Шпалы деревянные для железныхдорог широкой колеи. Какие бывают железнодорожные шпалы (фото, видео)

В процессе строительства железной дороги необходимо две главные составляющие: рельсы и шпалы, выступающие опорой для них. В большинстве случаев используется элементы из дерева (сосна, береза, пихта и прочее), отличающиеся по размерам, весу, длине и прочим техническим характеристикам.

Как и другие типы опор, деревянные шпалы имеют как свои преимущества, так и недостатки. К основному недостатку относится восприимчивость древесины к гниению, особенно в тех местах, которые соединяются с жд рельсами. Однако, преимуществ у таких шпал гораздо больше:

  • Простота в обработке материала;
  • Высокая упругость при небольшом весе;
  • Хорошее взаимодействие с основанием;
  • Устойчивость к температурным перепадам.

Благодаря своим преимуществам, пропитанные шпалы применяются без каких-либо ограничений. В результате своего хорошего взаимодействия с основанием, они используются не только в процессе укладки жд путей, но в области строительства. Их вес и прочность позволяют выдерживать под собой тяжелые грузы.

Технические условия

ГОСТ стандарт 78-2004 вступил в силу с 01.01.2006 года. Он распространяется на деревянные опоры, предназначенные для железнодорожных дорог с широкой колеей. Областью их применения могут служить: строительство и ремонт жд дорог, где колеи имеют длину до 1,52 м, строительство зданий и сооружений. Средний вес составляет 80-90 кг.

Согласно гост 78-2004 шпалы из дерева подразделяются на три типа:

  1. тип предназначается для главных путей;
  2. для стационарных и объездных путей;
  3. для малоиспользуемых подъездных путей, находящихся на промышленной территории.

Ремонт

При неправильной эксплуатации шпал происходит их быстрое разрушение. Именно поэтому их пропитывают специальными антисептиками. Таким образом, осуществляется защита от губительного воздействия плесени, грибка, а также различных насекомых.



Пропитанные шпалы обладают более продолжительным сроком службы.

После ремонта жд путей, изделия сортируются на три типа:

  1. Главные и прочие пути, относящиеся к 1-3 классу. Размер в области зарубки составляет минимум 14 см. Отсутствуют расколы и гниль.
  2. Все пути 3-4 класса. Размер в месте зарубки минимум 13 см, втулки не выходят на нижнюю часть пастели, нет гнили торцевой части.
  3. Любые пути, относящиеся к 5 классу. Сюда относятся деревянные шпалы, которые не вошли в первые две группы с размером в области зарубки от 12 см.

Согласно ГОСТ 78-2004 шпалы после ремонтных работ должны отвечать следующим требованиям:

  • Без видимого присутствия гнили.
  • Старые отверстия от креплений заделаны специальными пробками, а новые уже подготовлены.
  • Концы защищены от растрескивания скобами, винтами и прочими элементами.
  • Размеры трещин имеют допустимые значения и обработаны антисептиками и гидроизоляционным материалом.

В результате неправильной эксплуатации и прочих факторов, срок службы опор может сократиться.


Чтобы понять, что данные элементы пришли в негодность, существует ряд признаков:

  • Размер костыльных отверстий превышает 3 см.
  • Присутствует гниль или выколы под подкладкой.
  • Гниение торцов.
  • Изломы, проходящие поперек шпалы.

Типы обработки

В процессе производства шпал, чтобы увеличить срок службы, могут использоваться разного рода пропитки для древесины. Они могут быть масляные и водорастворимые.

Первый вид изготавливается из продуктов каменного угля и древесины. Он может использоваться как в твердом виде, так и путем смешивания с растворами и маслами. Второй вид также может выпускаться в виде раствора и на вес (в твердом состоянии).

Для увеличения срока службы путей при помощи масляных антисептиков оптимальным выбором является каменноугольное масло для пропитки. Оно активно используется в производстве шпал на территории США, Европы и РФ.

Деревянные шпалы могут использоваться не только в железнодорожной области. Благодаря их весу и прочности, они активно применяются при возведении новостроек. А специально используемые пропитки лишь улучшают их свойства и технические характеристики.

ШПАЛЫ ДЕРЕВЯННЫЕ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ШИРОКОЙ КОЛЕИ

Технические условия

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации МТК 82 «Лесоматериалы круглые», Государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ГУП ВНИИЖТ) МПС России и Открытым акционерным обществом «Иркутский научно-исследовательский институт лесной промышленности» (ОАО «Иркутск-НИИЛП»)

2. ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3. ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 25 от 26 мая 2004 г.)

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

Армстандарт

Беларусь

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

Казахстан

Кыргызстан

Кыргызстандарт

Молдова

Молдова-Стандарт

Российская Федерация

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

Таджикистан

Таджикистан

Узбекистан

Узстандарт

Украина

Госпотребстандарт Украины

4. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2004 г. № 124-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 78-2004 введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2006 г.

5. ВЗАМЕН ГОСТ 78-89

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 2006-01-01

1. Область применения

Настоящий стандарт распространяется на деревянные шпалы, используемые при строительстве, эксплуатации и ремонте пути железных дорог колеи 1520 мм.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

5.7. Шпалы перед пропиткой должны быть глубоконаколотыми. По согласованию с потребителем шпалы могут быть ненаколотыми.

5.8. После сушки перед пропиткой шпалы должны быть укреплены от растрескивания одним из способов в соответствии с требованиями технологических процессов пропитки шпал на шпалопропиточных заводах и инструкции по содержанию деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев железных дорог колеи 1520 мм. По согласованию с потребителем шпалы могут быть без укрепителей.

5.9. Шпалы следует изготовлять из древесины сосны, ели, пихты, лиственницы и березы.

5.10. Влажность древесины шпал при изготовлении не нормируется.

5.11. Качество древесины шпал должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2

Пороки древесины по ГОСТ 2140

Норма ограничения пороков древесины

1 Сучки:

здоровые

Допускаются размером не более 60 мм в зонах укладки подкладок, на остальных поверхностях - не более 110 мм

гнилые

Допускаются размером не более 10 мм в зонах укладки подкладок, на остальных поверхностях - не более 60 мм

табачные

Допускаются размером не более 25 мм в количестве 3 шт. на шпалу, кроме зон укладки подкладок

2 Двойная сердцевина

Не допускается

3 Ядровая, заболонная и наружная трухлявая гнили

Не допускаются

4 Грибные ядровые пятна (полосы)

Допускаются размером не более 25 % соответствующей площади торцов, пластей и боковых сторон

5 Ложное ядро

Допускается размером не более 1 / 2 торца с выходом только на боковые стороны размером до 2 / 3 толщины шпалы

6 Глубокая червоточина

Допускается в количестве до 6 шт. на 1 м длины шпалы

7 Трещины:

метиковая

Допускается протяженностью по торцу не более Уз толщины или ширины шпалы без выхода на верхнюю пласть

морозная

Допускается глубиной до 40 мм без выхода на верхнюю пласть. Не допускается при наличии метиковой трещины

отлупная

Допускается на торцевых поверхностях не более 1 / 2 толщины шпалы без выхода на остальные поверхности

от усушки боковая

Допускается длиной не более 700 мм каждая

от усушки сквозная

Допускается протяженностью по длине шпалы не более 100 мм

8 Наклон волокон

Допускается не более 10 %

9 Прорость

Не допускается в зонах укладки рельсовых подкладок, на остальных поверхностях допускается размером не более: 100 мм - по длине; 50 мм - по ширине; 20 мм - по глубине

10 Покоробленность

простая

Допускается по пропиленным пластям со стрелой прогиба не более 10 мм

крыловатость

Допускается не более половины нормы простой покоробленности

Примечания

1. Пороки древесины по ГОСТ 2140 , не указанные в таблице 2, допускаются.

2. Зоны укладки рельсовых подкладок длиной (400 ± 5) мм располагают на расстоянии от 415 до 815 мм от каждого торца шпалы.

5.12. Непропитанные шпалы должны быть рассортированы по каждому типу отдельно и по породам:

Сосновые;

Еловые и пихтовые;

Лиственничные;

Березовые.

Глубоконаколотые и укрепленные от растрескивания шпалы рассортировывают отдельно. Пропитанные шпалы рассортировывают по типам.

5.13. Непропитанные шпалы должны быть маркированы в соответствии с таблицей 3.

5.14. Маркировка должна позволять идентифицировать предприятие-изготовитель. Маркировка должна быть четкой и нанесена клеймением или стойкой краской на один из торцов шпалы.

Маркировка шпал после пропитки не возобновляется.

Таблица 3

Порода древесины

Маркировка, соответствующая типу, породе и виду обработки шпал

ненаколотые

глубоконаколотые

Сосна

Ель и пихта

Лиственница

Береза

ЛЕ

Л I

ЛЕ I

ЛЕ

ЛЕ

Л I

ЛЕ I

ЛЕ

Примечание - Шрифт маркировки - по ГОСТ 14192 . Знак накалывания - пятно в виде круга диаметром не менее 10 мм.

6. Требования безопасности

6.1. Изготовление шпал в цехах лесопиления или специализированных цехах лесопромышленных предприятий следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.042, погрузочно-разгрузочные работы - в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.009

7.2. Документ о качестве должен содержать:

Наименование и адрес организации (предприятия-поставщика);

Тип, породу древесины - для непропитанных шпал;

Тип - для пропитанных шпал;

Количество шпал в партии в штуках;

Обозначение настоящего стандарта;

Подтверждение соответствия настоящему стандарту.

7.3. Количество шпал в партии определяют сплошным пересчетом.

7.4. Качество, размеры и влажность шпал проверяют выборочным контролем по ГОСТ 18321 , методом «вслепую». Отбор шпал в выборку проводят в количестве, указанном в таблице 4.

Таблица 4

В штуках

Партию принимают, если все шпалы в выборке соответствуют требованиям настоящего стандарта. При получении неудовлетворительных результатов партию бракуют или по согласованию с потребителем проводят сплошной контроль партии и замену забракованных шпал.

8. Методы контроля

8.1. Определение и измерение пороков древесины и обработки - по ГОСТ 2140 .

8.2. Определение влажности древесины шпал - по ГОСТ 16588 .

8.3. Контроль предпропиточной влажности древесины шпал - по ГОСТ 20022.5 .

8.4. Контроль качества глубокой наколки шпал - по нормативному документу.

8.5. Контроль качества укрепления шпал от растрескивания - по нормативному документу в зависимости от применяемого способа.

8.6. Контроль качества пропитки шпал - по ГОСТ 20022.5 .

8.7. Размеры шпал следует контролировать:

Длину шпалы - по наименьшему расстоянию между ее торцами;

Ширину верхней и нижней пластей шпалы - в самых узких местах на участках длиной
400 мм, расположенных на расстоянии 380 мм от ее торцов;

Толщину шпалы - в любом месте, но не ближе 380 мм от ее торцов.

8.8. Размеры шпал проверяют поверочной линейкой по ГОСТ 8026 или металлической рулеткой РЗЖ 2-го класса по ГОСТ 7502 . Допускается проверять размеры поперечного сечения шпал металлической линейкой по ГОСТ 427 .

9. Транспортирование и хранение

9.1. Транспортирование шпал проводят транспортом всех видов в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на соответствующем виде транспорта. Размеры пакетов шпал - по ГОСТ 16369 .

9.2. Шпалы на складах предприятия-изготовителя хранят в штабелях.

Каждый штабель шпал должен быть уложен на фундамент из железобетонных, бетонных или деревянных балок. Высота фундамента должна быть не менее 400 мм.

При хранении шпал на складах более 10 сут каждый горизонтальный ряд шпал в штабеле должен быть отделен от другого прокладками из здоровой окоренной древесины. Толщина прокладок - не менее 20 мм.

В горизонтальных рядах между шпалами должны быть промежутки шириной 20-40 мм.

9.3. Хранение шпал на шпалопропиточных заводах - в соответствии с требованиями к пропитке шпал.

Шпалы являются наиболее важным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Кроме того, шпалы предназначены для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Помимо шпал к подрельсовым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Необходимо, чтобы шпалы были прочными, упругими и дешевыми, а также обладали достаточно высоким электрическим сопротивлением. Материалом для шпал служат дерево, железобетон и металл .

Достоинствами деревянных шпал являются легкость, упругость, простота изготовления, удобство крепления рельсов, высокое сопротивление протеканию тока в рельсовых цепях. К недостаткам таких шпал относятся сравнительно небольшой срок службы (15... 18 лет) и значительный расход деловой древесины. Для увеличения срока службы деревянные шпалы пропитывают масляными антисептиками. Для изготовления шпал обычно используются сосна, ель, пихта и лиственница, реже - кедр и береза .

По форме поперечного сечения деревянные шпалы подразделяют на обрезные, опиленные с четырех сторон, полуобрезные, у которых опилены три стороны, и необрезные, имеющие опиленные поверхности только сверху и снизу.

В зависимости от назначения деревянные шпалы изготавливают трех типов. Шпалы I типа предназначены для главных путей магистральных железных дорог, II типа - для станционных и подъездных путей и III типа - для путей промышленных предприятий. Размеры поперечного сечения шпал в зависимости от их типа приведены в таблице. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм.



Для особо грузонапряженных участков изготавливают шпалы длиной 2800 мм .

На железных дорогах России наряду с деревянными получили широкое распространение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой Их достоинствами являются долговечность (40...50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути и плавности хода поездов, что обусловлено одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме того, применение железобетонных шпал позволяет сберечь древесину для других нужд. Благодаря указанным качествам они уже используются на главных путях всех основных направлений сети, в том числе на участках скоростного движения поездов.



К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость и сложность крепления рельсов к ним. Для повышения упругости пути с железобетонными шпалами под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока применяют рельсовые скрепления специальной конструкции с электроизоляционными деталями .

Железобетонные шпалы изготавливают из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой проволоки периодического профиля диаметром 3 мм .

В зависимости or вида рельсового скрепления железобетонные шпалы подразделяют на два типа: Ш1 - для раздельного клеммно болтового скрепления типа КБ с болтовым соединением подкладки со шпалой и Ш2 - для нераздельного клеммно-болтового скрепления типа БПУ с болтовым соединением подкладки или рельса со шпалой .

Металлические шпалы не получили распространения в нашей стране из-за значительного расхода металла, высокой электропроводности, большой жесткости, подверженности коррозии и неприятного шума при движении поездов .

Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют их эпюрой. На железных дорогах России применяют три эпюры, соответствующие укладке 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути .

На станциях метро и при устройстве смотровых канав в депо вместо сплошных шпал используются полушпалы, заглубленные в бетон .

Железнодорожные шпалы, как и множество других стандартных изделий из древесины, имеют свои стандартные размеры, которые широко распространены и используются в разных странах. Эти стандарты необходимы для того, чтобы деревянные шпалы и размеры их соответствовали требованиям международного взаимодействия и правилам транспортного соединения.

Какие бывают шпалы

В ЖД транспорте сегодня использование деревянных конструкций не настолько хорошо развито, как использование железобетонных конструкций, но большинство временных железнодорожных путей составляют именно из древесины. Она подходит лучше всего благодаря легкости укладки, кроме того вес таких конструкций позволяет намного больше и быстрее транспортировать их к месту назначения для использования.

Каждая шпала имеет определенные параметры, которые соответствуют стандартам согласно ГОСТ 78-2004 — документу, принятому в Минске для всего СНГ.

Среди параметров этих деревянных конструкций главными являются следующие:

  • длина;
  • нижняя ширина;
  • верхняя ширина;
  • высота пропилов.

Кроме этих параметров также определяют типы и формы шпал. Согласно классификации и государственному стандарту определяют три типа этой деревоконструкции для ЖД. Есть также несколько особенностей, обусловливающих обработку шпал, о которых также будет описана ниже.

Типы, формы и стандарты

Из трех типов, которые используется сегодня в странах СНГ, известны следующие:

  • для основных путей железнодорожного движения (1 тип);
  • для установки на станциях и на подъездных участках (2 тип);
  • для использования на промышленных объектах и предприятиях (3 тип).

Стоит отметить, что все типы имеют одинаковую длину, которая составляет 2750 миллиметров.

Для первого типа , на котором размещают обычно основную железную дорогу, характерны следующие размеры. При толщине 180 миллиметров, нижняя и верхняя ширины соответственно составляют 250 и 210 миллиметров.

Второй тип , который используется на станционных участках или подъездах к ним, на 20 миллиметров уже и настолько же ниже для этого типа высота пропила. Соответственно толщина составила 160 миллиметров, а пропилы сделаны высотой 130 миллиметров. При этом показатели ширины снизу и сверху у этого типа составляет 230 и 195 миллиметров соответственно.

Шпалы третьего типа самые тонкие, толщина их составляет 150 миллиметров. При этом высота пропила — 105 миллиметров. Ширина снизу для 3 типа такая же, как и для 2, а сверху она на 5 миллиметров уже. Показатели ширины составляет соответственно 230 и 190 миллиметров.

Кроме указанных линейных размеров железнодорожные конструкции из дерева в странах СНГ также отличают по форме:

  • самой распространенной из всех форм считается обрезная , в основе сечение которой находится правильный квадрат;
  • существует также вид полуобрезной шпалы, для которой характерно отсутствие одного из углов;
  • необрезная шпала имеет особенность — ее противоположные грани прорезаются с обеих сторон; это характерно для шпалы б/у.

Зависимость веса от технологии производства


Чтобы определить вес деревянной шпалы нужно исходить из 2 параметров. Благодаря стандартным размерам толщины, ширины и длины обычно легко сосчитать объем этого деревянного элемента.

Таким образом первый тип шпалы имеет объем 123,7 дм³, а второй тип — 101,2 дм³.

Эти показатели объема приблизительные, поскольку для ширины нижней пласти шпалы допускаются отклонения до 5 миллиметров. Это же касается показателей толщины и длины, для которых при этом допустимые отклонения составляют 5 и 20 мм соответственно.

Важно знать, что структура древесины, а также ее плотностные и качественные характеристики должны сохраняться после обработки, которая обязательно проводится перед их использованием. Это обработка включает в себя антисептическую обработку и пропитку влагостойким составом.

Зная объем и породу дерева, из которого сделана шпала, можно определить приблизительно, сколько она должна весить. Для этого нужно определить плотность древесины после обработки.

На характер железнодорожной шпалы из древесины влияет вполне объяснимый фактор: из-за разного количества на различных территориях тех или иных пород дерева, в отдельных странах СНГ допускается использование для деревянного железнодорожного покрытия нескольких твердых пород.

Изготовление шпал

В изготовлении шпал используются абсолютно разные породы — от красного клена до дуба, от бука до эвкалипта, от сибирской лиственницы до хвойных пород. Поэтому вес деревянной конструкции однозначно определить тяжело, не зная породы дерева, из которой она состоит, поскольку стандартизированы только общие размеры.

Если по форме можно определить объем опоры, то плотность определяется именно породой дерева и характером обработки. Шпалы при этом не изменяют своих характеристик, поскольку их обрабатывают специальными методами.

В отдельной камере, заполненной креоазотом, а также продуктами нефтепереработки шпалы прокалывают и содержат так для того, чтобы они пропитались влагоотталкивающими веществами. Процесс осуществляется в вакуумной среде, благодаря чему после пропитки лишние составы удаляются.

Для того, чтобы завершить производство железнодорожной шпалы, используют просушку, которая дает в результате водно-дисперсную поверхность. Не исключено также использование в процессе изготовления и других пропиток.

Что же собой представляют железнодорожные шпалы, для чего они нужны и какие бывают?
Шпалы являются важным элементом железнодорожных путей, они выступают в роли опоры для рельс. Укладываются шпалы на заранее подготовленное многослойное балластное основание. Верхним слоем основания, на который укладываются шпалы, является утрамбованный щебень. Друг относительно друга шпалы располагаются параллельно на равном расстоянии. К шпалам крепятся рельсы, что позволяет им сохранять жесткость и целостность конструкции железнодорожных путей, а также шпалы выступают в роли распределителя давления от рельс к балластному слою.

Разновидности шпал

Материалов для изготовления железнодорожных шпал не так уж много это дерево, железобетон, сталь и не так давно в Японии начали использовать пластик.

Деревянные железнодорожные шпалы

Могут изготавливаться из разных пород дерева, но качество и долговечность будет разной. Шпалы, изготовленные из дуба, прослужат значительно дольше, чем шпалы из сосны. При изготовлении деревянных шпал используют антисептическую пропитку для предотвращения гниения древесины, обычно это креозотом.

Хоть дерево не может похвастаться долговечностью по сравнению с железобетоном, но у него есть ряд несомненных преимуществ, таких как невосприимчивость к колебаниям температур, упругость, отличное сцепление с основой, простота обработки, легкий вес.


Железобетонные железнодорожные шпалы

Этот вид шпал начал применяться в железнодорожном строительстве значительно позже деревянных. Железобетонные шпалы это, по сути, бетонные блоки, изготавливаемые с применением натяжного армирования, т.е. внутри каждого блока скрыта металлическая арматура, которая во время заливки блока шпалы была в состоянии натяжения. Такой способ изготовления придает твердому бетону дополнительную упругость, тем самым предотвращая раскол железобетонной конструкции от действующих на нее нагрузок. В железобетонных шпалах предусмотрено место расположения самой рельсы и отверстия для ее крепления.

Такой вид шпал обладает очень большим сроком службы и возможностью повторно использовать шпалы, но в то же время железобетонные шпалы стоят дорого и весят очень много, что вызывает трудности в транспортировке.


Стальные железнодорожные шпалы

Стальные шпалы изготавливаются не из цельного стального швеллера как рельсы, а из гнутого стального профиля, что делает их относительно недорогими, легкими и прочными. Но в то же время металл подвержен коррозии, поэтому такие шпалы используют в качестве временных или в местах, где они не подвергаются воздействию воды (сталелитейные производства). Некоторые страны с засушливым климатом тоже используют стальные шпалы в железнодорожном строительстве.


Пластиковые железнодорожные шпалы

Пластиковые шпалы впервые начали использовать Японцы при строительстве железных дорог. Пророчат, что в будущем эта технология заменит все имеющиеся виды железнодорожных шпал.