Рельсовый транспорт

В качестве рельсового транспорта в строительной сфере востребованы железнодорожные пути со стандартной (1524 мм) или узкой (750 мм) колеей.

Особые достоинства железнодорожного транспорта:

• относительная небольшая стоимость перевозки;
• возможность перевозить крупные партии строительных товаров в небольшом количестве единиц транспортных средств в составе по причине большой грузоподъемности. Важный нюанс заключается в том, что в полной мере эти положительные моменты реализуются при перевозке свыше 200 км. Если не соблюдать данное условие, то вы получите крайне низкий среднесуточный пробег железнодорожного транспорта. Нахождение в пути вагонов с перевозимым грузом колеблется лишь от 4 до 5 % времени от времени общего транспортного цикла. Это значительно увеличивает себестоимость грузоперевозок. Поэтому лучше выбирать другой транспорт для перевозки. В строительных целях железнодорожный транспорт применяют при возведении гидротехнических сооружений и промышленных зданий. При разработке крупных карьеров по добыче строительных материалов. Годовой объем транспортировки грузов составляет более 1 млрд. т.

Все многообразие железнодорожных путей подразделяют на ряд разновидностей:

• подъездные (соединяют строительные площадки с общей сети железных дорог);
• внутрипостроечные. В состав железнодорожного пути включают:
• земляное полотно;
• верхнее строение, которое уложено поверх. К земляному полотну выдвигаются два основных требования: высокая прочность и устойчивость к воздействию неблагоприятных внешних факторов любого типа. Именно поэтому полотну из земли придают профиль трапеции (сливная призма). Такой технический прием позволяет естественный эффективный отвод воды. Для удаления избытка влаги служат кюветы (сливные канавы) с обеспеченным продольным уклоном. Дополнительно применяются поперечные профили на отдельных участках насыпи и технологические выемки. Схема 1. Поперечные профили железнодорожной насыпи. Схема 2. Поперечные и продольные профили. Схема и план. Крутизна откосов железнодорожных насыпей и выемок характеризуется соотношением высоты к заложению (1:m). Зависит он от целого ряда индивидуальных особенностей местности:
• тип грунта;
• высота откоса;
• продолжительность эксплуатации железной дороги;
• для выемки учитывают высоту снежного покрова. Для обустройства железнодорожного полотна применяют 2 основных метода:
• продольный;
• поперечный. При продольном варианте технического решения грунт, который изымают из технологической выемки, перемещается по направлению вдоль движения трассы. Его применяют для обустройства земляной насыпи. При поперечном подходе – в процессе проходки его складывают в постоянный отвал. Он называется кавальер. Его располагают на некотором удалении от выемки. На участке насыпи требуемый грунт выкапывают из выемки, которая еще называется резерв. Она всегда расположена сбоку от железнодорожной трассы. Снижение стоимости строительства пути (Е) целесообразно за счет минимизации трудоемких и дорогостоящих земляных работ за счет уменьшения их объемов. Для этого снижают глубины выемок и высоту насыпей без ухудшения качества железнодорожного пути. В условиях пересеченной местности такой результат достигают путем развития ж/д трассы в плане с оптимальным ее приближением к направлению горизонталей. Второй вариант – уклоны дороги. При первом варианте удлиняется протяженность пути, то есть его стоимость верхнего строения увеличивается (другой компонент показателя Е). Неизбежно повышаются затраты на эксплуатацию (Э). Дальность пробега в данном случае будет больше. При втором варианте приходится преодолевать крутые склоны. Это приведет к уменьшению грузоподъемности составов. Грузов будет перевозиться не так много, как при реализации первого варианта. Это приведет к стремительному росту эксплуатационных затрат (Э). Во время проектирования и уже в плане дорожной рельсовой трассы исходят из нормативной для каждого из видов транспорта величины руководящего уклона ip, т. е. максимального подъема. По нему рассчитывают предельно допустимую массу поезда. Для внутрипостроечных и подъездных путей он составляет 30‰. В плане трасса состоит из криволинейных, разбитых по дуге окружности соответствующего радиуса, и прямолинейных участков. Минимальные радиусы для кривых можно найти в строительных нормативах для этого вида транспорта. Ведь при прохождении криволинейного участка железнодорожный состав преодолевает дополнительную нагрузку в виде сопротивления на участке от 100 до 200 м. Пункты, где по условиям эксплуатации предполагается стоянка поездов, следует располагать на прямолинейных и горизонтальных участках, так как возобновление движения состава сопровождается значительным сопротивлением. При проектировании профилей следует помнить о критически значимом нюансе: необходимо предусмотреть трубы либо мосты для беспрепятственного прохода воды через железнодорожную насыпь. Схема 3. Поперечные профили на отдельных участках насыпи и технологические выемки. Верхнее строение пути состоит из следующих составляющих:
• балластный слой (если предполагается период эксплуатации пути до 1 г., его можно не обустраивать);
• шпалы (на каждый 1 км требуется от 1300 до 1900 шт.);
• рельсы. Балластный слой засыпается толщиной от 15 до 30 см. Его укладывают на слой материала с высокими дренирующими свойствами:
• щебень;
• гравий;
• промышленный или иной шлак;
• песок. Такой подход позволяет беспрепятственно пропускать атмосферные или талые воды с последующим их перенаправлением посредством стока по сливной призме. Шпалы изготавливают из деревянных брусьев. Материал в обязательном порядке пропитывают креозотом. Эта технология продлевает срок полезной эксплуатации на 3 – 12 лет. Рельсы крепят на шпалах. Их длина может быть 25 или 12,5 м. Они изготавливаются из качественной конструкционной стали. Их укладывают с небольшим наклоном по направлению внутрь для более эффективного прохода бандажей колес подвижного состава. Обеспечить нужную степень наклона помогают клиновидные металлические прокладки, оснащенные специально предусмотренными для крепления рельса к шпале отверстиями. Перевод подвижного состава с одного пути на другой предполагает применение специальных механизмов. Они могут быть механические стрелочные, автоматические, электронные. Классический стрелочный механизм устроен просто. Он состоит из двурамных рельсов и 2 остряков (специально остроганных с 1 конца рельсов). За их совместный поворот отвечает специальный рычажный переводной механизм. Также в данную систему включены: крестовины с 2 контррельсами, соединительных кривых и комплект переводных брусьев (специально разработанных удлиненных шпал). Именно на них монтируют металлические части перевода. Точка пересечения основного пути и образуемого стрелкой пути ответвления (точка 0) называется геометрическим центром перевода, а угол α между обоими направлениями – углом перевода. На построечных путях скорости передвижения относительно небольшие. Поэтому в ходу переводы марок (довольно крутые) 1/9, 1/7, 1/5. При узкой колее – 1/3. Марка соответствует тангенсу угла перевода. Для обозначения безопасного входа или выхода на стрелку устанавливают предельный столбик А для того, чтобы не допустить столкновения с ж/д составом, следующим в ином направлении. Его положение рассчитать несложно. Для этого необходимо определить точку касания габарита состава, которые идут по обоим направлениям, которые создаются стрелкой. Любая разновидность тягового и подвижного составов должна безупречно вписываться в утвержденный габарит подвижного состава. Те же требования относятся и к перевозимым грузам при перевозке на открытых платформах (конструктивные элементы, детали и т. п.). Строения, которые оказываются достаточно близко от ж/д путей, также не должны выступать за границы габарита приближения построек (разгрузочная платформа, здание прирельсового склада, перекинутый путепровод и т. д.). Между габаритом приближения строений и габаритом подвижного состава необходим зазор.

В качестве тяговых средств в строительной сфере применяют:

• мотовозы;
• электровозы;
• паровозы;
• тепловозы. Тепловозы, мощность которых не превышает 300 кВт, называют мотовозами. Максимально эффективны мотовозы и тепловозы за счет более высокого уровня КПД на фоне меньшего количества топлива, не нуждаются в подготовке времени перед работой, экономичнее и комфортнее в эксплуатации. В качестве подвижного состава для нужд строительства применяют:
• открытые платформы: для длинномерных грузов и строительных конструкций;
• вагоны категории самосвал (думпкары) с боковым опрокидыванием: для заполнителей и грунта;
• полувагоны типа «гондола» с люком в днище: для перевозки сыпучих и штучных грузов;
• хопперы с кузовом в виде бункера: для сыпучих материалов. Из хопперов и гондол разгрузка производится через бункера в эстакадах, которые обустроены на пунктах разгрузки. Специальные типы железнодорожных вагонов:
• цистерны: для перевозки цемента;
• наклоняющиеся ковши: транспортировка битума и др. Сейчас наиболее востребованы и производятся четырехосные вагоны всех разновидностей. Грузоподъемность варьирует от 25 до 60 т, если речь идет о пути с нормальной колеей. Для узкой разброс тоннажа ниже: от 20 до 25 т. Для целей перевозки особо тяжелых грузов применяют вагоны с большим числом несущих осей. До сих пор в ходу и старые двухосные вагоны с грузоподъемностью до 20 т. Способность подвижного состава без затруднений вписываться в кривые малого радиуса напрямую зависит от жесткой базы локомотива или вагона. Это расстояние между двумя жестко закрепленными осями. Многоосные вагоны имеют массу достоинств, если сравнивать с четырех- или двухосными. База у них меньше, а длина вагона больше. Тут все дело в том, что кузов опирается на тележки, которые соединяются с ним посредством шарниров. Если речь идет о железнодорожных путях с узкой колеей (узкоколейки), то применяют 5,5 т двухосные и 8 т четырехосные вагонетки, которые оснащены кузовами опрокидывающегося типа или опрокидывающимися бортами.