Путевой балласт — это материал, образующий путевое полотно , на которое укладываются железнодорожные шпалы (Великобритания: шпалы). Он упакован между, ниже и вокруг завязок. [1] Он используется для выдерживания сжимающих нагрузок железнодорожных шпал, рельсов и подвижного состава ; для облегчения дренажа ; и не допускайте растительности , которая может поставить под угрозу целостность объединенной путевой структуры. [1] Балласт также физически удерживает путь на месте, когда поезда перекатываются по нему. Не на всех типах железнодорожных путей используется балласт. [2]
В качестве путевого балласта применялись разнообразные материалы, в том числе щебень , мытый гравий , береговой (непромытый) гравий, торпедный гравий (смесь крупного песка и мелкого гравия), шлак , чаты , угольные огарки , песок , [3] и обожженная глина . [4] Термин « балласт » происходит от морского термина, обозначающего камни, используемые для стабилизации корабля. [1]
Соответствующая толщина слоя путевого балласта зависит от размера и расстояния между шпалами , интенсивности движения на линии и ряда других факторов. [1] Балласт пути никогда не следует укладывать толщиной менее 150 мм (6 дюймов), [5] а для высокоскоростных железнодорожных линий может потребоваться балласт толщиной до 0,5 метра (20 дюймов). [6] Недостаточная глубина балласта вызывает перегрузку подстилающего грунта , а в неблагоприятных условиях перегрузка грунта приводит к проседанию пути, как правило, неравномерному. [7] Балласт толщиной менее 300 мм (12 дюймов) может привести к вибрации, которая повредит близлежащие конструкции. Однако увеличение глубины более 300 мм (12 дюймов) не дает дополнительных преимуществ в снижении вибрации. [8]
В свою очередь, балласт пути обычно опирается на слой подбалласта, мелкого щебня, который обеспечивает надежную опору для верхнего балласта и уменьшает попадание воды из подстилающего грунта. [1] Иногда между подбалластом и балластом помещают эластичный мат, что значительно снижает вибрацию. [8]
Важно, чтобы балласт не только закрывал шпалы, но и образовывал существенное «плечо» [5] для ограничения бокового смещения пути. [9] Ширина этого выступа должна быть не менее 150 мм (6 дюймов), а может достигать 450 мм (18 дюймов). [10] На большинстве железных дорог используется диаметр от 300 до 400 мм (от 12 до 16 дюймов).
Камни должны быть неправильной формы, с острыми краями, чтобы обеспечить их правильное сцепление друг с другом, и стяжками, чтобы полностью защитить их от перемещения. Ограничения скорости часто на какое-то время снижаются на участках пути, где уложен свежий балласт, чтобы дать ему возможность правильно осесть. [11]
Балласт можно очищать только так часто, прежде чем он будет поврежден и его невозможно будет использовать повторно. Полностью загрязненный балласт невозможно исправить путем очистки уступа. [12] Один из методов «замены» балласта — просто сбросить свежий балласт на путь, поставить на него весь путь, а затем утрамбовать его. [13] Альтернативно, балласт под гусеницей можно удалить с помощью подрезателя, который не требует снятия или подъема гусеницы. [12]
Метод разгрузки и домкрата нельзя использовать в туннелях, под мостами или там, где есть платформы. Если путь проложен по болоту, балласт, скорее всего, будет постоянно тонуть, и его необходимо «доливать», чтобы сохранить линию и уровень. После 150 лет дозаправки в Хексеме, Австралия, под путями осталось 10 м (33 фута) затонувшего балласта. [14] Чат Мосс в Соединенном Королевстве аналогичен. [ нужна цитата ]
Важна регулярная проверка балластного плеча. [5] Обочина со временем приобретает некоторую устойчивость, уплотняясь из-за движения транспорта, но такие задачи технического обслуживания, как замена шпал, трамбовка и очистка балласта, могут нарушить эту стабильность. После выполнения этих задач необходимо либо поездам двигаться с пониженной скоростью по отремонтированным участкам, либо снова задействовать технику для уплотнения обочины. [15] [16]
Если путевое полотно становится неровным, необходимо уложить балласт под затонувшие шпалы, чтобы снова выровнять путь, что обычно делается с помощью балластировочной машины . Более поздний и, вероятно, лучший метод [6] заключается в подъеме рельсов и шпал и забрасывании в зазор камней, меньших, чем частицы балласта пути, и одинакового размера. Преимущество этого подхода состоит в том, что он не нарушает хорошо уплотненный балласт на гусеничном полотне, что, скорее всего, произойдет при трамбовке. [17] Этот метод называется пневматическим впрыском балласта (PBI) или, менее формально, «выдуванием камней». [18] Однако он не так эффективен, как свежий балласт, поскольку более мелкие камни имеют тенденцию перемещаться вниз между более крупными кусками балласта и разрушать его связи. [19]
Количество используемого балласта, как правило, варьируется в зависимости от колеи: более широкая колея имеет тенденцию иметь более широкие формации, хотя в одном отчете говорится, что для данной нагрузки и скорости сужение колеи лишь незначительно 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 к увеличению с годами, поскольку все больше и больше балласта скапливается на существующее дорожное полотно. Некоторые цифры из отчета 1897 года, в которых перечислены требования к легкорельсовому транспорту (обычно уже стандартной колеи):
