XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Шпалы с улучшенными экологическими характеристиками

Шпалы изготовленные из пластика и резины вторичного использования, уже применяются на железных дорогах США, Китая и Индии. Однако допустимая скорость движения по существующим участка пути не превышает 80 км/ч, поскольку пластиковые шпалы недостаточно прочны для того, чтобы успешно выдерживать более высокие скорость и поездные нагрузки.

Осознавая необходимость создания шпал с улучшенными экологическими характеристиками и необходимой прочностью, начавшая свою деятельность в 2012 г. компания GreenRail создала концепцию подобной шпалы, объединяющей в рамках единой композиции железобетон и утилизированные пластик и резину. Получаемая таким образом конструкция имеет внезапную оболочку из пластика вторичного использования и измельченной старой резины автомобильных шин и внутреннюю часть из железобетона.

Работа над данным проектом дала толчок разработке нескольких других идей, преследующих целью повешение «экологической чистоты» железнодорожной инфраструктуры.

В частности, существует идея генерации энергии путем встраивания в шпалу пьезоэлектрической системы GreenRail Piezo. Исследования показывают, что при прохождении поездов в пути имеют место упругие деформации амплитудой до 0,5 см.Соответствующую энергию можно преобразовать с помощью пьезоэлектрических систем, подключенных к внешнему аккумулятору. Кабель соединяющий системы , можно достаточно просто сдвинуть в процесс проведения работ по текущему содержанию пути.

Подобное решение предназначается для линий рельсового транспорта с высокой плотностью движения, таких как линий метро или городских железных дорог, а также других линий, на которые обращается не менее 10 поездов/ч.

Перспективы применения полимерных шпал на железнодорожном транспорте.

Подрельсовые опоры играют исключительно важную роль в путевом хозяйстве железных дорог. От типа, материала и параметров подрельсового основания напрямую зависят расходы на текущее содержание железнодорожного пути. В связи в этим длительное время остается актуальным вопрос о том, какой тип верхнего строения пути наиболее предпочтителен: традиционный путь на балласте или безбалластный. Например в метрополитенах целесообразно применять более легкую конструкцию пути, чем на магистральных железнодорожных линиях, потому что подвижной состав метро имеет значительно меньшую осевую нагрузку и создает несколько иные воздействия на путь.

Железнодорожный путь на балласте на данный момент остается все еще более предпочтительной конструкцией, чем безбалластный. Это объясняется прежде всего малой ремонтопригодностью безбалластного пути, высокими капитальными затратами на его устройство и отсутствием доступных технологий и опыта обслуживания.

В силу своих неотъемлемых преимуществ длительное время на железных дорогах применялись деревянные подрельсовые основания (шпалы, стрелочные и мостовые брусья). Их достоинствами являются простота изготовления и устройства, хорошая упругость, прочность, небольшой вес, высокое электрическое сопротивление , продление срока службы балласта.

Основным типом шпал на железных дорогах России являются железобетонные цельнобрусковые с предварительно-напряженной арматурой. К достоинствам железобетонных шпал относятся сравнительно межремонтный срок, повышение устойчивости бесстыкового пути(по сравнению с деревянными шпалами), повышение стабильности ширины колеи, а также большая равноупругость. Однако высокая жесткость железобетонных шпал требует устройства подрельсовых амортизирующих прокладок и ограничивает их применение на звеньевом пути. Железобетон также проводит электрический ток, что заставляет использовать изолирующие прокладки и уголки, снижающие срок службы промежуточных рельсовых скоплений. Кроме того, во многих источниках отмечено , что железобетонные имеют необоснованно высокую массу, в то время как влияние массы на устойчивость бесстыкового пути имеет значение лишь в статике, то есть в тех участках пути. По которым практически не обращается подвижной состав. С целью повышения упругости и снижения веса железобетона, покрытие полимерным материалом (как правило, полиуретаном), обеспечивающим также и электроизоляцию.

Использование металлических шпал в нашей стране представляет собой достаточную редкость вследствие их большой металлоемкости, электропроводности, подверженности коррозии и большого шума при движении поездов. Однако такие шпалы служат дольше железобетонных и деревянных. Кроме того, после истечения срока службы металлические шпалы могут быт легко переработаны, сохраняя при этом, по оценкам специалистов, до 40% своей стоимости.

С 1980-х годов в некоторых странах мира проводились разработка и внедрение полимерных шпал на железных дорогах, в том числе и на скоростных(США, Япония Китай). Это обусловливалось стремлением к снижению затрат и созданию более благоприятных условий для работы щебёночного балласта, интенсивно разрушаемого железобетонными шпалами.

Разработка полимерных шпал и брусьев является в настоящее время наиболее бурно развивающимся направлением в путевом хозяйстве.

Полимерные шпалы имеют реальные перспективы для укладки на существующей сети железных дорог. За счет сравнительно небольшого веса они могут быть уложены в путь с помощью того же оборудования, что и деревянные шпалы.

Преимуществами полимерных шпал являются низкая себестоимость, более высокая износостойкость и трещиностойкость. Композитный состав пластмассовых шпал не впитывает влагу и не проводит электрический ток, что позволяет отказаться от изоляторов от изоляторов и обеспечивать нормальную работу рельсовых цепей . При устройстве полимерных шпал применяются стандартные промежуточные рельсовые скрепления и путевой инструмент. Немаловажным фактом является то, что пластмассовые шпалы за счет собственной упругости не требует укладки подрельсовых амортизирующих прокладок. Таким образом, создаются более благоприятные условия для промежуточных рельсовых скреплений, а также продлевается срок службы балласта. После выработки своего срока службы полимерные шпалы могут быть переработаны и вновь уложены в путь.

Список использованной литературы:

1 Новакович, В.И. Элементы бесстыкового пути: возможности совершенствования / В.И. Новакович//Путь и путевое хозяйство.-2009.-№ 11.

2 Бабадеев, И.С. Конструкция новой железобетонной шпалы/ И.С.Бабадеев,А.А.Киреевнин, В.В.Карпачевский//Путь и путевое хозяйство.-2010.-№5.