Железная дорога без стыков: всё о бесстыковом пути

20 мая’ 24

Железная дорога без стыков — это инновационная технология в железнодорожном строительстве, про которую можно сказать, что она “изменила правила игры”. Вместо привычных рельсовых звеньев длиной 25 метров, соединенных болтовыми стыками, бесстыковой путь представляет собой сплошную сварную рельсовую плеть длиной до нескольких километров. Такая конструкция не только обладает повышенной прочностью и износостойкостью, но и открывает новые горизонты в деле повышения скоростей и общей эффективности железнодорожного транспорта.

Характеристики функционирования, конструкции и ухода за бесстыковым путём

Бесстыковой путь — это железнодорожная конструкция с участками пути, состоящими из сварных плетей длиной до 800 м и более, без стыков для компенсации температурных деформаций, за исключением концов.

Для прочности и устойчивости используются массивные рельсы и шпалы. Отсутствие стыков предотвращает разрушение рельсов, балласта и шпал. Несмотря на высокую стоимость прокладки, бесстыковой путь обеспечивает высокую скорость поездов, комфорт пассажиров и снижает расходы на содержание.

Проведение выполняется с помощью ПРСМ – рельсосварочной передвижной машины. При изменении атмосферных условий и значительных нагрузках перемещаются только крайние участки (50 м), в то время как основная часть маршрута не подвергается критическим нагрузкам и деформациям.

Сегодняшняя архитектурная схема обычно предполагает следующее:

сетка простирается от 150 (чаще всего от 500) до 950 метров в длину; равняющий перекресток бесшовного маршрута, состоящий из 2-4 наборов стандартных рамных рельсов, каждый из которых имеет длину 12,5 метра.

Далее этот процесс повторяется — так устроены многие железнодорожные пути, учитывая климатические особенности каждого региона. Каждое непрерывное изделие рассматривается как подверженное температурным и механическим напряжениям, одно может обходиться без периодического освобождения от этих напряжений, в то время как другое требует его. В стандартных условиях первое предпочтительнее, а второе оказывается более эффективной при высоких и низких температурах, резких изменениях и значительных нагрузках. Непрерывный путь следует располагать на прямых отрезках длиной не менее 400 метров и на изгибах длиной не менее 350 метров. Он должен иметь устойчивое земляное основание, просторные обочины, балластный слой из гравия прочных пород размером 25-60 мм, насыпь с шириной плеча 40-45 см и уклоном 1:1,5.

Как создают бесстыковые рельсы: процесс сборки

Обычные 25-метровые железнодорожные двутавровые рельсы свариваются в длинные секции, которые делятся на длинные (более 800 м) и короткие (150-1500 м). Длина в 800 м выбрана из-за удобства транспортировки и минимизации деформаций. Более длинные плети трудно транспортировать и они подвержены изгибам и деформациям, что повышает риск поломки. С другой стороны, слишком короткие плети увеличивают расходы на обслуживание. Экономически нецелесообразно монтировать плети короче 400 м, поэтому рекомендуется длина от 500 до 800 м.

Для предотвращения смещения рельсов используются промежуточные механизмы, такие как крепления КБ, АРС или ЖБР, которые надежно фиксируют рельсы к базовому основанию. Необходимо правильно ухаживать за местами соединений: регулярно смазывать и подтягивать гайки, чтобы избежать смещений шпал и повреждений крепежных элементов.

Плюсы такого метода

Бесстыковой путь имеет ряд существенных преимуществ:

1. Отсутствие стыков при укладке рельсового пути позволяет существенно уменьшить динамические нагрузки на железнодорожное полотно от проходящих составов. Это снижает вибрации и ударные воздействия, предотвращая преждевременный износ как самого пути, так и подвижного состава. 
2. Сплошная сварная конструкция обладает гораздо более эффективным сопротивлением нагрузкам от колес вагонов и локомотивов. Это минимизирует износ рельсов и колесных пар, продлевая срок их эксплуатации. 
3. Отсутствие зазоров и стыков снижает сопротивление качению, что позволяет поездам развивать более высокие скорости при том же тяговом усилии. Это повышает пропускную способность линий. 
4. Применение бесстыковых рельсовых плетей вместо обычных рельсов с накладками и болтовыми соединениями позволяет значительно сэкономить на металле - до 7,8 тонны на 1 км пути. 
5. Бесстыковой путь намного проще в обслуживании - не требуется регулярной подтяжки болтовых соединений, замены изношенных накладок и т.п. Ремонты необходимы реже, что существенно снижает эксплуатационные затраты.

Из-за такого впечатляющего арсенала плюсов, передовая колея может использоваться на 20-25% больше, чем стандартная. Да, без "минусов" тоже не обойтись, но если оценить достоинства и недостатки бесшовного пути, плюсы явно перевешивают.

Главная слабость кроется в трудности восстановления поврежденных сварных металлических конструкций. Поэтому применение прокатных изделий в условиях изменчивого грунта, временного подъема и оседания почвы, а также высокой степени загрязнения гравийной подстилки требует особого внимания. Тем не менее, данная проблема может быть преодолена, если предусмотреть достаточно массивный (не менее 45 см), широкий (шириной не менее 25 см) и плавный (угол наклона склона не превышает 1:1,5) слой балласта. Также следует учитывать возможную необходимость проведения разгрузочных работ, но это можно избежать.

Процесс изготовления бесстыковых рельсов: методика создания длинных плетей

Кроме вышеуказанного, следует добавить следующие детали:
Для этой цели применяют обычные термически укрепленные прокатные изделия, чаще всего это 25-метровые рельсы типа Р-65-Т1 1 класса и 1 группы. Сварка производится непосредственно на рельсовой сварочной площадке (РСП) с использованием электроконтактного метода. После сварки изделия доставляются на место укладки в металлоконструкции длиной от 350 до 800 метров. Для обеспечения раздельных скреплений рельсовых путей используют железобетонные шпалы. Их монтируют на основании из щебня, гравия или их смеси. Стыковка рельсов выполняется с использованием передвижной ПРСМ.

После этого выполняют проверку точности соединения сварного элемента и его герметичности, а также осуществляют подключение к железнодорожному пути (если это требуется).

Сопоставление методов укладки рельс и шпал

Современный транспорт передвигается по нерельсовому маршруту, который можно настроить четырьмя основными технологиями укладки рельс:

1. Метрополитен: пути вложены в железобетонную структуру. Преимущества: стабильная конфигурация, эффективное подавление шума и вибраций. Недостаток: низкая гибкость в вертикальной плоскости. 
2. Железобетонные структуры с креплениями: экономично, прочно, легко в обслуживании. Недостатки: проблемы с ремонтом, шум, требует постоянного ухода. 
3. Древесное основание с опорами: бюджетно, долговечно, подходит для отдельных трасс. Минусы: затратно в перестройке, потенциально вредно для подземных сетей. 
4. Без балласта: подходит для низких конструкций, эффективно поглощает звук, используется до 30 лет. Недостатки: высокая цена, требует времени и строгого соответствия стандартам.

Подбирайте технологию в соответствии с характеристиками местности. Всегда важно корректно осуществить идентификацию рельсовых блоков, указав их индивидуальный номер, размеры, проектные обозначения, ориентацию, дату укладки и температурные показатели.