Устойчивость пути

Устойчивость пути — способность железнодорожного пути сопротивляться нарушению равновесия при действии на него внешних и внутренних сил. Основными формами потери устойчивости железнодорожного пути являются:

выброс пути;

поперечный сдвиг рельсо-шпальной решётки под действием поперечных сил, развиваемых при движении экипажей;

различные виды потери устойчивости откосов земляного полотна.

Выброс пути представляет собой деформацию продольного изгиба рельсо-шпальной решётки (горизонтальное остаточное поперечное смещение в её балластном слое), вызванную действием в этих рельсах внутренних напряжений сжатия от продольных сил. Последние могут возникнуть при повышении температуры рельсов или при угоне пути в условиях, когда удлинения рельсов невозможны или возникают большие силы сопротивления этим перемещениям (отсутствие зазоров в стыках, действие сил трения рельса в скреплениях и т. п.).

Зависимость смещения рельсо-шпальной решётки от продольной силы

Выброс пути протекает следующим образом. При увеличении продольных сил в рельсах до некоторого значения N₁ (см. рисунок) поперечные смещения рельсов не возникают. При N>N₁ они появляются и затем прогрессивно возрастают; при N=N_з мгновенно (в доли секунды) происходит поперечное смещение (выброс) f_з рельсо-шпальной решётки на расстояние до 40 см. Силу N_з называют закритической силой. Значение N_к, при котором средние поперечные смещения достигают f_к=0,2—0,4 мм, называют критической силой. Значения N_к и N_з зависят от размеров площади поперечного сечения и изгибной жёсткости рельсов, материала шпал и балласта, степени уплотнения балластного слоя, эпюры шпал (шт./км), кривизны пути и размеров неровностей пути в плане. С увеличением кривизны пути и размеров неровностей значения N_к уменьшаются, а с увеличением остальных параметров возрастают. Значение N_з определяют различными расчётными методами; уточняют N_к и N_з в результате опытов. Значение N_к (суммарное по обоим рельсам) в зависимости от указанных выше параметров пути и его состояния равно 0,5—2,5 МН.

Потеря устойчивости пути (значительный поперечный сдвиг) от воздействия на него рамной силы У_р (см. Нагрузки на путь) под каким-либо колесом двигающегося экипажа возникает тогда, когда У_р>R, где R — продольная сила сопротивления поперечному перемещению шпалы в балласте под этим же колесом экипажа. Сила R в основном определяется трением шпалы по балласту, поэтому она пропорциональна статической нагрузке Q от оси экипажа на рельсы. В качестве критерия устойчивости в этом случае принимают соотношение α=У_р/Q.

Опытами установлено и на отечественных железных дорогах принято, что устойчивость пути со щебёночной балластной призмой обеспечена, если соблюдено условие α≤0,4, а с песчаной призмой α≤0,3.

На зарубежных железных дорогах в большинстве случаев приняты значения α, меньшие указанных.

Источник:

• «Энциклопедия железнодорожного транспорта», научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1995 год.