3.3 верхня будова колії

3.3.1 Призначення та види рейок

Рейки є найголовнішим елементом верхньої будови колії та призначені:

а) сприймати навантаження від коліс рухомого складу та передавати це навантаження елементам верхньої та нижньої будови колії;

б) направляти колеса рухомого складу при їх русі;

в) на ділянках з автоблокуванням служити провідником сигнального струму, а при електротязі – провідником зворотного тягового струму.

Рейки за масою та обрисом поперечного перерізу підрозділяються на типи. Стандартними є рейки типів Р 50 (51,67 кг на 1 м довжини), Р 43 (44,65 кг на 1 м довжини), Р 65 (64,72 кг на 1 м довжини) та Р 75 (74,44 кг на 1 м довжини) (літера Р позначає рейку, цифра – маса 1 м довжини рейки в кілограмах).

Металеві шпали в Україні використовуються вкрай рідко. Такий вид шпал широко застосовується в країнах з вологим і жарким кліматом (Індія, Пакистан). 

Переваги металевих шпал: більш тривалий строк служби ніж дерев’яні шпали; менша ніж у залізобетонних шпал вага; можливість їх укладання в гарячих цехах.

Недоліки металевих шпал: велика жорсткість; значний шум під час руху поїзда; електропровідність. 

3.3.3 Рейкові скріплення та протиугони

Рейкові скріплення бувають проміжні та стикові.

Рейки прикріплюють до шпал, плит або інших опор проміжними скріпленнями. Від їх конструкції залежать надійність роботи рейкової колії, сталість ширини колії, величина угону, робота рейкових кіл автоблокування і т.д. 

Скріплення буває:

• нероздільне, коли рейка прикріплюється до шпал або брусів костилями чи шурупами, які пронизують і підкладку;

• роздільне, коли рейка прикріплюється до підкладок жорсткими болтами, а підкладка до шпали – болтами або шурупами;

• змішане, коли рейка прикріплюється до шпал двома або трьома основними костилями, які пронизують підкладку, а також двома пришивними костилями, які окремо з’єднують підкладку і шпалу.

Для зменшення інтенсивності зносу шпал під підкладкою розміщують прокладки з гуми, гомбеліту або іншого матеріалу товщиною 6-10 мм.

Роздільні скріплення застосовуюь на дерев’яних і залізобетонних шпалах. При цьому виді скріплення рейка прикріплюється до підкладки на кожному кінці шпали двома жорсткими або пружинними клемами і клемними болтами. Підкладка прикріплюється до дерев’яної шпали чотирма шурупами або пружними костилями, до залізобетонної – двома шурупами або двома закладними болтами.

Роздільні скріплення застосовуюь на дерев’яних і залізобетонних шпалах. При цьому виді скріплення рейка прикріплюється до підкладки на кожному кінці шпали двома жорсткими або пружинними клемами і клемними болтами. Підкладка прикріплюється до дерев’яної шпали чотирма шурупами або пружними костилями, до залізобетонної – двома шурупами або двома закладними болтами.

Нероздільне скріплення, у якого відсутні обшивні костилі, дозволяється застосовувати на дільницях, що експлуатуються, де раніше були укладені рейки більш легких типів, ніж Р43.

На дерев’яних шпалах найбільш розповсюджене костильне скріплення змішаного типу, що застосовується для рейок Р43 і важче.

3.3.4 Стикове рейкове скріплення

Колія може бути стиковою (ланковою) і безстиковою. Стикова колія складається з ланок (суцільних рейок) стандартної довжини: 25м і 12,5м. Безстикова колія являє собою пліті довжиною до 800м (короткі) і більше 800м (довгі). Раніше основною конструкцією колії була ланкова, нині пріоритет віддається безстиковій.

Місце сполучення і скріплення рейок між собою називається рейковим стиком. Звичайне стикове з’єднання складається із двох металевих стикових накладок, шести або чотирьох болтів з гайками і пружинними шайбами. Рейки, які з’єднуються, повинні мати на кінцях по 2 або 3 отвори.

По розташуванню щодо шпал розрізняють стики між шпалами, на шпалах і на здвоєних шпалах. В якості стандартних прийняті стики між шпалами, що забезпечують більшу гнучкість і зручність підбиття баласту під стикові шпали.

Так як зі зміною температури довжина рейок змінюється, між торцями рейок в стиках залишають зазор, найбільша величина якого щоб уникнути сильних ударів коліс рухомого складу не повинна перевищувати 35мм. Величина конструктивного (нормального) зазору повинна бути в межах 21-22 мм.

На лініях з автоблокуванням на межах блок-ділянок влаштовують ізолюючі стики, мета яких розділити рейкові кола на електрично ізольовані ділянки. Їх призначення – не пропускати електричний струм з однієї рейкової нитки в іншу. В ізолюючих стиках зазор між рейками має бути 5-8 мм. Ці стики можуть бути збірними чи клеєболтовими. В збірних використовуються облягаючі металеві накладки, в клеєболтових – типові шестиотворні двоголові накладки.

Число протиугонів, яке встановлюють на рейки, залежить від вантажонапруженості лінії, типу рухомого складу, довжини рейок, значення гальмівних і негальмівних ділянок, одноколійних або двоколійних ліній і т.д. Найменше число пар протиугонів при рейках довжиною 25 м - 14, а найбільше - 44.

3.3.6 Призначення баластного шару

Рейко-шпальна решітка укладається на баластний шар. Призначення баластного шару - сприймати навантаження від шпал і передавати його на основну площадку земляного полотна. Крім того, цей шар виконує роль пружної подушки, пом'якшуючи удари від коліс. Баластний шар має також велике значення в забезпеченні стабільного положення рейко-шпальної решітки. Якщо він рівномірно ущільнений, добре дренує, то на колії не будуть виникати просадки, перекоси, виплески, не буде збиватися правильний напрямок колії в плані. Матеріал для баласту повинен бути міцним, тобто не дробитися в процесі роботи під поїздами; стійким, щоб укоси його не обсипалися; пружним як влітку, так і взимку. Баласт повинен швидко пропускати воду, не затримуючи її, не повинен видуватися вітром, вимиватися водою. 

Які ж застосовують баластні матеріали і як вони задовольняють перерахованим вимогам? У перелік баластних матеріалів входять щебінь, гравій, пісок, шлаки. Під баластним шаром із щебеню влаштовують пісчану подушку.