Призначення і елементи верхньої будови колії

Верхня, періодично замінна частина шляху називається верхньою будовою колії.

Верхня будова колії призначено для напрямку руху рухомого складу, сприйняття навантаження від коліс рухомих поїздів і передачі її нижньому будови колії (земляному полотну і штучних спорудах), розміщеної на досить велику поверхню.

Верхня будова колії (рис. 1) являє собою комплексну конструкцію, елементи якої в залежності від виконуваних ними функцій і необхідної несучої здатності виконані з різнорідних матеріалів. До цих елементів верхньої будови колії відносяться:

• сталеві високоміцні рейки (2) та стрілочні переводи. безпосередньо сприймають навантаження від коліс рухомого складу і визначають траєкторію його руху;
• дерев'яні або залізобетонні поперечки - шпали (3), а на мостах і стрілочних переводах - мостові і перекладні бруси. призначені для утримання рейок на певній відстані один від одного і передачі тисків на нижче розташовану частину шляху;
• металеві рейкові скріплення (4) для з'єднання рейок один з одним і прикріплення їх до шпал або брусів;
• баластовий шар (5) з щебеню, гравію, відходів азбестового виробництва або крупно-і среднезернистого піску. Під баластовим шаром з щебеню розташована піщана подушка (1).

Рейки, з'єднані зі шпалами, утворюють рельсошпальную (шляхову) ґрати.

Мал. 1 - Елементи верхньої будови колії

Верхня будова колії повинна відповідати таким основним вимогам:

Верхня будова колії працює в складних умовах. Його елементи піддаються механічному зносу, втомним руйнуванням, корозії, гниття, залишковим змін форми і взаємного розташування, моральному зносу.

Колеса рухомого складу передають дуже великий (що вимірюється десятками тонн на кожну вісь) вертикальний тиск на рейки і горизонтальні бічні зусилля, створювані рухомим складом під час руху, особливо значні в кривих ділянках колії. При русі і гальмуванні поїздів на шляху виникають горизонтальні зусилля, які прагнуть зрушити рельсошпальную грати в поздовжньому напрямку; такі ж зусилля виникають і при коливаннях температури.

Від роботи кожного елемента залежить робота інших елементів і верхньої будови колії в цілому. Якщо, наприклад, баластний шар має недостатню несучу здатність, то неминучі постійні розлади верхньої будови колії, перенапруги в рейках, шпалах і скріплення, їх поломки. Ті ж наслідки тягне недостатня міцність рейок, шпал, скріплень, невдала конструкція стрілочних переводів і так далі.

На залізницях України безперервно збільшуються швидкості руху і вага поїздів, а отже, зростають і сили, що впливають на шлях. Тому верхня будова колії, термін служби якого вимірюється десятиліттями, має мати досить великі запаси міцності та експлуатаційної стійкості, що враховують не тільки знос і втомні процеси, а й відповідні резерви несучої здатності на покриття жорсткостей умов роботи колії за майбутній термін служби.

Для різних умов експлуатації встановлені різні типи верхньої будови колії з різними розмірними і якісними параметрами.

Всі елементи верхньої будови колії стандартизовані, для кожного з них є державні стандарти, що визначають їх конструкцію, розміри і технічні вимоги на виготовлення і приймання.

З ростом осьових навантажень, введенням нових видів тяги, збільшенням інтенсивності і швидкостей руху поїздів верхню будову колії, при необхідності, замінюється більш потужним (укладаються залізобетонні шпали, важчі типи рейок, застосовується щебеневий баласт).