КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ПУТЕВОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Железнодорожный путь является частью железных дорог, одной из ведущих подотрослей железнодорожного транспорта, от его эксплуатации зависит бесперебойность и безопасность движения поездов. Путевое хозяйство хозяйство включает железнодорожный путь с его многочисленными сооружениями и обустройствами, комплексом хозяйственных предприятий и производственных мормирований

От технического состояния пути зависит непрерывность и безопасность движения объем перевозок, а так же эффективность использования подвижного состава. Для обеспечения технического состояния железнодорожного пути требуется постоянный контроль, предупреждение появляющих неисправностей, проведение капитального и среднего  ремонтов пути. Основные материалы для эксплуатации и ремонта пути: рельсы, шпалы, промежуточные скрепления, изолирующие стыки, балластные материалы. Для ремонта земляного полотна используются материалы для укрепления откосов, насыпей, выемок водоотводных сооружений, дренажных соооружений это щебень камень бетон бетонные и железобетонные изделии трубные изделии. Задачи путевого хозяйства не только осуществлять контроль и проведения ремонтов пути, но и снижать себестоимость этих ремонтов путем, совершенствование технологий производства работ внедрение новой высокопроизводительной техники применение новых материалов взамен марально-устаревших что влияет на стоимость перевозок а в целом на экономику страны.

В путевом хозяйстве уже нашло широкое применение изделия из композиционных материалов так были заменены изолирующие стыки с объемными накладками на изолирующие стыки с композиционными материалами типа Апатек в настоящее время практически полностью они были заменены что снизило металло-эмкость стыка повысило надежность эксплуатации, снизились затраты на содержание их. Изолирующие стыки с объемлищими  накладками требуют постоянного наблюдения и проведение замены изоляции не менее чем два раза в год. Изолирующие стрыки с композициооными накладками замена производится при капитальном ремонте.

Большое внимание уделяется применению композиционных материалов при ремонте земляного полотна и водоотводных сооружений это устройство лотков взамен железобетонных лотков что уменьшает вес лотков примерно в 3-4 раза что экономится на перевозках этих изделий и соответствено затраты по укладке их

Для реконструкции поврежденных бетонных волноотбойных стен была разработана несъемная опалубка из композитного материала в виде композитных панелей. Панели монтируются, на поврежденную поверхность волноотбойной стены и под них закачивается бетон. В дальнейшем панели защищают бетонную стену от агрессивного воздействия. Возможны два варианта реконструкции — с восстановлением зоны разрушения и с полным восстановлением контура стены с учетом увеличения ее высоты.

Применение композитных материалов при строительстве и реконструкции волноотбойных стен позволило значительно снизить сроки строительных работ и затраты на их проведение. Прогнозируемый срок службы волноотбойных стен из композитных материалов составляет не менее 70 лет.

Рисунок 1. Водоотводный лоток из композиционных материалов

Хорошо зарекомендовала для укрепления откосов земляного полотна, а также усиления основной площадки земляного полотна георешетка изготовленная из полимерных материалов, что дает возможность снизить расходы на капитальный ремонт земляного полотна и снизить эксплуатационные расходы по содержанию пути. Для укладки георешетки создан комплекс путевых машин по укладке ее при капитальном ремонте и модернизации пути что снизило затраты труда, улучшило качество выполняемых работ и сократило сроки ремонта.

Рисунок 2,3. Комплекс путевых машин для укладки георешетки и очистки щебня

Одним из важнейших строений верхнего строения пути, где необходимо использовать композитные материалы это шпальное хозяйство.

Композиционные шпалы могут найти применение на любой железнодорожной линии, в том числе на скоростных и высокоскоростных линиях Конструктивно шпалы могут использоваться слюбым типом промежуточного скрепления (ДО, КБ, ЖБР, АРС), а также и другими импортного происхождения.

В составе композиционной шпалы имеются поры, которые формируются в печи при запекании полимера. Они обеспечивают прочность и надежность шпалы, тем что, трещина, возникшая в шпале во время процесса эксплуатации, не начинает увеличиваться.  Такие шпалы не деформируются и не боятся влаги, химически устойчивы, не ржавеют, не рассыхаются и не изменяют характеристик в диапазоне температур от +60 до -60°C. Изделие обладает высокой точностью геометрических параметров и изготавливается любым известным способом формования, включая литье в пресс-формы.

В качестве композиционного полимерного материала используют полиэтилен высокого давления (ПЭВД) - около 80% и резиновая крошка - около 20% с применением стабилизаторов, концентраторов и других присадок при определенных технологических параметрах спекания, остывания и т.д. Смесь композиционного полимерного материала, готовится, таким образом, чтобы максимально сохранить известные физико-химические свойства первичного полимера: химическая стойкость, морозостойкость, высокие диэлектрические и изоляционные свойства, не чувствительность к удару (амортизатор), эластичность. Немаловажно и другое свойство ПЭВД - его экологичность. Он безопасен для организма человека при непосредственном контакте с ним, и легко может быть переработан вторично.

Главной задачей, является создание дешевой, конкурентной, конструктивно и технологически простой шпалы, обладающей простотой  изготовления, малой материалоемкостью, высокой точностью геометрических параметров, высокой сопротивляемостью продольным и поперечным смещениям при эксплуатации и необходимыми показателями прочности, износостойкости, упругости и диэлектричности, повышение срока службы шпалы, снижение себестоимости и трудоемкости монтажа и обслуживания железнодорожных путей.

Решение этой задачи достигается появлением ряда нововведений. Шпала выполнена в виде бруса, с постоянным сечением трапецеидальной формы по всей длине шпалы, а подошва шпалы, сплошь выполнена в виде пространственной ячеистой сотовидной конструкции состоящей из несвязанных между собой ячеек, которые в плане расположены по вертикали и горизонтали. Это дает хорошее сцепление шпалы с частицами балласта верхнего строения пути, чем обеспечивается необходимое сопротивление перемещению вдоль и поперек пути, что увеличивает срок службы пути между очередными ремонтами.

Другим новшеством, по сравнению с прототипом, является горизонтальное расположение на опорной поверхности рельс продольных элементов металлической арматуры предназначенной для устройства крепления рельс. За счет горизонтального расположения верхней арматуры и армирующего короба, крепеж рельс к шпале, возможно осуществлять разными устройствами использующих сегодня для бетонной, железобетонной и деревянной шпал. Фактически, мы создали шпалу, в которой возможно использование одного из трех известных на сегодняшний день креплений - под костыли, под закладные болты, под винты.

Шпала состоит из пористого композиционного полимерного материала , имеющего металлическую арматуру на верхней поверхности в местах крепления рельсов в виде вкладышей  и на нижней опорной поверхности в виде сплошного короба расположенного по всей длине шпалы.

Рисунок 4. Рельсошпальная решетка с композиционными шпалами

Список литературы:

1. Барабанщиков Ю.Г. Строительные материалы и изделия : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Ю.Г. Барабанщиков. – 7-е изд., стер – М. : Издательский центр «Академия», 2017. – 416с.
2. Ремонт и содержание земляного полотна, укрепительных и водоотводных сооружений [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студентов спец. 08.02.10 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство / Т.В. Бахтина, преп. ВТЖТ – филиала РГУПС. – Волгоград: ВТЖТ-филиал РГУПС, 2017. – ЭОР ВТЖТ – филиал РГУПС.