Путевой балласт — это материал, который образует полотно, на которое укладываются железнодорожные шпалы (в Великобритании: шпалы). Он набивается между, под и вокруг шпал. [1] Он используется для восприятия нагрузки сжатия железнодорожных шпал, рельсов и подвижного состава ; для облегчения дренажа ; и для сдерживания растительности , которая может нарушить целостность объединенной структуры пути. [1] Балласт также физически удерживает путь на месте, когда по нему катятся поезда. Не все типы железнодорожных путей используют балласт. [2]
В качестве балласта пути использовались различные материалы, включая щебень , промытый гравий , гравий береговой линии (непромытый), гравий торпедного типа (смесь крупного песка и мелкого гравия), шлак , щебень , угольные огарки , песок [3] и обожженная глина . [4] Термин « балласт » происходит от морского термина , обозначающего камни, используемые для стабилизации судна. [1]
Соответствующая толщина слоя балласта пути зависит от размера и расстояния между шпалами , интенсивности движения на линии и различных других факторов. [1] Балласт пути никогда не должен быть уложен толщиной менее 150 мм (6 дюймов), [5] а высокоскоростные железнодорожные линии могут потребовать балласта толщиной до 0,5 метра (20 дюймов). [6] Недостаточная глубина балласта приводит к перегрузке подстилающего грунта , а в неблагоприятных условиях перегрузка грунта приводит к проседанию пути, обычно неравномерному. [7] Балласт толщиной менее 300 мм (12 дюймов) может привести к вибрации, которая повреждает близлежащие конструкции. Однако увеличение глубины свыше 300 мм (12 дюймов) не дает дополнительных преимуществ в снижении вибрации. [8]
В свою очередь, путевой балласт обычно покоится на слое подбалласта, мелкого щебня, который обеспечивает прочную поддержку для верхнего балласта и уменьшает проникновение воды из нижележащего грунта. [1] Иногда между подбалластом и балластом помещают эластичный мат, что значительно снижает вибрацию. [8]
Важно, чтобы балласт одновременно покрывал шпалы и образовывал прочное «плечо» [5] , ограничивающее боковое смещение пути. [9] Это плечо должно быть шириной не менее 150 мм (6 дюймов) и может достигать 450 мм (18 дюймов). [10] На большинстве железных дорог используется ширина от 300 до 400 мм (от 12 до 16 дюймов).
Камни должны быть нерегулярными, с острыми краями, чтобы они надежно сцеплялись друг с другом, а стяжки должны полностью фиксировать их от перемещения. Ограничения скорости часто снижаются на некоторое время на участках пути, где был уложен свежий балласт, чтобы дать ему возможность должным образом осесть. [11]
Балласт можно очищать только так часто, пока он не будет испорчен и не станет непригодным для повторного использования. Полностью загрязненный балласт нельзя исправить очисткой обочины. [12] Один из методов «замены» балласта — просто высыпать свежий балласт на рельсы, поднять весь рельс на него, а затем утрамбовать его. [13] В качестве альтернативы балласт под рельсами можно удалить с помощью подрезчика, что не требует снятия или подъема рельсов. [12]
Метод свалки и домкрата нельзя использовать в туннелях, под мостами или там, где есть платформы. Там, где путь проложен по болоту, балласт, скорее всего, будет постоянно тонуть, и его нужно «доливать», чтобы поддерживать его линию и уровень. После 150 лет долива в Хексхэме, Австралия, под путями, похоже, находится 10 м (33 фута) затонувшего балласта. [14] Чат Мосс в Соединенном Королевстве похож. [ требуется цитата ]
Регулярный осмотр обочины балласта важен. [5] Со временем обочина приобретает некоторую устойчивость, уплотняясь движением, но такие работы по техническому обслуживанию, как замена шпал, подбивка и очистка балласта, могут нарушить эту устойчивость. После выполнения этих работ необходимо либо снизить скорость поездов на отремонтированных участках, либо использовать технику для повторного уплотнения обочины. [15] [16]
Если полотно становится неровным, необходимо набить балласт под затонувшие шпалы, чтобы снова выровнять путь, что обычно делается с помощью машины для уплотнения балласта . Более современный и, вероятно, лучший [6] метод заключается в том, чтобы поднять рельсы и шпалы и вдавить в зазор камни, меньшие по размеру, чем частицы балласта пути, и все одинакового размера. Это имеет то преимущество, что не нарушается хорошо уплотненный балласт на полотне, что, скорее всего, происходит при уплотнении. [17] Этот метод называется пневматическим впрыскиванием балласта (ПВБ), или, менее формально, «вдуванием камней». [18] Однако он не так эффективен, как свежий балласт, потому что более мелкие камни имеют тенденцию перемещаться вниз между более крупными кусками балласта и ухудшать его связи. [19]
Количество используемого балласта, как правило, меняется в зависимости от ширины колеи, причем более широкие колеи, как правило, имеют более широкие формации, хотя в одном отчете говорится, что для заданной нагрузки и скорости сужение колеи лишь немного уменьшает количество необходимых земляных работ и балласта. Глубина балласта также имеет тенденцию меняться в зависимости от плотности железнодорожного движения, поскольку более быстрое и тяжелое движение требует большей устойчивости. Количество балласта также имеет тенденцию увеличиваться с годами, поскольку все больше и больше балласта наваливается на существующее дорожное полотно. Вот некоторые цифры из отчета 1897 года, в котором перечислены требования к легким железным дорогам (обычно более узкие, чем стандартная колея):
