4.4. Подрельсовые опоры: шпалы и брусья

Назначение подрельсовых опор:

• воспринимать давление от рельсов и передавать его на балластную призму;

• упруго перерабатывать динамическое воздействие на путь;

• сохранять неизменность ширины колеи;

• совместно с балластом обеспечивать стабильность пути в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

• обеспечить электрическую изоляцию рельсовых нитей друг от друга.

Подрельсовые опоры должны обладать:

• прочностью, устойчивостью и долговечностью;

• надежной сопротивляемостью продольным и поперечным перемещениям в балласте;

• упругостью и диэлектрическими свойствами;

• дешевизной, недефицитностью и технологичностью.

Деревянные шпалы и брусья

Основными достоинствами деревянных шпал и брусьев являются:

• хорошая упругость;

• простота формы, изготовления и эксплуатации (транспортировка, смена, прикрепление рельсов, изменение ширины колеи и т.п.);

• хорошее сцепление со щебнем;

• сравнительно небольшая масса (около 70 кг);

• большое электрическое сопротивление.

Недостатки деревянных шпал и брусьев:

• малый срок службы из-за гниения, механического износа и растрескивания (около 15 лет);

• большой расход дефецитной древесины (на 1 км пути около 2 га леса с деревьями диаметром 26-28 см возраста 80-100 лет);

• неоднородность упругости пути по длине из-за разных размеров шпал.

Основными породами для шпал и брусьев могут быть сосна, ель, пихта, лиственница, кедр и береза. Н отечественных дорогах шпалы изготавливаются в основном из хвойных пород.

По форме поперечного сечения шпалы подразделяются на 3 группы (рис. 4.5а):

• обрезные – пропилены четыре стороны;

• полуобрезные – пропилены три стороны;

• необрезные – пропилены две противоположные стороны (пласти шпалы).

Переводные брусья изготавливаются двух видов (рис. 4.5б):

• обрезные – пропилены четыре стороны (на мостах используются только обрезные брусья);

• необрезные – пропилены две противоположные стороны.

а)
б)

Рис. 4.5. Поперечное сечение деревянных шпал (а) и переводных брусьев (б):

шпалы: 1 – обрезные; 2 – полуобрезные; 3 – необрезные;

брусья: 4 – обрезные; 5 – необрезные

h – толщина; b, b' – ширина верхней пласти; b₁, b₂– ширина нижней пласти

Длина деревянных шпал 275 см. По индивидуальному заказу для линий с высокой грузонапряженнностью поставляются шпалы длиной 280 см, а на участках совмещенного движения с разной шириной колеи (1520 мм и 1435 мм вблизи границ государств Западной Европы) укладывают шпалы длиной 300 см.

Количество шпал на 1 км пути называется эпюрой шпал. Обычно эпюра составляет 1840 шпал/км. Усиленная эпюра – 2000 шпал/км; присутствует в кривых участках, на мостах, в тоннелях, при использовании бесстыкового пути.

Длина стрелочных брусьев изменяется от 3 до 5,5 м (удвоенная длина шпалы) с шагом 0,25 м. Длина мостовых брусьев обычного сечения – 3,25 м. Чем больше расстояние между осями продольных балок или ферм моста, тем больше должно быть поперечное сечение мостовых брусьев и их длина.

Области применения деревянных шпал:

• звеньевой путь, особенно в кривых малых радиусов (менее 300 м), где необходимо уширение колеи до 1530 и 1535 мм;

• новостройки с нестабилизированным земляным полотном, особенно на вечномерзлых и болотистых основаниях;

• участки с пучинообразованием;

• засоряемые участки, где периодичность ремонтов пути, связанных с очисткой щебеночного балласта, всего 2-3 года;

• высокогрузонапряженные участки (более 80-100 млн. ткм брутто/км в год), где применение бесстыкового пути с железобетонными шпалами малоэффективно.