Карьерные железнодорожные пути. Устройство рельсовой колеи и стрелочных переводов (стр. 1 из 3)

Реферат выполнил студент: Сергуня

Петрозаводский государственный университет Костомукшский филиал

Республика Карелия, 2009 год

Карьерные железнодорожные пути

Железнодорожный транспорт получил наибольшее распространение на карьерах страны. Он используется как при мощных грузопотоках (100 – 150 млн.т горной массы в год, а в отдельных случаях и более), так и при незначительных (20 млн. т в год). Глубина разработки с применением железнодорожного транспорта достигает 250 м, а в отдельных случаях и более. Расстояние внутрикарьерного транспортирования составляет 2-5 км, а с учетом поверхности 12-15 км. Схемы железнодорожных путей карьера во многом определяются схемой вскрытия карьера.

Карьерные железнодорожные пути по назначению и месту расположения в карьере, а также условиям эксплуатации подразделяются: на временные (со сроком службы до 1 года), перемещаемые по мере подвигания фронта горных работ, и постоянные (со сроком службы более 1 года).

К временным (передвижным) путям относят погрузочные пути добычных и вскрышных уступов (т.е. забойные пути), разгрузочные пути породных отвалов и отвалов бедных руд (отвальные пути), а также пути скользящих и тупиковых съездов (пути по борту карьера, соединяющие траншейные и забойные пути, внутрикарьерных постов и разъездов и др.)

К постоянным (стационарным) путям относят главные траншейные пути, поверхностные пути к пунктам разгрузки поездов, станционные (как главные и приемоотправочные, так и экипировочные пути, пути ремонта и осмотра состава), а также пути ремонтных площадок, звеносборочных баз, хозяйственных грузов и др.

На карьерах нашей страны используется более 15 тыс.км железнодорожных путей, из которых 30-35% передвижные. Большая часть карьерных путей имеет балластное основание из щебня и гравия. Около 30% всех путей уложены на криволинейных участках и более 20% имеет уклоны, превышающие 10‰.

Различия в условиях эксплуатации передвижных и стационарных путей обуславливают различия ограничений скоростей движения по ним. Так по передвижным участкам пути максимальная скорость движения состава ограничивается 15÷25 км/ч. Есть участки где эти цифры еще меньше (5 км/ч). На стационарных путях в траншеях и на поверхностных перегонах длиной 3 км и более, расположенных на незастроенной территории скорость ограничивается 40÷60 км/ч, в противном случае – 25÷40 км/ч.

При движении по стационарным путям вагонами вперед скорость не должна превышать 25 км/ч. Скорость следования поезда при приеме на станцию должна быть не более 20 км/ч.

В зависимости от годового грузооборота (г) стационарные пути подразделяются на 3 категории:

I Г ≥ 22млн.т брутто (V ≤ 65 км/ч),

II Г = 10÷22 млн. т (V ≤ 40 км/ч),

III Г < 10 млн. т (V ≤ 25 км/ч).

Строение железнодорожных путей

Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений.

К нижнему строению относится земляное полотно с искусственными (мосты, путепроводы, эстакады) и водоотводными (трубы, лотки, канавы, кюветы) сооружениями.

Земляное полотно по форме поперечного профиля сооружают в виде насыпей, выемок, полунасыпей, полувыемок, полунасыпей-полувыемок.

Для отсыпки насыпей применяются материалы, обеспечивающие прочность и устойчивость земляного полотна: предварительно разрыхленные скальные дренирующие породы: галечные, гравийные, песчаные грунты, шлаки, слабодренирующие супеси, глины, легкие суглинки, содержащие не менее 50% частиц крупнее 0,25 мм и не более 6% глинистых частиц менее 0,050 мм, лессовидные грунты.

Часть земляного полотна, на которой размещается верхнее строение пути, называется основной площадкой. Ширина основной площадки зависит от ширины колеи, числа путей и характеристики грунта.

Расстояние от оси железнодорожного пути до бровки отвала определяют в зависимости от высоты отвала, рода отвальных грунтов, типа подвижного состава и т.д.

На отвалах, где применяются одноковшовые экскаваторы, в местах разгрузки думпкаров расстояние от оси железнодорожного пути до верхней бровки должно быть при грузоподъемности думпкара до 60 т – не менее 1600 мм, а при грузоподъемности свыше 60 т – 1800 мм.

Расстояние от подошвы развала до оси ближайшего железнодорожного пути определяется в зависимости от высоты откоса и категории грунта и должно быть не менее 2,5 м. Для предохранения земляного полотна от разрушительного действия поверхностных и грунтовых вод предусматривают водоотводные сооружения, что имеет большое значение в карьерных условиях особенно для отвода воды от земляного полотна забойных и отвальных путей.

Водоотводные сооружения выполняют в виде кюветов, лотков и нагорных канав. При необходимости осушения выемки от грунтовых вод сооружают лотки глубиной 2 м.

Нагорные канавы для ограждения земляного полотна от поверхностных вод в выемках и на станциях выполняют глубиной и шириной по дну не менее 0,6 м, с продольным уклоном не менее 2%.

При пересечении железной дорогой различных препятствий (рек, оврагов, автодорог и т.д.) возводятся искусственные сооружения: мосты, путепроводы, эстакады, тоннели и т.д. Пересечение железнодорожного пути автомобильными дорогами I и II категорий, как правило, должно быть на разных уровнях.

К верхнему строению пути относятся рельсы со стыковыми и промежуточными скреплениями, шпалы и балластный слой, противоугонные устройства.

Рельсы служат для направления движущихся колес подвижного состава, восприятия и передачи давления нижележащим элементам верхнего и нижнего строения пути. Вертикальные (в основном) и горизонтальные усилия, передаваемые рельсам, вызывают их изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также кручение, смятение и истирание. Поэтому за основу рельса принято двутавровые сечения, как обладающие наибольшим сопротивлением изгибу. На карьерных железнодорожных путях применяют широкоподошвенные рельсы как новые – стандартные, так и старогодные, снимаемые с магистральных железных дорог. На карьерах применяют те же типы рельсов, что и на магистральных дорогах. На путях с широкой колеей преимущественно используются рельсы Р-43, Р-50, Р-65, Р-75.

Шпалы служат для соединения рельсовых нитей железнодорожной колеи и для передачи давления от подвижного состава на балластный слой. Шпалы карьерных железнодорожных путей изготавливают из дерева, железобетона и металла. Число шпал на 1 км пути (называемое эпюрой шпал) зависит от нагрузки на ось подвижного состава, грузонапряженности дороги, типа рельсов, скорости движения поездов и для колеи 1520 мм принимается равным 1440, 1600, 1840, 2000 шт/км. На криволинейных участках стационарных путей число шпал на 1 км увеличивают по сравнению с примыкающим прямым участком до ближайшего большого значения.

Рельсовые скрепления разделяют на промежуточные и стыковые. Рельсовые скрепления должны быть просты конструктивно, в сборке и разборке, иметь возможность регулировки. Промежуточные рельсовые скрепления, служащие для соединения рельсов со шпалами, состоят из подкладок, прикрепителей, в качестве которых применяют костыли, шурупы, клеммные иди закладные болты, и противоугоны. Стыковые рельсовые скрепления состоят из накладок и болтов с гайками и шайбами.

Балласт служит для равномерного распределения давления, смягчения ударов от подвижного состава, отвода поверхностных вод, защиты земляного полотна от промерзания, увеличения сопротивления сдвигу рельсошпальной решетки. Для балласта используют: щебень, гравий сортированный, песок крупнозернистый, а также асбестовые отходы и шлаки от сгорания каменного угля. Балластная призма железнодорожного пути имеет ширину 3,1 м при однопутной линии, 7,2 м – при двухпутной и 12,2 м – при трехпутной. Толщина балластной призмы из щебня 0,25 и 0,15 м, а песчаной подушки – 0,20 м. Откосы балластной призмы имеют крутизну 1:1,5, а песчаной подушки – 1:2. Если земляное полотно состоит из скальных, крупнообломочных и песчаных грунтов, щебеночный и асбестовый балласт укладывают без подушки.

План и профиль пути

Трассой называется линия, определяющая положение оси железнодорожного пути в пространстве. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом пути, проекция развернутой трассы на вертикальную плоскость – продольным профилем железнодорожного пути.

Направление трассы определяется положением заданных пунктов в карьере и на поверхности. План пути определяется в соответствии с размерами карьерного поля, глубиной карьера и элементами продольного профиля. Трасса в плане имеет простую форму, если на всем протяжении она имеет одно направление. При необходимости преодолевать значительную разность отметок в пределах установленных размеров карьерного поля трассу приходится искусственно развивать. Если протяженность трассы больше длины борта карьера, на котором производится трассирование, возможны два случая:

Трасса размещается на одном борту карьера, и ее отдельные прямые отрезки соединяются между собой тупиками, реже петлями;

Трасса переводится с одного борта карьера на другой, образуя спиральную форму.

Прямые участки пути в плане соединяются круговыми кривыми различного радиуса. Элементами кривой являются радиус Р, угол кривой α, длина К, тангенс Т. Угол кривой равен углу поворота железнодорожной линии. Длина круговой кривой К определяется по известным величинам радиуса и угла поворота, т.е.

К =

Р.

Тангенсом кривой (расстояние от начала или конца кривой до вершины внешнего угла поворота) вычисляется по формуле

Т = Р tg

.

По условиям движения при трассировании линии желательно применять возможно большие радиусы кривых, так как благодаря этому повышаются скорость движения и плавность хода поездов, снижается износ рельсов и бандажей. Наименьший радиус кривой назначается в соответствии с типом подвижного состава и на стационарных путях широкой колеи должен быть не менее 200 м. На передвижных путях для движения с нормальной скоростью минимальные радиусы принимаются: для электровозов 80-100 м, для тепловозов 150 м.