РАЗДЕЛ 5.
Балластировка и выправка пути.
Это основные операции текущего содержания пути на балласте. Их качество имеет первостепенное значение при установлении допустимых скоростей движения поездов. Интенсивность расстройства пути в плане и профиле является основным критерием для выбора конструкции пути.
До разработки норм безопасности пути FRA каждая железная дорога применяла собственные нормы подъемки и выправки пути, ориентированные на обеспечение хороших условий работы пути, а не на достижение предельно допустимого состояния. Многие решения основывались на общих соображениях без учета фактического состояния пути в плане и профиле. Подбивку и рихтовку пути часто выполняли через произвольные промежутки времени.
В настоящее время при разработке технологии подъемки и выправки фактическое состояние пути устанавливается на основе осмотров. На ряде железных дорог эти работы выполняют через усредненные промежутки времени без учета реальной загрузки магистральных железных дорог.
Многие дорожные мастера определяют состояния пути визуально, хотя и понимают необходимость количественного документирования положения пути в плане и профиле. Руководители путейских подразделений считают, что подъемку и выправку пути нельзя производить через определенные промежутки времени без учета состояния пути.
Для выполнения норм FRA сокращают интервал между подъемками и выправками пути, делают местную выправку пути, принимают меры по снижению интенсивности износа пути (например, укладывают бесстыковой путь или лечат земляное полотно), ограничивают скорости движения поездов на отдельных участках, чтобы обеспечить соответствие между нормами безопасности и состоянием пути.
Для определения сроков подбивки и выправки пути чаще стали использовать путеизмерительные вагоны, которые обеспечивают удовлетворение минимальных требований FRA, удерживать отклонения в более жестких пределах*.
Насколько часто производятся балластировочные и выправочные работы, зависит, главным образом, от состояния балласта, шпал и рельсов, а также от таких показателей, как плавность хода, интенсивность и скорость движения поездов и других эксплуатационных факторов, в том числе периодичности смены рельсов и шпал.
Периодичность выправки пути зависит от его устойчивости против геометрических расстройств, обусловленной типом рельсов, родом балласта и состоянием основной площадки земляного полотна. Особенно большое значение имеет земляное полотно. Но во многих случаях влияние разнообразных эксплуатационных и климатических факторов сглаживается различиями в технологии путевых работ, которые зависят от принятых на данной железной дороге норм содержания пути, финансовой обстановки, оценки внешних условий (осмотр или проход путеизмерительного вагона).
На одних железных дорогах установлены небольшие интервалы между подбивочно-выправочными работами, позволяющие уменьшить усилия по точечной подбивке и оздоровлению балласта, на других эти работы стремятся совместить с заменой шпал. На небольших по протяженности железных дорогах установлена единая периодичность для всех путевых работ с использованием различных механизмов и бригад разного состава.
Высота подъемки зависит от состояния пути и составляет от 1 до 6 дюймов. Современные мощные шпалоподбивочные машины вибрационного типа позволяют выполнить качественную подъемку пути на высоту менее 1 дюйма, подъемку на высоту более 6 дюймов обычно выполняют за два прохода и более.
На некоторых железных дорогах большие подъемки не делают по ряду причин: 1) габаритные ограничения в тоннелях, под путепроводами и т. п.;
- высокие затраты по переустройству переездов при больших подъемках; 3) технологические затруднения в местах сильного загрязнения балласта; 4) может повредиться балластное основание, что явится причиной уменьшения сопротивления пути сдвигу в горизонтальной плоскости, особенно на участках бесстыкового пути, так как частицы нового балласта не будут достаточно уплотнены.
Если по тем или иным причинам высокая подъемка нежелательна, рассматривается целесообразность удаления загрязненного балласта. Возможны такие варианты: подрезка балласта; подрезка балласта и очистка; очистка обочин и удаление загрязненного балласта из шпальных ящиков. До разгрузки балласта очищают кюветы, восстанавливают откосы земляного полотна и подсыпают насыпи. Иначе засоренные кюветы приводят к загрязнению вновь уложенного балласта, а недостаточная ширина основной площадки земляного полотна — к осыпанию балласта на откосы и его потере.
Балласт обычно доставляют в специализированных вагонах или хопперах. Оба типа вагонов дефицитные, поэтому требуется хорошая организация работ по их использованию (загрузка, разгрузка, продвижение). Через люки специализированных вагонов можно разгружать балласт по середине пути, не засыпая рельсы, и в одну или обе стороны от оси пути, а также в любой комбинации. Степень открытия люков позволяет регулировать разгрузку балласта, экономя тем самым затраты на последующее его перераспределение.
Хопперы с разгрузкой через дно предназначены для перевозки сыпучих грузов. Стандартные заслонки хопперов можно регулировать цепями, проволоками, шкивами и лебедками. Рельсы очищают от выгруженного балласта деревянным брусом, укрепленным перед первой тележкой за выгрузочным устройством.
После разгрузки, до прохода уплотнительной машины, балласт разравнивают (обычно дозировщиком) на заданном уровне. При хорошей разгрузке балласта эти работы могут быть сведены к минимуму. Дозировщики самоходные, на рельсовом ходу, оборудованы торцовыми и боковыми рыхлителями, планировочными ножами и регулирующими кожухами. Снабженные щетками, эти машины используются для окончательной отделки и оформления балластной призмы после подъемки и подбивки пути.
Численность путейской бригады, занятой на разгрузке балласта, зависит от применяемого метода работ и оборудования. Обычно бригада состоит из руководителя работ, бригадира и 4—10 рабочих.
Существуют три способа доставки балласта к местам работ: регулярными или маршрутными поездами с последующей развозкой рабочими поездами, регулярными поездами с последующей развозкой теми же поездами. Учитывая большое влияние транспортной составляющей на стоимость балласта, способу доставки нужно уделять большое внимание.
Объем выгруженного балласта оказывает первостепенное влияние на программу и стоимость работ по балластировке и выправке пути. Для определения размера подъемки каждый участок пути должен быть обследован. Необходимо также установить, следует ли увеличить балластную призму вследствие укладки бесстыкового пути или в силу других местных условий.
От величины подъемки зависит количество балласта, поэтому на подходах к переездам и мостам, где отметки головки рельса остаются неизменными, разгрузке балласта следует уделять особое внимание. В большинстве случаев балластировку пути выполняют от этих сооружений, уменьшая тем самым объем выгруженного балласта.
Возможны два способа проведения подбивочных работ: точечный и сплошной. По точечному способу путь подбивают только в местах просадок. При звеньевом пути такие работы, как выправка в вертикальной плоскости, нужно выполнить на просевших стыках, пробоксованных рельсах и т. п. Большой объем таких работ обычно выполняют близ стрелочных переводов, мостов, переездов. Точечная подбивка применяется также на концах участков сплошной подбивки.
Способом сплошной подбивки поднимают большие участки пути (протяженностью несколько миль) на несколько дюймов, чтобы полностью обновить профиль пути постановкой на новый балласт, подсыпаемый на всей длине участка. Это основной способ, позволяющий улучшить профиль и план участка и водоотвод от верхнего строения пути.
Большинство железных дорог совмещают сплошную подбивку с заменой шпал и рельсов. При замене большого числа шпал нарушается плотность балластного слоя, так как обычно приходится вырезать балласт.
Опытная путевая бригада может уложить новую шпалу очень плотно под рельс, но обеспечить однородную поверхность пути не удается даже при последующей подбивке новых шпал. Поэтому подбивают с торца все шпалы, чтобы создать под ними однородную упругую поверхность.
Торцовую подбивку обычно выполняют после укладки новых рельсов или замены их, а также вскоре после замены инвентарного звеньевого пути бесстыковым. Если поверхность балласта недостаточно хорошая, подбивку выполняют сразу же после укладки сварных плетей. Под рельсовыми стыками старый балласт более плотный. Кроме того, рельсовые плети стремятся принять форму старых рельсов.
Незамедлительная торцовая подбивка после укладки рельсов обеспечивает равномерное уплотнение и исключает опасность искривления новых рельсов. При хорошем текущем содержании рельсовых плетей удлиняется срок между подбивками по сравнению со звеньевым путем. В настоящее время бесстыковой путь укладывают в больших объемах на многих железных дорогах. На это затрачиваются большие средства, которые можно оправдать экономией текущих эксплуатационных затрат при удлинении времени между очередными подбивками.
Разгрузка балласта.
Важная операция при балластировке, выправке и отделке пути — правильное распределение установленных объемов балласта. Избыточное количество выгруженного в путь балласта загрязняется, увеличивает трудоемкость работ и повышает затраты на замену шпал, подбивку и выправку пути.
Избыток балласта ухудшает основание пути, особенно на многопутных участках, а недостаток его является причиной ослабления пути, некачественного уплотнения балласта подбивочными машинами, т. е. неверно отдозированное количество балласта вызывает дополнительные затраты: приходится уплотнять чрезмерный объем балласта или досыпать его. Поэтому в связи с важностью правильной дозировки балласта разгружать его должны опытные работники.
Целесообразно разгружать балласт недалеко от переездов и мостов и, если необходимо, для распределения его применять дозировщики. В реальных условиях на многих переездах есть избыток балласта, который, загрязняясь, препятствует удовлетворительному водоотводу вблизи переезда. Поэтому объем балласта для расчетной подъемки пути нужно определять до его разгрузки.
* В СССР установлены сроки проверки пути путеизмерительными вагонами, путеизмерительными тележками и с применением ручных шаблонов (примеч. ред. перевода).
Подъемка и подбивка пути.
За последние 20 лет способы подъемки и подъемочного ремонта пути претерпели существенные изменения в связи с механизацией работ по подъемке и подбивке пути. Парк применяемых для этого машин многообразен: от простых подбивочных машин до высокоавтоматизированных комплексов, выполняющих подъемку, выправку по уровню, рихтовку и подбивку.
В связи с созданием шпалоподбивочных машин и широким их использованием в 50-х годах стало ясно, что необходим новый способ работ, позволяющий ускорить эти процессы для реализации всех возможностей новых шпалоподбивочных машин. Для ускорения подъемки пути был создан механизированный домкрат. Эти механизмы заменяют много ручных домкратов, дают возможность поднимать путь и подбивать одну шпалу в каждой точке установки домкрата.
Визирование для подъемки механизированными домкратами фактически выполнялось вручную, руководителю работ было трудно находиться впереди домкратов. Поэтому первым шагом к усовершенствованию способа работ было применение визирных проволок вместо визирования «на глаз». «Визирные рейки» и «визирную цель» поставили на подвижные тележки, механизированный домкрат использовали в качестве тягового средства; таким образом механизировали визирование. Следующий шаг в этом направлении — объединение в одном механизме «подвижной визирной рейки» и «визирной цели», располагаемой на намеченной к подбивке шпале, и «визирного устройства», устанавливаемого за этой шпалой. При помощи такого механизма выполняется большинство подъемочных и выправочных работ.
«Визирная рейка» — передняя опорная точка, расположенная на расстоянии от 50 до 100 футов перед машиной и связанная с подбивочной машиной, например тележками. Обычно расстояние от опорной точки до машины остается постоянным в течение всего процесса подбивки. На передней опорной точке закреплен источник света или передний конец проволоки, прикрепленной к шпалоподбивочной машине.
«Визирная цель» — экран, если это оптическая система, или место присоединения проволоки, если проволочная; располагается недалеко от шпалы, которую нужно подбивать.
«Источник визирования» — приемное устройство или система фотоэлементов, если используется оптическая система, или точка на задней шпале, если проволочная система. Расположен «источник визирования» на удалении приблизительно 10—15 футов от шпалы, которую будут подбивать.
Во всех случаях, если машина настроена на нулевую подбивку, все три точки находятся на одинаковой высоте относительно головки рельса. Изменяя положение передней опорной точки относительно точки визирования, задают высоту подъемки пути.
Система работает так: если визирная точка или экран опущены на 1/3 дюйма, а рельсы поддомкрачивают до тех пор, пока экран пересечет луч света, поступающий на приемник, путь поднимается на 1/8 дюйма. Но по мере прохода машины, подъемки и подбивки пути заднюю визирную марку нужно корректировать, так как она въезжает на поднятый путь. Это требует дополнительной подъемки. Данную операцию следует выполнять через небольшие отрезки пути, примерно через 250 футов, если подъемка выполняется на 1 дюйм.
Высота подъемки относительно заданного нулевого уровня зависит от расстояния между рассмотренными тремя точками: передней опорной, средней измерительной и задней опорной.
Фактическая подъемка пути выполняется гидравлическими домкратами с использованием рельсовых захватов и гидравлического цилиндра, укрепленного на подбивочной машине.
Важно иметь в виду, что профиль пути за машиной будет точно соответствовать профилю пути перед ней, а погрешность подъемки прямо пропорциональна расстоянию между опорными точками. Это обусловлено движением передней опорной точки по неисправному пути. Чем дальше передняя точка («визирная рейка») от подлежащей подбивке шпалы, тем меньше остаточные погрешности подъемки. Для того чтобы до минимума свести погрешности, нужно подбивать каждую шпалу.
Должны быть также обязательно исправлены перекосы, обеспечена достаточная подъемка рельсов, чтобы привести каждый из них в расчетное положение.
Схема выправочно-подбивочной системы:
1 — фотоэлемент; 2 — экран; 3 — световой луч; 4 — индикатор; 5 — путеподъемники; 6 — шпалоподбивочные устройства
Схема выправочно-подбивочной машины системы Plasser:
1 — указатель; 2 — блок управления; 3 — сервораспределитель; 4 — трубопровод; 5 — регулируемая головка для учета уклона или площадки; 6 — путеподъемник; 7 — пропорциональный датчик; 8 — подбивочное устройство; 9 — электрическая цепь; 10 — хвостовая не изменяемая по высоте точка
Для пояснения рассмотрим случай, когда передняя опорная точка удалена от намеченной к подбивке шпалы на 100 футов, а задняя — на 10 футов. Центральная точка будет соответствовать подбиваемой шпале, где и производится подъемка. В таком случае, если передняя точка пересекает просадку глубиной в 1 дюйм, через 100 футов от подбиваемой шпалы останется неустраненной просадка глубиной 1/11 дюйма. Если машина поднимает и подбивает все просадки глубиной 1 дюйм, пересекаемые тележкой, все они будут устранены.
Путь после подбивки механизированным способом или вручную обязательно просядет под движением поездов. Поэтому при подъемке нужно предусматривать запас балласта на осадку: при механизированной подъемке он должен быть меньше, чем при подъемке вручную.
Запас балласта на случай осадки определяется экспериментально с учетом вида балласта, типа машин, условий подбивки и способа работ.
При подъемке и подбивке должно быть достаточное количество балласта. Недостаток балласта может привести к неудовлетворительной подбивке, потере устойчивости пути. На степень уплотнения балласта большое влияние оказывает число циклов опускания рабочих органов шпалоподбивочной машины. Для большинства известных машин при подъемке на высоту более 2,5 дюйма рекомендуется двухэтапная подбивка. Следует иметь в виду, что при каждом погружении рабочего органа под шпалу попадает определенное количество балласта, и если пустота, образовавшаяся при подъемке путевой решетки, больше этого количества, требуется двухэтапная подбивка. В сомнительных случаях раскапывают шпалу для выяснения качества уплотнения.
При сплошной подбивке крайне важно сохранить соответствующую разность уровней рельсовых нитей. На некоторых машинах установлен указатель разности уровней рельсовых нитей, по показаниям которого оператор определяет, какой нужно включить рабочий орган, чтобы сохранить необходимую разность уровней.
Целесообразно подбивать обе рельсовые нити одновременно: как только опущенный ниже рельс достигает нужного уровня, оператор начинает регулировать положение рельса, поднятого выше.
Если разность уровней рельсов обеспечивают вручную, то нужно вывешивать и подбивать каждую четвертую или пятую шпалу, а после достижения конца участка — вернуться к его началу и подбить каждую шпалу по длине всего участка. В том случае, когда разность уровней рельсов устанавливается автоматически шпалоподбивочной машиной, лучше вывешивать и подбивать каждую шпалу или каждую вторую шпалу, если есть еще одна шпалоподбивочная машина для подбивки пропущенных первой машиной шпал.
Следует помнить: при любом типе шпалоподбивочной машины для окончания работ в связи с завершением рабочего дня или для пропуска поездов настройка машины должна быть зафиксирована, чтобы с ней продолжить работы после перерыва во избежание образования просадок или горбов.
При подъемке пути вблизи искусственных сооружений (переездов, мостов) пересечение может быть включено или не включено в состав переустраиваемого участка, но на подходах к нему должен быть обеспечен проектный профиль пути.
Особенно внимательно нужно контролировать размер подъемки во избежание излишней подъемки пути на пересечении. Если это произошло, то можно воспользоваться одним из двух вариантов исправления: понизить путь на подходах к пересечению или поднять путь на пересечении.
У моста может потребоваться постановка прокладок под рельсы, а это в любом случае запрещено. Подъемка пути несколько выше расчетной с учетом возможных осадок предупреждает появление осадок на концах искусственного сооружения, но причиной просадок может быть плохо выполненная подбивка пути в отдельных точках при исправлении его профиля. При большом числе искусственных сооружений на незначительном протяжении целесообразно установить высотные реперы.
На новостройках обычно есть высотные реперы. Нужно, чтобы путевые работники знали, как ими пользоваться при подъемке пути. Существуют два способа подъемки по реперам. В обоих случаях передняя контрольная точка выправочной машины регулируется по высоте. У каждого репера должна быть обозначена разность высот репера и головки рельса, чтобы ее мог учесть оператор выправочной машины, находящийся у передней контрольной точки. Если можно использовать постоянную переднюю опорную точку при подъемке и подбивке (подобно тому, как это имеет место при оптической системе), переднюю опорную точку размещают на репере, а источник света — выше «0» на размер, равный разности высот репера и головки рельса.
Машина, отрегулированная на нулевую подъемку, двигаясь по направлению к тележке, вывешивает и подбивает путь. Окончив подбивку данного участка, перемещают переднюю контрольную точку к следующему реперу, заново регулируют высоту светового луча, после чего машина снова вывешивает путь, а контрольная точка остается неизменной.
Целесообразно использовать путевые машины одновременно с другими типами машин для подъемки и выправки пути:
- для основной подбивки — специализированные рихтовочные машины, выполняющие подъемку, подбивку и рихтовку пути. В этом случае подбивочная машина может выполнять подъемку самостоятельно или как первую операцию двухэтапного процесса; подбивочные машины с двойным рабочим органом подбивают одновременно две шпалы;
- для вспомогательной подбивки — процесс выполняется в два этапа, вторая подбивочная машина (вспомогательная) подбивает каждую шпалу, не выполняя операции по подъемке или рихтовке, поэтому не нужно соответствующего оборудования;
- для подбивки стрелочных переводов — стандартная подбивочная машина или машина с фиксированными рабочими органами не может полностью обеспечить подбивку стрелочного перевода. Машины для подбивки стрелочных переводов снабжены подвижными рабочими органами, которые можно устанавливать для подбивки пути в любой точке стрелочного перевода. Машину для подбивки пути на стрелочных переводах можно использовать и на других участках пути как основную или вспомогательную;
- для точечной подбивки — эта операция предусматривает подъемку только ограниченных участков просевшего пути и может выполняться небольшими шпалоподбивочными машинами без оборудования для подъемки или рихтовки.