Sliežu ceļa uzturēšana

Sliežu ceļa uzturēšana (nereti sliežu ceļa uzturēšanu dēvē par sliežu ceļa ekspluatāciju vai remontu, izņemot kapitālo remontu un rekonstrukciju) nodrošina drošu un nepārtrauktu vilcienu kustību bez noteikto ātrumu ierobežojumiem ceļa un būvju bojājumu dēļ visā ceļa garumā periodā starp kapitālajiem remontiem. Laikus jāatklāj bojājumu rašanās cēloņi gan ceļā kopumā, gan atsevišķos ceļa elementos. Galvenais ceļu uzturēšanā ir bojājumu prognozēšana. Lai prognozētu bojājumu, nepieciešams zināt apstākļus un nosacījumus, pie kuriem bojājums var rasties, tāpēc nepieciešams labi pārzināt sliežu ceļu — ikvienu tā elementu: zināt kādas ceļā notiek izmaiņas ritošā sastāva, vides un meteoroloģisko apstākļu ietekmē. Daudzas izmaiņas, kas notiek ceļā ir zināmas, piemēram, piesārņota balasta gadījumā, kad balasts slikti novada ūdeni, ziemā vērojama ceļa kūkumošanās. Pāri braucošo vilcienu iespaidā sliede pārvietojas vilcienu kustības virzienā, notiek ceļa aizdzīšana. Var notikt ceļa sabrukums, ja netiks veikti aizsardzības pasākumi. Ceļā var notikt arī tādi procesi, kuri raksturīgi tikai atsevišķam ceļam vai ceļa vietai. To rašanās iemesli var būt nezināmi, piemēram, ceļa nosēde. Šādos gadījumos meklē nosēdes iemeslus un izvēlas paņēmienus, kā to novērst, izpētot ceļa stāvokli, novērojot un analizējot izmaiņas.

Vilcienu dinamisko slodžu un nokrišņu iedarbības rezultātā ceļā rodas paliekošās deformācijas, kas rada tādu bojājumu, kā viļņveidīgu sliežu pavedienu nodilumu līknēs, ceļa aizdzīšanu, sliežu pavedienu stāvokļa izmaiņu līmenī, plānā un profilā, sliežu ceļa paplašinājumu vai sašaurinājumu, gulšņu galu bojājumus, izšļākumus un ceļa kūkumošanos u.c. bojājumus.

Ceļu uzturēšanai uz katru kilometru, pārmiju pārvedu un inženiertehnisku būvi ir nozīmēts zināms darbinieku kontingents, ceļa mašīnu parks un materiāli pēc aprēķinātām normām. Kontingenta, mašīnu un normu aprēķinos vērā ņem: kravspriedzi, virsbūves tipu, kustības ātrumu, balasta prizmas piesārņojuma intensitāti, iecirkņa atrašanās vietu — līknē vai taisnē, kā arī darbu mehanizācijas līmeni. Ceļu un būvju uzturēšana notiek saskaņā ar attiecīgā sliežu ceļa tehniskās ekspluatācijas noteikumiem.

Plāna un profila līknes

Plāna un profila līknes uztur atbilstoši projektam noteiktajās uzturēšanas pielaižu robežās. Par trases plāna un profila uzbūvi detalizētāk lasīt lapā Dzelzceļa trase.

Ceļa aizdzīšana

Ceļa aizdzīšana galvenokārt saistīta ar sliežu nolieci zem vilcienu riteņiem un deformāciju uzkrāšanos. Ja sliedes sasaiste ar pamatu ir pietiekama — aizdzīšana nenotiek, ja nepietiekama — notiek. Ceļa aizdzīšana galvenokārt ir kabu stiprinājuma un posmaino (12,5 m un 25,0 m) sliežu problēma. Ceļa aizdzīšanu novērš nepārtraukta līdzena (bez būtiskām ģeometriskām novirzēm) sliežu ceļa uzturēšana, elastīgo spiedskavu stiprinājumu pielietošana un pietiekama uzturēšanas kvalitāte kopumā. Kabu vai cieto spiedskavu ar vijumu paplākšņiem stiprinājumi kombinējuma shēmā ar atsperenkuru vai ķīļenkuru pielietošanu ir novecojis pretaizdzīšanas veids, jo tos ceļa fiksācijai ir jāizmanto, kā papildus stiprinājumu elementus, tomēr ir apstākļi, kad, neveicot kapitālo remontu, tikai tā iespējams optimāli risināt problēmu īsā termiņā. Pretaizdzīšanas stiprinājumi ar laiku kļūst nederīgi un tie atkal ir jānomaina. Ceļa aizdzīšanas pazīme ir salaidņu spraugu samazināšanās vienā ceļa iecirknī un palielināšanās blakus iecirkņos.
Bez tam ceļa aizdzīšanu ietekmē sliežu temperatūras svārstības un bremzēšanas spēki. Ritošā sastāva iedarbības spēki uz sliedēm bremzējot tiek noteikti, kN
Fy=2⁻¹nfpg,
kur n — vilciena bremžu asis, gb; f — riteņa berzes koeficients pret sliedi; g — saķeres masas daļa, ko izmanto bremzēšanai; p- slodze no riteņpāra ass uz sliedēm, kN.
Ja ir labi nostiprināts ceļš pret aizdzīšanu, spēks Fy neizraisa ceļa aizdzīšanu, bet rada spriegumu sliedēs, MPa
dy=Fyw⁻¹,
kur w- sliedes šķērsgriezuma laukums, cm².
Gulšņu garenbīde pa balastu un gulšņu sašķiebšanās noved pie ievērojamiem ceļa bojājumiem un prasa ievērojamu darba pārtēriņu. Sliežu pavedienu novirzes no normām atkarīgas no daudziem faktoriem. Visbūtiskākie ir: nevienmērīga balasta pablīvēšana zem gulšņiem, nevienādi gulšņu izmēri, atšķirīgs virsbūves elementu nolietojums vai tips. Šo iemeslu dēļ profils, pa kuru brauc riteņi (dinamiskais profils) pārtrauc būt vienmērīgs.

Gulšņu bojājumi

Nolieču dēļ rodas papildu dinamiskie spēki, kas palielina paliekošo deformāciju uzkrāšanos. Svarīgi laikus novērst nelīdzenumu. Gulšņa biezums ievērojami lielākā pakāpē iespaido elastīgo deformāciju nekā platums. Ja ceļā viens otram blakus izlikti Ia un IIIa tipa gulšņi, rodas dinamiskā nosēde 8 ‰. Papildu dinamiskais spēks pie ātruma 100 km/h būs robežās no 30 līdz 50 kN, paātrinot ceļa bojājumus.
Ievērojamu iespaidu uz paliekošo deformāciju uzkrāšanās procesu atstāj arī gulšņa garums. Jo garāks gulsnis, jo mazāka starpība starp elastīgo nolieču ordinātēm. Ja pieņem 2,5 m gara gulšņa elastīgo iegrimi par 100 %, tad līdz ar tā garuma palielināšanu līdz 2,7 m un 3,0 m, elastīgās iegrimes attiecība būs vienāda ar 100/78/50, kas liecina par sprieguma samazināšanos gulšņa galos, tātad samazinās balasta iziešana no gulšņa apakšas. Ceļā gulšņus ar dažādu gulšņu garumu vairojas grūdieni, sašķiebumi u.c. negatīvas parādības.
Lielu iespaidu uz ceļu bojājumu rašanos līmenī un profilā rada nevienmērīgs gulšņu izvietojums ceļā. Ja 500 mm gulšņu asu attālumu pieņemt par 100 %, tad palielinot to par 50 mm, spiediens no ritošā sastāva būs par 10 % lielāks. Tādēļ gulšņu izvietojuma vienmērīgums ir priekšnoteikums ilgstošai ceļa darbībai.
Spēki, kas darbojas uz vagona virsbūvi caur galveno un ekipāžas rāmi tiek nodoti riteņpāriem, bet no riteņpāriem uz sliedēm. Ritekļu rāmjspēki var sasniegt 70 kN. Sevišķi lieli horizontālie spēki ir līknēs. Šie spēki palielinās, ja samazina līknes rādiusu. Bez malējā spēka līknē rodas papildu spēki: centrbēdzes un centrtieces spēki, kuri var izraisīt ceļa šķērsnobīdi.

Balasta uzturēšana

Gulšņu nobīdi novērš balasta tīrība. Piesārņotam un mitram balastam strauji samazinās berze pret gulšņiem. Tāpat pavedienu nelīdzenumu rada zemes klātnes pamats, stāvoklis un īpaši pamata laukums. Šie nelīdzenumi parasti rodas, ja pie uzbēruma pamata deformācijām purvos, vājās gruntīs un klinšainos apvidos. Visizplatītākie zemes klātnes deformācijas veidi ir: balasta siles, maisi, ligzdas un gultnes. Galvenie deformāciju rašanās iemesli ir: nepietiekama sliežu masa, reta gulšņu epīra, nepietiekams balasta slāņa biezums, nepietiekama zemes klātnes laukuma nestspēja, nepietiekama ūdens novade, ūdens novades ierīču bojājums. Tas viss noved pie pārspriegumiem uz zemes klātnes laukumu 10 kP un vairāk. Spriegums uz pamata laukumu dₚ=d₀k, kur d₀- balasta slāņa gulšņa kontakta spriegums no 250 līdz 300 kP; k- sprieguma samazināšanās dziļuma koeficients, kas atkarīgs no dziļuma H attiecības pret gulšņa pēdas platumu b. Ja attiecība H/b vienāda ar 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5, tad k būs atbilstoši 0,5; 0,55; 0,35; 0,30; 0,25. Slēptās spraugas starp gulšņa apakšu un balastu ne tikai pasliktina ceļa un ritošā sastāva iedarbību, bet arī ir iemesls izšļākumiem. Šādās vietās riteņu rites rezultātā rodas ievērojami vertikālie gulšņu pārvietojumi. Gulšņiem pārvietojoties augšup, putekļveida daļiņas koncentrējas balasta virskārtā un gulšņa malās, daļa putekļu nokļūst zem gulšņa. Gulsni pārvietojot lejup, tas atduras pret nestabilo pamatu. Pakāpeniski balasts piesārņojās un zaudē savas drenējošās īpašības. Lietus putekļveidīgo masu ieskalo zem gulšņa, līdz ar ko balasts zaudē savas drenējošās īpašības ar visām no tā izrietošajām sekām. Galvenais izšļākumu novēršanas veids, īpši smilts un grants balastiem ir gulšņu un brusu rūpīga pablīvēšana, balasta slāņa materiāla papildināšanai izmantojot tikai tīru balastu

Sliežu platuma uzturēšana

Sliežu platuma sašaurinājuma vai paplašinājuma iemesls var būt nepareiza kabošana vai kokskrūvu ieskrūvēšana. Ja gulšņos saurbj pēc precīza šablona un tos antiseptē, tad platuma atkāpes samazinās. Sliežu platuma stabilitāte noturība lietojot apaļmalu paliktņus. Šādi paliktņi negriež paliktņu starplikas dzelzsbetona gulšņu padziļinājumos. Gulšņu puduru sapuvuma vai sabrukuma rezultātā sliežu ceļa platumu uzturēt kļūst neiespējami, neveicot to nomaiņu. Savilču lietošana ir tikai kā īslaicīga viena no pagaidu papildus risinājuma iespējām, kamēr vien gulšņi nav kļuvuši pilnīgi nederīgi.

Viļņveidīgs galviņas nodilums

Viļņveidīgs sliežu galviņas izdilums var rasties sliežu metāla kvalitātes (nevienmērīgs cietības sadalījums galviņas dziļumā un garumā, paliekošie spriegumi) un neievērotas sliežu izgatavošanas tehnoloģijas dēļ (piemēram, galviņas nelīdzenumi velmējot vai labojot), kā arī vertikālie grūdienu spēki un lieli vilcienu vadības paātrinājumi, riteņu slīdēšana (sevišķi līknēs), ceļa vibrēšana un sliežu pavedienu novirzes plānā un profilā.
Viļņveidīgo nelīdzenumu dziļumu prognozē,
A=a₀(1+0,00014a₀T²),
kur a₀- sākotnējais nelīdzenums, mm; T²- tonnāža, 10⁶ tkm bruto/km.
Viļņveidīgu virsmu attīstības rezultātā pieaug ritošā sastāva iedarbība uz ceļu, kas palielina paliekošo deformāciju uzkrājumu, rodas papildu darba spēka patēriņš trūkumu novēršanai. Viļņveidīgu virsmu iespaidu var novērtēt ar dinamiskā spēka lielumu, kas rodas ritenim pārvietojoties pa nelīdzenumu
Pdin=P₀Kdin,
kur P₀- dinamiskais spēks, kurš darbojas uz ceļu gadījumā, kad nelīdzenumu nav, kN; Kdin- dinamiskā spēka koeficients, kas ņem vērā nelīdzenuma iespaidu uz ceļu
,
kur a — nelīdzenuma dziļums, mm; l — nelīdzenuma garums, mm; v- vilcienu kustības ātrums, km/h.
Viļņveidīgu izdilumu novēršanai paaugstina ceļa remonta un uzturēšanas kvalitāti visā starpremontu periodā (bez darbinieku kontingenta, ceļa mašīnu un virbūves materiālu deficīta vai pārpalikuma). Visefektīvākais viļņveida izdilumu novēršanas veids un tā progresijas pārtraukšana ir sliežu slīpēšana ar speciālu vilcienu.