зачем щебень на жд путях
Зачем щебень на жд путях
2016-09-25 
Щебень используется в качестве балласта. Его цель состоит в том, чтобы держать деревянные шпалы на месте, что, в свою очередь удерживают рельсы на месте. Впервые это проблема была решена почти 200 лет назад, и решение не претерпело значительных улучшений с тех пор.
Рассмотрим задачу с инженерной точки зрения, километры узких лент стальной дороги на поверхности земли, подвержены тепловому расширению и сжатию, вибрациям, влажности, воздействию сорняков и т.д. Кроме того, 99 процентов времени они бездействуют, но оставшийся один процент они подвергаются тяжелым нагрузкам в сотни тонн.
Чтобы решить проблему сначала нужно поднять пути достаточно высоко, чтобы рельсы не затопило. В верхней части фундамента, вы поместите щебень (балласт). На вершине камня, помещаются шпалы, затем мы продолжим сваливать щебень вокруг балок. Острые края камней затруднят скольжение шпал друг относительно друга, эффективно удерживая их на месте. Например, если вы положили гладкие, круглые камешки в балласте, то они могут катиться или скользить друг относительно друга, когда поезд проходит над ними.
Балки изготовлены из твердых пород древесины (обычно дуба или гикори), и пропитанные креозотом для защиты от атмосферных воздействий. Пока что большинство шпал сделано из дерева, но современные железнодорожные линии все чаще делают из альтернативных материалов: композитный пластик, сталь и предварительно напряженного бетона.
Далее, вы кладете стальные рельсы. Раньше они соединялись болтами на дополнительный кусок стали (так называемый «рыбное блюдо). Сделано это потому что тепловое расширение и сжатие по длине рельса может привести к поломке или деформации. Таким образом, рельсы крепятся к шпалам с помощью зажимов или анкеров, которые удерживают их на месте, но позволяют им перемещаться в продольном направлении, чтобы они беспрепятственно расширялись или сжимались. Также балласт распределяет нагрузку на более широкую площадь и пропускает дождь и снег, подавляя рост сорняков и растительности.
Но нельзя сказать, что не появляется новых подходов для решения этой инженерной задачи. Использование железнодорожных линий для транспортировки представляет собой угрозу для зданий в районах вблизи путей из-за колебаний. Кроме того, громкий шум, тоже является серьезной проблемой.
Для того чтобы минимизировать эти вибрации, появился динамический гаситель вибраций. Он состоит из EPDM или сополимера этилена, пропилена и диенового каучука. Из-за своей высокой стойкости к воздействию тепла, воды и других механических деформаций он идеально подходит на эту роль. В результате вибрации и шум уменьшаются до минимума.
Применение щебня при строительстве железных дорог
Если двигаться вдоль железнодорожных путей или прогуливаться вблизи них, можно заметить, что основанием их в большинстве случаев служит толстая насыпь из щебня определенной фракции. Этот метод строительства железной дороги применяется повсеместно, поскольку считается одним из самых практичных, способных предотвратить преждевременное разрушение путей.
Зачем нужен щебень на железной дороге
За счет насыпанного щебня осуществляется фиксация шпал и рельсов, находящихся на его поверхности. Применение крупнофракцинного камня обусловлено тем, что все элементы могут осуществлять движение в момент прохода поезда, поэтому должен быть какой-то запас для того, чтобы при этом основание не разрушалось.
Помимо этого, щебень на железной дорогехорошо справляется с задачей отведения воды во время сильных дождей. За счет того, что применяется крупный камень, вода с легкостью просачивается между ним. Это позволяет избежать размывания путей, из-за которого пришлось бы надолго останавливать работу железной дороги, чтобы привести все в первоначальный вид. Дренажные свойства щебня настолько хороши, что транспортом можно пользоваться даже во время паводков, не опасаясь дальнейшего разрушения.
Разновидности и классификация
Разделить щебень на группы можно по нескольким параметрам. Первый — это его состав. В основном используются горные породы таких видов:
Они могут как быть смешанными, так и присутствовать в моно виде.
Вторым важным критерием является средний и минимальный диаметр отдельных зерен. Он используется для описания характеристик щебня, и по нему есть строгий регламент, который должен соблюдаться для достижения максимальной прочности насыпи.
Технические требования
Большинство технических требований, применимых к щебню, используемому при стройке или ремонте железнодорожных путей, описаны в ГОСТе 7392-2002. Во время работ допускается применение материала, у которого диаметр отдельных фрагментов от 25 до 60 мм.
Чтобы оценить партию щебня, его просеивают через специальное калибровочное сито. При завершении этой операции должны получиться следующие результаты:
Существует еще ряд дополнительных параметров, которые должны соблюдаться при подготовке партии щебня для железной дороги. В их перечень входят следующие:
Преимущества и недостатки
Применение щебня на железной дороге связано с рядом преимуществ, а именно:
Не надо забывать о том, что природный щебень, добытый из горных пород, имеет и некоторое количество собственных недостатков. К ним относится:
Срок службы
После изготовления насыпи и монтажа рельс проходит несколько этапов, подготавливающих ее к интенсивной эксплуатации. От того, насколько корректно они будут проведены, и зависит срок, в рамках которого прослужит основание из щебня. Эти этапы включают в себя следующие работы:
В других случаях может потребоваться периодическая ревизия, чтобы устранить провалы, образовавшиеся под некоторыми шпалами из-за истирания части камней.
Все гениальное просто: почему в России посыпают щебнем железнодорожные пути
Щебень вдоль железной дороги
Даже самые осведомленные путешественники не раз задавались вопросом, почему зона вокруг железнодорожных рельсов повсюду засыпана колотыми разнородными камнями.
Щебень нужен для того, чтобы сохранять рельсы на месте, надежно фиксировать существующие ж/д пути. Такая задача не из легких, потому что шпально-рельсовые плети имеют тенденцию к смещению по ряду внешних причин. А камни, несмотря на свою кажущуюся неустойчивость, помогают уплотнить площадь вокруг железнодорожной колеи. Этот материал на сегодняшний день признан как самая удобная и экономичная основа для укрепления магистралей. Щебень помогает путям не сдвигаться и четко сохранять свое место в процессе эксплуатации.
Причины смещения рельсов
Неустойчивость положения железнодорожного полотна, его структурные нарушения могут быть спровоцированы различными факторами. В их числе:
Балласт защищает железную дорогу от всех неурядиц. Данный термин заимствован из морской практики. Там камни применяются для фиксации судов на месте.
Прочность железнодорожного полотна
Некоторые задумываются, почему бы не использовать для укрепления магистралей бетон или асфальт, а не хаотично разбросанные камни? Не опасна ли их россыпь для локомотивов? Но именно толстый слой щебня поддерживает многотонные составы и предотвращает рост дикой растительности и сорняков. Еще двести лет назад инженеры придумали, как упрочнять фундамент железной дороги. Для этого нужно:
Почему между рельсов и шпал сыплют камни?
Потому что без этих камней железная дорога очень быстро пришла бы в негодность и её ремонт стоит бы очень дорого.
Эти камни называются балластом. Балласт насыпают не столько между рельсов и шпал, сколько между путями и землёй. Земля может быть неровной, и балласт позволяет очень быстро и дёшево устроить на земле ровное место, куда будут положены пути.
Еще балласт распределяет давление тяжёгого поезна по земле на большую площадь. Это делает пути долговечными. Если бы шпалы лежали на земле, то земля быстро была бы продавлена причём неравномерно. Тогда пути бы искривились и стали негодными.
Важно, чтобы с путей быстро уходила вода после дождей, потому что зимой при замерзании она может расшириться испортить пути (для скоростных поездов даже меленькое искривление путей опасно), а также вода может привести к электрическому замыканию рельсов. Это плохо, так как для проверки, что рельсы целые, и для работы автоматических семафоров используется небольшой постоянный электрический ток, который подаётся на рельсы. Так как между камнями достаточно места, вода быстро уходит, и пути остаются сухими.
Еще балласт помогает быстро ремонтировать пути. Если в каком-то месте рельс со временем просядет, то на путях может образоваться опасный наклон. Чтобы это исправить привозят специальный ремонтный вагон, который подрихтовывает рельсы, приподнимает их и подбивает под них балласт, чтобы вернуть всё в исходное положение.
Вот сколько задач решают эти важные камни, потому-то они и насыпаны.
Зачем на железной дороге щебень?
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 04.02.2021
Вопрос этот напрямую относится к развитию скоростей на железнодорожном транспорте. Пути — а это и рельсы и шпалы и насыпь, прогресс значительно модернизировал. И этот щебень, в том числе, результат этой модернизации.
Для того, чтобы объяснить, в чем же собственно прогресс, коротко расскажу как было раньше.
Шпалы были деревянные, а устанавливались они на заранее подготовленную мелкую каменистую или земляную фракцию. Та в свою очередь была уложена на основание нижнего пути — подготовленную поверхность земли. Рельсы на таких шпалах были со стыками, то есть один рельс длиной 20 метров присоединялся к другом рельсу, и так далее.
Стык между рельсами
Результат такого присоединения все, кто находился рядом с железной дорогой, или ехал в вагоне поезда, могли слышать — ТУК—ТУК-ТУКТУК-…
Это стук колёс, которые проваливались в этот стык. Поезд, а особенно локомотив, весит очень даже прилично, электровоз переменного тока — 148 тонн, как вам? — это почти 25 тонн на ось, или 12,5 тонн на колесо. Конечно такие массы создавали ощутимые вибрации, которые со временем приводили к деформации пути и перемещению рельсов и шпал. Большие скорости были попросту недоступны на таком пути, ведь на скорости количество ударов колёс в единицу времени значительно увеличивается, и насыпь не справится с такими нагрузками.
Теперь мы плавно подошли к щебню. С увеличением скоростей путь видоизменился — теперь шпалы стали бетонные, а рельсы сплошные, длиной по 200 метров между стыками. Такая длина создается за счет сварки и шлифовки 20-ти метровых рельсов между собой.
Для фиксации этого полотна из рельсов и шпал и необходим тот самый щебень. Он с этой задачей справляется на ура. А ещё, в отличие от старинных технологий укладки пути, на щебне ничего не будет расти. Дождевая вода через него прекрасно стекает в специальные канавки, расположенные по бокам насыпи.
Спасибо за внимание!