Железнодорожный путь ( британский английский и терминология UIC ) или железнодорожный путь ( американский английский ), также известный как железнодорожный путь или постоянный путь (часто « perway » [1] в Австралии), представляет собой сооружение на железной дороге или железной дороге , состоящее из рельсы , крепежи , шпалы (шпалы, британский английский) и балласт (или плитный путь ), а также нижележащее земляное полотно . Это позволяет поездам двигаться, обеспечивая надежную поверхность для качения их колес. Ранние пути были построены с деревянными или чугунными рельсами и деревянными или каменными шпалами; с 1870-х годов рельсы почти повсеместно изготавливались из стали.
Первой железной дорогой в Британии была Wollaton Wagonway , построенная в 1603 году между Воллатоном и Стрелли в Ноттингемшире. Он использовал деревянные рельсы и был первым из примерно 50 трамваев с деревянными рельсами, построенных за следующие 164 года. [2] В этих ранних деревянных трамваях обычно использовались дубовые или буковые рельсы, прикрепленные к деревянным шпалам железными или деревянными гвоздями. Вокруг шпал укладывали гравий или мелкие камни, чтобы удерживать их на месте и обеспечить проход для людей или лошадей, которые перемещали повозки по рельсам. Рельсы обычно имели длину около 3 футов (0,91 м) и не соединялись - вместо этого соседние рельсы укладывались на общую шпалу. Прямые рельсы могли быть расположены под углом в этих стыках, образуя примитивный изогнутый путь. [2]
Первые железные рельсы, проложенные в Великобритании, были на металлургическом заводе Дарби в Коулбрукдейле в 1767 году. [3]
Когда в 1804 году появились паровозы , использовавшиеся тогда пути оказались слишком слабыми, чтобы выдержать дополнительный вес. Новаторский локомотив Ричарда Тревитика в Пен-и-Даррене сломал рельсовый путь, и его пришлось отозвать. Когда в 1810-х и 1820-х годах локомотивы получили более широкое распространение, инженеры построили жесткие пути с железными рельсами, установленными на каменных шпалах, и чугунными стульями, удерживающими их на месте. Это оказалось ошибкой, и вскоре оно было заменено гибкими путевыми конструкциями, которые допускали определенную упругость движения при прохождении по ним поездов. [2]
Традиционно пути строятся с использованием стальных рельсов с плоским дном, уложенных на шипы или привинченных к деревянным или предварительно напряженным бетонным шпалам (известным как шпалы в Северной Америке), с щебневым балластом , размещаемым под и вокруг шпал. [4] [5]
На большинстве современных железных дорог с интенсивным движением используются непрерывносварные рельсы, которые крепятся к шпалам с помощью опорных плит, распределяющих нагрузку. При использовании бетонных шпал между рельсом и связующей пластиной обычно помещают пластиковую или резиновую прокладку. Рельс обычно крепится к шпале упругими креплениями, хотя в Северной Америке широко используются обрезные шипы . На протяжении большей части 20-го века на железнодорожных путях использовались шпалы из древесины хвойных пород и шарнирные рельсы, и значительная часть этих путей остается на второстепенных и третичных маршрутах.
В Северной Америке и Австралии рельсы с плоским дном обычно крепились к шпалам с помощью собачьих шипов через плоскую соединительную пластину. В Великобритании и Ирландии бычьи рельсы несли на чугунных стульях, прикрепленных к шпалам шипами. В 1936 году Лондонская, Мидлендская и Шотландская железные дороги стали пионерами перехода на рельсы с плоским дном в Великобритании, хотя на более ранних линиях они в некоторой степени использовались. [2]
Сначала использовались шарнирные рельсы, потому что современные технологии не предлагали альтернативы. Однако внутренняя слабость сопротивления вертикальной нагрузке приводит к тому, что балласт становится депрессивным, и возникает большая нагрузка по техническому обслуживанию, чтобы предотвратить неприемлемые геометрические дефекты в соединениях. Соединения также необходимо было смазывать, а износ сопрягаемых поверхностей накладки (шарнира) необходимо устранять путем установки прокладок. По этой причине шарнирные пути финансово не подходят для железных дорог с интенсивной эксплуатацией.
Деревянные шпалы изготавливаются из многих доступных пород древесины и часто обрабатываются креозотом , хромированным арсенатом меди или другими консервантами для древесины. Предварительно напряженные бетонные шпалы часто используются там, где мало древесины и где высок тоннаж или скорость. В некоторых применениях используется сталь.
Балласт пути обычно представляет собой щебень, цель которого - поддержать шпалы и обеспечить некоторую регулировку их положения, обеспечивая при этом свободный дренаж.
Недостатком традиционных путевых конструкций является высокая требовательность к техническому обслуживанию, в частности, настилению (подбивке) и креплению для восстановления заданной геометрии пути и плавности хода транспортных средств. Слабость земляного полотна и недостатки дренажа также приводят к большим затратам на техническое обслуживание. Эту проблему можно преодолеть, используя безбалластный путь. В своей простейшей форме он состоит из непрерывной бетонной плиты (как конструкция шоссе) с рельсами, опирающимися непосредственно на ее верхнюю поверхность (с помощью упругой подкладки).
Существует ряд запатентованных систем; варианты включают сплошную железобетонную плиту и использование сборных предварительно напряженных бетонных блоков, уложенных на базовый слой. Было предложено множество вариантов дизайна.
Однако безбалластный путь имеет высокую первоначальную стоимость, а в случае существующих железных дорог его модернизация требует закрытия маршрута на длительный период. Его стоимость в течение всего срока службы может быть ниже из-за сокращения затрат на техническое обслуживание. Безбалластный путь обычно рассматривается для новых маршрутов с очень высокой скоростью или очень высокой нагрузкой, на коротких участках, требующих дополнительной прочности (например, железнодорожные станции), или для локализованной замены там, где возникают исключительные трудности с обслуживанием, например, в туннелях. На большинстве линий скоростного транспорта и систем метрополитена на резиновых колесах используются безбалластные пути. [6]
Ранние железные дороги (ок. 1840-х годов) экспериментировали с рельсовыми путями с непрерывным подшипником , в которых рельс поддерживался по всей длине, с примерами, включая балочную дорогу Брунеля на Великой Западной железной дороге , а также использование на железной дороге Ньюкасла и Норт-Шилдса , [7] на Ланкаширско-Йоркширской железной дороге по проекту Джона Хокшоу и в других местах. [8] Другие инженеры также продвигали конструкции неразрезных подшипников. [9] Система была испытана на железной дороге Балтимора и Огайо в 1840-х годах, но оказалось, что ее обслуживание дороже, чем рельс с поперечными шпалами . [10]
Этот тип путей до сих пор существует на некоторых мостах Network Rail, где деревянные балки называются путевыми балками или продольными балками. Обычно скорость по таким структурам низкая. [11]
Более поздние применения непрерывно поддерживаемых путей включают в себя «пути со встроенными плитами» Balfour Beatty , в которых используется закругленный прямоугольный профиль рельса (BB14072), встроенный в скользящее (или сборное) бетонное основание (разработка 2000-х годов). [12] [13] «Встроенная рельсовая конструкция», используемая в Нидерландах с 1976 года, первоначально использовала обычный рельс UIC 54, заделанный в бетон, а позже была разработана (конец 1990-х годов) для использования рельсового профиля SA42 в форме гриба; Также была разработана версия для легкорельсового транспорта с использованием рельса, опирающегося на стальной желоб, заполненный асфальтобетоном (2002 г.). [14]
Современный лестничный путь можно считать развитием насыпной дороги. В лестничном пути используются шпалы, расположенные в том же направлении, что и рельсы, со ступенчатыми поперечинами, удерживающими колею. Существуют как балластные, так и безбалластные типы.
В современных путях обычно используется горячекатаная сталь с профилем асимметричной закругленной двутавровой балки . [15] В отличие от некоторых других видов применения железа и стали , железнодорожные рельсы подвергаются очень высоким нагрузкам и должны быть изготовлены из очень высококачественного стального сплава. Потребовалось много десятилетий, чтобы улучшить качество материалов, включая переход от железа к стали. Чем прочнее рельсы и остальная часть пути, тем тяжелее и быстрее поезда могут двигаться по этому пути.
Другие профили рельсов включают: рельсы с бычьей головкой ; рифленый рельс ; рельс с плоским дном (рельс Vignoles или Т-образный рельс с фланцем); рельс моста (перевернутая U-образная форма, используемая на насыпной дороге ); и рельс Барлоу (перевернутая буква V).
Североамериканские железные дороги до середины-конца 20-го века использовали рельсы длиной 39 футов (11,9 м), чтобы их можно было перевозить в полувагонах ( полувагонах ), часто длиной 40 футов (12,2 м); По мере увеличения размеров гондол увеличивалась и длина рельсов.
По данным Railway Gazette International, на запланированной, но отмененной 150-километровой железнодорожной линии для железного рудника Баффинленд на Баффиновом острове в качестве рельсов использовались бы старые сплавы углеродистой стали вместо более современных сплавов с более высокими эксплуатационными характеристиками, поскольку современные сплавы Рельсы могут стать хрупкими при очень низких температурах. [16]
Первые железные дороги Северной Америки использовали железо поверх деревянных рельсов в качестве меры экономии, но отказались от этого метода строительства после того, как железо расшаталось, начало скручиваться и вторгаться в полы вагонов. Железные ремни, проходящие через полы вагонов, первые железнодорожники называли «змеиными головами». [17] [18]
Трамвай Дисайд в Северном Уэльсе использовал эту форму рельсов. Он открылся примерно в 1870 году и закрылся в 1947 году, при этом на длинных участках до сих пор используются эти рельсы. Это было одно из последних применений деревянных рельс с железным верхом. [19]
Рельс классифицируется по его линейной плотности , то есть по массе на стандартной длине. Более тяжелый рельс может выдерживать более высокие нагрузки на ось и более высокие скорости поездов, не получая повреждений, чем более легкий рельс, но за счет более высоких затрат. В Северной Америке и Соединенном Королевстве рельсы оцениваются в фунтах на ярд (обычно обозначаются как фунты или фунты ), поэтому 130-фунтовый рельс будет весить 130 фунтов/ярд (64 кг/м). Обычный диапазон составляет от 115 до 141 фунта/ярд (от 57 до 70 кг/м). В Европе рельсы оцениваются в килограммах на метр, а обычный диапазон составляет от 40 до 60 кг/м (от 81 до 121 фунта/ярд). Самый тяжелый рельс, выпускавшийся серийно, имел плотность 155 фунтов на ярд (77 кг/м) и прокатывался для Пенсильванской железной дороги .
Рельсы, используемые на железнодорожном транспорте , производятся секциями фиксированной длины. Длины рельсов делают максимально длинными, так как стыки между рельсами являются источником слабости. На протяжении всей истории производства рельсов длина увеличивалась по мере совершенствования производственных процессов.
Ниже приведены длины отдельных секций, произведенных сталелитейными заводами без термитной сварки . Рельсы более короткой длины можно сваривать стыковой сваркой , но рельсы следующей длины не свариваются.
Ричард Рейнольдс проложил первые железные рельсы в Коулбрукдейле. [20]15 футов (4,57 м) Железная дорога Стоктона и Дарлингтона 5,6 фунта / ярд (2,78 кг / м)15 футов (4,57 м) Ливерпульско-Манчестерская железная дорога . Рельсы с рыбьим брюшком плотностью 35 фунтов / ярд (17,4 кг / м), уложенные в основном на каменные блоки.
Длина 15 футов (4,6 м) и вес 36 фунтов на ярд (17,9 кг / м) достигли Филадельфии , где впервые в Соединенных Штатах использовалась Т-образная направляющая с фланцами..svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1877%E2%80%931890).svg.png){kind=small}
39 футов (11,89 м) США, подходит для полувагонов длиной 40 футов (12,19 м).45 и 60 футов (13,72 и 18,29 м) Лондон, Мидленд и Шотландская железная дорога [21]60 футов (18,29 м) British Rail71 фут (21,6 м) - весы для рельсов сталелитейного завода ( весы безмена ) [22].svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1912-1959).svg.png){kind=small}
78 футов (23,77 м) – двойные 39 футов [23].svg/1280px-Flag_of_Australia_(converted).svg.png){kind=small}
45 футов (13,72 м) Австралия [24]Сварка рельсов большей длины была впервые введена примерно в 1893 году, что сделало поездки на поездах тише и безопаснее. С появлением термитной сварки после 1899 года этот процесс стал менее трудоемким и стал повсеместным. [25]
.svg/1280px-Flag_of_Germany_(1867%E2%80%931918).svg.png){kind=small}
Ганс Гольдшмидт разработал экзотермическую сварку.Эссенский трамвай стал первой железной дорогой, на которой использовалась термитная сварка; также подходит для рельсовых цепей.svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1896%E2%80%931908).svg.png){kind=small}
Джордж Пеллиссье сварил железную дорогу на Холиок-стрит , первым применив этот процесс в Америке. Чарльз Кэдвелл разработал экзотермическую сварку цветных металлов.240 футов (73,2 м) сварные – (4 x 60 футов или 18,3 метра) [26]Современные технологии производства позволили производить более длинные несварные сегменты.
108 метров (354,3 фута) Corus (ныне British Steel (2016 – настоящее время) [27] )
108 метров (354,3 фута) Tata Steel Europe [28]
120 метров (393,7 футов) Voestalpine , [29]
121 метр (397,0 футов) Джиндал [30]Новые более длинные рельсы, как правило, изготавливаются в виде простых кратных старых более коротких рельсов, так что старые рельсы можно заменить без разрезания. Потребуется некоторая обрезка, поскольку на внешней стороне крутых поворотов необходимы немного более длинные рельсы, чем на внутренней стороне.
Рельсы могут поставляться с предварительно просверленными отверстиями для болтовых накладок или без мест их приваривания. Обычно на каждом конце есть два или три отверстия для болтов.
Рельсы производятся фиксированной длины, и их необходимо соединить встык, чтобы образовалась непрерывная поверхность, по которой могут курсировать поезда. Традиционный метод соединения рельсов заключается в соединении их болтами с помощью металлических накладок (составных стержней в США), образуя сочлененный путь . Для более современного использования, особенно там, где требуются более высокие скорости, отрезки рельса можно сваривать вместе, образуя бесстыковой рельс (CWR).
Сочлененный путь состоит из отрезков рельсов, обычно длиной около 20 м (66 футов) (в Великобритании) и 39 или 78 футов (12 или 24 м) в длину (в Северной Америке), скрепленных болтами с использованием перфорированных стальных пластин, известных как накладки. (Великобритания) или совместные бары (Северная Америка).
Накладки обычно имеют длину 600 мм (2 фута), используются парами по обе стороны от концов рельса и скрепляются болтами (обычно четыре, но иногда шесть болтов на соединение). Болты имеют чередующуюся ориентацию, так что в случае схода с рельсов и удара гребня колеса о стык только некоторые болты будут срезаны, что снижает вероятность перекоса рельсов друг с другом и усугубляет сход с рельсов. Этот метод не применяется повсеместно; Европейская практика предполагает расположение всех головок болтов на одной стороне рельса.
Между концами рельсов намеренно оставлены небольшие зазоры, выполняющие функцию компенсаторов , чтобы рельсы могли расширяться в жаркую погоду. В европейской практике стыки обоих рельсов заключались в примыкании друг к другу, а в Северной Америке - в шахматном порядке. Из-за этих небольших зазоров, когда поезда проезжают по сочлененным путям, они издают щелкающий звук. Если сочлененный путь не поддерживается в хорошем состоянии, он не будет иметь таких качеств, как сварной рельс, и менее желателен для высокоскоростных поездов . Тем не менее, шарнирные пути по-прежнему используются во многих странах на низкоскоростных линиях и подъездных путях и широко используются в более бедных странах из-за более низкой стоимости строительства и более простого оборудования, необходимого для их установки и обслуживания.
Серьезной проблемой стыковых путей являются трещины вокруг отверстий для болтов, которые могут привести к поломке головки рельса (поверхности движения). Это стало причиной крушения железной дороги Hither Green , из-за которой Британские железные дороги начали переводить большую часть своих путей на бесстыковые рельсы.
При наличии рельсовых цепей для целей сигнализации требуются изолированные блочные соединения. Они усугубляют недостатки обычных суставов. Специально выполненные клеевые соединения, где все щели заполнены эпоксидной смолой , еще раз повышают прочность.
В качестве альтернативы изолированному соединению можно использовать рельсовые цепи звуковой частоты с использованием настроенного контура , сформированного примерно на расстоянии 20 м (66 футов) от рельса как часть схемы блокировки. Некоторые изолированные стыки внутри стрелочных переводов неизбежны.
Другой альтернативой является счетчик осей , который может уменьшить количество рельсовых цепей и, следовательно, количество требуемых изолированных рельсовых стыков.
На большинстве современных железных дорог используются бесстыковые рельсы (CWR), иногда называемые ленточными рельсами или бесшовными рельсами . В этом виде пути рельсы свариваются друг с другом с помощью стыковой сварки оплавлением , образуя один непрерывный рельс длиной в несколько километров. Поскольку гусениц мало, эта форма гусеницы очень прочная, обеспечивает плавный ход и требует меньшего обслуживания; поезда могут двигаться по нему с более высокими скоростями и с меньшим трением. Прокладка сварных рельсов обходится дороже, чем составных путей, но затраты на техническое обслуживание гораздо ниже. Первый сварной путь был использован в Германии в 1924 году [31] и стал обычным явлением на магистральных линиях с 1950-х годов.
Предпочтительный процесс стыковой сварки оплавлением включает в себя автоматизированную путеукладочную машину, пропускающую сильный электрический ток через соприкасающиеся концы двух несоединенных рельсов. Концы раскаляются добела из-за электрического сопротивления, а затем сжимаются, образуя прочный сварной шов. Термитная сварка используется для ремонта или соединения существующих сегментов CWR. Это ручной процесс, требующий реакционного тигля и формы для содержания расплавленного железа.
Североамериканская практика заключается в сварке отрезков рельса длиной 1 ⁄ мили (400 м) на железнодорожном объекте и загрузке его в специальный поезд для перевозки на рабочую площадку. Этот поезд предназначен для перевозки множества сегментов рельсов, которые размещены так, чтобы они могли соскользнуть со стоек в заднюю часть поезда и прикрепиться к шпалам (шпалам) в непрерывном режиме. [32]
Если их не ограничить, рельсы удлинятся в жаркую погоду и сожмутся в холодную. Чтобы обеспечить это ограничение, перемещение рельса относительно шпалы предотвращается с помощью зажимов или анкеров. Необходимо уделять внимание эффективному уплотнению балласта, в том числе под, между и на концах шпал, чтобы предотвратить перемещение шпал. Анкеры чаще используются для деревянных шпал, тогда как большинство бетонных или стальных шпал крепятся к рельсу специальными зажимами, препятствующими продольному перемещению рельса. Теоретического предела длины сварного рельса не существует. Однако если продольное и поперечное сдерживание окажется недостаточным, в жаркую погоду гусеница может деформироваться и привести к сходу с рельсов. Искажение из-за теплового расширения известно в Северной Америке как солнечный излом , а в других местах — как коробление. В экстремально жаркую погоду необходимы специальные проверки для наблюдения за участками пути, которые считаются проблемными. В североамериканской практике экстремальные температурные условия вызывают медленные приказы, позволяющие экипажам реагировать на коробление или «солнечные изломы», если они возникнут. [33] Немецкая железнодорожная компания Deutsche Bahn начинает красить рельсы в белый цвет, чтобы снизить пиковые температуры, достигаемые в летние дни. [34]
После укладки новых участков рельса или замены (вваривания) дефектных рельсов рельсы можно подвергнуть искусственному напряжению, если температура рельса во время укладки ниже желаемой. Процесс нагружения включает либо нагрев рельсов, вызывающий их расширение [35] , либо растяжение рельсов с помощью гидравлического оборудования. Затем их прикрепляют (прикрепляют) к шпалам в развернутом виде. Этот процесс гарантирует, что рельс не будет сильно расширяться в последующую жаркую погоду. В холодную погоду рельсы пытаются сжаться, но из-за того, что они прочно закреплены, этого сделать не удается. По сути, напряженные рельсы немного похожи на кусок натянутой резинки , прочно закрепленной. В очень холодную погоду рельсы подогреваются, чтобы предотвратить «разрыв». [36]
CWR укладывается (включая крепление) при температуре примерно посередине между экстремальными значениями, наблюдаемыми в этом месте. (Это известно как «нейтральная температура рельса».) Эта процедура установки предназначена для предотвращения коробления гусениц в летнюю жару или разрыва в зимнюю стужу. В Северной Америке, поскольку обрыв рельсов обычно обнаруживается по прерыванию тока в системе сигнализации, они считаются меньшей потенциальной опасностью, чем необнаруженные тепловые перегибы.
Соединения в бесстыковом рельсе применяются при необходимости, обычно для разрывов сигнальных цепей. Вместо стыка, проходящего прямо через рельс, два конца рельса иногда срезаются под углом, чтобы обеспечить более плавный переход. В крайних случаях, например, в конце длинных мостов, переключатель сапуна (называемый в Северной Америке и Великобритании компенсатором ) обеспечивает плавный путь для колес, позволяя при этом концу одного рельса расширяться относительно следующего рельса. .
Шпала (шпала) — прямоугольный предмет, на который опираются и закрепляются рельсы. Шпала выполняет две основные функции: передавать нагрузки от рельсов на балласт пути и грунт под ним, а также удерживать рельсы на нужной ширине друг от друга (для поддержания колеи рельсов ). Обычно их укладывают поперечно рельсам.
Существуют различные способы крепления рельса к шпале. Исторически шипы уступили место чугунным стульям, прикрепленным к спальному месту. В последнее время для крепления поручня к креслу со спальным местом используются пружины (например, зажимы Pandrol ).
Иногда железнодорожные пути проектируются так, чтобы их можно было переносить из одного места в другое по мере необходимости. Во время строительства Панамского канала пути были перенесены вокруг раскопок. Ширина колеи составляла 5 футов ( 1524 мм ), а подвижной состав был полноразмерным. Переносные гусеницы часто используются в карьерах. В 1880 году в Нью-Йорке секции тяжелой переносной гусеницы (наряду со многими другими импровизированными технологиями) помогли осуществить эпическое перемещение древнего обелиска в Центральном парке к его конечному месту от причала, где он был выгружен с грузового корабля SS Dessoug .
Тростниковые железные дороги часто имели постоянные пути для основных линий, а переносные пути обслуживали сами тростниковые поля. Эти пути были узкоколейными (например, 2 фута ( 610 мм )) и переносные пути имели прямые, кривые и стрелочные переводы, как на модели железной дороги. [37]
Дековиль был источником множества переносных путей легкорельсового транспорта, которые также использовались в военных целях.Постоянный путь назван так потому, что при строительстве постоянного пути часто использовались временные пути. [38]
Геометрия путей по своей природе является трехмерной, но стандарты, определяющие ограничения скорости и другие правила в области ширины колеи, выравнивания, высоты, кривизны и поверхности пути, обычно выражаются в двух отдельных макетах: горизонтальной и вертикальной .
Горизонтальная компоновка — это раскладка трассы в горизонтальной плоскости . Это включает в себя компоновку трех основных типов путей: касательный путь (прямая линия), изогнутый путь и кривая перехода пути (также называемая переходной спиралью или спиралью ), которая соединяет касательный и изогнутый путь.
Вертикальная компоновка — это компоновка трассы в вертикальной плоскости , включающая такие понятия, как поперечный уровень, наклон и градиент . [39] [40]
Боковой путь — это железнодорожный путь, отличный от разъезда , который является вспомогательным по отношению к основному пути. Это слово также используется как глагол (без объекта) для обозначения движения поездов и вагонов с главного пути на запасной путь, а в просторечии для обозначения отвлечения, не связанного с основным предметом. [41] Боковые пути используются железными дорогами для упорядочения и организации движения железнодорожного транспорта.
На заре развития железных дорог колея, используемая различными системами, значительно различалась, а в Великобритании во время бума строительства железных дорог в 1840-х годах широкая колея Брунеля в 7 футов 1 ⁄ дюйма ( 2140 мм ) конкурировала с тем, что в то время называлась «узкой» колеей 1435 мм ( 4 фута 8 дюймов).+1 ⁄ дюйма ) . В конечном итоге1435 мм(4 фута 8 дюймов)+Колея 1 ⁄ дюйма выиграла битву и стала стандартной колеей, а термин «узкая колея» отныне используется для колеи уже, чем новый стандарт . По состоянию на 2017 год[update]около 60% железных дорог мира используют колею1435 мм(4 фута 8 дюймов) .+1 ⁄ дюйма ), известная какстандартнаяили международная колея[42][43]Колея шире стандартной, называетсяширокой колеей; уже,узкая колея. Некоторые участки путей имеютдвойную колею, с тремя (а иногда и четырьмя) параллельными рельсами вместо обычных двух, что позволяет поездам двух разных колей использовать один и тот же путь. [44]
Манометр может безопасно варьироваться в пределах диапазона. Например, федеральные стандарты безопасности США допускают, чтобы стандартная ширина колеи варьировалась от 4 футов 8 дюймов (1420 мм) до 4 футов 9 дюймов .+1 ⁄ дюйма (1460 мм) для работы на скорости до 60 миль в час (97 км/ч). [45]
Путь нуждается в регулярном обслуживании, чтобы оставаться в хорошем состоянии, особенно когда на нем ходят высокоскоростные поезда. Ненадлежащее техническое обслуживание может привести к введению «приказа медленной скорости» (терминология Северной Америки или временного ограничения скорости в Соединенном Королевстве) во избежание несчастных случаев (см. Зона медленного движения ). Обслуживание путей одно время представляло собой тяжелый ручной труд , требующий бригад рабочих или путевых мастеров (США: танцоры ганди ; Великобритания: укладчики плит ; Австралия: футеровщики), которые использовали облицовочные брусья для исправления неровностей горизонтального выравнивания (линии) пути, и трамбовка и домкраты для исправления вертикальных неровностей (поверхности). В настоящее время обслуживание осуществляется различными специализированными машинами.
Поверхность головки каждого из двух рельсов можно поддерживать с помощью рельсошлифовальной машины .
Обычные работы по техническому обслуживанию включают замену шпал, смазку и регулировку стрелочных переводов , затяжку незакрепленных компонентов пути, а также покрытие и футеровку пути, чтобы прямые участки оставались прямыми, а повороты - в пределах технического обслуживания. Процесс замены шпал и рельсов можно автоматизировать с помощью поезда для обновления пути .
Распыление балласта гербицидами для предотвращения прорастания сорняков и перераспределение балласта обычно осуществляется с помощью специальной машины для уничтожения сорняков.
Со временем балласт измельчается или перемещается под тяжестью проходящих по нему поездов, что периодически требует повторного выравнивания («трамбовки») и, в конечном итоге, очистки или замены. Если этого не сделать, пути могут стать неровными, что приведет к раскачиванию, неровной езде и, возможно, сходу с рельсов. Альтернативой трамбовке является подъем рельсов и шпал и повторная установка балласта под них. Для этого используются специальные поезда - каменщики .
При проверке рельсов используются методы неразрушающего контроля для выявления внутренних дефектов рельсов. Это делается с помощью специально оборудованных грузовиков HiRail , инспекционных автомобилей или, в некоторых случаях, ручных инспекционных устройств.
Рельсы необходимо заменять до того, как профиль головки рельса изнашивается до такой степени, что может привести к сходу с рельсов. Изношенные магистральные рельсы обычно имеют достаточный срок службы, чтобы их можно было впоследствии использовать на ответвлении , запасном пути или тупике , и они «каскадируются» для этих целей.
Экологические условия вдоль железнодорожного пути создают уникальную железнодорожную экосистему . Это особенно актуально в Соединенном Королевстве, где паровозы используются только в специальных службах, а растительность не подстригается так тщательно. Это создает опасность пожара в длительную сухую погоду.
В Великобритании настил используется бригадами по ремонту путей, чтобы добраться до места работы, а также как безопасное место, где можно стоять, когда проезжает поезд. Это помогает при выполнении мелких работ, а также при необходимости поддерживать движение поездов, поскольку не требуется, чтобы рельсовый транспортер или транспортное средство блокировали линию для перевозки бригады, чтобы добраться до места.
Железнодорожные пути обычно прокладываются на подушке из каменного балласта или путевого полотна , которое, в свою очередь, поддерживается подготовленными земляными укреплениями, известными как формирование пути. Формация состоит из земляного полотна и слоя песка или каменной пыли (часто заключенного в непроницаемый пластик), известного как одеяло, которое ограничивает миграцию влажной глины или ила вверх. Также могут быть слои водонепроницаемой ткани, предотвращающие проникновение воды в земляное полотно. Путь и балласт образуют постоянный путь . Фундамент может относиться к балласту и пласту, т.е. ко всем искусственным конструкциям, расположенным под путями.
Некоторые железные дороги используют асфальтовое покрытие под балластом, чтобы грязь и влага не попадали в балласт и не портили его. Свежий асфальт также служит для стабилизации балласта, поэтому он не так легко перемещается. [46]
Дополнительные меры необходимы там, где пути прокладываются по вечной мерзлоте , например, на железной дороге Цинцзан в Тибете . Например, поперечные трубы, проходящие через земляное полотно, позволяют холодному воздуху проникать в пласт и предотвращают плавление земляного полотна.
Геосинтетические материалы используются для уменьшения или замены традиционных слоев при строительстве и восстановлении путевого полотна во всем мире, чтобы улучшить поддержку пути и снизить затраты на его содержание. [47] [48] Армирующие геосинтетические материалы, такие как геоячейки [49] (которые основаны на трехмерных механизмах удержания почвы) продемонстрировали эффективность в стабилизации мягких грунтов земляного полотна и укреплении подструктурных слоев для ограничения прогрессирующей деградации пути. Армирующая геосинтетика увеличивает несущую способность грунта, ограничивает перемещение и деградацию балласта, а также уменьшает дифференциальную осадку, влияющую на геометрию пути. [50] Они также сокращают время и стоимость строительства, одновременно снижая воздействие на окружающую среду и выбросы углекислого газа. [51] Более широкое использование геосинтетических армирующих решений поддерживается новыми высокоэффективными георешетчатыми материалами (например, NPA — новый полимерный сплав ), опубликованными исследованиями, проектами тематических исследований и международными стандартами (ISO, [52] ASTM, [53] CROW /SBRCURnet [54] )
Было показано, что гибридное использование высокопроизводительных георешеток на земляном основании и высокопроизводительных георешеток в верхнем слое основания/подбалласта увеличивает коэффициент армирования больше, чем их отдельные суммы, и особенно эффективно для ослабления пучения обширных глинистых грунтов земляного полотна. [55] Проект полевых испытаний на северо-восточном коридоре компании Amtrak , страдающем от откачки глинистой грязи, продемонстрировал, как гибридное решение улучшило индекс качества пути (TQI), значительно снизило ухудшение геометрии пути и снизило объем обслуживания поверхности пути в 6,7 раза за счет использования высокопроизводительного NPA. геоячейка. [56] Геосинтетическая арматура также используется для стабилизации железнодорожных насыпей, которые должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать повторяющиеся циклические нагрузки. Геоячейки могут использовать переработанный малосортный или плохо сортированный гранулированный материал для создания устойчивых насыпей, а также сделать строительство железных дорог более экономичным и устойчивым. [57] [58] [59]
Некоторые автобусы могут использовать рельсы. Эта концепция пришла из Германии и называлась O-Bahn . Первый такой путь, O-Bahn Busway , был построен в Аделаиде, Австралия.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)Рельсы из стали премиум-класса использоваться не будут, поскольку материал имеет повышенную вероятность разрушения при очень низких температурах.
Предпочтительна обычная углеродистая сталь, при этом большое внимание уделяется чистоте стали.
Для данного проекта наиболее подходящим будет низколегированный рельс стандартной прочности и твердостью по Бринеллю в пределах 300.
