Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Самое интересное из физики и техники

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 508 RSS
←   Октябрь 2008   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 15-06-2008

Автор
Елена

Статистика

508 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Самое интересное из физики и техники. Железная дорога.


<>

Здравствуйте, уважаемые читатели! Это Елена Голенастова. Сегодня завершаем тему железнодорожного транспорта. В заключение, давайте поговорим о том, без чего не смог бы существовать и появиться на свет ни один поезд - о железной дороге.


Железная дорога

Железная дорога - транспортная трасса постоянного действия, отличающаяся наличием пути (или путей) из закрепленных рельсов, по которым ходят поезда, перевозящие пассажиров, багаж, почту и различные грузы. Понятие «железная дорога» включает в себя не только подвижной состав (локомотивы, пассажирские и грузовые вагоны и т.п.), но и полосу отчуждения земли со всеми сооружениями, постройками, имуществом и правом провоза товаров и пассажиров по ней.

Перед нами расстилается полотно железной дороги. Не случайно оно так называется - мы видим широкую, ровную полосу земли, по которой уложены рельсы, далеко убегающие в обе стороны.

Железнодорожный путь проходит не только по ровной местности, но и в горах. Однако он должен быть обязательно ровным и пологим, иначе локомотив не сможет вести за собой тяжелый поезд. Поэтому главные железные дороги - магистрали - на обширных равнинах нашей страны строят так, чтобы крутизна подъемов и спусков на протяжении всего пути была небольшой. На многих наших магистралях она не превышает 9о/оо (промилле), т. е. 9 м на каждые 1000 м пути. Но немало железных дорог построено еще более пологими, с подъемами и спусками, не превышающими 6о/оо, а то и 4о/оо. Какое это имеет значение? На подъем в 4о/оо локомотив может вести почти вдвое более тяжелый поезд, чем на подъем 9о/оо! А чем тяжелее поезд, тем дешевле обходится перевозка 1 тонны груза.

Железную дорогу стремятся сделать не только пологой, но и по возможности прямой. Например, магистраль Москва – Санкт-Петербург построена с очень небольшими подъемами и уклонами и почти целиком по прямой.

Однако таких дорог немного. Поверхность земли неровна, пересечена горами и холмами, реками и озерами, болотами и оврагами. Железная дорога должна "заходить" в расположенные на пути города и поселки.

Со всем этим приходится считаться, когда трассу железной дороги наносят на карту, а затем проходят по местности с землемерными инструментами, чтобы проложить ее "в натуре", посмотреть, как она "ложится" в естественных условиях.

Трассу дороги выбирают так, чтобы по возможности снизить затраты на ее строительство и содержание, "вписать" ее в рельеф поверхности. Чем более пологим и прямым хотят построить железнодорожный путь и чем менее ровна поверхность земли, тем больше нужно земляных и строительных работ, тем выше насыпи в низинах и глубже выемки, прорезающие возвышенности, тем длиннее мосты. Все это сильно удорожает постройку железной дороги, но зато удешевляет эксплуатацию. А в горах железную дорогу часто приходится прокладывать по очень извилистой трассе, строить виадуки в ущельях, пробивать тоннели.

В настоящее время полотно для железной дороги прокладывают с помощью землеройных машин -экскаваторов, скреперов, участвуют в этом также самосвалы и другие средства транспорта. Насыпи нужно строить так, чтобы они не оседали. Их уплотняют и укрепляют откосы камнем и дерном, а для отвода воды у подошвы насыпи прорывают канавы. Там, где железнодорожный путь проходит в выемке, надо также укреплять откосы, рыть кюветы - канавы для отвода воды.

Мосты и тоннели

Трудно и сложно строить мосты, особенно большие, и обходятся они дорого. Мосты строят из металла, железобетона, камня, дерева. В настоящее время чаще всего возводят металлические и железобетонные мосты. Если речка узкая, то строят береговые опоры и устанавливают на них пролетное строение - стальное или железобетонное перекрытие между опорами. Если же река широкая, то кроме береговых приходится возводить промежуточные опоры - быки, фундамент которых уходит в русло реки, и устанавливать несколько пролетных строений. На современных больших мостах пролетные строения часто делают в виде металлических или железобетонных арок, которые несут нагрузки от проезжей части моста. Арки в мостах применяются с древнейших времен. Они воздействуют на опоры не только вертикальным, но и горизонтальным давлением, создавая распор. Если концы арки стянуты брусом - затяжкой, то арка воздействует на опоры только вертикальным давлением.

Металлические пролетные строения легче железобетонных, но на них идет много стали, их делают на заводе металлоконструкций, а на месте только устанавливают. Металл ржавеет, и мост приходится часто красить, чтобы защитить от ржавчины, а это стоит дорого.

Железобетонный мост тяжелее, но его можно делать на месте и красить не надо. В последнее время строят много железобетонных мостов.

В горной местности для проведения железной дороги, как уже говорилось, часто приходится пробивать тоннели. Для сооружения тоннеля в мягких породах применяют специальные проходческие щиты. Они медленно передвигаются по трассе будущего тоннеля, по мере того как выбирают грунт впереди. С помощью проходческого щита стены тоннеля облицовываются каменными, чугунными или железобетонными плитами.

Проходческие щиты применяются и при сооружении в крупных городах метрополитена.

Когда тоннель сооружается в каменных породах, приходится применять взрывные работы.

Земляное полотно и мосты называются нижним строением пути. Оно служит основой верхнего строения пути - рельсов, шпал и балласта. Рельсы прокатываются из стали на металлургических заводах.

Посмотрим на рельс с его торца (конца). Поперечный профиль рельса состоит из головки, по которой катятся колеса локомотивов и вагонов, высокой и узкой шейки и широкой подошвы. Такой профиль рельса не дает рельсу изгибаться вниз и в стороны при прохождении тяжелого поезда.

Почему поезда не сходят с рельсов

Колеса вагонов или локомотивов наглухо насажены на оси и вращаются вместе с ними (их называют колесными парами). На обод каждого колеса насажено плотно схватывающее его стальное кольцо -бандаж. С внутренней стороны бандажа по всей его окружности есть выступ - гребень. Он не дает колесу сойти с рельса наружу. Сойти с рельса внутрь рельсового пути колесу мешает гребень другого колеса той же колесной пары.

Вес локомотива или вагона создает нагрузку на колесо, а через нее на рельс. Поэтому при движении между колесом и рельсом возникает сила трения (сцепления), и колесо не скользит, а катится по рельсу. От силы, прижимающей колесо к рельсу, зависит и сила тяги локомотива. Чем тяжелее локомотив и чем сильнее его колеса прижимаются к рельсу, тем более тяжелый поезд может он вести. Конечно, двигатели локомотива должны быть достаточно мощными, чтобы вести поезд с необходимой скоростью. Но если локомотив будет слишком легким, то он не сможет вести за собой тяжелый поезд, какими бы мощными ни были его двигатели. Колеса такого локомотива не будут достаточно сильно прижиматься к рельсам и начнут скользить.

Железнодорожный путь

Рельсовый путь стал применяться задолго до появления железных дорог для перевозки массовых грузов - каменного угля, руды, строительных материалов. Опыт и расчеты показали, что лошадь по рельсам может везти груз в несколько раз более тяжелый, чем по обычной дороге, потому что сопротивление движению на рельсовом пути в несколько раз меньше. Значит, и перевозка по такому пути обходится дешевле.

Рельсы, уложенные в путь, скреплены друг с другом болтами и накладками в сплошную рельсовую нить. При укладке рельсов между ними оставляют небольшие зазоры в стыках, рассчитанные на удлинение рельсов в летнее время, когда они сильно нагреваются солнцем. Если бы рельсы укладывали плотно, то их при нагревании могло бы выгнуть в разные стороны, а это грозит крушением.

Каждому хорошо знаком равномерный стук от перекатывания колес вагона через стыки рельсов. По стуку колес пассажир, глядя на часы с секундной стрелкой, может высчитать скорость движения поезда. На тех линиях, которые уложены рельсами длиной 12,5 м (а таких линий пока большинство), 80 равномерно повторяющихся стуков отсчитают нам 1 км. Проследив, за сколько секунд мы проехали 1 км, мы узнаем скорость поезда. Стыки - слабые места железнодорожного пути. Поэтому стараются уменьшить их число. Для этого укладывают рельсы удвоенной длины - 25 м. На многих участках рельсы сейчас сваривают в длинные плети, по 800 м,- создают "бархатный" путь.

На участках пути, где железнодорожная линия закругляется, колею чуть расширяют, а наружный рельс укладывают немного выше внутреннего, чтобы облегчить прохождение локомотивов и вагонов по кривой. Поэтому при прохождении по кривой локомотивы и вагоны наклоняются в ту сторону, куда ведет кривая пути.

Рельсы прикреплены к шпалам костылями, которые забивают в шпалу так, чтобы головка костыля прихватывала край подошвы рельса. Между подошвой рельса и шпалой кладут широкую металлическую подкладку, чтобы давление рельса распределялось на большую площадь и шпала под рельсом меньше изнашивалась. Более совершенный способ прикрепления рельсов к шпалам - раздельный, при котором рельс прижимается к подкладке болтами, а подкладка крепится к шпалам шурупами.

Шпалы у нас в основном сосновые, пропитанные масляным раствором, который предохраняет их от гниения.

На шпалы расходуется очень много леса. Достаточно сказать, что из большой сосны возрастом 80-100 лет можно вырезать только две полномерные шпалы.

Таких шпал на 1 км пути надо уложить 1600-1800 штук,- значит, для этого придется срубить 800-900 больших сосен, целую рощу. Да и лежит пропитанная маслом шпала в пути в среднем лет 12-15. Поэтому в настоящее время шпалы начали делать из железобетона. Эти шпалы дороже, чем деревянные, но зато служат в несколько раз дольше.

Шпалы нельзя укладывать прямо на земляное полотно, так как под тяжестью проходящих поездов они были бы вдавлены в грунт. Поэтому между шпалой и земляным полотном кладут слой балласта: щебень, гравий, песок. Пространство между шпалами также заполняют балластом, чтобы сделать путь устойчивее. Лучший вид балласта - щебень. Он не размывается дождем, легко пропускает воду, долговечен.

Локомотив и вагоны переходят с одного пути на другой с помощью стрелочных переводов. Обыкновенный стрелочный перевод состоит из стрелки и крестовины. Важнейшие части стрелки - 2 остряка. Острый конец каждого остряка с помощью переводного механизма можно прижать к тому или другому рельсу и направить подвижной состав прямо или на боковой путь. Пройдя стрелку, подвижной состав вступает на место пересечения двух рельсов, называемое крестовиной. Чтобы колеса не сошли с пути на крестовине, против нее укладывают контррельсы.


Выпуск рассылки подготовлен по следующим материалам:
  1. Детская энциклопедия. Том N5. Техника и производство.
  2. Сайт: http://www.bibliotekar.ru
  3. Сайт: http://www.industriales.ru


Если у вас есть какие-то вопросы или пожелания, пишите мне по адресу lemqyt@mail.ru , буду очень рада вам ответить.

До встречи через неделю. С уважением, Елена.
В избранное