Шпала

Шпа́ла, брус (балка), що укладається під рейками для їх прикріплення та передачі тиску від рухомого складу на баласт. Основними функціями залізничних шпал є: забезпечення стійкості та збереження рівномірності колії та зменшення вібрацій, що походять від рейок. Залізничні шпали поділяються на дерев'яні, бетонні, сталеві, чавунні та композитні шпали.

У минулому залізничні шпали виготовлялися з дерева і зберігалися близько 50 років. Потім з'явилися сталеві шпали, а пізніше, в 1906 р., у Німеччині провели перший експеримент з бетонними шпалами на лінії Нюрнберг – Бамберг.

Дерев'яні шпали

Дерев'яні шпали відомі з давніх-давен. Для виготовлення дерев'яних шпал використовується деревина з твердих порід дерева, таких як дуб, тик, червоний клен, евкаліпт. Також дерев'яні шпали виготовляються з різних хвойних порід, але вони схильні до швидкого зносу і підходять тільки для низькошвидкісних ліній з обмеженням швидкості 160 км/год. Дерев'яні шпали не підлягають повторному використанню.

Залізобетонні шпали

Залізобетонні шпали виготовляються з бетону із внутрішнім армуванням. Залізобетонні шпали мають високу стійкість і економічність технічного обслуговування. Вони підходять для швидкісних шляхів. Більшість залізобетонних шпалів виготовляються з попередньою напругою арматури. Такі шпали добре витримують високий зовнішній тиск. Порівняно з дерев'яними шпалами залізобетонні шпали дешевші та їх легше виготовити.Завдяки більшій вазі, яка допомагає шпалам довше залишатися в правильному положенні, залізобетонні шпали вимагають меншого догляду, ніж дерев'яні, і мають більший термін служби. У деяких країнах переважно використовують залізобетонні шпали. Наприклад, у Великій Британії попередньо напружені залізобетонні шпали є єдиними дозволеними за стандартами Network Rail. Також залізобетонні шпали мають гарну вогнестійкість і не схильні до корозії, вони підходять для всіх типів грунтів і умов вологості.

Виготовлення бетонної шпали включає наступні етапи: введення попередньо напружених стрижнів у форму для шпал; одночасне автоматичне натягування окремих попередньо напружених стрижнів; заповнення форми для шпал бетоном; затвердіння бетону; вилучення бетонної шпали з форми. На одну бетонну шпалу використовується від п'яти до восьми попередньо напружених стрижнів.

Для залізничного стрілочного переведення виготовляються бетонні шпальні блоки різної довжини, що мають різну кількість кріпильних засобів, розташованих у різних положеннях для кріплення рейок до відповідних блоків. У шпальних блоках використовується безліч сталевих матриць, довжини яких відповідають бажаній довжині блоків. Матриці укладають впритул в подовжену форму з дюбелями, зверненими вгору, після чого натягують армуючі стрижні, заливають бетон у форму і дають йому затвердіти. Сформоване таким чином зв'язне бетонне тіло, довжина якого може перевищувати 30 м, витягується з форми, видаляються матриці, а дюбелі залишаються в бетонному блоці. Потім бетонний корпус розрізається на шпальні блоки бажаної довжини.Одні й самі матриці можуть бути використані виготовлення блоків шпал як лівих, так правих стрілочних переводов . Блоки шпал та рейки, пов'язані з конкретним залізничним стрілочним переведенням, можуть бути зібрані разом, транспортовані до відповідної ділянки та розміщені на ній уздовж залізничної колії з використанням звичайних шляхоукладальних машин.

До цього часу засоби кріплення рейок не відливали в бетонних шпальних блоках для стрілочних перекладів. Натомість використовували спосіб, при якому отвори для розміщення засобів кріплення свердляться у шпалах на місці, після чого засоби кріплення монтуються та закріплюються епоксидним клеєм. Однак цей спосіб не завжди забезпечує надійність кріплення, оскільки це залежить від особи, яка виконує роботу, та інших умов. Також цей метод дорогий у застосуванні.

Автоматизація виробництва бетонних шпальних блоків для залізничних стрілочних перекладів призводить до безлічі проблем, що важко вирішити. Наприклад, попередньо напружений бетон, який повинен використовуватися для отримання необхідної механічної міцності, стискається під час твердіння, причому стиснення варіюється через відмінності в довжині шпал. Тому дуже важливо, щоб усі отвори для болтів у шпалах займали правильне кінцеве положення. Одна несправна шпала може поставити під загрозу укладання всього вузла перемикання, що, природно, спричинить високі витрати, через складну і дорогу техніку, необхідну для укладання. Іншим ускладнюючою обставиною є те, що засоби кріплення можуть займати різні положення у точках перемикання для лівої та правої руки.Через перелічені обставини бетонні шпали довгий час не використовувалися для залізничного стрілочного переведення, натомість використовувалися дерев'яні шпали.

Сталеві шпали

Сталеві шпали найчастіше використовуються, т.е. до. вони міцніші за дерева і економічніші за бетон. Сталеві шпали витримують великі навантаження та конструюються відповідно до різних специфікацій залізничних колій. Вони добре підходять для трас із високими швидкостями та великими навантаженнями. При тій же вазі, що і деревина, сталеві шпали можуть замінити дерев'яні шпали на баластованому мосту, забезпечуючи більш довговічне та міцне рішення без збільшення навантаження на міст. Сталеві шпали легко транспортувати, розміщувати та встановлювати. Вони придатні для вторинної переробки, стійкі до спалаху. Термін служби сталевих шпал становить близько 30 років.

Чавунні шпали

Чавунні шпали особливо широко використовуються на індійських залізницях. Вони випускаються у 2 типах: шпали горщикового типу та шпали пластинчастого типу. Шпали горщикового типу не підходять для вигинів крутіше 4 °. Чавунні шпали можуть використовуватись протягом тривалого періоду, до 60 років. Вони прості у виготовленні, можуть бути зроблені на місці, що зменшує витрати на транспортування.

Композитні шпали

Композитні шпали – це шпали сучасного типу, які виготовляються з відходів пластику та гуми. Такі шпали називають пластиковими шпалами. Вони мають багато переваг, такі як екологічність, висока міцність, низька вага. Композитні шпали придатні для вторинної переробки; термін експлуатації шпал близько 50 років. Композитні шпали можуть використовуватись для будь-якого типу рейок.

Опубліковано 14 квітня 2023 р. о 15:18 (GMT+3). Останнє оновлення 24 липня 2023 р. о 17:54 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією