Специфика промышленной железной дороги определяется прежде всего ее технологическим назначением, тесной связью с производственным процессом предприятия, с одной стороны, и с работой железной дороги примыкания — с другой.
Промышленные железные дороги не только доставляют необходимые заводам сырье и материалы или отправляют потребителям готовую продукцию. Межцеховые перевозки по рельсовым путям являются составной частью основного производства металлургии, машиностроения и многих других отраслей. По условиям работы промышленные железные дороги (подъездные пути) подразделяются на внешние и внутренние.
Внешние подъездные пути соединяют предприятия со станциями примыкания магистральных железных дорог. Они подразделяются на категории в зависимости от характера и размера перевозок, реализуемых скоростей и порядка движения (поездной или маневровый).
К внутренним железнодорожным подъездным путям относятся пути, расположенные на территории заводов, шахт, электростанций, складских баз и других предприятий, пути станций и постов промышленных железных дорог, пути погрузочно-разгрузочных фронтов, соединительные пути. Внутризаводские пути могут классифицироваться по ширине колеи (пути нормальной колеи и узкоколейные), по сроку работы (постоянные, временные и передвижные), характеристикам среды, в которых работает путь.
Подъездные (соединительные) пути подразделяются на три категории: I — пути с поездным движением со скоростями от 40 до 65 км/ч; II — то же со скоростями движения от 25 до 40 км/ч и III — пути с маневровым движением при скоростях менее 25 км/ч.
Технологические процессы заводов, особенно металлургических, оказывают заметное влияние на конструкции пути и особенности их эксплуатации. Достаточно сказать, что нагрузка от колесной пары на рельсы у специального подвижного состава (табл. 2) на внутризаводских путях черной металлургии, предназначенных для перевозок жидкого чугуна или горячих слитков, гораздо больше, чем у локомотивов (табл. 3), и достигает 524 кН (52,4 тс).
Генеральный план предприятия определяет применение на внутризаводских путях кривых малых радиусов. Наименьшие допускаемые радиусы составляют в определенных условиях 60— 100 м. Это значительно меньше минимальных радиусов, применяемых на магистральных железных дорогах.
Таблица 2. Основные характеристики железнодорожных вагонов
Тип вагонов | Грузоподъемность, т | Масса тары, т | Нагрузка, кН (тс) | Длина по осям автосцепок, мм | База вагона, мм |
Четырехосные полувагоны с деревянной обшивкой | 63 | 21,8 | 212 (21,2) | 13920 | 8650 |
Четырехосные полувагоны с металлическим кузовом | 63 | 22,0 | 212 (21,2) | 13920 | 8650 |
Крытые универсальные четырехосные вагоны | 63 | 22,0 | 212 (21,2) | 14730 | 10000 |
Платформы для разных грузов | 63 | 20,92 | 210 (21,0) | 14620 | 9720 |
Четырехосные универсальные цистерны | 54 | 22,2 | 190 (19,0) | 12020 | 7800 |
Агломератовозы | 105 | 35,0 | 350 (35,0) | 16000 | 11870 |
Окатышевозы | 65 | 23 | 220 (22,0) | 12000 | 7200 |
Коксовозы | 58 | 26,0 | 210 (21,0) | 17500 | 13370 |
Вагоны-самосвалы: | 60 | 27,0 | 218 (21,8) | 11830 | 7500 |
ВС-82 | 82 | 37,6 | 300 (30,0) | 12170 | 7750 |
ВС-145 | 145 | 64,5 | 524 (52,4) | 17580 | 8120 |
Платформы для горячего чугуна | 110 | 25,0 | 338 (33,8) | 11220 | 6320 |
Таблица 3. Основные характеристики промышленных локомотивов
Даже при сравнительно небольших скоростях движения, характерных для таких путей, оказываются значительными боковые давления на рельсы. Верхнее строение пути приходится усиливать.
В определенных технологических условиях (глубокие внутрицеховые вводы, погрузочно-разгрузочные эстакады, пути слива цистерн и т. д.) рельсы укладывают на монолитном или сборном бетонном основании, на металлических и иных жестких конструкциях.
Необходимость ввода железнодорожных тупиков внутрь производственных цехов и складов вызывает применение крутых уклонов (до 60%, а в отдельных случаях и выше). Те же особенности генерального плана определяют повышенную частоту расположения стрелочных переводов и пересечений с безрельсовыми дорогами в одном уровне.
Сильно развитая сеть внутризаводских безрельсовых дорог, цеховые выезды и проезды требуют в общей системе вертикальной планировки заводской площадки заглубления балластного слоя рельсовых путей. Это вызывает ухудшение условий водоотвода. При этом на промышленных путях создаются условия для повышенного местного водосбора: пути, проходящие вдоль цехов, располагаются ниже отметки пола, а отметка головки рельса строго фиксируется и поэтому возможности подъемки пути при ремонтах ограничены. В ряде случаев несущая способность грунта основной площадки оказывается недостаточной. Это влечет за собой рост напряжений в элементах верхнего строения пути.
В особых условиях находятся внутрицеховые пути. Они круглый год работают в условиях положительной температуры. Балласт на таких путях не подвергается действию атмосферных осадков и выдувающему влиянию ветра. Постоянно плюсовая температура создает благоприятные условия для деятельности дереворазрушающих грибков и бактерий, но, с другой стороны, устраняет возможность возникновения морозобойных трещин в шпалах. Отсутствие проветривания и прямого воздействия солнца снижает неравномерность высыхания древесины.
Рельсы на внутризаводских путях чаще выходят из строя по местным дефектам и сравнительно редко изнашиваются до допускаемых пределов за счет механического износа. Однако интенсивность химического износа рельсов на промышленных железных дорогах часто бывает выше, чем на магистральных. Это объясняется повышенной коррозийной агрессивностью среды, зависящей от вида производства на предприятии, технологического назначения пути, характеристики балластного материала.
Под влиянием особенностей движения, грузовой работы и обилия осаждающихся из атмосферы частиц на промышленной площадке более интенсивно, чем на магистралях (при примерно равной грузонапряженности), идет загрязнение поверхностного слоя.
Эксплуатационные условия на промышленных железных дорогах характеризуются прежде всего размерами грузонапряженности и скоростями. Более 75% общей протяженности промышленных железных дорог имеют годовую грузонапряженность, не превышающую 250 тыс. т-км брутто/км. Остальная часть внутризаводских путей имеет еще меньшую грузонапряженность. Обычные скорости движения на внутризаводских путях находятся в интервале 15—25 км/ч, а на ряде участков составляют 10 и даже 5 км/ч. Наряду с этим имеют место и высокая (более 5 млн. т-км брутто/км в год) грузонапряженность и высокая (до 40—65 км/ч) скорость.
Определенное значение имеет обилие осаждающихся промышленных выбросов в виде дыма, наличие интенсивного автомобильного и пешеходного движения, плотная застройка заводской площадки.
Все эти специфические особенности, условия, в которых работает рельсовый путь на площадке предприятия, определяют его конструкцию и особенности его эксплуатации.