XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Развитие высокоскоростного железнодорожного транспорта является одним из приоритетных направлений. Проектирование пути для скоростей свыше 250 км/ч требует особого внимания к геометрии трассы (план и профиль). Применение специальных систем сигнализации, совершенствование балластных и бесстыковых путевых конструкций и повышение требований к качеству материалов и строительству. Возрастает влияние динамических нагрузок, неровностей пути и отклонений геометрии, что требует высокой точности проектирования и качества строительства, а также учёту динамического взаимодействия с подвижным составом, что влечёт за собой усложнение земляных работ.

Проектирование высокоскоростных железных дорог более 250 км/ч требует минимизации кривизны и уклонов для безопасности и комфорта, используя плавные радиусы, большие виражи, беспутевые пересечения, безбалластные пути, современные системы управления и специальную контактную сеть, чтобы снизить износ, повысить стабильность и обеспечить бесперебойное движение на высоких скоростях.

Основные принципы проектирования плана:

1) Плавные кривые и большие радиусы: радиус в плане должен быть максимально большим для снижения центробежных сил, а переходные кривые - длинными, чтобы обеспечить постепенное введение и снятие возвышения;

2) Большой вираж: увеличенное возвышение позволяет компенсировать центробежную силу, сохраняя комфорт и безопасность, но требует точного расчёта и регулировки;

3) Отсутствие пересечений: полное исключение пересечений на одном уровне с другими дорогами и путями, применение эстакад или тоннелей для сохранения непрерывности трассы;

4) Прямые участки: максимальное использование прямых участков, особенно там, где это экономически оправдано, чтобы поддерживать высокую среднюю скорость.

Основные принципы проектирования профиля:

1) Минимальные уклоны: максимально пологие продольные уклоны (менее2-3‰), чтобы минимизировать влияние гравитации на ускорение/торможение и потребление энергии;

2) Плавность: плавное соединение элементов профиля, избегая резких переходов между уклонами и горизонтальными участками;

3) Оптимизация насыпей/выемок: применение эстакад и тоннелей для прохождения сложных участков, чтобы избежать крутых спусков/подъёмов, но с учётом высокой стоимости строительства.

Основой верхнего строения пути высокоскоростных железных дорог, как правило, является бесстыковой путь, обеспечивающий непрерывность рельсовой нити, что критически важно для скорости и комфорта.. Применяются рельсы тяжёлых типов, например, Р50 и тяжелее, обеспечивающие большую жёсткость. К рельсам предъявляются строгие требования по качеству металла, точности профиля и состоянию рабочей поверхности. В конструкции пути используются плитный (бесшпальный) способ. Это монолитная железобетонная плита, уложенная на тщательно подготовленное и выровненное основание. Рельсы крепятся к этой плите через специальные эластичные прокладки и быстродействующие узлы скреплений.Он практически не деформируется со временем, что исключает просадки и сохраняет идеальную геометрию. Срок такой конструкции составляет свыше 50 лет. Существует ещё один способ - усиленный балластный путь. В конструкции пути используются шпалы повышенной жёсткости и точности, чаще всего предварительно напряжённые железобетонные шпалы, а земляное полотно уплотняется до состояния, близкого к скальному. Они обеспечивают стабильность геометрии колеи и равномерное распределение нагрузок. Шаг шпал уменьшается по сравнению с обычными линиями, что повышает общую жёсткость и устойчивость пути. В ряде случаев применяются специальные блочные или рамные конструкции, рассчитанные на высокие динамические воздействия.В случае применения балластного пути предъявляются повышенные требования к качеству балластного слоя. Используется щебень высокой прочности, увеличивается ширина балластной призмы, обеспечивая эффективное водоотведение и высокую степень уплотнения. Это нужно для предотвращения деформаций и сохранения нужной геометрии пути при высоких скоростях движения.

Содержание и мониторинг пути для высокоскоростного движения представляет собой комплекс высокотехнологичных процессов. Содержание и мониторинг в данном случае рассматриваются как непрерывный, высокотехнологичный процесс управления состоянием пути.Геометрические параметры пути должны быть с исключительной точностью.Параметры колеи, уровня, перекосов и направления должны поддерживаться в узких допусках, чем для обычных и скоростных линий. Допуски на положение рельсовой колеи в плане и профиле составляют примерно 1-2 мм. Бесстыковой путь является обязательным требованием, а температурный режим контролируется особенно тщательно, так как продольные силы от температурных напряжений могут достигать значительных величин.Особое внимание обращается насостояние рельсов.Состояние рельсов контролируется на микроуровне. Регулярные инспекции с применением ультразвуковых дефектоскопов и систем визуального анализа позволяют выявлять малейшие трещиныи следы усталости.Поверхность головки рельса должна поддерживаться в оптимальном состоянии. Высокую опасность представляет волнообразный износ поверхности катания, что приводит к росту динамических нагрузок, шума и ускоренному разрушению пути. Состояние рельсовых скреплений, подрельсовых прокладок, шпал и балластного слоя должно обеспечивать проектную жесткость и равномерное распределение нагрузок. На линиях с балластным слоем уплотнение и чистота щебёночного балласта имеют ключевое значение, так как вибрации от высокоскоростного поезда могут вызывать его более быстрое разрушение.

Мониторинг осуществляется в сочетаниистационарных, мобильных и бортовых средств контроля. Применяются стационарные датчики, встроенные в инфраструктуру: акселерометры для измерения вибраций основания, тензодатчики для контроля напряжений в рельсах, датчики смещения и температуры. Путеизмерительные вагоныобеспечивают регистрацию геометрии пути, параметров рельсов и динамических характеристик при скоростях, близких к эксплуатационным.Сведения от датчиков и диагностических комплексов подвижного состава интегрируются в единые информационные платформы, где выполняется автоматическая оценка состояния пути, прогнозирование дефектов и формирование оптимальных планов ремонтных работ. Это позволяет реализовать переход к обслуживанию по фактическому состоянию и предотвращать аварийные ситуации.

Строение железной дороги для скоростей выше 250 км/ч это очень сложная задача, выходящую далеко за рамки традиционного путевого строительства.Оно требует применение бесстыкового и безбалластного пути и использование более современных материалов. Требует комплексного учёта динамических, конструктивных игеометрическихфакторов.

Список литературы

1. Анисимов П.С., Иванов А.А Высокоскоростные железнодорожные магистрали и пассажирские поезда. М.: УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2011;

2. Уланов И.С., Филиппов Ю.И. Земляное полотно высокоскоростных магистралей (начало) // Транспортное строительство. 2017. № 10;

3. Кантор И.И. Высокоскоростные железнодорожные магистрали: трасса, подвижной состав, магнитный подвес: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспр. М.: Маршрут, 2004;

4. стройство и эксплуатация высокоскоростного наземного транспорта : учеб. пособие / Д.В. Пегов [и др.]. – М. : Учебно-метод. центр по образованию на ж.-д. трансп., 2013;

5. Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. Сооружения и устройства. Подвижной состав. Организация перевозок. (Обобщение отечественного и зарубежного опыта) : монография, Т. 2 / под ред. В.И. Ковалева. – СПб. : Выбор, 2003;

6. Корниенко В. В.. Высокоскоростной электрический транспорт. Мировой опыт : монография / В.В. Корниенко, В. И. Омельяненко. – Харьков : НТУ "ХПИ", 2007.