stringtranslate.com

Железнодорожный путь

Новая железнодорожная бетонная шпала

Железнодорожный путь ( британский английский и терминология UIC ) или железнодорожный путь ( американский английский ), также известный как поездной путь или постоянный путь (часто « perway » [1] в Австралии или « P Way » в Великобритании [2] ), представляет собой конструкцию на железной дороге или железной дороге, состоящую из рельсов , креплений , железнодорожных шпал (британский английский) и балласта (или песчаной подушки ), а также подстилающего земляного полотна . Он позволяет поездам двигаться, предоставляя надежную поверхность для их колес, по которой они могут катиться. Ранние пути строились с деревянными или чугунными рельсами и деревянными или каменными шпалами; с 1870-х годов рельсы почти повсеместно изготавливались из стали.

Историческое развитие

Первой железной дорогой в Британии была Wollaton Wagonway , построенная в 1603 году между Wollaton и Strelley в Ноттингемшире. Она использовала деревянные рельсы и была первой из примерно 50 деревянных трамвайных линий, построенных в течение следующих 164 лет. [3] Эти ранние деревянные трамваи обычно использовали рельсы из дуба или бука, прикрепленные к деревянным шпалам железными или деревянными гвоздями. Гравий или небольшие камни набивались вокруг шпал, чтобы удерживать их на месте и обеспечивать проход для людей или лошадей, которые перемещали фургоны по пути. Рельсы обычно были около 3 футов (0,91 м) в длину и не были соединены — вместо этого соседние рельсы укладывались на общую шпалу. Прямые рельсы могли быть наклонены на этих стыках, чтобы образовать примитивную изогнутую дорожку. [3]

Первые железные рельсы в Великобритании были проложены на металлургическом заводе Дарби в Коулбрукдейле в 1767 году. [4]

Когда в 1804 году появились паровые локомотивы , использовавшиеся тогда пути оказались слишком слабыми, чтобы выдерживать дополнительный вес. Пионерский локомотив Ричарда Тревитика в Пен-и-Даррене сломал рельсы и его пришлось снять. По мере того, как локомотивы становились все более распространенными в 1810-х и 1820-х годах, инженеры построили жесткие рельсовые конструкции с железными рельсами, установленными на каменных шпалах, и чугунными стульями, удерживающими их на месте. Это оказалось ошибкой, и вскоре их заменили гибкими рельсовыми конструкциями, которые допускали определенную степень упругого движения при прохождении по ним поездов. [3]

Структура

Разрез железнодорожного пути и фундамента, показывающий слои балласта и формирования. Слои слегка наклонены для улучшения дренажа.
Иногда есть слой резинового мата (не показан) для улучшения дренажа и для гашения звука и вибрации

Традиционная структура пути

Традиционно пути строятся с использованием стальных рельс с плоским дном, уложенных и вбитых в деревянные или предварительно напряженные бетонные шпалы (известные в Северной Америке как шпалы), с балластом из щебня , уложенным под шпалами и вокруг них. [5] [6]

Большинство современных железных дорог с интенсивным движением используют непрерывно сваренные рельсы, которые крепятся к шпалам с помощью опорных плит, распределяющих нагрузку. При использовании бетонных шпал между рельсом и подкладкой обычно помещают пластиковую или резиновую прокладку. Рельс обычно крепится к шпале упругими креплениями, хотя в Северной Америке широко используются нарезанные костыли . На протяжении большей части 20-го века рельсовые пути использовали шпалы из мягкой древесины и сочлененные рельсы, и значительная часть этих путей остается на второстепенных и третичных путях.

В Северной Америке и Австралии рельсы с плоским дном обычно крепились к шпалам костылями через плоскую подкладку. В Великобритании и Ирландии рельсы с бычьей головкой перевозились в чугунных креслах, которые крепились к шпалам. В 1936 году железная дорога Лондона, Мидленда и Шотландии стала пионером перехода на рельсы с плоским дном в Великобритании, хотя на более ранних линиях они уже использовались. [3]

Сначала использовались рельсы сочлененные, поскольку современные технологии не предлагали альтернативы. Однако внутренняя слабость сопротивления вертикальной нагрузке приводит к продавливанию балласта и накладывается большая нагрузка по техническому обслуживанию, чтобы предотвратить неприемлемые геометрические дефекты в стыках. Стыки также необходимо смазывать, а износ на сопрягаемых поверхностях стыковых накладок (стыковых брусьев) необходимо устранять с помощью прокладок. По этой причине рельсы сочлененные финансово не подходят для интенсивно эксплуатируемых железных дорог.

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 древесины мало, а тоннаж или скорости высоки. В некоторых случаях используется сталь.

В качестве балласта обычно используется щебень, который служит опорой для шпал и позволяет регулировать их положение, обеспечивая при этом свободный сток воды.

Путь без балласта

Безбалластная высокоскоростная трасса в Китае

Недостатком традиционных конструкций пути является высокая потребность в обслуживании, в частности, в покрытии (трамбовке) и облицовке для восстановления желаемой геометрии пути и плавности движения транспортных средств. Слабость земляного полотна и недостатки дренажа также приводят к высоким расходам на обслуживание. Это можно преодолеть, используя безбалластный путь. В своей простейшей форме он состоит из непрерывной плиты бетона (как конструкция шоссе) с рельсами, опирающимися непосредственно на ее верхнюю поверхность (с помощью упругой подкладки).

Существует ряд фирменных систем; варианты включают непрерывную железобетонную плиту и использование сборных предварительно напряженных бетонных блоков, уложенных на базовый слой. Было предложено много вариантов дизайна.

Однако безбалластный путь имеет высокую первоначальную стоимость, и в случае существующих железных дорог модернизация до такого состояния требует закрытия маршрута на длительный период. Его стоимость за весь срок службы может быть ниже из-за сокращения обслуживания. Безбалластный путь обычно рассматривается для новых очень высокоскоростных или очень высоконагруженных маршрутов, на коротких расширениях, которые требуют дополнительной прочности (например, железнодорожные станции), или для локальной замены, где есть исключительные трудности с обслуживанием, например, в туннелях. Большинство линий скоростного транспорта и систем метро на резиновых шинах используют безбалластный путь. [7]

Непрерывный продольный путь с опорами

Схема поперечного сечения рельсов лестничного типа 1830-х годов, использовавшихся на железной дороге Лидс — Селби
Лестничный путь на станции Синагава , Токио, Япония

Ранние железные дороги (около 1840-х годов) экспериментировали с рельсовыми путями с непрерывными подшипниками , в которых рельс поддерживался по всей своей длине, с примерами, включая балочную дорогу Брунеля на Великой Западной железной дороге , а также использование на железной дороге Ньюкасла и Норт-Шилдс , [8] на Ланкаширской и Йоркширской железной дороге по проекту Джона Хокшоу и в других местах. [9] Конструкции с непрерывными подшипниками также продвигались другими инженерами. [10] Система была испытана на железной дороге Балтимора и Огайо в 1840-х годах, но было обнаружено, что ее обслуживание дороже, чем рельс с поперечными шпалами . [11]

Этот тип пути все еще существует на некоторых мостах Network Rail, где деревянные балки называются waybeams или longitudinal timbers. Обычно скорость на таких конструкциях низкая. [12]

Более поздние применения непрерывно поддерживаемых путей включают «встроенный рельсовый путь» Балфура Битти , который использует закругленный прямоугольный профиль рельса (BB14072), встроенный в скользящую (или сборную) бетонную основу (разработка 2000-х годов). [13] [14] «Встроенная рельсовая конструкция», используемая в Нидерландах с 1976 года, изначально использовала обычный рельс UIC 54, встроенный в бетон, а позже была разработана (в конце 1990-х годов) для использования профиля рельса SA42 в форме «гриба»; также была разработана версия для легкорельсового транспорта с использованием рельса, поддерживаемого в стальном желобе, заполненном асфальтобетоном (2002 год). [15]

Современный лестничный путь можно считать развитием балочной дороги. Лестничный путь использует шпалы, выровненные в том же направлении, что и рельсы, с перекладинами, удерживающими поперечными элементами. Существуют как балластные, так и безбалластные типы.

Железнодорожный

Поперечные сечения рельса с плоским основанием , который может опираться непосредственно на шпалы, и рельса с утолщенной головкой, который устанавливается на стуле (не показано)

Современные пути обычно используют горячекатаную сталь с профилем асимметричной закругленной двутавровой балки . [16] В отличие от некоторых других применений 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 проходить по пути.

Другие профили рельсов включают в себя: рельс с утолщенной головкой ; рельс с пазом ; рельс с плоским дном (рельс Vignoles или фланцевый Т-образный рельс); мостовой рельс (в форме перевернутой U, используемый в проезжей части ); и рельс Barlow (в форме перевернутой V).

На североамериканских железных дорогах до середины и конца XX века использовались рельсы длиной 39 футов (11,9 м), чтобы их можно было перевозить в полувагонах ( открытых вагонах ), часто длиной 40 футов (12,2 м); по мере увеличения размеров полувагонов увеличивалась и длина рельсов.

По данным Railway Gazette International, запланированная, но отмененная 150-километровая железнодорожная линия для железного рудника Баффинленд на острове Баффинова Земля должна была использовать для рельсов старые сплавы углеродистой стали вместо более современных сплавов с более высокими эксплуатационными характеристиками, поскольку современные сплавы рельсов могут стать хрупкими при очень низких температурах. [17]

Деревянные перила с железным верхом

Ранние североамериканские железные дороги использовали железо поверх деревянных рельсов в качестве меры экономии, но отказались от этого метода строительства после того, как железо ослабло, начало скручиваться и проникло в полы вагонов. Железный ленточный рельс, проходящий через полы вагонов, стал называться ранними железнодорожниками «змеиными головами». [18] [19]

Трамвай Deeside Tramway в Северном Уэльсе использовал эту форму рельс. Он открылся около 1870 года и закрылся в 1947 году, при этом на длинных участках все еще использовались эти рельсы. Это было одно из последних применений деревянных рельсов с железным верхом. [20]

Классификация рельсов (вес)

Рельсы классифицируются по линейной плотности , то есть по массе на стандартную длину. Более тяжелые рельсы могут выдерживать большую нагрузку на ось и более высокую скорость поезда без повреждения, чем более легкие рельсы, но при этом стоят дороже. В Северной Америке и Великобритании рельсы классифицируются в фунтах на ярд (обычно обозначаются как фунт или lb ), 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 классифицируются в килограммах на метр, и обычный диапазон составляет от 40 до 60 кг/м (от 81 до 121 фунта/ярд). Самый тяжелый серийно выпускаемый рельс весил 155 фунтов на ярд (77 кг/м), прокатанный для Пенсильванской железной дороги .

Длина рельсов

Рельсы, используемые в железнодорожном транспорте, производятся секциями фиксированной длины. Длина рельсов изготавливается максимально возможной, поскольку стыки между рельсами являются источником слабости. На протяжении всей истории производства рельсов длина увеличивалась по мере совершенствования производственных процессов.

Хронология

Ниже приведены длины отдельных секций, произведенных сталелитейными заводами , без термитной сварки . Более короткие рельсы могут быть сварены контактной стыковой сваркой , но следующие длины рельсов не сварены.

Сварка рельсов в более длинные отрезки была впервые внедрена около 1893 года, что сделало поездки на поезде тише и безопаснее. С введением термитной сварки после 1899 года этот процесс стал менее трудоемким и повсеместным. [26]

Современные технологии производства позволили изготавливать более длинные несварные сегменты.

Множественные

Новые более длинные рельсы, как правило, изготавливаются как простые кратные старых более коротких рельсов, так что старые рельсы можно заменить без резки. Некоторая резка может потребоваться, поскольку на внешней стороне крутых поворотов требуются немного более длинные рельсы по сравнению с рельсами на внутренней стороне.

Болтовые отверстия

Рельсы могут поставляться с предварительно просверленными отверстиями для стыковых накладок или без них, где они будут приварены. Обычно на каждом конце имеется два или три отверстия для болтов.

Соединение рельсов

Рельсы производятся фиксированной длины и должны быть соединены встык, чтобы создать непрерывную поверхность, по которой могут ходить поезда. Традиционный метод соединения рельсов заключается в их скреплении болтами с использованием металлических накладок (в США — соединительных планок), что дает сочлененный путь . Для более современного использования, особенно там, где требуются более высокие скорости, отрезки рельсов могут быть сварены вместе, чтобы сформировать бесстыковой сварной рельс (CWR).

Сочлененный трек

Склеенный основной рельсовый стык с 6 болтами на сегменте рельса весом 155 фунтов/ярд (76,9 кг/м). Чередующаяся ориентация головок болтов предотвращает полное разделение стыка в случае удара колеса при сходе с рельсов.

Сочлененный путь изготавливается из отрезков рельсов, обычно длиной около 20 м (66 футов) (в Великобритании) и 39 или 78 футов (12 или 24 м) (в Северной Америке), скрепленных вместе с помощью перфорированных стальных пластин, известных как стыковые накладки (Великобритания) или стыковые накладки (Северная Америка).

Накладки обычно имеют длину 600 мм (2 фута), используются парами по обе стороны концов рельсов и скрепляются болтами (обычно по четыре, но иногда по шесть болтов на стык). Болты имеют чередующуюся ориентацию, так что в случае схода с рельсов и удара реборды колеса о стык будут срезаны только некоторые из болтов, что снижает вероятность смещения рельсов друг относительно друга и усугубления схода. Этот метод не применяется повсеместно; европейская практика заключается в том, чтобы все головки болтов находились на одной стороне рельса.

Небольшие зазоры, которые выполняют функцию компенсационных швов , намеренно оставляются между концами рельсов, чтобы обеспечить расширение рельсов в жаркую погоду. Европейская практика заключалась в том, чтобы рельсовые стыки на обоих рельсах располагались рядом друг с другом, в то время как североамериканская практика заключается в том, чтобы они располагались вразбежку. Из-за этих небольших зазоров, когда поезда проезжают по сочлененным путям, они издают звук «клик-клик». Если сочлененный путь не обслуживается должным образом, он не обладает качеством езды сварного рельса и менее желателен для высокоскоростных поездов . Тем не менее, сочлененный путь все еще используется во многих странах на линиях с более низкой скоростью и подъездных путях и широко используется в более бедных странах из-за более низкой стоимости строительства и более простого оборудования, необходимого для его установки и обслуживания.

Основная проблема сочлененного пути — это трещины вокруг болтовых отверстий, которые могут привести к поломке головки рельса (рабочей поверхности). Это стало причиной крушения рельса Hither Green , из-за которого British Railways начали переводить большую часть своего пути на бесстыковые рельсы.

Изолированные соединения

Там, где рельсовые цепи существуют для сигнализации , требуются изолированные блочные соединения. Они усугубляют недостатки обычных соединений. Специально изготовленные клееные соединения, где все щели заполнены эпоксидной смолой , снова увеличивают прочность.

В качестве альтернативы изолированному стыку можно использовать рельсовые цепи звуковой частоты , используя настроенную петлю , сформированную примерно в 20 м (66 футов) рельса как часть блокировочной цепи. Некоторые изолированные стыки неизбежны в пределах стрелочных переводов.

Другой альтернативой является счетчик осей , который может сократить количество рельсовых цепей и, следовательно, количество требуемых изолированных рельсовых стыков.

Бесстыковой сварной рельс

Сварной рельсовый стык
Ремонт разъединенного рельса на ветке Вавилон железной дороги Лонг-Айленда с использованием горящей веревки для расширения рельса до точки, где его можно будет соединить вместе

Большинство современных железных дорог используют непрерывные сварные рельсы (CWR), иногда называемые ленточными рельсами или бесшовными рельсами . В этом виде пути рельсы свариваются вместе с помощью контактной стыковой сварки , образуя один непрерывный рельс, длина которого может составлять несколько километров. Поскольку стыков мало, этот вид пути очень прочный, обеспечивает плавный ход и требует меньшего обслуживания; поезда могут двигаться по нему на более высоких скоростях и с меньшим трением. Сварные рельсы дороже в укладке, чем сочлененные пути, но имеют гораздо более низкие затраты на обслуживание. Первый сварной путь был использован в Германии в 1924 году. [32] и стал обычным явлением на основных линиях с 1950-х годов.

Предпочтительный процесс контактной сварки включает автоматизированную путеукладочную машину, пропускающую сильный электрический ток через соприкасающиеся концы двух не соединенных рельсов. Концы раскаляются добела из-за электрического сопротивления, а затем сжимаются вместе, образуя прочный сварной шов. Термитная сварка используется для ремонта или сращивания существующих сегментов CWR. Это ручной процесс, требующий реакционного тигля и формы для удержания расплавленного железа.

Североамериканская практика заключается в сварке сегментов рельс длиной 1 ⁄ 4 мили (400 м) на железнодорожном предприятии и погрузке их в специальный поезд для перевозки на место работы. Этот поезд предназначен для перевозки множества сегментов рельс, которые размещаются так, чтобы они могли соскользнуть со своих стоек в заднюю часть поезда и быть прикреплены к шпалам (рельсам) в непрерывном режиме. [33]

Если не удерживать рельсы, они удлиняются в жаркую погоду и сжимаются в холодную. Чтобы обеспечить это удержание, рельсы не двигаются относительно шпалы с помощью зажимов или анкеров. Необходимо уделять внимание эффективному уплотнению балласта, в том числе под шпалами, между ними и на концах, чтобы предотвратить перемещение шпал. Анкеры чаще используются для деревянных шпал, тогда как большинство бетонных или стальных шпал крепятся к рельсу специальными зажимами, которые препятствуют продольному перемещению рельса. Теоретически не существует предела тому, насколько длинным может быть сварной рельс. Однако, если продольное и поперечное удержание недостаточно, рельс может деформироваться в жаркую погоду и привести к сходу с рельсов. Деформация из-за теплового расширения известна в Северной Америке как солнечный изгиб , а в других местах — как коробление. В экстремально жаркую погоду требуются специальные проверки для контроля участков пути, которые считаются проблемными. В североамериканской практике экстремальные температурные условия приводят к задержке в исполнении заказов, чтобы бригады могли отреагировать на прогибы или «солнечные изгибы» в случае их возникновения. [34] Немецкая железнодорожная компания Deutsche Bahn начинает красить рельсы в белый цвет, чтобы снизить пиковые температуры, достигаемые в летние дни. [35]

После укладки новых сегментов рельсов или замены дефектных рельсов (приварки) рельсы могут быть искусственно напряжены, если температура рельсов во время укладки ниже желаемой. Процесс напряжения включает либо нагрев рельсов, заставляя их расширяться, [36] либо растяжение рельсов гидравлическим оборудованием. Затем они крепятся (зажимаются) к шпалам в расширенном виде. Этот процесс гарантирует, что рельс не будет расширяться намного больше в последующую жаркую погоду. В холодную погоду рельсы пытаются сжаться, но поскольку они прочно закреплены, не могут этого сделать. По сути, напряженные рельсы немного похожи на кусок растянутой резинки , прочно закрепленной. В очень холодную погоду рельсы нагреваются, чтобы предотвратить «разрывы». [37]

CWR укладывается (включая крепление) при температуре, которая примерно посередине между крайностями, наблюдаемыми в этом месте. (Это известно как «нейтральная температура рельса».) Эта процедура установки предназначена для предотвращения изгиба рельсов в летнюю жару или разрыва в зимние холода. В Северной Америке, поскольку сломанные рельсы обычно обнаруживаются по прерыванию тока в системе сигнализации, они рассматриваются как менее опасные, чем необнаруженные тепловые перегибы.

Деформационный шов на Корнуоллской магистрали , Англия

При необходимости в непрерывно сварном рельсе используются стыки, обычно для зазоров сигнальных цепей. Вместо стыка, который проходит прямо по рельсу, два конца рельса иногда обрезаются под углом, чтобы обеспечить более плавный переход. В крайних случаях, например, в конце длинных мостов, переключатель сапуна (называемый в Северной Америке и Великобритании расширительным стыком ) обеспечивает плавный путь для колес, позволяя при этом концу одного рельса расширяться относительно следующего рельса.

Спящие

Шпала (шпала или поперечная шпала) — это прямоугольный объект, на котором рельсы поддерживаются и фиксируются. Шпала выполняет две основные функции: передает нагрузки от рельсов на балласт пути и грунт под ним, а также удерживает рельсы на нужной ширине (для поддержания ширины колеи ). Обычно они укладываются поперек рельсов.

Крепление рельсов к шпалам

Существуют различные методы крепления рельса к шпале. Исторически костыли уступили место чугунным стульям, прикрепленным к шпале. В последнее время для крепления рельса к креслу шпалы используются пружины (например, зажимы Pandrol ).

Портативный трек

Строительная колея Панамского канала, 1907 г.

Иногда рельсовые пути проектируются как переносные и перемещаемые с одного места на другое по мере необходимости. Во время строительства Панамского канала пути перемещались вокруг земляных работ. Ширина колеи составляла 5 футов ( 1524 мм ), а подвижной состав — полноразмерный. Переносные пути часто использовались в открытых карьерах. В 1880 году в Нью-Йорке секции тяжелых переносных путей (вместе с другими импровизированными технологиями) помогли переместить древний обелиск в Центральном парке на его окончательное местонахождение из дока, где он был выгружен с грузового судна SS Dessoug .

Тростниковые железные дороги часто имели постоянные пути для основных линий, а переносные пути обслуживали сами поля тростника. Эти пути были узкоколейными (например, 2 фута ( 610 мм )), а переносные пути были прямыми, кривыми и стрелочными переводами, как на модельной железной дороге. [38]

Дековиль был источником многих линий легкорельсового транспорта, которые также использовались в военных целях.Постоянный путь так называется потому, что при строительстве этого постоянного пути часто использовались временные путевые подъездные пути. [39]

Макет

Геометрия путей по своей природе трехмерна, но стандарты, определяющие ограничения скорости и другие правила в области ширины колеи, выравнивания, подъема, кривизны и поверхности пути, обычно выражаются в двух отдельных макетах: горизонтальном и вертикальном .

Горизонтальная компоновка — это компоновка пути на горизонтальной плоскости . Она включает в себя компоновку трех основных типов пути: прямой путь (прямая линия), криволинейный путь и криволинейный переход пути (также называемый спиралью перехода или спиралью ), который соединяет прямой и криволинейный путь.

Вертикальная планировка — это планировка пути на вертикальной плоскости, включающая такие понятия, как поперечный уровень, уклон и градиент . [40] [41]

Боковой путь — это железнодорожный путь, отличный от запасного , который является вспомогательным по отношению к главному пути. Это слово также используется как глагол (без дополнения) для обозначения движения поездов и вагонов с главного пути на запасной путь, а в просторечии — для обозначения отвлечения внимания от основного предмета. [42] Боковые пути используются железными дорогами для упорядочивания и организации потока железнодорожного движения.

Измерять

Измерение ширины колеи

На заре развития железных дорог существовали значительные различия в ширине колеи, используемой различными системами, а в Великобритании во время бума строительства железных дорог в 1840-х годах широкая колея Брюнеля шириной 7 футов  1⁄4 дюйма ( 2140 мм ) конкурировала с так называемой в то время «узкой» колеей шириной  1435 мм ( 4 фута  8 дюймов) .+1 ⁄ 2 дюйма  ). В конечном итоге1435 мм(4 фута  8+Ширина колеи 1 ⁄ 2  дюймавыиграла битву и стала стандартной, а термин «узкая колея» с тех пор стал использоваться для колеи, которая уже нового стандарта. По состоянию на 2017 годоколо 60% железных дорог мира используют колею шириной1435 мм(4 фута  8+1 ⁄ 2  дюйма), известная какстандартнаяили международная колея[43][44]Колеи шире стандартной колеи называютсяширокой колеей; более узкая,узкоколейная. Некоторые участки пути имеютдвойную колею, с тремя (иногда четырьмя) параллельными рельсами вместо обычных двух, чтобы поезда с двумя разными колеями могли использовать один и тот же путь.[45]

Ширина колеи может безопасно варьироваться в диапазоне. Например, федеральные стандарты безопасности США допускают стандартную ширину колеи от 4 футов 8 дюймов (1420 мм) до 4 футов 9 дюймов+1 ⁄ 2  дюйма (1460 мм) для работы на скорости до 60 миль в час (97 км/ч). [46]

Обслуживание

Около 1917 года, американская бригада секций ( танцоры ганди ), ответственная за обслуживание определенного участка железной дороги. Один человек держит брусок подкладки (ганди), в то время как другие используют рельсовые клещи для позиционирования рельса.

Пути нуждаются в регулярном обслуживании, чтобы оставаться в хорошем состоянии, особенно когда задействованы высокоскоростные поезда. Ненадлежащее обслуживание может привести к введению «медленного порядка» (североамериканская терминология или временное ограничение скорости в Соединенном Королевстве) для предотвращения несчастных случаев (см. Медленная зона ). Обслуживание путей когда-то было тяжелым ручным трудом , требующим бригад рабочих или путевых обходчиков (США: gandy dancers ; Великобритания: platelayers ; Австралия: fettlers), которые использовали подкладочные брусья для исправления неровностей в горизонтальном выравнивании (линии) пути, а также подбивку и домкраты для исправления вертикальных неровностей (поверхности). В настоящее время обслуживание осуществляется с помощью различных специализированных машин.

Масленки для фланцев смазывают фланцы колес, чтобы уменьшить износ рельсов на крутых поворотах, Мидделбург, Мпумаланга , Южная Африка

Поверхность головки каждого из двух рельсов можно поддерживать с помощью рельсошлифовального станка .

Обычные работы по техническому обслуживанию включают замену шпал, смазку и регулировку стрелок , затягивание ослабленных компонентов пути, а также настил и подкладку пути для поддержания прямых участков прямыми, а кривых в пределах обслуживания. Процесс замены шпал и рельсов можно автоматизировать с помощью поезда для обновления пути .

Опрыскивание балласта гербицидами для предотвращения прорастания сорняков и перераспределения балласта обычно осуществляется с помощью специального состава для уничтожения сорняков.

Со временем балласт сминается или перемещается под весом проходящих по нему поездов, периодически требуя 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 возможным сходам с рельсов. Альтернативой трамбовке является подъем рельсов и шпал и повторная укладка балласта под них. Для этого используются специальные поезда « камнедувки ».

Инспекции рельсов используют неразрушающие методы контроля для обнаружения внутренних дефектов в рельсах. Это делается с использованием специально оборудованных грузовиков HiRail , инспекционных автомобилей или, в некоторых случаях, ручных инспекционных устройств.

Рельсы необходимо заменить до того, как профиль головки рельса износится до такой степени, что это может привести к сходу с рельсов. Изношенные магистральные рельсы обычно имеют достаточный остаточный срок службы для последующего использования на ответвлении , подъездном пути или тупике и «каскадируются» для этих применений.

Экологические условия вдоль железнодорожного полотна создают уникальную железнодорожную экосистему . Это особенно актуально в Соединенном Королевстве, где паровозы используются только на специальных линиях, а растительность не была подстрижена так тщательно. Это создает риск возникновения пожара в длительную сухую погоду.

В Великобритании сессионный участок используется бригадами по ремонту путей для того, чтобы дойти до места работы, а также в качестве безопасного места, где можно постоять, когда проезжает поезд. Это помогает при выполнении мелких работ, при этом необходимо поддерживать движение поездов, поскольку не требуется, чтобы Hi-railer или транспортное средство блокировало путь бригаде по транспортировке, чтобы добраться до места.

Кровать и фундамент

Междугородный экспресс , Германия
На этой японской высокоскоростной линии были добавлены маты для стабилизации балласта.

Железнодорожные пути обычно укладываются на основание из щебня или путевого полотна , которое в свою очередь поддерживается подготовленными земляными работами, известными как путевая формация. Формирование включает в себя подстилающий слой и слой песка или каменной пыли (часто зажатый в непроницаемом пластике), известный как одеяло, которое ограничивает восходящее движение влажной глины или ила. Также могут быть слои водонепроницаемой ткани, чтобы предотвратить проникновение воды в подстилающий слой. Путь и балласт образуют постоянный путь . Фундамент может относиться к балласту и формации, т. е. всем искусственным сооружениям 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, чтобы он не так легко перемещался. [47]

Дополнительные меры требуются там, где путь прокладывается по вечной мерзлоте , как, например, на железной дороге Цинцзан в Тибете . Например, поперечные трубы через земляное полотно позволяют холодному воздуху проникать в формацию и предотвращают таяние земляного полотна.

Геосинтетическое армирование

Геосинтетика используется для сокращения или замены традиционных слоев при строительстве и восстановлении путевого полотна по всему миру для улучшения поддержки пути и снижения затрат на обслуживание пути. [48] [49] Армирующие геосинтетики, такие как геоячейки [50] (которые основаны на механизмах ограничения 3D почвы) продемонстрировали эффективность в стабилизации мягких грунтов основания и армировании подструктурных слоев для ограничения прогрессирующей деградации пути. Армирующие геосинтетики увеличивают несущую способность почвы, ограничивают движение и деградацию балласта и уменьшают неравномерную осадку, которая влияет на геометрию пути. [51] Они также сокращают время и стоимость строительства, одновременно снижая воздействие на окружающую среду и углеродный след. [52] Более широкое использование решений по геосинтетическому армированию поддерживается новыми высокопроизводительными материалами геоячеек (например, NPA - Novel Polymeric Alloy ), опубликованными исследованиями, проектами тематических исследований и международными стандартами (ISO, [53] ASTM, [54] CROW/SBRCURnet [55] ).

Гибридное использование высокопроизводительных георешеток в подстилающем слое и высокопроизводительных геоячеек в верхнем слое подстилающего слоя/подбалласта, как было показано, увеличивает коэффициент армирования больше, чем их отдельные суммы, и особенно эффективно для смягчения пучения расширяющихся глинистых грунтов подстилающего слоя. [56] Проект полевых испытаний на северо-восточном коридоре Amtrak , страдающем от перекачивания глинистого раствора, продемонстрировал, как гибридное решение улучшило индекс качества пути (TQI), значительно снизило ухудшение геометрии пути и снизило обслуживание поверхности пути в 6,7 раза с использованием высокопроизводительных геоячеек NPA. [57] Геосинтетическое армирование также используется для стабилизации железнодорожных насыпей, которые должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать повторяющиеся циклические нагрузки. Геоячейки могут использовать переработанный пограничный или плохо сортированный гранулированный материал для создания устойчивых насыпей, делая строительство железной дороги более экономичным и устойчивым. [58] [59] [60]

Автобусы

Автобусы едут по рельсам, Аделаида , Австралия

Некоторые автобусы могут использовать рельсы. Эта концепция пришла из Германии и называлась O-Bahn  [de] . Первая такая колея, O-Bahn Busway , была построена в Аделаиде, Австралия.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ WS Ramson, ред. (1988). Австралийский национальный словарь . Oxford University Press. стр. 473. ISBN 0195547365.
  2. ^ Иэн Эллис, ред. (2010). Британская железнодорожная инженерная энциклопедия Эллиса . lulu.com. стр. 291. ISBN 978-1-4461-8190-4.
  3. ^ abcd Доу, Эндрю (30 октября 2014 г.). Железная дорога: Британский путь с 1804 года . Барнсли: Pen & Sword Transport. ISBN 9781473822573.
  4. ^ "Железные дороги в Британии". Квакеры в мире .
  5. ^ Коннор, Пирс (10 мая 2017 г.). «Основы пути» (PDF) . Железнодорожный технический веб-сайт . Получено 2 сентября 2022 г.
  6. ↑ Департаменты армии и ВВС (8 апреля 1991 г.). Стандарты железнодорожных путей (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия, стр. 3-1–7-4.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  7. ^ "Показана часть трассы". Архивировано из оригинала 16 июня 2016 года . Получено 7 декабря 2016 года .
  8. ↑ Моррис, Элвуд (1841), «О чугунных рельсах для железных дорог», American Railroad Journal and Mechanic's Magazine , 13 (7 новых серий): 270–277, 298–304, архивировано из оригинала 11 июня 2016 г. , извлечено 20 ноября 2015 г.
  9. ^ Хокшоу, Дж. (1849). «Описание постоянного пути Ланкашира и Йоркшира, Манчестера и Саутпорта, а также Шеффилдской, Барнсли и Уэйкфилдской железных дорог». Протоколы слушаний . 8 (1849): 261–262. doi :10.1680/imotp.1849.24189. Архивировано из оригинала 24 апреля 2016 г. Получено 20 ноября 2015 г.
  10. ^ Рейнольдс, Дж. (1838). «О принципе и строительстве железных дорог с непрерывным подшипником. (Включая пластину)». ICE Transactions . 2 : 73–86. doi :10.1680/itrcs.1838.24387. Архивировано из оригинала 3 июня 2016 г. Получено 20 ноября 2015 г.
  11. ^ "Eleventh Annual Report (1848)", Annual report[s] of the Philadelphia, Wilmington and Baltimore Rail Road Company , т. 4, стр. 17–20, 1842, архивировано из оригинала 28 мая 2016 г. , извлечено 20 ноября 2015 г.
  12. ^ "Waybeams в KEB, Ньюкасл Архивировано 3 сентября 2020 г. в Wayback Machine , Network Rail Media Centre , получено 21 января 2020 г.
  13. ^ 2.3.3 Проектирование и производство компонентов рельсовых подкладок (PDF) , Innotrack, 12 июня 2008 г., архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2016 г. , извлечено 14 августа 2012 г.
  14. ^ "Putting slab track to the test", www.railwaygazette.com , 1 октября 2002 г., архивировано из оригинала 12 декабря 2012 г. , извлечено 14 августа 2012 г.
  15. ^ Эсвельд, Коенрад (2003), «Последние разработки в области подрельсовых путей» (PDF) , European Railway Review (2): 84–5, архивировано (PDF) из оригинала 20 декабря 2016 г. , извлечено 14 августа 2012 г.
  16. ^ Металлургическая история производства рельсов Сли, Дэвид Э. История австралийских железных дорог , февраль 2004 г., стр. 43-56
  17. ^ Кэролин Фицпатрик (24 июля 2008 г.). "Тяжелые перевозки на крайнем севере". Railway Gazette International . Архивировано из оригинала 1 мая 2009 г. Получено 10 августа 2008 г. Рельсы из высококачественной стали использоваться не будут, поскольку материал имеет повышенный потенциал к разрушению при очень низких температурах. Предпочтительна обычная углеродистая сталь с очень высокой надбавкой к чистоте стали. Для этого проекта наиболее подходящим будет низколегированный рельс со стандартной прочностью и твердостью по Бринеллю в диапазоне 300.
  18. ^ ""Змеиные головы" задержали раннее движение". Syracuse Herald-Journal . Сиракузы, Нью-Йорк. 20 марта 1939 г. стр. 77. Архивировано из оригинала 25 мая 2018 г. Получено 25 мая 2018 г. – через Newspapers.com. Значок открытого доступа
  19. ^ "Snakeheads on antebellum railways". Frederick Jackson Turner Overdrive . 6 февраля 2012 г. Архивировано из оригинала 18 октября 2016 г. Получено 29 июня 2017 г.
  20. ^ Джонс, Алан (2001). Сланцевые железные дороги Уэльса . Гвасг Каррег Гвальч.
  21. ^ Смайлс, Сэмюэл . Промышленная биография: рабочие по металлу и изготовители инструментов.
  22. ^ Чертежи LMS стандартного железнодорожного оборудования верхнего строения пути 1928 г. (Общество LMS - Ресурсы)
  23. ^ "Большие весовые машины". Australian Town and Country Journal (NSW : 1870–1907) . NSW. 4 августа 1900. стр. 19. Архивировано из оригинала 20 апреля 2021 г. Получено 8 октября 2011 г. – через Национальную библиотеку Австралии.
  24. ^ Макгонигал, Роберт (1 мая 2014 г.). «Железная дорога». ABC's of Railroading . Поезда. Архивировано из оригинала 11 сентября 2014 г. Получено 10 сентября 2014 г.
  25. ^ «Surveys Of New Rail Link». The Advertiser . Adelaide, SA. 17 июня 1953 г. стр. 5. Архивировано из оригинала 20 апреля 2021 г. Получено 3 октября 2012 г. – через Национальную библиотеку Австралии.
  26. ^ "Thermit®". Evonik Industries . Evonik Industries AG. Архивировано из оригинала 9 мая 2019 года . Получено 9 мая 2019 года .
  27. ^ "Открытие линии S.-E. Broad Gauge". The Advertiser . Adelaide, SA. 2 февраля 1950 г. стр. 1. Архивировано из оригинала 20 апреля 2021 г. Получено 8 декабря 2011 г. – через Национальную библиотеку Австралии.
  28. ^ "Производство длинномерных и непрерывносварных рельс". www.railtechnologymagazine.com . Получено 4 января 2024 г. .
  29. ^ "Tata Steel представляет модернизированный завод по производству рельсов во Франции". Tata Steel в Европе . Получено 4 января 2024 г.
  30. ^ "Сверхдлинные рельсы". voestalpine . voestalpine AG. Архивировано из оригинала 10 сентября 2014 года . Получено 10 сентября 2014 года .
  31. ^ "Rails". Jindal Steel & Power Ltd. Архивировано из оригинала 10 сентября 2014 года . Получено 10 сентября 2014 года .
  32. ^ CP Lonsdale (сентябрь 1999 г.). "Thermite Rail Welding: History, Process Developments, Current Practices And Outlook For The 21st Century" (PDF) . Труды ежегодных конференций AREMA 1999 г. Американская ассоциация инженеров-железнодорожников и технического обслуживания путей . стр. 2. Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2008 г. Получено 6 июля 2008 г.
  33. ^ "Сварные рельсовые поезда, CRHS Conrail Photo Archive". conrailphotos.thecrhs.org . 3 октября 2009 г. Архивировано из оригинала 7 ноября 2017 г. Получено 27 июня 2017 г.
  34. ^ Брузек, Радим; Тросино, Майкл; Крайсель, Леопольд; Аль-Назер, Лейт (2015). «Приближение температуры рельсов и лучшие практики медленного нагрева». Совместная железнодорожная конференция 2015 г. . стр. V001T04A002. doi :10.1115/JRC2015-5720. ISBN 978-0-7918-5645-1. Архивировано из оригинала 20 апреля 2021 г. . Получено 27 июня 2017 г. .
  35. ^ "Cooling paintcover for rails". Архивировано из оригинала 20 января 2021 г. Получено 31 марта 2021 г.
  36. ^ "Continuous Welded Rail". Grandad Sez: Grandad's Railway Engineering Section . Архивировано из оригинала 18 февраля 2006 года . Получено 12 июня 2006 года .
  37. ^ Холдер, Сара (30 января 2018 г.). «В случае полярного вихря подожгите железнодорожные пути Чикаго». CityLab . Atlantic Media . Архивировано из оригинала 31 января 2019 г. . Получено 30 января 2019 г. .
  38. ↑ Журнал Narrow Gauge Down Under , январь 2010 г., стр. 20.
  39. ^ Коул, Уильям Генри (1915). Материалы верхнего строения пути, укладка плит, стрелки и пересечения. R. & FN Spon. стр. 1.
  40. ^ ЧАСТЬ 1025 Геометрия пути (Выпуск 2 – 07/10/08 ред.). Департамент планирования транспорта и инфраструктуры - Правительство Южной Австралии. 2008. Архивировано из оригинала 28 апреля 2013 года . Получено 19 ноября 2012 года .
  41. ^ Руководство по стандартам пути - Раздел 8: Геометрия пути (PDF) . Railtrack PLC. Декабрь 1998 г. Архивировано (PDF) из оригинала 29 марта 2014 г. Получено 13 ноября 2012 г.
  42. ^ "Dictionary.com". Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Получено 17 июля 2017 года .
  43. ^ "Двойная колея (1435 мм-1520 мм) железнодорожных путей на границе Венгрии и Украины - Inventing Europe". www.inventingeurope.eu . Архивировано из оригинала 5 июня 2020 года . Получено 1 октября 2019 года .
  44. ^ ChartsBin. "Ширина колеи железных дорог по странам". ChartsBin . Архивировано из оригинала 1 октября 2019 г. Получено 1 октября 2019 г.
  45. ^ "Сообщение в списке рассылки '1520mm' по рельсам Р75". Архивировано из оригинала 5 июля 2009 года . Получено 16 марта 2007 года .
  46. ↑ Часть 13 — Стандарты безопасности на путях: Раздел 49, Транспорт — Свод федеральных правил (PDF) (Отчет). Управление Федерального регистра , Национальное управление архивов и документации . 10 января 2011 г. стр. 7. Получено 14 января 2024 г.
  47. ^ "Горячие асфальтобетонные полотна железных дорог: материалы полотна, оценки производительности и существенные последствия" (PDF) . web.engr.uky.edu . Архивировано (PDF) из оригинала 21 января 2019 г. . Получено 21 января 2019 г. .
  48. ^ Геосинтетика для развития транспортных инфраструктур . Frontiers Research Topics. 2021. doi : 10.3389/978-2-88966-741-3 . ISBN 9782889667413.
  49. ^ Геосинтетика на железных дорогах: применение и преимущества. Международное общество геосинтетики. https://igs2.wpengine.com/wp-content/uploads/2021/04/IGS_Geosynthetics_Railways_Leaflet.pdf. Дата обращения 28 июня 2022 г.
  50. ^ Лещинский, Б. (2011) Повышение эффективности балласта с использованием ограничения геоячеек. Достижения в области геотехнического проектирования, публикация конференции Geo-Frontiers 2011, Даллас, Техас, США, 13–16 марта.
  51. ^ Зарембски, Аллан М.; Палезе, Джозеф; Хартсоу, Кристофер М.; Линг, Хоу И.; Томпсон, Хью (2017). «Применение системы поддержки подземного основания пути Geocell для устранения проблем деградации поверхности при высокоскоростных пассажирских железнодорожных операциях». Транспортная инфраструктура Геотехнология . 4 (4): 106–125. Bibcode : 2017TrIG....4..106Z. doi : 10.1007/s40515-017-0042-x. S2CID  256401992.
  52. ^ Pokharel, SK; Norouzi, M.; Martin, I.; Breault, M. (4 июня 2016 г.). «Устойчивое строительство дорог для интенсивного движения с использованием высокопрочных полимерных геоячеек» (PDF) . Ежегодная конференция Канадского общества инженеров-строителей по устойчивой инфраструктуре . Лондон, Онтарио.
  53. ^ Стандарт ISO WD TR 18228-5. (2018). Проектирование с использованием геосинтетических материалов — Часть 5: Стабилизация. Международная организация по стандартизации. Женева, Швейцария. В разработке.
  54. ^ «Стандартное руководство по использованию геоячеек в геотехнических и дорожных проектах». ASTM . 12 августа 2021 г. doi :10.1520/D8269-21.
  55. ^ Вега, Э., ван Гюрп, К., Кваст, Э. (2018). Geokunststoffen als Funderingswapening in Ongebonden Funderingslagen (Геосинтетика для армирования несвязанных слоев основания и подстилающего покрытия), CROW/SBRCURnet, Нидерланды. Публикация C1001 (голландский).
  56. ^ Киф, О. (2016) Железнодорожные покрытия на расширяющейся глине, удерживаемые гибридным геосинтетическим раствором. Материалы конференции Geosynthetics 2016. Майами-Бич, Флорида. Апрель.
  57. ^ Палезе, Дж. В., Зарембски, А. М., Томпсон, Х., Пагано, В. и Линг, Х. И. (2017). Преимущества жизненного цикла армирования подземного основания с использованием геоячеек на высокоскоростной железной дороге — исследование случая. Материалы конференции AREMA (Американская ассоциация инженеров-железнодорожников и технического обслуживания путей). Индианаполис, штат Индиана, США, сентябрь.
  58. ^ Pokharel, Sarah; Breault, Marc (1 июня 2021 г.). "NPA Geocell для ремонта железнодорожных линий в регионе вечной мерзлоты". Geosynthetics Magazine Online . Industrial Fabrics Association International. ISSN  0882-4983 . Получено 29 июня 2022 г.
  59. ^ Das, Braja M. (2016). «Использование георешетки при строительстве железных дорог». Innovative Infrastructure Solutions . 1 (1): 15. Bibcode : 2016InnIS...1...15D. doi : 10.1007/s41062-016-0017-8 . S2CID  114993446.
  60. ^ Скок, Д.М. и Руссо, К. (2020) Основание набережной железнодорожного виадука Сан-Мартин, GeoAmericas 2020, 26–29 октября, Рио-де-Жанейро.
  61. ^ "runway (roll way)". Архивировано из оригинала 16 июня 2016 года . Получено 7 декабря 2016 года .

Библиография

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Железнодорожные пути» .