ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ДОРОГ

RAILWAY STRUCTURE FOR HIGH SPEED ROADS
Кахаров З.В.
Цитировать:
Кахаров З.В. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ДОРОГ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 5(98). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13786 (дата обращения: 19.07.2024).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена сравнению балластной и безбалластной конструкции пути. Более подробно рассматривается оценка преимуществ и недостатков безбалластной конструкции пути. Основной задачей является оценка использования безбалластной путевой структуры для строительства высокоскоростных линий.

ABSTRACT

The article is devoted to the comparison of ballast and non-ballast track construction. The assessment of the advantages and disadvantages of a ballastless track design is considered in more detail. The main task is to evaluate the use of a ballastless track structure for the construction of high-speed lines.

 

Ключевые слова: строительство, безбалластный путь; конструкция пути, балластной слой.

Keywords: construction, ballastless track; track construction, ballast layer.

 

Конструкция пути бывает обычная (с балластом пути) и безбалластная (без балласта пути). При решении вопроса о выборе наиболее подходящей конструкции пути для высокоскоростных дорог необходимо подчеркнуть, что с увеличением скорости движения возрастают требования к качеству геометрии пути, в том числе к величине отклонений отдельных геометрических параметров пути от проектных значений. Поэтому при оценке выбора путевой структуры – особенно для высокоскоростных дорог необходимо правильно оценивать общие затраты (инвестиционные и эксплуатационные) на достаточно длительный срок.

В обычном путевом строительстве балластный слой выполняет функцию передачи силовых воздействий от рельсовых опор на основание пути и служит для придания большей упругости верхнему строению пути (ослабляет динамические усилия от движущихся транспортных средств); в то же время противостоит смещению пути в поперечном и продольном направлениях, обеспечивает отвод дождевой воды с пути и позволяет регулировать геометрию пути по направлению и высоте. В случае безбалластного пути балластный слой заменяется цементо-бетоном или асфальтобетоном, и таким образом функцию передачи нагрузки подвижного состава берет на себя несущий бетонный слой [1].

 

Рисунок 1.Безбалластный путь типа RHEDA 2000 перед заливкой

 

Преимущества и недостатки безбалластного пути

Преимущества безбалластного пути по сравнению с традиционной конструкцией пути:

  • Значительно более низкие требования к техническому обслуживанию (только замена изношенных рельсов или элементов рельсового скрепления, без трамбовки, без очистки от гравия), и, следовательно, очень низкие эксплуатационные расходы, отсутствие перерывов в работе и минимальное владение путями.
  • Более длительный срок службы (заявлен не менее 50 лет, в Германии по внутреннему регламенту).
  • Меньший вес конструкции при меньшей строительной высоте, что отражается в меньшей нагрузке на путевое основание (особенно мостовые конструкции).
  • Высокая поперечная и продольная устойчивость пути, что особенно важно для устойчивости бесстыкового рельса.
  • Практически беспыльная работа.
  • Отсутствует риск повреждения от летящего гравия с железнодорожного полотна, при котором отдельные зерна балласта засасываются проходящим подвижным составами выбрасываются за пределы пути. Точнее, не требуется никаких дополнительных мероприятий в конструкции пути для предотвращения этого опасного явления (заделки гравия в полотне пути). Летучий гравий не только уничтожает рельсовый транспорт, но и повреждает всю конструкцию верхнего строения пути (чаще всего повреждаются шпалы и рельсовые скрепления, но повреждаются и рельсы).

Недостатки безбалластного пути по сравнению с обычной конструкцией пути:

  • Более высокие инвестиционные затраты. Кратность значительно варьируется, особенно в зависимости от стран и их разных цен на сырье, затрат на рабочую силу и стоимость машин, а также в зависимости от объема строительства безбалластного пути. В условиях Чехии кратность предполагается примерно на уровне двух-трехкратной инвестиционной стоимости пути с балластным полотном. Однако при строительстве новой высокоскоростной железной дороги инвестиционные затраты на верхнее строение железной дороги редко превышают 10% от общих затрат, поэтому более дорогая безбалластная колея немного кратно удорожает всю конструкцию.
  • Необходимы высокие требования к точности и качеству строительства – но такие же, как и к другим цементобетонным или асфальтобетонным конструкциям. Геометрия пути не может быть значительно скорректирована, однако безбалластные системы скрепления пути позволяют перемещать рельсы по вертикали и поперек с точностью до нескольких десятков миллиметров.
  • Более высокие шумовые выбросы, которые можно устранить путем добавления элементов активной шумозащиты (поглотители, рельсовый демпфер и т.п.); однако эти элементы увеличивают капиталовложения и эксплуатационные расходы.

 

Рисунок 2. Машинная укладка гидросвязанного слоя под верхнюю бетонную плиту

 

  • В случае разрушения конструкции (сход с рельсов, осадка фундамента и т. д.) требуется капитальный и дорогостоящий ремонт. Однако в случае последствий движения поезда (схода с рельсов) обычно требуется меньше времени, чем эвакуация транспортных средств и расследование ЧП на месте. Также в устройство безбалластного пути входит понятие его ремонта и реабилитации. Большинство типов безбалластных путевых сооружений могут быть введены во временную эксплуатацию в сравнительно короткие сроки после возникновения чрезвычайного события или возникновения неисправности, а последующая доводка до исходного состояния затем может осуществляться в плановом путевом владении.
  • Более трудоемкий и финансово затратный демонтаж его конструкции и последующая утилизация полученного материала по окончании безбалластного срока службы пути.

Другие факторы, влияющие на решение о выборе типа железнодорожного строительства 

Помимо требования к длительному сроку службы и в то же время низким затратам на техническое обслуживание, верхнее строение пути должна быть спроектирована таким образом, чтобы она легко выдерживала воздействие мороза, а ее состав не проявлял деформации.

При традиционной конструкции пути с балластным слоем процесс повышенного износа отдельных зерен гравия начинается при приближении частоты вынужденных колебаний к 30 Гц. При межосевом расстоянии в тележке 2,50 м и идеальном контакте колеса с рельсом такая ситуация возникает при скорости поезда около 270 км/ч. Другие факторы, такие как неровности поверхности колеса или дефекты рельсов, также способствуют достижению этой частоты. С увеличением скорости и частоты движения поездов, увеличением амплитуд вибрации и повышением динамических нагрузок интервалы технического обслуживания верхнего строения пути необходимо укоротить [4].

Вывод. Экономическая оценка строительных работ является основополагающим критерием, определяющим их выполнение, точнее объем. В этой оценке необходимо правильно установить срок окупаемости инвестиций, который в достаточной степени учитывает срок службы основных компонентов конструкции, а также затраты на содержание и деятельность по владению. При рассмотрении стоимости жизненного цикла (LCC) инвестиционные затраты составляют лишь часть общих затрат, и оказывается, что затраты на техническое обслуживание часто значительно превышают инвестиционные затраты.

Поэтому при оценке выбора путевой структуры особенно для высокоскоростных дорог– необходимо и правильно оценивать общие затраты (инвестиционные и эксплуатационные) на достаточно длительный срок. Это количество лет в идеале должно быть равно значению наименьшего общего кратного срока службы безбалластного пути и срока службы традиционной путевой структуры с балластным полотном, поскольку в этом случае остаточная стоимость обоих вариантов будет равна нулю. по истечении срока окупаемости и, кроме того, можно будет легко включить в общие затраты затраты на демонтаж пути.

 

Список литературы:

  1. Колос Алексей Федорович, Петряев Андрей Владимирович, Колос Ирина Владимировна, Говоров Вадим Владимирович, Шехтман Евгений Иосифович Основополагающие требования к конструкции земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий // БРНИ. 2018. №1.
  2. Кахаров З. В. и др. ТРЕБОВАНИЕ К ВЕРХНОМУ СТРОЕНИЯ ПУТИ НА ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЯХ //Евразийский Союз Ученых. Серия: технические и физико-математические науки. – 2021. – №. 4. – С. 45-48.
  3. Кахаров З. В., Кодиров Н. Б. ПРИНЦИПЫ И МЕХАНИЗМЫ СЛИЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА В ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗАХ //Международное сотрудничество: опыт, проблемы и перспективы. – 2021. – С. 65-67.
  4. Мирзахидова О. М. ПЕРСПЕКТИВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В УЗБЕКИСТАНЕ // Научные исследования в области образовательных наук. – 2021. – Т. 2. – №. 2
Информация об авторах

доц. кафедры «Инженерия железных дорог» ТГТрУ, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Associate Professor of the Department "Railway Engineering" TSTU, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top