Skip to content

Водоотвод на железных дорогах Северной Америки

По мере повышения массы поездов и интенсивности их движения усиливаются и требования к железнодорожной инфраструктуре. Это особенно справедливо в отношении прочности земляного полотна и надежности устройств водоотвода. Компании, занимающиеся этим делом, используют новейшие технологии, обеспечивающие железным дорогам наилучший водоотвод независимо от интенсивности осадков.

Железные дороги все активнее интересуются вопросами содержания земляного полотна и других грунтовых сооружений с точки зрения водоотвода. С каждым годом усиливается интерес и внимание к инженерному анализу состояния конструкции земляного полотна, что представляет собой первый шаг по доведению его до нормативных требований.

Balfour Beatty

Оптимальным методом выявления раковин, грязевых балластных мешков и конструктивных дефектов является радиолокационное зондирование. Георадары (Ground Penetrating Radar) генерируют импульсы, которые, отражаясь, создают детальную картину грунтового основания и представляют собой эффективное средство для выявления мест, требующих проведения путевых работ. В 2011 г. с помощью мобильного георадара компании Balfour Beatty (рис. 1) проведен инженерный анализ земляного полотна на нескольких участках, где состояние водоотвода представляет определенную проблему.

 

Компания Balfour Beatty выполняет работы по устройству и содержанию дренажных устройств для железнодорожных компаний Burlington Northern Santa Fe (BNSF), CSX Transportation, Canadian National, а также для ряда второстепенных железных дорог малой протяженности. Пополнение парка двумя новыми путевыми балластоочистительными машинами типа RM 80 компании Plasser (рис. 2) позволило компании войти в число крупнейших в Северной Америке. Современное оборудование и накопленный опыт позволили компании достигнуть высокого уровня эксплуатационных показателей в сфере обустройства и эффективности водоотвода.

Машина Plasser RM 80 устойчиво обеспечивает производительность очистки балласта на глубину до 25 см при скорости более 330 м/ч. Очищенный балласт возвращается на ось пути или складируется на обочинах или в иных местах, указанных заказчиком. После очистки балласта от засорителей обеспечивается наиболее эффективный водоотвод с пути.

Georgetown Rail Equipment

Обеспечение хорошего водоотвода важно для продления срока службы путевой структуры. Неудовлетворительный водоотвод ускоряет разрушение шпал, снижает способность шпал и рельсовых скреплений сохранять установленную ширину колеи. Компания Georgetown Rail Equipment (GREX) участвует в работах по устройству кюветов и дренажа на многих североамериканских железных дорогах первого класса. Неудовлетворительный дренаж может привести к дорогостоящим работам по ликвидации промоин после любого ливня с интенсивностью выше средней.

Самым эффективным профилактическим средством для улучшения водоотвода является регулярный уход за кюветами. Это не только решает проблему дренажа основной площадки земляного полотна и под нею, но и значительно удлиняет срок службы всех элементов путевой структуры.

Кюветокопатель компании GREX (рис. 3) представляет собой комплекс непрерывного действия, состоящий из нескольких низкопольных платформ или полувагонов без торцовых перегородок
между ними и экскаватора, перемещающегося по дну вагонов. Кюветокопатель выпускается в двух вариантах: самоходном и несамоходном. Достоинством самоходного варианта, имеющего собственную тяговую единицу, является возможность выполнения работ в окна небольшой продолжительности и без затрат на локомотивную бригаду. С другой стороны, более традиционный несамоходный кюветокопатель хотя и требует использования локомотива и локомотивной бригады, но возможность совместной эксплуатации нескольких составов в сцепе обеспечивает ему дополнительную производительность. Эта гибкость особенно удобна для работ, выполняемых в тоннелях и других местах, где площадка для выгрузки может быть существенно удалена от места производства работ. Бортовой экскаватор позволяет вести разработку грунта на удалении до 9 м от оси пути. Машина является хорошим средством для устройства кюветов и уширения основной площадки земляного полотна.

Кроме того, кюветокопатель может быть оснащен погрузчиком для удаления загрязнителей после очистки щебня и с обочин. Это позволяет удалять загрязнители с площадки производства работ вместо укладки их на обочине, откуда они со временем вновь попадут в кювет.

Hytracker Manufacturing

Компания с недавних пор ведет работы по устройству кюветов на магистральных участках железных дорог Canadian Pacific и Canadian National. Машины этой компании заняты также на работах по водоотводу на железных дорогах Union Pacific (UP), BNSF, CSX Transportation, OMNI-trax и Kelowna Pacific.

Многие железные дороги используют сборные блочные элементы для укрепления откосов кюветов и уменьшения угла их наклона, тем самым уменьшая объем растительного мусора. Эти элементы иногда располагают так, что их можно очищать со стороны откоса, увеличивая тем самым промежутки времени между проведением работ, обусловленных скоплением загрязнителей в местах с высокой эрозией почвы.

Железные дороги начинают рассматривать содержание кюветов как связанное с устойчивостью откосов и подходят к решению задачи творчески, не прибегая к немедленному удалению мусора. Это оборачивается экономией времени, особенно когда боковая выгрузка затруднена и места отвала особо ограниченны.

Многие клиенты Hytracker используют предлагаемый компанией машинный комплекс (рис. 4), состоящий из платформ или вагонеток и в принципе функционирующий аналогично кюветокопателю компании GREX, но он более гибок в эксплуатации и адаптирован, в частности, к работам относительно небольшого объема. Комплекс, тяговой единицей которого является экскаватор на комбинированном гусенично-рельсовом ходу, может также перемещать убранный мусор и другие материалы к местам складирования.

Loram Maintenance of Way

Корпорация Loram Maintenance of Way в ответ на растущий спрос на услуги по содержанию дренажных устройств осенью 2011 г. пополнила парк новейшим канавокопателем типа Badger DC7. Эта машина, первая из новых, созданных в последние годы, отличается более эффективным с точки зрения потребления энергии двигателем и допускает передвижение в составе поезда.

Как и другие канавокопатели семейства Badger (рис. 5), эта машина предназначена для экономичного, высокопроизводительного решения проблем водоотвода, борьбы с зарастанием кюветов и очистки откосов от балласта и продуктов эрозии. Канавокопатель перемещает более 900 т материала в час при глубине разработки до 1,8 м и складирует мусор на расстояние до 10,5 м от оси пути.

Рост потребности в надлежащем содержании систем водоотвода обусловливает требования по меньшему искажению геометрии и повышению срока службы элементов путевой структуры. Согласуя программу устройства водоотвода с программой очистки балласта, железные дороги получают возможность создать безосадоч-ную конструкцию пути, обеспечивающую надежную инфраструктуру для лучшей организации движения поездов.

Новый путеподъемник типа TLU компании Loram обеспечивает более производительную и экономически эффективную альтернативу традиционной схеме подрезки. TLU поднимает путь на высоту до 25 см, давая балласту возможность провалиться под рельсошпальную решетку. Тем самым создается новый водопроницаемый подбалластный слой, усиливающий конструкцию пути в целом. Скорость работы TLU выше, чем в случае традиционных схем подрезки (до 6,5 км/ч), уменьшается объем работы по подбивке пути и снижаются затраты на программы водоотвода в целом.

В соответствии с растущим спросом компания увеличивает парк путевых машин типа Railvac (рис. 6), предназначенных для удовлетворения потребностей в различных работах по текущему содержанию пути, таких, как вакуумная (по принципу пылесоса) очистка пути от загрязнителей, подъемка рельсошпальной решетки для вырезки грязевых мешков, укладка дренажных и водопропускных труб, подрезка балласта на стрелочных переводах и глухих пересечениях. Особенно привлекательна возможность использования машин Railvac для работы в местах с ограниченным габаритом.

Snap-Tite

Компания Snap-Tite предлагает оригинальную систему для замены водопропускных труб, многие из которых уложены 40-50 лет назад и исчерпали расчетный срок службы. Некоторые из них близки к выходу из строя или корродировали до такой степени, что создают угрозу безопасности движения. Большинство железнодорожных компаний отслеживают их состояние и ищут экономически эффективные способы ремонта без перерывов в движении поездов в рамках регулярного текущего содержания пути и сооружений. При этом важным требованием в последнее время становится щадящее отношение к окружающей среде.

Система Snap-Tite HDPE предлагает экономически и экологически эффективное решение, основанное на введении в старую трубу полиэтиленовой трубы-вкладыша. Ремонт существующих труб можно выполнять без разрытия земляного полотна силами ремонтного персонала железной дороги-заказчика. Метод Snap-Tite безопасен, поскольку не предусматривает использование тяжелого или сложного оборудования для соединения секций трубы-вкладыша.

Трубы-вкладыши компания изготовляет из полиэтилена высокой плотности. Патентованные замки на концах звеньев трубы обеспечивают плотное соединение простым защелкиванием. По мере наращивания новых звеньев труба-вкладыш проталкивается внутрь старой трубы, длина которой может варьироваться от 0,6 до 15 м, а диаметр — до 2,13 м (рис. 7).

Описываемая система удовлетворяет требованиям стандарта М326 AASHTO к восстановлению водопропускных труб. Гибкость элементов трубы достаточна для преодоления неровностей бетона или каменной рустованной либо частично поврежденной кладки и имеет жесткие, но тонкие стенки, безопасные для пропуска воды со скоростью, предусмотренной после восстановления обделки. Стыки Snap-Tite обеспечивают прочное механическое соединение, позволяющее проталкивать или протягивать звенья новой трубы. Конструкция в целом долговечна и исключает протечки за весь неопределенно большой срок службы.

Недавний пример этого представляет проект восстановления водопропускной трубы диаметром 2,13 м на участке железной дороги UP в штате Техас (США). Недопустимая коррозия металлической трубы была зафиксирована при регулярном осмотре в рамках работ по инспектированию инфраструктуры. Компания искала решение, позволяющее провести ремонтные работы без перерыва в движении поездов и без угрозы безопасности как движению, так и выполняющему работы персоналу. Команда специалистов UP ввела в старую трубу новую диаметром 1,6 м. Для установки не потребовались ни предварительная подготовка персонала, ни специальное оборудование, ни земляные работы. Пространство между внутренней поверхностью старой трубы и наружной поверхностью трубы-вкладыша заполнили раствором.

Новая труба, несмотря на меньший диаметр, более чем в 2 раза повысила скорость пропуска водного потока по сравнению с прежней трубой.

Компания Snap-Tite поставляет трубы-вкладыши для ремонта водопропускных труб таким железным дорогам Северной Америки, как Norfolk Southern, CSX Transportation, BNSF и уже упомянутая UP.

Ключевым условием в обеспечении качественного водоотвода на железных дорогах является профилактика. Важно проводить регулярные осмотры с целью установления состояния водопропускных труб. Не менее важно принять решение с учетом перспектив ремонта и замен в будущем. Этот превентивный подход обеспечит экономию денежных средств, поскольку своевременная замена позволит избежать более существенных затрат на ремонт в случае разрушения или размыва пути.

J. Nunez, Railway Track & Structures, 2011, №5, с. 29-35; материалы компаний Balfour Beatty (www.Balfourbeatty.com), Georgetown Rail Equipment (Georgetownrail.com), Hytracker Manufacturing (hytracker.com), LORAM Maintenance of Way (loram.com), Snap-Tite (snap-tite.com).