Шпалы деревянные железнодорожные: вес, размер и варианты применения

Шпалы применяются при прокладывании железнодорожных путей как опора для рельсов. На земляную площадку насыпают и разравнивают щебень или гравий – так называемый «балластный слой» (балласт), на который укладываются шпалы.

Балласт позволяет равномерно распределять получаемую от шпал нагрузку, и не дает им смещаться вбок или продольно при прохождении поезда. Толщина такого слоя не менее 0,3 метра. В последнее время щебень используют реже, заменяя его бетоном.

В свою очередь, шпалы принимают на себя нагрузку от рельсов, сохраняют их устойчивость, не позволяя смещаться под давлением движущегося или тормозящего состава. Шпалы сохраняют постоянной ширину колеи. Рельсы крепятся к шпалам особыми винтами или «костылями». Шпалы и рельсы выполняют роль своеобразного амортизатора, не позволяя проседать грунту под тяжестью многотонного поезда.

Шпалы бывают деревянные, железобетонные, композитные. Несколько лет назад до 90% шпал на путях были деревянными. На сегодня лишь чуть более половины всех уложенных шпал изготовлены из дерева. При строительстве новых железных дорог и ремонте старых, деревянные шпалы заменяют на железобетонные.

Плюсы и минусы деревянных шпал

Несмотря на то, что количество используемых композитных и железобетонных шпал постоянно увеличивается, деревянные долго не покинут рынок из-за своих неоспоримых достоинств.

Преимущества шпал из дерева:

• высокая упругость;
• легкость и простота изготовления и обработки (производство деревянных шпал дешевле производства железобетонных);
• позволяют регулировать уширение колеи в кривых с малым радиусом;
• простой способ крепления к ним рельсов;
• прочное сцепление с балластным слоем;
• стойкость к механическим ударам и силовым нагрузкам;
• стойкость к перепадам температуры;
• небольшая масса (в три раза легче, чем из железобетона);
• железнодорожный путь со шпалами из дерева имеет меньшую жесткость, чем с железобетонными;
• низкая электропроводность (соответственно, лучше электроизоляция рельсов).

Для производства шпал лучше всего подходит древесина сосны, используют также ель, пихту, кедр, лиственницу и березу.

Сначала делают распиловку леса и получают правильный по формам брус. Затем из него, по утвержденным ГОСТом размерам, изготавливают шпалы. После механической обработки производитель делает антисептическую обработку, и ставит свое клеймо на один из торцов шпалы.

Шпалы пропитываются каменноугольными маслами, креозотом, антисептиками.

Во время эксплуатации шпалы подвергаются разрушающему воздействию атмосферных осадков, динамических нагрузок, перепадов температуры. В результате появляются дефекты, такие как:

1. Продольное растрескивание и раскалывание на торцевых концах. При этом вскрываются необработанные защитными веществами внутренние части. В результате шпала быстро приходит в негодность;
2. Деформация и гниение под креплениями подкладок.

Помимо возникающих дефектов, шпалы из дерева имеют ряд недостатков:

• небольшой срок службы – 15 лет (железобетонные служат от 30 до 50 лет);
• высокая цена строевой древесины, из которой изготавливают шпалы;
• низкая износоустойчивость древесины;
• проблема утилизации.

Определение

Железобетонные шпалы имеют вид рельсовой опоры, для изготовления которых потребуются брусья с меняющимися размерами и формами сечения. Бетонные рельсовые опоры армируются стальной проволокой, диаметр которой зависит от модификации. При работе с железобетонными шпалами предъявляют следующие требования к их технологии производства:

• приготовление бетонного раствора требует однородной консистенции;
• для нужной передачи силы напряжения материал должен обладать соответствующей прочностью;
• изготавливая изделия, придерживаются точных размеров, форм, которые важны для железобетонных шпал в местах соединения с рельсами.

Вернуться к оглавлению

Применение

Деревянные шпалы могут использоваться в любых зонах укладки: звеньевые пути с расширением колеи, узкоколейные пути, кривые с малым радиусом (до 300 метров), на болотистых почвах, в зонах мерзлоты, на нестабильных почвах, на путях с высоким грузопотоком.

Применение деревянных шпал эффективнее железобетонных на интенсивных по грузоперевозкам бесстыковых путях.

Пластик

Пока еще этот материал для изготовления шпал используется редко, но постепенно производство растет. Лидером здесь являются США, производящие до 15-ти миллионов шпал за год (их примерная стоимость 500 млн. долларов). Для производства пластиковых шпал используют композитные материалы, которые хорошо зарекомендовали себя при строительстве мостов (обшивка). Этот же композитный состав широко применяется для изготовления морских свай, причалов.

Производством занимаются несколько компаний, сумевших договориться о стандартах на шпалы и провести их испытания. Вес изделий составляет 200-280 фунтов (здесь свою роль играют технология производства и длина изделий).

Параметры деревянных шпал

Стандарт ГОСТ 78-2004, действующий с 2006 года, применяется в странах таможенного союза, четко регламентирует параметры и класс деревянных шпал. Всего существует 3 класса, первый – высший. В зависимости от класса устанавливаются размеры.

Так, у 1 класса установлена толщина 1,8 м, высота сторон (пропиленных) 1,5 м, ширина стороны сверху 1,8 м и 2,1 м, снизу – 2,5 м. У шпалы 3 класса: толщина 1,5 м, высота сторон (пропиленных) 1,05 м, ширина верхней стороны 1,4 м и 1,9 м, нижней – 2,5 м. Длина у трех классов общая 275 см. Для этих параметров обязательна влажность древесины до 22%. Если показатель влажности выше нормы, обязательны припуски для усушки (ГОСТ 6782.1-75 и ГОСТ 6782.2-75).

Обязательным условием является антисептическая пропитка шпалы до укладки и маркировка на торце.

Размер, длина

Стандарт длины 275 см (+/- 2 см). Для путей с большим грузопотоком длина может быть увеличена до 280 см. Для путей с разной шириной колеи длина может быть 3 м.

Вес

Масса шпала из хвойной древесины составляет от 80 до 85 кг.

Где применяются?

В наше время все хотят сэкономить – б/у шпалы дают такую возможность при строительстве собственного дома.
Шпала железобетонная используется при возведении фундаментов и железнодорожных путей. Из-за различных природных условий эксплуатации и разнообразной механической нагрузки на изделия, при изготовлении железобетонной опоры придерживаются повышенных требований. Это позволит увеличить срок службы, который при благоприятных условиях использования достигнет шестидесяти лет. Опоры, изготовленные с использованием предварительно напряженного железобетона, повсюду пододвигают распространенные деревянные подпорки за счет своей прочности, долговечности и быстроты монтажа.

Вернуться к оглавлению

Типы деревянных шпал

Шпалы делят на три вида в зависимости от путей, куда они будут уложены:

1. Для основных (главных путей) (1 и 2 классы) и путей с большим грузопотоком.
2. Для основных путей (3 и 4 классы) и сортировочных путей с высокой интенсивностью движения.
3. Для путей 5 класса, маневровых, с низкой интенсивностью движения.

По поперечному сечению (его форме) шпалы делятся на:

• Обрезные – пропиливаются 4 стороны – укладывают в главные пути.
• Полуобрезные – пропиливаются 3 стороны, две оставшиеся могут пропиливаться не полностью – применяются в путях на станциях и путях необщего пользования.
• Необрезные – пропиливаются 2 противоположные стороны – для путей необщего пользования с малым грузопотоком.

Допустимо использование уже бывших в эксплуатации шпал, снятых во время ремонтных или строительных работ. Такие шпалы делят на категории:

• 1 категория – шпалы с износом до 5 мм, не имеющие раскола насквозь, без гнили и с размерами крепежных отверстий до 24 мм. Разрешено использовать на путях 1, 2 и 3 классов, а также сортировочных.
• 2 категория – допускается износ от 30 до 50 мм, трещины, сквозной торцевой раскол, крепежные отверстия до 4 см. Кроме того, допускается уменьшение длины до 250 см после удаления загнившей части торцевых концов. Можно использовать на путях 3 и 4 классов.
• 3 категория – к ней относятся шпалы, не вошедшие по характеристикам в первые две категории, а также составные шпалы, имеющие одинаковый тип материала. Могут использоваться только на путях 5 класса.

Технология производства

Вне зависимости от сферы использования, железобетонные опоры изготавливают одинаковой прочности и эксплуатационных свойств. Технология изготовления опор бывает четырех типов:

• Карусельный тип с последующим извлечением формы. Заключается в приготовлении смеси и заливке ее в формы, где происходит ее дальнейшее уплотнение. Извлекают опоры из емкости после полного застывания раствора и достижения его максимальной прочности. Для изготовления используют кассетные конструкции, в которые вмещаются шесть опор. Для достижения требуемого сцепления и обеспечения предварительного напряжения, применяют арматуру, с помощью которой напряжение передается на поверхность бетона. По окончании изготовления изделия, форму извлекают и пускают для следующего производства.
• Линейный. Этот тип изготовления опоры из железобетона подразумевает линейную технологию, для которой необходим конвейер, на котором в определенной последовательности располагаются формы. Длина установленных форм достигает ста метров. С боку емкости прикрывают специально предназначенными устройствами, которые также способны передавать напряжение на арматуру. В процессе схватывания раствора напряжение передается на поверхность бетона.
• Демонтаж форм с дальнейшим напряжением. Для этого типа изготовления опор из железобетона требуется выставление шаблонов, с помощью которых определяется месторасположение стальной арматуры. Емкости заполняют раствором из бетона и уплотняют. В процессе схватывания раствора в него погружают штыри. Спустя некоторое время форму и шаблон извлекают.
• Демонтаж форм с предварительным напряжением представляет собой такую же технологию, как и при демонтаже форм с дальнейшим напряжением, только вместо штырей используют рамы, обеспечивающие напрягающее усилие в изделии.

Вернуться к оглавлению

Технические требования к деревянным шпалам

Шпалы должны полностью соответствовать требованиям ГОСТа. Следует добавить, что необрезанные стороны шпал должны быть полностью зачищены от коры. Сучки срезаются вровень с поверхностью.

Производитель должен обработать шпалы маслянистыми защитными средствами. Для хранения шпалы должны быть уложены в штабеля в сухих складах.

За качеством эксплуатируемых шпал нужно регулярно следить. Для этого предусматриваются обходы путей. При обнаружении каких-либо появившихся дефектов, их немедленно устраняют.

Шпала в переводе с голландского означает «подпорка». В России шпалы появились в 1834 году, Но и по сей день их эпоха еще не закончилась.