Выброс пути - это серьезная угроза для железнодорожного транспорта. Могут пострадать пассажиры. И в случае такого происшествия движение на участке полотна закрывается. Так что же это такое и с чем связано?
Официальная статистика
По официальным данным Департамента пути и сооружений МПС РФ, с 1998 г. по 2001 г. девять крушений поездов на Приволжской, Восточносибирской, Северокавказской, Московской и Юго-Восточной дорогах произошли по причине выброса участка полотна под поездами. Все крушения случились в промежуток времени с полудня до 16 часов с апреля по сентябрь.
Деформации происходили с типовыми конструкциями бесстыкового пути, рельсами Р65. Под полотном лежали железобетонные шпалы, щебеночный балласт. Аварии происходили на прямых участках дороги, и было только два случая на круговых кривых с радиусом от 400 до 650 м.
Для полного анализа причин крушения необходимы сведения о техническом состоянии пути и единиц подвижного состава, сошедшего с рельсов. В материалах МПС РФ этих данных нет. Однако важно то, что выброс пути происходил в конце поезда, а не перед ним, и все сходы вагонов происходили именно по этой причине.
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что крушения железнодорожных составов из-за этого могут случаться и в будущем. Необходимо принимать меры по предотвращению выбросов пути под поездами.
Выброс пути - что это такое?
Существует несколько видов неисправности железнодорожного пути: выброс, перекос, выплеск, угон.
Выброс пути – это результат увеличения напряжения в рельсах и его самопроизвольной разрядки. Температурное напряжение - это один из видов механического напряжения, которое возникает при неравномерном распределении температуры. В твердом теле такое напряжение возникает из-за ограничения возможности расширения либо сжатия со стороны других тел. В частности, удлинению или укорочению рельса мешают накладки стыка и сопротивление в опорах.
При нагреве длина увеличилась бы на определенную величину в соответствии с коэффициентом температурного расширения стали. Соответственно, уменьшилась бы при понижении. Для таких изменений предусмотрены конструктивные зазоры между рельсами. Если же деформации больше, последние растягиваются или замыкаются. Таким образом, зимой возможен срез стыковых болтов, летом - нарушение устойчивости рельсошпальной решетки.
Температурный выброс пути - резкое, за время порядка 0,2 секунды, искривление рельсов несколькими волнами от 30 до 50 см, которое происходит в горизонтальной плоскости на расстоянии до 40 м. Одновременно разбрасывается щебень, раскалывается часть шпал. Рельсы становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации, так как приобретают остаточную деформацию.
Как избежать?
Для предотвращения выброса бесстыкового пути необходимо соблюдать температурный режим при укладке железнодорожных путей. Так, размер стыкового зазора должен быть установлен в строгой зависимости от нагрева полотна. В бесстыковом пути средняя часть рельсовой плети неподвижна. Только концы могут укорачиваться или удлиняться. Напряжение, которое возникает в неподвижной части рельса, не зависит ни от длины, ни от типа рельса.
Его изменение вызывает температура. По этой причине рельсовые плети необходимо закреплять с учетом температурного интервала. Последний рассчитывается в зависимости от устойчивости пути и прочности рельса. Допустимому напряжению сжатия и растяжения соответствуют перепады температур. Есть специальные формулы, по которым можно определить минимальную и максимальную температуру. Работы необходимо производить при температуре рельса, которая соответствует верхней трети рассчитанного интервала. Если же условия отличаются от оптимальных, длина рельсовой плети изменяется принудительно гидравлическим натяжным устройством. Таким образом рельс вводится в нужный температурный режим.
Неблагоприятные условия
В случае если рассчитанный диапазон температур меньше 10 °C или отрицательный, последующее использование железнодорожного полотна возможно только с периодическими разрядками напряжения.
Для этого необходимо закреплять уравнительные плети. В таких конструкциях рельсы можно периодически заменять на более длинные или короткие. Также можно использовать уравнительные приборы.
Исследования
В мире выброс пути видели единицы. Люди сталкиваются уже с его последствиями. В России на одной из кафедр Самарского ГУПС построен и прошел испытания стенд, на котором студенты могут на практике смоделировать выброс пути, что очень важно для исследования этого разрушительного явления. Учебный полигон университета включает в себя железнодорожный путь протяженностью 70 м с кривой радиусом 400 м. С помощью гидроцилиндров можно создать нагрузку до 300 т, задать различные отступления в содержании железнодорожного пути и зафиксировать, при каких нагрузках и условиях произойдет выброс. При этом процесс происходит на реальной конструкции.
