Железнодорожная шпилька - Railroad tie

Деревянные шпалы используются на многих традиционных железных дорогах. На заднем плане - дорожка с бетонными связями.

Узы железной дороги , шпалы ( американский английский ), железнодорожная связь ( канадский английский ) или железнодорожная шпала ( австралийский и британский английский ) представляет собой прямоугольное поддержка рельсов в железнодорожных путей . Обычно уложенные перпендикулярно рельсам, шпалы передают нагрузки на балласт пути и земляное полотно , удерживают рельсы в вертикальном положении и удерживают их на правильной ширине .

Железнодорожные шпалы традиционно изготавливаются из дерева , но сейчас также широко используется предварительно напряженный бетон , особенно в Европе и Азии. Стальные стяжки распространены на второстепенных линиях в Великобритании; Пластиковые композитные стяжки также используются, но гораздо реже, чем деревянные или бетонные. По состоянию на январь 2008 года приблизительная доля рынка традиционных и деревянных шпал в Северной Америке составляла 91,5%, оставшаяся часть приходилась на бетон, сталь, азобе (красное железное дерево ) и пластиковый композит.

Расстояние между шпалами магистральной железной дороги составляет приблизительно от 19 до 19,5 дюймов (48-50 см) для деревянных шпал или 24 дюймов (61 см) для бетонных шпал. Количество шпал составляет 3250 деревянных шпал на милю (2019 шпал на км, или 40 шпал на 65 футов) для деревянных шпал или 2640 шпал на милю для бетонных шпал. Рельсы в США могут быть прикреплены к шпильке железнодорожной шпилькой ; опорные плиты из железа / стали, прикрученные к стяжке и прикрепленные к рельсу с помощью запатентованной системы крепления, такой как Vossloh или Pandrol, которые обычно используются в Европе.

Типы

Каменный блок

Тип железнодорожных шпал, использовавшихся на предшественниках первой настоящей железной дороги ( Ливерпульская и Манчестерская железная дорога ), состоял из пары каменных блоков, заложенных в землю, со стульями, удерживающими рельсы, прикрепленными к этим блокам. Одним из преимуществ этого метода строительства было то, что он позволял лошадям идти по среднему пути без риска споткнуться. Было обнаружено, что при использовании железных дорог с все более тяжелыми локомотивами трудно поддерживать правильную колею . Каменные блоки в любом случае не подходили для мягкого грунта, например, в Чат-Мосс , где приходилось использовать деревянные шпалы. В чем- то похожи библочные стяжки со стяжкой.

деревянный

Вариант крепления рельсов к деревянным шпалам

Исторически деревянные шпалы изготавливались путем рубки топором, называемого шпилькой для топора , или распиливания, чтобы получить по крайней мере две плоские стороны. В качестве галстуков используются различные породы древесины хвойных и лиственных пород, дуб , ярра и карри - популярные лиственные породы, хотя их все труднее получить, особенно из экологически чистых источников. Некоторые линии используют хвойные породы , в том числе пихту Дугласа ; Хотя у них есть то преимущество , что они легче переносят лечение , они более подвержены износу, но дешевле, легче (и, следовательно, с ними легче обращаться) и более доступными. Хвойную древесину обрабатывают, в то время как креозот является наиболее распространенным консервантом для железнодорожных шпал, также иногда используются консерванты, такие как пентахлорфенол , хромированный арсенат меди и некоторые другие консерванты. Иногда используются нетоксичные консерванты, такие как азол меди или микронизированная медь . Новые технологии консервирования древесины на основе бора используются на основных железных дорогах США в процессе двойной обработки, чтобы продлить срок службы деревянных шпал во влажных помещениях. Некоторые древесные породы (например, сал , моры , Джаррахе или azobé ) прочны настолько , что они могут быть использованы без лечения.

Проблемы с деревянными стяжками включают гниение, расщепление, заражение насекомыми, разрезание пластин, также известное как перетасовка стула в Великобритании (абразивное повреждение галстука, вызванное поперечным движением стяжной пластины) и вытягивание шипа (когда шип постепенно ослабляется. от галстука). Деревянные шпалы могут загореться; по мере старения у них появляются трещины, которые позволяют искрам останавливаться и легче разжигать огонь.

Конкретный

Бетонные связи на линии BNSF к северу от Якимы, Вашингтон

Бетонные шпалы дешевле и их легче получить, чем деревянные, и они лучше способны выдерживать большую нагрузку на ось и выдерживать более высокие скорости. Их больший вес обеспечивает лучшее сохранение геометрии пути , особенно при установке с непрерывным сварным рельсом. Бетонные шпалы имеют более длительный срок службы и требуют меньшего обслуживания, чем деревянные, из-за их большего веса, что помогает им дольше оставаться в правильном положении. Бетонные шпалы должны быть установлены на хорошо подготовленном земляном полотне с достаточной глубиной на свободно дренирующемся балласте для хорошей работы. Бетонные шпалы усиливают шум колес, поэтому деревянные шпалы часто используются в густонаселенных районах.

На линиях высших категорий в Великобритании (с самыми высокими скоростями и тоннажами) предварительно напряженные бетонные шпалы - единственные, разрешенные стандартами Network Rail .

Большинство европейских железных дорог теперь также используют бетонные опоры в стрелках и перекрестках из-за более длительного срока службы и более низкой стоимости бетонных опор по сравнению с древесиной, которую становится все труднее и дороже получать в достаточных количествах и качестве.

Стали

Стальные стяжки

Стальные стяжки изготавливаются из штампованной стали и имеют в сечении желобообразную форму. Концы стяжки имеют форму «лопатки», которая увеличивает поперечное сопротивление стяжки. К верхней поверхности стяжки привариваются кожухи для размещения системы крепления. Стальные шпильки в настоящее время широко используются на вспомогательных или низкоскоростных линиях в Великобритании, где их установка оказалась экономичной из-за их возможности установки на существующий балластный слой. Стальные шпалы легче бетона и, в отличие от древесины, могут укладываться в компактные связки. Стальные шпалы могут быть установлены на существующий балласт, в отличие от бетонных шпал, которые требуют полной глубины нового балласта. Стальные шпалы на 100% пригодны для вторичной переработки и требуют на 60% меньше балласта, чем бетонные, и до 45% меньше, чем деревянные.

Исторически стальные шпалы страдали из-за плохой конструкции и увеличения транспортных нагрузок в течение их обычно длительного срока службы. Эти устаревшие и часто устаревшие конструкции ограничивают допустимую нагрузку и скорость, но их все еще можно найти во многих местах по всему миру и они работают адекватно, несмотря на десятилетия эксплуатации. Существует большое количество стальных шпал со сроком службы более 50 лет, и в некоторых случаях они могут быть восстановлены и продолжают работать хорошо. Стальные шпалы также использовались в особых ситуациях, таких как железная дорога Хиджаза на Аравийском полуострове , где постоянно возникали проблемы с бедуинами , которые крали деревянные шпалы для костров.

Современные стальные шпалы выдерживают большие нагрузки, доказали свою эффективность на сигнальных путях и в неблагоприятных условиях. Для железнодорожных компаний большое значение имеет тот факт, что стальные шпалы более экономичны в установке в новом строительстве, чем деревянные шпалы, обработанные креозотом, и бетонные шпалы. Стальные шпалы используются почти во всех секторах мировых железнодорожных систем, включая тяжелые перевозки, класс 1, региональные, короткие линии, горнодобывающую промышленность, электрифицированные пассажирские линии (OHLE) и все отрасли промышленности. Примечательно, что стальные шпалы (опоры) за последние несколько десятилетий зарекомендовали себя как полезные стрелочные переводы (стрелочные переводы / точки) и обеспечивают решение постоянно растущей проблемы использования длинных деревянных шпал для такого использования.

Когда они изолированы для предотвращения проводимости через стяжки, стальные стяжки могут использоваться с системами обнаружения поездов и обеспечения целостности пути на основе рельсовой цепи . Без изоляции стальные шпильки можно использовать только на линиях без блокировочной сигнализации и железнодорожных переездов или на линиях, которые используют другие формы обнаружения поездов, такие как счетчики осей .

Пластмассы

Гибридная пластиковая железнодорожная стяжка KLP

В последнее время ряд компаний продают композитные железнодорожные шпалы, изготовленные из переработанных пластмассовых смол и переработанной резины. Производители заявляют, что их срок службы больше, чем у деревянных шпал с ожидаемым сроком службы в диапазоне 30–80 лет, что шпалы устойчивы к гниению и насекомым , и что они могут быть модифицированы специальным рельефом на дне для обеспечения дополнительной боковой стабильность. В некоторых случаях применения на основных путях гибридная пластиковая стяжка имеет утопленную конструкцию, которая полностью окружает балласт.

Помимо экологических преимуществ использования переработанного материала, пластиковые стяжки обычно заменяют деревянные стяжки, пропитанные креозотом, который является токсичным химическим веществом, и сами по себе подлежат переработке. Гибридные пластиковые железнодорожные шпалы и композитные шпалы используются в других железнодорожных приложениях, таких как подземные горные работы, промышленные зоны, влажная среда и густонаселенные районы. Гибридные железнодорожные шпалы также используются для частичной замены гнилых деревянных шпал, что приводит к постоянной жесткости пути. Гибридные пластиковые стяжки и композитные стяжки также дают преимущества на мостах и ​​виадуках, поскольку они приводят к лучшему распределению сил и снижению вибрации соответственно на балки моста или балласт. Это связано с лучшими демпфирующими свойствами гибридных пластиковых стяжек и композитных стяжек, что снижает интенсивность вибраций, а также звукопоглощение. В 2009 году Network Rail объявила, что начнет замену деревянных шпал на переработанный пластик. но I-Plas стала неплатежеспособной в октябре 2012 года.

В 2012 году Новая Зеландия заказала у Axion пробную партию переработанных композитных стяжек марки EcoTrax для использования на стрелочных переводах и мостах, а в 2015 году - еще трехлетний заказ, но затем в декабре 2015 года Axion объявила о банкротстве, хотя продолжает торговля. Эти связи разработаны доктором Носкером из Университета Рутгерса.

Композитные шпалы, изготовленные из различных переработанных пластиков, были представлены в Уилтшире , Соединенное Королевство, в 2021 году. Они были установлены в качестве альтернативы деревянным шпалам на мосту, где бетонные шпалы были бы слишком тяжелыми. Хотя это был первый случай установки пластиковых шпал на магистральных путях в стране, ранее они использовались на узкоколейных железных дорогах .

Галстуки также могут быть изготовлены из стекловолокна .

Нетрадиционные формы галстуков

Y-образные завязки

Y-образная направляющая рядом с обычной направляющей

Необычной формой стяжки является Y-образная стяжка, впервые разработанная в 1983 году. По сравнению с обычными стяжками, требуемый объем балласта уменьшен из-за характеристик распределения нагрузки Y-образной стяжки. Уровень шума высокий, но сопротивление движению очень хорошее. Для кривых трехточечный контакт стальной Y-образной стяжки означает, что точная геометрическая посадка не может быть соблюдена с фиксированной точкой крепления.

Сечение стяжки - двутавр .

По состоянию на 2006 год было построено менее 1 000 км (621 миль) Y-образного пути, из которых примерно 90 процентов находится в Германии .

Близнецы

Стяжка ZSX Twin производится Leonhard Moll Betonwerke GmbH & Co KG и представляет собой пару двух предварительно напряженных бетонных стяжек, соединенных в продольном направлении четырьмя стальными стержнями. Эта конструкция считается подходящей для путей с крутыми поворотами, путей, подверженных температурным нагрузкам, например, для поездов с вихревыми тормозами и мостов, а также в качестве переходных путей между традиционными путями и плитами или мостами.

Широкие галстуки

Бетонные моноблочные стяжки выпускаются и более широкой формы (например, 57 см или 22 см).+12  дюйма) таким образом, чтобы между шпалами не было балласта; эта широкая стяжка увеличивает поперечное сопротивление и снижает давление в балласте. Система использовалась в Германии, где широкие шпалы также использовались в сочетании с безбалластными путевыми системами GETRAC A3.

Двухблочные стяжки

Спальное место с двумя блоками

Библочные (или двублочные) шпалы состоят из двух бетонных рельсовых опор, соединенных стальным стержнем. Преимущества включают повышенное поперечное сопротивление и меньший вес, чем у моноблочных бетонных шпал, а также исключение повреждений от скручивающих сил в центре шпал за счет более гибких стальных соединений. Этот тип стяжки широко используется во Франции и используется на высокоскоростных линиях TGV . Биоблочные связи также используются в безбалластных путевых системах. Преобразование манометра за счет резки и приваривания дополнительной планки для соответствия новому калибру.


Каркасные стяжки

Стяжки каркаса (нем. Rahmenschwelle ) включают в себя как боковые, так и продольные элементы в единой монолитной бетонной отливке. Эта система используется в Австрии ; в австрийской системе гусеница крепится к четырем углам рамы, а также поддерживается посередине рамы. Смежные стяжки рамы стыкуются вплотную друг к другу. Преимущества данной системы перед обычной поперечиной: повышенная поддержка пути. Кроме того, методы строительства, используемые для этого типа пути, аналогичны тем, которые используются для обычного пути.

Лестничная дорожка

В трапеции шпалы укладываются параллельно рельсам и имеют длину несколько метров . Структура похожа на след Брунеля ; эти продольные связи могут использоваться с балластом или с опорами из эластомера на твердой опоре без балласта .

Крепление рельсов к шпалам

Существуют различные способы крепления рельса к шпалам. Исторически шипы уступили место чугунным стульям, прикрепленным к стулу, в последнее время пружины (такие как зажимы Pandrol ) используются для крепления рельса к стулу с завязками.

Другое использование

Деревянные галстуки превращены в скульптуры на железнодорожном вокзале Нортфилда
Каменный блок из шотландской железнодорожной магистрали Ardrossan Railway, использованный для строительства погрузочного дока.

В последние годы деревянные шпалы также стали популярными для садоводства и озеленения , как для создания подпорных стен и садов с приподнятыми грядками, так и иногда для строительства ступеней. Традиционно шпалы, продаваемые для этой цели, представляют собой списанные шпалы, снятые с железнодорожных линий, когда заменяются новыми шпалами, и их срок службы часто ограничен из-за гниения. Некоторые предприниматели продают новые галстуки. Благодаря наличию древесных консервантов , такие как каменноугольная смола , креозот или соли из тяжелых металлов , железнодорожные шпалы ввести дополнительный элемент почвы загрязнения в сады и избежать многих собственников. В Великобритании новые дубовые или сосновые балки такой же длины (2,4 м), что и стандартные железнодорожные шпалы, но не обработанные опасными химикатами, теперь доступны специально для садового строительства. Они примерно вдвое дороже переработанного продукта. В некоторых местах железнодорожные шпалы использовались при строительстве домов, особенно среди лиц с низкими доходами, особенно вблизи железнодорожных путей, в том числе служащих железных дорог. Они также используется как списывание для доков и эллингов .

Испанский художник Агустин Ибаррола использовал переработанные галстуки Renfe в нескольких проектах.

В Германии использование деревянных шпал в качестве строительного материала (а именно в садах, домах и во всех местах, где возможен регулярный контакт с кожей человека, во всех местах, часто посещаемых детьми, и во всех областях, связанных с производством или обработкой пищевых продуктов в в любом случае) были запрещены законом с 1991 года, поскольку представляют значительный риск для здоровья и окружающей среды. С 1991 по 2002 год это регулировалось Teerölverordnung ( Постановление о Carbolineum ), а с 2002 года регулировалось Chemikalien-Verbotsverordnung (Постановление о запрещении химических веществ), § ​​1 и Приложение, части 10 и 17.

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

СМИ, связанные с железнодорожными связями, на Викискладе?