Деревянные железнодорожные шпалы: размеры и вес

Деревянные шпалы являются неотъемлемой частью конструкции железнодорожного пути. От их качества и технических характеристик во многом зависит безопасность и комфорт движения поездов. Давайте разберемся, какие бывают размеры железнодорожных деревянных шпал и от чего это зависит.

Типы деревянных шпал для железных дорог

Существует несколько разновидностей деревянных шпал, которые классифицируются в зависимости от назначения и класса железнодорожного пути:

• Шпалы 1-го типа - для главных и высокоскоростных магистральных линий;
• Шпалы 2-го типа - для второстепенных и внутристанционных путей;
• Шпалы 3-го типа - для малодеятельных и подъездных путей.

Кроме того, по способу обработки древесины выделяют обрезные, необрезные и полуобрезные шпалы. Наиболее распространены обрезные шпалы прямоугольного сечения.

Стандартизированные размеры шпал для российских железных дорог

В России принята единая ширина железнодорожной колеи 1520 мм. Соответственно, длина всех типов деревянных шпал составляет 2750 мм независимо от их назначения. А вот размеры сечения варьируются в зависимости от типа шпалы.

Как видно из таблицы, с увеличением класса железнодорожного пути растут и размеры поперечного сечения шпал. Это обеспечивает большую прочность конструкции при высоких динамических нагрузках.

Вес деревянных шпал

Несмотря на стандартизированные размеры, вес шпал может варьироваться в зависимости от плотности древесины. Обычно шпалы изготавливают из сосны, ели или лиственницы. В среднем деревянные шпалы весят:

• Шпалы 1-го типа - около 85 кг;
• Шпалы 2-го типа - около 80 кг;
• Шпалы 3-го типа - около 65 кг.

Для сравнения, вес железобетонной шпалы составляет около 270 кг. Это накладывает ограничения на использования бетонных шпал на слабых грунтах и мостовых конструкциях.

Обработка и пропитка

Чтобы продлить срок службы (обычно до 20 лет), деревянные шпалы подвергают специальной обработке антисептическими и антипиреновыми составами под давлением. Такая пропитка защищает шпалы от гниения, поражения насекомыми и возгорания. Кроме того, шпалы укрепляют от растрескивания с помощью металлических стяжек или специальной глубокой насечки поверхности.

Размер шпалы деревянной железнодорожной зависит от ее типа и назначения. Но в любом случае шпалы изготавливаются строго по ГОСТу для обеспечения безопасности и долговечности железнодорожного пути.

Требования к качеству древесины

Для изготовления железнодорожных шпал используют древесину хвойных и лиственных пород. Согласно ГОСТу, допускаются отдельные сучки, трещины, запилы и другие дефекты древесины, которые не влияют на эксплуатационные характеристики. Однако на верхней поверхности шпал в местах укладки рельсовых скреплений дефекты недопустимы.

Транспортировка и хранение

Перевозка шпал осуществляется транспортом всех видов в соответствии с действующими правилами. Деревянные шпалы формируются в пакеты по стандартам. На складах шпалы хранят в штабелях на специальных фундаментах. Между горизонтальными рядами должны быть воздушные промежутки для вентиляции и предотвращения гниения.

Укладка шпал в путь

Перед укладкой в путь проводят входной контроль шпал на соответствие стандартным размерам и качеству обработки. Затем шпалы раскладывают на подготовленное балластное основание и выравнивают для монтажа рельсо-шпальной решетки. Расстояние между осями смежных шпал должно быть строго одинаковым.

Особенности конструкции

Верхняя поверхность шпалы, на которую укладываются рельсы, называется прижимной. Боковые стороны шпал называются усовками. Они служат для бокового упора шпал в балластную призму. Иногда усовки дополнительно заостряют.

Для повышения сцепления с балластом применяют различные конструктивные решения: пазы, выемки, ребра жесткости. Эти элементы увеличивают площадь контакта шпалы с основанием.

Специфика деревянных шпал

Деревянные шпалы обладают рядом преимуществ по сравнению с железобетонными. Они легче, что позволяет использовать их при ремонте и строительстве временных путей, а также на слабых грунтах и мостах.

Кроме того, дерево обеспечивает хорошее сцепление с балластным основанием и небольшой коэффициент линейного расширения. Это снижает риск деформации пути при перепадах температур.

Эксплуатационные особенности

В процессе эксплуатации деревянные шпалы могут давать усадку под воздействием влаги и температуры. Для компенсации этого размер жд шпалы изначально закладывается с запасом 5-20 мм.

При значительных отклонениях от стандартных размеров шпалу заменяют. Также периодически проводят выборочную замену по истечении срока службы (20 лет для деревянных шпал).

Перспективы применения

Несмотря на активное внедрение железобетона, деревянные шпалы по-прежнему остаются востребованным элементом верхнего строения пути ЖД. Их доля в общем объеме шпальных решеток составляет около 30%.

Перспективным направлением является применение более долговечных пород древесины, таких как дуб или лиственница. Также ведутся разработки по модификации формы шпал для улучшения характеристик.

Экологические аспекты

Отходы от списанных деревянных шпал часто не утилизируются должным образом. Это создает экологические риски из-за высокого содержания вредных веществ в пропиточных составах.

Актуальной задачей является организация переработки отслуживших свой срок шпал. Разрабатываются технологии по извлечению ценных химических соединений из пропитки с последующим сжиганием древесины.

Требования к материалам для пропитки

Для защиты от гниения и возгорания деревянные шпалы пропитывают специальными составами. Наиболее распространены каменноугольные и сланцевые масла, креозот, а также гидрофобизирующие вещества.

Пропиточные материалы должны соответствовать ряду требований. В частности, они должны хорошо впитываться в древесину, быть устойчивыми к вымыванию, не оказывать коррозионного воздействия на металл, не вызывать растрескивания шпал при эксплуатации.

Технология глубокой пропитки

Для увеличения срока службы шпал применяют технологию глубокой вакуумно-давленической пропитки. Способ заключается в поочередной обработке шпал вакуумом и давлением, что обеспечивает лучшее проникновение составов.

Согласно ГОСТу, глубина пропитки должна составлять не менее 5 мм от любой поверхности шпалы. Для контроля используют специальные приборы и химические индикаторы.

Требования промышленной безопасности

Процесс пропитки шпал сопряжен с воздействием на рабочий персонал вредных химических веществ. Поэтому на шпалопропиточных заводах должны неукоснительно соблюдаться нормы промышленной безопасности и охраны труда.

Контролируются параметры микроклимата в цехах, обеспечивается герметизация оборудования, используются мощные вентиляционные системы и СИЗ для защиты органов дыхания.

Конструктивные особенности шпал

Для улучшения характеристик деревянных шпал применяют различные конструктивные элементы. К примеру, на боковых сторонах могут делаться пазы и выступы, увеличивающие площадь контакта с балластом.

Другим распространенным решением являются металлические скобы по торцам шпал. Они предотвращают растрескивание и увеличивают срок службы в 1,5-2 раза.

Современные технологии обработки

Помимо традиционных методов для защиты от гниения активно внедряется обработка древесины ультразвуком и электромагнитными полями. Такие технологии позволяют снизить расход дефицитных пропиточных материалов.

Также идут исследования по замене натуральной древесины на композитные материалы. Ожидается, что это обеспечит высокую стойкость шпал к агрессивным средам при сохранении преимуществ дерева.

Перспективы импортозамещения

В настоящее время значительная доля шпальной продукции для российских железных дорог поступает из-за рубежа. Это связано с недостаточными объемами производства и низким качеством отечественных шпал.

Реализация программы импортозамещения позволит наладить выпуск качественных и долговечных российских шпал с использованием передовых технологий обработки и пропитки древесины.