Шпали

Залізобетонні шпали
Один з варіантів кріплення рейок до дерев'яних шпалах (КД) за допомогою глухаря (колійного шурупа)

Шпали ( нід. spalk - Підпора) - опори для рейок у вигляді брусів. В залізничній колії зазвичай укладаються на баластний шар верхньої будови колії і забезпечують незмінність взаємного розміщення рейкових ниток, сприймають тиск безпосередньо від рейок або від проміжних скріплень і передають його на подшпальное підставу (зазвичай - баластний шар, в метрополітені - бетонну основу). [1]

При прокладці залізниці Ліверпуль - Манчестер ( англ. Liverpool and Manchester Railway ) Використовувалися кам'яні плити служили підставою для укладання рейок. Пізніше з'явилися дерев'яні шпали, (причому саме дерево тривалий час було найбільш поширеним матеріалом для шпал) [2], а потім і інші типи шпал.


1. Дерев'яні шпали

Що були у використанні дерев'яні шпали

Порода деревини для шпал може бути різна (наприклад, червоний клен або евкаліпт), в деяких країнах воліють дуб [3], а в деяких, в силу економічних причин, деревину хвойних порід, переважно сосну, хоча такі шпали більш схильні до зносу [3]. Для запобігання гниття шпали просочують антисептиками, найчастіше креозотом.

Дерев'яні шпали володіють багатьма достоїнствами: пружність, легкість обробки, високі діелектричні властивості, хороше зчеплення з щебеневим баластом, мала чутливість до коливань температури [2]. Найважливішою властивістю є можливість уширення рейкової колії в кривих радіусом менше 350 м [2].

Термін служби дерев'яних шпал (в залежності від типу деревини, зовнішніх умов та інтенсивності експлуатації) становить від 7 до 40 років. Дерев'яні шпали в Росії виготовляють переважно з сосни, а також з їли, ялиці, кедра [2], хоча раніше проводилися експерименти по виготовленню шпал з дуба, модрини. Основна проблема дерев'яних шпал - тенденція їх загнивання в місцях кріплення до них рейок, і проблема з подальшою їх утилізацією.

Дерев'яні шпали виготовляються за ГОСТ 78-2004.

  • Шпала 1 типу, просочена - використовується для головних шляхів
  • Шпала 2 типу, просочена - використовується для під'їзних і станційних колій

Шпали з дерева поділяються на три види:

  1. обрізні (обтесані з усіх 4 сторін)
  2. полуобрезние (обтесані тільки з 3 сторін)
  3. необрізні (обтесані тільки зверху і знизу)

Раніше для тески шпал застосовувався сокиру- дексель (тесло).


1.1. Просочення дерев'яних шпал

Просочення шпал здійснюється кам'яновугільними маслами, креозотом, або антисептиками ЖТК для просочення залізничних шпал. В даний час в Росії просочення здійснюється методом "вакуум-тиск-вакуум", цей метод нормований ГОСТ.

  • Шпала до просочення

  • Автоклав

  • Просочена шпала

  • Вагон, завантажений просоченої шпалою

Для просочення шпал виробники використовують комплекс обладнання: автоклави, сушильні камери, котли-пароутворювачі і пр.

Просочування деревини методом "вакуум-тиск-вакуум" забезпечує найбільш глибоке проникнення захисного засобу та застосовується для просочення деревини, експлуатованих у важких умовах: шпал, опор ЛЕП зв'язку, паль, мостів та ін Деревина повинна бути сухою або підсушеної безпосередньо перед просоченням в тому ж автоклаві.

Метод ВДВ (вакуум-тиск-вакуум) складається з трьох операцій:

1
VDV-stage1.gif
Початковий вакуум, при якому в деревині створюється розрідження.
2
VDV-stage2.gif
Рідинне тиск вище атмосферного. В деревину під тиском вводять антисептик.
3
VDV-stage3a.gif
Кінцевий вакуум, призначений при просочення маслами для зниження початкового поглинання, а при просочення водорозчинними антисептиками - для підсушування поверхні деревини.

2. Залізобетонні шпали

З 1970-х в СРСР набули популярності шпали з напруженого залізобетону, особливо вдалим їх використання виявилося на безстикової колії.

Залізобетонні шпали являють собою залізобетонні балки змінного перерізу. На таких балках є майданчики для установки рейок, а також отвори під болти рейкошпальної скріплення (при забиванні в отвори дерев'яних пробок використовуються також костильного і шурупні з'єднання). Залізобетонні шпали виготовляються з попереднім натягом арматури. Технологія виготовлення залізобетонних шпал наступна: в спеціальну форму поміщаються струни арматури, яким повідомляються розтягуючі зусилля. Потім під дією вібратора форма заповнюється бетоном. Коли бетон твердне, напруги зі струн знімаються і форма розбирається. Такий спосіб виготовлення шпал надає їм пружності і оберігає шпалу від розколу під рухомим складом.

Переваги залізобетонних шпал: практично необмежений термін служби внаслідок високої механічної міцності і несхильності гниттю, що обумовлює можливість повторного використання шпал, а також використання на вантажонапружених ділянках шляху. Недоліки: недостатня жорсткість, велика вартість і вага, можливість втомного руйнування бетону. [2].


3. Сталеві шпали

Сталеві шпали

Сталеві шпали з гнутого сталевого профілю, є відносно легкими по вазі. Такі шпали іноді використовуються для тимчасових під'їзних шляхів, гілках промислових підприємств. Їх перевага в тому, що вони не схильні до гниття і атакам комах, добре зберігають ширину колії, але при цьому великим недоліком є те, що вони схильні до корозії. [4] [5]

Сталеві шпали використовуються на залізницях Марокко, Алжиру [2]. Як відомо, в цих країнах дуже сухий клімат (навіть на узбережжях).

Металеві шпали застосовуються також у доменному і сталеплавильному виробництві на тих ділянках, де через високі температури дерев'яні шпали горять, а в залізобетонних шпалах відбувається розшарування бетону. Крім того, металеві шпали дозволяють влаштовувати верхню будову колії при підвищених навантаженнях на вісь рухомого складу - до 60 тонн (навантаження на вісь рухомого складу РЖД до 25 т). [6].


4. Шпали із пластику

З 1990-х років на деяких швидкісних залізницях Японії почали укладати пластикові шпали.

5. Характеристика шпал, укладання шпал

У деяких випадках замість шпал застосовуються суцільні блокові підстави у вигляді плит або рам виконані із залізобетону або металу
Шлях на дерев'яних шпалах

Довжина шпал залежить від ширини колії. В Росії застосовують залізобетонні шпали довжиною 270 сантиметрів і дерев'яні довжиною 275, 280 або 300 сантиметрів. Під стрілочними переводами укладають довгі різновиди шпал - стрілочні бруси, довжина яких доходить до довжини двох шпал.

У деяких випадках замість шпал застосовуються суцільні блокові підстави у вигляді плит або рам виконані із залізобетону або металу.

Кількість шпал на один кілометр залізничної колії називається епюрою укладання шпал. Це значення в різних країнах коливається від 1000 до 2200 шпал. Стандартні значення для Росії 2000, 1840, 1600 або 1440 шпал / кілометр [1]. В основному застосовується епюра 1840 шт / км (46 шпал на 25 метрів) на прямих ділянках і 2000 шт / км в кривих [7].


6. Шпали у метрополітені

В Московському метрополітені на закритих ділянках колії застосовуються брускові шпали із соснового дерева I і II типів, просочені креозотом. На відкритих ділянках ліній застосовуються залізобетонні шпали. Довжина шпал 270 см, поперечний переріз - 16х25 сантиметрів. На стрілочних переводах метро, ​​застосовуються бруси довжиною від 270 до 675 см. На станціях застосовуються так звані "шпальні коротиші" довжиною 90-100 см.

У першої черги метро на прямій ділянці шляху вкладалося 1600 шпал, на кривому 1760, з другої по п'яту чергу було збільшено кількість шпал, склавши відповідно 1680 і 1840. При будівництві наземної частини Філевська лінії число шпал було ще більш збільшено і склало відповідно 1840 і 2000.


Примітки

  1. 1 2 "Шпала" у Великій радянській енциклопедії - slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00091/41100.htm? text = Шпала
  2. 1 2 3 4 5 6 Залізничний транспорт: Енциклопедія / Гол. ред. Н. С. Конарев. - М.: Велика Російська енциклопедія, 1994. - 559 с.: Іл.
  3. 1 2 Hay 1982, pp. 437-438.
  4. Hay 1982, p. 477.
  5. Grant 2005, p. 145.
  6. Шпали металеві http://metal4u.ru/articles/by_id/214 - metal4u.ru/articles/by_id/214
  7. Велика Російська енциклопедія: У 30 т. / Голова наук.-ред. ради Ю. С. Осипов. Відп. ред С. Л. Кравець. Т. 9. Динаміка атмосфери - залізничний вузол. - М.: Велика Російська енциклопедія, 2007. - 767 с.: Іл.: Карт. (Стаття Залізнична колія)