Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

33.«Elektr. Bahnen», 1968, 39, № 9, s. 202—214.

34.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 13, p. 498—499.

35.«Ry Gaz», 1968, v. 124, № 13, p. 492-—493.

тация композиционных тормозных колодок на вагонах». ЦНИИ ТЭИ и пропаг. ж.-д. транспорта. Серия вагоны и вагонное хозяйство., вып. 50, 1969 г.

39.«Ferrocarriles у tranvias», 1968, 32, № 374, 347.

40.«Railway Gaz», 1968, 124, № 22, 842.

41.«Railway Gaz», 1970, 126, № 25, 169.

42.Патент США № 3410374, 1968.

43.Швейцарский патент № 441890, 1968.

44.Японский панент № 9970, 1969.

45.Французский патент № 1575746, 1969.

46.Ежемесячный бюллетень Международной ассоциации железнодорожных

конгрессов, 1970, № 5, 42.

I

Г л а в а 5

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В УСТРОЙСТВЕ ПУТИ И СООРУЖЕНИЙ

1. Общие сведения

На железнодорожном транспорте многих зарубежных стран поли­ мерные материалы нашли разнообразное применение в устройстве железнодорожного пути. Использование их объясняется стремлением к усовершенствованию пути, что стало возможным благодаря наличию у этих материалов ряда ценных свойств. Хорошие электро- и гидро­ изоляционные способности, химическая устойчивость, достаточная усталостная прочность при многократных нагружениях, высокая износостойкость, незначительное водопоглощение и амортизационные свойства полимерных материалов открыли возможность применением их улучшить те или иные технические и экономические характеристи­ ки устройства пути.

Применение полимерных материалов, начатое в некоторых странах несколько десятилетий назад, для отдельных деталей рельсовых скреп­ лений привело к расширению полигона их использования в верхнем строении пути и железнодорожных сооружениях. Постоянное совер­ шенствование конструкций пути и создание новых полимерных ма­ териалов вызвали интенсивные исследования и экспериментирование

вобласти дальнейшего увеличения их применения. Благодаря этому

впоследние годы разные полимерные материалы широко применяют для электроизоляционных и амортизационных деталей, материалов и клеев в конструкциях промежуточных рельсовых скреплений, изоли­ рующих рельсовых стыков, стрелочных переводов как в строительстве новых железных дорог, так и при ремонте верхнего строения пути. Увеличение выпуска и создание промышленностью новых типов поли­ мерных материалов, открывающих новые возможности, привели к еще

большему расширению их использования. В последние годы предпри­ нимаются попытки повышения с помощью полимерных материалов прочности и долговечности щебеночной призмы железнодорожного полотна, создания шпал на основе синтетических материалов и повы­ шения с помощью полимерных материалов несущей способности грунтов земляного полотна.

2. Элементы железнодорожного полотна

На одной из опытных железных дорог Ачесон Торека и Санта Фэ

вСША проводятся экспериментальные работы по стабилизации и соз­ данию монолитности щебеночной балластной призмы путем введения

внее связующего полимерного материала. Полимерный материал под

названием петросет РБ соединяет эластичной пленкой в точках сопри­ косновения отдельные фракции щебня в единую упругую систему [1]. Модифицированная таким образом балластная призма приобретает большую прочность и долговечность, лучшие демпфирующие характери­ стики и способность поглощать большие толчки, удары и вибрацию, передаваемые при проходе поездов. Кроме того, образование меж­ щебеночной связи само по себе снижает возможность загрязнения бал­ ласта, повышает его работоспособность, увеличивая межремонтный срок службы верхнего строения пути. Отмечается, что в проводимых исследованиях создание монолитности щебеночной призмы проводи­ лось следующим образом. Готовая балластная призма сначала хорошо промывалась (поливалась водой), 15 мин выдерживалась и после этого смачивалась раствором аммиака и тоже выдерживалась в течение 15 мин. После этого она опрыскивалась водной эмульсией петросета РБ. Через час после такой обработки отдельные фракции щебня схваты­ вались между собой, а через 4 дня происходило полное отверждение связующего полимера между щебнем с образованием единой системы. Состав материала петросет РБ неизвестен, но можно предполагать, что для этих целей использовалась латексная эмульсия или ее мо­ дификации.

Испытания балласта для сравнения с обычным проводились под статической нагрузкой, равной 22,7 т, и динамической —22,7 и 34 т с частотой нагружения соответственно 5 и 250 циклов в 1 мин. При этом просадка шпал на обычном балласте составила 14,9 мм после 3 млн. циклов нагружения, а на обработанном петросетом РБ после 4 млн. циклов нагружения — только 2,2 мм, лишь после 11 млн. циклов достигла 5,8 мм.

Проведенные испытания показали, что стабилизированная поли­ мерным материалом балластная призма под воздействием динамических нагрузок по сравнению с обычным балластом дает примерно в 10 раз меньшие просадки. Упругие просадки шпал под динамической нагруз­ кой составляют примерно 60% величины просадки шпал под действием статической нагрузки. Величина ускорений шпал и земляного полотна в вертикальной плоскости под действием динамических нагружений составляет примерно 3/4 величины ускорений обычного балласта,

авеличина бокового сопротивления незагруженного пути на стабили­ зированном балласте примерно в пять раз выше, чем на обычном.

ВЧССР проводятся исследования по усилению верхнего строения пути с использованием полимерных материалов в качестве гидроизо­ ляции грунтового основания [2]. Новый способ укрепления верхней поверхности земляного полотна заключается в том, что на грунт, под основание балластной призмы, укладывается гидроизоляционный слой, ,

азатем сборные плиты из предварительно напряженного железобетона, имеющие незначительную толщину и вес. Наличие гидроизоляции повышает стабильность грунтового основания, особенно в дождливые периоды года. Верхнее, укрепляемое таким образом строение пути выполняется путем укладки на грунт сначала поливинилхлоридной

гидроизоляционной пленки, на которую по песчаной прослойке укла­ дывают затем железобетонные плиты размером 300 X 50 X 6 см, яв-

166

ляющиеся основанием для щебеночного балласта, покрываемого гидрофабизированной золой. Предварительные испытания плит в комби­

применяются для гидроизоляции земляного полотна и в других стра­ нах. В Японии для предотвращения просадки пути, сооружаемого на влагонепроницаемых грунтах в районе г. Кобе, была использована гидроизоляция из неопреновой пленки. Полотнища неопрена размером 3,96 X 5,03 м и толщиной 1 мм склеивали внахлестку синтетическим клеем на основе неопрена. Длина участка пути, покрываемого гидро­ изоляционной пленкой, достигала 100 м. На неопреновое покрытие укладывался слой песка толщиной 150 мм, на который помещалась балластная призма и укладывался путь. Ширина неопренового покры­ тия грунта составляла приблизительно 9 м. Ранее, начиная с 1964 г., таким же образом, но с использованием пленок из различных полимер­ ных материалов осуществлялась опытная гидроизоляция на разных участках линии Новая Токайдо. Из шести типов испытывавшихся гид­ роизоляционных эластичных покрытий наилучшим оказалось покры­ тие из неопрена. Эксперименты в этом направлении продолжаются (рис. 106).

Укрепление земляного полотна путем использования гидроизоля­ ционных полимерных пленок производится на дорогах ФРГ. Для за­ щиты и оздоровления земляного полотна и для водоотлива широко применялась поливинилхлоридная пленка (рис. 107, 108). Наряду с этим на железных дорогах ФРГ проводятся работы по использованию асфальтовых покрытий балластного щебня [3]. Это осуществляется для защиты пути от влаги и загрязнения, а также для повышения тре­ ния опорной поверхности шпал. Значение применения асфальта и би­ тума в указанных целях особенно возрастает в условиях повышения скорости движения поездов, увеличения осевых нагрузок, грузонапря­ женности дорог, осложняющих условия работы и текущего содержания пути.

Опытная конструкция асфальтового покрытия щебеночной балласт­ ной призмы рассматривается как первый шаг к созданию «вечного» верхнего строения пути. Асфальтом заливают слой щебня призмы на глубину 30—40 см. Этим повышают прочность и упругость балластной призмы, защищают от проникновения влаги, загрязнений и предо­ храняют щебень от истирания.

Первый участок пути с асфальтовым покрытием был уложен в 1963 г. Затем еще несколько участков. Такое устройство пути дало поло­ жительные результаты, значительно снизив расходы на его текущее со­ держание.

Для оздоровления пути вместо укладки песчаного защитного слоя, укрепления грунтов или покрытия основной площадки водонепроница­ емыми пленками, требующих длительного перерыва движения, начи­ нают применять дренирование. Водоотвод в этом случае осуществляет­ ся при помощи трубчатых дренажных устройств, закладываемых

Рис. 105. Гидроизоляция грунтового основания пути на железобе­ тонных плитах:

Рис. 106. Схематичный разрез железнодорожного земляного полотна линии Токио — Саньо, защищенного от поверхностных вод гидроизо­ ляционной пленкой:

Рис. 107. Гидроизоляция грунта насыпи железнодорожного полотна:

пленка; 10 — песчаный слой толщиной 7,5 см

168

Рис. 108. Укладка гидроизоляционной поливинилхлоридной пленки на защитный песчаный слой грунтового основания железнодорожного полотна

под балласт через шпальные ящики. Дренирующее устройство пред­ ставляет собой круглую или сплюснутую сетчатую пластмассовую тру­ бу, заполненную ватообразным пенополистиролом и имеющую внутри вторую перфорированную трубу меньшего диаметра, также из пласт­ массы (полиэтилена или поливинилхлорида). Внутренняя труба выводится в междупутье на поверхность балласта, второй ее конец является водосточным и выпускается на откос [41. На Австрийских железных дорогах в пределах Венской дистанции пути было уложено в 1967 г. несколько таких дренажных устройств. Окончательных выводов о качестве такого метода оздоровления пути из-за крат­ ковременной работы участков еще не сделано, но отмечается, что полученные результаты являются весьма обнадеживающими.

Плиточные и рамные бетонные основания давно испытываются в различных странах мира. Накоплен опыт их эксплуатации и выявле­ ны особенности и недостатки применяемых конструкций. Теоретиче­ ское изучение процессов взаимодействия подвижного состава и пути позволило выбрать оптимальные параметры прокладок и прикрепителей, упругие характеристики которых позволяют обеспечить допусти­ мый уровень сил на контакте колеса с рельсом [46]. Одним из вариантов конструкции безбалластного пути является конструкция, применен­ ная на Швейцарских железных дорогах в тоннеле Бёзберг на линии Белль — Цюрих в 1967 г. (рис. 109). Модуль упругости порис­ той неопреновой подушки составляет 6 КГІсм.3. Объем ее пустот дости­ гает 50% общего объема. После трех лет эксплуатации эта конструк­

169