Путь и искусственные сооружения
Высокоскоростное движение
В соответствии со Стратегией развития транспорта в РФ до 2030 года, утвержденной в 2008 году, особое внимание уделяется скоростному и высокоскоростному железнодорожному пассажирскому движению, скорости которого могут достигать 400 км/ч. Для обеспечения таких высоких скоростей предусматривается строительство выделенных высокоскоростных магистралей (ВСМ), к которым соответственно предъявляются жесткие требования к надежности рельсовой колеи.
В мировой практике для движения высокоскоростных поездов применяются как классическая конструкция пути: рельсы, шпалы, щебеночное основание, так и безбалластные конструкции железнодорожного пути, подразумевающие под собой отсутствие балласта.
Балластное основание.
В 1997 году на 29 км I главного пути перегона Колпино-Поповка Октябрьской железной дороги впервые в России был уложен участок пути протяженностью 100 метров со скреплением типа Pandrol Fastclip с клеммой диаметром 15 мм. Скорость движения пассажирских поездов на данном участке 200 км/ч.
Скрепление Pandrol Fastclip применяется для высокоскоростного движения компаниями SNCF на TGV Mediterranean (350км/ч) Франция, Tohoku SHINKANSEN (275 км/ч), Япония, Amtrak (250 км/ч), США.
В 2004 году на SNCF, на линии Париж – Мец, где используются скрепления Pandrol Fastclip с балластной конструкцией пути, был достигнут рекорд скорости – 574,8 километра в час.
Безбалластное основание.
На Экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» организованы испытания четырех безбалластных конструкций пути LVT:
Компания ОАО «РЖДстрой» − конструкция LVT
Компания Max Bӧgl (Макс Бёгль)–конструкция Bӧgl
Компания ALSTOM (Альстом) – конструкция NBT
Компания TINES (Тинес)– конструкция EBS
Протяженность каждого участка 75 м, так же на «въезде и выезде» с основного участка безбалластного пути устроены участки переменной жесткости, необходимые для плавного перехода от балластного пути к безбалластному.
На конструкции LVT применяется рельсовое скрепление Пандрол-350 (ЗАО«РСК») - локализованная и усовершенствованная версия скрепления Pandrol Fastclip. Анкерное рельсовое скрепление Пандрол-350 применяется как на участках высокоскоростного движения, так и на участках с повышенными осевыми нагрузками до 35 тонн на ось.
Прикрепление рельса осуществляется двумя упругими клеммами, заневоленными в замоноличенные чугунные анкеры. Для увеличения электроизоляционных свойств, контакт клеммы и анкера с подошвой рельса осуществляется через прижимной и боковой изоляторы соответственно. В зависимости от требований, имеется возможность регулировки жесткости узла скрепления под необходимую осевую нагрузку за счет применения различных подрельсовых прокладок. Необходимо отметить, что скрепление установлено на усиленных блоках, предназначенных для гашения вибрации при повышенном воздействии на путь от подвижного состава.
Рельсовое скрепление может использоваться как на железобетонных шпалах, так и на железобетонных блоках безбалластных конструкций пути LVT.
Пандрол-350
1- упругая клемма; 2-анкер; 3-изолятор прижимной;
4-изолятор боковой; 5-подрельсовая прокладка.
В конструкции NBT Appitrack применяется рельсовое скрепление Pandrol SFC (Pandrol Ltd), которое разработано специально для безбалластных конструкций пути. Представляет собой анкерную чугунную подкладку, уложенную на эластичную прокладку и зафиксированную анкерными болтами. На анкерную подкладку для обеспечения электроизоляции устанавливаются полимерные боковые изоляторы. Рельс фиксируется с помощью пружинной клеммы, на которую устанавливается прижимной изолятор. В зависимости от конкретной конструкции безбалластного пути скрепление Pandrol SFC изготавливается в различных исполнениях:
- анкерная подкладка с креплением в двух точках со смещением;
- анкерная подкладка с креплением в двух точках, расположенных на одной линии;
- анкерная подкладка с креплением в четырех точках.
Данное скрепление позволяет осуществлять регулировку уровня головки рельса по ширине рельсовой колеи - до 12 мм, по высоте – до 50 мм. Применяется при автоматизированном строительстве монолитного пути NBT Appitrack компании Alstom.
Pandrol SFC
1-чугунная подкладка; 2-монтажная прокладка с отверстиями;
3-зубчатая шайба; 4-пластиковая втулка; 5-тарельчатая шайба;
6-пружинная одновитковая шайба; 7-анкерный болт; 8-боковой изолятор;
9-подрельсовая прокладка; 10-прижимной изолятор; 11-упругая клемма;
12-пластиковый дюбель.
Рельсовые скрепления - важнейший элемент верхнего строения пути, в существенной степени определяющий безопасность, надежность, работоспособность, а также качественную оценку состояния рельсовой колеи, от чего зависят условия взаимодействия пути и подвижного состава. Помимо сохранения стабильной ширины рельсовой колеи и передаче вертикальных сил, рельсовые скрепления должны иметь достаточное сопротивлению горизонтальному перемещению рельса, так называемому «угону» пути. Так же одной из существенных задач является электроизоляция рельса от подрельсового основания. Это необходимо для сведения к минимуму потерь сигналов рельсовых электрических цепей в дождливую и сырую погоду. Рельсовые скрепления значительно влияют на экономическую составляющую комплекса строительных либо ремонтных работ, а также последующую эксплуатацию железнодорожного пути.
Внедрение упругих рельсовых скреплений:
С начала 2000-х годов путевой комплекс ориентирован на перевод пути на упругие скрепления, обеспечивающие неподвижность рельсовых плетей и неизменность температуры их закрепления в процессе эксплуатации, т.к. они за счет упругой клеммы обеспечивают более плотное прижатие рельса к основанию.
ОАО «РЖД» проводит работу с производителями всех элементов верхнего строения пути по повышению качества и увеличению сроков гарантии на рельсы, элементы скреплений. На сегодняшний день поставлена задача по обеспечению ресурса всех элементов верхнего строения пути 1500 млн. т. брутто пропущенного тоннажа с сохранением работоспособности, равнопрочности и равноупругости железнодорожного пути.
Типы упругих скреплений и объемы их укладки по состоянию на 01.01.2016 составляют:
БП (БПУ) – 0,624 км;
ЖБ - 290,053 км;
ЖБР-65 – 11003,106 км;
ЖБР-65Ш – 9423,646 км;
ЖБР-65П – 75,489 км;
ЖБР-65 ПШ – 279,573 км;
ЖБР-65ПШМ – 365,628 км;
КПП-5 – 38,179 км;
КН (КНУ) – 74,521 км;
АРС – 15686,847 км;
W-30 – 887,816 км;
Р-350 – 343,617 км;
СМ-1 – 159,474 км.
Всего по сети уложено 38628,573 км упругих скреплений.
Рельсовое скрепление типа W30 (VOSSLOH)
Рельсовое скрепление W30 предназначено для использования на участках скоростного, высокоскоростного и тяжеловесного движения. В процессе разработки и испытаний системы W30 особое внимание было уделено клемме Skl 30 и подрельсовой прокладке-амортизатору. Данный узел рельсового скрепления имеет высокую динамическую виброустойчивость, обеспечивает высокое сопротивление продольному сдвигу, а также обладает высокой эластичностью.
Рельсовое скрепление типа АРС
Рельсовое анкерное скрепление АРС разработано для использования на бесстыковом пути грузонапряженных магистралей. В его конструкцию входят: анкер, жестко забетонированный в шпалу, скрепление с амортизирующей подрельсовой прокладкой, две пружинные клеммы, подклеммники и уголки-электроизоляторы. АРС имеет целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными скреплениями КБ-65 и ЖБР-65. Например, применение анкерного скрепления устраняет необходимость регулярно подкручивать и смазывать болты и гайки. Ежегодная экономия только на смазке достигает 50 тысяч рублей на километр пути. Скрепление устанавливается на шпалах ШС-АРС. Имеет более стабильное, по сравнению с самым распространенным скреплением КБ-65, содержание рельсовой колеи по ширине.
Рельсовое скрепление типа ЖБР-Ш
Применение отечественных рельсов длиною 100 м:
В 2015 году были осуществлены поставки отечественных рельсов длиною 100 м типа Р65 категории ДТ350 в количестве 4500,0 км пути.
ОАО «ВНИИЖТ» были разработаны технические условия ТУ 0921-231-01124323-2014 «Рельсы железнодорожные широкой колеи. Общетехнические условия». Была разработана и изготовлена опытная партия рельсов ДТ350Ш с увеличенной высотой головки рельсов на 4 мм с ресурсом до 1,5 млрд. т.
Технологический эффект от применения длинномерных рельсов заключается в следующем:
- экономия металла за счет уменьшения количества стыковых скреплений;
- снижение динамического воздействия на путь в зоне стыков;
- уменьшение износа рельсов и ходовых частей подвижного состава;
- сокращение выхода рельсов по стыковым дефектам;
- уменьшение сопротивления движению поездов и снижение шумового воздействия на окружающую среду;
- снижение расходов на содержание и ремонт пути и подвижного состава;
- повышение срока службы рельсов 100 метровой длины на 20 % по сравнению со звеньевыми.
- снижение трудозатрат и средств на текущее содержание 1 км пути на 25–30 %;
- повышение скоростей движения.
Отгрузка рельсов на сеть
Работа с рельсами в РСП
Внедрение железобетонных шпал и брусьев:
Для внедрения на сети выбраны железобетонные шпалы с повышенным сопротивлением сдвигу для скоростного, высокоскоростного движения и для кривых участков пути:
Тип III-ДБ 4х10 – со скреплением ЖБР-65Ш
Тип III-АБ 4х10 – со скреплением АРС.
Применяются при осевых нагрузках 4-х осных грузовых вагонов до 25 тонн при армировании четырьмя стержнями диаметром 9,6 мм. Могут использоваться при скорости движения пассажирских поездов до 300 км/ч.
Преимущества по сравнению с типовыми шпалами:
Повышенное сопротивление поперечному сдвигу в балласте в 1,4 раза выше чем у стандартных шпал, за счет резко выраженной переменности поперечного сечения по длине шпалы (увеличена ширина подрельсовых частей и более узкая средняя часть).
Увеличение размеров поперечного сечения шпалы в подрельсовом и среднем сечениях по сравнению с типовыми шпалами дает возможность менять армирование с увеличением количества арматурных стержней (проволок) и их расположением для повышения трещиностойкости и выносливости шпал.
Масса и габаритные размеры шпалы позволяют использовать существующие технологии укладки и эксплуатации.
В целях снижения износа балласта возможно комплектование шпал подшпальными полимерными подкладками.
В 2015 году разработана конструкция шпалы для тяжеловесного движения. Осевые нагрузки - до 35 тонн. Масса шпалы - 345 кг. Имеет повышенное сопротивление сдвигу. В 2016 году запланировано изготовление опытных образцов и проведение испытаний.
В соответствии с «Программой модернизации и совершенствования стрелочных переводов в 2011–2015 гг.», утвержденной протоколом заседания секции «Путевое хозяйство» научно-технического совета ОАО «РЖД» от 03.02.2011 № ВБ-24/пр и с учетом мирового опыта в 2012 году ОАО «БЭТ» приступило к разработке конструкции универсального бруса.
 |  |
Фото бруса
В марте 2015 года, для проведения полигонных испытаний на ЭК ОАО «ВНИИЖТ», проведена укладка перевода марки 1/11 (проект 2750), конструкции ОАО «Муромский стрелочный завод», на железобетонных брусьях «плоской» конструкции, также уложен опытный участок на II главном пути ЭК ОАО «ВНИИЖТ». Наработка тоннажа опытного участка составляет более 300 млн. тонн брутто.
 |  |
СП 1/11 (проект 2750)
Основными инновационными элементами, реализованными в данном проекте являются:
устройства замыкания и контроля положения остряков VCC (обеспечивают надежный контроль положения остряков и их блокировку в крайних положениях);
роликовые подушки IBAV (обеспечивают снижение переводного усилия на 25-30%, увеличивают срок службы остряков);
цельнолитая крестовина из высокомарганцовистой стали (гарантия производителя до смены крестовины – 150 млн. т брутто);
рельсовые скрепления системы W30HH.
Стрелочный перевод рассчитан на скорость до 140 км/ч в прямом направлении, допустимая осевая нагрузка – 27 кН/ось.
По итогам I полугодия 2015 г. проведена оценка эффективности предлагаемых компанией Vossloh технических и технологических решений в условиях реальной эксплуатации.
Стрелочные переводы и съезды проектов 2956 и 2968 для скоростей движения до 250 км/ч
Внедрение: на станциях Торбино и Боровенка 4 стрелочных перевода и 4 съезда, которые выдержали полный комплекс динамико-прочностных и эксплуатационных испытаний.
Композитные безбалластные плиты мостового полотна
По заказу «ОАО РЖД» в рамках научно-технического развития на экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» проводится испытание безбалластных плит мостового полотна из композитных материалов. В настоящее время завершается наработка первых 200 млн. т брутто, по результатам чего будет сделаны первые выводы. При положительных результатах работы композитные плиты имеют конкурентное преимущество по сравнению с существующими конструкциями. В сравнении с мостовым брусом увеличивается срок эксплуатации и повышается ровность подрельсового основания. По отношению к железобетонным плитам снижается вес конструкций, что кроме упрощения строительно-монтажных работ дает возможность производить замену мостового бруса на мостах с низкой грузоподъемностью.
На сети железных дорог России внедряются новые металлические пролётные строения с металлическим балластным корытом. Данное конструктивное решение позволит эксплуатировать верхнее строение пути на мостах также как и на перегонах, существенно снизив затраты на работы по содержанию и капитальному ремонту мостового полотна.
В последнее время стали применяться пролетные строения пешеходных мостов из композитных материалов. Такие пролетные строения устойчивы к воздействию агрессивных сред, обладают меньшей массой по сравнению с пролетными строениями из железобетона или металла, вследствие чего их монтаж можно осуществлять машинами и механизмами небольшой грузоподъемности при работе с полевой стороны без затребования больших «окон».
На сети железных дорог России внедряются новые металлические пролётные строения с металлическим балластным корытом. Данное конструктивное решение позволит эксплуатировать верхнее строение пути на мостах также как и на перегонах, существенно снизив затраты на работы по содержанию и капитальному ремонту мостового полотна.
Применение современных опорных частей с шаровым сегментом позволяет сократить трудозатраты на очистку, смазку, окраску и другие мероприятия по содержанию подвижных опорных частей пролётных строений. Опорные части с шаровым сегментом могут быть применены для металлических и железобетонных пролётных строений любой длины.
С 2010 г. на сети железных дорог широко применяется атмосферостойкая сталь для изготовления металлических пролётных строений мостов. Данные стали применяются уже с 1978 г. в экспериментальном порядке. Дополнительная защита атмосферостойких сталей от коррозии не требуется, что позволяет сократить затраты на антикоррозийную защиту металлических пролётных строений.
При строительстве Коршуновского тоннеля на Восточно-Сибирской железной дороге был впервые в России уложен путь без балласта на железобетонных рамах МГР-Т4М-1520-КН65 с применением демпферных (амортизирующих) матов USM 2020.
Применение подобной конструкции пути в тоннелях позволяет значительно снизить динамическое воздействие подвижного состава на верхнее строение пути и на обделку тоннеля в целом, а так же снизить вибрационный и шумовой эффекты.
Использование демпферных матов при обустройстве безбалластного пути в тоннелях позволит в дальнейшем значительно снизить расходы на текущее содержание тоннельных конструкций.
Автоматическая светофорная сигнализация – система переездной сигнализации, при которой проезд транспортных средств через переезд регулируется специальными переездными светофорами с двумя красными попеременно мигающими сигнальными огнями, включаемыми автоматически при приближении поезда на расстояние, обеспечивающее заблаговременное освобождение переезда транспортными средствами, и выключаемыми автоматически после проследования поезда. Красные мигающие сигналы (огни) переездных светофоров дополняются акустическими сигналами.
Применяемые светодиодные головки позволяют снизить затраты на электроэнергию и увеличивают обзорность для водителей.
На переездах с дежурным автоматическая светофорная сигнализация применяется с автоматическими или полуавтоматическими шлагбаумами.
Устройство заграждения железнодорожного переезда (УЗП) – устройство, создающее механическое препятствие въезду транспортных средств на закрытый для движения переезд при приближении к нему поезда (подвижного состава). Дополняет автоматическую переездную сигнализацию на переездах, обслуживаемых дежурными.
Пешеходные переходы оборудуются автоматической звуковой и световой сигнализацией о приближении поезда, ограждением, накопительными площадками, знаками безопасности, освещением.
