Верхнее строение пути, его составные элементы и типы. Требования к верхнему строению пути для высокоскоростного движения поездов.

Верхнее строениепути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от колес и передачи их на нижнее строение.

Назначение верхнего строения - воспринимать, упруго перерабатывать и перераспределять по возможности равномерно на основную площадку земляного полотна динамические нагрузки колес, а также направлять колеса в движении.

На верхнее строение пути действуют: динамические вертикальные, горизонтальные, поперечные (боковые) и продольные нагрузки от колес подвижного состава; природно-климатические факторы (продольные температурные силы в рельсах, сейсмические силы, температурно-влажностные условия работы подрельсового основания и грунтов земляного полотна); собственные напряжения, возникающие в рельсах при их прокатке на заводах, укладке в кривые участки и др.

Железнодорожный путь и подвижной состав взаимодействуют друг с другом и являются единой механической системой. Движение подвижного состава сопровождается различными колебаниями от проектного положения рельсовых нитей в плане и профиле, неравномерным износом рельсов, изменениями жесткости пути по его длине неравномерностями поверхности катания колес.

Воздействие колес на рельсы складывается из статической нагрузки (массы экипажа, приходящейся на одно колесо) и дополнительных нагрузок, возникающих от колебания надрессорного строения (кузова и примерно ¹/₃ массы рессор), необрессоренных масс (колесных пар, букс и примерно ²/₃ массы рессор) и железнодорожного пути.

К главным факторам, определяющим выбор типа верхнего строения пути, относятся следующие: грузонапряженность, нагрузка колесной пары подвижного состава на рельсы, скорость движения поездов, характеристика перевозимых грузов, местные природно-климатические условия, ремонтопригодность и экономичность конструкций в целом и др. Установлено три типа верхнего строения для главных путей (тяжелый, средний (основной) и легкий, в зависимости от его технического оснащения (типа рельса, шпал и т. д.)

Рис. 2.3. Рельс:

1 - головка; 2 - шейка; 3 – подошва;

Рельсы(рис.2.3) непосредственно воспринимают нагрузку от подвижного состава, которая через шалы и балластный слой передается на земляное полотно, а также направляют движение колес в прямых и кривых участках пути. Кроме того, рельсы используются на участках с автоблокировкой, как проводники сигнального тока, а при электротяге - обратного тягового тока.

Основные геометрические размеры (включая допуски) рельсов, их массу, химический состав металла и некоторые другие характеристики определяет ГОСТ. Промышленность выпускает три основных типа рельсов для путей нормальной колеи, основные характеристики которых приведены в табл.2.1. Буква "Р" означает слово "рельс", цифра указывает массу одного пог. м. рельса в кг (с округлением).

Таблица 2.1 Основные характеристики рельсов.