Почему под обычными железнодорожными путями используется щебень, а на высокоскоростных — нет?

Более медленные и относительно простые экологичные поезда прошлого стали пережитком прошлого, их уступили место электропоездам и высокоскоростным железным дорогам.

Они называются балластом. Это отличает один из типов путей: пути с балластом используются для обычных поездов и называются балластными путями , а пути без балласта используются для высокоскоростных поездов и называются бесбалластными путями .

И высокоскоростным, и обычным поездам нужны рельсы для движения, но почему под рельсами обычных поездов находится щебень, а под рельсами высокоскоростных поездов — нет? В чём причина этого?

Балласт — это, по сути, щебень, состоящий в основном из таких пород, как гранит, базальт, известняк, а иногда даже из шлака в качестве заменителя традиционного камня.

Балласт — это не просто какой-либо щебень. Для соответствия функциональным требованиям и эффективного выполнения своих задач он должен обладать достаточной прочностью, а форма и гранулометрический состав частиц должны соответствовать определенным стандартам. Это связано с тем, что прочность балластных частиц напрямую влияет на его общую эффективность.

Хотя эти воздействия могут показаться незначительными, они способны сократить срок службы железнодорожных путей. Со временем могут произойти незначительные изменения ширины колеи, что увеличит риск схода поездов с рельсов.

Вибрации и шум также влияют на комфорт пассажиров. Поэтому, когда мы наслаждаемся относительно тихой и комфортной обстановкой во время поездки на поезде, мы обязаны этим скромным маленьким камушкам.

Балласт помогает рассеять давление, оказываемое поездами на грунт. Процесс строительства железнодорожных путей включает в себя сначала укладку слоя балласта на полотно, его уплотнение, а затем укладку шпал и рельсов сверху.

Балласт поддерживает шпалы, распределяя вес поездов и рельсов для снижения концентрированного давления. Это обеспечивает амортизацию и минимизирует давление, помогая предотвратить деформацию рельсов и шпал и обеспечивая плавное движение поездов.

Балласт также выполняет дренажную функцию. Зазоры между щебнем образуют эффективные дренажные каналы, позволяя дождевой воде быстро просачиваться под землю и повышая общую дренажную способность балластных путей.

Это предотвращает намокание дорожного полотна и шпал дождевой водой или их эрозию под воздействием водного потока, что снижает затраты на техническое обслуживание.

Дренажные свойства балласта также препятствуют росту сорняков на путях, поддерживая чистоту и порядок вокруг железной дороги.

Подобно тому, как дороги используют дренажные канавы и канализационные системы для защиты городских улиц от сильных дождей и наводнений, предотвращая затопление, балласт играет аналогичную роль «специалиста по дренажу» для железных дорог. Без него основание пути было бы менее устойчивым, а шпалы пришли бы в негодность из-за длительного воздействия дождевой воды.

Балласт также облегчает техническое обслуживание путей. Зазоры между частицами обеспечивают пространство для хранения грязи и мусора, которые могут быть смыты дождевой водой и впитаны в грунт.

Если рельсы и шпалы сильно загрязняются в результате природных или антропогенных факторов, срок их службы может сократиться, что приведет к дополнительным затратам.

Однако балласт также требует регулярного обслуживания. Со временем балласт может изнашиваться и загрязняться. Мусор, такой как фрагменты шпал, частицы упавшего груза и пыль, может заполнять зазоры между камнями, ухудшая эффективность дренажа.

Таким образом, необходимы периодическая очистка, просеивание и замена балласта. В ходе этого процесса балласт постепенно расходуется. Железнодорожный обслуживающий персонал должен утрамбовывать и уплотнять его, удалять мелкий щебень и пополнять новым гравием.

Одна из причин заключается в том, что высокоскоростные поезда движутся слишком быстро, и использование балласта может привести к его разлетанию.

Обычные поезда, как правило, движутся со скоростью 80–120 км/ч, в то время как китайские высокоскоростные поезда обычно развивают скорость 250–350 км/ч.

Представьте себе пассажиров, стоящих на платформах менее чем в двух метрах от путей в ожидании скоростного поезда. Если летящие камни попадут в окна поезда, они могут причинить ущерб; если же они попадут в людей, травмы неизбежны.

Когда во Франции для высокоскоростных железных дорог стали использовать балластные пути, балласт подвергался специальной обработке — его склеивали клеем, образуя стабильную, сплошную массу.

Для аналогии это можно сравнить с прорезиненной беговой дорожкой. Хотя связанный балласт сохраняет зернистую текстуру, он образует единое целое и не рассыпается.

Во-первых, бесбалластные пути обеспечивают превосходную устойчивость. По сравнению с рыхлым, заполненным зазорами щебнем, пути, построенные из бетона, сохраняют свою геометрическую форму гораздо дольше и обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям. Затраты на их обслуживание и требуемый объем работ также ниже и легче, чем у балластных путей.

Персоналу по техническому обслуживанию не нужно часто заменять или ремонтировать их, что снижает помехи в движении поездов, сокращает затраты на рабочую силу и повышает эффективность использования линии.

Бетонная конструкция путевого полотна соответствует аэродинамическим принципам, имеет более изящную форму и обеспечивает сохранение всех эксплуатационных показателей в пределах стандартов безопасности даже при движении на высоких скоростях.

Еще в 2004 году Министерство железных дорог Китая построило первый испытательный участок безбалластного пути, соединяющий Суйнин в провинции Сычуань и Чунцин, общей протяженностью 13,16 километра.

Бесбалластные пути также отличаются превосходной гладкостью и равномерной жесткостью. Они легкие, что снижает нагрузку на мосты; имеют малую высоту конструкции и требуют меньших земляных работ, минимизируя воздействие на окружающую среду; а также обеспечивают более высокую экономическую эффективность в тоннелях по сравнению с балластными путями.

С точки зрения конструкции, бесбалластные рельсы обеспечивают более высокое качество сцепления, упрощают комплексное строительство, имеют длительный срок службы, гарантируют высокую безопасность, соответствуют требованиям к электроизоляции и могут вводиться в эксплуатацию поэтапно в процессе строительства.

Путь без балласта : Построенный на прочном бетонном основании, он имеет поверхность с миллиметровой точностью, достигаемой за счет профессиональной шлифовки, которая устраняет мелкие неровности, обеспечивая исключительно плавную езду.

Балластный путь : Благодаря упругой структуре из щебня, он подвержен деформации и износу под воздействием многократных нагрузок от поездов, что требует регулярного уплотнения, стабилизации и восстановления профиля.

Шлифовка удаляет неровности, а техническое обслуживание продлевает срок службы. Каждая точная операция — это серьезное обязательство по обеспечению безопасности и эффективности.

Идеальное состояние железнодорожного полотна начинается с шлифовки и достигается за счет технического обслуживания .

Сегодня на таких путях мы видим меньше пассажирских поездов, большинство оставшихся балластных линий используются для перевозки угля и грузов. Их колеса неуклонно катятся вдаль, перевозя товары через бескрайние просторы.

Между тем, более комфортабельные и эффективные высокоскоростные железные дороги стали предпочтительным выбором для междугородних и межпровинциальных поездок, плавно скользя по гладким, бесбалластным рельсам.

От обычных поездов до высокоскоростных железных дорог, от балластных до бесбалластных путей — эта эволюция отражает неизбежный прогресс нашего времени.