Шпала
Шпа́лы (нидерл. spalk — подпорка) — опоры для рельсов в виде брусьев. В железнодорожном пути обычно укладываются на балластный слой верхнего строения пути и обеспечивают неизменность взаимного расположения рельсовых нитей, воспринимают давление непосредственно от рельсов или от промежуточных скреплений и передают его на подшпальное основание (обычно — балластный слой, в метрополитене — бетонное основание).[1]
При прокладке железной дороги Ливерпуль — Манчестер (англ. Liverpool and Manchester Railway) использовались каменные плиты служившие основанием для укладки рельсов. Позже появились деревянные шпалы, (причём именно дерево длительное время являлось наиболее распространённым материалом для шпал)[2], а затем и другие типы шпал.
Деревянные шпалы
Порода древесины для шпал может быть разная (например Красный клён или Эвкалипт), в некоторых странах предпочитают дуб[3], а в некоторых, в силу экономических причин древесину хвойных пород, преимущественно сосну, хотя такие шпалы более подвержены износу[3]. Для предотвращения гниения шпалы пропитывают антисептиками, чаще всего креозотом.
Деревянные шпалы обладают многими достоинствами: упругость, лёгкость обработки, высокие диэлектрические свойства, хорошее сцепление с щебёночным балластом, малая чувствительность к колебаниям температуры[2]. Важнейшим свойством является возможность уширения рельсовой колеи в кривых радиусом менее 350 м[2].
Срок службы деревянных шпал (в зависимости от типа древесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации) составляет от 7 до 40 лет. Деревянные шпалы в России изготавливают преимущественно из сосны, а также из ели, пихты, кедра[2], хотя ранее проводились эксперименты по изготовлению шпал из дуба, лиственницы. Основная проблема деревянных шпал — тенденция их загнивания в местах крепления к ним рельсов, и проблема с дальнейшей их утилизацией.
Деревянные шпалы изготавливаются по ГОСТ 78-2004.
- Шпала 1 типа, пропитанная — используется для главных путей
- Шпала 2 типа, пропитанная — используется для подъездных и станционных путей
Шпалы из дерева подразделяются на три вида:
- обрезные (отёсанные со всех 4 сторон)
- полуобрезные (отёсанные только с 3 сторон)
- необрезные (отёсанные только сверху и снизу)
Пропитка деревянных шпал
Пропитка шпал осуществляется каменноугольными маслами, креозотом, либо антисептиками ЖТК для пропитки железнодорожных шпал. В настоящее время в России пропитка осуществляется методом «вакуум-давление-вакуум», этот метод нормирован ГОСТ.
-
Шпала до пропитки -
Автоклав -
Пропитанная шпала -
Вагон загруженный пропитанной шпалой
Для пропитки шпал производители используют комплекс оборудования: автоклавы, сушильные камеры, котлы-парообразователи и пр.
Пропитка древесины методом «вакуум-давление-вакуум» обеспечивает наиболее глубокое проникновение защитного средства и применяется для пропитки древесины, эксплуатируемых в тяжёлых условиях: шпал, опор ЛЭП связи, свай, мостов и др. Древесина должна быть сухой или подсушенной непосредственно перед пропиткой в том же автоклаве.
Метод ВДВ (вакуум-давление-вакуум) состоит из трёх операций:
| 1 | Начальный вакуум, при котором в древесине создаётся разрежение. | |
| 2 | Жидкостное давление выше атмосферного. В древесину под давлением вводят антисептик. | |
| 3 | Конечный вакуум, предназначенный при пропитке маслами для снижения начального поглощения, а при пропитке водорастворимыми антисептиками — для подсушки поверхности древесины. |
Производители пропитанных шпал
В России
Пропитанные шпалы производятся преимущественно на Урале и в Сибири. В первую очередь это связано с обильной лесистостью данных регионов страны.
- Орский шпалопропиточный завод
- Алапаевская шпалопропиточная компания «Транслес» (Алапаевск)
- Богдановичский шпалопропиточный завод (Богданович, Свердловская область)
- Решотинский шпалопропиточный завод (пос. Решоты, Красноярский край)
- Рязанский шпалопропиточный завод
- Сарептский шпалопропиточный завод (Волгоград)
- Свирский завод по производству шпал
- Тайшетский шпалопропиточный завод
- Барнаульский шпалопропиточный завод
- Томский шпалопропиточный завод
- Дзержинский завод по производству шпал пропитанных ( Дзержинск, Нижегородская область)
- Зеленодольский шпалопропиточный завод (Зеленодольск)(wikimapia)
- Белоярский мачтопропиточный завод (Новоалтайск)
Большинство сертифицированных производителей шпал входят в состав ОАО «Российские железные дороги» и производят шпалы под нужды железных дорог Российской Федерации.
В Республике Белоруссия
- ПРУП «Борисовский шпалопропиточный завод» Белорусской железной дороги
Железобетонные шпалы
С 1970-х в СССР приобрели популярность шпалы из напряжённого железобетона, особенно удачным их использование оказалось на бесстыковом пути.
Железобетонные шпалы представляют собой железобетонные балки переменного сечения. На таких балках имеются площадки для установки рельсов, а также отверстия под болты рельсошпального скрепления (при забивании в отверстия деревянных пробок используются также костыльные и шурупные скрепления). Железобетонные шпалы изготавливаются с предварительным натяжением арматуры. Технология изготовления железобетонных шпал следующая: в специальную форму помещаются струны арматуры, которым сообщаются растягивающие усилия. Затем под действием вибратора форма заполняется бетоном. Когда бетон затвердевает, напряжения со струн снимаются и форма разбирается. Такой способ изготовления шпал придаёт им упругости и предохраняет шпалу от раскола под подвижным составом.
Достоинства железобетонных шпал: практически неограниченный срок службы вследствие высокой механической прочности и неподверженности гниению, что обуславливает возможность повторного использования шпал, а также использования на грузонапряжённых участках пути. Недостатки: недостаточная жёсткость, большая стоимость и вес, возможность усталостного разрушения бетона.[2].
Стальные шпалы
Стальные шпалы из гнутого стального профиля, являются относительно лёгкими по весу. Такие шпалы иногда используется для временных подъездных путей, ветках промышленных предприятий. Их преимущество в том, что они не подвержены гниению и атакам насекомых, хорошо сохраняют ширину колеи, но при этом большим недостатком является то, что они подвержены ржавчине.[4][5]
Стальные шпалы используются на железных дорогах Марокко, Алжира[2].
Металлические шпалы применяются также в доменном и сталеплавильном производстве на тех участках, где из-за высоких температур деревянные шпалы горят, а в железобетонных шпалах происходит расслоение бетона. Кроме того, металлические шпалы позволяют устраивать верхнее строение пути при повышенных нагрузках на ось подвижного состава — до 60 тонн (нагрузки на ось подвижного состава РЖД до 25 т).[6].
Шпалы из полимерных материалов
С 1990-х годов на некоторых скоростных железных дорогах Японии начали укладывать полимерные шпалы.
Характеристика шпал, укладка шпал
Длина шпал зависит от ширины колеи. В России применяют железобетонные шпалы длиной 270 сантиметров и деревянные длиной 275, 280 или 300 сантиметров. Под стрелочными переводами укладывают длинные разновидности шпал — стрелочные брусья, длина которых доходит до длины двух шпал.
В некоторых случаях взамен шпал применяются сплошные блочные основания в виде плит или рам выполненные из железобетона или металла.
Количество шпал на один километр железнодорожного пути называется эпюрой укладки шпал. Это значение в разных странах колеблется от 1000 до 2200 шпал. Стандартные значения для России 2000, 1840, 1600 либо 1440 шпал/километр[1]. В основном применяется эпюра 1840 шт/км (46 шпал на 25 метров) на прямых участках и 2000 шт/км в кривых[7].
Шпалы в метрополитене
В Московском метрополитене на закрытых участках пути применяются брусковые шпалы из соснового дерева I и II типов, пропитанные креозотом. На открытых участках линий применяются железобетонные шпалы. Длина шпал 270 см, поперечное сечение — 16х25 сантиметров. На стрелочных переводах метро, применяются брусья длиной от 270 до 675 см. На станциях применяются так называемые «шпальные коротыши» длиной 90—100 см.
В первой очереди метро на прямом участке пути укладывалось 1600 шпал, на кривом 1760, со второй по пятую очередь было увеличено количество шпал, составив соответственно 1680 и 1840. При строительстве наземной части Филёвской линии число шпал было ещё более увеличено и составило соответственно 1840 и 2000.
Примечания
- ↑ 1 2 «Шпала» в Большой советской энциклопедии
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — 559 с.: ил.
- ↑ 1 2 Hay 1982, pp. 437—438.
- ↑ Hay 1982, p. 477.
- ↑ Grant 2005, p. 145.
- ↑ Шпалы металлические http://metal4u.ru/articles/by_id/214
- ↑ Большая Российская энциклопедия: В 30 т. / Председатель науч.-ред. совета Ю. С. Осипов. Отв. ред С. Л. Кравец. Т. 9. Динамика атмосферы — железнодорожный узел. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2007. — 767 с.: ил.: карт. (статья Железнодорожный путь)
