Расчет и проектирование бесстыкового пути

3 Расчет и проектирование бесстыкового пути

3.1 Основные положения

Бесстыковой путь в мировой практике железных дорог стал наиболее прогрессивной и широко распространенной конструкцией верхнего строения пути, которая эксплуатируется в различных эксплуатационных и климатических условиях и даёт существенный технолого-экономический эффект благодаря ряду её преимуществ среди которых:

• Повышение плавности и комфортабельности движения поездов по сравнению со звеньевым путём;
• Улучшение показателей динамического взаимодействия пути и подвижного состава;
• Увеличение межремонтных сроков этих технических средств;
• Уменьшение расходов на тягу поездов вследствие снижения основного сопротивления их движению;
• Повышение надежности работы тяговых и сигнальных электрических цепей, уменьшение расхода металла для стыковых скреплений;
• Улучшение экономической ситуации за счёт снижения шума от проходящих поездов и применения железобетонных шпал при сокращении потребления ценной деловой древесины и пропитки деревянных шпал вредными для здоровья антисептиками.

Эффективность и расширение сфер применения бесстыкового пути увеличиваются в результате освоения перекладки рельсовых плетей на участках их эксплуатации и повторного использования старогодных на менее деятельных путях.

На железных дорогах Российской Федерации эксплуатируется  температурно-напряженная конструкция  бесстыкового пути. Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные усилия, вызываемые изменениями температуры. При повышении температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления в них возникают продольные силы сжатия, которые могут создать опасность выброса пути. При понижении температуры – появляются растягивающие силы, которые могут вызывать излом плети и образование большого зазора, опасного для прохода поезда, или разрыв рельсового стыка из-за среза болтов. Дополнительное воздействие на бесстыковой путь оказывают силы, создаваемые при выправках, рихтовке, очистке щебня и других ремонтные путевых работах. Эти особенности бесстыкового пути требуют соблюдения установленных настоящими Техническими указаниями (далее – ТУ-2000) норм и правил его укладки, содержания и ремонта.

ТУ-2000 распространяются на бесстыковой путь с железобетонными шпалами и подрельсовыми железобетонными основаниями, которые могут применяться на сети железных дорог России. Ранее уложенные участки бесстыкового пути с деревянными шпалами эксплуатируются до конца службы по Техническим указаниям по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути.

Укладка бесстыкового пути производится в строгом соответствии с проектом, которым устанавливаются границы укладки бесстыкового пути, длины плетей, способы их стыкования, температуры закрепления. Проекты укладки бесстыкового пути утверждает начальник службы пути. Плети, уложенные доведения ТУ-2000, разрешается эксплуатировать без изменения ранее установленных интервалов температуры закрепления, если они не попадают в нижнюю треть расчётного интервала.

Все работы по созданию, эксплуатации и ремонту бесстыкового пути должны выполняться в строгом соответствии с Инструкцией по текущему содержанию железнодорожного пути, Инструкцией по обеспечению безопасности при производстве путевых работ, настоящими ТУ, Правилами по охране труда при содержании и ремонте железнодорожного пути.

ТУ-2000 разработаны  с учётом дифференциации пути по классам в соответствии с Положением о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации.

3.2 Расчёт устойчивости  бесстыкового пути 

При повышении  температуры рельсовой плети  в её средней неподвижной части  возникают значительные продольные температурные силы сжатия, и нарастает  запас потенциальной энергии.

Наступает критический  момент, когда рельсошпальная решетка оказывается неустойчивой, следствием чего может быть выброс пути в сторону или вверх. Это сопровождается освобождением части потенциальной энергии.

Расчёт устойчивости бесстыкового пути сводится к определению наибольшего допустимого значения продольной температурной силы.

На основе энергетического  метода С.П. Першин получил расчётную  формулу для определения критической  температурной силы, при достижении которой колея в целом теряет устойчивость:

где   A и – параметры, зависящие от типа и плана линии;

         i – средний уклон начальной неровности (2,5%);

         – коэффициент, зависящий от сопротивления балласта поперечному сдвигу шпалы;

         – коэффициент, зависящий от эпюры шпал;

         – коэффициент, учитывающий влияние сопротивления повороту рельсов по подкладкам и шпалам.

В прямой и в кривой соответственно: