Поперечные профили балластной призмы

Чтобы балластный слой наилучшим образом отвечал своему назначению, ему придают определенные размеры и форму, которые в совокупности образуют так называемую балластную призму. Для различных балластных материалов и конструкций пути типовые поперечные профили балластной призмы различны.

Размеры балластной призмы должны обеспечивать устойчивость рельсошпальной решетки и напряжения на поверхности земляного полотна не выше допускаемых.

Давление от шпалы распространяется в балластном слое неравномерно. По исследованиям Г. М. Шахунянца, кривые распространения давлений представляют собой гиперболы (рис. 1), в частности с углом асимптот 60°. Согласно экспериментальным и теоретическим исследованиям, давление выравнивается на глубине около 75 см (рис. 1), однако такая толщина балластного слоя под шпалой экономически невыгодна.

Рис. 1 – Распределение давления в балластном слое

С 1964 г. используются типовые поперечные профили балластной призмы для магистральных дорог (рис. 2, 3, 4, табл. 1.6).

При недостаточной толщине балластного слоя возникают и развиваются до опасных размеров деформации основной площадки земляного полотна. Если же верх балластной призмы чрезмерно узок (имеет малые плечи), снижается устойчивость рельсошпальной решетки.

Рис. 2 – Поперечные профили балластного слоя для пути легкого типа с железобетонными шпалами однопутных линий: а – прямой участок; б – кривая

Рис. 3 – Поперечные профили балластного слоя для пути тяжелого типа при деревянных шпалах двухпутных линий: а – прямой участок; б – кривая

Рис. 4 – Поперечные профили балластного слоя для пути тяжелого типа при железобетонных шпалах: а – прямой участок; б – кривая

Продлению срока службы балластного слоя способствуют:

• укладка в путь мощных рельсов и наибольшего числа шпал на 1 км;
• использование балласта из высококачественного материала;
• соблюдение расчетных размеров балластной призмы;
• укладка защитных покрытий;
• тщательное текущее содержание пути;
• предупреждение засорения балластного слоя.

Использование щебня – это не только мера усиления пути, но и весьма эффективное средство снижения эксплуатационных расходов, зависящих от балласта. Экономическая эффективность применения щебеночного балласта по сравнению с песчаным выражается в следующем: снижаются расходы на текущее содержание пути (на 20–25 %) и амортизационные отчисления (на 20–22 %) за счет увеличения сроков службы рельсов и шпал; в 2–3 раза сокращаются затраты на средний и подъемочный ремонты пути; снижаются расходы на тягу поездов и ремонт подвижного состава благодаря уменьшению сопротивления движению поездов; наконец, экономятся средства на перевозку балластных материалов.

Кроме стоимостных показателей, имеются преимущества применения щебня и по натуральным показателям по отношению к песчаному балласту. Трудоемкость текущего содержания пути на щебеночном балласте снижается на 32–52 %, а производительность труда повышается на 12–20 %. Увеличение срока службы рельсов, лежащих в пути на щебне, снижает расход металла на 20 %. Сокращение перевозок балласта при переходе на щебень позволяет экономить вагоны и уменьшать капитальные затраты на увеличение вагонного парка. Ввиду указанных преимуществ протяженность путей на щебне в РФ непрерывно растет и сейчас составляет более 80 % общей длины главных путей.

Большой ущерб щебеночному балласту наносит засорение его высыпающимися из вагонов грузами (уголь, руда, торф), в некоторых случаях щебень требует сплошной очистки через каждые один-два года. Чтобы уменьшить засорение щебня и потери грузов, следует не допускать их погрузки в полувагоны с неисправным полом и дверями, а после нее надо обязательно обметать уголь с рам и тормозных устройств вагонов.