Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Верхнее строение железнодорожного пути (ВСП) — конструктивный комплекс элементов, непосредственно воспринимающих нагрузки от подвижного состава и передающих их на земляное полотно. В состав ВСП входят рельсы, шпалы (или иные подрельсовые основания), рельсовые скрепления, балластный слой, а также стрелочные переводы и противоугонные устройства. От технического состояния верхнего строения пути зависят безопасность движения, допустимые осевые нагрузки и скорости, а также объём затрат на текущее содержание.
На сети железных дорог Российской Федерации колеи 1520 мм основным типом рельса является Р65, применяемый на участках с грузонапряжённостью до 75 млн т·км брутто/км в год. Для наиболее грузонапряжённых линий предусмотрен рельс Р75. Выбор типа рельса, эпюры шпал, толщины балластного слоя и типа скреплений определяется классом пути в соответствии с действующими нормативными документами.
Проектирование, строительство и содержание верхнего строения пути регламентируются комплексом нормативных документов. Основным является СП 238.1326000.2015 «Железнодорожный путь», устанавливающий требования к конструкции пути, включая нормы проектирования плана, профиля и поперечных профилей земляного полотна. Текущее содержание пути выполняется по Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути ЦП-774 и Правилам технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ).
Требования к элементам ВСП устанавливаются отдельными стандартами: рельсы — ГОСТ Р 51685-2022, железобетонные шпалы — ГОСТ 10629-88 и ГОСТ 33320-2015, деревянные шпалы — ГОСТ Р 58615-2019, щебень для балластного слоя — ГОСТ 7392-2014. Классификация путей по грузонапряжённости, скорости и допустимым нагрузкам определяет набор конструктивных элементов и нормы их содержания.
Согласно ГОСТ Р 51685-2022 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия», рельсы подразделяются по нескольким признакам.
Тип рельса определяется его массой на единицу длины (округлённо) и задаёт основные геометрические параметры поперечного сечения:
Р50 — масса 51,67 кг/м. Применяется на станционных, подъездных и малодеятельных путях промышленных предприятий.
Р65 — масса 64,72 кг/м. Основной тип на сети железных дорог РФ. Используется для главных путей с грузонапряжённостью до 75 млн т·км/км в год. Профиль поперечного сечения определён ГОСТ Р 51685-2022 (исторически — ГОСТ 8161-75).
Р65К — контррельсовый рельс для наружных нитей кривых участков пути. Профиль аналогичен Р65 с изменённой формой головки для снижения бокового износа.
Р75 — масса 74,41 кг/м. Применяется на линиях с повышенной грузонапряжённостью (свыше 75 млн т·км/км в год), на подходах к крупным узлам и портам. Профиль поперечного сечения определён ГОСТ Р 51685-2022 (исторически — ГОСТ 16210-77).
ГОСТ Р 51685-2022 устанавливает категории качества, отражающие уровень термоупрочнения и механических свойств рельсов:
Дополнительно рельсы классифицируются по способу выплавки стали (М — мартеновская, К — конвертерная, Э — электросталь), по виду исходной заготовки (из слитков или из непрерывно-литых заготовок), по наличию болтовых отверстий (с отверстиями на обоих концах, без отверстий — для бесстыкового пути) и стандартным длинам (12,5 м и 25 м).
Рельсы Р65 и Р75 имеют одинаковую ширину головки (75 мм) и ширину подошвы (150 мм), что обеспечивает их совместимость с одними и теми же накладками (ГОСТ 8193-73) и скреплениями. Основные различия — в высоте профиля, толщине шейки, площади поперечного сечения и, как следствие, в моменте инерции и несущей способности.
Рельс Р65 укладывается на главных путях 1–3 классов с пропущенным тоннажем до 700 млн т брутто. Это основной рельс российских железных дорог, на него приходится подавляющая доля эксплуатационной длины сети. Рельс Р75 целесообразен на участках с осевыми нагрузками 25 тс и выше, на подходах к морским портам, крупным сортировочным станциям и на линиях обращения составов повышенной массы.
Рельсы изготавливаются из высокоуглеродистой перлитной стали. Химический состав и механические свойства определяются ГОСТ Р 51685-2022. Основные марки стали, применяемые в производстве рельсов Р65 и Р75:
Термоупрочнение рельсов выполняется по всему сечению (объёмная закалка) или дифференцированно (закалка головки). Дифференцированно термоупрочнённые рельсы (ДТ) обладают повышенной твёрдостью поверхности катания при сохранении вязкости подошвы, что снижает риск хрупкого разрушения при низких температурах.
Пропускаемый тоннаж: термоупрочнённые рельсы Р65 категории Т1 обеспечивают нормативный ресурс до 700 млн т брутто пропущенного тоннажа. Для рельсов категории В ресурс увеличивается до 1000–1100 млн т брутто при благоприятных условиях эксплуатации (прямые участки, осевая нагрузка до 23,5 тс).
Шпалы — подрельсовые опоры, обеспечивающие восприятие и передачу нагрузок от рельсов на балластный слой, а также поддержание ширины рельсовой колеи (1520 мм на сети РФ). По материалу шпалы подразделяются на железобетонные, деревянные и полимерные (композитные).
Железобетонные предварительно напряжённые шпалы изготавливаются по ГОСТ 10629-88 и ГОСТ 33320-2015. Армируются проволокой класса Вр-II диаметром 3 мм (44 шт.). Бетон класса не ниже B40, морозостойкость не ниже F200. Расчётный срок службы — 40–50 лет.
По типу рельсового скрепления подразделяются на:
Ш1 — для раздельного клеммно-болтового скрепления типа КБ с болтовым прикреплением подкладки к шпале. Наиболее распространённый тип на действующей сети.
Ш3 — для анкерного рельсового скрепления (АРС, Пандрол, W-30). Применяется при модернизации и новом строительстве. Обеспечивает безподкладочное крепление рельса.
Деревянные шпалы изготавливаются по ГОСТ Р 58615-2019 «Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи. Технические условия» (введён с 01.03.2020, взамен межгосударственного ГОСТ 78-2004) из древесины хвойных пород (сосна, ель, пихта, лиственница) или из берёзы. Пропитываются антисептическими составами (каменноугольное масло, антисептик ЖТКт) для защиты от гниения. Подразделяются на три типа:
Деревянные шпалы обладают хорошими упругими свойствами и удобны при костыльном прикреплении рельсов. Их недостатки — ограниченный срок службы и необходимость периодической подтяжки костылей при размочаливании древесины.
Полимерные шпалы изготавливаются из переработанных полимеров или стеклопластика. Обладают высокой стойкостью к воздействию влаги, агрессивных сред и перепадов температур. Масса — от 70 до 150 кг в зависимости от конструкции. Расчётный срок службы — 50 лет и более. Применяются на мостах, в тоннелях, на участках с повышенной влажностью и агрессивными средами. Крепление рельсов — шурупное или болтовое, аналогично деревянным шпалам.
Эпюра шпал — количество шпал, укладываемых на 1 км пути. Определяется классом и категорией линии, типом подвижного состава и устанавливается инструкцией по текущему содержанию пути и СП 238.1326000.2015.
Пример расчёта: при эпюре 1840 шт./км и длине участка 10 км потребуется 18 400 шпал. При массе железобетонной шпалы Ш1 ≈ 275 кг общая масса шпал на участок составит ≈ 5060 т.
На кривых участках малого радиуса (R < 350 м) эпюра увеличивается до 2000 шт./км независимо от класса пути для повышения устойчивости рельсошпальной решётки.
Балластный слой — несущий элемент верхнего строения пути, воспринимающий давление от шпал и распределяющий его на земляное полотно. Дополнительно обеспечивает устойчивость рельсошпальной решётки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, отвод поверхностных вод и упругость конструкции.
Основным материалом балластного слоя на главных путях является щебень из плотных горных пород по ГОСТ 7392-2014. Применяется щебень фракций 25–60 мм. Марка по прочности при сжатии — не ниже 1200 (из изверженных пород) или 1000 (из осадочных и метаморфических). Марка по истираемости — не ниже И1.
Толщина балластного слоя под шпалой (от нижней постели шпалы до основной площадки земляного полотна) устанавливается в зависимости от класса пути:
Ширина плеча балластной призмы (от торца шпалы) составляет не менее 25 см на путях 1 класса и не менее 15 см на путях 4–5 классов. Крутизна откосов балластной призмы — 1:1,5. На путях с железобетонными шпалами под щебёночным балластом устраивается песчаная подушка толщиной не менее 20 см для улучшения дренажа и предотвращения загрязнения балласта.
Рельсовое скрепление обеспечивает соединение рельса со шпалой, фиксацию ширины колеи, передачу вертикальных и горизонтальных сил, а также подуклонку рельса (наклон рельса внутрь колеи на 1:20 для равномерного распределения нагрузки по головке). На сети РФ применяются следующие основные типы скреплений:
Раздельное скрепление для железобетонных шпал типа Ш1. Состоит из подкладки, двух клемм, болтов прикрепления подкладки к шпале и закладных шайб. Подуклонка обеспечивается наклоном подрельсовой площадки подкладки. Прижимное усилие клеммы — 15–20 кН. Широко распространено на действующей сети, постепенно заменяется анкерными системами при капитальном ремонте.
Безподкладочные скрепления для железобетонных шпал типа Ш3. Рельс крепится непосредственно к шпале через упругую прокладку с помощью пружинных клемм анкерного типа. Преимущества: отсутствие болтовых соединений в подрельсовом узле, постоянное прижимное усилие (около 10–12 кН), сокращение трудозатрат на текущее содержание.
Применяется на деревянных шпалах. Рельс крепится к подкладке клеммами и костылями, подкладка прибивается к шпале костылями. Конструкция проста и ремонтопригодна, однако требует регулярной подтяжки. Используется на путях 3–5 классов и промышленных путях.
Нормы содержания пути устанавливают предельные значения отступлений от номинальных параметров, при которых обеспечивается безопасное движение поездов. Основные контролируемые параметры и их допуски (для скоростей до 140 км/ч):
Контроль состояния пути выполняется путеизмерительными вагонами, ультразвуковыми дефектоскопами (для рельсов), визуальными осмотрами. Периодичность сплошного контроля рельсов ультразвуком на путях 1 класса — не реже 1 раза в месяц. Допуски ужесточаются при повышении скоростей движения.
Буква «Р» означает «рельс», число 65 — округлённая масса одного погонного метра в килограммах. Точная масса рельса Р65 составляет 64,72 кг/м по ГОСТ 8161-75. Аналогично, Р75 — рельс массой 74,41 кг/м, Р50 — 51,67 кг/м.
Рельс Р75 тяжелее (74,41 vs 64,72 кг/м), выше (192 vs 180 мм), имеет более толстую шейку (20 vs 18 мм) и на 27% больший момент инерции (4491 vs 3540 см4). Это обеспечивает меньшие изгибные напряжения при одинаковых нагрузках и больший ресурс. При этом ширина головки (75 мм) и подошвы (150 мм) у обоих типов одинакова, что делает их совместимыми с одними и теми же накладками и подкладками.
На главных путях 1–3 классов применяются железобетонные шпалы (Ш1 или Ш3), обеспечивающие срок службы 40–50 лет, стабильность ширины колеи и минимум затрат на текущее содержание. Деревянные шпалы применяются на мостах (мостовые брусья), в местах укладки стрелочных переводов и на малодеятельных линиях.
Эпюра шпал — количество шпал на 1 км пути. На главных путях 1–2 класса стандартная эпюра составляет 1840 шт./км (среднее расстояние между осями шпал — 543 мм). На грузонапряжённых участках и в кривых малого радиуса эпюра увеличивается до 2000 шт./км. На станционных путях — 1440 шт./км.
По ГОСТ 7392-2014 применяется щебень из плотных горных пород фракции 25–60 мм. Марка по прочности — не ниже 1200 (из изверженных пород). Содержание зёрен пластинчатой и игольчатой формы — не более 18%. Морозостойкость — не ниже F50. Содержание пылевидных частиц — не более 1%.
На путях 1–2 класса с железобетонными шпалами толщина щебёночного балластного слоя под шпалой составляет 40 см, с деревянными — 35 см. На путях 3 класса — 35 и 30 см соответственно. На путях 4–5 классов — 25–30 см. Под щебнем на путях с железобетонными шпалами устраивается песчаная подушка толщиной не менее 20 см.
Номинальная ширина колеи на сети железных дорог РФ — 1520 мм. Допускаемое отклонение на путях 1–2 класса: +8 мм (уширение) и −4 мм (сужение). На кривых малого радиуса допускается уширение до 1535 мм (при R ≤ 300 м). Превышение допусков является основанием для ограничения скорости или закрытия движения.
Скрепление КБ — раздельное, с подкладкой, клеммами и болтами; применяется на шпалах Ш1. Требует периодической подтяжки болтов. Скрепление АРС — анкерное безподкладочное; применяется на шпалах Ш3. Рельс крепится пружинными клеммами, которые самоподжимаются и не требуют регулярной подтяжки. АРС обеспечивает постоянное прижимное усилие и снижает трудозатраты на содержание.
Предельный вертикальный износ головки рельса Р65 на путях 1–2 класса составляет 12 мм. При достижении этого значения рельс подлежит замене или перекладке на путь более низкого класса. Предельный боковой износ в кривых малого радиуса (R < 350 м) — 15 мм. Контроль износа производится специальными шаблонами.
Да, стыковка возможна с использованием переходных накладок, поскольку ширина подошвы (150 мм) и ширина головки (75 мм) у обоих типов одинакова. Стандартные накладки по ГОСТ 8193-73 предназначены для рельсов типов Р65 и Р75. Переход между типами выполняется в стыке с соблюдением требований к ступеньке по высоте (разность высот Р75 и Р65 составляет 12 мм, компенсируется подкладками различной толщины).
Отказ от ответственности. Настоящая статья носит исключительно ознакомительный и справочный характер. Автор не несёт ответственности за возможные ошибки и неточности, а также за последствия применения изложенной информации при проектировании, строительстве или эксплуатации железнодорожного пути. При выполнении проектных и строительных работ следует руководствоваться действующими редакциями нормативных документов. Для ответственных решений рекомендуется привлечение квалифицированных специалистов в области железнодорожного транспорта.
1. ГОСТ Р 51685-2022 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия».
2. ГОСТ 8161-75 «Рельсы железнодорожные типа Р65. Конструкция и размеры» (профиль поперечного сечения; применяется совместно с ГОСТ Р 51685-2022).
3. ГОСТ 16210-77 «Рельсы железнодорожные типа Р75. Конструкция и размеры» (профиль поперечного сечения; применяется совместно с ГОСТ Р 51685-2022).
4. ГОСТ 10629-88 «Шпалы железобетонные, предварительно напряжённые для железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия».
5. ГОСТ 33320-2015 «Шпалы железобетонные для железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия».
6. ГОСТ Р 58615-2019 «Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи. Технические условия» (введён 01.03.2020, взамен ГОСТ 78-2004 на территории РФ).
7. ГОСТ 7392-2014 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия».
8. СП 238.1326000.2015 «Железнодорожный путь».
9. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути ЦП-774.
10. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. — М.: Транспорт.
11. Крейнис З. Л., Коршикова Н. П. Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути. — М.: УМК МПС России.
12. ГОСТ 8193-73 «Накладки двухголовые к рельсам типов Р65 и Р75. Конструкция и размеры».
13. UIC Code 719 R «Earthworks and track bed for railway lines».
14. AREMA Manual for Railway Engineering (Chapter 4 — Rail, Chapter 30 — Ties).
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.