шпал. Кроме того, при длинных шпалах отмечается более спокойная езда на высоких скоростях. Некоторым недостатком является неровное положение концов шпал при переходе от коротких шпал к более длинным, пока те и другие одновременно лежат в пути.

Переводные брусья. Долгое время не существовало спецификации переводных брусьев для общего пользования, и только в 1916 г. была разработана такая спецификация, которой были установлены минимальные размеры для чистообрезных брусьев: толщина 17,8 и ширина 22,9 см и оба размера в 17,8 см для брусьев с обливами по бокам. Пересмотренной спецификацией 1921 г. было установлено, что каждый переводный брус должен иметь толщину не менее 17,8 см и ширину постели на расстоянии 30 см от концов не менее 22,9 см для чистообрезных и не менее 17,8 см для брусьев, опиленных или отесанных только сверху и снизу. В 1926 г. эта спецификация была снова пересмотрена и были допущены брусья с толщиной 12,7 и 15,2 см и шириной 15,2, 17,8 и 20,3 см чистообрезные и 12,7 и 15,2 см с обливами по бокам.

Последняя спецификация, одобренная AREA в 1954 г., приведена ниже.

Переводные брусья опиливаются по установленным размерам, различаются по длине и продаются по цене за бордсовый кубический фут г. Комплекты переводных брусьев различаются по номерам в зависимости от марки стрелочного перевода; каждый комплект включает в себя два флюгарочных бруса длиной по 4,57 м для установки переводного механизма.

Переводные брусья укладывают под глухими пересечениями и под стрелочными переводами, начиная от начала остряков и до некоторой точки за корнем крестовины с таким расчетом, чтобы концы шпал на соседних путях не перекрывали друг друга и не мешали их подбивке.

При принятой на дороге длине шпал 2,44 м длина переводных брусьев изменяется от 2,59 м у начала остряков до 4,88 м за корнем крестовины, а при длине шпал 2,59 м длина переводных брусьев в тех же пределах изменяется от 2,74 до 5,03 м. Длина соседних переводных брусьев с увеличением расстояния между расходящимися путями увеличивается на 15 см. Наименьшая длина переводного бруса под перекрестным переводом принята 2,29 м, так как на этих переводах обычно подбирают брусья одинаковой длины для симметричной укладки под обоими соединенными переводами в пределах между остриями их крестовин. Это не только обеспечивает одинаковую несущую поверхность брусьев под каждым переводом и одинаковую плотность их подбивки, но служит также для лучшей связи обоих расходящихся путей, которые таким образом закреплены в пределах перевода в одних и тех же точках.

Древесные породы, применяемые для изготовления шпал. Для изготовления шпал применяются все пригодные для этой цели как твердые, так и мягкие породы леса; при этом дороги для уменьшения расходов на перевозку шпал обычно готовят их из встречающихся вблизи от линий пород деревьев. AREA перечисляет 26 древесных пород, допущенных для изготовления шпал, причем некоторые из них служат недолго или вообще неприменимы, если только они не прошли предварительную обработку в виде хорошей воздушной сушки (рис. 54), наколки, пропитки и установки приспособлений против растрескивания. Шпалы из некоторых пород леса, как, например, из белого дуба или из ядровой древесины как твердых, так и мягких пород леса, которая не воспринимает пропитки, применяют непропитанными.

Ранее существовал большой спрос на шпалы из белого дуба, особенно для укладки на линиях с большим грузооборотом и в кривых на второстепенных линиях. Однако установлено, что хорошо просушенные и пропитанные шпалы из различной твердой древесины имеют такой же срок службы, как и шпалы из белого дуба, а если предупредить возможность их растрескивания, то даже и больший. Это в особенности относится к гикори, изготовленные из которого шпалы требуют тщательного наблюдения при воздушной их сушке; однако замечено, что в случае применения сушки паром и принятия мер против растрескивания можно значительно продлить срок службы шпал из этой породы леса.

Качество шпал. Хорошее качество применяемых в настоящее время железными дорогами шпал следует в значительной мере отнести за счет высоких требований, разработанных AREA технических условий на поставку шпал, а также за счет хорошей работы дорожных инспек- торов-приемщиков. Укладываемые дорогами шпалы обычно имеют установленные размеры и обладают высоким качеством, что объясняется, во-первых, тщательной отбраковкой инспектором-приемщиком всех не соответствующих техническим условиям шпал и, во-вторых, выполнением шпалопропиточными заводами всех установленных правил пропитки, содержанием своих территорий в чистоте и при хорошо налаженном отводе от них воды, правильной штабелевкой шпал при воздушной сушке, а также применением новейшего оборудования для пропитки и погрузки шпал.

Случайно в путь может попасть некоторое количество шпал из древесины низкого качества или не соответствующих установленным спецификацией размерам. Это может быть следствием или небрежности со стороны ин- спектора-приемщика или невозможности всестороннего осмотра шпал в штабелях, или, наконец, приемкой шпал, производимой без учета технических условий AREA. Во избежание этого многие железные дороги ввели в практику клеймение шпал приемщиком. Клеймо должно содержать указания на тип принятой шпалы, название дороги-собственницы и присвоенный инспектору номер.

Ниже приводятся принятые AREA в 1953 г. технические условия на поставку шпал и переводных брусьев.


БАРЫКОВА Н.Г., ГЛУЗМАН И.С. АМЕРИКАНСКАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ — М.: ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1959.

на главную