Форма сечения и размеры железнодорожных шпал стандартизированы и должны строго соответствовать техническому регламенту ГОСТа 78-2004 для каждого конкретного типа шпальной продукции. Назначение ЖД путей и их пропускная способность – главный критерий классификации шпал и определения их габаритных параметров и других технических характеристик.
Стандартные типы шпал
Стандартом предусмотрена классификация деревянных железнодорожных шпал в зависимости от классности путей и способа обработки лесоматериала. Все железные дороги разделяют на пять классов, которые предопределяют назначение, грузопоток и предельно допустимую скорость движения.
- 1-й и 2-й классы – ЖД линии, выдерживающие без существенной деформации скоростной режим движения поездов больше 100 км/час, с общей годовой грузонапряженностью свыше 5 млн. тонно-километров.
- 3-й и 4-й – промышленные и прочие подъездные пути с высокой ежедневной интенсивностью движения во время сортировки составов на станциях и в разгрузочно-погрузочных тупиках.
- 5-й – малонагруженные железнодорожные пути маневрового и прочего вывозного назначения.
Шпальная решетка должна соответствовать классности железных дорог. Для этого существует четыре типа железнодорожных шпал.
- I – основные магистральные ЖД линии 1-го и 2-го классов.
- II – подъездные и станционные отрезки путей 3-го и 4-го классов.
- III – транспортные развязки на промышленных предприятиях и на ненагруженных тупиках станций.
Способ обработки или форма сечения деревянных шпал также классифицируется в соответствии со стандартом.
- Обрезные – форма профиля в виде правильного квадрата.
- Полуобрезные – один из углов прямоугольного сечения отсутствует.
- Необрезные – противолежащие грани сняты. Это обычно встречается среди бывших в эксплуатации восстановленных шпальных элементов верхнего состава путей.
Каждый тип и подтип деревянных рельсовых шпал обладает своими стандартизированными габаритными размерами и параметрами профиля для обеспечения более равномерного и безопасного распределения нагрузки на железнодорожное полотно.
Шпалы из железобетона
В ходе многолетней эксплуатации, у деревянной шпалы обнаружились многочисленные недостатки. Главным из которых стала подверженность гниению. Да, такие изделия смазываются специальными составами, для защиты от коррозии и поедающих насекомых, вроде термитов. Но даже регулярно обрабатываемая древесина выходит из строя.
Современные технологические решения привнесли в мир изделия из железобетона. Железобетонная шпала не гниет, крепко удерживает рельсы в параллельном состоянии, выдерживает многотонную нагрузку проезжающих составов. Монтаж несколько сложнее, требует применения механизмов, зато обходится дешевле. И в последующей эксплуатации такие пути также сохраняют бюджет. Ведь не надо закупать те самые антисептические составы и платить зарплату человеку, который будет регулярно обрабатывать древесину на путях.
Это позволяет снижать последующий бюджет на поддержание путей в пригодной и безопасной форме. Количество ЧП на путях, связанных с неисправностью самой дороги, будет сокращаться как раз из-за применения более надежных и крепких материалов. Пожалуй, именно вес бетонной шпалы остается последним фактором, почему строители путей делают выбор в пользу морально устаревшей древесины. Масса готового изделия оказывает влияние на принципы монтажа. Потому нужно внимательно рассмотреть размеры бетонной конструкции, прежде чем принимать решение. О недостатках и преимуществах читайте в предыдущей статье.
Длина и ширина деревянных шпал
Габаритные размеры шпалы по длине и в сечении строго предопределены в государственном стандарте. В России принята единая ширина колеи железнодорожного полотна 1520 мм для путей любого назначения. Соответственно и длина деревянных или любых других шпал вне зависимости от назначения конкретного отрезка железной дороги всегда одинаковая и составляет 2750 мм. Устаревшие узкоколейные ЖД линии изолированы от основной сети железных дорог и постепенно переводятся на стандартную общую для всей страны ширину колеи.
Ширина, высота и форма сечения деревянных шпал согласно стандарту могут варьироваться в зависимости от загруженности, назначения и скоростного режима на отрезке железнодорожного пути. Геометрия профиля влияет на степень сопротивляемости шпальной опоры динамическим нагрузкам от проезжающего по железной дороге состава.
- I тип – 180х250 мм, h 150 мм.
- II тип – 160х230 мм, h 130 мм.
- III тип – 150х250 мм, h 105 мм.
Ширина деревянной шпалы влияет на площадь контакта и степень фрикционного взаимодействия с балластом. Это важный параметр для равномерного распределения веса без деформации рельсов. Высота и форма профиля влияют на сопротивление шпального бруса изгибающим нагрузкам.
Технические условия
ГОСТ стандарт 78-2004 вступил в силу с 01.01.2006 года. Он распространяется на деревянные опоры, предназначенные для железных дорог с широкой колеей. Областью их применения могут служить строительство и ремонт железных дорог, где колеи имеют длину до 1,52 м, строительство зданий и сооружений. Средний вес составляет 80–90 кг.
Согласно ГОСТу 78-2004 шпалы из дерева бывают трех типов:
- предназначается для главных путей;
- для стационарных и объездных путей;
- для малоиспользуемых подъездных путей, находящихся на промышленной территории.
Стандартные размеры деревянных шпал
Натуральный массив сосны, из которого изготавливают деревянные элементы верхнего состава путей, как и любое другое дерево, подвержен расширению и сжатию при изменении влажности. Стандартизированные геометрические параметры предполагают нормальную влажность деревянной шпалы не более 22%. При усыхании или чрезмерном намокании техническим регламентом стандарта предусмотрены предельные припуски изменения геометрии профиля и длины шпального бруса.
Величину припусков при усушке или размокании деревянных шпал регламентирует ГОСТ 6282.1-75 для лесоматериалов из хвойных пород и ГОСТ 6282.2-75 для шпальной продукции из лиственных пород древесины.
С увеличением класса железнодорожных путей увеличивается и сечение деревянных шпал для более рационального расхода лесоматериалов при производстве шпальных решеток без потери несущей способности всего полотна согласно классности железной дороги. Припуски по ширине нижней поверхности шпального бруса остаются неизменными – 5-20 мм. Это дает возможность унифицировать элементы верхнего состава путей и выстроить безопасный переход от одного класса к другому по одной колее.
Соответствие размеров ЖД шпал ГОСТу
В России, как и в других государствах Таможенного Союза с 2006 года действует единый межгосударственный ГОСТ 78-2004. Технический регламент этого стандарта предопределяет все геометрические параметры и технико-эксплуатационные характеристики шпальной решетки верхнего состава железнодорожных путей.
ГОСТом 78-2004 строго регламентированы все размеры деревянных шпал и предельно допустимые отклонения от них. Шпальный брус должен соответствовать стандарту по форме сечения и линейности. Не должно быть продольных изгибов и скручивающих деформаций. Геометрия сечения деревянной железнодорожной шпалы должна соответствовать ее типу и классу железной дороги. При наличии отклонений от предусмотренных ГОСТом размеров и геометрии высок риск деформации рельсового полотна, что само по себе аварийно опасная ситуация, способная привести к катастрофе.
Изменение влажности, гниение и поражение всевозможными паразитами способно нарушить целостность и прочность деревянных шпал. Влияют эти факторы и на размеры сечения и осевую геометрию шпального бруса. Для предотвращения подобных изменений и недопущения разрушения в процессе гниения древесину пропитывают специальными антисептическими водоотталкивающими составами. С помощью поочередной смены вакуума и повышенного давления деревянные шпалы глубоко пропитывают каменноугольным маслом и антипиренами для предотвращения возгорания.
Монтаж и использование
По сути, это всего лишь бетонные балки, у которых имеются специальные места для установки рельсов. Создаются и технические отверстия под установку рельсошпального скрепления. В качестве основного преимущества перед альтернативными вариантами, бетон выдвигает колоссальный срок службы. При грамотном выборе класса бетона, этот срок становится практически неограниченным. Также класс формирует сопротивление к механической нагрузке. Говоря простыми словами, вес проходящего поезда, передающийся через рельсы, не заставит его треснуть и крошиться. Это подходит для проведения путей там, где планируется ход нагруженных товарных поездов. А про пассажирский трафик уж и говорить не приходится.
Если выделять негативные моменты использования, то на первое место выходит сложность установки. Вес конструкции не позволяет заниматься ей руками, без привлечения механических подъемников. Также электропроводность. Если деревянная шпала гасит любые токи, то тут надо использовать прокладки. Тем не менее, сегодняшние стандарты строительства железнодорожных путей таковы, что древесина уже изживший себя материал.
Добавьте к этому и негативное мнение общества об использовании деревьев. Сейчас в Европе виден явный тренд на замену деревянных конструкций железобетонными. Перспективы хороши еще и тем, что последующие затраты на эксплуатацию и поддержание дороги в рабочем и безопасном виде сокращаются по описанным выше причинам. Такие факторы формируют отличное будущее для железобетонных изделий и эта ниша активно развивается.
Технические требования к форме и габаритам шпал
Любые отклонения от технического регламента государственного стандарта по форме поперечного сечения и габаритным размерам свыше предельно допустимых значений недопустимы и могут повлечь за собой аварийную ситуацию непосредственно во время эксплуатации железнодорожного полотна.
- Противолежащие стороны шпального деревянного бруса должны быть строго параллельными друг к другу. Нижняя опорная пласть должна быть параллельна верхней поверхности, на которую крепятся рельсы. Боковые стороны должны быть исключительно взаимно параллельными и перпендикулярными плоскости железнодорожного рельсового полотна.
- Торцы деревянных пропитанных и непропитанных шпал не могут быть скошенными под углом. Поверхности торцевых срезов должны быть строго перпендикулярны продольной оси шпального бруса.
- Предельные отклонения по углам наклона боковых вертикальных, опорных горизонтальных и торцевых поверхностей регламентированы стандартом. Допустимые скосы пропилов на торцах деревянных шпал относительно продольной оси не могут быть больше 20 мм по ширине и толщине.
- Техническим регламентом стандарта предусмотрены и припуски по габаритным размерам:
- Ø по толщине – ±5 мм;
- Ø по ширине нижней пласти – ± 5 мм;
- Ø по длине – ±20 мм.
- Технический регламент ГОСТа 78-2004 не допускает наличие сучков и ребристой закомелистости – резкого увеличения размеров поперечного сечения деревянной шпалы. Все выступы, волнообразные поверхности и прочие неровности должны быть срезаны, а боковые, опорные и торцевые грани – выровнены до взаимно перпендикулярного состояния.
- Стандарт не допускает наличие запилов и зарубов на верхней пласти деревянной железнодорожной шпалы, на которую укладывают подрельсовые подкладки для установки рельсового полотна. На остальных поверхностях стандартного шпального бруса не должно быть запилов и зарубов глубже 20 мм и шире 40 мм.
Форма поперечного сечения деревянных железнодорожных шпал различных типов изображена в технических требованиях ГОСТа 78-2004. Отличия в профилях допускаются лишь по форме граней и углов шпального бруса. Это могут быть скругленные боковые стороны или одна из них, закругленные или скошенные углы близ верхней пласти.
Стандарт не допускает трапециевидную форму поперечного сечения, боковые стороны должны быть исключительно параллельными друг к другу и перпендикулярными к горизонтальным поверхностям.
Основные характеристики
Складирование готовых шпал
Железнодорожные деревянные шпалы применяются с давних пор. Постепенно,наряду с изделиями из пиломатериалов, стали использоваться изделия из металла и из железобетона (читайте также статью “Полировка дерева: выбор средств для финишной обработки. Технология”).
Тем неменее, деревянная шпала,прошедшая предварительную обработку,используется по своему прямому назначению и сегодня. Более того, по истечении ресурса эти изделия списываются и могут быть применены в строительстве в качестве балок для организации потолочных перекрытий. Такие балки за счет пропитки служат на порядок дольше, чем обычные балки, не подвергшиеся специальной обработке.
На фото измельчённые шпалы которые можно использовать в качестве топлива
Использование шпал, изготовленных из дерева и пропитанных специальными средствами, вместо железобетонных аналогов позволяет существенно снизить расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией железнодорожных путей. Например,шпалы, изготовленные и обработанные в соответствии с ГОСТ 78-2004,прослужат долгое время при том, что их цена на порядок ниже стоимости и бетонных аналогов.
Кроме того, деревянные изделия весят значительно меньше, чем железобетонные шпалы. В итоге существенно удешевляется доставка шпал непосредственно на строительный участок. Опять же, если для работы с железобетонными изделиями требуется подъёмная спецтехника, то деревянные изделия можно разгружать и устанавливать вручную.
Важно: Благодаря перечисленным преимуществам,себестоимость километра ж/д пути,изготовленного с применением пиломатериалов вдвое дешевле аналогичных конструкций,построенных на железобетонных шпалах.
На предприятиях, занятых промышленным изготовлением шпал, пропитанных автоклавным методом,изготавливаются следующие модификации:
| Модификация | Область применения | Технические параметры |
| тип 1 | обустройство главных путей |
|
| тип 2 | обустройство подъездных и станционных путей |
|
| тип 3 | обустройство подъездных,редко используемых путей |
|
Перечисленные модификации отличаются друг от друга конфигурацией и размерами, но полностью соответствуют требованиям,приведённым в ГОСТ 78-2004.
Для изготовления всех трех модификаций в настоящее время применяется высококачественная древесина хвойных пород. Для сравнения, раньше, в качестве производственных материалов, могла использоваться древесина разных пород, включая дуб.
Сейчас необходимость в применении особо твёрдых пород древесины отпала, так как качественная пропитка полностью предотвращает вероятность гниения и последующего разрушения.
Технология промышленной пропитки древесины
Пиломатериалы до обработки пропитками
Как и чем пропитывают деревянные шпалы, в результате чего их ресурс составляет десятилетия в крайне неблагополучных эксплуатационных условиях?
Деревянные шпалы упрочняются с применением специальных пропиток по автоклавной технологии «давление-давление-вакуум».
Автоклавная емкость с готовыми изделиями
Инструкция упрочнения древесины следующая:
- Древесина,после предварительной распиловки,помещается в вакуумную камеру. В камере создается вакуум под воздействием которого из пор материала извлекается воздух.
- Вакуумная камера с обрабатываемыми пиломатериалами заполняется защитными пропитывающими средствами. В качестве этих средств могут использоваться пропитки,изготовленные на основе каменноугольного масла или креозота.
- Древесина выдерживается в пропиточном составе в течение определённого времени,которое рассчитывается в соответствии с породой и плотностью обрабатываемых пиломатериалов.
- Остатки пропиточного состава откачиваются из камеры после чего упрочнённые пиломатериалы извлекаются.
- Древесина направляется в сушильную камеру, где выдерживается определённое время,которое рассчитывается в соответствии с особенностями породы.
Результаты проведённой обработки
Замена старых деревянных шпал
- По итогам выполненной пропитки деревянная шпала приобретает дополнительную прочность и долговечность.
- Обработанная поверхность практически не имеет пор, в которые могла бы проникнуть влага.В результате, простояв под проливным дождем изделие останется сухим.
- Еще одним преимуществом обработанных пропитками пиломатериалов является их повышенная прочность. Так как пропитка проникает в поры дерева на глубину свыше 2 см и остается там в течении всего эксплуатационного ресурса, древесина меньше деформируется при воздействии механических нагрузок.
Это качество особо актуально при использовании пиломатериалов в качестве железнодорожных шпал,когда на их поверхность давит рельс и вес локомотива с вагонами.
- И наконец,содержание каменноугольного масла или креозота в порах делает пиломатериалы более устойчивыми к негативному воздействию химически агрессивных соединений. Масляные пропитки отталкивают от поверхности шпал различные кислотные и щелочные растворы.
Важно: Несмотря на то, что промышленная обработка древесины существенно продлевает ресурс эксплуатации железнодорожных шпал,опор линий электропередач и связи, срок их службы по государственным стандартам не превышает 20 лет. По прошествии двадцатилетнего срокам начинается процесс необратимого разрушения и изделие списывают.
Для сравнения ресурс железобетонных аналогов составляет 45 лет.
Вес железнодорожных шпал
С точки зрения технических характеристик и эксплуатационных свойств деревянной шпальной решетки важен не вес, а плотность опоры. Именно удельный вес пропитанной шпалы характеризует ее прочность, упругость и сопротивляемость высоким динамичным нагрузкам при проезде по железнодорожному полотну состава поезда. Однако при единых стандартных размерах типовой шпальной продукции из дерева плотность изделия можно перевести в более привычную физическую величину – массу.
Стандартная деревянная пропитанная железнодорожная шпала из хвойных пород древесины весит приблизительно:
- I тип – 85 кг;
- II тип – 80 кг.
Один кубометр деревянных шпал приблизительно весит 650-700 кг.
Для сравнения – железобетонный аналог весит 270 кг. Троекратное увеличение массы – это в три раза дороже транспортировка и необходимость в более массивном балластном основании под ЖД полотном, способное выдержать не только движение поездов, но и саму шпально-рельсовую решетку. При этом срок службы деревянной шпальной рельсовой опоры достигает 20 лет.
Ответы@Mail.Ru: сколько весит шпала
Шпалы разные бывают) Железобетонные, деревянные и т. п. (шпалы это не рельсы. Шпалы поперек лежат, а по рельсам поезд ездит, если вдруг не знал))
I тип шпалы (обрезные, полуобрезные, необрезные) Вес одной шт. — ≈ 85 кг Габаритные размеры (мм) 180x250x2750 II тип шпалы (обрезные, полуобрезные, необрезные) Вес одной шт. — ≈ 80 кг Габаритные размеры (мм) 160x230x2750 III тип шпалы (обрезные, полуобрезные, необрезные) Вес одной шт. — ≈ 80 кг. Габаритные размеры (мм) 150x230x2750
Под шпалами имеются в виду опоры для рельсов в виде брусьев? Зачем нужна такая информация? Ну да ладно, вопрос задан — ответ получен: вес деревянной шпалы — 85 кг, вес железобетонной — 270 кг.
touch.otvet.mail.ru
