Библиографическое описание:

Фадеева Г. Д., Паршина К. С., Родина Е. В. Железнодорожные шпалы: настоящее и будущее // Молодой ученый. — 2013. — №6. — С. 161-163.

Шпала (от нидерл. spalk — подпорка) — это опора 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]

В настоящее время на ж\д мира применяется несколько типов шпал:

1.      Деревянные

2.      Железобетонные

3.      Стальные

4.      Полимерные (пластиковые)

В данной статье мы не рассматриваем деревянные и стальные шпалы, т. к. они не морально устарели, и в настоящее время их укладка под вновь строящиеся пути практические не производится.

С 1946–1948 г. в России широко применяют железобетонные прямолинейные шпалы [3]. С 1955 г. начато промышленное изготовление железобетонных шпал.

Преимуществам таких шпал: большой срок службы вследствие высокой механической прочности, неподверженность гниению, что обуславливает возможность повторного использования шпал, а также использования на грузонапряжённых участках пути.

Недостаток таких шпал: высокая жёсткость железнодорожного пути, что неблагоприятно сказывается при его эксплуатации [2], [3]. Под концами железобетонных шпал балласт уплотняется, и даже выдавливается из-под этих концов [3]. Особенно часто такое явление наблюдается под стыками рельсов весной при избыточном увлажнении балласта. Это приводит к увеличению изгибающих моментов в шпале [2] и способствует её разрушению.

На современных рельсовых путях расстояние между продольными осями рельсов регулируют перемещением рельсов поперек шпал, что осложняет конструкцию крепления рельсов и стальных подрельсовых подкладок.

Рис. 1 Железнодорожный путь с железобетонными шпалами

С 1990-х годов некоторые страны мира начали внедрять пластиковые шпалы на железные дороги, в том числе и на скоростные (Япония,Китай). Так же активно начинают интересоваться данным видом шпал и другие страны мира, особенно страны с жарким влажным климатом (США, Индия, Тайланд и Филиппины). США является мировым лидером по производству таких шпал, т. к. до сих пор в США большое количество деревянных шпал, и в ходе поисков более экономичных шпал для замены деревянных американские компании всё больше склоняются в пользу полимерных шпал.

В США пластиковые железнодорожные шпалы производятся десятком небольших компаний, владеющих запатентованными технологиями. Эти компании на протяжении десятилетия стремились установить стандарты, классифицировать продукты и провести их тестовые испытания. Составные шпалы весят от 200 до 280 фунтов каждая в зависимости от длины и технологии производства. Длина шпал для пассажирских перевозок — от 8.5 до 9 футов, для грузовых — от 7 до 9 футов. Лабораторно измеренные показатели прочности и усилий вставки и извлечения для костылей в составных шпалах в общем ниже, чем в деревянных. Но рабочие характеристики пластиковых шпал приблизительно сходны, а износостойкость выше. Пластиковые шпалы имеют большие преимущества перед железобетонными. Они могут быть проложены с помощью того же оборудования, что и деревянные, и деревянные шпалы могут заменяться составными постепенно [4].

Рис. 2 Полимерная шпала на испытании

Преимущества данных шпал: низкая себестоимость (вследствие использования вторсырья для их изготовления), более высокая износостойкость (чем у деревянных шпал).

Недостатки данных шпал: недостаточные производственные мощности по производству данных шпал (даже в США), в России не производятся, и нет планов по их производству в обозримом будущем.

Помимо широко используемых в мире различных типов шпал, существуют шпалы, изобретенные в ПГУАС, специально для скоростных железнодорожных путей. В конструкции данных шпал использованы материалы для повышения срока службы (чугун, базальт), и заложена возможность автоматической рихтовки рельсового пути. Для повышения безопасности при высоких скоростях движения (до 500 км/ч), данные шпалы приспособлены для использования их совместно с арочными рельсами, которые так же изобретены в ПГУАС, для ознакомления с конструкцией данных шпал и другим перспективным разработкам в области ж/д транспорта авторы советуют обратиться к работам [5], [6], [7], [8].

Основной недостаток шпал разработанных в ПГУАС, медленная окупаемость, вследствие высокой стоимости материалов для производства шпал, из-за чего требуются большие капиталовложения на начальной этапе реализации проектов по строительству ж/д магистралей. Но следует отметить, что данный недостаток испытывает вся ж/д отрасль, и может решаться грамотным концентрацией средств правительством РФ, а так, же кооперацией с частными компаниями. При выполнении этих условий данные шпалы довольно быстро начнут приносить прибыль, путём снижением эксплуатационных расходов на содержание рельсового пути.

Литература:

1.      Большая советская энциклопедия

2.      Золотарский А. Ф., Балашов А. А. и др. Железнодорожный путь на железобетонных шпалах. -М.: Транспорт, 1967, 441 с.

3.      Фришман М. А. Как работает путь под поездами. «Транспорт» М. 1983, 168с.

4.      Новые химические технологии http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=697

5.      Нежданов К. К., Нежданов А. К., Чернецов А. С. Шпала для скоростного рельсового пути Патент России № 2 324 783. Е01В 3/16, Е01В 3/44. Заявка на изобретение № 2006 112729/11 (013849). 2007.09.10. Зарег. 20 мая 2008. Бюл №.14.

6.      Нежданов К. К., Гарькин И. Н. Об увеличении надёжности и скорости движения железнодорожных составов [Текст] // Современные проблемы транспортного комплекса России: Межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. А. Н. Рахмангулова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2011-С.169–177

7.      Нежданов К. К., Кузьмишкин А.А, Гарькин И. Н. Шпала повышенной долговечности для скоростного рельсового пути [Текст] // Отраслевые аспекты технических наук № 3 (Март)-Москва изд.-во ИНГН 2012,С.4–5

8.      Нежданов К. К., Гарькин И. Н., Мягков Д. В. Способ автоматической рихтовки рельсового пути и повышения долговечности шпал [Текст] // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: межвуз. сб.науч. трудов.-М.:МИИТ,2011.- 207с., С.82–84

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle