Пристрій залізничної колії
Кар'єрні залізничні колії по призначенню й місцю расположе-ня в кар'єрі, а також умов експлуатації підрозділяються на тимчасові (з терміном служби до 1 року), що переміщуються у міру посування фронту гірничих робіт, і постійні (з терміном служби більше 1 року). До часів-ним (пересувним) шляхах відносять навантажувальні шляху видобувних і розкривних порід-них уступів (тобто забійні шляху), розвантажувальні шляху породних відвалів і відвалів бідних руд (відвальні шляху), а також шляхи ковзають і тупикових з'їздів (шляху по борту кар'єра, що з'єднують траншейні і забійні шляху, внутрішньокар'єрних постів і роз'їздів і ін.).
До постійних (стаціонарним) шляхах відносять головні траншейні шляху, поверхневі шляхи до пунктів розвантаження потягів, станційні (як головні і приймально-відправні, так і екіпірувальні шляху, шляху ремонту і
огляду складу), а також шляхи ремонтних майданчиків, звеносборочних баз, господарських вантажів та ін.
На кар'єрах експлуатується велика кількість залізно-дорожніх шляхів, з яких 30-35% - пересувні. Велика частина кар'єрних шляхів має баластні підставу з щебеня і гравію. Близько 30% всіх шляхів покладені на криволінійних ділянках і більше 20% з них мають ухили, що перевищують 10 ‰.
Відмінності в умовах експлуатації пересувних і стаціонарних шляхів обумовлюють різні обмеження швидкостей руху по ним. Так, за пересувним ділянках колії максимальна швидкість руху складу огра-нічівается 15-25 км / ч (є ділянки, де ці цифри ще менше
5 км / год). На стаціонарних шляхах в траншеях і на поверхневих перегонах довжиною 3 км і більше, розташованих на незабудованій території, швидкість обмежуючись-ється 45-65 км / ч, а на забудованій території становить 25-40 км / ч.
При русі по стаціонарним шляхах швидкість локомотива з вагонами, укріпленими ззаду, обмежують до 40 км / год, а з вагонами вперед - до 25 км / ч. Швидкість руху поїзда під час приймання на станцію повинна бути не більше 20 км / ч.
Залізнична колія складається з нижнього і верхнього будівель. До нижнього будовою відноситься земляне полотно (рис. 6.1) з штучними спорудами (мостами, шляхопроводами, естакадами) і водовідвідних сис-темами (трубами, лотками, канавами, кюветами).
Земляне полотно за формою поперечного профілю споруджують у вигляді насипів (рис. 6.1, а), виїмок (рис. 6.1, б), нульових місць (рис. 6.1, в), ПОЛУНОВ-висипів (рис. 6.1, г), піввиїмок ( рис. 6.1, д), півнасипи-піввиїмок (рис. 6.1, е).
Для відсипки насипів застосовуються матеріали, що забезпечують ін-ність і стійкість земляного полотна. Це попередньо розпушений скельні дренирующие породи: галькові, гравійні, піщані (за виклю-ченням пилоподібних пісків) грунти; шлаки; слабо дренирующие супеси; глини; легкі суглинки, що містять не менше 50% частинок більше 0,25 мм і не більше 6% глинистих частинок менше 0,050 мм; лесовидні грунти
Мал. 6.3. Струннобетонная шпала: 1 - арматура; 2 - закладна шайба
Металеві шпали, що мають обмежене застосування, виконуємо-ються звареними з листової сталі з ребрами жорсткості.
Рейкові скріплення поділяють на проміжні і стикові.
Проміжні рейкові скріплення, які використовуються для з'єднання рейок зі шпалами, складаються з підкладок, прікрепітелей, як кото-яких застосовують милиці, шурупи, клемні або заставні болти і проти-воугони.
Підкладки під рейки служать для передачі тиску від рейок на шпали. Застосування підкладки зменшує знос шпал і збільшує опору-тивление боковому зрушення рейок, а значить, термін служби. Ухил підкладок 1:20 забезпечує подуклонку рейок, рівну ухилу поверхні кочення коліс рухомого складу.
Прокладки під підошву рейки або під підкладку (гумові або де-ревучи) забезпечують пом'якшення ударів від рухомого складу.
Проміжні рейкові скріплення (рис. 2.4) поділяють на нероздільні, при яких рейок і підкладка прикріплюються до шпал одним і тим же прікрепітелем (милицею або шурупом), роздільні, коли рейок і підкладка кріпляться одним прікрепітелем (наприклад, клемою і болтом), а підкладка до шпал прикріплюється іншим (шурупом або болтом), і змішаний-ні, при яких рейки до шпал кріпляться нероздільним способом, а підкладка додатково прикріплюється до шпал окремим прікрепітелем (милицею або шурупом). Роздільні скріплення підвищують стійкість шляху як в горизонтальному, так і в поздовжньому напрямках.
При дерев'яних шпалах іноді роблять Костильна скріплення, але по-сле багаторазового проходження поїздів і пересувань шляхів милиці наддергі-ються і прокладка вільно вібрує між рейкою і шпалою, викликаючи знос останніх. Тому більш раціональні обшивальні милиці, кото-які притискають прокладку до шпал незалежно від основних милиць (рис. 2.4, а), або установка замість обшивальних милиць пружинних рас-порно (рис. 2.4, б).
Роздільне скріплення (рис. 2.4, в) відрізняється тим, що прокладка при-закріплюють до шпал шурупами, а рейку до підкладки - клемами. Стійка робота вузла кріплення досягається застосуванням пружинних клем (рис. 2.4, г).
Основні типи роздільних скріплень для залізобетонних шпал по-казани на рис. 2.4, д, е, рис 2.4, ж, з. Всі перераховані скріплення мають багато болтів, які в процесі експлуатації необхідно часто подтягі-вать і змащувати. Цікаві спеціальні типи скріплень для металеві-ських і залізобетонних шпал з мінімальною кількістю деталей (рис. 2.4, і, к).
Стикові рейкові скріплення (рис. 2.5) призначені для соеди-вати рейок між собою. Вони складаються з накладок і болтів з гайками та шайбами (рис. 2.5, а).
На що переміщуються шляхах при пересуванні путепередвігателямі цик-особистого дії використовують плоскі або фартучние накладки. При пере-розміщенні шляхів путепередвігателямі безперервної дії застосовують на-кладки спеціальної форми, що дозволяють залишити вільною нижню частину головки рейки для пропуску затискних роликів путепередвігателя (рис. 2.5, б).
Протиугони (пружинні або самозаклинюється) застосовуються для запобігання залізничної колії від угону.
Баласт служить для рівномірного розподілу тиску, пом'якшення ударів від рухомого складу, відведення поверхневих вод, захисту земляного полотна від промерзання, збільшення опору зрушенню рейкошпальної решітки.
Для баласту використовують щебінь з розміром фракцій 25-70 мм (в тому числі і з металургійних шлаків); гравій, сортовані з роз-ром фракцій 5-60 мм; крупнозернистий пісок з частинками 1-3 мм і навіть 1-0,5 мм, а також азбестові відходи і шлаки від згоряння кам'яного вугілля
Баластова призма залізничної колії має ширину (вимірюється поверху), що дорівнює 3,1 м при одноколійній лінії, 7,2 м - при двухпутной і 12,2 м - при трехпутной лініях.
Товщина баластної призми з щебеню дорівнює 0,25 і 0,15 м, а піщаної подушки (зазвичай укладається на стаціонарних шляхах) - 0,20 м. Укоси баластної призми мають крутизну 1: 1,5, а піщаної подушки 1: 2. Якщо земляне полотно складається з скельних, великоуламкових і піщаних грунтів, то щебеневий і азбестовий баласт укладають без подушки.
На відкритих гірничих розробках застосовують стандартні широку - 1520 мм і вузьку - 750 мм колії. Обмежене застосування мають колії шириною 1000 і 900 мм. У більшості інших країн стандартною є колія шириною 1435 мм.
На криволінійних ділянках для полегшення проходження рухомого складу розширення колії виконується в залежності від радіуса кривої, але не може виходити за межі 1540 мм. На шляхах з переміщуваної рейко-шпальної гратами на прямих і криволінійних ділянках застосовується ко-лея однакової ширини (1530 мм) з відхиленнями по розширенню +6 мм, по звуженню -4 мм.
Щоб уникнути надмірного тиску на зовнішню рейку при перехожих-ження криволінійних ділянок малого радіусу у внутрішній рейкової ніт-ки при радіусах 120 м і менше повинні укладатися контррейки, які приймають на себе бічний тиск і віджимають колісну пару від зовніш-ного рейки. Однак при цьому збільшується опір руху поїздку-дів в кривих.
На прямих ділянках колії верх головок рейок обох ниток повинен бути на одному рівні. Допустимі відхилення на стаціонарних шляхах со-ють до 4-8 мм, на пересувних - до 20 мм.
На кривих ділянках виконується підвищення зовнішньої рейки над внутрішнім для компенсації виникає відцентрової сили. Допускається-моє піднесення для широкої колії дорівнює 150 мм, для вузької - 40 мм. Піднесення рейки здійснюється підняттям на баласт зовнішніх кінців шпал або наданням ухилу основному майданчику.
Мал. 2.4. Проміжні рейкові скріплення: а - змішане скріплення (типу ДО) з обшивальними милицями; б - змішане скріплення (типу ДО) з розпірні кос-тилямі; в - роздільне скріплення з жорсткою клемою (тип Д2); г - роздільне скріплені-ня з пружинною клемою (тип Д4); д, е, ж, з - скріплення для залізобетонних шпал, з-відповідально, типу КБ, ЖБ, ЖБР і БП; і, до - спеціальні типи скріплень (з минималь-ним кількістю кріпильних деталей), відповідно, для металевих шпал - РСМ-65: 7 - підкладка; 2 - заставна клема; 3 - металева шпала і залізобетонних -РСЖ-65: 1 - підкладка; 2 - прокладка під підкладку; 3 і 5 - заставні клема і шайба; 4 - пружинна скоба
Мал. 2.5. Стик з двоголових накладками
Для переведення рухомого складу з однієї колії на іншу застосовуються стрілочні переводи. Стрілочний перевід (рис. 2.6) складається із дотепників (пір'я) 1. рамних рейок 2. перекладної кривої 3. контррейок 4, необхід-мих для утримання ребер коліс при проходженні мертвого простору 5. хрестовини 6 з сердечником. За хрестовиною розташовується граничний стовпчик 7. вказує місце зупинки локомотива при очікуванні зустрічей-ного поїзда. Положення граничних стовпчиків визначає корисну довжину шляху на станціях і роз'їздах. Всі ці елементи стрілочного переводу можна об'єднати в три вузли: стрілка, хрестовини частина і сполучні дороги.
Мал. 2.6. Одиночний стрілочний перевід
Рамні рейки, до яких прилягають дотепники, є продовженні третьому колійних рейок. Вони укладаються на спеціальні підкладки або на суцільні металеві листи. Дотепники (рейки, загострені з одного сто-ку) служать для направлення поїзда на той чи інший шлях. При будь-якому по-додатку стрілки один із дотепників притискається до рамної рейки, а інший - відсувається, утворюючи зазор для проходу коліс рухомого складу.
Перекладної механізм 8 служить для переведення стрілки з одного поло-ження в інше. Стрілочні переводи укладаються на перекладні бруси (довжиною 2750-5500 мм), поперечний переріз яких той же, що і шпал. Стрілочний перевід називають правим (лівим), якщо відгалуження шлях, рахуючи від стрілки до хрестовини, відхиляється вправо (вліво). Стрілочні переводи бувають симетричними (якщо обидва шляхи відхиляються від першо-початкового напрямку під однаковими кутами) і несиметричними.
Стрілочні переводи є пошерсними (більш кращий-ве рух), якщо потяги рухаються від хрестовини до стрілки, і протидії Шерстнев - при зворотному русі.
Для забезпечення безпечного руху кар'єрних поїздів необхід-ма взаємна ув'язка граничних обрисів елементів шляху, постійних со-оружений і рухомого складу. З цією метою встановлюють габарити. Раз-розрізняють габарити наближення будівель, рухомого складу та навантаження.
Габарит наближення будівель - це граничне поперечне (пер-пендікулярное до осі колії) контур, всередину якого не повинні заходити ніякі частини споруд та пристроїв, що знаходяться поблизу залізничні-ного полотна. Виняток можуть становити лише пристрої, призначений-ні для безпосередньої взаємодії з рухомим складом (вагонні сповільнювачі в робочому стані, контактні проводи з деталями кріплення, поворотна частина колонки при наборі води і ін.).
На території промислових підприємств споруди і пристрої шляхів повинні відповідати вимогам габариту наближення споруд Сп.
Для окремих шляхів, коли за умовами технологічного процесу не можуть бути витримані вимоги габариту Сп. встановлюють спеціальні габарити наближення будівель, затверджені керівниками відпо-чих галузей. Так, для шляхів навантаження гірської маси в вагони з автосе-мосвалов затверджений габарит наближення будівель Пор.
Габарит рухомого складу - це граничне поперечне обрис, в якому, не виходячи назовні, повинен розміщуватися як навантажений, так і по-Рожнів рухомий склад, встановлений на прямій горизонтальній колії.
Для рухомого складу, що допускається до обігу по шляхах загальної мережі залізниць, а також зовнішнім і внутрішнім шляхами промислових і транспортних підприємств, встановлені габарити Т і 1-Т. Причому розмір Т призначений для вагонів, що допускаються до обігу тільки по окремим замкненим напрямками реконструюються залізниць, так як мак-симально розмір його по ширині дорівнює 3750 мм, а розмір 1-Т призначений для вагонів, що допускаються до обігу по всіх дорогах української Феде- рації, так як максимальний розмір його по ширині складає лише 3400 мм. Тому вантажні кар'єрні вагони вантажопідйомністю до 60 т випус-каються розміром 1-Т. а більшою вантажопідйомністю - зазвичай розміром Т. Крім того, вагони з осьовим навантаженням, що перевищує 220 кН, недопуску-ються до виходу на колії загального користування, на кар'єрних же шляхах можуть експлуатуватися вагони з навантаженням від осі на рейки до 350 кН.
Габарит навантаження - це граничне поперечне обрис, в якому, не виходячи назовні, повинен розміщуватися вантаж (з урахуванням упаковки та закріплення) на відкритому рухомому складі при знаходженні його на прямому гори-зонтальним шляху.
Трасування залізничних колій в кар'єрах зв'язується зі способом розкриття родовища, який, в свою чергу, визначається раз-заходами і умовами залягання родовища і рельєфом місцевості.
Трасою називається лінія, що визначає положення осі залізничної колії в просторі. Проекція траси на горизонтальну площину називається планом шляху, проекція розгорнутої траси на вертикальну площину - поздовжнім профілем колії.
План траси визначається розмірами кар'єрного поля, глибиною карь-ера і елементами поздовжнього профілю. Траса в плані має простий вигляд, якщо вона має один напрямок на всьому протязі.
При необхідності долати значну різницю відміток в межах кар'єрного поля трасу доводиться штучно розвивати. Якщо протяжність траси більше довжини борту кар'єру, то можливі два слу-чаю:
1) коли траса розміщується на одному борту кар'єра і окремі її прямі відрізки з'єднуються між собою тупиками, рідше петлями;
2) коли траса перекладається з одного борту кар'єру на інший, утворюючи спіраль.
Прямі ділянки шляху в плані з'єднуються круговими кривими раз-особистого радіусу. Для додання рухомого складу спокійного ходу пря-мі ділянки шляху з круговими кривими з'єднують за допомогою перехідних кривих, радіус яких плавно змінюється від нескінченності до радіуса кривої. За умовами руху бажано при трасуванні лінії при-міняти можливо великі радіуси кривих, так як при цьому підвищуються швидкість руху і плавність ходу поїздів, проте в умовах кар'єрів це призводить до значного збільшення обсягу гірничо-капітальних робіт.
Найменший радіус кривої призначається відповідно до типу під-Віжн складу і головним чином локомотивів, так як вагони допускають зазвичай менші радіуси. Мінімальний радіус кривих на стаціонарних шляхах широкої колії не повинен бути менше 200 м. На пересувних коліях мінімальні радіуси приймаються в межах 100-150 м.
Залізнична колія в вертикальній площині складається з горизонтальних і-тальних (площадки) і похилих (ухили) ділянок.
Залежно від напрямку руху ухил може бути підйомом або спуском. Ухил шляху i вимірюється в тисячних частках і визначається як відношення різниці відміток кінця і початку ділянки шляху h до горизонтальної проекції цієї ділянки L. Наприклад, якщо h = 40 м, а L = 1000, то