Исследование балластов Текст научной статьи по специальности «Философия, этика, религиоведение»

извъстія -

Томскаго Технологическаго Института

Императора Николая II, т, 11. 1908. № 3.

II.

Ѳ. К. Ясевинъ.

ИЗСЛѢДОВАНІЕ БАЛЛАСТОВЪ*).

Статья 1; съ приложеніемъ 3 таблицъ чертежей.

1—115.

*) Настоящая статья, въ первоначальной ея редакціи, оказалась уже напечатанной до выхода въ свѣтъ настоящаго тома „Извѣстій* въ книгахъ 2, 3 и 4 Журнала Министерства Путей Сообщенія за 1908 г., куда она была послана авторомъ въ качествѣ законченной замѣтки по разсматриваемому вопросу. Здѣсь она же помѣщается, въ нѣсколько измѣненномъ видѣ, какъ часть имѣющей быть напечатанной полной монографіи.

[.if\ 1 l'il' Г ■! МПІІЧ і ■ і ііі ’.'[іи '

/ '! ; 1 • ; . ] 1 :-*Г 1 Г'іфМ • ). ;<»<{■: :ji 1 . 1 .п.і'і’ч'/

• ' І.ІІ.ІІ.ЧІ) . .. ІЧЧ

і і ■' •!: ..! ■ "I I .11 di.Vj.o;'.,; чіи->п [ л.II

. ігі лі.'.і і ■ і; ■ ; і

• > ч. \ ■

Перечень главъ и параграфовъ.

Вступленіе.

§ 1. Важность изученія установившагося типа верхняго строенія

пути.

§ 2. Практическая необходимость формулъ напряженія въ рельсахъ. <

г ‘ § 3.'Несовершенство употребляющихся формулъ.

§ 4. Необходимость наблюденій деформацій пути.

I. Роль балласта, какъ элемента верхняго строенія пути.

§ 5. Балластъ, какъ самая неустойчивая часть верхняго строенія. § 6. Опредѣленіе балласта и главныя его свойства.

§ 7. Величина упругости балластовъ.

§ 8. Коэффиціентъ податливости балластнаго слоя С0.

II. Требованія, предъявляемыя къ балластамъ, и ихъ выполненіе.

§ 9. Свойства балласта, вліяющія на устойчивость пути, его прочность и на значеніе С0.

§ 10. Толщина балластнаго слоя и ширина его.

§ 11. Осушеніе верхней поверхности полотна.

§ 12. Водопропускаемость и однообразіе въ крупности частицъ балласта.

§ 13. Устойчивость балласта относительно горизонтальныхъ усилій. § 14. Условія прочности балластнаго слоя.

III. Вопросъ о балластѣ въ связи со свойствами прочихъ частей пути.

§ 15. Опредѣленіе вертикальнаго давленія паровозной оси на шпалу.

§ 16. Формулы для опредѣленія опусканія шпалъ и введеніе въ нпхъ коэффиціента С0.

§ 17. Обычныя скорости движенія и опыты съ электровозами.

§ 18. Опредѣленіе вліянія скорости на прогибы и напряженія рельсовъ.

§ 19. Методъ Н. Петрова опредѣленія динамическихъ прогибовъ п напряженій въ рельсахъ.

§ 20. Примѣненіе формулъ Н. Петрова для опредѣленія вертикальныхъ деформацій балласта.

§ 21. Наблюденія надъ движеніями паровоза, вліяющими на путь.

IY. Опытное изученіе физическихъ и механическихъ свойствъ балласта.

П ' ■

§ 22. Результаты измѣреній балластныхъ песковъ Рязанско-Уральской желѣзной дороги. и-.и

§ 23. Лабораторные опыты съ балластами Сибирской желѣзной дороги. г

§ 24. Необходимость систематическихъ наблюденій на особой опытной станціи надъ вліяніемъ ‘/статической нагрузки на разныя части верхняго строенія. і л іі

У. Свѣдѣнія о балластахъ заграничныхъ дорогъ.' ,ллл . - V .і

§ 25. Техническая сторона вопроса.;. л -

§ 26. Экономическіе разсчеты выгодности примѣненія балласта высшихъ качествъ.

YI. Характеристика балластовъ русскихъ желѣзныхъ дорогъ.

§ 27. Техническая сторона вопроса. • ........ *

§ 28. Экономическая сторона вопроса. - •>; ■ ;

§ 29. Заключеніе. ■■ . , ■ > ■ . ; (.khv

: : • .; !, м і '; j і ;: • ' 11 ; '

; ’■ Чі ' •' -■'if-.;;: |

.. ■>sf?rki;r .’.г,;'.--! : ;іі ф ■') т -

,(:і ...

" ' I ----------- . I.‘ '• j’j.. . • . ' ' -

Чі->. чіі üi:: . •; ; .' j у

". uv. л'г.М»ч '•

У ли-

. . . tU'l. .!*> ЛЯ fl’l I Г I I .(• , t II .'ff •;чі| и:: ‘,7 n , • ’1,1 .|! )-»

- -г: і'.і'ѴГІі <’ ■ !'■ 'I •) :iii '•.iii.iii.'ij, 4. • j..t J .»ггчэчи .гм r.jii.i ... ■ • i •: ■

U !. i:" • 'i MMLZ !}•’»(! irii.i.' д;іічг,і—!ІоЯПП>''>т jn'n, >. >. i,.|i4':;l' ... )--i

"*'I n : T ■ ’1'111 i'' ' '' I' iJJI 11:1 |i /. I.. Г ili',1 , IJ4 *..

: •••Гііѵі.'іи.птф ! : =..| j i '• -Ilf lu I; / !. I ,! ..

..... Г.Я R'jflit • :••• 'pj i.i If , ' .i:

• ■ ' I 11.1 ' I. IГ ,1 j, . i-:;. ' , ,i

'•I l.fil.ll ' f I, N

Вступленіе- .,ч.м.,

*-! ‘ •(?.!»;• **ii-I »* ■ j.'.i'

§ 1. Конструкція и главные 1 размѣры^ желѣзнодорожнаго пути (рельсы прикрѣплены къ' поперечинамъ, весьма рѣдко къ продольнымъ лежнямъ, все это покоится въ невысокомъ слоѣ балласта, передающаго давленіе полотну) остаются тѣми же чуть-ли не съ самаго начала построекъ желѣзныхъ дорогъ. Въ разныхъ странахъ, при тѣхъ пли другихъ условіяхъ движенія, примѣняютъ различнаго вѣса рельсы (для нормальной колеи отъ 1В' до 38 фун. въ пог. футѣ, т. е. отъ 24 до 52 к.тг. въ иог. метрѣ), нѣсколько иныхъ размѣровъ шпалы (шириной 20—27 см., высотой"12—15 см., длиной 2,5—2,7 м.), балластъ разнообразныхъ качествъ (при высотѣ слоя 10—85 см. подъ подошвой шпалы), при чемъ употребляютъ какъ самый мелкій песокъ, такъ п розсыпь весьма крупной гальки или щебня, иногда искусственнаго приготовленія. Однако общій составъ типа верхняго строенія пути остается всюду одинъ и тотъ же и оказывается довольно устойчивымъ и дешевымъ. Это даетъ поводъ думать, что привившаяся конструкція пути является вполнѣ раціональной и. навѣрное, на долгіе годы, если не на всегда, останется безъ существенныхъ измѣненій., Мысль эта. съ одной стороны, можетъ внушить технической наукѣ и всѣмъ заинтересованнымъ въ безопасности желѣзнодорожнаго движенія и правильномъ его развитіи, т. е. всему человѣчеству, надежду, близкую къ увѣренности, что сама практика многихъ сотенъ тысячъ верстъ желѣзнодорожнаго пути всѣхъ странъ постепенно улучшитъ этотъ основной типъ пути и приведетъ въ каждой части желѣзнодорожной сѣти устройство его и способъ содержанія въ полное соотвѣтствіе съ условіями и вліяніями, подъ дѣйствіемъ которыхъ тамъ путь находится. Съ другой стороны то обстоятельство, что тотъ же типъ примѣняется всюду и будетъ устраиваться и ремонтироваться на милліоны рублей ежёгодио, заставляетъ обратить серьезнѣйшее вниманіе на тщательное изслѣдованіе роли, какую играютъ отдѣльныя части такого верхняго строенія пути, и выясненіе, какія мѣры надо принимать, чтобы состояніе пути въ каждомъ данномъ мѣстѣ вполнѣ соотвѣтствовало тѣмъ

у*

I ' .ѴНІЧ.

. I

Важность изученія установившагося тина верх. строенія пути.

усиліямъ, какимъ онъ подверженъ и тѣмъ біологическимъ, такъ сказать, функціямъ, какія онъ несетъ. Два предмета должны постоянно изучаться желѣзнодорожной техникой—конструкція верхняго строенія пути и конструкція паровоза. Хорошее устройство и соотвѣтствіе работы этихъ двухъ элементовъ обезпечиваютъ фундаментъ для возможной безопасности движенія. Техникамъ приходится на разныхъ поприщахъ желѣзнодорожнаго дѣла удовлетворять запросамъ раціональной экономіи въ устройствѣ различныхъ сооруженій и ихъ эксплоатаціи, стремиться къ всестороннему удовлетворенію потребностямъ, предъявляемымъ населеніемъ къ движенію какъ пассажирскому, такъ и товарному, и при этомъ всегда помнить, что желѣзнодорожное дѣло постоянно идетъ впередъ, развивается, что никогда не остановится ростъ предъявляемыхъ къ желѣзнымъ дорогамъ требованій—по возможности безопасно, дешево и успѣшно перевозить по той же дорогѣ все большее количество грузовъ и пассажировъ съ все большей и большей скоростью.

Успѣшность и дешевизна перевозокъ зависитъ отъ всего комплекса устройствъ желѣзной дороги и организаціи ея эксплоатаціи, безопасность же движенія зависитъ, не единственно, но, конечно, прежде всего,—отъ того, на сколько можно быть увѣреннымъ, что пущенный по имѣющемуся пути паровозъ можетъ благополучно итти по немъ. Заботы о безопасности движенія должны быть первою обязанностью желѣзнодорожныхъ инженеровъ, такъ какъ имъ ввѣряетъ общество техническую эксплоатацію желѣзныхъ дорогъ и, слѣдовательно, опеку надъ жизнью пассажировъ всѣхъ поѣздовъ.

Авраамъ Линкольнъ, ратуя за возможно быстрое развитіе сѣти американскихъ желѣзныхъ дорогъ, высказалъ, что для страны важнѣе, чтобы дорожная сѣть была больше при условіи болѣе дешевой постройки, чѣмъ сохраненіе нѣсколькихъ десятковъ жизней цѣной увеличенія стоимости постройки при доведеніи безопасности движенія до минимума *). Подобное разсужденіе, если и имѣетъ сколько нибудь основанія съ точки зрѣнія общегосударственной и въ боевыя эпохи, никоимъ образомъ не должно ложиться въ основаніе дѣятельности инженеровъ, призванныхъ проводить въ жизнь разработанныя технической наукой положенія и совершенствовать весь желѣзнодорожный механизмъ, неся вели-

*) Линкольнъ высказалъ слѣдующую мысль о желѣзныхъ дорогахъ: »Намъ предстоитъ выборъ: строить солидно п мало, или легко, быстро и много. Въ первомъ случаѣ мы сбережемъ ежегодно извѣстное число человѣческихъ жизней, въ послѣднемъ весь Союзъ выигрываетъ но величинѣ своей и благосостоянію. Я оплакиваю жертвы какъ человѣкъ, но какъ президентъ Союза я могу лишь совѣтовать принести ихъ». (См. Желѣзнодорожное Дѣло за 1903 г. % 1).

кую отвѣтственность за тѣхъ, которые пострадаютъ, довѣрившись этому механизму и понадѣявшись на умѣлость инженеровъ и авторитетность технической науки.

§ 2. Весьма, интересный и сложный^вопросъ о подучающихся подъ црактИчѳ-вліяніемъ дѣйствія паровоза деформаціяхъ и напряженіяхъ во всѣхъ ская необ-

Y ХОДИМОСТЬ

частяхъ пути изслѣдователи по большей части сводятъ къ нахожденію формулъ на-весьма цѣнныхъ для практики способовъ и формулъ для полученіяП рейсахъ8* цифръ напряженія въ тѣхъ изъ частей пути, для которыхъ, по однородности ихъ матеріала, можетъ’быть установлена предѣльныя норма напряженій. Такими частями прежде всего являются рельсы. Изученіе напряженія матеріала рельсовъ ставится на первую очередь лицами, несущими общую отвѣтственность за безопасность движенія, такъ какъ имъ представляется неоспоримымъ, что, найдя вѣрный способъ опредѣлять напряженіе матеріала въ уложенныхъ въ данномъ мѣстѣ рельсахъ, они будутъ имѣть въ рукахъ возможность, если не предотвратить, то свести до минимума случаи излома рельсовъ подъ проходящими грузами. Они думаютъ, что для уничтоженія главной причины желѣзнодорожныхъ крушеній достаточно озаботиться устройствомъ пути такъ, чтобы матеріалъ рельсовъ представлялъ достаточный запасъ прочности при самыхъ невыгодныхъ условіяхъ воздѣйствія паровознаго колеса на данные рельсы. При этомъ предполагается, что само собою будетъ тотъ же или большій запасъ и въ остальныхъ частяхъ верхняго строенія, которыя, какъ болѣе удаленныя отъ мѣста приложенія усилій колеса, не должны претерпѣвать значительныхъ формоизмѣненій.

Ни одинъ, пожалуй, изъ техническихъ вопросовъ, которыми занимается инженерная наука, не интересуетъ такъ желѣзнодорожныхъ администраторовъ, какъ именно вопросъ о допустимыхъ предѣльныхъ скоростяхъ движенія при данномъ верхнемъ [строеніи'пути. При все растущей скорости и интенсивности движенія и распространеніи употребленія весьма тяжелыхъ паровозовъ (съ давленіемъ оси до 20 тоннъ) чаще всего для рѣшенія вопроса о томъ, не представляется ли крайне опаснымъ оставлять имѣющійся' путь безъ радикальнаго усиленія,—не имѣется достаточныхъ указаній практики, такъ какъ опытъ другихъ линій не можетъ быть убѣдительнымъ примѣнительно къ мѣстнымъ условіямъ устройства и работы'нути. Въ подобныхъ случаяхъ взоры устремляются на теорію, о которой предполагается, что она, въ качествѣ всеобъемляющей, должна дать отвѣтъ для каждаго даннаго случая.

Задача изслѣдующихъ означенный вопросъ усложняется въ виду сказаннаго, такъ какъ недостаточно ограничиться болѣе или менѣе

стройнымъ выясненіемъ явленія и основать на рядѣ не могущихъ быть опровергнутыми предположеній способы разсчета въ простѣйшихъ случаяхъ дѣйствующихъ въ разныхъ частяхъ напряженій, но еще необходимо выяснить и указать, на сколько подобные разсчсты могутъ охватить въ разныхъ случаяхъ явленія во всей ихъ сложности, пояснить, на сколько предположенія, В8ятыя въ основаніе подсчета, соотвѣтствуютъ дѣйствительности въ каждомъ мѣстѣ, и вообще дать возможность каждому пользующемуся предложенными формулами знать, въ какихъ границахъ онъ можетъ имъ довѣрять безусловно, п въ какой мѣрѣ онѣ должны служить лишь для облегченія сложнаго процесса уясненія себѣ наиболѣе вѣрнаго взгляда на работу даннаго пути. Выводы послѣдняго рода должны дѣлаться на основаніи знанія характера каждой изъ отдѣльныхъ частей пути и результатовъ, какіе, молено вывести изъ наблюденія деформацій разныхъ существующихъ путей, работающихъ часто при исключительныхъ условіяхъ тяжести катящихся по нимъ грузовъ, ихъ скорости и плохого состоянія самаго пути.

Начальники дорогъ обязаны одинъ или нѣсколько разъ въ году, утверждая росписаніе поѣздовъ на отдѣльныхъ участкахъ дороги, предписывать къ руководству Службѣ Тяги максимальныя скорости на отдѣльныхъ частяхъ и перегонахъ, которыя не должны быть превосходимы нп при нагонахъ, ни при какихъ иныхъ обстоятельствахъ.

Чтобы иритти на помощь въ этомъ вопросѣ общими указаніями, Министерство Путей Сообщенія предлагаетъ руководствоваться методами подсчета прочности рельсовъ, сдѣлавшимися популярными въ технической наукѣ, благодаря работамъ Винклера, Циммермана, Аста, Холодецкаго и др., и рекомендуетъ пользоваться тѣми или другими формулами. До 1899 г. нс было издано опредѣленнаго распоряженія по этому вопросу, и управленія развыхъ дорогъ пользовались различными формулами, чаще всего Винклера: ІН=0,1888 PL (иногда Циммермана

к

8-----Г 7

31 —-----т------- РІ — для статической нагрузки и Винклера і

16 —•4- 40 I1

0 188Х PI ;

М=-------из8 і'і~ динамической). Въ 1899 г. Инженерный Со-

і ...

вѣтъ остановился па самыхъ вѣрныхъ, по его мнѣнію, формулахъ,, и онѣ были помѣщены'для руководства всѣмъ начальникамъ и управляющимъ желѣзныхъ дорогъ въ утвержденныхъ Министромъ Техническихъ Условіяхъ проектированія магистралей»

I л

Формулы эти слѣдующія: 1) формула Циммермана

z

+ 7

+-40

PL

z _ к 12EJ

j-.ігдѣ ~1Г = 0.89аЪГС ~~а' / * ^

дающая статическое напряженіе въ рельсѣ какъ балкѣ, лежащей на четырехъ упругихъ опорахъ (шпалахъ), и 2) формула, такъ сказать, Циммермана-Винклера

- В

<і

8а + 7 16а+ 40

PL

z

Т’

I

гдѣ Р'=Р: (1

8а+ 7 16а + 40‘

1Р1ѵ2\ EJgp

гдѣ ѵ скорость въ сантим. въ секунду, а Rd напряженіе въ рельсѣ при той или иной скорости движенія. Предѣльное напряженіе въ

матеріалѣ рельсовъ предписано для первой формулы допускать 14 -^-8, кл кл

для второй 20 -j^-2 (и 25 -^-а для скоростей свыше 60 верстъ въ часъ).

Для еще большаго облегченія задачи установленія скоростей на отдѣльныхъ линіяхъ и ихъ участкахъ Управленіе желѣзныхъ дорогъ, подсчитавъ по указаннымъ формуламъ и введя въ результаты еще поправки и ограниченія, указываемыя практикой службы верхняго строенія (такъ какъ упомянутыя формулы приводятъ иногда въ явно невѣрнымъ цифрамъ), установило для нѣкоторыхъ типовъ рельсовъ (З21/3, 28Ѵ2, 24 V, и 22Ѵ2 Фун. въ ногон. футѣ) тѣ нагрузки п высшія предѣльныя скорости, которыя не должны быть никоимъ образомъ превзойдены (Приказъ1” М-ра П. С. отъ 14 января 1908 г.

Лг 14).

§ 3. Съ какою бы осторояшостыо ни исправлять полученные несовершенно формуламъ результаты.—все же для того, чтобы пользоваться этими Тр™° формулами, надо имѣть гарантіи, что онѣ имѣютъ хоть что нибудь формулъ, общее съ дѣйствительной работой желѣзнодорожнаго пути. При ближайшемъ ознакомленіи оказывается, что указанныя формулы, интересныя сами по себѣ, совершенно не пригодны для той цѣли, которую имъ предназначено исполнять, именно провѣрять общую устойчивость даннаго пути. Причина этого та, что выводъ ихъ дѣлался на основаніи цѣлаго ряда предположеній, мало имѣющихъ общаго съ дѣйствительностью и, во всякомъ случаѣ, не обнимающихъ всѣхъ обстоятельствъ работы пути.

1) Начнемъ со второй формулы.

Дѣйствіе катящагося но рельсу колеса можно разсматривать раздѣленнымъ по крайней мѣрѣ на три отдѣльныя дѣйствія—статическую вертикальную нагрузку, динамическую нагрузку вертикальную и такую же горизонтальную. Въ формулѣ Циммермана-Винклера изъ всѣхъ добавочныхъ дѣйствій, появляющихся при движеніи осей (обыкновенно считаютъ слѣдующія: галлопированіе паровоза, т. е. перемежающаяся перегрузка передней и задней осей, зависящая отъ колебанія его около горизонтальной поперечной оси, виляніе, т. е. колебаніе около вертикальной оси, зависящее отъ присутствія въ паровозѣ частей съ перемѣннымъ движеніемъ, перегрузка того или иного колеса въ зависимости отъ неровностей и несовершенной подбивки пути, послѣдовательное усиленіе и ослабленіе нагрузки колеса, являющееся слѣдствіемъ вертикальной составляющей центробѣжной силы при движеніи мотылей и противовѣсовъ паровозныхъ колесъ, удары объ искривленія рельсовъ, возрастающіе со скоростью, и т. д.), принята, согласно съ предположеніемъ Винклера, во вниманіе только центробѣжная сила, появляющаяся котъ того, что колесо катится между двумя шпалами не по прямой, а по вогнутой кривой. Оказывается, что, такъ какъ шпалы при проходѣ колеса надъ ними опускаются лишь немногимъ значительнѣе, чѣмъ при прохожденіи его на пролетѣ рельса, то подвижной составъ катится почти въ плоскости—пониженией, но параллельной рельсовой колеѣ въ состояніи покоя *), и во всякомъ случаѣ стрѣлка дуги, по которой катится колесо въ пролетѣ между шпалами, выражается величиной не болѣе Ѵ4 мм., которая не можетъ вызвать значительной центробѣжной силы.

Встрѣчая реакцію рельса, колесо за тотъ промежутокъ времени, пока оно отъ одной шпалы достигнетъ другой, не можетъ успѣть опуститься на величину, которая соотвѣтствовала бы предположенію Винклера. Итакъ разсчеты напряженія въ рельсѣ при той или иной скорости при пользованіи указанной динамической формулой должны приводить къ невѣрнымъ результатамъ. Уже одно то, что при подсчетахъ по формулѣ, дающей напряженіе при статической нагрузкѣ, установленъ предѣлъ допускаемаго напряженія въ стали рельсовъ

14 -^fs, а для формулы провѣрки рельсовъ при движущемся грузѣ разрѣшается предѣлъ 20 -^-2, это одно указываетъ, что которая ни-

0 Это одно изъ положеній диссертаціи Стецѳвича «Объ устойчивости желѣзнодорожнаго пути» 1897 г.

будь изъ этихъ формулъ, а можетъ быть обѣ, не даютъ дѣйствительнаго напряженія въ матеріалѣ рельса, а тѣмъ болѣе не могутъ характеризовать работу всего пути.

2) При статической нагрузкѣ рельса можно принять напряженіе равнымъ нѣкоторой величинѣ, полученной изъ максимальнаго изгибающаго момента (для пролета равнаго разстоянію между шпалами), дѣленной на моментъ сопротивленія рельсоваго профиля и помноженной на коэффиціентъ, выражающій зависимость отъ передачи усилія на то или иное число упругихъ опоръ. Такъ собственно разсуждаетъ Циммерманъ при выводѣ своей статической формулы, но онъ позволяетъ себѣ фиксировать означенный коэффиціентъ на основаніи разсмотрѣнія абстрактнаго простѣйшаго случая, на самомъ же дѣлѣ величина этого коэффиціента весьма гадательна, такъ какъ степень упругаго опусканія шпалъ едва ли поддается опредѣленію въ видѣ какой либо постоянной цифры и можетъ быть весьма разнообразной при томъ же типѣ рельсовъ и даже томъ же составѣ верхняго строенія пути.

Н. Петровъ предложилъ въ 1903 году новый методъ для нахожденія прогибовъ и напряженій при различной скорости двиніенія, зная (иапр. изъ опытовъ, если не на данномъ пути, то на другомъ при тѣхъ же главныхъ размѣрахъ строенія) статическія прогибы при данной нагрузкѣ. При этомъ въ тѣхъ случаяхъ, когда пѣтъ результатовъ опытовъ, для опредѣленія статическихъ прогибовъ онъ предлагаетъ пользоваться формулой, въ сущности ничѣмъ не отличающеюся отъ статической форму.ш Циммермана. II. Петровъ оговаривается, что только наблюденные статическіе прогибы могутъ быть вѣрными и напередъ можно сказать, что они будутъ весьма отличаться отъ полученныхъ но имѣющимся формуламъ, такъ какъ въ послѣднія не введены всѣ обстоятельства, имѣющія вліянія на дефермаціи пути.

Вліяніе динамической нагрузки Н. Петровъ сводитъ исключительно къ вліянію 1) неровностей продольпаго профиля рельсовъ, являющихся слѣдствіемъ ихъ износа или неправильной прокатки и 2) выбоинъ на бандажахъ, получающихся отъ торможенія. Результаты подсчетовъ по его формуламъ приводятъ къ выводамъ, съ которыми нельзя согласиться, а именно: 1) что увеличеніе скорости движенія въ предѣлахъ отъ 60 до 125 верстъ въ часъ почти не вызываетъ увеличенія въ напряженіи рельсовъ и въ прогибахъ шпалъ, 2) увеличеніемъ профиля рельса нельзя достигнуть уменьшенія въ немъ напряженія при динамическомъ дѣйствіи грузовъ и 3) вѣрнымъ способомъ къ тому, чтобы въ высокой степени уменьшить напряженіе въ рельсѣ, является улучшеніе коэффиціента € балласта. Очевидно форму.ш Петрова нисколько не лучше, если не

Необходимость наблюденій деформацій пути.

хуже старыхъ формулъ Винклера л Циммермана, но методъ нахожденія динамическихъ напряженій ио статическимъ правиленъ.

§ 4. Исходя изъ той мысли, что въ такомъ сложномъ вопросѣ, какъ нахожденіе напряженія въ частяхъ верхняго строенія пути, необходимо основываться не на болѣе или менѣе остроумно построенныхъ формулахъ, выведенныхъ изъ теоріи упругости, а на наблюденіяхъ деформацій разныхъ частей пути и, главнымъ образомъ, выгпбовъ рельса и измѣненія положенія подошвы шпалъ, необходимо ирпттп къ выводу, что для сужденія о каждомъ данномъ пути, а также для вывода извѣстныхъ формулъ, дающихъ характеристику прочности различныхъ типовъ верхпяго строенія, самымъ важнымъ является производство измѣреній формоизмѣненій самыхъ различныхъ путей при различныхъ условіяхъ движенія.

Опыты должны состоять въ измѣреніи какъ вертикальныхъ, такъ и горизонтальныхъ колебаній пути.

Вертикальныя колебанія 1 были наблюдаемы многими заграничными инженерами (Веберъ, Фламашъ, Ііоюаръ, Гентіпель, Астъ), а въ Россіи Стецевпчемъ и болѣе точнымъ образомъ Васютинскимъ. Работы послѣдняго,^ а гтакже Коюара являются самыми обстоятельными. Они дѣлали также нѣкоторыя наблюденія и горизонтальныхъ колебаній рельса. Тѣмъ не менѣе систематическія измѣренія прогибовъ въ различныхъ точкахъ пролета между шпалами и для разныхъ типовъ пути п движенія являются весьма нужными хотя бы потому, что Васютинскій наблюдалъ прогибы рельса и шпалъ только въ одномъ мѣстѣ Варшавско-Вѣнской желѣзной дороги. Измѣрять деформаціи рельсовъ, а въ особенности LBcero пути, въ горизонтальной плоскости гораздо труднѣе, чѣмъ въ вертикальной, а между тѣмъ является вопросомъ, не причиняютъ ли главнымъ образомъ эти деформаціи разстройства пути. Предварительно необходимо выяснить характеръ и размѣры вилянія и хроманія каждой оси подвижного состава, которыя, по всему вѣроятію, являются причиной какъ горизонтальныхъ выгибовъ, такъ п скручивающаго напряженія въ рельсахъ и пхъ кантованія.

Пока сказанныхъ наблюденій сдѣлано мало и изъ нихъ не выведено правильныхъ слѣдствій, приходится опираться на опытъ службы имѣющихся желѣзнодорожныхъ путей и на тщательное изученіе всякаго рода движеній, совершающихся какъ въ частяхъ подвижного состава, такъ и въ частяхъ пути при проходѣ по пемъ поѣзда, причемъ должна быть принята во вниманіе статистика происшествій при движеніи, отзывы лицъ, близко стоящихъ къ данному пути, о степени его пригодности для того или иного движенія и субъективныя мнѣнія о немъ опытныхъ и вникающихъ въ это дѣло инженеровъ.

Провѣряя въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ устойчивость пути по тѣмъ или инымъ ивъ имѣющихся до сихъ поръ формулъ, слѣдуетъ имѣть въ виду, что результатъ подсчета можетъ служить лишь однимъ изъ мпогихъ мотивовъ для той или иной окончательной оцѣнки пути.

I. Роль балласта, какть элемента верхняго строенія

пути.

§ 5. Отъ имѣющихся формулъ ожидаютъ всегда отвѣта на во- Балластъ,

ѵ у „ какъ самая

просъ о напряженіяхъ во всемъ пути, между тѣмъ онѣ въ лучшемъ пеуетойчи-

слѵчаѣ могли бы дать такіе отвѣты по отношенію къ отдѣльнымъ вая часть

' верхняго

частямъ пути. Если можно говорить о напряженіяхъ, дѣйствующихъ во строенія.

всемъ пути даннаго тина, то явилось бы самымъ правильнымъ искать тѣ предѣлы нагрузокъ колесъ и скоростей движенія, при которыхъ разстройство самыхъ слабыхъ частей даннаго пути отъ прохода поѣздовъ является до того ничтожнымъ, что мы съ увѣренностью можемъ говорить о томъ, что и при продолжительной работѣ всѣ части пути, въ этихъ условіяхъ испытываютъ напряженія, пе выходящія изъ предѣловъ допускаемыхъ упругостью для тѣхъ частей, матеріалъ которыхъ обладаетъ этими свойствами, или изъ предѣловъ возможности постояннымъ мелкимъ ремонтомъ возстанавливать правильное взаимное расположеніе частей. Изученіе пути было бы сравнительно легкой задачей, если бы можно его разсматривать какъ болѣе или менѣе однородное упругое тѣло п.ш хотя бы какъ цѣпь тѣлъ, обладающихъ каждое опредѣленною упругостью. Между тѣмъ этого нѣтъ. Если мы можемъ считать рельсы, шпалы, а также вполнѣ установившееся земляпое полотно—обладающими вполнѣ опредѣленными упругими свойствами и испытывающими при проходѣ состава лишь исчезающія деформаціи, то, въ дѣйствительныхъ границахъ усилій и осадокъ, — того же мы не можемъ сказать про балластъ, являющійся промежуточной частью, почти пе имѣющей связи до прохода поѣзда ни съ ре.п.сами, ни съ землей,—необладающій въ небольшихъ несплртнепныхъ массахъ сколько нпбудь замѣтной упругостью, весьма неоднородный по составу и подвергающійся самымъ разнообразнымъ вліяніемъ: ударовъ колесъ, атмосферныхъ дѣятелей, случайностей укладки и подбивки и т. д.

Поэтому, если ставить задачей раціональнаго проектированія и ремонта верхняго строенія—назначеніе отдѣльныхъ частей его по качествамъ и размѣрамъ вполнѣ соотвѣтствующихъ между собою для того, чтобы онѣ составляли, по возможности, однообразное цѣлое безъ излишняго запаса устойчивости въ одной части при недостаточности его въ другой,—необходимо обратить самое серьезное вниманіе на

изученіе свойствъ1 балласта и найти возможность оцѣнивать его соотвѣтствіе съ прочими частями верхняго строенія пути. Недостаточная прочность земляного полотна проявляется на давно построенныхъ .линіяхъ лишь въ исключительныхъ случаяхъ въ видѣ мѣстныхъ сдвиговъ или пучинистыхъ мѣстъ, и всегда въ такихъ случаяхъ принимаются мѣры къ устраненію этихъ недостатковъ или къ усиленной охранѣ подобныхъ мѣстъ пути; несоотвѣтствующіе размѣрамъ движенія типы или качества рельсовъ и шпалъ даютъ о себѣ знать непосредственно явнымъ разстройствомъ колеи, усиленнымъ лопаніемъ рельсовъ, короткимъ срокомъ службы шпалъ и т. д., несоотвѣтствіе же качествъ и профиля балластнаго слоя отзывался скрытно на уменьшеніи безопасности движенія, на увеличеніи расходовъ по содержанію пути и на болѣе быстромъ изнашиваніи частей какъ пути, такъ и подвижного состава.

Въ заключеніе одной изъ своихъ статей, трактующихъ о желѣзнодорожномъ гпути (Die Schwelle und ihr Lager. Organ 1898 r) Астъ указываетъ, что сравнительно съ другими элементами верхняго строенія пути труднѣе всего усилить балластъ для приведенія въ соотвѣтствіе съ возрастающими требованіями отъ движенія, такъ какъ сопротивляемость его ограничена свойствами этого матеріала.

Къ условіямъ русской желѣзнодорожной жизни это особенно примѣнимо, такъ какъ здѣсь, при дороговизнѣ щебня и недостаткѣ хорошихъ крупныхъ песковъ съ малымъ количествомъ примѣсей глины и невозможностью, за большими разстояніями, Гперевозки балласта изъ карьеровъ съ матеріаломъ хорошаго качества, примѣняютъ мѣстные пески, часто весьма неудовлетворительные. Чтобы выяснить возможность и порядокъ усиленія верхняго строенія, надо основательно изучить границы п свойства сопротивленія балластнаго слоя при различномъ составѣ его.

Опредѣленіе

балласта и § 6. Балластъ является промежуточнымъ слоемъ, принимающимъ

главныя его

свойства, давленіе отъ шпалъ и передающимъ его земляному полотну, сверхъ того балластъ служитъ для соединенія въ одно цѣлое всѣхъ шпалъ, иначе говоря, всего верхняго строенія, мѣшая ему передвигаться подъ вліяніемъ горизонтальныхъ усилій какъ боковыхъ, такъ и продольныхъ. Такъ какъ прогибы шпалъ весьма неодинаковы въ зависимости отъ мѣста расположенія ихъ подъ осями поѣзда и мѣняются при передвиженіи послѣдняго, то практически интересно знать среднія и предѣльныя величины этихъ прогибовъ, а также предѣлъ, дальше котораго сжатіе даннаго балласта уже не остается упругимъ во всей его величинѣ. Въ теоріи верхняго строенія пути, разработанной Винклеромъ, ПІведлеромъ,

Леве и наконецъ Циммерманомъ, обойдено болѣе подробное изученіе работы балластнаго слоя введеніемъ въ формулы коэффиціента балласта, или точнѣе, коэффиціента постели, характеризующаго большую или меньшую податливость всего, лежащаго ниже шпалъ. Прежде чѣмъ рѣшить, на сколько можетъ одна цифра охарактеризовать всѣ свойства балласта, отъ которыхъ зависитъ устойчивость и прочность пути, необходимо ближе разсмотрѣть означенныя свойства. Балластный слой долженъ предохранять отъ поврежденій и размыванія верхнюю поверхность полотна, а потому онъ долженъ 1) не задерживать въ себѣ воду, т. е. состоятъ изъ водопроницаемаго, легко просыхающаго, значитъ, достаточно плотнаго и крупнаго матеріала (хряща, щебня или немелкаго песку, шлака и т. д.), неподвергающагося дѣйствію мороза и раздуванію вѣтромъ, 2) имѣть достаточную толщину для возможно равномѣрнаго распредѣленія давленія отъ поѣзда на поверхность полотна и 3) самъ трудно повреждаться отъ ударовъ и истиранія.

Состоя изъ большого количества отдѣльныхъ зеренъ, нагроможденныхъ на значительную высоту, слой балласта является въ нѣкоторыхъ, сравнительно небольшихъ предѣлахъ упругимъ. Подъ значительнымъ давленіемъ слой сжимается какъ отъ сжатія отдѣльныхъ зеренъ, такъ^ главнымъ образомъ, отъ уменьшенія размѣровъ пустотъ между ними. Такъ какъ измѣненія размѣровъ тѣхъ пустотъ, размѣры которыхъ велики сравнительно съ зернами, не могутъ быть упругими, то упругость сыпучаго тѣла,' каковымъ является балластъ, должна быть отнесена за счетъ упругости самаго матеріала песчинокъ и ихъ крупности сравнительно съ пустотами, а поэтому разница въ упругихъ свойствахъ разныхъ балластовъ можетъ обосновываться только разницей въ матеріалѣ, изъ котораго они состоятъ. Неупругое осѣданіе балласта, исправляемое отъ времени до времени подбивкой, зависитъ отъ формы и свойствъ зеренъ и отъ величины пустотъ между ними. Хотя кромѣ балласта являются упругими и рядомъ съ нимъ лежащія части, какъ шпалы и самое земляное полотно, но, вообще, считается, что ихъ сжимаемость гораздо менѣе, чѣмъ балластнаго слоя, и послѣдній поэтому часто называютъ упругимъ фундаментомъ верхняго строенія.

Весьма интересно выяснить, въ какой мѣрѣ ^желательна эластичность желѣзнодорожнаго пути. Въ сколько нибудь значительной степени она безусловно плохо отзывается на расходахъ по эксплоатаціи дороги и на самомъ состояніи пути. Дѣйствительно, всего меньше сопротивленія движенію представляетъ гладкій, однородный, по возможности жесткій путь, такъ какъ всякіе прогибы поверхности рельсовъ способствуютъ развитію дополнительныхъ нагрузокъ отъ движущихся грузовъ, которыя приводятъ къ увеличенію сопротивленія

p

Величина

упругости

балластовъ.

поѣзда движенію и къ разстройству пути въ разныхъ направленіяхъ. Съ другой стороны, при невозможности достигнуть расположенія всѣхъ опоръ рельсовъ, т. е. шпалъ, строго на одномъ уровнѣ, при неизбѣжныхъ прогибахъ нагруженнаго рельса въ промежуткахъ между шпалами н при наличности такихъ слабыхъ мѣстъ пути, какими являются стыки рельсовъ! вполнѣ жесткое устройство верхняго строенія являлось бы причиной систематическихъ ударовъ, претерпѣваемыхъ путемъ п приводящихъ къ изнашиванію какъ его частей, такъ и подвижного состава. '

§ 7. Разсмотримъ, какъ обыкновенно измѣряются упругія свойства балласта. Считая балластный слой состоящимъ изъ болѣе или менѣе однороднаго матеріала, полагаютъ, что оігь обладаетъ присущимъ всѣмъ однороднымъ тѣламъ качеству—упругости, т. е. до извѣстнаго предѣла напряженій (до извѣстнаго давленія отъ единипы площади подошвы шпалъ) опусканіе поперечины въ балластъ вполнѣ исчезаетъ по снятіи груза и находится въ прямомъ отношеніи къ давленію р на единицу площади балласта. Первый Винклеръ принялъ, что прогибъ

у=ар, ц.ш р =-—у=Су см., гдѣ С есть постоянная величина,

зависящая отъ свойствъ балласта, или коэффиціентъ балласта. Если у=1, то С=р., т. е. коэффиціентъ балласта выражаетъ давленіе отъ шпалы на кв. см., вызывающее пониженіе ея на 1 см. Такъ какъ опусканіе шпалы зависитъ не только отъ сжиманія балласта, но и отъ упругихъ свойствъ полотна (по опытамъ Васютинскаго полотно на глубинѣ 0,5 м. подъ рельсомъ опускается па 1,2 мм. и на глубинѣ 1,5 м. подъ іюльсомъ можно отмѣтить опусканіе на 0,0 мм.), то неправильно называть выводимую изъ наблюденій цифру С коэффиціентомъ балласта, а слѣдуетъ назвать коэффиціентомъ постели (Bettungsziffer). Рядъ наблюденій заграницей далъ результаты для значенія С отъ 2 до 9, въ среднемъ же для балласта изъ гравія С= В, а изъ щебня пли гравія на сдоѣ сухой кладки (7=8 Бъ Россіи производилось мало наблюденій'* надъ [прогибами балластнаго, слоя (Стецевичъ на Таыбово-Саратовской и Балтійской желѣзной дорогѣ въ 1890—94 г.г., Ба-сютынскій на Баршаво-Бѣнской желѣзной дорогѣ 1897 и 1898 г.).: Бъ среднемъ для русскихъ желѣзныхъ дорогъ принимаютъ коэффиціентъ постели С= 4; общіе разсчеты верхняго строенія пути дѣлаютъ обыкновенно въ двухъ предположеніяхъ: С— 3 u С—8. Васютинскій изъ

•) См. Стецевичъ. Объ устойчивости верхняго строенія пути; стр. 22.

%

своихъ опытовъ выводитъ, что собственно коэффиціентъ балласта, который онъ назвалъ К, для песка, смѣшаннаго съ крупнымъ гравіемъ, колеблется отъ 6,9 до 9.0, а для гранитнаго щебня отъ 4,6 до 6,5. Нагрузку, подъ которой способна опуститься па 1 см. единица площади полотна, оиъ назвалъ N (коэффиціентъ полотна). Подъ единицею груза -площадка балласта опустилась бы при несжимаемомъ полотнѣ

і і

на а площадка полотна опустится на уменьшенное въ отношеніи плошади полотна, получившей давленіе отъ шпалы, къ площади постели шпалы, т. е. опустится на -^, гдѣ п равно приблизительно

(а разстояніе между шпалами, Ь ширина ихъ нйжнихъ постелей).

1 **

Можно написать Эта формула даетъ возмож-

ность по выведенному изъ опытовъ коэффиціенту постели С найти, если нужно, коэффиціентъ балласта. N найдется, если на томъ же полотнѣ испытаемъ послѣдовательно путь при двухъ балластахъ, для которыхъ К извѣстны. Но испытаніямъ, которыя дѣлалъ Васютинскій, получалось опусканіе поверхности полотна въ В—4‘раза меньше опусканія подошвы шпалъ, т. е. N около 5. Значеніе1 К въ его опытахъ колебалось отъ 5,5 до 8. і

Сравнивая значенія К для песка и щебня, полученныя по опытамъ Васютинскаго, видимъ, что у перваго, который безусловно хуже не только въ смыслѣ большихъ затратъ работы при постоянномъ ремонтѣ, но и въ смыслѣ устойчивости пути, коэффиціентъ балласта почти въ 1Ѵ2 раза больше. Вообще Васютинскій приходитъ къ такому заключенію, что коэффиціентъ балласта колеблется въ весьма ограниченныхъ предѣлахъ и часто его величина не совпадаетъ съ общимъ характеромъ главныхъ качествъ балласта какъ части верхняго строенія, такъ что вообще нельзя говорить объ улучшеніи послѣдняго вмѣстѣ съ повышеніемъ балласта. При этомъ онъ указываетъ, что этотъ коэффиціентъ измѣняется пе только въ зависимости отъ качествъ балласта, но также отъ расположенія шпалъ и типа р&іьсовъ. По тому же вопросу находимъ указаніе въ докладѣ Л. Ѳ. Николаи Инженерному Совѣту 1898 г. (Журналъ Л; 158). Тамъ сказано: „При докладѣ о приспособленіи верхняго строенія Московско-Виндавской желѣзной дороги къ пропуску тяжелыхъ паровозовъ съ нагрузкою на ось въ 14,5 тоннъ было выяснено, что на значеніе коэффиціента С, что крайне выгодно въ отношеніи работы матеріала въ рельсѣ, вліяетъ достаточная твердость грунта полотна, хорошее качество балласта и достаточная ширина его“.

Замѣчательно, что по болѣе давнимъ наблюденіямъ выходили колебанія значенія С гораздо большія, чѣмъ у ближайшихъ къ намъ по времени наблюдателей.

Такъ, на основаніи первоначальныхъ, весьма приблизительныхъ опредѣленій величины С по опытамъ Вебера, таковая колебалась въ предѣлахъ отъ 4 до 45, но Леве и другіе инженеры принимали при разсчетахъ 12—16, а уже послѣ опытовъ Гентшеля эти величины установлены въ 3,5 п 8. Стецевичъ получилъ (не принимая во вниманіе случаевъ исключительной неподатливости шпалъ) почти тѣ же

величины какъ у Гентшеля: 31/,; 5 и 9 Васютынскій наблюдалъ

балласты въ одномъ мѣстѣ и при хорошихъ условіяхъ получилъ значенія 572‘> 8; прибавляя 3 для плохихъ сортовъ балласта, получимъ тѣ же цифры, что въ предыдущемъ случаѣ.

Коэффиціентъ податливости балластнаго слоя Со.

§ 8. Думается, что съуженіе предѣловъ колебанія значенія С объясняется тѣмъ, что при болѣе раціонально поставленныхъ опытахъ стараются объяснить возможно. полнѣе вліяніе главныхъ факторовъ, дѣйствующихъ на путь, и позднѣйшіе наблюдатели исключали многіе факторы, кажущіеся второстепенными, но въ своей сложности имѣющіе большое значеніе. Отсюда никоимъ образомъ не слѣдуетъ, что предѣлы измѣненія значенія коэффиціента балласта при упругихъ его колебаніяхъ и при нормальныхъ условіяхъ бблыпіе, чѣмъ установлено считать въ послѣднее время (3—8). Наоборотъ, кажется несомнѣннымъ, что предѣлы эти, въ разсужденіи только упругихъ колебаній балласта, значительно менѣе, абсолютныя же величины С, быть можетъ, вмѣсто 3—8 должны выражаться цифрами 15—40. Но дѣло въ томъ, что упругія колебанія являются только частью формоизмѣненій балластнаго слоя подъ вліяніемъ нагрузки; наблюдая же опусканіе шпалъ въ разныхъ точкахъ пути и при разныхъ условіяхъ, мы, навѣрное, должны получить большія разницы въ вычисленныхъ по этимъ наблюденіямъ значеніяхъ коэффиціента пропорціональности полныхъ опусканій — наг-

грузкѣ. Этотъ коэффиціентъ, который назовемъ а0 = -^-, слагается ихъ двухъ частей: а = —р~, соотвѣтствующей упругости части опусканія, и

1 С с

а. = -77—, отвѣчающей постоянной деформаціи. Собственно С=-(?.

Назовемъ С0 коэффиціентомъ податливости балластнаго слоя. Васютынскій въ своемъ отчетѣ о наблюденіяхъ 1898 г. говоритъ, что на Балтійской дорогѣ Стецевичъ наблюдалъ, что нѣкоторыя шпалы такъ мало опускались подъ дѣйствіемъ колесъ паровоза, что коэффиціентъ постели получался С=45. Васютынскій считаетъ такую цифру невѣроятной.

Между тѣмъ намъ кажется рискованнымъ для возможности выясненія отбрасывать тѣ или иные наблюденія, потому только, что онѣ не даютъ цифръ, подтверждающихъ принятую теорію. Можно объяснить, что наблюденное въ указанномъ случаѣ С0 дѣйствительно близко къ 45, и, признавая, что здѣсь, точно также какъ въ другихъ случаяхъ. С не могло быть больше, положимъ 8—9, заключаемъ, что значеніе С0 получилось такое большое потому, что шпалы были въ такихъ условіяхъ, что постоянныя деформаціи почти отсутствовали, чего въ большинствѣ случаевъ не бываетъ.

Шубертъ въ своихъ опытныхъ ящикахъ наблюдалъ, что при отсырѣвшемъ балластѣ шпалы опускались при давленіи 3.3 кд. на 1 кв. см., тогда какъ до поливки насыпи водою тоже опусканіе шпалъ наблюдалось при давленіи 6.44 кл. *). Это обнаруживаетъ, какое вліяніе можетъ имѣть на значеніе С0 то или иное состояніе балластнаго слоя и полотна, случайныя измѣненія въ нихъ и т. д. Поэтому, считая при данномъ балластѣ С постояннымъ, мы должны изъ продолжительныхъ наблюденій надъ даннымъ участкомъ пути установить границы, въ которыхъ можетъ колебаться на этомъ участкѣ С0, и при разсчетѣ прочности пути, если задаемся цѣлью гарантировать въ высокой степени безопасность движенія и не разсчитываемъ въ данномъ мѣстѣ на тщательный досмотръ и уходъ за путемъ, мы должны вводить въ разсчетъ невыгоднѣйшій предѣлъ для С0.

II. Требованія, предъявляемыя къ балластамъ и ихъ

выполненіе.

§ 9. Изъ предыдущаго приходимъ къ выводу, что одно значеніе Свойства коэффиціента, характеризующаго упругія свойства балласта, т. е. зна- вл^ющ^Гна ченіе одного С, не даетъ точнаго понятія о балластѣ какъ составной устойчивость части пути, т. к. устойчивость, а особенно прочность послѣдняго, прочность н зависитъ отъ состоянія балласта, находящагося въ непосредственнойиа зн^еніѳ связи съ такими его качествами, какъ напр. водопроницаемость, однородность частицъ и т. д., а также состоянія полотна, которое въ свою очередь зависитъ въ значительной степени отъ качествъ и толщины оалластнаго слоя. Но опытамъ ПІуоерта вышло, что при толщинѣ балластнаго слоя, равной разстоянію между сосѣдними шпалами+ 0,20 м., полотно не претерпѣваетъ никакихъ измѣненій подъ вліяніемъ движенія поѣздовъ. Поэтому изученіе балластовъ не слѣдуетъ ограничивать раз-

9 Желѣзнодорожное дѣло, 1893 г. стр. 152; Zeitsehr. für Baawes. 1891.

смотрѣніемъ коэффиціента упругихъ осѣданій его, но самое серьезное вниманіе обратить на тѣ качества, которыя необходимо требовать отъ каждаго балласта и степень обладанія которыми характеризуетъ большую или меньшую пригодность даннаго балласта. Поэтому эта степень должна быть выражена или какими либо точными словесными опредѣленіями, или цифровыми коэффиціентами. При этомъ необходимо замѣтить, что устойчивость балластнаго слоя весьма трудно разсмаггри-вать отдѣльно отъ условій прочности его, такъ какъ вертикальныя движенія шпалъ, какъ бы они малы ни были и въ какой бы большой степени деформаціи ни оказались упругими, черезъ нѣкоторый промежутокъ времени разстраиваютъ подбивку и измельчаютъ балластъ.. Чѣмъ устойчивѣе балластный слой, т. е. чѣмъ меньшая остающаяся: деформація имѣетъ мѣсто отъ самыхъ большихъ усилій подвижного состава, тѣмъ спокойнѣе движеніе поѣздовъ и тѣмъ меньше расходъ на ремонтъ пути. Благодаря частой повторяемости осѣданія балласта, значительнымъ горизонтальнымъ усиліямъ, появляющимся въ немъ при движеніи поѣздовъ, а также благодаря тренію подошвъ шпалъ о балластъ, не можетъ не разстраиваться самый устойчивый балластный слой. При этомъ есть цѣлый рядъ способствующихъ этому разстройству факторовъ, изъ которыхъ многіе зависятъ отъ поперечнаго профиля балластнаго слоя.

Съ профиля, т. е., собственно говоря, толщины балластнаго слоя мы и начнемъ разсмотрѣніе главныхъ свойствъ балласта.

Уже помимо того, что толщина слоя балласта не безразлична сама по себѣ, но даже и значеніе С должно отъ нея зависѣть. Для установленія коэффиціента упругости (С) деформація (у) должна быть взята для опредѣленнаго размѣра тѣла въ направленіи усилія, но обыкновенно измѣряютъ это сжатіе для всего балластнаго слоя, считая, что въ тѣхъ предѣлахъ, въ какихъ фактически измѣняется толщина слоя балласта, обіцез его сжатіе почти не зависитъ отъ этой толщины Если дѣлаются разсчеты для сравнительной оцѣнки качествъ пути линій, находящихся приблизительно въ одинаковыхъ условіяхъ, и, во всякомъ случаѣ, для линій того же типа въ данной странѣ, вполнѣ возможно не считаться съ вліяніемъ высоты балластнаго слоя на величину коэффиціента постели, такъ какъ законъ распредѣленія сжатія балласта по высотѣ слоя неизвѣстенъ, колебанія толщины балластнаго слоя не бываютъ велики и кромѣ того всегда разсчеты устойчивости пути дѣлаются для среднихъ условій какого либо участка пути, а не для опредѣленной точки, слѣдовательно нельзя принимать во вниманіе незначительныхъ разницъ въ высотѣ балластнаго слоя.

S 10. Вообще желательно, чтобы высота балластнаго слоя была Толщи»

. ° балластнаг*

близка къ Во см. подъ низомъ шпалъ, потому что при такомъ раз-слоя „ швр*. мѣрѣ давленіе отъ шпалъ распространяется достаточно равномѣрно на вгв-по полотну. По ^Техническимъ Условіямъ М-ва П. С. для проектированія магистралей въ Россіи требуется глубина балласта 53 см.

(0,25 сж.) подъ подошвой рельса, т. е. 38 см. (0,18 сж.) подъ подошвой шпалъ. По наблюденіямъ Шуберта всякія деформаціи полотна, напр. появленіе такъ называемыхъ корытъ, даже при самомъ скверномъ грунтѣ прекращается, если 'толщина балластнаго слоя подъ шпалой равна разстоянію въ свѣту между шпалами+20 см., т. е. около 80 см., но обыкновенно берутъ 20—30 см. Если считать откосъ распространенія давленія въ балластномъ слоѣ равнымъ V, основанія на высоту, то понадобилось бы, собственно говоря, вдвое большая толщина.

На самомъ дѣлѣ на большинствѣ 'русскихъ дорогъ толщина балласта значительно меньше и составляетъ около 17 см. подъ подошвой шпалы.

На заграничныхъ дорогахъ наименьшая толщина балласта подъ шпалами принимается 20 см.

Весьма многія наблюденія, а также произведенные Шубертомъ опыты въ пробныхъ ящикахъ указываютъ, что главной причиной образованія 'обваловъ и осѣданія давно построенныхъ насыпей служатъ тѣ корытообразныя углубленія 1), которыя происходягъ въ полотнѣ отъ дазіенія поѣздовъ. Въ эгихъ углубленіяхъ задерживается вода, вслѣдствіе чего и грунтъ насыпи размокаетъ, дѣлается неустойчивымъ и способнымъ къ большей осадкѣ. Для .подъемки слишкомъ много осѣвшаго пути требуется слишкомъ большое количество балласта, который, дѣйствуя какъ клинъ, распираетъ бока насыпи п, въ присутствіи скопившейся въ углубленіи влаги, вызываетъ обвалы откосовъ. Конечно, балластныя корыта пе принимаютъ формы правильныхъ углубленій, но они являются проводниками воды въ полотно и въ этомъ ^смыслѣ ихъ можно сравнивать съ клиньями. [

XIV (въ 1897 г.) Совѣ дательный Совѣтъ Инженеровъ Службы ІІѵтп призналъ, что для обезпеченія равномѣрной передачи давленія на полотно п, слѣдовательно, предохраненія его отъ начала образованія балластныхъ корытъ толщина балласта должна быть не менѣе 0,20 саж. подъ подошвой шпалъ при наилучшихъ условіяхъ грунта; при этомъ должна быть придаваема такая форма поперечному сѣченію

’) Волобуевъ (Обвалы п исправленіе насыпей, 1906 г., а также замѣтка въ Извѣст. Собр. Инж. II. С., апрѣль 1907 г.) называетъ эти углубленія не балластными корытами, а «естественными балластными дренажами», получаемыми отъ вбиванія частицъ балласта въ полотно.

полотна, которая соотвѣтствовала бы возможно лучшему стоку воды, просачивающейся сквозь балластъ. Подробнѣе объ этомъ постановленіи изложено въ части настоящаго очерка, касающейся фактическаго состоянія балластнаго слоя на русскихъ желѣзныхъ дорогахъ.

Достаточная высота балласта имѣетъ еще другое важное значеніе—предупрежденіе и во всякомъ случаѣ,—даже въ очень суровыхъ климатахъ и при быстрыхъ переходахъ отъ тепла къ холоду,—уменьшеніе пучинъ.

Чѣмъ выше качество [балласта и благопріятнѣе условія грунта, тѣмъ меньше можетъ быть толщина балласта. Практика указываетъ, что излишняя толщина балластнаго слоя не припоситъ пользы. Условія для опредѣленія толщины балласта, исходя изъ предѣльнаго давленія на полотно, Л. Ѳ. Николаи *) беретъ слѣдующія: чтобы давленіе, переданное отъ подошвы шпалы на полотно, не превосходило 1,5 кл./см.г(0,6 пд./дм.3), причемъ въ песчаномъ балластѣ берется половинный уклонъ распредѣленія давленія, а въ балластѣ изъ мелкаго щебня или крупнаго травія—одиночный. Астъ установилъ предѣлъ давленія на полотно 2 кл. на см.2, но на Лондонскомъ конгрессѣ были приведены данныя, что на большинствѣ дорогъ это давленіе не превышаетъ 1,32 кл. на см2. Конечно подобные разсчеты являются условными. Все зависитъ отъ того, какую перегрузку условимся считать отъ динамическаго дѣйствія. Полагаютъ для простоты разсчета, что давленіе оси воспринимается одной шпалой.

Для мгновенной устойчивости слоя необходимо, чтобы балластъ не былъ въ состояніи выдавливаться изъ подъ шпалъ. Чѣмъ глубже лежатъ шпалы въ балластѣ, тѣмъ устойчивѣе путь, такъ какъ тѣйъ больше тѣ призмы отпора съ боковъ шпалъ, которыя должны быть сдвинуты для того, чтобы шпалы подались внизъ. Какъ видимъ, болѣе глубокое залеганіе подошвъ шпалъ полезно въ смыслѣ противодѣйствія не только горизонтальнымъ, но и вертикальнымъ силамъ. Заграницей на дорогахъ съ большой скоростью движенія по большей части засыпаютъ шпалы балластомъ почти до высоты головки рельсовъ, ограничивая его верхъ между рельсами выпуклой поверхностью. Обычный въ Россіи профиль балласта удовлетворяетъ требованіямъ устойчивости, благодаря сравнительно небольшой скорости поѣздовъ.

При опредѣленіи достаточной толщины балластнаго слоя нельзя руководствоваться теоретическими разсчетами, подобными разсчетамъ устойчивости, дѣлаемымъ при проектированіи основаній въ песчаномъ

Докладъ Инженерному Совѣту 1898 г.

грунтѣ. Дѣйствительно, попробуемъ сдѣлать подобный подсчетъ и увидимъ, что необходимые размѣры получаются далекіе отъ тѣхъ, какіе выработала практика желѣзнодорожнаго строительства. Ищемъ сначала, на какой глубинѣ отъ верхней поверхности балласта должны находиться подошвы шпалъ для того, чтобы ихъ положеніе было устойчиво, т. е. чтобы не могло произойти опусканіе ихъ глубже въ песокъ, сопряженное съ выпираніемъ въ бока призмъ песчанаго основанія. Разсматривая шпалу какъ нагруженный фундаментъ, на единицу площади котораго приходится давленіе

N=

ѵ

ы ’

гдѣ черезъ Р назовемъ давленіе отъ колеса паровоза, Ъ ширину шпалы и I полудлину ея, примѣнимъ для разсчета глубины основанія h формулу Ренкина-ІІаукера:

ф

въ которой 1і есть высота столба песку, замѣняющаго нагруженную

N Р 9 70

шпалу, п равная — = -щ, гдѣ I обыкновенно равно zly~ метр., 6=

=0,25 м. и у вѣсъ кубической единицы песку, около 1640 кл. въ куб. метрѣ. Принявъ р=7000 кл. и 99=35°, получимъ 1і^ 0,92 м. При Р= 10000 кл.—h около 1,32 м. Согласившись даже, что формула Реекина - ГІаукера даетъ запасъ устойчивости вдвое большій, чѣмъ нужно, имѣемъ необходимую глубину верхняго балласта 0,46 м., т. е. 0,21 саж., между тѣмъ какъ, еслибы при обычной толщинѣ шпалы около 0,15 м. мы насыпали балластъ до самой головки рельса, то все таки получили бы слой верхняго балласта не больше какъ 0.28 — 0,30 см. Раціональной съ теоретической точки зрѣнія толщиной нижняго балласта, т. е. глубиной отъ подошвы шпалы до поверхности полотна будетъ та, при которой между шпалами не находится промежутковъ на поверхности полотна, па которое не распространяется давленіе, передаваемое отъ шпалъ, нагруженныхъ сосѣдними колесами паровоза. Глубина к, при тангенсѣ п угла распространенія давленія найдется въ завпсимости отъ разстоянія между колесами паровоза (<2=1,3 м.) и ширины подошвы шпалъ (6 = 0,25 м.) изъ формулы d—6=2 пк, пли 1,05 = 2 пк, откуда, положивъ ю = 0,7, имѣемъ А: = 0,74 м.оо0,34 сж., а положивъ п= 1, имѣемъ к = 0,52 м.оо0,24 сж. При атомъ давленіе

па кв. см. подошвы шпалы, равное примѣрно = 2,1 кл., г,ере-

дается на полотно въ видѣ давленія (135+5.^ (25+164) ~ ^3, т* е‘

7 разъ меньшаго. При разсчетѣ на колесо въ 10 тоннъ, при разстояніи 1,5 м. к значительно больше.

Соотвѣтственно такой большой толщинѣ балластнаго слоя опредѣлилась бы и ширина полотна одиночнаго пути не менѣе, какъ въ 4 сажени.

На самомъ дѣлѣ довольствуются слоемъ верхняго балласта въ 0,15—0,25 м. и слоемъ нижняго 0,20—0,30 м., т. е. практика указываетъ, что нѣтъ необходимости для обезпеченія безопасности движенія прибѣгать къ непомѣрнымъ затратамъ, стремясь достигнуть указанныхъ выше цифръ.

Это доказываетъ, что предположеніе о томъ, что давленіе оси принимается всецѣло одной шпалой, невѣрно. Это предположеніе дѣлается въ виду того, что динамическое дѣйствіе нагрузки опредѣляютъ равнымъ 2—2Ѵ2 статическимъ нагрузкамъ. Приведенный разсчетъ-доказываетъ невѣрность послѣдняго. Поэтому для опредѣленія давленія на поверхность полотна и для опредѣленія достаточной глубины залеганія ш|іалъ въ балластѣ вполнѣ можно довольствоваться значеніями, нагрузки статической съ небольшой надбавкой.

Г Такъ какъ состояніе пути, тѣмъ лучше.” чѣмъ полнѣе* балластный слой, то предлагаемъ ввести показатель толщины этою слоя въ общую-цифру, характеризующую балластъ въ смыслѣ его вліянія на устойчивость пути. Цифра эта тѣмъ больше, чѣмъ меньше придется вычитать пзъ числа, характеризующаго балластъ, какъ вполнѣ упругое тѣло. Если этой цифрой условимся принять С0, о которомъ говорилось£выше, то [пусть С0 будетъ считаться у того балластнаго слоя больше, котораго толщина больше. Принявъ этотъ методъ и по отношенію иныхъ свойствъ балласта,—какъ его водопроницаемости, малой повреждаемости слоя водой и вѣтромъ, крѣпости породъ его составляющихъ, величинѣ коэффиціентовъ тренія и сцѣпленія и т. д., придемъ къ способу опредѣленія значенія С0 по системѣ, такъ сказать, балловъ. Хотя весьма трудно установить пріемы назначенія этихъ балловъ вполнѣ научные и исключающіе субъективную точку зрѣнія, но едва ли это можетъ служить большимъ препятствіемъ къ тому, чтобы, если: не ['установить, [то noto крайней мѣрѣ испробовать подобный методъ въ такомъ сложномъ вопросѣ, какъ опредѣленіе одной цифры, характеризующей балластъ, которую можно было бы вставлять въ формулы, предназначаемыя для вычисленія, конечно лишь приблизительнаго*, запасовъ устойчивости и прочности даннаго пути.

Можно условиться вводить въ значеніе С0 въ качествѣ одного изъ слагаемыхъ цифру, соотвѣтствующую дециметрамъ толщины слоя, считая ниже подошвы шпалъ.

Что касается ширины балластнаго слоя, то ее берутъ обыкновенно въ Россіи для дорогъ нормальной одиночной колеи въ 1,45 сж.оо оо'ЗЛО м., заграницей 3,30—3,60 метра.

Чѣмъ большая ширина слоя, т. е. чѣмъ больше обсыпаны торцы шпалъ балластомъ, тѣмъ лучше верхнее строеніе сопротивляется боко-вымъ? усиліямъ, стремяш.пмся сдвинуть путь въ сторону. Такъ какъ уширеніе балластнаго слоя ведетъ къ уширенію и полотна, что сопряжено съ большими расходами, ограничиваются тѣмъ, что придаютъ балластному слою такую ширину, чтобы торцы шпалъ съ каждой стороны были обсыпаны нс менѣе, чѣмъ на 1 дициметръ. Кажется правильнымъ, въ случаѣ если эта обсыпка увеличена, на всякій дециметръ увеличенія обсыпки съ одного бока шпалы прибавлять въ видѣ балла единицу въ коэффиціенту Сп. Точно также надо прибавить къ коэффиціенту С0 нѣсколько балловъ, если| длину шпалъ увеличиваемъ на одинъ пли нѣсколько дициметроьъ противъ"нормальной, которую будемъ считать 2;7 м., и также С0 надо уменьшить, если шпалы будутъ короче нормальныхъ. Понятно, что длина шпалы и соотвѣтствующая ей ширина балластнаго слоя весьма!сильно вліяетъ на его состояніе и движеніе частицъ въ немъ.

§ 11. На всѣхъ дорогахъ должно быть обращено весьма серьезное вниманіе на осушеніе основного балластнаго слоя помощью соотвѣтственной обдѣлки поверхности земляного полотна или помощью дренированія (вапр. каменной выстилкой) ииза балласта, а также на то, чтобы самая поверхность полотна была безусловно водонепроницаема. Исполненіе этого ставитъ балластъ въ значительно лучшія 'условія, а поэтому, казалось бы, ьъ случаяхъ, когда поверхность полотна находится въ благоустроенномъ состояніи, надлежало бы къ коэффиціенту С0 прибавлять 1—3. папр., въ случаѣ правильной обдѣлки (со скатами) прибавлять 1, если верхъ полотна дренированъ,— 2 и, если онъ вполнѣ водонепроницаемъ,—3. XIV Съѣздъ Инженеровъ Сл. Пути рекомендовалъ для лучшаго стока воды по поверхности полотна дѣлать въ поперечномъ профилѣ полотна скосы съ уклономъ 0,1—0,2 отъ линіи 'подошвы внѣшнихъ концовъ шпалъ. Бъ случаѣ примѣненія подобной формы полотна, притомъ когда мы увѣрены, что балластныхъ корытъ нѣтъ, правильная проектная выпуклая форма полотна (съ горбылемъ) сохранена подъ балластомъ, бермы около балластнаго слоя не наросли и болѣе пли менѣе быстрый отводъ водъ отъ балластнаго

Осушеніе верхней поверхности балласта.

Водопропу-скаемость и однообразіе въ крупности частицъ балласта.

слоя подъ откосы обезпеченъ,—слѣдовало бы прибавлять къ значенію С0 отъ 1 до 5. По большей части бываетъ такъ, что при первоначальной укладкѣ пути совсѣмъ безъ балласта или па очень тонкомъ его слоѣ поверхность полотна принимаетъ весьма неправильную форму, образуются бугры и ямы, о горбылѣ и помипу нѣтъ, кое гдѣ появляются балластныя корыта, и только послѣдующія добавленія высоты балластнаго слоя предотвращаютъ разстройство пути и даже обвалы. Бъ свое время на иныхъ линіяхъ, въ виду инспекціонныхъ объѣздовъ, въ мѣстахъ, гдѣ толщина балластнаго слоя была слишкомъ мала, практиковалось дѣлать срѣзки бермочекъ полотна для того, чтобы профиль балласта казался полнымъ. Если бы этой манипуляціей не преслѣдовалась цѣль изобразить недостаточный по толщинѣ балластный слой— достаточнымъ, то сама по себѣ мѣра эта можетъ только заслужить одобреніе. Американцы примѣняютъ иной способъ для болѣе полнаго отвода воды отъ балластнаго слоя. Они въ тѣхъ мѣстахъ, гдѣ балластъ средняго качества или прямо плохъ (иногда опи примѣняютъ даже не песокъ, а песчаниую землю), придаютъ наружной поверхности самаго балластнаго слоя выпуклую форму, такъ что торцы шпалъ остаются цѣликомъ или отчасти неприкрытыми. Намъ кажется мѣра эта весьма раціональной и заслуживающей примѣненія во мпогпхъ мѣстахъ въ Россіи, гдѣ мелкій песокъ, служащій балластомъ, чаще всего не прикрытъ болѣе крупнымъ матеріаломъ. Подобнаго рода наружное очертаніе не допускаетъ такого разстройства формы балластнаго слоя при .ливняхъ, даетъ возможность попадающей на балластъ водѣ въ значительной части скатиться съ его поверхности и способствуетъ скорѣйшему просыхапію шпалъ. Поэтому, казалось бы, въ случаѣ примѣненія подобнаго профиля, правильнымъ увеличивать на 1—2 значеніе коэффиціента С0.

§ 12. Па томъ участкѣ пути, который разсматривается въ смыслѣ его годности для тѣхъ или иинхъ поѣздовъ, балластъ всюду долженъ быть однихъ и тѣхъ же качествъ, иначе надо будетъ считать, что качество его на всей длинѣ участка такое, какъ въ мѣстахъ съ самымъ плохимъ балластомъ.

Однимъ изъ главныхъ требованій, предъявляемыхъ къ ба.маету, является его водопроницаемость, зависящая отъ достаточной крупности и однородности зеренъ и отсутствія сколько нибудь значительной примѣси глины. Роль хорошаго балласта состоитъ въ томъ, чтобы не давать размокать полотну, не задерживать просыханія шпалъ п самому быть мокрымъ какъ можно болѣе короткій срокъ. Уже указывалось выше, что мокрый балластъ обладаетъ меньшимъ сцѣпленіемъ,

слѣдовательно хуже сопротивляется боковымъ сдвигамъ н даже вертикальное осѣданіе его больше. Полотно размокаетъ весьма трудно, но если балластъ сохраняетъ влагу въ теченіе долгихъ періодовъ, полотно подъ ея вліяніемъ дѣлается менѣе прочно и сопротивленіе грунта, его составляющаго, значительно уменьшается, а слѣдовательно дѣлается болѣе возможнымъ появленіе балластныхъ корытъ, неравномѣрная подбивка шпалъ, малая прочность этой подбивки и т. д. Есть балласты, которые послѣ высыханія остаются такими же сыпучими, какъ были до смачиванія, а есть такіе, которые но высыханіи даютъ болѣе или менѣе плотную или даже хрупкую массу. Это наблюдается у балластовъ, содержащихъ много глины и вообще мелкихъ частицъ. Если балластъ неоднороденъ по крупности зерна п въ промежуткахъ между крупными его частями образуются послѣ промоканія его подобные комья, это способствуетъ задерживанію въ слоѣ влаги. Вообще удостовѣрено, что водопроницаемость обратно пропорціональна содержанію въ балластѣ глины, а также увеличивается съ крупностью и, главное, однообразіемъ зеренъ, его составляющихъ. Если въ балластѣ примѣсь глины очень значительна (напр. 20°/о и болѣе), то вода въ немъ задерживается и глина забухаетъ, а зимой Пучптся. Изъ опытовъ, произведенныхъ въ 1906 году въ механической лабораторіи Томскаго Технологическаго Института надъ образцами изъ 14 балластныхъ карьеровъ г), явствуетъ, что тѣ балласты хуже и менѣе упруги, которые менѣе однородны по крупности зерна. Считая, что главными составными частями всякаго песчаннаго балластнаго матеріала является галька, гравій и песокъ, признаемъ, что тѣмъ балластамъ, которые состоятъ главнымъ образомъ изъ гальки (или щебня) п въ которыхъ примѣсь гравія и песку меньше 10°/о, къ зваченію коэффиціента С0 слѣдуетъ добавлять, положимъ, 5, уменьшая эту цифру на 1 при увеличеніи примѣси на 10 процентовъ. Для балластовъ, состоящихъ преимущественно изъ гравія (считаемъ за гравій—начиная отъ круппости знрна 5 см. и кончая 1 мм., и песокъ отъ одного мм. до 0,2 мм.), прибавляемъ къ значенію С0 1 въ томъ случаѣ, если преобладающій элементъ входитъ въ смѣсь въ количествѣ не менѣе 80°/о и еще одну единицу въ случаѣ, если средняя крупность песку, отдѣльно взятаго, на меньше V, мм. При содержаніи значительной примѣси глины слѣдуетъ С0 уменьшить тѣмъ больше, чѣмъ выше содержаніе глины, напр. при содержаніи до 10°/о па 1, до 1

1) Подробнѣе описаны эти опыты въ главѣ о физическихъ и механическихъ свойствахъ балластовъ.

15°/0 на 2, до 17°/0 на 3, при 19°/0 на 4, при 20°/о на 5 и т. д. Если балластъ доводы о однородной крупности и не содержитъ большой [примѣси гливы, сама по себѣ обсолютвая величина крупности не играетъ большой роли, такъ что увеличивать значеніе С0 вмѣстѣ со средней крупностью зерна на представляется вужвымъ. Скрытымъ образомъ^ діаметръ зерьа отразится ва означенномъ коэффиціентѣ, т. к. увеличивается водопроницаемость, сцѣпленіе и треніе въ балластѣ. Если балластъ изъ шебвя [или одеой крупной гальки, то увеличеніе Сп мы условились дѣлать, но вадо замѣтить, что крупность щебня для балласта не должна быть слишкомъ велика—не больше 2—21;2". Слѣдуетъ, въ случаѣ слишкомъ крупно колотаго щебеночнаго балласта, уменьшить значеніе С0 ва 1 или 2. Подробнѣе остановимся на наиболѣе соотвѣтственной крупности щебеЕОКъ ьъ главѣ о балластахъ на заграничныхъ дорогахъ.

Устойчивость~§ 13. Остановимся на той сторонѣ работы балластнаго слоя,

балласта от-— „ „ .

носительно на которую осыквовеыо мало оорашаютъ вниманія,—именно на его

ми усилій сопротивленіе боковымъ усиліямъ, дѣйствующимъ на рельсы, а черезъ

нихъ ьа все верхнее строеніе.

Неонрвержимымъ является, что забалластрированвый путь разстраивается менѣе, чѣмъ уложенный на полотно безъ балласта. Деформаціи балластнаго слоя и вообще пути въ вертикальномъ направленіи являются результатомъ статическаго дѣйствія нагрузокъ. ІІамъ кажется, что осѣданія весьма мало увеличиваются съ увеличеніемъ скорости движенія по пути тѣхъ же грузовъ. Относительно деформацій въ горизонтальномъ направленіи—обратное,— онѣ замѣтго увеличиваются съ возрастаніемъ скоростей дввжевія. Поэтому для рѣшевія Еоиросоьъ о допущеніи тѣхъ или другихъ скоростей весьма важно изслѣдовать сопротивленіе балластовъ горизонтальнымъ усиліямъ.

Боковое сопротивленіе неиагружевнаго балластнаго слоя невелико. По опытамъ, произведеннымъ ва французскихъ желѣзныхъ дорогахъ, для того, чтобы сдвинуть вбокъ на нѣсколько сантиметровъ путь, надо 7 тоннъ, если путь забалластированъ, но ненагруженъ подвияшымъ составомъ. Изъ опытовъ произведенныхъ Пеберомъ 1), оказывается, что при боковомъ усиліи 1,5—2,5 тоннъ уже нарушается связь между шпалой и балластомъ. Ширина балластнаго слоя имѣетъ для его устойчивости небольшое значеніе. Важно, чтобы балластъ обладалъ возможно большимъ треніемъ, при этомъ, конечно, полезны болѣе значительные *)

*) Ast. Beziehungen zwischen Gleis und rollendem Materiale.

размѣры шпалъ, а также крѣпость матеріала, составляющаго балластъ, и стойкость его по отношенію атмосферныхъ дѣятелей. Для того, чтобы сдвинуть путь нагруженный подвижнымъ составомъ, надо усиліе весьма большое; его оцѣниваютъ приблизительно въ 20 тоннъ, боковое же дѣйствіе колеса на рельсы оцѣниваютъ въ Ѵ3 ег0 давленія, т. е. 2,5 тоннъ а). Слѣдовательно устойчивость пути въ направленіи перпендикулярномъ его оси является какъ бы обезпеченной. Но дѣло въ томъу что передвиженіе паровоза вбокъ нѣсколько увлекаетъ и части пути, лежащія впереди первой его оси. Ясно, что переходъ отъ состоянія, при которомъ путь можетъ быть сдвинутъ въ сторону усиліемъ всего какія нибудь 2 тонны, къ тому состоянію, когда онъ, будучи придавленъ колесами, представляется весьма устойчивымъ на сдвигъ, не можетъ совершаться сразу, а въ этотъ моментъ въ предѣлахъ балласта уже развиваются болѣе значительныя боковыя усилія. Поэтому всѣ мѣры, клонящіяся къ тому, чтобы увеличить сопротивленіе пути боковому сдвигу, весьма полезны. Прежде всего слѣдуетъ стараться получить балластъ-обладающій большимъ сцѣпленіемъ и треніемъ о поверхности шпалъ; польза отъ увеличенія ширины балластнаго слоя (влекущаго за собой и уширеніе полотна) не оправдывается расходами. Для увеличенія бокового сопротивленія^ можетъ быть полезнымъ собирать кучи балласта противъ концовъ шпалъ, но по этому предмету нужны опыты. Весьма существннымъ является увеличить ту площадь, по которой дѣйствуютъ торцы шпалъ на балластъ. Съ этой цѣлью на нѣкоторыхъ французскихъ дорогахъ примѣняютъ поперечныя планки,, придѣлываемыя у торцовъ шпалъ. Способъ прикрѣпленія показанъ на чер. 1 и 2. Указанная мѣра увеличиваетъ сопротивленіе ненагруженнаго пути боковому сдвигу почти на 40°/о* Вмѣсто планокъ иногда у горцовъ шпалъ вбиваютъ свайки,-мѣшающія шпаламъ передвигаться. При двойномъ пути достаточно соединить продольно обрубками изъ старыхъ шпалъ концы противолежащихъ путевыхъ поперечинъ. Увеличиваетъ неподвижность пути также соединеніе въ направленіи пути при помощи пластинъ или досокъ—шпалъ, лежащихъ но обѣ стороны стыка, или ряда промежуточныхъ шпалъ. Послѣдняя мѣра чаще примѣняется для противодѣйствія продольному • сдвигу пути, или такъ называемому угону. Нѣкоторые видятъ въ устройствѣ пути на лежняхъ преимущество сравнительно съ путемъ на шпалахъ въ томъ отношеніи, что при лежняхъ возможность передвиженія пути какъ ьъ боковомъ направленіи, такъ и въ продольномъ значи-

г) Ъгіёге (Revue g. de cheraius de fer. 4vril—1893; подсчитываетъ, исходя изъ конструкціи паровозовъ, что это дѣйствіе достигаетъ по крайней мѣрѣ 1,4 тонны.

тельно уменьшается, особенно въ случаѣ, если лежни соединены черезъ извѣстные промежутки поперечинами. Подобное соединеніе обоихъ типовъ укладки пути въ видѣ лежней, прикрѣпленныхъ снизу подъ обыкновенными шпалами, въ большомъ” употребленіи на желѣзныхъ дорогахъ юга Австріи.

Останавливаемся дольше на вопросѣ объ угонѣ рельсовъ и шпалъ, такъ какъ величина его характеризуетъ сопротивляемость пути горизонтальнымъ усиліямъ, и всѣ мѣры противъ угона уменьшаютъ вообще разстройство пути и, слѣдовательно, увеличиваютъ его устойчивость и прочность. Продольный угонъ верхняго строенія пути начинается всегда съ того, что рельсы отъ^дѣйствія сцѣпленія съ колесами подвижного состава, торможенія и ударовъ скользятъ по своимъ подкладкамъ пока края овальныхъ дыръ рельсовыхъ концовъ не упрутся въ стыковые болты, связанные съ накладками, которыя своими фартуками зацѣпляются за стыковыя шпалы. При дальнѣйшемъ движеніи увлекаются стыковыя шпалы, по скольку продольныя усилія въ состояніи преодолѣть сопротивленіе балласта, окружающаго с тыковыя шпалы. Иногда эти шпалъ не сдвигаются, а нѣско.іько наклоняются; это можно объяснить прежде всего недостаточной подбивкой ихъ пли же особенными качествами балласта, треніе по коему нижнихъ постелей шпалъ представляетъ очень значительное сопротивленіе продольному перемѣщенію, сдавливается же этотъ балластъ сравнительно легко. Зимой, при мерзломъ балластѣ угоны наблюдаются въ весьма малыхъ размѣрахъ, весной, при оттаиваніи балласта и лѣтомъ, послѣ сильныхъ и продолжительныхъ дождей угоны проявляются особенно рѣзко. Подъ вліяніемъ даже незначительнаго угона зазоры въ стыкахъ рельсовъ становятся весьма различными, стыки уклоняются отъ положенія въ наугольникъ, причемъ ощущаются при прохожденіи подвижпого состава сильные косые толчки, вызывающіе значительные удары на стыкахъ. Результатомъ такихъ ударовъ является сравнительно быстрый износъ стыковыхъ и сосѣднихъ къ нимъ шпалъ и разстройство пути. Угоны сильнѣе при двухъ путяхъ, длинныхъ уклонахъ. въ мѣстахъ подхода къ станціи, гдѣ имѣетъ мѣсто торможеніе, и т. д. Самой простой мѣрой для увеличенія сопротивленія угону является привлеченіе къ участію въ этомъ сопротивленіи возможно большаго числа промежуточныхъ шпалъ при посредствѣ особыхъ угловыхъ накладокъ, сба.ічпваемыхъ съ рельсомъ и прикрѣпляемыхъ къ шпаламъ или устройствомъ связи между промежуточными шпалами и стыковыми. Путь дѣлаютъ на сколько можно неподвижнымъ, забивая около шпалъ свайки, которыя связываютъ непосредственно верхнее строеніе съ полотномъ. Къ одной изъ очень хорошихъ мѣръ, противодѣйствующихъ* угону, нужно отнести укладку стыковыхъ шпалъ на мелкій булыжный щебень съ

подбивкой имъ же. Размѣръ тцебенокъ долженъ быть отъ Ѵ2 до 1Ѵ2''. Если вообще хорошая подбивка стыковыхъ шпалъ приноситъ въ отношеніи сдвига пути большую пользу, то польза отъ употребленія щебня для подбивки шпалъ особенно ощущается на участкахъ, гдѣ можетъ проявляться угонъ въ сильной степени. Хорошо подбитыя на щебнѣ стыковыя шпалы на столько упорно сопротивляются силамъ угона, что даже при исключительныхъ условіяхъ (сильное' торможеніе) не наблюдается ни передвиженія отъ угона шпалъ, подбитыхъ щебнемъ, ни поворачиванія, ихъ. Вообще держаніе стыковыхъ шпалъ, какъ болѣе слабыхъ въ отношеніи своего положенія, на щебеночномъ балластѣ, если весь путь на балластѣ изъ песка, должно] быть признано весьма полезнымъ по отношенію къ устойчивости и лучшаго сохраненія верхняго строенія.

Въ виду сказаннаго думается, что, если принять спеціальныя мѣры противъ угона пути, надлежитъ къ величинѣ' Сп прибавлять отъ 1 до 5. Въ большей части случаевъ крушенія, гдѣ не имѣло мѣста столкновеніе, поломка части подвижного состава, злоумышленіе, лопнувшій рельсъ пли замѣченная по обслѣдованіи мѣста катастрофы неправильность въ содержаніи верхняго строенія пути, причину характеризуютъ общимъ несоотвѣтствіемъ скорости, развитой въ данномъ мѣстѣ поѣздомъ, со степенію устойчивости пути. Чаще всего приходится наблюдать вблизи мѣста катасторфьт, тамъ, гдѣ паровозъ шелъ незадолго до схода съ пути, послѣдовательныя уширенія просвѣта между рельсами, причемъ они идутъ волнообразно то къ одной ниткѣ колеи, то къ другой, постепенно увеличиваясь. Объясняютъ это извилистостью хода паровоза, которая, при нарушеніи полной устойчивости верхняго строенія, въ состояніи развиться до такой степени, что сдвигаетъ путь на величины значительныя. Вѣроятно весь путь при этомъ находится въ волненіи, и въ мѣстахъ, совпадающихъ съ вершинами волнъ, лежащихъ въ горизонтальной плоскости, получается отъ нажатія колесъ выворачиваніе рельсъ наружу. Не кроется ли начало такого разстройства пути, приводящаго въ концѣ концовъ къ крушенію, въ томъ, что тренія между балластомъ и шна-лами становится недостаточно и весь балластъ легко поддается сдвиженію вбокъ. Въ виду этого весьма интереспы данныя опытовъ надъ сопротивленіемъ верхняго строенія боковому сдвигу.

Можно установить приблизительно, что путь незабалластированный, т. е. если шпалы положены прямо на полотно, и при отсутствіи поѣзда начинаетъ сдигагься при боковомъ усиліи въ Ѵ2 тонны и это сдвиженіе достигаетъ значительныхъ уклоненій (6—8 см.) при усиліи въ 2 тонны: если шпалы положены въ балластъ, но не прикрыты имъ, то усилія соотвѣтственно равны 1 и 4 тонны, а если шпалы прикрыты сверху и балластный слой широкъ, то усилія достигаютъ 2 и 8 тоннъ.

Если путь нагруженъ подвижнымъ составомъ, разница отъ рода укладки пути становится весьма незначительной и вообще можно сказать, что прп усиліи въ 2 тонны уже нарушается связь между шпалами и .балластомъ, но, чтобы произошло замѣтное сдвиженіе пути въ бокъ (сантиметра на 2), надо приложитъ усиліе тоннъ въ 12. Что касается вліянія рода балласта, то чистый гравій не всегда оказывается въ отношеніи бокового сдвига лучше обыкновеннаго съ примѣсью глины. Преимущество же достаточно мелкаго щебня является несомнѣннымъ: такъ, если при обычномъ типѣ верхняго строенія усиліе, сдвигающее ненагруженный путь, равно 4 тонны, то при балластѣ изъ щебня нужно усиліе въ 8 тоннъ; при загруженномъ ] пути замѣна обыкновеннаго балласта щебнемъ имѣетъ^ уже нѣсколько меньшее значеніе, такъ, она поднимаетъ сопротивляемость пути съ 12 до 16 тоннъ.

Для абсолютной устойчивости пути важпы цифры, показывающія, какое усиліе на боковой сдвигъ можетъ выдержатъ путь, когда онъ незагруженъ, потому что боковое усиліе паровоза передается при посредствѣ рельсовъ и частямъ, лежащимъ впереди движущаго паровоза, а также въ виду того, что, благодаря вертикальной качкѣ паровоза, имѣетъ мѣсто по временамъ разгрузъ его осей.

Весьма трудно сдѣлать оцѣнку каждаго балласта въ смыслѣ его сопротивляемости боковымъ усиліямъ. Коэффиціенты сцѣпленія и тренія сыпучихъ тѣлъ опредѣляются весьма трудно и съ малой точностью. Объ угонѣ, который характеризуетъ эти свойства, говорилось выше. Если имѣются опыты съ опредѣленіемъ сопротивленія въ тоннахъ боковому сдвиженію (на замѣтную величину,—не менѣе 2 мм.) пенагружен-наго забалластированнаго пути *), надлежитъ на каждую тонну сопротивленія свыше нанр. 2-хъ прибавить къ значенію С0 по единицѣ. При отсутствіи такихъ опытовъ, если балластъ состоитъ изъ средней крупности щебня съ острыми ребрами и углами, которые врѣзываются въ нижнюю подошву шпалы, слѣдуетъ С0 увеличить на 2—3, для песчанаго остроугольнаго прибавлять 1, для глинистаго уменьшать на 1; если шпалы прикрыты балластомъ, прибавлять 1.

Условія прочности балластнаго слоя.

§ 14. Мы до сихъ поръ имѣли въ виду главнымъ образомъ устойчивость балластнаго слоя и зависящую отъ него устойчивость всего верхняго строенія, но, т. к. путь работаетъ весьма часто и притомъ весьма усиленно, то сверхъ вопросовъ объ его устойчивости весьма важ-

5) Приборомъ для такихъ опытовъ можетъ служить всякій динамометръ (напр. гндравлическ. динамометръ Колде, черт. 3).

нымъ является вопросъ о сохраненіи возможно дольніе состоянія, обезпечивающаго эту устойчивость, т. е. о прочности балластнаго слоя.

Упругость балластнаго слоя является вообще несовершенной и колеблется въ небольшихъ предѣлахъ. По Эигессерѵ допустимое съ точки зрѣнія статики напряженіе балласта на сжатіе р. = 2-— и осѣданіе слоя не должно превосходить 2Ѵг мм. На самомъ дѣлѣ единичное давленіе отъ шпалы около 3 кл./см.2, а осѣданія получаются до 4 мм. Отсюда видно, какъ важно поставить балластъ въ условія, благопріятствующія его прочности, и, такъ какъ устойчивость балластнаго слоя во всѣхъ точкахъ не является обезпеченной, то необходимо при помощи постояннаго досмотра и ремонта поддерживать указанныя условія.

Такъ какъ только хорошо подбитый балластъ представлетъ достаточное сопротивленіе осѣданію шпалъ, то необходимо тщательно слѣдить, чтобы всѣ шпалы всегда были одинаково подбиты и подбивка находилась въ соотвѣтствіи съ качествомъ балласта, дѣйствующими на путь усиліями, а также длиной шпалъ. Дѣло въ томъ, что шпала испытываетъ изгибъ при проходѣ поѣзда и упругая линія ея зависитъ отъ длины, поэтому для того, чтобы давленіе отъ подвижного состава распредѣлялось по возможности равномѣрно по всему балластному слою и чтобы шпалы не слишкомъ изгибались, слѣдуетъ подбивать шпалу неодинаково си.гьно по ея длинѣ. Обыкновенно подбиваютъ шпалы по серединѣ и у самыхъ концовъ слабѣе, чѣмъ подъ рельсами, но вопросъ о раціональности этого метода мало освѣщенъ строго научными опытами Такъ какъ напряженіе въ балластѣ часто выходитъ за предѣлы упругости, а при повторяемости дѣйствія остаточныя деформаціи приводятъ къ разстройству подбивки, то текущій ремонтъ, заключающійся въ возстановленіи приданнаго первоначальной подбивкой состоянія балласта подъ шпалами, является первымъ условіемъ прочности его. Если шпалы въ пути такихъ размѣровъ, что подбивка подъ ними держится долго, если не замѣчается неравномѣрныхъ осѣданій шпалъ или ихъ частей, шпалы не прогибаются и не пружинятъ, слѣдуетъ добавлять къ значенію коэффиціента С0 отъ 1 до 5.

Главные недостатки, дѣлающіе балластъ мало прочнымъ, слѣдующіе:

1) Онъ можетъ задерживать воду, мелкія его части превращаются въ грязь, при промерзаніи слой пучится, при оттаиваніи въ немъ нарушается подбивка, при содержаніи глинистыхъ примѣсей свыше 15% балластъ слѣдуетъ считать мало пригоднымъ, какъ плохо пропускающій воду и потому плохо просыхающій. При такомъ балластѣ можетъ размокать поверхность полотна и сопротивленіе балластнаго слоя боковому сдвигу значительно уменьшается. Для того, чтобы глинистое полотно не такъ легко размывалось, хорошо при плохихъ качествахъ балласта

подкладывать подъ него слой чистаго песку, щебня или шлака. Для лучшаго отведенія воды отъ полотна и для большей крѣпости балластнаго слоя иногда низъ его составляютъ изъ ряда камней. Въ случаяхъ, когда необходимо обезпечить невозможность проникновенія воды внутрь земляного полотна, покрываютъ поверхность его, которая всегда должна обдѣлываться выпуклостью, слоемъ глины, которой слѣдуетъ утрамбовать или уплотнить проходами катка. Всего меньше задерживаетъ воду и почти не разстраивается отъ проникновенія воды щебеночный балластъ, вотъ почему онъ требуетъ меньше всего рабочей силы на возобновленіе подбивки и меньше всего матеріала па пополненіе уносимыхъ и изнашиваемыхъ частей. Качество балласта имѣетъ также существенное вліяніе на быстроту разрушенія шпалъ отъ гніенія. Наиболѣе неблагопріятнымъ въ этомъ отношеніи бываетъ такой балластъ, который, не мѣшая проникновенію воздуха, задерживаетъ сырость. Такимъ является мелкій песокъ. Хрящъ и щебень, если они чисты, просыхаютъ очень быстро, и потому шпалы въ нихъ большею частью лежатъ сухими и сохраняются хорошо. Если въ пескѣ примѣсь глины очень значительна, то вода въ немъ задерживается, глина разбухаетъ и воздухъ почти не имѣетъ доступа; по этой причинѣ въ суглинкѣ и глинѣ шпалы тоже сохраняются хорошо.

Если балластъ состоитъ изъ мелкаго матеріала пли въ немъ содержится много мелкихъ частей, такъ что вода проходитъ черезъ него довольно медленно, весьма полезно придать профилю такую форму, чтобы значительная часть попадающей на полотно воды стекала по возможности быстро по наружной поверхности балласта. Въ Америкѣ весьма часто примѣняется выпуклый профиль (черт. 4). При этомъ торцы шпалъ являются отчасти открытыми;- плохая водопроницаемость большинства русскихъ балластовъ требовала бы возможно широкаго испытанія этой мѣры. До сихъ поръ точно не выяснено, лучше или хуже сохраняются шпалы, если онѣ съ торцовъ не прикрыты бермою песку; 2) Въ зависимости отъ формы и размѣровъ частицъ, твердости матеріала и иныхъ свойствъ балластъ можетъ быть подвижнымъ и легко кататься. Сопротивленіе пути горизонтальному перемѣщенію при такомъ балластѣ незначительно. Это имѣетъ мѣсто при балластѣ округленной формы, морскомъ или рѣчномъ. Полезно въ подобный песокъ прибавлять щебня или битой гальки. Обыкновенный гравій карьеровъ, перемѣшанный съ крупнозернистымъ пескомъ или мелкой галькой, даетъ, въ смыслѣ неподвижности, хорошій балластъ, если онъ не содержитъ слишкомъ много глины. Чистый песокъ и хрящъ гораздо подвижнѣе щебня и колотаго камня, и небольшая ллримѣсь глины, особенно въ хрящъ, оказывается полезною. Сравнительную неподвижность балласта можетъ характеризовать средняя

!

крупность его зерна, но правильнѣе было бы продѣлать опыты для изученія величины сцѣпленія у различныхъ сортовъ балласта. Вообще можно сказать, что балластъ болѣе крупный менѣе подвиженъ, такъ какъ извѣстно, что мелкій песокъ выбивается изъ подъ шпалъ легче крупнаго. 3) Мелкій, незащищенный снаружи балластъ можетъ вымываться, особенно если не обезпеченъ стокъ воды, а также раздуваться вѣтромъ. Россія бѣдна хорошими, крупными балластами. Развозка повсюду балласта высокихъ качествъ изъ разбросанныхъ на значительномъ разстояніи лучшихъ карьеровъ могла бы быть организована, но обошлась бы слишкомъ дорого, поэтому до сихъ поръ на сѣти русскихъ желѣзныхъ дорогъ пользуются въ качествѣ балласта пескомъ иногда даже самого посредственнаго качества. Гдѣ можно, его прикрываютъ возможно болѣе крупнымъ матеріаломъ, папр. галькой или слоемъ щебня, иногда позволяютъ такому балласту нѣсколько поростать травой. Съ успѣхомъ примѣняется противъ выдуванія на американскихъ и французскихъ дорогахъ легкая поливка балласта нефтяными или креозотовыми остатками. Если балластъ слишкомъ мелкій, то, помимо необходимости часто пополнять его, онъ представляетъ серьезное неудобство большимъ количествомъ пыли, которую онъ доставляетъ. Кромѣ нежелательности пыли для пассажировъ и товаровъ, она влечетъ изнашиваніе машинъ, стыковъ, головокъ рельсовъ и всего подвижного состава.

4) Содержаніе въ составѣ балласта большого количества извести и вообще растворимыхъ частей нежелательно, потому что дѣлаетъ его менѣе крѣпкимъ, а слѣдовательно менѣе прочнымъ относительно внѣшнихъ силъ и дѣйствія мороза и воды, а при употребленіи желѣзныхъ шпалъ часто совсѣмъ негоднымъ, потому что эти шпалы требуютъ крѣпкаго и крупнаго балластнаго матеріала, иначе послѣдній скоро раздавливается, и стирается, и путь приходитъ въ разстройство. Но даже и при деревянныхъ шпалахъ и не особенно сильномъ движеніи балластъ нѣсколько изнашивается и требуетъ пополненія и замѣны части приходящей въ негодность, которая тѣмъ менѣе, чѣмъ крѣпче матеріалъ балласта.

Какъ видимъ изъ изложеннаго, тѣ же качества, которыя обезпечиваютъ устойчивость балластнаго слоя, содѣйствуютъ и его прочности. Матеріалы, которые крѣпче, крупнѣе и обладаютъ большимъ треніемъ частицъ, они же менѣе изнашиваются, размываются и распиливаются. Слѣдовательно можно принять, что процентъ ежегоднаго дополненія балласта въ пути тѣмъ больше, чѣмъ меньше сумма качествъ, обезпечивающихъ прочность балласта. Считая нормальною убыль 5% объема въ годъ, можно условиться для тѣхъ балластовъ, которые требуютъ бблынаго количества на ежегодный ремонтъ, уменьшать коэффиціентъ С0 на число процентовъ свыше указанныхъ 5. Заграницей считаютъ

В

норму ежегодной замѣны балласта примѣрно въ 5°/0. Въ Россіи смѣтная норма пополненія балластнаго слоя тоже близка къ этой цифрѣ (5—6 куб. саж. на версту пути), на самомъ же дѣлѣ на тѣхъ дорогахъ, гдѣ нѣтъ верхняго щебеночнаго балласта, для пополненія расходуется 10—15°/0 (на Сибирской яі. д. до 15 куб. саж. на версту), такъ какъ большое количество балласта вымывается дождями.

Какъ видимъ, матеріалъ для балласта, кромѣ того, чтобы нри немъ получался достаточный коэффиціентъ постели, долженъ отвѣчать въ большей или меньшей степени весьма многимъ условіямъ, такъ что для правильнаго сужденія о балластѣ нужно каждый разъ всесторонне изучить его со стороны физическихъ и механическихъ свойствъ. Для общихъ сужденій принимаютъ, что главнымъ условіямъ устойчивости и прочности удовлетворяютъ, какъ матеріалъ для балласта (см. Техническія условія на укладку пути при постройкѣ Сибирской ж. д.):

а) Кварцевый гравій со щебнемъ изъ песчанника, сіенита, гранита (щебень изъ гранита, содержащій много полевого шпата, измельчаясь, даетъ много глины, почему такой щебень не долженъ быть употребляемъ), известковыхъ и базальтовыхъ камней въ пропорціи, примѣрно, 2:5;

б) Хрящъ;

в) Чистый нег.шнистый песокъ, достаточно крупный, съ хряіцемъ или галькой.

Верхній балластъ долженъ быть изъ крупнаго, если возможно, грохоченаго гравія или изъ щебня отъ 3/8" до 2" въ діаметрѣ. Нижній балластъ (насыпаемый подъ шпалами) состоитъ изъ болѣе мелкаго щебня и гравія или же изъ крупнаго] песку. Иногда въ основаніе балласта кладутъ слой сухой кладки.

III. Вопросъ о балластѣ въ связи съ свойствами прочихъ частей пути.

Опредѣленіе § 15. Теорія напряженій въ частяхъ верхняго строенія пути нагоТдавле- достаточно стройно разработана, но все же опа не даетъ отвѣтовъ на нія паровое-всѣ вопросы, относящіеся въ размѣрамъ и свойствамъ этихъ частей, а Н°шпалуУа особенно балластнаго слоя. Это объясняется, вопервыхъ, тѣмъ обстоятельствомъ, что большую роль въ величинѣ напряженій верхняго строенія пути играетъ конструкція подвижного состава, а также что въ игру входятъ физическія и атмосферныя явленія, трудно поддающіяся учету.

Безопасность движенія съ одной стороны и наименьшіе расходы по эксплоатаціи линіи съ другой возможны только при условіи достаточнаго запаса сопротивляемости пути сравнительно съ производимымъ

на нгео наибольшимъ давленіемъ. Нужны изслѣдованія сопротивляемости шпалъ и балласта, передающихъ послѣдовательно на земляное полотно давленія отъ подвижныхъ грузовъ, необходимо выяснить ролъ каждаго изъ указанныхъ элементовъ и тѣхъ измѣненій, какія въ нихъ могутъ происходить. Только полная теорія работы всѣхъ частей верхняго строенія, руководящаяся результатами многочисленныхъ опытовъ и наблюденій надъ жизнью пути, можетъ дать возможность правильно оцѣнивать тѣ или другія мѣры,, принимаемыя желѣзными дорогами для удовлетворенія требованій современнаго хозяйства ихъ.

Такъ какъ представить аналитически, т. е. ввести въ какія нибудь формулы условія устойчивости балластнаго слоя можно только совмѣстно съ условіями устойчивости и прочности иныхъ частей верхняго строенія и главнымъ образомъ рельсовъ, то, имѣя въ виду болѣе полнымъ образомъ, чѣмъ то дѣлалось до сихъ поръ, ввести въ формулы, касающіяся верхняго строенія пути, зависимость отъ качествъ балласта, мы принуждены остановиться на имѣющихся формулахъ разсчета прочности рельсовъ и величинъ прогибовъ верхняго строенія подъ вліяніемъ дѣйствія колесъ.

Прежде всего надлежитъ изслѣдовать вертикальное давленіе производимое переднимъ колесомъ паровоза. Дѣло въ томъ, что при движеніи паровоза давленіе осей не остается неизмѣннымъ, а, отчасти вслѣдствіе относительнаго движенія частей паровоза другъ относительно друга, отчасти отъ воздѣйствія пути, измѣняющаго свой видъ подъ вліяніемъ движенія,— получается, то усиленіе, то ослабленіе давленія оси сравнительно съ статическимъ. Циммерманъ выяснилъ, что при непрерывныхъ балкахъ, лежащихъ на упругихъ опорахъ, данный грузъ производитъ въ точкѣ его приложенія наибольшій изгибающій моментъ въ томъ случаѣ, когда въ этой точкѣ не отражается вліяніе сосѣдняго груза. Это имѣетъ мѣсто, когда переднее колесо паровоза производитъ полное давленіе, слѣдующее же колесо (какъ это иногда бываетъ) временно разгружается. Давленіе колеса состоитъ не только изъ вѣса его въ статическомъ состояніи, но и изъ добавочныхъ вертикальныхъ усилій, происходящихъ: во 1) отъ колебанія рессоръ при общей качкѣ паровоза во время движенія, которая особенно усиливается отъ недостатковъ въ устройствѣ какъ пути, такъ и паровоза; согласно опытовъ Вгіёге’а (весьма неполныхъ) принимаютъ, что вліяніе только колебанія рессоръ сказывается увеличеніемъ давленія до 1,6В статическаго и уменьшеніемъ до 0,38; во 2) отъ каченія колеса не по прямому, а по изогнутому рельсу, согласно примѣрнымъ подсчетамъ Винклера на основаніи опытовъ Филлипса, увеличеніе .давленія на вертикальную составляющую центробѣжной силы, получающейся отъ движенія по прямому рельсу, для скоростей 36 клметр.

въ часъ 54, и 72—соотвѣтствуютъ 5,12 и 22°/0 (выше указывалось, что Винклеръ неправильно придавалъ такое большое значеніе прогибу рельса между шпалами); 3) отъ воздѣйствія колесныхъ противовѣсовъ, устраиваемыхъ для уменьшенія качаній паровоза; его оцѣниваютъ примѣрно въ 50°/о отъ статическаго давленія; при сколько нибудь неравномѣрно изношенныхъ бандажахъ оно можетъ быть значительно больше. Такъ какъ хорошо подобранные противовѣсы лишь уравновѣшиваютъ при движеніи даннаго паровоза съ средней присущей ему скоростью добавочныя вліянія пальцевъ и мотылей, то казалось бы, что большихъ добавочныхъ усилій отъ ихъ присутствія нельзя ожидать.

Такимъ образомъ дѣйствіе динамическое колеса принято считать примѣрно въ 21/4 раза больше его статическаго давленія 1). Установить коэффиціентъ, характеризующій возрастаніе давленія, является невозможнымъ теоретическимъ путемъ и приходится довольствоваться указаніями весьма неполныхъ опытовъ. Этотъ коэффиціентъ измѣняется въ зависимости отъ типа подвижного состава и способовъ его содержанія, отъ тяжести и скорости поѣздовъ, отъ состоянія пути и особенностей почвенныхъ условій. Весьма цѣнно было бы установить для каждой дороги значеніе указаннаго коэффиціента для наибольшей скорости при различныхъ типахъ обращающихся на ней паровозовъ.

При движеніи колеса рельсы испытываютъ волнообразное движеніе въ вертикальной плоскости, при коемъ наинисшая точка постоянно совпадаетъ съ точкой приложенія груза; въ этой точкѣ развивается наибольшій изгибающій моментъ. Шпалы испытываютъ вертикальное колебаніе, т. е. то опускаются ниже уровня, соотвѣтствующаго состоянію покоя, то поднимаются. Прогибъ рельса между шпалами, въ зависимости отъ распредѣленія груза на опоры, отличается отъ прогиба его надъ шпалами на долю миллиметра; поэтому, не смотря па вертикальное колебаніе шпалъ и поперечныхъ сѣченій рельсовъ, колеса должны двигаться по линіи, лежащей ниже нормальнаго уровня рельсовъ, но почти параллельно этому уровню. Подобное явленіе имѣло бы мѣсто при неизмѣняющемся давленіи колеса, но на самомъ дѣлѣ сверхъ этого давленія получаются значительныя вертикальныя составляющія центробѣжныхъ силъ, развиваемыхъ противовѣсами. Эти вертикальныя составляющія принимаютъ, какъ уже указано, въ 50°/о и болѣе отъ статическаго давленія колесъ, приэтомъ, въ зависимости отъ положенія противовѣсовъ *)

*) Стецевичъ считаетъ, это отношеніе равнымъ 1,63 и указываетъ, что Резаль выводитъ, что динамическое дѣйствіе колеса для среднихъ скоростей 54 клм. въ часъ равно 1.7 статическаго дѣйствія.

при вращеніи колеса, онѣ то увеличиваютъ, то уменьшаютъ давленіе колесъ. Получающіяся волны тѣмъ длиннѣе и плавнѣе, чѣмъ больше діаметръ колесъ, снабженныхъ противовѣсами, онѣ тѣмъ круче, чѣмъ больше скорость, такъ какъ со скоростью увеличиваются вертикальныя составляющія силъ, вызываемыхъ противовѣсами. Съ другой стороны при очень большой скорости движенія даже недостаточно жесткій путь теряетъ часть амплитуды колебаній, такъ какъ для выгиба рельса нужно нѣкоторое время, а между тѣмъ таже точка рельса вскорѣ послѣ того, какъ должна была подниматься, уже должна начать опускаться. Для обезпеченія большей безопасности движенія и для возможно меньшей изнашиваемости подвижного состава и частей пути необходимо съ одной стороны принимать мѣры къ улучшенію конструкціи паровозовъ, чтобы ихъ движеніе было возможно плавнѣе и правильнѣе, а съ другой стороны увеличивать жесткость пути, такъ какъ при этомъ условіи многія добавочныя силы перестаютъ вліять на послѣдовательныя измѣненія давленія колесъ.

О вліяніи противовѣсовъ на ходъ паровоза даютъ понятіе опыты, произведенные въ 1893 г. въ Perdue University (Штатъ Индіана) съ установленнымъ тамъ для эксприментальныхъ цѣлей настоящимъ паровозомъ. Подъ паровозное колесо одинъ за другимъ, подводились (увлекались вращеніемъ колеса по катку замѣняющему рельсъ) куски проволоки, которые сплющивались въ полоску, причемъ максимумъ давленіе противовѣса усиливаетъ сплющиваніе. Еще раньше, чѣмъ скорость достигла 60 килом. въ часъ, уже стали обнаруживаться при каждомъ оборотѣ моментальныя приноднятія паровознаго колеса надъ каткомъ, что доказывалось появленіемъ несилюіценныхъ мѣстъ на проволокѣ, причемъ моменты приподнятія совпадали съ восходящимъ движеніемъ противовѣса. При увеличеніи скорости до 90 мил. въ часъ длина сохранившей круглое сѣченіе части проволоки отвѣчала приблизительно 55° •окружности колеса. Нисходящее движеніе колеса совершалось съ гораздо большею быстротой, чѣмъ восходящее, что вполнѣ попятно, ибо въ послѣднемъ случаѣ колесу приходится преодолѣвать кромѣ собственнаго вѣса, еще и упругое дѣйствіе рессоры, тогда какъ при паденіи колеса внизъ то и другое способствовало ускоренію движенія.

Слѣдуетъ пожалѣть, что описанный опытъ былъ сдѣланъ въ грубой формѣ и не была вычислена работа колеса въ разные моменты его вращенія. Результатъ для жесткаго рельса съ большимъ сѣченіемъ можетъ быть оказался бы нѣсколько инымъ, чѣмъ для проволоки, которая подверглась испытанію. При этомъ надо замѣтить, что вліяніе на путь всѣхъ колесъ паровоза и лежащихъ на нихъ рессоръ, связанныхъ общей рамой и тяжестью котла, въ значительной степени болѣе равномѣрно,

чѣмъ вліяніе отдѣльнаго колеса при недостаточно солидномъ и жесткомъ базисѣ, на который оно дѣйствуетъ. Очень большое значеніе имѣетъ хорошее устройство противовѣсовъ, и при вопросѣ о прочности пути надо всегда имѣетъ въ виду, что ей въ высокой степени способствуютъ улучшенія въ конструкціи паровозовъ. Случаи порчи пути вслѣдствіе неправильно уравновѣшенныхъ колесъ повторяются часто, но не всегда являются достаточно освѣщенными. Railroad Gazette, въ которой были описаны вышеупомянутыя опыты *), приводитъ примѣръ, когда товарный холодный паровозъ со снятыми шатунами, слѣдовавшій съ поѣздомъ, двигающимся съ очень большой скоростью, расшилъ путь на значительномъ разстояніи, вслѣдствіе чего послѣдовало распоряженіе, чтобы впредь паровозы со снятыми шатунами двигались со скоростью не болѣе 15 кил. въ часъ. Во многихъ случаяхъ динамическое дѣйствіе противовѣсовъ паровозныхъ колесъ совершенно ясно обнаружилось вертикальными и горизонтальными искривленіями рельсовъ, повторяющимся черезъ равные промежутки разстояніе, отвѣчавшіе совершенно точно длинѣ окружности колесъ.

Такъ или иначе условившись считать отношеніе динамическаго дѣйствія къ статическому, выясняютъ болѣе точнымъ образомъ напряженія въ матеріалѣ рельсовъ, какія онъ испытываетъ при помѣщеніи колесъ паровоза самымъ невыгоднымъ образомъ по отношенію къ шпаламъ. Сейчасъ увидимъ, что и подсчетъ напряженія въ одной только части верхняго строенія (рельсахъ) при статическомъ дѣйствіи грузовъ представляетъ большія трудности.

Формулы для S 16. Положимъ, что колесо находится надъ шпалой и оказываетъ опредѣленія . '

опусканія на нее давленіе G. Шпалы противодѣйствуютъ этому давленію, но не ---Г' настолько, чтобы совсѣмъ не опуститься, значитъ это противодѣйствіе нмх» коэфф. выразится величиной Р' меньше, чѣмъ G. Сила G—Р’—Р производитъ *’ выгнѵтіе рельса, причемъ стрѣла прогиба у равна разницѣ между величиной сжатія бахласта подъ означенной шпалой у' (отвѣчающей силѣ Р') и величиной сжатія у0 (черт. 5) бахласта подъ сосѣдними шпалами (отвѣчающей силѣ Р0, дѣйствующей на сосѣднюю съ разсматриваемой шпалу). Согласно общей теоріи изгиба свободно лежащей

, р__рг\ (2а,)3 у

балки у—у(І «= 4QEJ-----’ гдѣ а разстояніе между шпалами. Обо-

48 EJ 6 EJ

значая черезъ В величину /0/t4S = д3 ,

(2а)3

а*

представляющую

не что

') «Инженеръ» 1904 г. £ 11.

пное, какъ усиліе неооходимое для опусканія шпалы на одну единицу, получимъ

, G—P'

У Уо В '

(1)

Порознь у' и у0 зависятъ отъ Р', Р0, а также размѣровъ подошвы шпалы (Ъ ширина и I полудлина) и коэффиціента постели, а именно Р' Р

у' = ~оц и У о = Выраженіе СЫ (сила необходимая для вдавли-

ванія полушпалы въ балластъ на 1 сантиметръ) обозначаютъ одной буквой В. Предпочтительно ввести въ это выраженіе еще коэффиціентъ, зависящій отъ упругости и размѣровъ шпалы, такъ какъ шпала сама

деформируется *), и то,да = =

Р'.—Р

Слѣдовательно у'—у0 = —а такъ какъ Р’ + 2P0=G (при передачѣ давленія на три шпалы), то

G—ЗР„

у—У о'-

D

Сопоставляя уравненія (1) и (2), имѣемъ ——— ——

В

В

(2)

Отсюда,

при помощи Р' + 2Р0=G, находимъ:

В + 2В

Р'=

У о = -

в

ЗВ + 2В В

Ъ Р0 = G .

В

G,

В

ВВ + 2В' D

7Ѵ У

ВВ + 2В

Р' В+2В G

D ВВ + 2В В'

Обозначивъ -jy буквою а, получимъ выраженія:

а + 2

Р=

также можно написать у

3 а + 2

а + 2 'За + 2

G, Р0=

а

G\

(3);

За + 2

G/В. Значенія дѣйствующихъ мо В

ментовъ въ рельсѣ слѣдующія: Ма=0; М'=Р0а=- ß + ^B ^а’ или

р Коэффиціентъ этотъ, по мнѣнію Аста, близокъ къ 0,9. Въ формулахъ для раз-счета прочности рельсовъ, предложенныхъ Инженернымъ Совѣтомъ Министерства П. С. (Техническія Условія проектированія магистралей, § 57), имѣется D=0,89 СЫ, т. ѳ. этотъ коэффиціентъ взятъ 0,89 (какъ средній изъ полученныхъ Стецевичемъ 0,87—0,91 для нѣкоторыхъ типовъ русскихъ жел. дорогъ).

М'= +-~. Ga. Имѣются аналогичныя формулы для иныхъ положеній

грузовъ относительно шпалъ.

Бъ дѣйствительности значеніе а колеблется между 0,5 и 4; для этихъ значеній давленіе Р' получается чаще около 0,5 G, но доходитъ и до 0,7 G.

Указанное выше выраженіе (3) для максимальнаго давленія на шпалу, извѣстное подъ названіемъ формулы ІІІведлера и выведенное въ предположеніи, что давленіе передается всего на 3 опоры, можно получить изъ общаго выраженія такъ называемаго Клапейроновскаго уравненія упругой линіп балки на многихъ подвижныхъ опорахъ, причемъ можно прослѣдить, на сколько именно опоръ правильнѣе предположить распредѣленіе груза.

d*y

Общее уравненіе упругой линіи з7і’«7-^4г-=Л7.

Разсматривая два смежныхъ пролета, нагруженныхъ каждый однимъ грузомъ и равномѣрной нагрузкой, пишемъ для каждаго пролета въ части его до точки приложенія сосредоточеннаго груза и за этой точкою выраженія для моментовъ и интегрируемъ уравненіе два раза (черт. 6).

Постоянныя, которыя получаются при интегрированіи, находимъ изъ сравненія полученныхъ при интегрированіи результатовъ для общихъ точекъ разсматриваемыхъ частей балки и въ концѣ концовъ получимъ *):

'У', -У„ . У-2/Ѵ

№J‘ (*х

Р.аѴѴ—оѴ) J0 qu'las q\lx3 J„

| и P„a>(l,*—а',,*) ) +Ы’21г J + - "

'*■ 7, J, T 4 T 4 • J, •

При дѣйствіи системы грузовъ въ каждомъ пролетѣ получится аналогично:

?/>-?/.. ,Уі~Уі \ Г„, . , Jo . . ,,, Jo Х'Ур.><Мг.*-во8)

6Ш» () =-[^г0+2л/1а0+г1

Jn qJ„* Л

~ 2j lx ' 4 + 4 «7,

Знакъ—передъ скобками можно пропустить, только тогда надо считать положительными моменты сопротивленій опоръ, направленныхъ вверхъ и отрицательными моменты силъ, направленныхъ внизъ.

Когда пролеты равны и въ каждомъ дѣйствуетъ одинъ только сосредоточенный

грузъ безъ равномѣрной нагрузки, т. е.

6Щ, h

(2у, -У„- У*)={ Л/о+4^+^0 і.

lo=h> Jo=Ji и ?o='?i=°. тогда будетъ:

— Д2о) -РД>2-«/И + Іо + h

(4)

і. о-

’) Холодецкій. Изслѣдованіе вліянія внѣшнихъ силъ на верхнее строеніе желѣзнодорожнаго пути.

Пользуясь этимъ уравненіемъ для каждой пары смежныхъ пролетовъ, мы можемъ найти относительныя пониженія опоръ у,—у0 ж ук—уг Предположивъ балластъ упругимъ, принимаемъ, что опорныя сопротивленія поперечипъ (или давленія на нихъ) пропорціональны указаннымъ пониженіямъ. Назвавъ сопротивленіе опоры черезъ г п

коэффиціентъ пропорціональности к, имѣемъ у=кг или г, гдѣ D грузъ,

который долженъ быть приложенъ къ шпалѣ длиной а и шириной Ъ у каждаго изъ двухъ рельсовъ, чтобы она погрузилась въ балластъ на 1 см. Если пренебрежемъ изги-

СаЪ

бомъ самой поиеречины, то D——ц—, гдѣ С есть коэффиціентъ постели, выражающій

величину нагрузки на ѳдипицу площади балласта, способной сжать его на 1 см.1). Отъ примѣненія приближенной формулы для J) вмѣсто точной—погрѣшность не превосходитъ 5%, поэтому практически возможно сдѣлать предположеніе, что шпала не выгибается. При изученіи вліянія внѣшнихъ силъ на верхнее строеніе пути важно знать давленіе на шпалы (ихъ опорныя сопротивленія г) и максимальные моменты, дѣйствующіе въ рельсѣ. Казалось бы. зная наибольшіе опорныя сопротивленія, мы можемъ простымъ подсчетомъ опредѣлить максимальные моменты. Но дѣло въ томъ, что наибольшія давленія на шпалы будутъ имѣть мѣсто тогда, когда грузъ расположенъ надъ шпалой, а наибольшіе моменты въ рельсѣ будутъ для расположенія груза по серединѣ между шпалами. Поэтому для отысканія первыхъ надо предположить, что грузъ стоящій надъ шпалой распредѣляетъ свое дѣйствіе между тремя, пятью и т. д. поперечинами, а для отыскапія вторыхъ надо предположить грузъ по серединѣ пролета и число шпалъ 4,6 и т. д.

Ври грузѣ надъ средней изъ 3-хъ шпалъ имѣемъ (черт. 7) Ма=М3={) я уравне-б FJ

ніе (4) даетъ 7 2° (2у, —2ytf)—4i>f,. Полагая yl—y0=k(r.—rj и ъакъ какъ здѣсь М.=ѵЛа *0

Р-г 6ЕУ0 / Р—гЛ „ 6 EJ0 1

и г0=——, получимъ -J— «I г%——«г І=р~гі Если положимъ f тогда

JL

Р—г, \ м 24- а

г,— —£—\=Р—гѵ откуда r,= Р. ----------^ (Ф°РмУла Шведлера) (5)

Гофманомъ разобранъ случай, когда усилія трехъ грузовъ приложены къ тремъ шпаламъ черезъ одну. Ври этомъ получается опорное сопротивленіе больше, чѣмъ по

4а 4-1

формулѣ Шведлера, именно »-,=■ . - Р (черт. 8).

О*“!"* і

1 fl EJ

Обозначеніе—=—. а 0 можно назвать одной буквой В, которая представляетъ Р

силу, производящую по серединѣ свободнолежащаго бруса длиной 2Z0 стрѣлу прогиба

8 ВР

равную единицѣ. Дѣйствительно f— 1—QßlSJ г такъ

что В

СЫ -y/XE’J' „

Во Циммерману Т)=--------V л.—, гдѣ Е’ и J1 относятся къ поперечинѣ, vjs

■и: 45

число, выражающее зависимость между длиною шпалы и шириною пути и имѣющееся въ особыхъ таблицахъ.

Отношеніе -уг=-----, которое обозначаютъ одной буквой а, для существующихъ

JJ |Х

въ Россіи типовъ рельсовъ и шналъ колеблется примѣрно отъ 0,3 до 3.

Надо разсмотрѣть, для всѣхъ ли случаевъ можно сдѣлать предположеніе при отысканіи наибольшаго давленія на шпалу, что грузъ распредѣляется между тремя поперечинами. Если возьмемъ 5 шпалъ (черт. 9), то давленіе будетъ:

—ЗоН-а.2 Па-Ьа2

Г°= 7Н-34а+5а2’ Г,== 7-Ь34сН-5а*

и наибольшее

7+48а4-а2 Г*= 7+34а+5а»

(6)

Изъ перваго равенства видимъ, что г0 для значеній а>3 получаетъ положительныя значенія, т. е. крайнія поперечины не сжимаюіъ балластнаго слоя пока к<3 и, стало быть, до этого предѣла имѣетъ мѣсто формула Шведлера, а когда а превзойдетъ 3, надо для наиболыпого давленія поперечины пользоваться формулой (6).

При опредѣленіи напряженія въ рельсѣ отъ статическаго давленія пользуются

8а+7

обыкновенно формулой Циммермана max М=^^_^РІ

Она получается также какъ предыдущія, если предположимъ 4. опоры и грузъ по серединѣ. Формула (4) превратится въ

6EJ0

(22/, — З/о—у,)=4Ж,+МІ+І/ІРІ<).

, Р \

Изъ чертежа 10 имѣемъ: Мх=гй10\ і¥а=(2г0+г1Ч—--}10. Подставивъ вмѣсто (у,— у0)

к Р

равную величину «(г,—г0), получимъ — (г,—’•0)=бг0+г14-,'в.Р; зная, что г0-ьг.=—5-»

{X ы

4а—3 4а+23

имѣемъ го— іба-ніі} Р' го становится положительнымъ отъ а>3Д; далѣе rt=^ 6a-t-40 * Р'

max

М—( 2 г°+ 2 r‘) lo=si

Sa-f-7

ба+40

0)

Для значеній а<3Д надо брать не 4, а 2 опоры, тогда

max М=—Р1„.

Если ввять 6 опоръ, получимъ соотвѣтственное г„ положительное лишь для значеній а>8,16. Слѣдовательно для значеній а промежуточныхъ отъ 0,75 до 8,16 надо примѣнять формулу Циммермана (для обыкновенно встрѣчающихся значеній а. величина г не больше 0,5Р).

Выведенныя величины для опорныхъ сопротивленій и моментовъ нѣсколько измѣнятся, если принять во вниманіе изгибъ поперечинъ, вліяиіе вѣса рельсовъ и шпалъ, вліяніе близь лежащихъ грузовъ, а также возможность существованія зазора подъ шпалою вслѣдствіе плохой подбивки. На величину сопротивленія первыя два

обстоятельства вліяютъ 1), уменьшая его приблизительно на 5%, прочія увеличиваютъ на 5%, 20%.

Холодецкій учитываетъ вліяніе несовершенной подбивки поперечинъ вслѣдствіе случайныхъ причинъ или неоднородности балласта, причемъ считаетъ зазоръ между шпалами и балластомъ достигающимъ 4 мы. Приращеніе дѣйствующаго въ рельсѣ I ' 6 EJ0

момента достигаетъ-^- т\ ВІ, гдѣ В——j;— грузъ, который долженъ быть приложенъ

къ рельсу по серединѣ двойного пролета (21), чтобы вызвать прогибъ въ 1 см.

Вліяніе изгиба нонеречинъ сказывается увеличеніемъ какъ опорныхъ сопротивленій, такъ и изгибающаго момента до 5°/в.

Вѣсъ верхняго строенія уменьшаетъ статическіе дѣйствующіе моменты отъ 4 до І5%-

Если разсматривать вліяніе не одного груза, а системы ихъ, окажется, что присутствіе сосѣднихъ грузовъ уменьшаетъ изгибающіе моменты на 3—14%. Опорныя сопротивленія при близкомъ другъ къ другу осяхъ получаются на 2—20% больше,

к

ц +2

чѣмъ исчисленныя по формулѣ Шведлера у = —^---------• Р. При этомъ оказывается, что

к к

максимальное давленіе почти не зависитъ отъ— (по крайней мѣрѣ въ границахъ—* отъ

р> I1

Ѵ3 до 2). Отсюда вытекаетъ, что съ увеличеніемъ вѣса рельса нельзя ожидать уменьшенія опорныхъ давленій рельса на поперечины, и на участкахъ пути съ плохимъ балластомъ, на которыхъ подбивка пути .разстраивается отъ прохода четырехосныхъ паровозовъ, увеличеніе вѣса рельса не будетъ мѣрою раціональною, если ею предполагается ослабить вліяніе плохого балласта.

Для такихъ участковъ и паровозовъ слѣдуетъ увеличивать прочность пути другими мѣрами, а именно: уменьшеніемъ разстоянія между поперечинами и увеличеніемъ нижней постели шпалъ. Изъ этихъ двухъ мѣръ надо отдать предпочтеніе первой, такъ какъ съ уменьшеніемъ пролета не только уменьшатся максимальныя опорныя сопротивленія, но и напряженія матеріала при изгибѣ рельсовъ. Конечно послѣднее разсужденіе, какъ основанное на болѣе или менѣе гадательныхъ формулахъ, очень нуждается въ подтвержденіи путемъ опыта.

Длина накладокъ оказываетъ незначительное вліяніе на увеличеніе дѣйствующихъ на накладку моментовъ, нѣсколько большее вліяніе на уменьшеніе моментовъ, изгибающихъ накладки, оказываетъ увеличеніе момента инерціи послѣднихъ. Самое существенное вліяніе на моменты дѣйствующіе на накладки, оказываетъ* качество балласта, причемъ особенно для тяжелыхъ рельсовъ. Такъ, уменьшеніемъ коэффиціента балласта, вдвое,—моменты, изгибающіе накладки, увеличиваются на 22%. Моменты возрастаютъ съ уменьшеніемъ зазора и увеличеніемъ стыкового пролета. При упругой работѣ накладокъ и отсутствіи зазора между ними и рельсами давленіе на стыковую шпалу было бы меньше промежуточныхъ, но при условіяхъ болѣе близкихъ практикѣ давленіе

1) По чисто теоретическимъ вычисленіямъ Холодецкаго.

на стнковук шпалу можетъ быть нѣсколько болѣе Р. Присутствіе потайныхъ толчковъ можетъ еще увеличить моментъ. Профиль рельса вѣсомъ напр. 2іУ3 ф. недостаточенъ для того, чтобы можно было рельсы этого профиля связать накладками, способными сопротивляться изгибу упругимъ образомъ, и для удовлетворенія послѣдняго условія профиль рельса д. б. увеличенъ въ тѣмъ большей степени, чѣмъ качество балласта хуже. Улучшеніемъ балластнаго слоя подъ стыковыми* и смежными къ ними шпалами можно уменьшить напряженіе въ накладкахъ.

■і

Изъ предыдущаго видно, какъ сложнымъ является для полнаго рѣшенія теоретическимъ путемъ вопросъ о статическомъ вліяніи груза на рельсы, какъ тѣсно связаны всѣ части верхняго строенія пути, какъ много приходится фантазировать, дѣлая разныя упрощенія и предположенія. Всѣ формулы для опредѣленія вліянія внѣшнихъ силъ на путь выведены въ предположеніи дѣйствія силъ въ плоскости продольной симметріи рельса. Въ дѣйствительности плоскость дѣйствія силъ не соотвѣтствуетъ съ плоскостью этой симметріи, отчего вопросъ объ опредѣленіи напряженій въ рельсахъ усложняется и всѣ формулы надо считать приблизительными (напряженіе отъ крученія можно оцѣнить примѣрно въ 5 кл/мм3, а отъ горизонтальныхъ силъ примѣрно въ 2 кл/мм2). При этомъ, какъ мы видѣли, въ основу всѣхъ разсужденій о напряженіяхъ въ рельсахъ и о прогибахъ ихъ опоръ положены:

1) теорія упругаго изгиба рельсовъ какъ многопролетныхъ балокъ и 2) і'ипотеза упругости балластнаго сдоя при его сжатіи.

Первое имѣло бы мѣсто хотя бы въ самый первый моментъ вліянія груза на рельсъ, если бы шпалы всѣ были вполнѣ одинаково и хорошо подбиты; второе предположеніе не отвѣчаетъ 'дѣйствительности, такъ какъ полнаго возстановленія всякаго опусканія отдѣльной шпалы упругостью балласта, въ особенности при мелкомъ матеріалѣ, ожидать нельзя.

Считаясь съ опусканіемъ шпалы не такимъ, какое было бы, если бы балластъ былъ идеально упругъ и шпалы идеально подбитыми и вполнѣ равномѣрно передавали давленіе на всю площадь основанія, а желая знать наибольшее возможное опусканіе шпалы, принявъ во вниманіе имѣющіяся свойства балласта, мы должны, воспользоваться, напр.,

ѵ „ тт ч 16а2 + 112а-н-11 Р

формулой Циммерманна *) у=—З2а(е>а+ 5)— " 15’ введя въ нее болѣе

рѣзко зависимость отъ качествъ балласта, состоянія верхней части полотна и размѣровъ шпалъ, такъ какъ все это весьма отзывается на возможныхъ максимальныхъ прогибахъ. Хотя это противорѣчитъ пред-

*) См. Dr. Zimmermann. Die Berechn, des Eisb.—Oberb.

положенію объ упругости балласта, положенному въ основаніе вывода указанной формулы, но мы будемъ ближе къ истинѣ, если вмѣсто коэффиціента постели С, входящаго въ величину а, введемъ коэффиціентъ С0, значительно ближе характеризующій состояніе балласта, чѣмъ С1). Если, разсматривая какой либо путь, мы вычислимъ тѣ просадки шпалъ, какія при неблагопріятныхъ обстоятельствахъ могутъ получиться подъ вліяніемъ давленія колесъ паровоза, это намъ дастъ матеріалъ для сужденія о степени пригодности даннаго пути для предназначаемыхъ тяжестей и для сравненія этого пути съ другими.

Что касается до напряженія въ рельсахъ, то оно существенно не измѣняется отъ того, получатъ ли шпалы сверхъ упругихъ прогибовъ еще и остаточные, зависящіе отъ недостатковъ въ шпалахъ, балластномъ слоѣ и полотнѣ, такъ какъ дѣйствующіе моменты, а слѣдовательно п напряженія въ разныхъ сѣченіяхъ рельса, зависятъ только отъ разницы въ просадкахъ шпалъ, различно отстоящихъ отъ колеса, производящаго давленія на рельсы. Поэтому казалось бы правильнымъ разсчитывать статическое напряженіе въ матеріалѣ рельсовъ, придерживаясь указаній теоріи упругихъ опоръ. Слѣдовательно, пользуясь формулой

g# _І_ 7

Циммермана М = ~а -Р/, надлежать за С принимать коэффиціентъ постели, вычисляемый изъ наблюденій въ предположеніи, что балластъ вполнѣ упругъ.

На совершенно вѣрной точкѣ зрѣнія стоитъ II. Петровъ, когда говоритъ3), что прогибы отъ статическаго дѣйствія грузовъ въ разныхъ мѣстахъ рельсоваго пролета слѣдуетъ брать изъ измѣреній въ пути, а не изъ вычисленій, но, за отсутствіемъ наблюденій, и самъ пользуется для нахожденія динамическихъ прогибовъ и напряженія въ рельсѣ тѣми вычисленіями, какія получаетъ по формуламъ, аналогичнымъ съ Циммермановскими и выведеннымъ Петровымъ въ предположеніи распредѣленія давленія колеса между 4-мя шпалами. На теоріи Петрова остановимся дольше при разсмотрѣніи тѣхъ предположеній и формулъ, какими пользуются для опредѣленія динамическаго воздѣйствія грузовъ на рельсы.

г) Пропорціональность опусканія балластнаго слоя давленію наблюдается не только въ предѣлахъ его упругости, но и далеко за ними. По опытамъ Р. Майера подобная

кл

пропорціональность имѣетъ мѣсто до давленія въ 6----j (см. Извѣстія Собр. Иц. П. С.

1897 г. * 1).

*) Записки Имп. Русс. Техн. Об-ва 1903.

Обычныя скоростидви-жвнія и опЫ' тн съ электровозами.

§ 17. Разсмотрѣніе вліянія на путь фактора, несомнѣнно играю->іцаго большую роль въ дѣлѣ устойчивости, а въ особенности прочности пути, именно скорости движенія, начнемъ съ указанія тѣхъ скоростей, съ которыми двигаются поѣзда паровозныхъ дорогъ и съ описанія опытовъ, имѣвшихъ цѣлью выяснить возможность примѣненія высокихъ скоростей.

Статистическія данныя о густотѣ и скорости движенія на ширококолейныхъ желѣзныхъ дорогахъ^Россіи указываютъ, что средняя скорость движенія пассажирскихъ поѣздовъ всей сѣти выходитъ равной 27 верстъ въ часъ, причемъ на дорогахъ съ7силънымъ пассажирскимъ движеніемъ (не менѣе четырехъ паръ въ сутки), т. е. примѣрно на 15°/0 всей сѣти, она^равна 32 вер. въ часъ, на дорогахъ съ среднимъ пассажирскимъ движеніемъ (отъ*'2 до 4 паръ въ сутки), т. е. приблизительно на 65°/0 сѣти, она равна 25 вер. въ часъ и на дорогахъ съ слабымъ пассажирскимъ! движеніемъ (менѣе 2 паръ (въ сутки), т. е. примѣрно на 20°/р сѣти, она доходитъ до?24 вер. въ часъ. Для дорогъ Финляндіи^скорость эта|.выходитъ 31 вер. въ часъ.

Самая большаяI средняя скорость движенія [пассажирскихъ поѣздовъ имѣется на линіи С.-ІІетербургъ-Вартава: З91/3 вер. въ часъ, далѣе идутъ: С.-ІІетербургъ-Москва 38,3, Варшава-Граница, Варшава-Александрово и Варшава-Брестъ 34,9 вер. въ часъ, Видьно-Вержбо-лово 33,8, Москва-Курскъ 38,3 Москва-Рязань 32,4, Кіевъ - Одессса 32,3, Рязань-Козловъ 32,2 и т. д.

Самымъ скорымъ поѣздомъ въ мірѣ является „ Atlantic-City Express“, находящійся въ правильномъ движеніи на линіи Philadelphia Reading. Согласно росписанію онъ проходитъ^иространство въ 89,3 кплометр. въ теченіе 49 мин., что отвѣчаетъ средней скорости 109,3 [кил. въ часъ. 21 іюля 1904 года этотъ поѣздъ прошелъ указанный путь въ 43 мин., что соотвѣтствуетъ скорости 124,8 кил. въ часъ, а не считая времени на троганіе съ мѣста, торможеніе и остановку, получимъ среднюю скорость въ пути 135 кил. въ часъ.

При пробныхъ поѣздкахъ на разныхъ дорогахъ Европы и Америки случалось достигать на короткихъ разстояніяхъ, даже не на уклонахъ, а на горизонтальныхъ площадкахъ, наибольшей скорости 144 кл. въ часъ.

Что касается величины наибольшей скорости, какую можно безопасно для пути развивать на отдѣльныхъ участкахъ линіи, она является зависящею отъ устройства верхняго строенія пути, а также отъ конструкціи двигателей. Теоретическія разсужденія и многочисленныя наблюденія указываютъ, что рельсы даже не вполнѣ прикрѣпленные къ шпаламъ удерживаются въ правильномъ положеніи давленіемъ колесъ

проходящаго по нимъ подвижного состава. Главная деформація есть осадка рельсовъ, зависящая отъ качества [балласта, а также отъ степени правильности подбивки, которая требуетъ тщательнаго ухода, достаточнаго профиля рельсовъ и опять таки возможно высокихъ качествъ балласта.

Еслибы паровозы не имѣли частей съ перемѣннымъ движеніемъ, путь при движеніи менѣе разстраивался бы, такъ какъ колебаніе паро -воза около поперечной оси (галлопированіе), а также боковая качка будетъ гораздо менѣе. Бъ этомъ смыслѣ весьма интересны результаты опытовъ съ электровозами. При пробныхъ поѣздкахъ такого двигателя фирмы Сименсъ и Гальске въ 1902 г.!) оказалось, что при движеніи со скоростью 140—160 кил. въ часъ верхнее ’’строеніе (изъ рельсовъ 33,4 кил. въ пог. метрѣ на песчаномъ балластѣ) получало значительныя деформаціи, причемъ при скоростяхъ Іболѣе 150 кил. въ часъ получались короткія, но сильныя переплетающія движенія въ самомъ пути. Изъ этого можно заключить, что и при передвиженіи съ значительными скоростями обыкновенныхъ паровозовъ чередующіяся то меньшія, то большія деформаціи пути только усиливаются вслѣдствіе присутствія массъ съ перемѣннымъ движеніемъ, главная же причина возникновенія ихъ кроется въ плохой рехтовкѣ рельсовъ. Пока осадка ^рельсовъ со шпалами не особенно велика, переплетающее движеніе незначительно, искривленіе рельсовъ не достигаетъ большихъ размѣровъ и движеніе является безопаснымъ. Наблюденія надъ осадкою рельса *при этихъ пробныхъ поѣздкахъ дали: при скорости 80 кл. ч.—1Ѵ2—2 мм., при 108 кил. въ часъ осадку 2—2Ѵ3 мм., при скорости 114 кил. въ часъ З73—572 мм., при скорости 145 кил. въ часъ—6—7 мм. Вообще означенные опыты убѣдили участниковъ въ томъ, что по хорошо устроенному и хорошо содержимому рельсовому пути возможно передвиженіе со скоростью вдвое большей, чѣмъ примѣняется въ настоящее время. По упомянутому верхнему строонію, по которому считается допустимою наибольшая скорость паровоза до 80 кил. въ часъ, ^можно безопасно развита скорость до 120 кил. въ часъ при условіи, чтобы не было въ паровозѣ такихъ перемѣнныхъ движеній, которыя бы сильно способствовали переметающимъ колебаніямъ. При отличномъ балластѣ и рельсахъ въ 42 кл. въ погонномъ метрѣ путь въ состояніи выдержать скорость до 160 кил. въ часъ. Судя по результатамъ опытовъ передвиженія съ большею скоростью, можно сказать, что обыкновенная рельсовая колея даже при легкихъ рельсахъ и невысокомъ качествѣ балласта гораздо прочнѣе, чѣмъ принято обыкновенно думать.

9 Журн. м. и. С. 1903 года.

Опредѣленіе вліянія CKO. рости на прогибъ и напряженія рельсовъ.

При очень большихъ скоростяхъ въ указанныхъ выше опытахъ почти всѣ искривленія рельсовъ и уклоненія ихъ въ сторону оказались недалеко отъ стыковъ, гдѣ рельсы, слѣдовательно, подвергались наибольшимъ усиліямъ. Подъ стыками шпалы были расположены по возмож-ности ближе одна къ другой и балластировка произведена весьма тщательно, такъ какъ опасались здѣсь осадокъ пути. Во время опытовъ самые стыки не пострадали, тогда какъ дальнѣйшія шпалы, расположенныя на худшемъ балластѣ и болѣе рѣдко, сдавали вмѣстѣ съ балластомъ. Этимъ и объясняется появленіе упомянутыхъ искривленій, начинавшихся обыкновенно около третьей, четвертой шпалы отъ стыка.

§ 18. Выяснить вліяніе скорости движенія поѣзда на деформаціи верхняго строенія, т. е. на величину погруженія шпалъ въ балластъ, а также на напряженіе въ рельсахъ представляется весьма труднымъ, такъ какъ теорія въ состояніи освѣтить этотъ вопросъ лишь при условіи цѣлаго ряда предположеній, ставящихъ изслѣдованіе далеко отъ дѣйствительности. Наблюденія и умозрѣнія не могутъ охватить всей совокупности весьма сложныхъ факторовъ п самыхъ разнообразныхъ условій, въ какихъ находится путь въ различныхъ его точкахъ. Всего проще написать зависимость прогибовъ и ' дѣйствующихъ моментовъ отъ величины скорости, если учесть вліянія центробѣжной силы, развивающійся когда колесо движется по прогнувшемуся между шпалами рельсу, а вліяніе прочихъ добавочныхъ усилій сверхъ статическаго дѣйствія груза, передаваемаго колесомъ.^отбросить. Такъ составлена формула для Md, предложенная Инженернымъ Совѣтомъ для'разсчета напряженій въ рельсахъ прп разныхъ скоростяхъ:

Md=-*a + 1 .В: а Iba+ 40

1 —

8a + 7

PI

16a + 40 ' EJg RJ

Подставивъ вмѣсто M его значеніе —— и выраженіе для а, найдемъ

z

напряженіе въ рельсахъ при движеніи

12 FJ

аЬСІ3

е 7

18. іі^Н+40

аЬСІ3

Р и

9. 1^+7 J

аЬСІ3 Іѵ> р

18 . 1іШ+М 1 EJ'1

аЬСІ3

Если вставлять сюда для разныхъ размѣровъ верхняго строенія ути величину для ѵ, соотвѣтствующую наибольшимъ практикуемымъ

К1

ско остямъ, получится R, около 20 ——2.

’ • “ мм

J

f

Отсюда получило начало требованіе опредѣлять наибольшую допускаемую скорость въ пути для даннаго верхняго строенія, исходя изъ

предыдущей формулы, при условіи предѣльнаго Bd= 20—? .

Получается

V__=

/

=ѵ

/ 10« EJ \ /108 EJ \ zl* 4000(ч abCls “20)~( аЪСІ3 +7 ) EgJ*

7ШШ \ I

2000(^bÜF +7 ) EJg ■Р

Для скоростей больше 60 "верстъ въ часъ, въ виду несоотвѣтствія получаемыхъ результатовъ съ указаніями практики признано тѣмъ же Инженернымъ Совѣтомъ подставлять въ формулу предѣльное напряженіе не 20, а 25 кл. на мм*.

Формула эта нисколько не отвѣчаетъ истинѣ и едва .іи можетъ служите даже какъ эмпирическая формула, близость къ дѣйствительности которой достигается введеніемъ коэффиціентовъ (въ настоящемъ случаѣ предѣльнымъ значеніемъ Bd), опредѣленныхъ на основаніи многочисленныхъ опытовъ. Дѣйствительно, не выяснено хотя бы приблизительно, какую ошибку дѣлаемъ, откидывая вліяніе повышенія или пониженія оси, отъ которыхъ зависитъ колебаніе рессоръ, передающихъ грузъ на колеса, вліяніе инерціи рельсовъ и шпалъ, колеблющихся при движеніи поѣзда, вліяніе вертикальныхъ и горизонтальныхъ качаній паровоза, вліяніе неровностей бандажей и рельсовъ и т. д. Наконецъ прогибъ рельса между шпалами совсѣмъ не такъ великъ, какъ это предположено по указанной формулѣ (Циммермана—Винклера). Многіе считаютъ *), что во время движенія поѣзда центробѣжная сила вовсе не проявляется, такъ какъ колесо не успѣваетъ, пока пройдетъ отъ шпалы до шпалы, опуститься настолько, чтобы изогнуть рельсъ. Астъ предполагаетъ даже, что вліяніе вертикальной составляющей центробѣжной силы уменьшается съ увеличеніемъ скорости поѣзда.

Выше было указано, что динамическое давленіе на рельсы оцѣнивается въ 2Ѵ4 раза. Такъ что для приблизительнаго подсчета можно найти прогибъ отъ динамическаго дѣйствія, если вычислить пониженіе шпалы при статическомъ дѣйствіи и помножить результатъ на 2’/4-

На самомъ дѣлѣ опорныя сопротивленія шпалъ, а также моменты, дѣйствующіе въ рельсѣ какъ балкѣ, а слѣдовательно прогибъ шпалъ и напряженіе въ матеріалѣ рельсовъ при динамическомъ дѣйствіи ко-

*) См. статью А. Чернявскаго въ Желѣзнодор. Дѣлѣ 1903 г. £ 1 н выводъ Н. Петрова (Записки И. Р. Т. 0. 1903 г.); послѣдній не внолнѣ точенъ. Стецевичъ считаетъ PJ= 1,7 Р,.

лесъ *)т меньше статическихъ, взятыхъ 21/і раза. Объясняется это тѣмъ, что при вращеніи корпуса паровоза вокругъ поперечной горизонтальной оси (при скачкѣ паровоза), а также при вращеніи его около оси, проходящей черезъ центръ тяжести паровоза и образующей нѣкоторый уголъ съ его продольной осыо (при боковой качкѣ) получаются весьма неравпомѣрпыя давленія отдѣльныхъ колесъ, а такъ какъ на значеніе опорныхъ сопротивленій и дѣйствующихъ моментовъ вліяетъ не только величина груза, находящагося надъ точкой, для которой ихъ опредѣляемъ, но и сосѣднихъ грузовъ, то, хотя бы считать, что первый грузъ при движеніи увеличился въ 21І4 раза, опорныя сопротивленія и моменты не увеличатся въ томъ же отношеніи, такъ?какъ прочіе грузы не возрастутъ въ 2 Ѵ4 раза, а иные даже уменьшатся.

Истинное отношеніе динамическаго и статическаго прогиба шпалы вывести изъ наблюденій весьма затруднительно.

Упомяну здѣсь объ опытахъ, произведенныхъ мною съ цѣлью выяснить какою, примѣрно, статическою нагрузкою, можно было бы замѣнить вліяніе,, поѣзда, прошедшаго по данному мѣсту рельса. Подобные опыты, конечно, не могутъ дать точныхъ результатовъ, такъ какъ въ .лучшемъ случаѣ, при возможно тщательномъ выполненіи ихъ, можно выяснить силу, производящую при статическомъ дѣйствіи работу, эквивалентную съ дѣйствіемъ поѣзда на рельсы. Подъ проходящій поѣздъ была положена на плоскую часть головки рельса мѣдная копейка. Отъ дѣйствія колесъ паровоза, тендера и вагоновъ (поѣздъ былъ пассажирскій, осей паровозныхъ 4, тендерныхъ 4. вагонныхъ около 80, мѣсто испытанія—вблизи одной станцій С. 11. Б.—Варшавской ж. д., скорость движенія поѣзда около 40 вер. въ часъ, давленіе паровознаго колеса можно считать въ 7 тоннъ)—копейка сплющилась и измѣнила свои размѣры: первоначальная толщина была 1,11 мм., она сдѣлалась 0,75 мм.. первоначальный діам. былъ 21,5 мм., онъ сдѣлался въ среднемъ 23 мм. Подобная копейка тѣхъ же первоначальныхъ размѣровъ была подложена подъ прессъ Амслера и оказалось, что такая же деформація произошла отъ спокойнаго давленія на копейкѵлвъ 85 тоннъ. Желая выяснить, въ какой мѣрѣ вліяетъ повторность дѣйствія на окончательную деформацію, была подобная же монета подвержена дѣйствію статической нагрузки вдвое мепылей, т. е. около 17 тоннъ, приложенной и снятой послѣдовательно 10 разъ. Послѣ 10 нагрувки оказались размѣры у монеты такими же, какъ у той, которая была снята съ пути послѣ прохода поѣзда. Отсюда выводимъ заключеніе, что дѣйствіе прохода колесъ поѣзда

’) Холоденкій. Изслѣдованіе вліянія внѣшнихъ силъ на верхнее строеніе желѣзнодорожнаго пути (Инженеръ 1897 г.).

въ числѣ равномъ 1 количеству ето осей можно51 замѣнить статическимъ дѣйствіемъ одного груза, въ 5 разъ превосходящаго по величинѣ давленіе паровознаго колеса. Если принять, что дѣйствіе всѣхъ осей паровоза и тендера равно пятерному дѣйствію самой'''тяжелой оси паровоза, а дѣйствіе вагонныхъ колесъ приравнять дѣйствію еще пяти такихъ же колесъ, получимъ, что, еслибы 10 такихъ грузовъ, замѣняющихъ поѣздъ, были приложены съ весьма‘малой скоростью, то потребовалось бы для одинаковыхъ результатовъ увеличить при статическомъ дѣйствіи всѣ грузы въ 2Ѵ2 раза. 1

Попробуемъ сравнить предѣльное упругое напряженіе стали рельсовъ съ тѣмъ, какое допускается при провѣркѣ’прочности рельсовъ по одной статической формулѣ.

На основаніи ^теоретическихъ изслѣдованій и практики службы рельсовъ выработались техническія узаконенія,—какое допускаемое напряженіе слѣдуетъ принимать въ рельсовой стали, если дѣлается повѣрка прочности рельсовъ только по формулѣ на статическій изгибъ:

Д = 1ед^40 IL~f (Циммермана).

Для русскихъ рельсовъ, которые обязаны имѣть временное сопро-

тивленіе^>65 (предѣлъ упругости можно считать около Ѵ2 времен-

наго сопротивленія, т. е., положимъ, 32---^), напряженіе, исчисленное

ММ

по формулѣ Циммермана, допускаемся по правиламъ Министерства ІІу-

КЛ

тей Сообщенія не свыпіэ 14----s—, т. е. какъ бы принимаетъ, что дина-

мм*

мическое дѣйствіе грузовъ никогда не можетъ превзойти статическое 32

болѣе, чѣмъ -, въ 21/, раза. Заграницей допускаютъ при тѣхъ же

кл

условіяхъ только 13 ----Можетъ быть соотношеніе между предѣломъ

пропорціональности и временнымъ сопротивленіемъ стали тамъ нѣсколько иное, но во всякомъ случаѣ, въ виду болѣе высокихъ нормъ тамъ для крѣпости матеріа ла рельсовъ, надо заключитъ, что максимумъ отношенія между динамическимъ и статическимъ вліяніемъ груза на верхнее строеніе пути заграницей считаютъ больше, чѣмъ 21 /,. Быть можетъ значительную роль играетъ здѣсь величина скорости движенія поѣздовъ, которая заграницей больше. Во всякомъ случаѣ, казалось бы необходимымъ считать для среднихъ скоростей отношеніе, о которомъ рѣчь, не менѣе 21-/г. Тогда мы можемъ быть увѣрены, что всѣ случайныя воздѣйствія на рельсы, удары въ стыкахъ, боковые сдвиги, вращательныя

4*

усилія могутъ дѣйствовать,—сумма всѣхъ вліяній не подниметъ статическаго дѣйствія выше предѣла, нами намѣченнаго.

На существованіе рельсовъ, какъ оказалось, вліяетъ не столько обладаніе высокимъ сопротивленіемъ разрыву, сколь главнымъ образомъ жесткость какъ матеріала, такъ и профиля рельсовъ. Вотъ почему по новѣйшимъ техническимъ условіямъ на поставку рельсовъ, предлагается пріемку производить исключительно по результатамъ ударной пробы, испытаніе же образцовъ рельсовой стали на разрывъ сдѣлается необязательнымъ. Достаточная жесткость рельсовъ должна дѣлать то, что матеріалъ ихъ не будетъ сильно напрягаться; онъ, можетъ быть, получитъ напряженіе близкое къ 27, раза взятому статическому, но рельсы мало прогнутся, сумма грузовъ колесъ распредѣлится почти равномѣрно на поверхность балласта и полотна, занятую подвижнымъ составомъ, поэтому не можетъ быть рѣчи объ углубленіи шпалъ въ балластъ равномъ 2 73 статическихъ прогибовъ.

Методъ Н.Пе- § 19. Казалось бы, что напряженіе въ матеріалѣ рельсовъ при трова опре- динамическомъ дѣйствіи грузовъ слѣдовало бы опредѣлять по тѣмъ же

Д$Л6Н1Я ДИ у •

паническихъ формуламъ, какъ и статическое напряженіе, и толко результаты множить Напряженій*на 2 ПРП скоростяхъ незначительныхъ, напримѣръ до 50 вер. въ часъ, и въ рельсахъ, на 27, при большихъ скоростяхъ и допускать тотъ предѣлъ напряженій, какой соотвѣтствуетъ предѣлу упругости даннаго матеріала. Послѣдній предѣлъ, ес.ш произведены испытанія рельсовъ на ударъ, слѣдуетъ вычислять по формулѣ стрѣлки прогиба, пользуясь цифрами прогибовъ при испытаніи; полученный такимъ образомъ предѣлъ пропорціональности будетъ вполнѣ соотвѣтствовать твердостп даннаго матеріала и жесткости профиля.

Для опредѣленія пригодности даннаго пути для движенія съ тѣмп пли ппьши скоростями мало убѣдиться въ томъ, что рельсы не имѣютъ шансовъ лопаться, надо узнать, не будутъ ли получаться слишкомъ большія осадки шпалъ и всего балласта. Раньше, чѣмъ выбрать самый подходящій методъ подсчета динамическихъ просадокъ шпалъ, остановимся подробнѣе на работѣ Петрова о динамическихъ вліяніяхъ на рельсы.

Вообще, конечно, уваіиченіе поступательной скорости паровоза вызываетъ увеличеніе осадокъ шпалъ и напряженій въ балластѣ уже потому, что чѣмъ больше скорость, тѣмъ сильнѣе сказывается вліяніе силъ инерціи противовѣсовъ, неправильностей профиля бандажей и выбоинъ на рельсахъ и т. д. Новѣйшія изслѣдованія не подтверждаютъ однако весьма распространеннаго мнѣнія, что движеніе отзывается на верхнемъ строеніи пути пропорціонально квадрату поступательной скорости.

Н. Петровъ ') указываетъ, что ростъ этого вліянія идетъ не пропорціонально даже и скорости, а значительно слабѣе. Изъ сопостановленія результатовъ вычисленій по предложнымъ имъ формуламъ Н. Петровъ выводитъ, между прочимъ, что рельсы, допускающіе движеніе со скоро-' -стью 100 верстъ въ часъ, допускаютъ съ тою же степенью безопасности движеніе со скоростью около 125 верстъ въ часъ. Дальше онъ указываетъ, что увеличеніе коэффиціента постели или увеличеніе подошвы шпалъ самымъ существеннымъ образомъ служитъ къ уменьшенію напряженій въ рельсѣ и что улучшеніе пути въ этомъ отношеніи несравненно важнѣе и полезнѣе введенія рельсовъ болѣе тяжелаго типа.

Конечно всѣ выводы эти, пока мы не признаемъ самой теоріи правильною, являются мало авторитетными, но Н. Петровъ увѣряетъ, что результаты наблюденій дѣйствительно вполнѣ подтверждаютъ эти выводы.

Авторъ останавливается на предположеніи, что спокойная нагрузка колеса распредѣляется па четыре шпалы. Изъ многихъ опытовъ, между прочимъ инженера Васютинскаго, можно убѣдиться, что нагрузка черезъ рельсъ передается шести шпаламъ, но наибольшая доля нагрузки принимается четырьмя средними, а на двѣ крайнія приходится не болѣе 0,1 всего груза.

II. Петровъ находитъ обычнымъ способомъ прогибъ четырехъ шпалъ, которыя пропорціонально опорнымъ сопротивленіямъ, причемъ вмѣсто коэффиціента С пользуется величиной К= 0,89 —jr— С, показывающей грузъ,

который надо приложить къ полугапалѣ для ея опусканія на 1 см.

. EJ

Вводя величину А=* 3, находитъ (чер. 14) прогибъ шпалъ при

нахожденіи груза въ среднемъ пролетѣ:

288Л2 + 544-(21642 + 186лі + 7)4+(108мі + 12)42 + (12Л + 5)43 „ Jl~ 720А* + 3364 + 15 'J’

216^2 +192.4 + 15—(72J.2—42Л + 3)(5'—(144.4 + 27)<52—(364L+ 15)d3 n

720.4’ +336.4 +15 *

у 144^+126^ + 15—(72 Аа—42.4 + 3)d—(36J-18)d2—(36.4 + 15)6*

±s ’ 7 20-4*+ 336.4 +15

_ 72А2—364 + (216.42 + 6Л—2)д+(72А—З)62 + (12.4 + 5)63 „

4 720А2 + 336^ + 15 ‘ R

О Н. Петровъ. 0 различныхъ вліячіяхъ на напряженія въ рельсѣ. Записки И. Русск- Техн. Общества 1903 г.

Ордината упругой кривой любой точки, отстоящей отъ средней шпалы на

6L, найдется изъ уравненія EJ —УДЗІ*—SL)—73(2L—SL).

лх

Послѣ двойного интегрированія и нѣкоторыхъ преобразованій:

_|L |[—6^4—6 + (QA +11 )6— 6 6* + 3] У4 + [12А—1 + (6 А + 3)6-3<Г3 + <?3] У, |

Изъ расмотрѣнія числовыхъ результатовъ этихъ формулъ выходитъ, что при большихъ значеніяхъ А болѣе значительная часть груза передается на двѣ крайнія опоры, поэтому выгоднѣе, чтобы рельсъ былъ жесче, L меньше и К меньше. Дѣйствующій моментъ въ рельсѣ тѣмъ больше, чѣмъ больше А, поэтому увеличеніе момента инерціи рельса, уменьшеніе коэффиціента постели и уменьшеніе разстоянія между шпалами влечетъ за собой увеличеніе изгибающаго момента въ рельсѣ.

Ито касается прогибовъ рельса въ промежуткахъ между шпалами, то они весьма малы; даже въ худшемъ случаѣ, т. е. при малыхъ значеніяхъ А и (7, доходятъ только до 1/3 мм.

Отсюда видно, что, желая обнаружить вліяніе скорости на прогибы шпалъ и напряженія въ рельсѣ, необходимо выяснить значеніе неровностей на бандажахъ колесъ и на рельсахъ, такъ какъ при значительной скорости движенія оти неровности весьма отзываются па работѣ верхняго строенія пути, будучи по абсолютной величинѣ нерѣдко значительно больше прогибовъ рельсовъ между шпалами.

Выпуколости и впадины на длинѣ рельсовъ часто достигаютъ до 73 мм., а въ^стыкахъ разница высотъ смежныхъ рельсовъ бываетъ въ Ѵ2 и больше мм. Впадины же и эксцентриситетъ колесъ достигаютъ нерѣдко 5 мм. Для нахожденія вліянія динамической нагрузки Н. Петровъ составляетъ уравненіе вертикальнаго движенія ксілеса подъ вліяніемъ давленія рессоры сверху и рельса снизу; такъ какъ эти давленія

. d'y

не являются равными, то получается ускореніе ^2 и, если назовемъ вѣсъ колеса q, вѣсъ выше лежащихъ частей qm и сопротивленіе рельса

Р,

то получимъ уравненіе

вида—-9

day

dt*

—q(l + m)—Р.

Называя скорость поступательнаго движенія ѵ

имѣемъ

dy dy

dx

d*y dx2

dt

dt

dx

и

dt

dx

v

V

d'y

dt3

и уравненіе движенія

слѣд.

g

9

dy

dx

d'y

V

dy

~dt

и

dt3

g dp v~

=q(l+m)—Р...(7) Сдѣлавъ нпредположеніе, что давленіе подвижного состава передается на 4 шпалы и что имѣемъ дѣло съ упругимъ опусканіемъ опоръ, получимъ такое значеніе для Р, при которомъ очень трудно произвести пнтегированіе уравненія (7).

Въ виду этого Н. Петровымъ предложенъ способъ получать значеніе Уі для границъ достаточно мелкихъ промежутковъ пролета между шпалами (напримѣръ раздѣленнаго на 20 частей), исходя изъ извѣстныхъ напередъ значеній hi , отвѣчающихъ статическому дѣйствію груза. Вводя при этомъ вліяніе неровностей на рельсы (выступы на бандажѣ и эксцентриситетъ его мугѵтъ быть приравнены неровностямъ рельса), положимъ, что высота выступа въ данномъ мѣстѣ у', пониженіе самаго рельса, которое не вліяетъ на величину давлинія* рессоры у, тогда все опусканіе, вызывающее измѣненіе въ давленіи рессоръ, равно у—у—у'\

нагрузка на ось измѣнится на mq ——^—— ,еслп I есть стрѣла прогиба рессоры подъ грузомъ mq. Полное давленіе рессоры на ось qm—

. Сопротивленіе рельса при дина-

у—У—у' 1—У—У+Ѵ'

mq . -—j——=qm .- 3 J 3

I

мпческомъ опусканіи на у найдемъ, исходя изъ величины опусканія па h

... у

нагрузки на рельсъ (1-f-т) q. Сопротивленіе это равно (1 + т). q “ 3 — •

Уравненіе движенія будетъ

І—у+у'+у

I

-<1+-)-т

л

у

d* (У—У') dt*

—q + qm.

Интегрированіе для промежутка между у£_х и у£, гдѣ подпнтегральныя функціи можемъ замѣнить среднимъ изъ значеній этихъ функцій, приводитъ къ уравненіямъ:.

, , а (І4-?и)а2

У.--І +У.-2/М+-Ч--1 +$*-4—-*

'о _ т (и ______________________.______________у.

, (1 -+-т) aJ I т 1 1 1

І4-0-----:—- . Гі--------Г • “1----Ь- —7—г

J 4 ѵя \т +1 I hi)

са-

, (1+т) Мо т

1~1 2 ü{“ (l-h т)1

(Уі+Уі- і—^і)—Уі~У г—1) г* ’

А,

Относительно дѣйствительной величины у' замѣтимъ, что она является алгебраической суммой выступа на рельсѣ г) и выступа за правильную поверхность тѣла вращенія на колесѣ т,\ приэтомъ rj слѣдуетъ считать достигающимъ 2 мм., такъ какъ, хотя на самой длинѣ рельса

разницы по горизонту головки рѣдко превосходятъ1/2 мм., по на стыкахъ имѣются уступы до 2 мм. Относительно п' можно сказать, что на многихъ дорогахъ колеса поступаютъ въ переточку только послѣ достиженія впадинами глубины 5 мм.

Изъ таблицъ, составленныхъ Н. Петровымъ на основаніи приведенныхъ формулъ * *) и дающихъ для послѣдовательныхъ десяти точекъ на

М

нѣсколькихъ пролетахъ между шпалами: Ьі,у£аі и РІ , можно вывести

4

слѣдующія заключенія:

Величина

характеризующая моментъ инерціи рельса,

разстояніе шпалъ и сопротивляемость постели, вліяетъ при статическомъ дѣйстіп груза такимъ образомъ, что прогибъ тѣмъ менѣе, чѣмъ А больше; такъ напримѣръ при A = l/t (что соотвѣтствуетъ примѣрно типу рельса въ 24Ѵ2 фунта въ погонномъ футѣ при 2= 70см.) прогибъ отъ груза въ 10 тонъ по серединѣ пролета между шпалами при К= 10000 (или с около 3)—равенъ 5,6 мм. (а на опоры 5,3). а при А=2 (соотвѣтствуетъ рельсу 31 У» ф. въ п. ф. и I около 50 см.), прогибъ по срединѣ пролета при томъ же К равенъ 3,3 (а на опорѣ больше, именно 3,5 мм.). Гораздо больше, чѣмъ отъ А, зависитъ оиускааніе пути отъ величины К. Если эту величину сдѣлать 20000 вмѣсто 10000, прогибы уменьшаются вдвое, если сдѣлать 30000, то втрое и т. д. Прогибы рельса между шпалами настолько ничтожны и меньше случайныхъ неровностей рельса, что слѣдуетъ рельсъ при движеніи по немъ поѣзда считать за прямую линію.

При динамическомъ дѣйствіи прогибы возрастаютъ сравнительно съ статическими немного,—при самомъ маломъ А всего на 12%.

Что касается напряженія въ матеріалѣ рельса, то при статическомъ дѣйствіи оно зависитъ отъ А\ такъ при .4=1 (и К= 10000)

КА

22=18 ------2 а при А=~ 2 оно равно 12 кл. на. мм.2 Увеличеніе К

мм

также вліяетъ на ослабленіе напряженія въ рельсѣ, такъ — увеличеніе К вдвое уменьшаетъ R примѣрно па 30%.

При динамическомъ дѣйствіи напряженіе почти не разнится отъ статическаго, т. е. получается результатъ, что, желая уменьшить-напряженіе въ рельсѣ, мы можемъ прибѣгнуть къ уве.шченію его профиля,

1) Стецевичъ. 0 службѣ стальныхъ рельсовъ Ж. М. П. С. 1889 г.

*) Принявъ во вниманіе поправки, внесенныя I. Стецевнчемъ (Желѣзнодорожное Дѣло 1904 г.).

но можно вмѣсто этого увеличить коэффиціентъ постели. Такъ напримѣръ того же уменьшенія можемъ достигнуть замѣной рельсовъ типа 18 фун. въ п. ф. на рельсы 24Ѵ2 въ п. ф. и замѣной балласта съК= =10000 на балластъ съ К= 20000., ■ 11

Обращаясь къ выясненію вліянія могущихъ быть на рельсѣ выступовъ и сбитыхъ частей на ободѣ колеса, видимъ, что первые, при величинѣ до 0,3 мм., вліяютъ въ общемъ незначительно на напряженія въ рельсахъ, увеличивая ихъ примѣрно на 5°/0. Въ случаѣ впадины на колесѣ или отступленія его поверхности катанія отъ формы тѣла вращенія на 2 мм., напряженіе въ рельсѣ при скоростяхъ движенія свыше 40 вер. въ часъ возрастаетъ при разныхъ значеніяхъ А почти на 100°/о*

ІІри увеличеніи К вдвое напряженіе въ рельсѣ падаетъ примѣрно на 30°/о- При малыхъ скоростяхъ (до 40 вер. въ часъ) напряженія отличаются лишь немногимъ отъ статическихъ, а при возрастаніи скоростей евыше извѣстнаго предѣла увеличенныя напряженія при различныхъ скоростяхъ отличаются между собою незначительно. Это даетъ поводъ заключить, что рельсы, допускающіе движеніе со скоростью 100 вер. въ часъ, допускаютъ съ тою же степенью безопасности движеніе и со скоростью 125 вер. въ часъ.

Абсолютныя величины напряженія въ рельсахъ при колесахъ неправильнаго вида показываютъ.въ какой мѣрѣ недопустимо оставлять въ быстроходныхъ паровозахъ колеса со впадинами, доходящими по глубинѣ до 2 мм.

Всѣ эти выводы вытекаютъ изъ теоріи, принятой Н. Петровымъ. Если они подтверждаются практикой, это можетъ явиться указаніемъ, что теорія это, хотя не охватывающая всѣхъ факторовъ воздѣйствія на путь при движеніи по немъ грузовъ, но принимающая во вниманіе главнѣйшіе изъ нихъ, является пріемлемой для вывода болѣе или менѣе близкихъ къ дѣйствительности значеній напряженій въ рельсѣ и просадокъ пути подъ поѣздами.

Поэтому постараемся разсмотрѣть, насколько результаты подсчетовъ по формуламъ Н. Петрова не противорѣчатъ одинъ другому и провѣреннымъ практикой положеніямъ.

Чтобы убѣдиться въ томъ, что полученные Петровымъ Результаты, касающіеся прогибовъ и напряженій при статическомъ дѣйствіи груза, не отличаются отъ выводовъ Циммермана, представлены въ нижеслѣдующей таблицѣ числовыя величины осадокъ шпалъ и напряженій В8 по формуламъ Циммермана и Петрова для главныхъ типовъ рельсовъ русскихъ желѣзныхъ дорогъ.

Сверхъ того въ послѣднемъ столбцѣ тоблицы приведено отношеніе между напряженіями, полученными Петровымъ для скорости 70 кил. въ часъ и при спокойномъ дѣйствіи груза.

Приняты во вниманіе слѣдующіе типы рельсовъ:

S

.и in;

Вѣсъ фунтовъ въ по- Моментъ инерціи Моментъ сопротивленія Разстояніе между Коэфи- ціентъ — =а=6 А= Р

тонномъ j „ W шпалами балл 12EJ

футѣ. ■ 11< .\ .1 **• 1. С. Ѵ,ъ9аЬиі*.

• , ‘ч <■;'! г-1 іі. - ■ і

* і І Ml.: ■ѵЧ 2 4.76

1 89 { 4 2,38

82 V,- 1476 219 -И ' 8 4 1.19 3,28

у ■ г 74 { V 8,30

4 4,15

’■ J і нм , . : ‘ 1 8 2,08

: ’ і. f і-м ; 69 4 5,11

• Ц-.ІІ ‘ і 2 3,94

89 J 4 1,97

28 V, 1223 180 1 80 8 4 0,99 2,72

и> ■■ ( 2 6,86

74 , 4 3,43

1 69 8 1,72

■ ■ . 4 4,32

і 2 2,98

1 89 [ 4 1,49

24У. 925 144 .! 1 S0 8 4 0,75 2,06

, Ч >12 5,20 •!'

74 4 , 2,60

1 8 : 1,30

' ''I.'' < 69 1 т*!' 4 3,20

241 736 119 11 80 J Ч"’ ■ 3,28 1,64

1 ■ч. 8 0,82

ІГ. N : .;і.11 (: . г

24“ (Спб.) •' ’ т. 810 • /Г" : 132 74 { ' 1J2 4 1 8 4,56 2,28 1,14

• у;: іі Г1 ‘-Г '

80 4 1 57

22*/, 707 118 ^ 74' { 2 4 Т. ~ 2’®8 и •Т 1,99 Р

■ !. 1 ‘ ' ' ■ Г: ; » ■■■ 1 ■ іі ■ . ei ' . 8 1.00

‘ 69 4 ' 2,45 1,

•Г І'ѴЧ II Г: И< il.ll лі[:

2ІѴ, 626 и 109 80 МИНІ М 4 1,39 1 ' '

74 -[ Г і ,• 4 «і 1І76 ‘ 1

•"! ' Ui Л

ГТ18 469 ' :||н87 •' 74 I 2 • і... 4 2,64 1,32

.4. iifi . - :•*> K1.J, <ПГ!:іч г І[ : 1 . 8 .НИ 0,66

Rs

ВЪ ЕИЛОГр. па ев. сант. Р давеніе колеса въ ЕЛ.

У S=i 2 4а+23

0,89abu.l6a-

+40

0.158Р. 0,1 ЗбР. 0,114P. 0.132Р. 0,144Р. 0.128Р. 0,109Р. 0,129Р.

0,185Р. 0,157Р. 0,132Р. 0,153Р. 0.170Р. 0,149 Р. 0,і26Р. 0.145Р.

0.217Р.

0,183Р.

0,155Р

0,179Р.

Ü.203P.

0.175Р.

0,147Р.

0,171Р.

0,242Р.

0.204Р.

0.172Р.

0,216Р. 0.1S4P. U.155P.

0,204Р. 0,221Р. 0.200Р, 0.168Р. 0.196Р.

0,213Р. 0,209 Р.

0,291Р. (1,243 Р. 0,207Р.

0,068Р/1ооо 0,039Р/1ооо 0,022Р/1ооо 1 0,Ü37P/,OOU 0,062Р/, a 0,03oP/,aaa 0,020P/,aaa 0,034P/,oao

0,071 Р/,000 0,041Р/ІООО 0,023Р/ІООО 0,039Р/,аоо 0,«64P/lOÜO 0,037Р/1ооо 0,02 ІР/,00о 0,035P/1UOO

0,076Р/1ооо 0,043Р/,ооо 0.024Р/ цо 0,041 Р/,000 0,067Р/1О0О 0,03917,aa0 0,022Р/1ооо 0,037P/,OOU

0,074P/iaoa

0,042Р/,ооо

0,023Р/ІООО

0,069P/,aaa

0,040Р/,ооо

0,022P/IOUO

0,043Р/1ооо 0,076P/loaa 0,041 Р/1000 0 023Р/1ооо 0,039 Р/1000

•■01 V

0,044Р/1ооо

0,042Р/зооо

0,077Р/1ооо

0,044Р/1ооо

0,024P/IÜOO

У

Петрова

Rs

по Петрову.

по Петрову

Отношеніе

Ь».

Rs

0,078Р/,.)оо 0,046Р/ІООЦ 0,027Р/1ооо 0,043Р/,ооо 0,071 Р/юоо 0,041 Р/,а00 0,024Р/ІООО 0,039Р/,ооо

0,082Р/,аоа 0,048Р/1оаа 0,028Р/,ооо 0,045 Р/,оои 0,0, 4Р/,000 0,042Р/,аоа 0,025P/,OOÜ 0;040P/,OÜU

0,0S8P/looo 0,050P/looo‘ 0,030Р/1ОО0 0,04SP/iaac 0,078P/looc 0,045P/,OO0 0,027 P/10aa 0,043P/,ogo

0,086P/iaoo

0,050P/IOOO

0,029P/logo

0,080P/low 0,047 P/1000 Ö,027P/loo,

0.050P/loo, 0,0S8P/loOl) 0,04SP/ 100o 0,Ö28P/loo) 0,046P/loO3

0,053P/ ,aao 0,049P/looö

0,090P/,COO

0,054P/lo0o

0,030P/iooo

0.158P. 0,355 P. 2,2

0,131P. 0,350P. 2,0

0,112P. 0,289P. 2,6

0,131P. 0,143P- 0,323P. 2,5

0.298P. 2,1

0,126P. 0,303P 2,4

0.1Ö7P. 0,261 P. 2A

0.125P. 0,287P. 2,2

0.1S2P. 0,371 P. 2,

0,156P. 0.362P. 2,3

0,131P. 0,300P. 3,

0Д52Р. 0,336P. 2,2

0.169P. 0,314P. 1,9

0,14717 0,319 P- 2,2

0,126P. 0,271P. 2,2

0.144P. 0.305P. 2,1

0,218P. 0.390P. 1,8

Ü,184P. 0.379P. 2,1 l

Ö,155P. 0.320P. 2,1

0.176P. 0,361P. 2,1

0.203P. 0.375P. 1,7

0,173P. 0,341P. 2,

0.145P. 0,288 P. 2,

0.170P. 0,323 P. 1,9

0.239P. 0.3S5P. , 1,6

0.203P. 0.374P. ' 1,8

Ü.171P. 0,3 IIP. 1,8

0,21 б P. 0.360P. 1,7

0.182P. 0,353 P. 1,9

0.164P. 0,295 P. 1,9 ■’ i<

0,Г03Р. 0,378P. I 1,9

0,221P. 0,390P. 1,8

0,198P. 0.362P. i 1,8

0,166P. - 0.300P. .. 1,8

0.194P. 0,344P. ■ ‘)i 1,8

0.213P. 0.384P. 1,8

0,209P. 0,36üP, 1,8

0,289P. 0.402P. 1,4

0.245P. Ü,387P. 1,6.

0,208P. 0,327P. 1,6 •V V 1 ■T

Всѣ цифры таблицы относятся къ величинѣ давленія колеса въ 7 тоннъ. Хотя теперь вводится въ Россіи требованіе разсчитывать верхнее строеніе на нагрузку паровознаго колеса въ 10 тоннъ, но для общихъ соображеній можемъ и впредь пользоваться узаконеннымъ до сихъ поръ давленіемъ паровознаго колеса въ 7 тоннъ.

Заслуга Петрова | состоитъ въ томъ, что, откидывая негодную гипотезу, будто все приращеніе напряженія въ рельсѣ при движеніи груза зависитъ отъ центробѣжной силы, происходящей отъ пробѣга колеса по вогнутому рельсу, онъ сдѣлалъ попытку опредѣлить прогибъ и напряженія при различныхъ скоростяхъ, при чемъ принимаетъ динамп-мическое напряженіе равнымъ статическому, умноженному на отношеніе прогибовъ данной точки рельса при томъ и другомъ дѣйствіи груза

B,d=Rs.^r~ ■ Изъ приведенныхъ въ его статьѣ таблицъ оказывается,

что у. очень мало отличается отъ h-, а слѣдовательно напряженіе при динамическомъ дѣйствіи груза мало превосходитъ статическое напряженіе. Но послѣднее относится только къ идеальному случаю, когда поверхность рельса совершенно гладка и соприкасающееся съ нимъ колесо ограничено вполнѣ правильной и идеально центрированной цилиндрической или конической поверхностью. Если ввести вліяніе неровностей рельса (которыя Петровъ считаетъ не свыше 0,3 мм.) и особенно углубленій на колесѣ или эксцентриситетъ его (что можно оцѣнить равносильнымъ неровности на рельсѣ высотой до 2 мм.), получимъ напряженія при значительныхъ скоростяхъ движенія (примѣрно 60 вер. въ часъ), превосходящія въ два раза статическія напряженія. При этомъ оказывается, что дальнѣйшее увеличеніе скорости (до 125 вер. въ часъ) уже очень мало увеличиваетъ полученное напряженіе.

Какъ ни цѣнна попытка освѣтить съ иной, чѣмъ дѣлалось раньше, стороны явленія, имѣющія мѣсто въ верхнемъ строеніи пути при быстромъ передвиженіи по немъ груза, нельзя не сдѣлать нѣсколькихъ замѣчаній по поводу результатовъ теоріи Петрова.

1) Бъ этой теоріи не принятъ во вниманіе перегрузъ оси отъ скачки и вилянія паровоза. Авторъ полагаетъ брать для всѣхъ скоростей значеніе для Р не 7,5 тонны, а 10 тоннъ *) именно въ виду дополнительныхъ давленій, но не можетъ быть, чтобы эти дополнительныя давленія не росли вмѣстѣ со скоростью; нѣкоторыя изъ этихъ давленій, напримѣръ вертикальныя слагающія центробѣжной силы противовѣсовъ, зависятъ отъ квадрата скорости движенія.

і —■■■■■.

’) Если считать давленіе колеса 10 т., то придется вставить въ формулы вмѣсто десяти 12,5 тоннъ.

2) Едва ли можно основываться въ вычисленіяхъ на опредѣленіи неправильности бандажа, соотвѣтствующей выступу на рельсѣ, именно въ 2 мм., и считать, что неровность рельса вызоветъ мгновенно измѣненіе положенія рессоры и измѣненіе давленія на рельсъ. Въ дѣйствительности рессора не одна поддерживаетъ весь кузовъ, который, если бы даже рессора была такъ эпластична и быстро передавала колебанія, какъ полагаетъ авторъ, одускается и поднимается лишь па среднюю величину колебанія всѣхъ рессоръ и во всякомъ случаѣ увеличитъ давленіе на рельсъ не тамъ, гдѣ къ нему прикоснется неправильное мѣсто колеса.

3) Подсчеты, сдѣланныя для рельсовъ русскихъ желѣзныхъ дорогъ па основаніи таблицъ, приведенныхъ Петровымъ, показываютъ, что напряженія при значительныхъ скоростяхъ будутъ для рельсовъ разныхъ типовъ весьма мало разниться между собой и всѣ они заключаются примѣрно въ предѣлахъ 30—40 -^-2. Если не считать эти цифры фиктивными, полезными лишь для сравнительной оцѣнки разныхъ типовъ верхняго строенія, то является вопросъ, какъ можемъ относиться спокойно къ столь большимъ (превосходящимъ предѣлъ пропорціональности) напряженіямъ въ матеріалѣ рельсовъ?

4) Припомнимъ опыты, произведенные съ электрическими вагонами—двигателями.

Общее заключеніе производившихъ эти опыты таково, что по хорошо устроенному и хорошо содержимому рельсовому пути возможно передвиженіе со скоростью вдвое большей, чѣмъ принятая въ настоящее время. Надо полагать, что скорость вдвое большая подразумѣвается при условіи, чтобы въ подвижномъ составѣ не было частей съ перемѣннымъ движеніемъ. Это вытекаетъ изъ того, что въ описаніи этихъ опытовъ говорится ’), что на дорогѣ, гдѣ допускается наибольшая скорость въ 80 мил. въ часъ, можно спокойно ѣхать со скоростью 120 кил. въ часъ, лишь бы локомотивъ не содержалъ частой съ перемѣннымъ движеніемъ, сильно способствующихъ переплетающимъ колебаніямъ.

Изъ этого можно заключить, что присутствіе указанныхъ частей вліяетъ въ сильной степени на увеличеніе напряженія въ рельсахъ. Считая, что при той предѣльной скорости, какая по наблюденіямъ можетъ быть допущена для данныхъ рельсовъ, въ нихъ дѣйствуетъ напряженіе близкое къ предѣлу упругости (иначе не получалось бы выгибовъ *)

*) Статья Ипж. Бѣлого и Шуберскаго съ описаніемъ электрическаго вагона — двигателя Жури. М. П. С. ки. 3 за 1903 г. стр. 9.

62

іч •

Ѳ. Ясевпчъ.

II' ММ ' '

гдѣ это напряженіе при обыкновенныхъ паровозахъ достигается при скорости 100 ішл. въ часъ (допускаемая предѣльная скорость "80 кил. въ часъ), при электровозахъ, т. е. при отсутствіи частей съ перемѣннымъ двиніеніемъ, оно же будетъ достигнуто лишь при 120 -+- 20 = 140 клм. въ часъ. Значитъ, присутствіе этихъ частей равносильно увеличенію скорости на 40 клм. въ часъ.

Нельзя игнорировать вліянія этихъ частей, выражающагося главнымъ образомъ въ появленіи горизонтальныхъ силъ, дѣйствующихъ на рельсъ и, безъ сомнѣнія, увеличивающихся вмѣстѣ со скоростью поступательнаго движенія паровоза.

Въ виду этого выводъ теоріи Петрова, что въ предѣлахъ отъ 60 до 120 км. въ ч. напряженіе въ рельсахъ почти не зависитъ отъ скорости, не можетъ быть вѣренъ. Считая скорость паровоза въ 60 кл./ч. равносильной скорости электровоза въ 100 кил., а скорость паровоза въ 120—соотвѣтственно для электровоза, положимъ, въ 160. получили бы мы на основаніи теоріи Петрова, что путь, который разстраивается пни движеніи электрическаго вагона со скоростью 160 клм. въ часъ, уже разстраивался бы паровозомъ при скорости 100 клм., чего на самомъ дѣлѣ изъ опытовъ не видно. Изъ тѣхъ же опытовъ выходитъ, что, если желаемъ довести скорость электровоза вмѣсто 120 до 160 клм. въ часъ, необходимо усилить верхнее строеніе замѣной рельсовъ вѣсомъ 33,4 кл. въ м. на рельсы 42 кл./м., съ примѣніемъ балласта лучшаго качества. Выходитъ, что увеличеніе скорости электровоза Hä 40 кл. ч. требуетъ увеличенія вѣса рельсовъ примѣрно на 25%. Такое же увеличеніе скорости движенія паровоза должно бы потребовать увеличенія вѣса рельса примѣрно на 50°/о. Исходя изъ этого соображенія, заключаемъ, что, если, довольствуясь наибольшими скоростями до 60 кл. ч., мы примѣняли рельсы въ 21%—22% фунта въ пог. футѣ, то, пожелавъ довести предѣльную скорость до 100 вер. въ часъ, мы должны замѣнить эти рельсы на рельсы напр. 32% фунта въ пог. футѣ ’).

опредѣленія нятъ во вниманіе лишь одинъ изъ факторовъ воздѣйствія скорости на вертикаль- ^ ^

ныхъ дефор- рельсъ, но оудемъ считать его сиосооъ подсчета пригоднымъ для опре-

') Въ послѣдней статьѣ но опредѣленію вліянія вертикальныхъ силъ на рельсъ (Записки ІІми. Русск. Техн. Общ., Іюль—Авг. 1906 г.) Н. Петровъ вводитъ еще вліяніе противовѣсовъ.

Примѣненіе формулы Н. Петрова для

§ 20. Если мы условимся считать теорію Петрова невѣрной при вычисленіи напряженія въ рельсѣ уже хотя бы по тому, что имъ прп-

націй балласта.

дѣленія прогибовъ шпалъ п балласта при движеніи колеса съ разной скоростью, многія возраженія противъ его теоріи отпадутъ, такъ какъ удары изношенныхъ бандажей всего больше способствуютъ разстройству балластнаго слоя. Неоспоримымъ является, что при ' гладкихъ, правильныхъ колесахъ, быть можетъ, часто матеріалъ рельсовъ испытываетъ перенапряженіе при движеніи поѣзда, но балластный слой остается въ сохранности, при плохой же обточкѣ бандажей балластный слой разстраивается весьма сильно. Быть можетъ этому разстройству способствуютъ еще и многія другія второстепенныя причины, но онѣ могутъ быть учтены при помощи нѣкоторыхъ практическихъ коэффиціентовъ. Дѣйствительно, поверхность рельсовъ является бугорчатою и ступенчатою у стыковъ (Стецевичъ. Износъ рельсовъ. Журн. Министерства Пут. Сообщ. 1889 г.), значительные выгибы рельсовъ часто происходятъ отъ крайне неаккуратной укладки безъ балласта при постройкѣ дороги, поврежденія п изгибы иногда увеличиваются при производствѣ смѣны рельсовъ п шпалъ; въ пути нерѣдко встрѣчаются шпалы гнилыя, маломѣрныя, расположенныя другъ отъ друга на большемъ, чѣмъ полагается, разстояніи, балластъ бываетъ въ недостаточномъ количествѣ, низкаго качества и весьма неоднородный, такъ что подъ одной шпалой онъ работаетъ иначе, чѣмъ подъ другой, и т. д. Принявъ все это во вниманіе, слѣдуетъ только установить для каждаго пути максимальную величину неровностей по вертикали, на какую слѣдуетъ разсчитывыть. '

Остается замѣтить, что Петровъ всѣ разсужденія ведетъ въ предположеніи, что коэффиціентъ С (пли у него К) колеблется въ большихъ предѣлахъ. Онъ имѣетъ въ виду коэффиціентъ постели, считая балластъ вполнѣ упругимъ. Конечно послѣднее невѣрно. Значеніе С мѣняется въ весьма узкихъ границахъ; объ этомъ было уже сказано выше. Опыты съ нѣкоторыми баластами описаны въ слѣдующей главѣ.

Можно оставить выводъ Петрова, принявъ большія колебанія коэффиціента, зависящаго отъ балласта, но тогда этотъ коэффиціентъ надо считать не С, а С0. который дѣйствительно колеблется въ значительныхъ предѣлахъ 1). Это такъ сдѣлать и нужно, разъ мы будемъ примѣнять способъ разсчета. Петрова не для подсчета напряженій въ рельсахъ, а для вычисленія деформацій балласта по вертикальному направленію.

Остановимся подробнѣе, насколько повышеніе значенія С0 можетъ, дѣйствительно, способствовать устойчивости пути противъ динамическихъ на него усилій.

') Црикндывая'лю указанному выше способу балловъ, получалъ, иаирішѣръ, для балласта ІІиколаевск. ж. д. C0=üO.

Такъ какъ при очень значительныхъ скоростяхъ рельсъ не успѣваетъ прогнуться, пока колесо находится въ промежуткѣ между двумя шпалами, то въ этихъ случаяхъ движеніе при правильно устроенномъ пути должно совершаться плавнѣе и спокойнѣе, чѣмъ при среднихъ скоростяхъ, слѣдовательно свыше извѣстнаго предѣла (онъ близокъ къ 100 кил. въ часъ) приращеніе вліянія груза, зависящее исключительно отъ скорости, не увеличивается. Поэтому, если верхнее строеніе разсчитано для скорости движенія близкой къ этой предѣльной, то увеличеніе скорости не является опаснымъ и, даже если принять динамическое дѣйствіе во всѣхъ случаяхъ въ 2,5 раза больше статическаго, можно не бояться за путь, хотя бы по формуламъ получались напряженія, превосходящія границу упругости матеріаловъ верхняго строенія пути. Величина колебаній пути при проходѣ грузовъ зависитъ отъ гибкости пути, а также* отъ величины вертикальной составляющей центробѣжныхъ силъ противовѣсовъ, зависящей отъ скорости движенія.

Значеніе достаточной жесткости пути, которая можетъ характеризоваться высокимъ коэффиціентомъ постели, весьма велико, такъ какъ, кромѣ разстройства пути и большей стоимости содержанія, сильныя пониженія и повышенія паровоза уменьшаютъ его силу тяги, порождаютъ новыя динамическія усилія, дѣйствующія на путь, и увеличиваютъ напряженія въ частяхъ паровоза. При весьма большихъ скоростяхъ колебанія становятся меньше, поэтому здѣсь увеличеніе коэффиціента С не играетъ той роли, но само собой понятно, что при значительныхъ скоростяхъ этотъ коэффиціентъ и безъ того долженъ быть возможно больше.

Самою дѣйствительною и самою простою мѣрою для увеличенія жесткости пути является улучшеніе балласта, такъ какъ пониженіе опоръ пропорціонально коэффиціенту постели (D = n СЫ). Достигнуть, чтобы этотъ коэффиціентъ былъ одинаково высокъ для значительныхъ участковъ пути, невозможно въ виду различныхъ свойствъ полотна, которыя вліяютъ на значеніе С. Тѣмъ не менѣе необходимо стремиться къ этой цѣли, употребляя балластъ соотвѣтственнаго качества и придавая балластному слою достаточную толщину. При балластѣ, у котораго C—S (щебень на хорошемъ полотнѣ), колебанія пути почти въ три раза меньше, чѣмъ при С— 3 (песчаный балластъ на слабомъ полотнѣ). Употребляя щебень въ качествѣ балласта, можно при всякомъ полотнѣ довести коэффиціентъ постели С до 5. Одновременно надо стремиться чтобы увеличить С0.

Второю мѣрою для увеличенія жесткости пути является употребленіе шпалъ съ большимъ основаніемъ. Напримѣръ, введя шпалы съ шириной постели не 5 вер. (22 см.), а 6 вер. (27 см.) и взявъ ихъ нѣсколько длиннѣе, поднимемъ жесткость пути на 20—30°/о-

На жесткость пути, хотя и въ меньшей степени, вліяетъ также и

j-, QEJ rt

величина В=-^-: т. е. сила, спосооная изогнутъ рельсъ на 1 см. Сокращеніе разстоянія а между шпалами повышаетъ величину В пропорціонально кубу этого разстоянія. Если желательно поднять значительно сопротивляемость пути, это легко достигается возможнымъ сближеніемъ шпалъ между собою. Въ Америкѣ примѣненіе этой мѣры доходитъ до того, что величина а доведена до 60 см. При этомъ надлежащая подбивка шпалъ становится неудобной и возможна только при небольшой ширинѣ пхъ подошвы. Измѣняя на разныхъ участкахъ пути разстояніе между шпалами, можно придать ему однообразную жесткость на значительныхъ протяженіяхъ, однообразіе же это весьма важно въ смыслѣ безопасности движенія. Увеличеніе вѣса рельсовъ тоже увеличиваетъ сопротивляемость пути, такъ какъ В пропорціонально моменту инерціи рельса. Но В пропорціонально первой степени J и само В вліяетъ незначительно на увеличеніе жесткостп пути, то слѣдовательно увеличеніе вѣса рельсовъ, какъ мѣра исключительно для усиленія сопротивляемости пути, не является раціональной, тѣмъ болѣе, что другія мѣры даютъ болѣе замѣтные результаты и часто сопряжны съ меньшими расходами. „Даже между желѣзнодорожными техниками, говоритъ Астъ, распространено ложное мнѣніе, что усиленіе рельсовъ является единственнымъ средствомъ для увеличенія прочности пути 1)ш, полагаютъ, что этимъ средствомъ можно устранить, если не всѣ, то большую часть недостатковъ современнаго верхняго строенія; на Парижскомъ международномъ конгрессѣ 1889 г. были даже высказаны слова: Le joint robuste, c’estle raillonrd“. Ошибочное мнѣніе, что одни лишь рельсы имѣютъ существенное значеніе во всей совокупности сооруженія, весьма старо. Вслѣдствіе этого рельсы постоянно подвергались изслѣдованію и усовершенствованію, и даже въ наше время, когда разсматривается какое либо верхнее строеніе, то вопросъ возникаетъ преимущественно о вѣсѣ употребленныхъ рельсовъ, между тѣмъ какъ вѣсъ рельсовъ далеко еще не опредѣлеть достоинствъ данной системы верхняго строенія пути. Старанія по усовершенствованію профиля рельсовъ, кромѣ несомнѣннаго значенія этаго фактора, имѣютъ причину еще въ томъ, что замѣна рельсовъ не представляетъ трудностей съ технической стороны, что при усиленіи рельсовъ весь строй ухода за путемъ остается неизмѣненнымъ, и является увѣренность, что сопротивляемость пути увеличена всюду въ одинаковой мѣрѣ. Кромѣ того при болѣе тяжелыхъ рельсахъ рельсовые стыки не пред-

*) Слѣдовало бы сказать—жесткости.

5

ставляютъ такихъ слабыхъ мѣстъ пути, какъ при легкихъ. Наибольшія динамическія усилія развиваются въ рельсовыхъ стыкахъ; поэтому балластъ разрушается и пустоты образуются преимущественно подъ шпалами сосѣдними со стыками, вслѣдствіе чего эти шпалы требуютъ наиболѣе частой подбивки. Рельсовыя скрѣпленія должны быть такъ устроены и разстояніе между стыковыми шпалами настолько сокрашено, чтобы прогибъ рельса былъ одинаковъ какъ въ стыкахъ, такъ и въ прочихъ точкахъ. Современныя системы рельсовыхъ скрѣпленій мало удовлетворяютъ этому требованію, поэтому изученіе улучшенныхъ стыковъ должно быть поствлено въ связь съ наблюденіями надъ работой балласта подъ стыковыми шпалами.

Возрастающія требованія движенія могутъ быть удовлетворяемы не единственно посредствомъ усиленія пути (возможнаго лишь въ извѣстныхъ предѣлахъ), но при непремѣнномъ условіи также улучшенія конструкціи паровоза. Собственно говоря, слѣдуетъ считать основнымъ факторомъ имѣющееся устройство пути, и съ нимъ должно сообразоваться устройство подвижного состава, а не наоборотъ, и при развитіи движенія нужно прежде, чѣмъ приступать къ усиленію верхняго строенія пути на всей дорогѣ или цѣлой ихъ сѣти, принять мѣры въ пониженію динамическихъ усилій отъ движенія колесъ, такъ какъ тогда съ большой безопасностью можно повысить ихъ давленіе. Подобными мѣрами являются: возможное уменьшеніе нагрузки на переднія колеса, которыя производятъ наибольшія давленія на путь; при этомъ является возможность съ выгодою увеличивать нагрузку второй оси. Желательно увеличеніе разстоянія между колесами и діаметра ихъ. Неправильная окружность колесъ (выбоины, образующіяся при торможеніи, неправильная обточка и т. п.) весьма вредно вліяютъ на путь. Такіе недостатки колесъ порождаютъ усилія, подобныя ударамъ молота и весьма повышаютъ статическое давленіе. Тормозныя оси слѣдуетъ загружать слабѣе, весьма желательно было-бы ввести систему торможенія, при которой колодки не нажимали бы на тѣ части колесъ, которыя соприкасаются съ рельсомъ. Паровозы съ внутренними цилиндрами гораздо устойчивѣе, чѣмъ съ наружными, поэтому ихъ слѣдуетъ особенно рекомендовать для скорыхъ поѣздовъ. Въ паровозахъ съ наружными цилиндрами слѣдуетъ при постройкѣ ихъ приближать по мѣрѣ возможности цилиндры въ центру тяжести паровоза, который, вообще говоря, долженъ быть возможно выше.

При условіи, что подвижной составъ имѣется, вѣсъ рельсовъ увеличить нельзя, шпалы и ихъ укладка болѣе или менѣе одного типа, увеличить жесткость пути можно примѣненіемъ возможно лучшаго балласта путемъ замѣны имѣющагося балласта другимъ или улучшеніемъ

его качества тѣмъ или инымъ способомъ (отсѣиваніемъ, промывкой, прибавленіемъ болѣе крупныхъ частей и т. д.). Необходимыми условіями для балласта являются: значительная твердость матеріала, устойчивость противъ морозовъ и водопроницаемость. Предпочтительно, чтобы онъ состоялъ изъ частицъ одинаковаго размѣра. Сверхъ того балластный слой долженъ быть достаточной толщины и обладать всюду значительными и, по возможности, одинаковыми коэффиціентами С и Сп.

Въ слѣдующей главѣ изложены результаты опытнаго изслѣдованія по возможности всѣхъ, имѣющихъ отношеніе къ сопротивляемости пути, физическихъ и механическихъ свойствъ нѣсколькихъ образцовъ балластовъ. Изученіе балластовъ, тѣхъ свойствъ, какихъ отъ нихъ надлежитъ требовать, а также способовъ поднятъ качества имѣющихся балластовъ на сѣти желѣзныхъ дорогъ должно нынѣ стать очереднымъ вопросомъ въ эксплоатаціи русскихъ дорогъ, такъ какъ проведенное нѣсколько лѣтъ тому назадъ усиленіе рельсовъ заставляетъ считаться съ тѣмъ, что увеличеніе пропускной способности зависитъ уже теперь отъ улучшенія балластовъ.

8 21. Такъ какъ разсуждать сколько нибѵдь правильно о воздѣй- Наблюденія

надъ двіхе-

ствіп паровоза на путь можно, только основательно познакомившись съ ніями пароконструкціей и ходомъ паровозовъ, а главнымъ образомъ, съ тѣми до- дщни^на полнительными колебаніями, какія присущи этой машинѣ и съ износомъ путь, бандажей, осевыхъ шеекъ и заплечиковъ и т. д., я отбылъ въ Маѣ и Іюнѣ 1906 г. на Николаевской желѣзной ?дорогѣ короткую практику ознакомленія съ конструкціей и управленіемъ паровозовъ.

Меня интересовало главнымъ образомъ 1) ^провѣрить—движется ли каждое колесо паровоза по рельсу, слѣдуя по извилистой линіи, какъ объ этомъ говорится въ курсахъ желѣзныхъ дорогъ и въ курсахъ паровозовъ и въ нѣкоторыхъ спеціальныхъ трактатахъ х) и 2) какія категоріи добавочныхъ движеній можно признать имѣющими мѣсто и въ какой степени и которыя изъ нихъ больше всего разстраиваютъ путь?

По первому вопросу я пришелъ къ тому убѣжденію, что при обыкновенныхъ условіяхъ колесо движется, такъ сказать, по одной натянутой ниткѣ, идущей по поверхности головки рельса, и бандажъ соприкасается съ рельсомъ вообще одной образующей окружностью. Долж-

’) На 1 стр. соч. Boedecker’a D. Wirk. zw. Bad u. Sch. сказано: Линія симметрія той волнообразной линіи, которую описываетъ подв. составъ, совпадаетъ въ прямыхъ частяхъ пути съ осью его, въ кривыхъ же подобная линія симметріи лежитъ близко оси пути, удаляясь въ крутыхъ кривыхъ въ сторону внутренней нити. (Черт VI).

5*

но быть, имѣется поперечное нажатіе бандажами колесъ то на правый рельсъ, то на лѣвый, но оно не настолько велико, чтобы преодолѣть треніе колеса по рельсу и перемѣщать бандажи по поверхности рельса на тотъ или другой бокъ. Извилистое движеніе бандажа по рельсу—миѳъ, происшедшій отъ невѣрной локализаціи имѣющихся въ дѣйствительности довольно ритмичныхъ боковыхъ скользеній всей рамы паровоза по осямъ въ предѣлахъ имѣющихся зазоровъ.

По второму вопросу, соглашаясь съ тѣмъ, что можно наблюдать обычно принимаемыя роды добавочныхъ дѣйствій паровозаг), появляющіяся при его движеніи, нельзя не указать, что вообще всѣ эти движенія рельефнѣе для самаго котла и всей рамы и едва ли они отражаются на самыя оси, отдѣльно взятыя. Большинство изъ этихъ движеній передается осями полотну въ столь спутанномъ, интерферированномъ видѣ, что только рѣзкія колебанія, напримѣръ опусканія и поднятія на толчкахъ, виляніе при переходѣ между прямыми и кривыми частями пути, усиленная качка паровоза при несоотвѣтствіи дѣйствительной скорости съ той, для которой этотъ паровозъ строился и предназначался,—замѣтно вліяютъ на величину давленія паровоза на путь, каковое давленіе вообще распространяется на него довольно равномѣрно. Ниже приведены замѣтки объ упомянутыхъ поѣздкахъ на паровозахъ въ томъ видѣ, въ какомъ я ихъ дѣлалъ непосредственно по возвращеніи изъ этихъ поѣздокъ.

ЗАМѢТКИ О ПОѢЗДКАХЪ НА ПАРОВОЗАХЪ на І-мъ участкѣ Сл. Тяги Николаевской жел. дороги.

16 Мая 1906 года.

Выѣхалъ со ст. С.-Петербургъ въ 1 часъ дня на товарномъ паровозѣ серіи Н. X 1075 съ товарнымъ поѣздомъ X 991. Паровозъ тяжелаго типа съ 4-мя спаренными осями, компаундъ, о двухъ пилиндрахъ. Паръ подается къ меньшему цилиндру, помѣщающемуся съ правой сторопы, а затѣмъ, отработавши, переходитъ па лѣвую сторону въ цилиндръ большаго діаметра. Тендеръ большой, на двухъ поворачивающихся двухосныхъ телѣжкахъ. Отопленіе угольное (кардифскимъ углемъ). Паровозъ предназначенъ для

’) Галлопированіе, т. е. перемежающаяся перегрузка передней оси, зависящая отъ колебанія паровоза около горизонтальной поперечной оси, виляніе, т. е. колебаніе около вертикальной оси, зависящее отъ присутствія бъ паровозѣ частей съ перемѣннымъ движеніемъ, перегрузъ то праваго, то лѣваго колеса, послѣдовательное усиленіе нагрузки колеса, являющееся слѣдствіемъ перемѣнной вертикальной составляющей центробѣжной силы противовѣсовъ паровозныхъ колесъ, удары объ искривленія рельсовъ, возрастающіе вмѣстѣ съ скоростью движенія, и т. д.

скоростей до 48 вер. въ часъ. Ѣхали со скоростью примѣрно 33 вер. въ часъ. Кулисса Джоя. Обыкновенно внускъ пара держится на 0,4—0,5. Машинисты вообще избѣгаютъ ѣхать резервнымъ паровозомъ, т. е. безъ поѣзда, такъ какъ подучаютъ премію по количеству веденныхъ осей; въ виду этого они стараются ѣхать на другой конецъ участка для взятія поѣздовъ обратнаго направленія, —прицѣпившись къ другому поѣзду съ паровозомъ, т. е. двойного тягой. На проѣздъ одного паровоза—безъ вагоновъ израсходуется топлива немногимъ менѣе, чѣмъ съ вагонами (на какіе-нибудь 30%)- Въ смыслѣ расхода топлива вообще выгоднѣе поѣзда тяжелые и большого состава. Такой поѣздъ обладаетъ большою силою инерціи, умѣло пользуясь которой, можно значительную часть пути итти съ весьма малымъ расходомъ пара, особенно, если есть перевалы съ короткими подъемами, при чемъ можно такіе перевалы проскакивать той же инерціей и дальше ѣхать, пользуясь напирающей силой большого подвижного состава. На дорогѣ имѣется одинъ паровозъ съ прямымъ дѣйствіемъ пара. Хотя онъ возитъ поѣзда меньшаго состава, но сжигаетъ всегда топлива нѣсколько больше, чѣмъ такого же устройства паровозы Compound, но вообще выгодность двойного расширенія на практикѣ мало ощутительна, неровность же хода больше.

11а Николаевской желѣзной дорогѣ нѣтъ паровозовъ съ тремя или четырьмя цилиндрами. Машинистъ говорилъ, что на Балтійской желѣзной дорогѣ имѣется четырѳхъ-цилиндровый паровозъ работы одного изъ русскихъ заводовъ. Работу этого паровоза весьма не хвалятъ. Есть на Московско-Курской такой-же паровозъ, но заграничной работы, тотъ весьма хорошъ. Когда было па Николаевской желѣзной дорогѣ пробное испытаніе паровозовъ различныхъ системъ, означенный паровозъ побилъ рекордъ, везя но тому же подъему поѣздъ значительно болѣе тяжелый и съ большей скоростью, чѣмъ то могли сдѣлать иные паровозы. При топкѣ углемъ правиломъ является—всегда держать паровозъ подъ парами, такъ какъ для разведенія паровъ въ потушенномъ паровозѣ нуженъ большой расходъ топлива и много времени.

При отопленіи нефтью вообще на продолжительныя стоянки тушатъ топку и только слѣдятъ, чтобы всегда оставалось небольшое количество пара, достаточное для приведенія въ дѣйствіе форсунку. Если почему либо не досмотрѣно и весь паръ осѣлъ, прибѣгаютъ къ впуску пара отъ другого паровоза и въ крайнемъ случаѣ къ разведенію небольшого количества пара дровами. Если паровозъ совсѣмъ остылъ, приходится для этой цѣли израсходовать уже большое количество дровъ. При угольномъ отопленіи надо прочищать зольникъ не менѣе 1—2 равъ въ день. Поѣздку въ Лгобань и обратно (2 х 77 со 150 вер.) нельзя сдѣлать, не выкинувъ золы 2 раза. Расходъ топлива при угольномъ отопленіи регулируется не только забрасываніемъ угля, но и открываніемъ или закрываніемъ поддувалъ (при переднемъ ходѣ открывается дальнѣйшее отъ топочныхъ -верецъ).

На паровозѣ J6 1075 я проѣхалъ 50 вер. до ст. Тосна. На этой станціи мы замѣтили, что подшипникъ мотыля одного спарника сильно нагрѣлся и заливка его (бабитъ) начинаетъ течь. Вынули чеку и сняли подшипникъ (обхватывающій ось мотыля въ въ видѣ двухъ полуколецъ съ вертикальнымъ разрѣзомъ). Оказалось, что истеченіе только еще началось. Раковины были мало замѣтныя; опилили зубиломъ потеки и собрали мотыль снова.

Обратно нвъ Тоснн до Петербурга (50 вер.) проѣхалъ на паровозѣ пассажирскомъ серіи Н £ 42.

Шли со скоростью 45 вер. въ часъ. Аппаратъ Гаусгальтера, имѣющійся на этомъ паровозѣ, никогда не контролируется никѣмъ. Стрѣлка указнвала 50 вер. въ часъ, въ то время, какъ игла накалывала на лентѣ нѣсколько меньше 45 вер.

Паровозъ Componnd, двухцилиндровый; кулисса Джоя. Впускъ пара держится на 0,4. Тормова, какъ и на товарномъ паровозѣ Д* 1075,—Вестиигауза. 50 верстъ ѣхали, съ одной остановкой для передачи корреспонденціи,—65 минутъ, т. е. около 50 вер. въ часъ въ пути.

Машинистъ говорилъ, что этотъ паровозъ имѣетъ не вполнѣ заработавшіяся выбоины на всѣхъ колесахъ съ тѣхъ поръ, какъ однажды пришлось затормозить и дать контръ—паръ въ виду наступающаго столкновенія съ другимъ поѣздомъ. Такъ какъ выбоины на всѣхъ колесахъ одновременно касаются рельсовъ, то вслѣдствіе этого ходъ паровоза сталъ значительно неспокойнѣе, чѣмъ былъ раньше. По моимъ впечатлѣніямъ ходъ этого паровоза весьма плавный, особенно на прямыхъ, и при установившейся скорости движенія кромѣ небольшой обычной качки незамѣтно отступленій отъ правильнаго движенія.

Что касается самыхъ движеній паровоза, вообще я воображалъ себѣ, что виляніе паровоза и продольная качка значительно больше по абсолютнымъ размѣрамъ. Судя ва глазъ, амплитуда колебаній верхней части паровоза по горизонтальному направленію не выше, въ среднемъ, 5—6 мм., такъ что опредѣлить, имѣется ли сколько-нибудь замѣтное синусоидное движеніе бандажей по рельсамъ, не представляется возможнымъ. Еажетея. что правильныхъ волпистнхъ линій колеса по рельсамъ не описываютъ, такъ какъ вообще всѣ второстепенныя движенія паровоза часты и не вполнѣ рктмичпн. Строго подраздѣлить эти второстепенныя движенія на категоріи, основываясь на впечатлѣніи, получаемомъ во время пути на иарововѣ, весьма трудно, но можно принять общепринятое дѣленіе: на виляніе, скачку и перевалку, причемъ вообще горизонтальныя дѣйствія па рельсы, а также перевалка больше разстраиваютъ путь, чѣмъ всякаго рода вертикальныя давленія. Вліяніе противовѣсовъ, т. е. послѣдовательной перегрузки и разгрузки колесъ вслѣдствіе вліянія вертикальныхъ составляющихъ силъ инерціи какъ противовѣсовъ, такъ и мотылей, проявляется, невидимому, незначительно и во всякомъ случаѣ не такое, какъ принимаютъ иные изслѣдователи.

Толчки на плохо подбитыхъ мѣстахъ пути чувствуются довольно сильно, но вообще въ видѣ весьма плавнаго опусканія и подъема я такого же плавнаго измѣненія давленія аа путь,—точно лодка по волпѣ.

На Николаевской дорогѣ вполнѣ слежавшееся полотно, балластъ не крупный, но однороднаго верна, чистый и подбитый весьма тщательно.

Крупный типъ рельсовъ распредѣляетъ давленіе колесъ на большое число шпалъ.

Машинисты указываютъ, что имъ замѣтно, что ѣвда по новымъ рельсамъ идетъ глаже и нѣсколько спокойнѣе, но вообще коренного улучшенія пути отъ замѣны старыхъ 24Vs фунтовыхъ рельсовъ они не замѣчаютъ Одинъ машинистъ указывалъ на недостатокъ новыхъ рельсовъ,—что по нимъ паровозъ часто боксуетъ, чего на старыхъ не бывало. Нужно лн это объяснить несоотвѣтствіемъ профили головкн рельса новаго типа съ профилемъ бандажей, или же качествомъ матеріала, или уменьшеніемъ мѣстныхъ прогибовъ въ промежуткахъ между шпалами, сказать трудно.

Машинистъ увѣрилъ, что износъ бандажи но всей окружности, являясь мѣстнымъ, въ сильной степени увеличиваетъ усилія, стремящіяся разворотить рельсы и вообще разстроить верхнее строеніе.

Блохой балластъ можетъ быть тотъ, который, плохо пропуская воду, даетъ возможность ей скопляться подъ шпалами, что вызываетъ толчки, увеличивающіеся при повторномъ дѣйствіи колесъ. Неприкрытый щебнемъ балластъ принимаетъ непосредственно удары и значительную скорость попадающей на него воды, вымывается и выдувается и подбивка его не такъ долго держится. Неуспѣвшій осѣсть балластъ, какъ напримѣръ на новой Вологодской линіи, подается н является причиной нрыганія и качки паровоза. Осѣвшій балластъ не является упругимъ; если онъ осѣдаетъ на незначительную величину, то всюду равномѣрно.

Бри двойной тягѣ путь разстраивается значительно больше, чѣмъ нри одиночной, такъ какъ путь испытываетъ большую нагрузку п колебанія двухъ рядомъ стоящихъ большихъ массъ.

17 Мая. Выѣхалъ со ст. Бетербургъ съ курьерскимъ поѣздомъ въ 9 часовъ 45 м. утра на паровозѣ серія Н Je 42. Ѣхали со скоростью maximum 72 вер. въ часъ. Горизонтальныя качанія паровоза довольно различны, и ритмичность соотвѣтствуетъ примѣрно пробѣгу въ 2—2г/а саж., т. е. окружности колеса, такъ какъ діаметръ колеса около 6', Примѣрно до скорости 40 вер. въ часъ колебаній вертикальныхъ не замѣчается и горизонтальныя незначительны. При скоростяхъ большихъ тѣ и другія усиливаются. Доѣхалъ до Любаніі (77 вер). Оттуда до Колнино ѣхалъ на товарномъ паровозѣ сер. Об. J6 21S. Что касается боксованія на новыхъ рельсахъ, машинистъ этого поѣзда не замѣтилъ разницы между новыми и старыми, а боксованіе объясняетъ исключительно осѣдающей влагой, а также масломъ, разлитымъ изъ паровоза или тѣмъ, которымъ смазываютъ болты нри сбалчиванін стыковъ.

Иногда при ѣздѣ наблюдалась усиленная качка въ вертикальномъ направленіи. Она имѣла мѣсто на спускахъ. Замѣтно было, что одновременно съ усиленіемъ вертикальной качки уменьшалась горизонтальная. Перевалки совсѣмъ не замѣтно па паровозѣ. Отъ Колнино ѣхалъ на пассажирскомъ паровозѣ cep. Н J& 43. Горизонтальная качка сильнѣе на прямыхъ, чѣмъ па кривыхъ.

Можно полагать, что видимая боковая качка есть движеніе рамы съ котломъ но осямъ въ предѣлахъ зазоровъ между шейками осей и рамой, самыя же оси катятся правильно, ц волнообразнаго движенія ихъ, какъ uu присматриваться, незамѣтно.

Машинистъ товарнаго поѣзда «амѣтялъ, что на новыхъ рельсахъ треніе осей объ нихъ больше, чѣмъ на старыхъ, такъ какъ онъ со смѣной рельсовъ не можетъ дѣлать при тѣхъ же условіяхъ той скорости, какой достигалъ при старыхъ рельсахъ. При новыхъ рельсахъ бандажи гораздо меньше изнашиваются. Можетъ быть тому причиной мягкость матеріала этихъ рельсовъ (32‘/а фунта въ пог. футѣ выработки Брянскаго завода).

Вообще машинисты не думаютъ, что при прочномъ, вездѣ хорошо подбитомъ пути могутъ быть сколько нибудь значительныя неправильности хода паровоза, сильно дѣйствующія на путь. Неправильности движенія должны быть, такъ какъ все вездѣ одинаково хорошо подбитымъ быть не можетъ. Перевалка непремѣнно будетъ, если одинъ

конецъ шпалы слабѣе подбитъ, чѣмъ другой; колесо не преминетъ осадить это мѣсто рельса, а при слѣдующемъ проходѣ еще больше разбить это мѣсто; такъ какъ рельсъ пружинитъ, то углубленіе можетъ оставаться долго незамѣченпымъ.

Давленіе крейцкопфа па салазки то вверхъ, то внизъ не можетъ быть большимъ, такъ какъ не ззмѣтно, чтобы салазки истирались сколько-нибудь значительно.

На всѣхъ паровозахъ Николаевской жел. дороги вмѣсто двухъ параллелей имѣется одна направляющая, по которой движется обойма отъ крейцкопфа. Такая же направляющая есть п у золотниковаго штока.

ІІри проходѣ поѣзда надъ шпалами на глазъ пи коимъ образомъ нельзя замѣтить движеній концовъ шпалъ. Вжимается въ шпалу подкладка, просвѣтъ между шпалой п подкладкой то исчезаетъ, то возотановляется, сжимается шпала и разжимается, наконецъ она изгибается, опускаясь нѣсколько въ мѣстѣ подъ самыми рельсами, а концы и середина остаются неподвижно сидящими на балластѣ, между тѣмъ какъ подъ самыми рельсами, вѣроятно, имѣется прозоръ между низомъ шпалы н верхомъ балласта въ миллиметръ, а то и больше.

1S Мая съ 12Ѵ2 часовъ до 6 час. вечера осматривалъ вагонную мастерскую на ст. С.-Перербургъ, наровозную мастерскую, паровозное зданіе (круглое) и укладку путей къ новымъ пассажирскимъ платформамъ. Осмотрѣлъ подробно конструкцію пульмановскихъ вагонныхъ тѣлежекъ, нѣсколько которыхъ было выкачено изъ подъ ремонтируемыхъ вагоновъ и находились въ полуразобранномъ видѣ. Въ паровозной мастерской наблюдалъ обточку бандажей, причемъ замѣтилъ, что профиль изпошѳннаго бапдажа есть плавная кривая; видѣнные мною бандажи не принадлежали къ числу силпо изношенныхъ, не болѣе 4—5 мм. Въ мѣстѣ наиболѣе изношенномъ незамѣтно довольно широкой ровной площадки, которая появилась бы, если бы каченіе колеса по рельсу совершалось но извилистой линіи. Что касается глубины износа, то мастеръ, завѣдывающій этой мастерской, объяснилъ мпѣ, что обыкновенно наблюдается правильно растущій съ теченіемъ времени износъ—послѣ мѣсяца или двухъ въ 1 мм., еще черезъ мѣсяцъ 1Ѵ9, erne черезъ мѣсяцъ 2, гатѣмъ 27, и такъ до 4—5 м/м. Больше износа не допускаютъ, н колесо поступаетъ въ нереточку. Но ему случалось наблюдать износъ и въ 7 и больше м/м., даже до 10. Въ подобныхъ случаяхъ оказывается, что износъ вмѣсто увеличиваться дальше, начинаетъ уменьшаться и доходитъ до 5 м;м. Надо заключить, что при болѣе продолжительной работѣ изнашивается весь профиль бандажа. Мѣстныя выбоины, нро-исходящія отъ торможенія (вообще онѣ не велики, занимаютъ площадку размѣрами не больше 5—8 сантим. и глубиной не свыше 3—5 мум.), съ теченіемъ времени закатываются, что происходитъ отъ равномѣрнаго износа но всему ободу колеса. Замѣтенъ большій износъ бандажа въ мѣстахъ обода противъ пальцевъ мотылей и около противовѣсовъ. Это надо объяснить систематическими ударами объ рельсъ вслѣдствіе центробѣжной силы этихъ массъ. Боковое по горизонтальному направленію движеніе паровоза вызываетъ скольженіе подшипниковъ по шейкамъ осей, такъ какъ имѣются зазоры между буксами и ступицами колесъ. Эти зазоры дѣлаются для среднихъ осей 3 м/м. и для крайнихъ 5 м/м. (можно для среднихъ 1 м/м. и для крайнихъ 7 м/м.). При такихъ зазорахъ перевозъ легко вписывается въ кривыя. Если двѣ оси соединены въ одну телѣжку на шкворнѣ, то зазоры дѣлаются гораздо менѣе (1—3 м/м.). Послѣ пробѣга нѣ-

сколькихъ тысячъ верстъ зазоры увеличиваются; напримѣръ, у среднихъ доходятъ до 5—6 м/м, а у крайнихъ до 8 м/м. Это увеличеніе получается отъ истиранія боковыхъ граней буксъ, а равно боковыхъ граней ступицъ. Для удержанія требуемаго разстоянія между краями буксъ, прн неизмѣнномъ положеніи челюстей и замѣнѣ осей, прибѣгаютъ къ привинчиванію къ боковымъ поверхностямъ етупицъ мѣдныхъ колецъ соотвѣтственной толщины или къ навариванію на эти мѣста толщи бабитоваго сплава. Увеличеніе зазоровъ указываетъ съ одной стороны на постоянную боковую качку, которая вызываетъ нажатіе и треніе буксъ о ступицы, а съ другой стороны, что качающійся въ горизонтальномъ направленіи котелъ н вообще все, что лежитъ на подшипникахъ, ер-яаетъ на осевой шейкѣ, причемъ, такъ какъ шейка обильно смазывается, ерзаніе это легко объяснимо. Такимъ образомъ все боковое колебательное движеніе паровоза, которое нря высокомъ расположеніи центра тяжести паровоза, не можетъ быть значительнымъ (на уровнѣ подшипниковъ—можетъ быть не болѣе 5—6 м м.), при увеличенныхъ зазорахъ проявляется въ видѣ ерзанія буксъ по шейкамъ. Если же зазоры небольшіе, то все колебаніе не выразится этимъ ерзаніемъ, а часть его (можетъ быть 2—3 м'м.) еще проявится послѣдовательнымъ отклоненіемъ то вправо,' то влѣво точки касанія колеса п рельса. Въ такомъ случаѣ геометрическое мѣсто точекъ соприкосновенія колесъ и рельсовъ, пожалуй, будутъ волнообразныя линіи. При увеличеніи зазоровъ между буксами и стуннцами замѣчается усиленная раскачка паровоза, его трясетъ по всѣмъ направленіямъ, ^такъ что машинисты жалуются на утомительность пребыванія на паровозѣ, механизмъ разстраивается, ослабляются гакленки въ рамѣ и т. д.; большое увеличеніе зазоровъ можетъ быть опасно для цѣлости шатуновъ, мотылей и штоковъ. Разработанные зазоры и являются причинами рѣзкаго^олебатѳлыіаго движенія паровоза, такъ какъ удары буксы о буртикъ и ступицу уже дѣлаются большими и не поглощаются массой наровоза, а производятъ сотрясенія. Надо замѣтить, что въ паровозахъ компаундъ равномѣрняя работа обѣихъ сторонъ возможна только при отсѣчкѣ пара 0.5. На самомъ дѣлѣ машинисты чаще позволяютъ себѣ ѣіднть при меньшей отсѣчкѣ, отъ чего правая сторона работаетъ сильнѣе. Это приводитъ къ увеличенію качки н разстройству частей машины.

Разсматривалъ въ наровоэныхъ зданіяхъ конструкцію купольнаго покрытія, громадный поворотный кранъ, поднятый на домкратахъ тендеръ съ откаченными осями. Въ паровозной мастерской присутствовалъ нрн разборкѣ, поднятіи на домкраты и откаткѣ осей со снятіемъ буксъ у четырехоснаго паровоза, cep. Н. Подобралъ два костыля, невидимому долго бывшіе въ нути. Одинъ изъ нихъ сильно выгнутъ по своей длинѣ внутрь пути—въ сторону головки, у другого такой общій выгибъ мало замѣтенъ. У перваго подъ голѣвкой иа грани ближайшей къ рельсу имѣется въ предѣлахъ подкладки выбоина глубиной 3—4 м 'м., верхняя треть длины вообще утонена и на задней грани замѣтно изношена. Какъ будто бы верхняя часть костыльной дыры была разработанной и на костыль сильно нажимала и ерзала около него подкладка. Другой костыль, имѣя выбоину въ передней грани всего около 1 м/м. н отношенную заднюю грань въ верхней части, сильно изношенъ въ той-же верхней части по обѣимъ боковымъ гранямъ, какъ будто подкладка долго ерзала въ направленіи пути, ударяясь то объ одну боковую грань костыля, то объ другую.

Разсматривалъ балластъ, подвозимый рабочими поѣздами для укладки путей къ новымъ пассажирскимъ платформамъ. Нашелъ его качество весьма высокимъ. На видъ онъ чистый, въ значительной степени кварцевый, т. е. крѣпкій, состоящій изъ зеренъ небольшой крупности, преимущественно около 7» мм., съ весьма незначительной примѣсью болѣе крупнаго гравія и съ не очень большимъ содержаніемъ мелкихъ частицъ. Глины въ немъ, вѣроятно, но болѣе нѣсколькихъ процентовъ. По отзыву дорожнаго мастера балластъ этотъ прекрасно пропускаетъ воду, самъ не сбивается, всегда разсыпчатый и въ достаточной мѣрѣ упругъ въ массѣ. По мнѣнію дорожнаго мастера балластъ изъ зеренъ болѣе крупныхъ, чѣмъ 7« мм. нисколько не лучше такого, а даже хуже, потому что не въ состояніи дать совершенно компактной, устойчивой постели. Плохъ тотъ балластъ, который содержитъ сколько нибудь значительное количество глины. Пробой качества балласта, кромѣ отмучиванія, можетъ быть высушиваніе нома смоченнаго балласта. Если онъ остается сыпучимъ, то слѣдуетъ его считать вполнѣ удовлетворительнымъ матеріаломъ.

Балластъ съ примѣсью весьма мелкихъ частицъ мало сыпучъ, ноэтому всякій проворъ подъ шпалами или около боковой ея грани остается незаполненнымъ и пни повторныхъ прохожденіяхъ колесъ такой прозоръ все увеличивается, дѣлая неустойчивымъ положеніе шпалы. Если при такомъ балластѣ образовался прозоръ подъ шпалой, то туда набивается съ теченіемъ времени много самыхъ мелкихъ частицъ, получается подушка изъ пыля, причемъ эта пыль даже иногда выбрасывается съ боковъ шпалы, а послѣ дождя, если вода не отводится балластнымъ слоемъ вполнѣ удовлетворительно, выбрызгивается въ видѣ грязи. Бообще при плохомъ балластѣ можно имѣть путь почти также прочнымъ, каф. и при хорошемъ, но вниманія при содержаніи пути надо больше и рабочей силы на ремонтъ пойдетъ чуть ли не вдвое больше. Для устойчивости пути, т. е. чтобы за него меньше безпокоиться, всего важнѣе имѣть тяжелые рельсы, распредѣляющіе нагрузку на значительное число шпалъ п весьма мало прогибающіеся. Размѣры шпалъ имѣютъ несравненно меньшее значеніе. Качество балласта весьма цѣнно въ томъ смыслѣ, что онъ долженъ обладать удовлетворительными свойствами въ смыслѣ пропусканія воды, перазмываемости и нераздуваемости, однообразной крупности зерна при отсутствіи сколько нибудь значительной примѣси глины, сыпучестью и нѣкоторой упругостью въ массѣ. То обстоятельстяо, что балластъ пружинитъ па 1—3 мм., весьма цѣнно. Если онъ совсѣмъ не пружинитъ, какъ это замѣчается у очень мелкихъ и глинистыхъ балластовъ, то послѣ опусканія данной шпалы, когда она опять приподнимается въ силу пружииенія рельсовъ, подъ ней остается нрозоръ, увеличивающійся съ теченіемъ времени. Но мнѣнію этого дорожнаго мастера, такъ какъ давленіе шпалы распространяется внизъ подъ нѣкоторымъ угломъ, то участіе въ противодѣйствіи давленію принимаетъ не только балластъ подъ шпалами, но и между пимн и, хотя въ маломъ объемѣ балластъ пеупругъ, но во всей своей массѣ онъ, при условіи надлежащей вездѣ одинаковой подбивки, заставляетъ опустившуюся на 2—4 мм. шпалу вернуться на свое прежнее мѣсто.

По его мнѣнію преобладающее значеніе для содержанія пути имѣютъ всякаго рода горизонтальныя движенія паровоза; вертикальныя добавочныя давленія, проявляющіяся въ усиленіи статическаго давленія, весьма мало опасны для пути. Если бы только ходъ паровоза былъ покойнѣе, не было бы частей съ перемѣннымъ движеніемъ»

то по нынѣшнимъ путямъ можно было бы пускать паровозы не только вдвое, но и втрое болѣе тяжелые, чѣмъ теперь. Значительныя скорости болѣе опасны для пути, чѣмъ вѣсъ, потому что при большихъ скоростяхъ, достигаетъ большихъ размѣровъ всякаго рода и качка, и виляиіе паровоза, которыя только при тщательномъ уходѣ за путемъ и вполнѣ своевременной подбивкой ослабѣвшихъ мѣстъ не дѣлаются весьма опасными. Въ доказательство того, что боковыя усилія велики и опасны, онъ указываетъ, что изъ опыта видно, какъ рискованно поднимать рельсъ выше шпалъ (напр. зимой на подшпальники при пучинахъ) больше, чѣмъ па 10—12 мм., между тѣмъ какъ устойчивость, въ предположеніи дѣйствія только вертикальныхъ силъ, при этомъ условія не уменьшается.

Поѣздка И) Мая въ Цовнй Портъ.

Выѣхалъ въ 12 час. 20 м., до Новаго Порта (14 вер.) доѣхалъ въ 1 часъ, оттуда, съ заѣздомъ на С. П. Б. Варшавскую ж. д. (22‘/, вер.), вернулся въ 2 часа 4U м.

Ѣхалъ иасажнрскимъ паровозомъ cep. Н X 219. На обратномъ пути становился на передній коперъ паровоза. Тамъ меньше трясетъ, хотя |отъ машиниста кажется, что качка передняго конца котла сильная. Надъ осями и но срединѣ длины паровоза не замѣтно усиленія качки. Наблюдалъ разбѣги на шейкахъ осей. Они не вполнѣ ритмичны; по величинѣ не менѣе 5 мм.

27 Мая ѣздилъ по |только что открытой для движенія Вологодской дорогѣ до ст. Назіи (637, вер.),—ту^а на паровозѣ сер. Кб. № 1071, назадъ на паровозѣ сер, 06. X 247. Не замѣтилъ ощутительной разницы въ движеніи по этой дорогѣ сравнительно съ Николаевской. Путь представляется вполнѣ прочно и хорошо устроеннымъ. Рельсы 24-хъ фунтовые съ 6-ю болтами, балластъ очень мелкій, но однороднаго состава и чистый; толщина слоя большая; шпалы прикрыты балластомъ. Вообще замѣтилъ, что величина качаній зависитъ отъ состояніи паровоза. Одинъ паровозъ того же типа и по тому же пути везъ значительно спокойнѣе, чѣмъ другой. Каждому паровозу какъ бы соотвѣтствуютъ извѣстныя границы скоростей, при которыхъ движеніе почти совсѣмъ спокойно, если оно уже установится. Всего больше бросаетъ паровозъ изъ стороны въ сторону при переходѣ па кривыя и съ кривыхъ.

Ходъ по уклону, особенно съ закрытымъ регуляторомъ, самый неспокойный Зависитъ ли это отъ того, что поѣздъ тогда не такъ натягиваетъ паровозъ, или. что тогда мала инерція, чтобы удерживать отъ второстепенныхъ движеній, пли наоборотъ, велика я всѣ неровности пути производятъ большее впечатлѣніе на паровозъ. При спокойномъ, установившемся движенія паровозъ идетъ почти по прямой или правильной кривой въ кривыхъ значительныхъ радіусовъ, и только отъ времени до времени его качнетъ въ сторону какъ бы отъ того, что онъ осѣлъ сразу на какую нибудь ось, при чемъ не всѣ колеса на одномъ уровнѣ, что происходитъ отъ не вполнѣ вырехто-ваннаго или подбитаго нути.

Примѣчаніе'.

На Николаевской дорогѣ на прямыхъ всегда путь держится одной стороной (правой) па 2 мм. выше лѣвой. Это ведетъ къ уменьшенію качкн и толчковъ.

При движеніи поѣзда по меридіонально направленному пути съ сѣвера на югъ онъ переходитъ на смежную точку колеи, имѣющую линейную скорость вращенія вокругъ земной оси больше, и какъ бы отстаетъ отъ пути. Поэтому полезно, для избѣжанія схода вбокъ, приподнять правый рельсъ. Тоже и при движеніи съ юга на сѣверъ. Здѣсь полная аналогія съ теоріей Бэра онодмывѣ правыхъ береговъ рѣкъ меридіональнаго направленія. Пе могъ узнать, заведено ди указанное повышеніе на Николаевской дорогѣ еще строившими ее Австрійцами изъ теоретическихъ соображеній или же прак тнчески ощутилась въ иемъ надобность послѣ.

IV. Физическія и механическія свойства балласта.

Результаты §• 22. Отъ песка, употребляемаго на желѣзнодорожный балластъ, б»лластныхъ0^ыкн0венн0 требуются два качества: 1) чтобы онъ, по возможности, песковъ былъ крупнѣе и 2) чтобы онъ имѣлъ возможно меньшую примѣсь глины.

РсЯк3ойУП Для мелкаго песку нѣкоторая прпмѣсь глины считается необходимой для уменьшенія выдуванія песка вѣтромъ. Такимъ образомъ въ сужденіи о балластѣ прежде всего имѣетъ значеніе его круппость. Чаще всего приходится, за неимѣніемъ болѣе точныхъ данныхъ, характеризовать данный матеріалъ названіемъ: щебень, галька, гравій, песокъ, причемъ послѣдній опредѣляется какъ крупный, средній или мелкій. Не довольствуясь такимъ голословнымъ подраздѣленіемъ песковъ, иногда опредѣляютъ крупность ихъ непосредственнымъ измѣреніемъ путемъ просѣива-нія ихъ черезъ сита. Для сравнимости результатовъ просѣиванія и для болѣе однообразной характеристики разныхъ песковъ казалась бы необходимымъ различать, напримѣръ, три категоріи: 1) песокъ, 2) песокъ съ примѣсью гравія и 3) песокъ съ примѣсью гравія и гальки, при чемъ для каждаго балластнаго матеріала должна быть просѣиваніемъ опредѣлена средняя крупность зеренъ отдѣльно для каждой изъ составныхъ частей. Можно условиться называть пескомъ зерна крупностью меньше 1 мм., гравіемъ зерна размѣромъ отъі до 5 мм., а болѣе крупныя галькой. Для установленія средней крупности опредѣляемъ процентное содержаніе просѣяныхъ остатковъ на ситахъ съ разной величиной отверстій и, называя буквами , d2 средніе діаметры отверстій для каждыхъ двухъ послѣдовательныхъ ситъ и сп с2, сг задержанныя на нихъ количества песку въ процентахъ, находимъ среднюю крупность но

у ѵ с. d. -+- Cod. -+-... формулѣ ■ ----—------ *)

100

Въ Лабораторіи при Управленіи Рязанско-Уральской желѣзной дороги были измѣрены балласты изъ 54 карьеровъ этой дороги. Оказалось 1), что примѣсь гравія (въ количествѣ отъ 3 до 50 °/о) обнаружи-

*) Вѣстникъ Саратовскаго Отд. Иип. Русск. Технич. Общества 1903 г.

ласъ только въ 7 пробахъ, такъ что остальные 47 карьеровъ содержатъ балластъ изъ одного песку съ крупностью зеренъ не свыше 1 мм. Средняя крупность песка для всѣхъ 54 карьеровъ колеблется между 0,2 и 0,7 мм. При этомъ примѣсь гравія оказалась у песковъ съ крупностью свыше 0,4 мм., примѣсь же глины (отъ 1 до 16п/0) оказалась у всѣхъ песковъ, но въ значительномъ количествѣ (8 до 16%) только у сравнительно мелкихъ, т. е. съ среднею крупностью зеренъ до 0,4 мм. Такимъ образомъ, судя по измѣреніямъ балластовъ Рязанско-Уральской желѣзной дороги, можно вообще, въ случаяхъ неимѣнія подъ рукою результатовъ испытаній, принимать, что средняя крупность песку, содержащаго примѣсь гравія, является всегда выше 0,4 мм. Пески крупностью 0,4 мм. и выше какъ содержащіе гравій, такъ и не содержащіе его, рѣдко имѣютъ значительную (свыше 8°/0) примѣсь глины. Для сужденія о качествахъ приведенныхъ въ таблицѣ песковъ, какъ матеріала для балластировки, не приведено въ статьѣ никакихъ данныхъ. Бъ примѣчаніяхъ къ озпаченной таблицѣ говорится, что можно принять слѣдующія нормы: для высшихъ сортовъ среднюю крупность болѣе 0,5 мм., для среднихъ—крупность 0,3—0.5 мм. и для низшихъ крупность менѣе 0,3 мм. ГІримѣсь гравія повышаетъ качества балласта. Для болѣе крупныхъ песковъ желательно по возможности малое содержаніе глины; въ мелкомъ пескѣ иногда желательна нѣкоторая (не менѣе 1%) примѣсь глины, безъ которой песокъ легко выдувается вѣтромъ.

§ 23. Въ Лабораторіи Томскаго Технологическаго Института были мною изслѣдованы образцы матеріала изъ нѣкоторыхъ балластьеровъ Сибирской желѣзной дороги.

Была измѣрена крупность зеренъ иросѣиваніемъ черезъ сита съ отверстіями *) діаметромъ 5 мм., 4, 3, 21/,, 2, 13/4, 1%, 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4 и 0,2. По указанному выше способу, имѣя количество остатковъ на каждомъ изъ этихъ ситъ, сдѣланъ былъ подсчетъ средней крупности каждаго изъ этихъ песковъ.

Для каждаго изъ нихъ было опредѣлено отмучиваніемъ содержаніе глины, удѣльный вѣсъ, вѣсъ литра въ рыхломъ состояніи, приблизительный уголъ естественнаго откоса, а также охарактеризована степень просыхаемости и сплачпваемости этихъ песковъ.

Данныя эти собраны въ слѣдующей таблицѣ I.

Величины остатковъ на разныхъ ситахъ выдѣлены въ таблицу II.

') Круглыя отверстія были пробиты въ цинковой жести при помощи спеціально изготовленныхъ стальныхъ керновъ.

Лабораторные опыты съ балластами Сибирской ж. д.

-а

оо

сл ** со СО к—» ЛЛг балластовъ.

Яйскій мелкій, 12 уч. Оибирск. ж. дорога. Яйскій среди., 12-го участка Сибирской желѣзной дор. 14 уч. Снбнрск. ж. д., Бѣлоярск. 1859. вер. (берегъ Чулыма). Томскій мелкій (81 вер., Томская вѣтка). Томскій крупный (81 в., Томск. вѣтка). Названіе балласта.

Л ►О Я *? Оі fc « /О Л И © Я о 'OJ-'oS'H0 «Г-в-g « S й! 2. ы я *“* 5 В * Ж к г - Ср. кр. 4,S мм. /О Л Л • ОО * • о »4 ^ Я О и ?о "?« ■? эВК^ - 2 ®S “ge!ü 5 * Р 3 О ►с я *3 ** Ъо £ /л а съ •ö _ ОО оо Я оИ,«И о ♦в е ТЭ ©• «51*5^3 V а В< № ^ ь Я в, И „ tr> и •< 5 Е' и 2 Ж Г * * О ►43 Я ►о 1—а Ь* £ /Л о я ^я^5 ■^5 0^*0 с # " *4 О £ W43 .» <В * м — а со S я 2. «■< £ » К Ср. кр. 1,7 мм. Г, О О ■э >с _>в — • „ • — Я ^ Я - = Я ■a^-ysc»«® о в j^-3 •— 2 I6o“g0h и » 2. ы ^ К S я ► 84 g К"к* Крупность и составъ балласта

1-^ со со -а сл Содержаніе глины въ %%•

2,59 О» То *» со 00 со <о Iе СЛ СЪ •-S ’S« а S Удѣльный вѣсъ.

Ю ОО 00 со о» а» со •м *•» о> со ОС Вѣсъ литра въ рыхломъ состоян.

ю «ЧІ 09 о со оо со СЪ ОО оо Уголъ естествеи. откоса въ град. (нриблпзит.)

Рѣчной лучшаго качества; крупн. грав., почти не вымывает и не выдувается. Рѣчной лучшаго качества Крупн. грав., почти не вымывается и не выдувается. Крупный гравій, почти не вымывается и не выдувается. Овражный посредственнаго качества. Характеристика общая.

Просыхаетъ плохо, остается сыпучимъ. Просыхаетъ довольно хорошо, остается сыпучимъ. Просыхаетъ довольно хорошо, нѣсколько сплачивается. ІІросыхаетъ хорошо, весьма сильно сплачивается. ІІросыхаетъ хорошо, сильно сплачивается. Степень просыха-смости н сплачи-ваемости.

! «а ? £ II ~ • сл <5 о II 1 Ічі ю II Q f СО и к ?' 11 ъ Ковффиц. балласт. изъ опытовъ.

Ф

о

и

и

н

аа

?

Таблица № У.

О 40 ОО VI С» ÄJi балластовъ.

и » '-0 а» g . 2 ff! и он« ® 5? w я «® 2 у S g • о Р И и Ѵі О о s £ ? «. »e s. J? л 9 J* и S .“-83 Sgl* <л ? ° о ю *« 5 » и hs Й іч « я О Hi »2! р и ^ S £ S -3 л 2 в *ö й И * Е и Й „ » § ~ л <о 3 * і. 5 ЕЙ н-ь ^ Л . 2. ^ д «• * » * 8* О О Ч «р и 54 2 Р W и В- Я р со fei ® Й р Р с-о 5. Н съ Р * Оѵ Р Еч

О ►Ö К *в < Ot ** Ä й / а а а й w « • СО . ГС . СЛ •а ^ со о И о И о 7] О О Я СО 2 о Ä 'S . О Р W О р ОІ Ь к * К £■• и и g Я *> « W •о 1 -р ?м?а 1 to м X W «Я5Я О я 1 во',в?',в^' ^ 1 J— о У4- ■я 571 ge 'со 1 *• 2 «О £ ®» Я Р 1 rS*S5 л ? и У о Ѵі 5 п о *© Х£ ^ • Н ■ w ® w JS И w ^ Е' "tti. СО СЪ ^ ^ О ^ £ j*° О ? In 7 с V» 5 /О о •с Xf ^ • е • Z? я ® « Р ■в и1? и -< _ 5' ® -ѵі -» *-оо«Й й= г а «° ( В го £3 № а Р И о t_* нз # 4^ в4 ы В 3 5 л * ® л 3 5? В с* •« Р Л ьч ® в ы н « Р g о о Е о ч 2 ч Р ^ в

ь-» ГО to Содержаніе глины ВЪ %70.

СО ОС to ' СЛ сл to 'сь см to СЬ 40 со «о Удѣльный вѣсъ.

1703 см ді 40 О» <о и* О о со со со Вѣсъ литра въ рыхломъ состоян.

СО О со Ю to ОС со to со Уголъ естествеп. откоса въ градусахъ.

Хорошій мелкій гравій съ овражнымъ пескомъ. Хорошій мелкій гравій съ овражнымъ пескомъ. Изъ песчанаго грунта въ степи, мелкій, выдуваніе и вымываніе около і0°/о- Характеристика общая.

Просыхаетъ довольно хорошо, остается сыпучимъ. Просыхаетъ хорошо, остается сыпучимъ. Просыхаетъ не очень хорошо, нѣсколько сплачивается. Просыхаетъ хорошо, ДОВОЛЬНО сильно сплачивается. Просыхаетъ хорошо, остается въ видѣ хрупкой массы. Степень нросыха-емости и снлачи-ваемости.

о о Г II со ** II Q II Q « II £ II ? 1 ? со Сл ІГ 1» if со сл II О CS - ІГ II сл II со Коэффиц. балласт. изъ опытовъ.

■“-1

со

Изслѣдованіе балластовъ.

Щебень по- Средній

строенный, изъ размѣръ

песчаника 30—60 мм.

И»

НЭ

о

к

а

5

S

л

о

w

Ы

*э

43

о

«

®

ь

S

й

tae

о

м

и

43

«-<

а

а

w

JO

со

О!

Овражный, посрѳд-ствся. качества.

Просыхаетъ хорошо, сплачивается.

ГО

СО

и

съ

сл оо

Л w

іЯ д я

►в

»

С\

а

и

о

•а

и

4Э

' <п О Л

•о 43

• СО * «С * €*>

я «я^?и ^ о е tc*3 — g

W О W И о> й

sä-4 з w 3 S ц к а а

со

со

Овражный, хорошо держится въ пути, мало вымывается и почти не выдувается.

Просыхаетъ xojomo, остается сыпучимъ.

II <Э

ъ. И

Е $

О

л

J3. to

а

р

л

Н

И

о

•ft

' о Л

рі . > ?о''

а

'Яо

ft ~ ft

g »'S

И to, w

~ Е*

о

fi«g

W toi

и 3

a r

о

а

о

S.

So

*-d

а

SB

Л

н

W

СО

О

43

Л

•ft

О Л

У _

Чл'^0

о е

_ ... —43

СО « со g

es и g »’

Cl

сл

*-*

«о ГО сл

«о

о о сг

со

со

СЛ

сл

Изъ песчанаго грунта въ степи. Мелкій, глинистый, выдуваніе н вымнввніе—5—20°/о.

Просыхаетъ плохо, остается нѣсколько сыпучимъ.

Сі

Просыхаетъ плохо, остается довольно сыпучимъ,

С5

СІ

Ю

Os tC О ГС СО

g л 2.

43 ftc

Вс

О

РІ

і л 1-0

и

•ft

с»

ГС

к

S

о г>

^ 43

£* * го

И о W *•? Я

У <^У у ® _ ^ *з

О ft ГО*тз —* во

'*■ g ъ s ~ В

= ^IS'£S

to

Ol

О

оо

to

м

Рѣчиой, хорошо держится въ пути, мало вымывается и почти не выдувается.

Просыхаетъ очень хорошо, остается сыиуч.

О о

ІГ !і

со

J6J6 балластовъ

ы

Р

Л

н

р

т

р

со

а

р

к

сч

р

fa

р

Ы

и*

р

о

Ч

Р

1-3

р

се

И

•в

-1

В

ft

о

о

ч

Содержаніе глины въ %70.

Удѣльный вѣсъ.

Вѣсъ литра въ рыхломъ состоян.

Уголъ естествен. откоса въ градусахъ.

Характеристика

общая.

Степень нросыха-емости и снлачи-ваемости.

ІСоэффиц. балласт изъ опытовъ.

со

о

ф

Ясевичъ.

Изслѣдованіе балластовъ.

Испытаніе только что упомянутыхъ балластовъ на сдавливаніе производилось въ спеціальномъ ящикѣ (чертежъ 13) съ толстыми стѣнками и снабженномъ въ средней части двумя желѣзными хомутами для удерживанія боковъ ящика отъ распиранія при большихъ давленіяхъ на насыпанный въ ящикъ песокъ. Ширина свободнаго пространства внутри ящика была 23 см., а высота этого пространства 19 см. Для того, чтобы изучить, не вліяетъ ли въ большой степени толщина слоя, а также болѣе или менѣе близкое сосѣдство со шпалою жесткихъ стѣнокъ на характеръ передачи давленія отъ пталы балласту, заготовлены были для этого ящика 2 доски, которыя можно положить одну или обѣ вмѣстѣ на дно ящика и еще двѣ, которыя можно приставлять внутри къ боковымъ его стѣнкамъ съ цѣлью уменьшить ширину просвѣта. Длина ящика (въ свѣту 143 см.) позволяла уложить въ немъ на слоѣ песку модель шпалы въ Ѵ4 натуральной величины (сравнительно съ типомъ Л" 1 сосновыхъ шпалъ, поставляемыхъ для магистральныхъ дорогъ). Для изученія зависимости коэфиціепта балласта отъ абсолютной величины постели шпалъ опыты производились параллельно и съ моделью той-же шпалы въ Ѵ4 натуральной величины, а также съ желѣзной двутавровой балкой длиной и шириной полки подходящей къ (послѣдней модели деревянной шпалы (черт. 14).

Опыты производились слѣдующимъ образомъ: на слой балласта различнаго сѣченія (шириной отъ 16 до 23 см. и высотой отъ 8 до 19 см.) укладывалась шпала У2 натуральной величины, на нее въ мѣстахъ, соотвѣтствующихъ рельсамъ, кладись двѣ толстыя желѣзныя подкладки и уже на нихъ давила подвижная доска машины Ольсена, могущей развить и измѣрить усиліе до 100 тоннъ. Этой машиной пришлось пользоваться за невозможностью установить на базисъ нной изъ имѣющихся въ Лабораторіи машинъ столь крупный ящикъ. Ящикъ былъ установленъ въ неизмѣнномъ положеніи между колоннами на нижней доскѣ машины, снабженной консолями. Усиліе доводилось до 4, самое большее 10 киллограм. на кв. сантиметръ подошвы шпалы или балки, что соотвѣтствовало приблизительно единичному давленію на балластъ въ 3—5 разъ больше, чѣмъ наибольшее статическое давленіе отъ самыхъ тяжелыхъ паровозовъ при самыхъ неблагопріятныхъ условіяхъ. Предварительно дѣлалось нажатіе на шпалу въ 20—50 кл. для того, чтобы шпала по возможности по всей подошвѣ коснулась балласта и тогда устанавливался на 0 стрѣлочный указателъ рычажнаго прибора, дающаго возможность измѣрить разстояніе по вертикали между подвижной доской машины и верхней гранью ящика, стоящаго неподвижно. Замѣчая опусканіе и приподнятіе подвижной доски при измѣненіи нажатія на балластъ, можно было опредѣлять сжатіе слоя балласта и заключать,

насколько тотъ или иной балластъ остается упругимъ. Для изслѣдованія упругости дѣлалось такъ, что увеличеніе нагрузки, положимъ, черезъ 100 или 200 кигр., производилось нѣсколько разъ, каждый разъ снявши добавочную нагрузку сейчасъ послѣ прибавленія.

Общимъ правиломъ явилось, что при'снятіи нагрузки, добавленной только что, или всей имѣющейся,—верхняя доска, а слѣдовательно и верхняя поверхность балластнаго слоя, приподымалась весьма мало, по

большей части на 2 мм., а при давленіи свыше 0,5 KUj\ и ^совсѣмъ

’ см*

не приподнималась. Общій выводъ получился такой, что балласты плохо; подбитые весьма мало упруги и въ тѣхъ границахъ, въ какихъ они обладаютъ этимъ свойствомъ, величина упругости остается [почти одинаковой для различныхъ балластовъ. Обнаружено, что при желѣзной ба.ікѣ упругость того же балласта меньше, чѣмъ при деревянной. Это можно объяснить тѣмъ, что сама деревянная шпала сжимается и получается впечатлѣніе, что сжимается балластъ, или тѣмъ, что невыгибающаяся желѣзная балка болѣе равномѣрно передаетъ давленіе на балластъ и поэтому она, нисколько не пружиня, свободнѣе проникаетъ въ него. Точно также можно усмотрѣть, что пружиненіе балласта увеличивается съ шириной подошвы шпалы. ІІо результатамъ наблюденій нанесены были для всѣхъ балластовъ графики (чертежъ 15 и 15') зависимости сжатія слоя отъ нагрузки на каждую единицу поверхности балласта.

кл

Бъ предѣлахъ отъ 1 до 3 -----к- можно считать эти линіи зависимости

см

довольно плавными и принимать тангенсъ угла наклоненія ихъ къ горизонту за коэффиціентъ даннаго балласта—О’. Себственно, когда говорятъ о коэффиціентѣ балласта (коэффиціентъ постели), всегда до сихъ поръ подразумѣвалось, что разсматривается балластъ въ предѣлахъ его упругости. Полученныя изъ графиковъ вышесказанныя значенія С не будутъ соотвѣтствовать этому условію, такъ какъ испытанные 14 сортовъ балласта обнаружили значительную упругость только до давленія 0,5, а много 1 кл. па см2. До этихъ границъ всѣ линіи [зависимости идутъ

болѣе полого, чѣмъ въ предѣлахъ ^давленія 1—3 - КЛѴ , всего болѣе

интересныхъ практически, такъ какъ въ нихъ содержатся дѣйствительныя давленія на балластъ отъ подвижныхъ грузовъ. Будемъ дальше называть полученный изъ графиковъ коэффиціентъ каждаго балласта до предѣла, когда его упругость исчезаетъ, черезъ С, а дальше черезъ С.

Преобладающимъ коэффиціентомъ въ опытахъ получился 6—2, а предѣлы колебаній для С—отъ 1,5 до 8,5 (см. таблицу 1).

Разсмотримъ два крайніе типа, между которыми находится каждый балластъ,—щебень и мелкій песокъ. Щебеночный слой при достаточной: ширинѣ подошвы шпа.іы является нѣсколько упругимъ (напримѣръ при

давленіи 0.4 углубленіе было 4 мм., по снятіи давленія углубленіе

кл

стало 3 мм.). При давленіи свыше 1------г упругая- часть деформаціи-

СМ

становится значительно менѣе. При малой ширинѣ подошвы шпалы упругой деформаціи совсѣмъ пе замѣчается.

Мелкій песокъ совсѣмъ не упругъ. Приподнятіе шпалы по снятіи нагрузки замѣчается только на величину сжатія въ поперечномъ направленіи самой шпалы. При крупномъ матеріалѣ сопротивляемость балласта, т. е. коэффиціентъ С, зависитъ отъ ширины постели шпалы, но не въ столь значительной степени, какъ это обнаруживается для мелкихъ матеріаловъ.

Изъ опытовъ получилось, что наибольшее С далъ балластъ крупностью зерна въ среднемъ 5 мм. (балластъ съ 9 уч. Л» 1—С'=3,5). Матеріалы, имѣющіе большую среднюю крупность, но содержащіе большую примѣсь мелкаго песку, т. е. матеріалы, такъ сказать, менѣе однородные по крупности зеренъ, дали для С меньшія значенія. Для щебня, а также для крупной гальки получились (7 менѣе, чѣмъ для крупнаго гравія.

Балластъ 14 участка, несмотря на значительную крупность (1,8 мм.), далъ результаты сравнительно худшіе, чѣмъ мелкій песокъ. Составъ балласта 14 участка слѣдующій: гальки 14°/0, гравія 18°/о и песку 68°/0. Балластъ 9 участка № 1 дачіъ лучшіе результаты, чѣмъ 9 уч. .Л" 2, хотя средняя крупность Л» 2 нѣсколько большая, но оказывается, что у перваго примѣсь песку только 4%, тогда какъ у второго она 27°/0. Балластъ 5 участка № 1 нѣсколько мельче, чѣмъ 5 участка №2. сопротивляемость же онъ показалъ большую, такъ какъ содержалъ менѣе гравія. Томскій болѣе крупный далъ результаты худшіе, чѣмъ болѣе мелкій—въ виду однородности послѣдняго. Не замѣчено, чтобы примѣсь глины оказывала вліяніе на С въ томъ случаѣ, если она не вліяла сколько нибудь значительно на однородность въ смыслѣ крупности,

Если уменьшить подошву шпалы, О, вообще говоря, падаетъ довольно значительно, но'у балластовъ средняго качества небольшое колебаніе ширины подошвы не отражается замѣтно на сопротивленіи. При увеличеніи толщины слоя О увеличивается, но очень медленно.

Смоченный балластъ становится еще менѣе упругимъ; его сопротивляемость вообще меньше, чѣмъ сухого. Уплотненіе песка имѣетъ вліяніе на его сопротивляемость. Это особенно замѣтно для мелкихъ

песковъ. Повторность нажатія и предварительное уплотненіе балласта ведетъ за собой увеличеніе сопротивляемости въ той же мѣрѣ для смо-ченаго, какъ для сухого балласта.

§ 24. Опыты, могущіе дать строго провѣренныя научныя положе- Яеобходя-х „ ‘ мость сиетв-

шя, должны оыть ооставлены почти такъ, какъ они производятся въматиче скиі*

Лабораторіяхъ, т е. ставя матеріалы для различныхъ отдѣльныхъ испы- H^a Особой*

таній въ одинаковыя условія и наблюдая вліяніе измѣненія тѣхъ или опытно»

» л станціи над*

другихъ факторовъ. вліяніемъ

Это имѣлъ въ виду Шубертъ, производя свои опыты съ моделями статическое * ѵ Нйгрузкн Н&

(въ 1/40 н. в.) желѣзнодорожнаго пути. Кромѣ неполноты подобнаго разныя час-

пзученія въ такомъ сложномъ дѣлѣ, какъ деформація желѣзнодорожнаго Тстроен.Н пути подъ вліяніемъ нагрузки статической и динамической, главной помѣхой къ выясненію свойствъ балласта является при подобномъ методѣ то, что въ моделяхъ крупность зеренъ балласта является несораз-мѣренной съ размѣрами прочихъ частей пути. Большинство опытовъ, на которыхъ нынѣ основывается изученіе верхняго строенія пути, продѣланы, передвигая паровозы надъ выбраннымъ для наблюденій пунктомъ экспдоатируемаго пути. Эти опыты до сихъ поръ доставили мало точныхъ результатовъ и, не будучи вполнѣ систематичными, дали только общее понятіе о колебаніяхъ верхней части полотна и рельсовъ при проходѣ подвижного состава.

Для рѣшенія многихъ вопросовъ, касающихся пути, и, главнымъ образомъ, балласта, являются необходимыми опыты на отдѣльномъ желѣзнодорожномъ пути, предоставленномъ для этой цѣли или устроенномъ спеціально во всемъ въ точности и въ масштабѣ настоящаго желѣзнодорожнаго пути. Нагрузка пути движущимся паровозомъ необходима для изученія характера колебаній желѣзнодорожнаго пути, но для полученія самыхъ важныхъ первоначальныхъ данныхъ,—именно о деформаціяхъ пути при статической нагрузкѣ, предпочтительно помѣстить надъ опытнымъ путемъ прессъ съ манометромъ, что позволитъ съ большей точностью прикладывать усиліе въ намѣченныхъ точкахъ пути, а главное, измѣрять точно величину нагрузки и варіировать ее. что невозможно, когда въ качествѣ груза имѣемъ въ распоряженіи паровозъ.

Установка точныхъ аппаратовъ для измѣренія получающихся деформацій является легко исполнимой только при условіи такого отдѣльнаго пути съ прессомъ. На этомъ пути можно прослѣдить вліяніе профиля рельсовъ, продѣлывая тѣ-же опыты съ рельсами различнаго вѣса; можно, мѣняя балластъ, опредѣлить точнымъ образомъ значеніе различныхъ его свойствъ для устойчивости пути, наконецъ можно опредѣлить предѣлъ распространенія внутрь насыпи сколько нибудь замѣтныхъ

колебаній при ударахъ объ рельсы, а также степень прочности балластнаго слоя при вліяніи повторныхъ нагрузокъ. Схема подобной испытательной станціи, проектируемой при Кабинетѣ Строительнаго Искусства и Дорогъ въ Томскомъ Технологическомъ Институтѣ, представлена на чертежѣ 16. Подъ особымъ навѣсомъ устроена насыпь высотой около 2-хъ саж., шириной по верху 2,60 саж., съ откосами 1:1,5 и помостъ для расположенія гидравлическаго пресса съ манометромъ (можетъ быть примѣненъ также упомянутый въ началѣ настоящей статьи динамометръ Колле, изображенный на чертежѣ 3). Низъ помоста расположенъ на высотѣ около 2х/э саж. надъ уровнемъ земли.

Прессъ долженъ быть настолько подвижнымъ, чтобы силу можно было приложить къ любой точкѣ на протяженіи не менѣе 2-хъ пролетовъ между шпалами. Доска, къ которй прикрѣплена верхняя его часть, скользитъ въ другой такой же чугунной доскѣ и онѣ передвигаются въ поперечномъ направленіи между направляющими желѣзными балками. Сообразно съ вводимой нынѣ для разсчета. пути нагрузкой нормальнаго паровознаго колеса въ 10 т., прессъ можетъ быть поставленъ силой до 30 тоннъ и на это усиліе разсчитаны соотвѣтствующія части конструкціи рамы и помоста, который предполагается весь деревянный, на сваяхъ.

Независимо отъ этихъ опытовъ со статической нагрузкой, на пути необходимо произвести по программѣ, выработанной на основаніи Ірезуль-татовъ первыхъ опытовъ, цѣлый рядъ наблюденій надъ колебаніемъ и деформаціями пути во время и послѣ прохода по немъ разныхъ нагрузокъ, движущихся съ различными сьоростями. Это предполагается сдѣлать въ нѣсколькихъ пунктахъ Сибирской желѣзной дороги.

У. Свѣдѣнія о балластахъ заграничныхъ дорогъ.

Твхнжческая § 25. Вопросъ о балластѣ спеціально впервые разсматривался на »Кироса! желѣзнодорожномъ конгрессѣ въ 1900 году. По этому вопросу не имѣется отдѣльныхъ трактатовъ. Нѣсколько подробнѣе излагается онъ въ нѣкоторыхъ общихъ сочиненіяхъ по желѣзнодорожному дѣлу и въ бюллетеняхъ названныхъ Конгрессовъ напечатаны два доклада: одинъ Ваи-chal’a, содержащій свѣдѣнія о балластахъ главнымъ образомъ Европейскихъ желѣзныхъ дорогъ, и другой Feldpauch’a о балластѣ Американскихъ желѣзныхъ дорогъ. Къ этимъ докладамъ пріобщена въ качествѣ приложенія замѣтка Васютинскаго объ его опытахъ 1898 года на Варшавско-Вѣнской жел. дорогѣ.

Нѣкоторыя свѣдѣнія о балластѣ на заграничныхъ дорогахъ имѣются въ докладахъ Лондонскому желѣзнодорожному Конгрессу Ast’a

и Hunt’a по вопросу о нормальномъ тинѣ верхняго строенія пути для дорогъ, на которыхъ обращаются поѣзда большой скорости.

Толщина балласта йодъ подошвою шпалы на .различныхъ дорогахъ слѣдующая:

На Австрійскихъ—0,10—0,24—0,30 м.

На Французскихъ—0,22—0,25—0,30 м. и подъ металлическими шпалами 0.50 м.

На Бельгійскихъ—0,34 м.

На Англійскихъ—0,45 м.

Балластъ въ большинствѣ случаевъ состоитъ изъ крупнаго гравія или щебня.

На Голландскихъ желѣзныхъ дорогахъ верхняя часть балласта состоитъ изъ песку, а нижняя толщиною—10—15 см. изъ гравія.

На всѣхъ заграничныхъ дорогахъ обращено особое вниманіе на осушеніе основанія балластнаго слоя дренированіемъ и на то, чтобы балластъ былъ безусловно водопроницаемъ, а основаніе балластнаго слоя, т. е. поверхность полотна, водонепроницаема. Съ ‘своей стороны Астъ полагаетъ, что толщина балластнаго слоя должна зависѣть отъ свойствъ грунта йодъ балластомъ. Для предѣльнаго сопротивленія, по его мнѣнію, толщина должна быть не менѣе 0,4 м., при чемъ подъ подошвою шпалъ не менѣе 0,3 м. Изъ доклада Hunt’a слѣдуетъ, что въ Англіи балластъ состоитъ большею частью изъ двухъ слоевъ—пиж-няго и верхняго, при чемъ верхній балластъ служитъ для подбивки шпалъ. Нижній балластъ всегда крупнѣе верхняго и состоитъ изъ камня, укладываемаго отъ руки, или изъ крупнаго щебня и служитъ главнымъ образомъ для осушенія какъ дренажъ, а верхній балластъ, болѣе мелкій состоитъ изъ гравія, шлака, мелкаго щебня, золы. Толщина нижняго балластнаго слоя—12", верхняго 6—12", причемъ шпала или вовсе не покрывается балластомъ, или всего на толщину 1"—2". Такимъ образомъ толщина балласта до подошвы рельсовъ—17—22", а если считать толщину шпалъ въ 5", то высота балласта подъ подошвой измѣняется отъ 12 до 17" (0,14 с. до 0,20 с.).

Въ Америкѣ нижній бахіастный слой, состоитъ изъ камня или щебня и имѣетъ толщину 6—9", верхній, состоящій изъ гравія или мелкаго щебня, имѣетъ толщину 5—12", считая отъ верха шпалъ. Общая толщина обоихъ слоевъ измѣняется отъ 13 до 21", а за вычетомъ толщины шпалъ—7—15" (0.083—0.18 с).

Приведемъ еще нѣкоторыя свѣдѣнія о фактическомъ состояніи балласта заграницей и о томъ, какія тамъ къ нему предъявляются требованія.

Установившееся у русскихъ инженеровъ мнѣніе о качествѣ балластовъ на дорогахъ Западной Европы таково, что имъ, главнымъ образомъ, обязана заграница возможности съ безопасностью допускать столь большія скорости движенія и столь значительному спокойствію движенія поѣздовъ. На магистраляхъ заграницей, дѣйствительно, прекрасный балластъ и состоящій изъ столь крѣпкаго матеріала, что онъ изнашивается очень мало даже при употребленіи металлическихъ шпалъ. Для балласта тамъ примѣняютъ кромѣ естественныхъ матеріаловъ также и искусственные. Первые примѣняются или послѣ извѣстной переработки (камень разбивается па щебень, галька н гравій отсѣиваются и иногда промываются), или прямо въ такомъ видѣ, какъ добываются изъ карьеровъ (гравій, песокъ), если они очень чисты и равномѣрнаго зерна. Щебень для верхняго строенія желѣзнодорожнаго пути *) приготовляется тѣхъ же размѣровъ и такими же способами, какъ для шоссе, часто на особыхъ заводахъ, которыхъ особенно много въ Бельгіи. Выборъ между ручной бойкой и машинной зависитъ отъ мѣстныхъ условій. Камне-дро-би.іки обыкновенно даютъ щебенкамъ 'продолговатую форму, но можно уничтожить этотъ недостатокъ, заставляя проходить матеріалъ "черезъ два устья со щеками, установленными йодъ прямымъ угломъ другъ [къ другу.

Въ Америкѣ примѣняютъ передвижныя камне-дробилки, установленныя на желѣзнодорожныхъ вагонахъ—платформахъ. Полезно имѣть такія? передвижныя машины для возможности перебивать щебень въ тѣхъ мѣстахъ па линіи, гдѣ онъ окажется исполненнымъ въ слишкомъ крупныхъ кускахъ. Чѣмъ мягче порода и чѣмъ хуже ’сопротивляется атмосфернымъ вліяніямъ, тѣмъ крупнѣе должны быть куски. [[Лучшей считается величина мѣрнаго конца 4—6 см., но часто употребляется кольцо 8 см. Всѣ розсыпи изъ достаточно твердыхъ породъ Уйдутъ въ употребленіе прямо въ качествѣ балласта—галька, гравій, песокъ. Для примѣшанныхъ къ обыкновенному балласту камней предѣльный высшій размѣръ принимается примѣрно 10 см. въ случаѣ известковыхъ породъ и 6 см. для особенно твердыхъ. Самые крупные камни разбиваютъ, иногда такіе камни идутъ на выстилку подъ слой балласта или на дренажи верхней части полотна.

Галька или одни камешки даютъ слишкомъ подвижной баластъ. Можно улучшить качества такого матеріала разбивкой болѣе крупныхъ частей. Если имѣется смѣсь камешковъ и гравія,—нѣкоторая примѣсь песку не понижаетъ качества балласта. Если въ смѣси много камеш-

*) Наилучшимъ балластомъ, по млѣнію Когоара, является колотый щебень съ щебеночной мелочью.

ковъ, а мало гравія, желательна большая примѣсь песку. Если подобная смѣсь извлекается изъ-подъ воды, она для балласта хуже, чѣмъ изъ сухого карьера, такъ какъ вода отмываетъ всѣ мелкія частицы и смѣсь обладаетъ слишкомъ большой подвижностью. При слишкомъ большомъ содержаніи песку полезно его отсѣять.

Глину, содержащуюся въ пескѣ, предназначенномъ для балласта, слѣдуетъ отвѣять или отмыть. Для отмывки тогда удобнѣе затопить карьеръ.

Одна и та-же машина можетъ извлекать песокъ, грохотить его, промывать и убирать остатки. Экскаваторъ съ вращающимся грохотомъ, употреблявшійся на линіи ІІарижъ-Ліонъ; описанъ въ Revue gen. de ch. d. f за 1886 годъ. Бъ томъ же журналѣ за 1893 г. описано устройство промыванія балласта для Парижской окружной дороги.

На многихъ Австрійскихъ, Швейцарскихъ и Французскихъ желѣзныхъ дорогахъ употребляются исключительно хрящъ, гравій, галька, щебень или но крайней мѣрѣ крупнозернистый песокъ, такъ какъ богатѣйшія подпочвенныя залежи конгломератовъ даютъ тамъ почти повсемѣстно громадный запасъ превосходнаго балласта и исключительно этимъ можно объяснить замѣчательную устойчивость означенныхъ дорогъ.

Искусственные балласты бываютъ или изъ матеріаловъ спеціально съ этой цѣлью изготовленныхъ, или изъ остатковъ [отъ фабричныхъ производствъ. Въ Англіи и Америкѣ издавна употребляютъ обожженую глину. Обожженые куски разбиваются на части примѣрно въ 3 дюйма.

Общество желѣзныхъ дорогъ Чикаго—Бѵр.іингтонъ и Евинси употребляетъ на одной вѣтви балластъ изъ обожженной глины въ виду того, что тамъ нельзя имѣть хорошаго песчанаго или гравелистаго балласта, искусственный же даетъ на практикѣ прекрасный результатъ и обходится сравнительно недорого. Въ значительномъ количествѣ онъ уложенъ также на иныхъ дорогахъ Соединенныхъ Штатовъ.

Для приготовленія этого балласта расчищается почва на протяженіи отъ 50 до 150 сж., смотря но длинѣ балластнаго поѣзда, и на этомъ пространствѣ разводится огонь. Сверху укладывается слой мелкаго угля, затѣмъ слой г.іипы толщиной 2—3", опять слой угля, сверху опять слой глины и т. д. въ пропорціи 1 тонны угля па 6 куб. метровъ балласта. Послѣ окончанія обжига куча имѣетъ высоту до 8' и ширину 20—30', причемъ обжигъ продолжается 4—5 мѣс., въ теченіе коихъ небольшая артель рабочихъ слѣдитъ за правильностью хода обжига. Одна артель рабочихъ обжигаетъ количество балласта 18—20 тысячъ куб. метровъ, причемъ стоимость его съ нагрузкой на платформы доходитъ до 1 ^доллара за 1 куб. метръ. Балластъ этотъ не крошится и послѣ перваго дождя перестаетъ пылить (Railroad Gazette. 1886 г.).

Шлаки (доменные и паровозные) слоемъ 35 см. подъ шпалой представляютъ прекрасный балластъ; верхній слой надо часто перемѣнять. Паровозныя шлаки идутъ для запасныхъ путей, доменные пли стеклянные хороши и для главныхъ.

Шубертъ изъ своихъ опытовъ вывелъ зависимость работы шпалъ разныхъ типовъ отъ качества балласта (Zeitschr. д . Bauw. 1896и97г.г. и Organ 1897 г).

Онъ вывелъ, что, благодаря подбивкѣ и обращенію поѣздовъ, подъ шпалой въ балластѣ образуется сплотненая часть, высота и ширина коей зависитъ отъ разстоянія между шпалами и сорта балласта. Чѣмъ чаще шпалы, тѣмъ онѣ сидятъ прочнѣе и менѣе требуется рабочей силы и матеріала для ремонта.

Щебень твердыхъ породъ даетъ результаты въ три раза лучшіе въ смыслѣ затраты рабочей силы и въ шесть разъ, что касается матеріалаі для ремонта. Мелкій камень на половину плоской формы лучше, чѣмъ собраніе крупныхъ кубиковъ.

Щебень имѣетъ то преимущество, что его подбивка возможна во всякое время, независимо отъ погоды; она требуетъ болѣе усилія, но держится дольше и слой дольше сохраняетъ эластичность, при этомъ слой держится при болѣе крутыхъ откосахъ и занимаетъ при той же высотѣ меньшую ширину. Песокъ надо покрывать болѣе крупнымъ матеріаломъ, его подбивка затруднительна въ мокрое время и въ очень сухое. Подбивка ведется примѣрно па 0,25 саж. въ каждую сторону отъ рельса.

Если бы подбивали середину, то послѣ разстройства подбивки у рельсовъ шпала стала бы колебаться относительно середины и могла бы треснуть.При мелкомъ балластѣ подбивку распространяютъ и на концы шпалъ,оставляя неподбитою середину. Обыкновенно стыковыя шпалы подбиваютъ сильнѣе *).

Очень большіе куски необходимо разбивать, такъ какъ свойства балласта находятся въ зависимости отъ однороднаго состава, и шпала можетъ плясать, опершись на большіе куски.

Замѣна балласта (прогрохоченіе или отмываніе землистыхъ частицъ), съ пополненіемъ слоя должна дѣлаться, какъ выяснила практика французскихъ дорогъ,—каждые 15—20 лѣтъ.

Для увеличенія тренія шпалъ о балластъ и сопротивленія боковому сдвигу полезно уширеніе слоя или засыпка шпалъ сверху. Чаще всего примѣняется такъ называемый англійскій профиль балласта, т. е. почти безъ покрытія шпалъ, при чемъ ширина балластнаго слоя лишь не-

1) Для облегченія и удешевленія подбивки въ Америкѣ изобрѣтены разные приборы, одинъ изъ которыхъ изображенъ на черт. 17.

многимъ больше длины шпалъ. При неблагопріятныхъ условіяхъ профиля усиленіе балластнаго слоя увеличиваетъ устойчивость пути, хотя можно этого увеличенія достигнуть искусственными пріемами.

Годичный износъ балластнаго слоя отъ 2 до 10°/о-

Въ большинствѣ замѣтокъ и докладовъ по балласту встрѣчаемъ слѣд. мнѣнія:

Профиль балластнаго слоя не долженъ быть вездѣ одинаковымъ, а зависѣть отъ качества балласта, силы и густоты движенія. На чертежѣ 18 представлены профили верхняго строенія па нѣкоторыхъ заграничныхъ дорогахъ. Обычной толщиной балластнаго слоя считается заграницей отъ 20 до 35 см.

Принимая максимальное давленіе одной оси въ fi/5 нагрузки ея, считая давленіе на одну шпалу отъ оси вмѣстѣ съ соотвѣтственноою частью верхняго строенія, въ 20 т., получимъ для незабалластированнаго

КА

пути давленіе отъ шпалы около 3------5—. при балластѣ (уголъ рас-

СМ

пространенія давленія 45°)—для высшаго предѣла толщины 0,07, для

низшаго 1,16 -----— . Если грунтъ плохо выдерживаетъ послѣднее

давленіе, надо сдѣлать обходъ такого мѣста или замѣну грунта, или подстилку. Bauchаі говоритъ, что вообще надо принимать наибольшею толщиной балласта 35 см. (и даже 30 см.). Если приходится уменьшать давленіе на полотно при помощи большей высоты балластнаго слоя, то это выгодно дѣлать лишь до предѣла толщины балласта 45 см.; свыше этого надо уменьшить давленіе на полотно инымъ способомъ. Нѣмецкіе инженеры (Блюмъ на основаніи опытовъ Шуберта) полагаютъ полезнымъ придававать балласту высоту равную разстоянію между шпалами въ свѣту + 20 см. (для глинистаго полотна).

Опыты показали, что хотя давленіе въ балластѣ нерасиространяется по прямой съ уклономъ въ 45°, а по кривой съ выпуклостью внизъ, но подошва передачи давленія не отличается отъ разсчитанной по первому предположенію.

Послѣ достаточной продолжительности службы путь приходитъ къ устойчивому положенію, такъ что можетъ оставаться безъ подбивки два года при 60 поѣздахъ ежедневно, т.е. разстроиться отъ 43800 поѣздовъ, или почти 1.314.000 осей.

По опытамъ французскихъ дороіъ сопротивленіе пути безъ временной нагрузки боковому перемѣщенію на значительное разстояніе—7 тон., пути нагруженнаго—втрое. Употребленіемъ боковыхъ планокъ, соединяющихъ шпалы съ торцовъ, увеличивается боковая сопротивляемость до 10 т^

Всего больше сопротивляется сдвиженію пути треніе балласта о нижнія постели шпалъ. При щебеночномъ балластѣ, который врѣзывается въ шпалы, поверхность соприкасанія значительно увеличивается. Бріеръ опредѣлилъ дѣйствительное боковое вліяніе паровоза въ 1,4 т. При умѣренныхъ холодахъ балластъ предохраняетъ полотно отъ пучинъ, причемъ на французскихъ восточныхъ дорогахъ замѣчено, что таже толщина балласта различно вліяетъ въ зависимости отъ его качества. Въ смыслѣ сохраненія шпалъ—покрытіе ихъ балластомъ одни считаютъ полезнымъ, другіе нѣтъ. Здѣсь многое зависитъ отъ качества лѣса. условій климата и т. д.

Покрытіе пылящаго балласта щебнемъ практикуется особенно въ Индіи и Франціи. Въ сѣверной Испаніи и Южной Франціи позволяютъ балласту проростать въ извѣстной степени травой для того, чтобы балластъ не пылилъ, въ Америкѣ часто поливаютъ его нефтью.

По Bauchaino годичный износъ балласта близокъ 5°/0, что составитъ для одиночнаго пути около Ѵп, куб- метра на пог. метръ, стоимостью 0,3 фр. т. е. почти столько же, сколько износъ рельсовъ (считая службу ихъ въ 50 лѣтъ) и стоимость шпалъ на погонный метръ пути.

Въ Америкѣ иногда покрываютъ щебеночный балластъ болѣе мелкимъ матеріаломъ, что уменьшаетъ стучаніе подвижного состава. По ширинѣ балластъ заходитъ за концы шпалъ на 10—20 см., въ крутыхъ кривыхъ эти бермы уширяютъ съ наружпой стороны и иногда еще примѣняютъ особыя укрѣпленія.

Металлическія шпалы требуютъ лучшаго балласта и подбивка ихъ труднѣе-, для нихъ требуется меньшій объемъ балласта, такъ какъ ихъ высота меньше.

При мелкомъ баластѣ пропускъ воды сквозь него затрудняется, поэтому прибѣгаютъ къ улучшенію отвода воды по наружности, дѣлая наклонъ верхней поверхности балласта отъ самой середины пути,?, такъ что торцы шпалъ являются отчасти открытыми. Вмѣсто этого Американскаго типа можно усилить отводъ воды поперечными дренажами или выстилкой всего полотна крупнымъ камнемъ.

Въ Америкѣ улучшеніе балласта въ смыслѣ увеличенія толщины и повышенія качества растетъ одновременно сь ростомъ нагрузки и скорости поѣздовъ. Тутъ играетъ роль также желаніе уменьшить пыль и расходъ по уходу за путемъ. Но до сихъ поръ на многихъ линіяхъ, гдѣ нѣтъ по близости хорошаго балласта, примѣняютъ вмѣсто него землю песчаную или глинистую.

Въ Америкѣ въ большемъ ходу приспособленія для быстрой разгрузки платформъ съ балластомъ, состоящія изъ плуга въ видѣ треуголъ-

ной рамы, движущейся послѣдовательно по всѣмъ платформамъ при помощи каната и вала, установленнаго на паровозѣ или платформѣ ближайшей къ паровозу.

Въ Америкѣ сознаны недостатки землянаго балластва и главный —проникновеніе воды въ полотно и замѣтенъ усиленьгй переходъ къ хорошему балласту. При мало водопроницаемомъ балластѣ шпалы колеблются и погружаются въ размягченное полотно, и трудно удерживать .путь правильнымъ.

Думали, что подъ щебень всегда хорошо укладывать болѣе крупные камни, но это оказалось невѣрно, такъ какъ между крупными частями набирается земля, которая задерживаетъ влагу.

На Пенсильванской дорогѣ были сдѣланы опыты для сравненія выгодности балласта изъ щебня разныхъ размѣровъ 2, 4 и 6 см. Болѣе употребляемый размѣръ въ 6 см. представляется худшимъ и выправленіе пути при немъ затруднительнѣе. Самый лучшій оказался размѣръ средній.

Остановимся еще на вопросѣ, какія качества требуются отъ балласта, если примѣнены желѣзныя шпалы.

Наблюденія надъ балластнымъ слоемъ на германскихъ желѣзныхъ дорогахъ показываютъ, что при металлическомъ верхнемъ строеніи надо обращать гораздо болѣе вниманія на качество балласта, чѣмъ при шпалахъ деревянныхъ.

Участки дороги значительнаго протяженія, уложенные на деревянныхъ шпалахъ и балластѣ средняго качества, имѣютъ верхнее строеніе на сухомъ основаніи, между тѣмъ какъ при шпалахъ металлическихъ, вслѣдствіе ихъ большей эластичности, получается при проходѣ поѣздовъ родъ накачиванія влаги изъ нижнихъ слоевъ въ высшія, отчего средняго качества балластъ превращается въ жидкую массу, не представляющую хорошаго основанія для верхняго строенія. И при деревянныхъ шпалахъ балластъ можетъ превратиться въ грязь, но это случается только тогда? когда онъ дѣлается уже совершенно непроницаемымъ для воды и поэтому долженъ быть замѣненъ другимъ. Причины вышеуказаннаго явленія заключаются въ слѣдующемъ:

1) Шпалы металлическія прогибаются больше, нежели деревянныя.

2) Вслѣдствіе прочнаго соединенія рельсовъ со шпалами металлическими послѣднія слѣдуютъ за всѣми движеніями рельсовъ при прогибѣ; при шпалахъ же деревянныхъ существуетъ небольшая игра между подошвой рельса и головками костылей, да и самая шпала сжимаема.

8) Самая форма металлической шпалы способствуетъ образованію подъ нею пустоты, а слѣдовательно и накачиваніи влаги.

4) Деревянныя шпалы положены гораздо глубже въ балластъ, нежели металлическія.

Отсюда выводъ, что при металлическомъ верхнемъ строеніи надо принимать особыя мѣры къ улучшенію балласта, который долженъ обладать слѣдующими качествами: і-

1) быть способнымъ при подбивкѣ ‘уплотняться подъ шпалами въ плотную массу, представляющую надежною основаніе для шпалы и вмѣстѣ съ тѣмъ не обладающую способностью легко разсыпаться.

2) Передавать равномѣрное давленіе на земляное полотно, представлять наибольшее сопротивленіе скольженію по нимъ шпалъ и легко пропускать черезъ себя воду.

Наилучшимъ въ этомъ смыслѣ баластомъ является щебень, а затѣмъ уже гравій и песокъ. Въ Германіи щебеночный балластъ употребляется, вообще говоря, въ небольшомъ количествѣ вслѣдствіе его дороговизны сравнительно съ гравіемъ и пескомъ.

Въ журналѣ особаго Совѣщанія при Министерствѣ Путей Сообщенія отъ 23 іюля 1901 г. по вопросу о введеніи желѣзныхъ шпалъ на русскихъ желѣзныхъ дорогахъ приведено заключеніе инженера Генсона, что нужно отдавать предпочтеніе деревяннымъ1' шпаламъ передъ металлическими въ слѣдующихъ случаяхъ:

1) при плохо осушенномъ полотнѣ,

2) на новой насыпи, еще не осѣвшей,

3) при болотистомъ грунтѣ полотна и

4) на мало водопроницаемомъ балластѣ.

Металлическая шпала своими острыми краями и жесткой поверхностью разрушаетъ и измалываетъ балластъ весьма быстро, если онъ состоитъ изъ мягкихъ породъ.

Въ зависимости отъ характера скрѣпленій рельсовъ съ желѣзными шпалами, недопускающими перемѣщенія скрѣпляемыхъ частей, путь на желѣзныхъ шпалахъ долженъ быть болѣе неизмѣняемъ, чѣмъ на деревянныхъ шпалахъ, т. е. балластъ долженъ быть безусловно хорошимъ и рельсы тяжелые.

Исходя изъ того, что въ Россіи балластъ значительно хуже, чѣмъ заграницей и рельсы легче, означенное Совѣщаніе усомнилось въ цѣлесообразности перехода къ желѣзнымъ шпаламъ на русскихъ желѣзныхъ дорогахъ.

Чтобы покончить съ технической стороной вопроса о балластахъ на заграничныхъ желѣзныхъ дорогахъ, приведемъ еще справку объ одномъ довольно полномъ методѣ лабораторнаго испытанія матеріаловъ, идущихъ на балластъ.

Въ Mittheilungen d. Königl. Technischen Versuchsanstalten за 1897 годъ описанъ методъ, примѣненный въ этой лабораторіи Rudeloffoirb для испытанія гравія и щебня, идущихъ на желѣзнодорожный балластъ.

Rudeloff старался при испытаніи поставить балластъ по возможности въ тѣхъ же условіяхъ, при какихъ онъ работаетъ въ пути, и изучалъ его по отношенію: 1) ударовъ, получаемыхъ имъ при подбивкѣ, 2) износа и разрушенія, зависящаго отъ движеній шпалъ ири проходѣ поѣздовъ,

3) вертикальнаго давленія отъ колесъ паровоза и 4) атмосферныхъ дѣятелей.

Для испытанія разрѵшаемости балласта отъ подбивки опредѣленную его порцію насыпали въ ящикъ съ толстыми стѣнками и ставили подъ цементный коперъ, замѣнивъ въ немъ коуглую бабу наконечникомъ, обдѣланнымъ въ формѣ подбойки (чер. 19). Двѣ стороны ящика опираются на крѣпкія пружины для того, чтобы балластъ послѣ удара сдавалъ и пустое мѣсто замѣщалось другой его порціей, также, какъ это происходитъ при подбивкѣ пути. Послѣ извѣстнаго числа ударовъ крупность матеріала опредѣлялась просѣиваніемъ, и измѣненіе состава служитъ мѣрой сопротивляемости даннаго матеріала.

Чтобы опредѣлить воздѣйствіе повторнаго приложенія давленія на балластъ отъ шпалъ и тренія послѣднихъ, тотъ же ящикъ, уже безъ среднихъ стѣнокъ на пружинахъ, наполнялся испытуемымъ матеріаломъ, прикрывался толстой доской и по ней дѣлались удары тяжелой бабой.

Сверхъ того испытывался матеріалъ на сжатіе подъ высокимъ давленіемъ (до 100 тоннъ) въ трубѣ съ толстыми стѣнками при помощи допасованнаго къ пей поршня- матеріалъ испытывался: 1) сухимъ, 2) бывшимъ не менѣе 2 часовъ подъ водой, 3) замороженнымъ и 4) влажнымъ. подвергшимся многократному замораживанію.

§ 20. Въ литературѣ безусловно преобладающимъ мнѣніемъ выстѵ- Экономнче-

. ^ ѵ . * скіе разсче-

паетъ, что даже значительная разница въ стоимости прюорѣтешя хоро- ты выгодно-шаго балласта сравнительно съ плохимъ не должна заставлять отсту- деиі^баГла-пать отъ общаго правила—примѣнять балластъ самыхъ высшихъ ка-ста высшихъ чествъ. Но встрѣчаются указанія, что въ жизни паходитт. примѣненіе качеетвъ-иное правило—тотъ балластъ является наиболѣе цѣлесообразнымъ, который находится подъ рукой, т. е. стоитъ всегда дешевле, при условіи, конечно, выполненія главнѣйшихъ требованій отъ балласта; этого держатся нѣкоторые даже опытные инженеры. При высокихъ требованіяхъ, какія предъявляются къ пути за границей, при возможности тамъ усѣш-но организовать промывку имѣющагося на мѣстѣ матеріала для балласта или подвозку послѣдняго изъ далекихъ мѣстъ, тамъ является непростительной ошибкой, построивъ .линію, снабжать ее балластомъ не-

высокихъ качествъ. Вообще тамъ держатся правила—уменьшить количество рабочей силы по ремонту пути примѣненіемъ балласта высшихъ качествъ. Инженеръ Герденштейнъ пишетъ (Желѣзнодорож. дѣло 1886 г.), что во Франціи и Швейцаріи на всѣхъ участкахъ, гдѣ приходилось имѣть дѣло съ балластомъ, содержащимъ земляныя примѣси, рѣшено избавиться отъ послѣднихъ помощью тщательнаго грохоченія. Стоимость балластировки, конечно, значительно повысилась, но за то достигалась совершенная осушка полотна. Для очищанія и промыванія балласта въ ходу разнаго рода вращающіеся экскаваторы съ грохотами. Въ Revue Gen. des chm. d. f. за 1886 г. имѣется статья Pieron et Gasnier, въ которой они цифрами доказываютъ, что всегда является болѣе экономнымъ примѣнять безукоризненный балластъ. Приведемъ цифры которыми пользовались упомянутые авторы, помня, что онѣ могутъ значительно отличаться отъ соотвѣтственныхъ цифръ для Россіи.

Прежде всего ими составлена таблица (приведенная ниже), содержащая свѣдѣнія о расходѣ на рабочую силу fno ремонту пути на многихъ желѣзнодорожныхъ линіяхъ при балластѣ различныхъ качествъ. Изъ этой таблицы можно вывести, что при скверномъ балластѣ на ремонтъ 1 километра пути нужно въ годъ круглымъ счетомъ 200 рабочихъ дней, при среднихъ качествахъ балласта 150, а при хорошемъ естественномъ или очищенномъ отъ примѣсей балластѣ 100 дней. |Слѣ-довательно переходъ отъ худого балласта къ хорошему даетъ 50% экономіи, или, считая по 3,50 франка рабочій день, — экономію 350 франковъ на километръ въ годъ, что соотвѣтствуетъ капиталу 7000 франковъ.

2 ч S «з Число наръ поѣздовъ. а Ьа Число рабочихъ дней на годъ и килом.

о '5 >2 ь * 2 SB g а а . 1 ч <ѵ С- Еч При плохомъ баллистѣ. При бал. ср. качества. При бал. нов. или очиш.. Примѣчаніе.

са со сЗ 1 2 ч са Ііо сто нихъ. Р* е® >-» х 33 t* SS *> ■€* tfi sa са Двойн. нутъ. Один путь. Двойн. путь. Один. нутъ. Двойн. путь. Один. путь

н »,78 37 60 Работа но ремонту

30 380 — — — 205 — состояла ивъ: раз-

7,8 10,3 32 57 — — _ — 276 — — — рывки пути, йодъ-

Cfl — — — — — — — 200 — емки, цодбивкн, ис-

1 — — — — 210 — — — — правлен. зарубовъ,

са 4,43 30 38 — — — 240 — — — иснравлеп. подук-

а 11,69 32 25 — 372 — — — 210 — лонкн, подвиич. шу-

і,іб 22 26 — 480 — — — — — руновъ и гаекъ.

*=? 4,3 290 рехтовва пути, за-сниви и заравниванія балластд.

Въ среднемъ. , , ! 410 [ _ 268 205

А я Число

.5 я 2 *5 5 64 С> 03 паръ поѣздовъ. а ы Число рабочихъ дней на годъ и килом.

я 02 Я 'S 8 2 сз ~ tr ев ^ Я 1 ка N4 Я 02 • При плохомъ балластѣ. При бал ср. качества. При бал. нов. или очищ. Примѣчаніе.

со ев И 5 £ Ч оЗ ►=£ Я о Я а = р* & ^ X я Я о я fcfi SS О «з ta es а Двойн. путь. Один. путь. Двойн. путь. Один. путь. Двойн. нуть. Один. путь.

fc* . Я а 40,09 8 и — 1 155

я ^ и й 22,81 12 іб ■ • 145

я

5 10 10 — — — — 150 — 88

Вт. среднемъ . • • — — — 150 — 88 ъ

12,10 4 2 — — — — 104 — —

иО 19,39 5 12 _ 123 Балластъ шлаков.

15,7 5 3 — — — — — — 97

Я

Я « о 13,7 8 9 37 — — — — — 92

fc* Я 43,25 8 3 — — . _ __ 95 Балластъ изъ ма-

я шин. шлаковъ.

5,4 4 3 — — — — 139 — 72 іі

Я

8,61 6 1 30 — / — 132 — —

Въ среднемъ . • - — — — 145 — 96

Принимая, что замѣна плохого балласта хорошимъ даетъ на каждый километръ экономіи 7000 франковъ, видимъ, что, помимо иныхъ преимуществъ, просто съ точки зрѣнія коммерческаго разсчета слѣдуетъ выбрать балластъ высокихъ качествъ, если цѣна кубическаго метра такого балласта выше цѣны плохого не болѣе какъ на 7000 : 1825=3,85 франковъ. Здѣсь предположено, что для балластировки километра пути надо 1825 куб. мет. балласта. Остается выяснить, сколько можетъ стоить замѣна одного балласта другимъ. Если имѣющійся подъ рукою матеріалъ для балласта является смѣсью гальки или крупнаго гравія съ мелкимъ пескомъ, можно достигнуть прекраснаго результата, прогрохотивши смѣть и отмывъ весь песокъ. Это можетъ обойтись 0,50—1 франковъ съ куб. метра. Если этотъ способъ непримѣнимъ, надо привезти балластъ изъ далекихъ карьеровъ. Доставку кубическаго метра балласта на километръ разстоянія авторы считаютъ 0,03 франка (расходъ провозки поѣзда въ 20 вагоновъ по 5,5 куб. метровъ каждый съ возвратомъ назадъ пустыхъ вагоновъ на разстояніи 46 километровъ

7

Техническая

сторона

вопроса.

обходился 168,40 фр., слѣдовательно расходъ на куб. метръ и километръ 163,4 : 46.110=0,03 фр.). Значитъ по экономическимъ соображеніямъ выборъ можетъ пасть на карьеръ съ плохимъ балластомъ только въ случаѣ, если хорошій балластъ находится дальше на 3,85 : 0,03=128 километровъ и больше.

На имѣющейся линіи съ плохимъ балластомъ остается вырѣшить, выгоднѣе ли произвести очистку балласта съ добавленіемъ соотвѣтственной части или же весь балластъ замѣнить новымъ. ІІо наблюденіямъ сказанныхъ авторовъ первое сіоитъ 65 70 фр. на километръ, а второе 6940 франковъ, т. е. меньше той экономіи въ 7000 франковъ на работы по уходу за путемъ, которая получается -отъ примѣненія хорошаго балласта.

VI. Характеристика балластовъ рускихъ жел. дорогъ.

§ 27. Состояніе балластнаго слоя на русскихъ желѣзныхъ дорогахъ заставляетъ желать много лучшаго. На это есть оффиціальныя указанія. Напримѣръ, докладъ Министру Путей Сообщенія Департамента желѣзныхъ дорогъ отъ 22 Сентября 1897 года за Л* 1896 „Объ улучшеніи и пополненіи балластнаго слоя на казенныхъ и частныхъ желѣзныхъ дорогахъ“ начинается словами:

„Имѣя въ виду, что на нѣкоторыхъ линіяхъ желѣзнодорожной сѣти балластъ имѣется въ недостаточномъ количествѣ или не надлежащаго качества, по приказанію г. Министра Путей Сообщенія, предложено было Начальникамъ казенныхъ и Управляющимъ частныхъ желѣзныхъ дорогъ представить въ-Департаментъ слѣдующія свѣдѣнія:

1) на какихъ верстахъ балластный слой долженъ быть пополненъ за его недостаточностью;

2) на какихъ верстахъ имѣется недоброкачественный балластъ,

требующій замѣны, и >

3) на какихъ верстахъ требуется покрытіе балластнаго слоя щебнемъ“.

Изъ доставленныхъ на этотъ запросъ свѣдѣній по нѣкоторымъ дорогамъ видно, что на многихъ линіяхъ балластъ мелкій, песчаный, мѣстами глинистый (напр. Полѣсскія жел. дор.), на иныхъ дорогахъ мелкій, иловатый, глинистый песокъ (Балтійская).

Есть дороги, на которыхъ, мѣстами высота слоя балласта меньше 0,15 саж.

На нѣкоторыхъ дорогахъ балластъ вообще хорошъ (на Владикавказской грохоченый гравій средней крупности или смѣсь гравія съ пескомъ).

Преобладающимъ въ Россіи сортомъ батласта является мелкій песокъ. Тамъ, гдѣ этотъ песокъ не слиткомъ мелкій, примѣсь глины въ немъ весьма мала (Иваногородо-Домбровская линія), результаты получаются удовлетворительные. На многихъ линіяхъ песокъ слишкомъ мелкій (Московско-Кіево-Воронежская, нѣкоторыя липіи Рязано-Уральской ж. д. и проч.). При большемъ движеніи по такимъ .линіямъ является необходимымъ покрывать балластъ слоемъ щебня. На Рыбинской желѣзной дорогѣ часть протяженія покрыта мелкимъ камнемъ, получаемымъ при добываніи балласта изъ карьеровъ. Линіи съ усиленнымъ движеніемъ покрываются щебеночнымъ верхнимъ балластомъ даже въ случаѣ, если нижній балластъ состоитъ изъ крупнаго песку (напр. Николаевская ж. д., Московско-Курская).

На весьма большомъ числѣ .линій ощущается недостатокъ высоты балластнаго слоя, опредѣляемый въ 10—20°/о.

Стоимость балласта колеблется въ небольшихъ предѣлахъ, отъ 2 до 5 руб. При замѣнѣ недоброкачественнаго балласта новымъ, въ виду трудности этой работы безъ перерыва движенія, стоимость куба достигаетъ 10 руб.

Для верхняго щебеночнаго баліаста на версту пути требуется щебня 30—50 куб. саж., что, при цѣнѣ его 25—30 руб., составитъ расходъ кругло 1000 руб. на версту одиночнаго пути.

На русскихъ желѣзныхъ дорогахъ въ большинствѣ случаевъ употребляются для балласта песчаные матеріалы, какіе имѣются подъ рукою, а Россія, какъ извѣстно, богата частью рѣчнымъ, а главнымъ образомъ мелкозернистымъ овражнымъ сыпучимъ пескомъ, легко расползающимся, выдуваемымъ вѣтрами и еще легче вымываемымъ дождями и нерѣдкими ливнями. При частой осадкѣ балластнаго слоя и несвоевременной досыпкѣ путь обыкновенно держится въ проектномъ уровнѣ на ежегодно досыпаемомъ слоѣ балласта.

Профиль нормальнаго балластнаго слоя для русскихъ желѣзныхъ дорогъ установленъ въ техническихъ условіяхъ проектированія магистралей. Толщина балластнаго слоя опредѣлена на перегонахъ, считая толщину отъ подошвы рельсовъ по линіямъ рельсовъ: не менѣе 0.25 саж. въ сухихъ выемкахъ или на пасыпяхъ изъ песчанаго грунта, при высотѣ таковыхъ не свыше 1 с. Діа станціонныхъ и разъѣздныхъ путяхъ, а равно и въ междопутіи толщина баліастнаго слоя можетъ быть уменьшена до 0,23 с.

При балластѣ изъ гальки или мелкаго щебня указанная толщина балластнаго слоя какъ на перегонахъ, такъ и на станціяхъ можетъ быть уменьшена на 0,05 сж. При грунтахъ глинистыхъ и [вообще вязкихъ

7*

толщина балластнаго слоя подъ рельсовыми путями должна быть соотвѣтственно увеличена. Ширина балластнаго слоя на уровнѣ подошвы рельсооЪ должна быть не менѣе 1,45 саж., а пологость откосовъ не менѣе полуторной.

Къ такому профилю со временемъ должны перейти всѣ дороги, но въ настоящее время имѣется многообразіе профилей въ зависимости отъ условій постройки данной линіи и отчасти отъ условій эксплоатаціи, подъ вліяніемъ которыхъ могли измѣниться первоначальные профили балластнаго слоя. Увеличеніе профиля балласта на старыхъ насыпяхъ вообще весьма затруднительно, такъ какъ уширеніе, а также возвышеніе слоя балласта сопряжено съ уменьшеніемъ или полнымъ исчезновеніемъ бермъ на верхней грани землянаго полотна. Послѣднее представляетъ серьезныя неудобства, такъ какъ балластный профиль тогда плохо держится въ правильномъ видѣ и много матеріала осыпается подъ откосы, иногда засыпая кюветы и канавы.

Въ послѣднее время толщина балласта русскихъ дорогъ задается чаще всего 0,22 саж. подъ'рельсомъ, при объемѣ слоя на версту 160 ко. сж. Изъ многихъ чертежей видно, что ширина слоя поверху на главныхъ линіяхъ Россіи вообще достаточна, — она для одиночныхъ путей около 8,1—3,4 м.*, есть нѣкоторыя линіи (напр. Екатеринбургъ—Челябинскъ) съ шириной балласта по верху 2,76 м. (1,29 с.). Высота слоя по большей части 0,40—0,47 м.1) и даже (Николаевская ж. д.) 0,75 м. На нѣкоторыхъ линіяхъ толщина подъ рельсами всего 0,25 м. (Екатеринбургъ— Челябинскъ), 0,37 (Владикавказа ж. д.) и т. д. Покрытіе щебнемъ практикуется только исключительно на .линіяхъ съ сильнымъ движеніемъ; толщина щебеночнаго слоя около 0,1—0, 12 м., крупность щебенокъ 0,04— 0,06. м.

Въ 1897 году Совѣщательнымъ Съѣздомъ Инженеровъ Службы Пути было постановлено считать нужнымъ доводить толщину балласта подъ подошвой шпалы до 0,20 саж. Въ 1898 г. Общество Московско-Впндаво-Рыбинской ж. д. въ проектѣ Техническихъ Условій постройки линіи Москва—Виндава предполагало толщину балласта въ 0,16 саж. подъ подошвой рельса. Вопросъ объ этомъ разбирался тогда въ Инженерномъ Совѣтѣ Министерства Путей Сообщенія (докладчикомъ былъ Л. Ф. Николаи). Съѣздъ, придя къ упомянутому выше заключенію о толщинѣ балласта въ 0,20 саж., имѣлъ въ виду главнымъ образомъ обезпеченіе полотна и особенно насыпей отъ балластныхъ корытъ, при чемъ призналъ, что для обезпеченія равномѣрной передачи давленія на полотно и слѣдовательно предохраненія его отъ балластныхъ корытъ

1) По Аничкову (Устойчивость желѣзнодорожн. пути. Иижеиеръ 1890 г.) въ среднемъ толщина балласты, слоя въ Россіи 0,20—0,30 саж.;.

—толщина балласта должна быть не менѣе 0.20 саж. при наилучшихъ условіяхъ грунта.

При этомъ Съѣздъ постановилъ: для обезпеченія, по возможности, хорошаго отвода отъ полотна воды, просачивающейся сквозь балластъ, въ виду почти повсемѣстно примѣняемаго способа балластировки пути послѣ предварительнаго открытія рабочаго или временнаго движенія по небалластированному пути, слѣдуетъ отъ линіи подошвы внѣшнихъ концовъ шпалъ дѣлатъ скосы въ поперечномъ профилѣ полотна, придавая имъ уклоны: при сухихъ и песчаныхъ грунтахъ въ 0,10, а при глинистыхъ жирныхъ—до 0,20.

Такимъ образомъ Съѣздъ устанавливалъ толщину балластнаго слоя только съ точки зрѣнія обезпеченія полотна отъ образованія балластныхъ корытъ.

Есть и другіе факторы, отъ которыхъ должна зависѣть толщина балластнаго слоя, а именно: скорость и нагрузка на ось, въ связи съ типомъ рельса п разстояніемъ между шпалами.

Астъ въ свомеъ докладѣ Лондонскому Конгрессу заключаетъ, что: для того чтобы путь достигъ предѣльнаго значенія сопротивленія (limite superieure de la capacite de service), толщина балластнаго слоя должна быть не менѣе 0,4 метра, а подъ подошвой шпалъ не менѣе 0,3 м. Вообще онъ считаетъ, что толщина балластнаго слоя должна зависѣть отъ свойствъ грунта подъ балластомъ.

Л. Ф. Николаи въ докладѣ своемъ Инженерному Совѣту по вопросу о нормальной толщинѣ балласта указываетъ, что, чѣмъ выше качество балласта (коэффиціентъ С самъ зависитъ отъ достаточной твердости грунта полотна, качествъ баллласта и достаточной ширины его) и благопріятнѣе условія грунта, тѣмъ меньше можетъ быть толщина балласта. Достаточная высота балласта имѣетъ еще другое важное значеніе, на что указано въ постановленіи XIY Съѣзда,—предупредить образованіе пучинъ.

Стецевичъ полагаетъ, что» наименьшая толщина балластнаго слоя подъ подошвой шпалъ должна быть 0,15 саж. въ выемкахъ, а въ насыпяхъ до 0,17 с.

Условія для опредѣленія минимальной толщины балласта Л. Ф. Николаи беретъ слѣдующія: надо, чтобы давленіе, переданное отъ подош-

К 5

вы шпалы на полотно, не превосходило 1,5 —:т (0,6 п. на кв. дм.); при

СМ

этомъ онъ беретъ въ песчаномъ балластѣ половинный уклонъ распредѣленія давленія, а въ балластѣ изъ мелкаго щебня или крупнаго гравія —одиночный. Для разсчета принимается, что давленіе оси цѣликомъ воспринимается одной шпалой нормальныхъ размѣровъ. Такой способъ разсчета, независимо отъ типа рельса, оправдывается тѣмъ, что, судя

по теоретическимъ изслѣдованіямъ, давленіе на стыковыхъ шпалахъ доходитъ до 1,09 Р и кромѣ того должна быть принята въ разсчетъ перегрузка на ходу, каковая перегрузка опредѣляется коэффиціентомъ 1,7.

Сѣченіе рельса и разстояніе между шпалами Николаи не совѣтуетъ брать въ разсчетъ при опредѣленіи необходимой толщины балластнаго слоя, пользуясь этими элементами лишь для уменьшенія напряженія въ рельсѣ и для приданія пути болѣе жесткости какъ въ вертикальномъ, такъ и въ горизонтальномъ направленіяхъ.

По этимъ даннымъ Николаи опредѣлилъ наименьшую толщину при давленіи оси до 12 т. при крѣпкомъ грунтѣ—для балласта песчанаго въ 0,15 саж. и для щебеночнаго 0,10 саж.

Эти нормы имъ принимаются лишь для полотна въ сухихъ выемкахъ и насыпяхъ не свыше 0,5 саж. Для сырыхъ же выемокъ, а также для насыпей выше 0,5 саж., за исключеніемъ насыпей изъ песчанаго грунта, наименьшую высоту балласта опредѣляетъ въ 0,17 и соотвѣтственно 0,12 саж.

При этомъ докладчикъ оговаривается, что скорость движенія предполагается до 50 вер. въ часъ, ширина балластнаго слоя поверху 1,45 саж. п при увеличеніи нагрузки осей толщина балластнаго слоя должна быть соотвѣтственно увеличена.

Что касается вопроса о томъ, должна ли при сооруженіи линіи норма высоты балластнаго слоя быть достигаема сразу, инженеръ Сте-цевичъ думаетъ, что положеніе балластнаго слоя надлежащихъ размѣровъ при самомъ началѣ постройки линіи имѣетъ весьма существенное значеніе, какъ въ отношеніи прочности пути и постепеннаго его укрѣпленія, такъ, главнымъ образомъ, и въ виду затруднительности впослѣдствіи при эксплоатаціи .линіи дѣлать подсыпку балластнаго слоя 4). Бъ виду сего лучше было бы при открытіи временнаго движенія оставлять полотно вовсе безъ балластнаго слоя, чѣмъ дѣлать таковой недостаточныхъ размѣровъ. Съ другой стороны, по его мнѣнію, излишняя толщина балластнаго слоя пе приноситъ пикакой существенной пользы, какъ это-показалъ опытъ б. Риго-Орловской и Риго-Динабургской жел. дорогъ.

Приведемъ еще нѣкоторыя свѣдѣнія объ употребленіи въ Россіи шлаковъ вмѣсто песка. ,у. и-

Шлаки доменныхъ печей кое гдѣ были употреблены въ качествѣ балласта, но главнымъ образомъ на подъѣздныхъ путяхъ, поэтому опыта въ этомъ отношеніи мало. Вообще выяснилось, что:

1) водопропускаемость шлака вполнѣ удовлетворительна, путь уложенный на шлакѣ размывается труднѣе уложеннаго на мелкомъ пескѣ;

1) Инж. Иітольцманъ другого мнѣнія. Въ докладѣ Собранію II. П. С. (Извѣстія за 1906 и 1907 г.) онъ рекомендуетъ нря постройкѣ доводить толщину балласта до 0,16 cs. н при глинѣ до 0,20 сж.

2) Но устойчивости путь уложенный на шлакѣ не уступаетъ пути на мелкомъ балластѣ.

3) Хотя по удѣльному вѣсу угольный шлакъ легче баіласта, но вслѣдствіе большой крупности частицъ, изъ которыхъ состоитъ шлакъ, и свойства его слеживаться лучше—онъ выдувается вѣтромъ въ меньшей степени сравните.тьно съ мелкимъ балластомъ.

Что касается примѣненія каменноугольнаго шлака, то выходитъ, что для главныхъ путей онъ оказывается слабымъ матеріаломъ.

7-й Совѣщательный Съѣздъ Инженеровъ Службы Пути 1889 года на вопросъ Департамента желѣзныхъ дорогъ о возможности и цѣлесообразности употребленія угольнаго шлака для балластировки пути—постановилъ: а) въ виду присутствія сѣрнистыхъ соединеній въ угольномъ шлакѣ, послѣдній можетъ оказать вредное is вліяніе на желѣзныя части верхняі’О строенія, б) -шпалы, пролежавшія на угольномъ шлакѣ, сравнительно скоро дѣлаются дряблыми, древесина принимаетъ синеватый цвѣтъ, в) вслѣдствіе плохой теплопроводности шлака пучины при употребленіи его вмѣсто балласта уменьшаются (Рязанско-Вяземская и Балтійская ж. д.).

§ 28. Приводимъ нѣкоторыя данныя о стоимости балластировки на русск. желѣзныхъ дорогахъ. Построечные смѣты и отчеты даютъ среднюю стоимость 1 кѵб. саж. балласта 7—10 руб. Средняя цѣна кубической саж. балласта Сибирской желѣзной дороги но отчету Комиссіи Михайловскаго опредѣлена въ 7 р. 53 к. Полная стоимость кубической сажени балласта на Сибирской желѣзной^дорогѣ нри эксплоатаціи слагается изъ слѣдующихъ составныхъ частей: 1) оборудованіе подвижного состава для перевозки балласта, аренда карьеровъ, администрація (десятники, начальники карьеровъ и т. д.), премія агентамъ|Слѵжбъ Движенія и Тяга, съемъ турфовъ,^ т. е. верхнихъ сдоевъ земли .^покрывающихъ на мѣстѣ балластъ, устройство траншей и другія вспомогательныя работы—все вмѣстѣ стоитъ отъ 1 р. 20 к. на западныхъ участкахъ, до 1 р. 60 к. на восточныхъ участкахъ; 2) рабочая сила по нагрузкѣ балласта и выгрузкѣ его на мѣстѣ стоитъ отъ 2 р. (на Западѣ) до 3 р. 15 к. (на восточныхъ участк..); 3) перевозка, при среднемъ разстояніи отъ карьера] до мѣста! выгрузки въ 50—70 вер., стоитъ на Западныхъ участк. около 3 руб., на Восточныхъ 4 р. (примѣняется льготный тарифъ 1/200 коп. съ пуда—версты; при нормальномъ тарифѣ расходъ будетъ вдвое большій); при этомъ не учтены нѣкоторые расходы по ремонту и амортизаціи подвижного состава.

На черт. 22 представлено расположеніе карьеровъ на линіи Сибирской жел. дороги. Самое большое разстояніе имѣется между карье-

Экоиоинчв-ская схороіа вопроса.

рами: Омскимъ и Кривощековскимь, именно 1324—746 вер.=578 вер., при чемъ послѣдній карьеръ обслуживаетъ 500 верстъ' пути, что является прямо колоссальной цифрой. На всемъ указанномъ протяженіи нѣтъ карьеровъ вблизи дороги; есть одинъ у середины означеннаго перегона, но онъ отстоитъ отъ дороги на 40 вер. Имъ пользовалась постройка линіи, но при эксплоатаціи оказалось выгоднѣе его закрыть, потому, что, за его бѣдностью, нельзя было организовать вывозку на далекое разстояніе и тѣмъ значительно сократить разстояніе возки изъ основныхъ карьеровъ, а между тѣмъ потребовалось бы спеціальное оборудованіе.

На Сибирской желѣзной дорогѣ по ежегоднымъ смѣтамъ имѣется на пополненіе балластнаго слоя, уменьшающагося отъ износа, выдуванія и вымыванія по 5—6 куб. саж. на версту, между тѣмъ какъ фактически приходится вывозить изъ карьеровъ на пополненіе по 14—20 куб. саж., т. е. вмѣсто 4°/0—11°/0 имѣющагося въ пути балласта. Сверхъ того имѣется ежегодно кредитъ на попо.шеніе балласта послѣ поврежденій его отъ ливней; на это полагается для всей дороги 2000 куб. саж., т. е. нѣсколько менѣе куба на версту пути; между тѣмъ ливни вымываютъ ежегодно на дорогѣ 4000—5000 кубовъ. Почти весь этотъ расходъ на исправленіе поврежденій балласта отъ ливней приходится дѣлать на западныхъ участкахъ дороги, гдѣ значительно хуже балластъ. Это обстоятельство наглядно указываетъ на выгодность получать лучшій балластъ даже при сравнитаіьно большемъ разстояніи возки.

Въ весьма многихъ карьерахъ имѣется въ пескѣ обильная примѣсь гальки разной крупности. Часто высыпаютъ ее въ путь вмѣстѣ съ пескомъ, но этого не слѣдуетъ дѣлать, а отсѣивать или отбирать всѣ крупныя части и употреблять затѣмъ на верхній балластъ или на подбивку стыковыхъ шпалъ. Въ договорахъ на балластировку на Сибирской желѣзной дорогѣ находимъ цѣны за выставку въ призмы 1 куб. саж. гальки (съ отсѣвкой отъ песку, безъ расколки) отъ 9 до 14 руб. въ зависимости’ отъ діаметра камней; почти таже цѣна назначена за расколку и заготовку этихъ камней въ щебень. Нагрузка въ вагоны и выгрузка гальки или щебня стоитъ 6 рублей, тогда какъ таже работа для песку 2 рубля.

Учесть по договорамъ и отчетамъ дѣйствительную стоимость балластировки съ 1 куб. саж. балласта весьма трудно, такъ какъ развозка производится дорогою своими средствами, съ отнесеніемъ расходовъ за провозъ на самые различные источники кредита, причемъ нѣкоторые расходы, напримѣръ износъ подвижного состава и пр., иногда совсѣмъ не учитываются. Поэтому составить себѣ вполнѣ ясное представленіе о томъ, какое разстояніе развозки является самымъ выгоднымъ, по боль-

шей части нельзя, приходится рѣшать подобные вопросы чаще всего на глазъ и на основаніи общихъ* соображеніи, а также считаясь съ удобствами движенія рабочихъ поѣздовъ и обмѣна паровозовъ.

Обмѣръ балласта для оплаты подрядчику производится обыкновенно по количеству вагоновъ, при чемъ каждому типу вагоновъ соотвѣтствуетъ опредѣленное наполненіе,'которое опредѣляется на основаніи пробнаго взвѣшиванія нагруженнаго балластомъ вагона на вагонныхъ вѣсахъ. 3 0/0 отъ объема оплатѣ не подлежитъ, какъ назначенные на раструску. Такъ какъ степень разрыхленія балласта при переходѣ отъ слежавшагося состоянія неодинакова въ зависимости отъ условій залеганія пластовъ, количества примѣсей и даже степени влажности (колеблется отъ 10 до 15 °/0), притомъ слѣдить за правильной нагрузкой всѣхъ вагоновъ весьма трудно, а рабочимъ и подрядчику всегда выгоднѣе не насыпать вагоны до полной мѣры, то этотъ способъ обмѣра является приводящимъ къ недоразумѣніямъ и всегда невыгоднымъ для дороги, и его надо было бы оставить, а дѣлать пріемку по обмѣру выбраннаго изъ балластьера объема въ плотномъ тѣлѣ. Пришлось бы производить каждый разъ довольно подробную съемку карьера поперечными профилями, но за то была бы достигнута точность учета. При практикующемся способѣ пріемки балласта не надо опредѣлять, какое разрыхленіе будетъ имѣть тотъ или иной балластъ, а разсыпаютъ на указанномъ мѣстѣ теоретическій объемъ балласта, прибавляя только 5—8 °/0 на уплотненіе слоя въ насыпи.

При употребленіи въ Россіи на балластъ рѣчного, а главнымъ образомъ мелкозернистаго овражнаго песка, имѣетъ мѣсто постоянная осадка пути, при чемъ, такъ какъ балластный слой обыкновенно не пополняется своевременно, то на безпрерывныя исправленія поврежденій пути, т. е. общій ремонтъ его, расходуется въ среднемъ на русскихъ желѣзныхъ дорогахъ 70—100 руб. въ годъ на каждую версту пути.

На хорошемъ жертвянномъ, слегка глинистомъ балластѣ путь разъ хорошо подбитый и исправленный въ началѣ лѣта не требуетъ никакихъ работъ до поздней осени, хотя впрочемъ дорогія для устойчивости пути качества балласта: крупнозернистость и одновременно большая степень сцѣпленія—сильно затрудняютъ смѣну шпалъ, такъ какъ спекшійся въ плотную массу балластъ не поддается лопатѣ и заступу и для вынутья изъ него шпалы приходится взламывать его кирками пли ломами.

Полагая, что при лучшемъ качествѣ балласта удалось бы сохранить на ремонтъ* пути и пополненіе балластнаго слоя половину указанныхъ выше 100 руб. съ версты, требующихся нынѣ на ремонтъ одного балластнаго слоя, т. е. 50 руб. ежегодно, можно бы капиталъ,

съ котораго 50 руб. составляютъ годовые проценты, т. е. примѣрно 1000 руб., обратить на улучшеніе качества балласта-, это значитъ, что можно итти на увеличеніе почти вдвое нынѣшней средней стоимости балласта, лишь бы имѣть его качества лучше. Съ другой стороны видно, что если бы мы захотѣли привозить лучшій матеріалъ для балласта изъ болѣе далекихъ мѣстностей, пришлось бы ограничиться въ силу экономическихъ совбраженій двойнымъ, самое большее тройнымъ разстояніемъ, чѣмъ предѣльное нынѣ употребляемое. Назначивъ подобное разстояніе около 1000 верстъ, видимъ, что во многихъ случаяхъ надлежало бы организовать въ извѣстныхъ округахъ Россіи заготовку хорошаго балласта въ центральныхъ пунктахъ, но вездѣ этого сдѣлать нельзя. Напримѣръ въ Сибири хорошій балластъ во многія части линіи пришлось бы подвозить съ разстояній болѣе значительныхъ, чѣмъ 1000 вер., поэтому здѣсь надо бы разработать методъ очистки балласта и пробовать примѣнять болѣе соотвѣтствующій профиль какъ полотна, такъ п балластнаго слоя. Всѣ эти вопросы слѣдовало бы разрѣшить возможно тщательнѣе, а для этого необходимо всестороннее изслѣдованіе экономической стороны вопроса о заготовкѣ и развозкѣ балласта на всѣхъ русскихъ желѣзныхъ дорогахъ.

ЗАКЛЮЧЕНІЕ.

§ 29. Самой трудной задачей въ вопросѣ о верхнемъ строеніи пути является выясненіе вертикальныхъ и горизонтальныхъ колебаній при движеніи но пути грузовъ и увеличенія ноиряжепій отъ динамическаго дѣйствія.

Вліяніе скорости передвиженія но желѣзнымъ дорогамъ должно быть, по существу, такимъ же, какъ и по обыкновеннымъ. Благодаря рессорамъ экипажей, вмѣсто ударовъ отъ паденія колесъ въ углубленія колесной дороги получаются періодическія увеличенія давленія на нее. При плохой дорогѣ, какъ показываютъ измѣренія на шоссейныхъ дорогахъ, рессоры даютъ около 33°/0 экономіи въ силѣ тяги. Скорость движенія ни въ смыслѣ сопротивленія, ни въ смыслѣ прочности пути не играетъ роли при хорошемъ состояніи шоссе, и даже ѣзда шагомъ больше разстраиваетъ такое шоссе, нежели ѣзда рысыо; если же состояніе шоссе дурное, то наоборотъ.

Dupuit изъ своихъ опытовъ вывелъ, между прочимъ, что сила тяги повозокъ не зависитъ отъ скорости.

Можно предположить, что съ возрастаніемъ напряженія въ проѣзжей части, появляющагося при движеніи по ней колесъ, растетъ сопри-

тпвленіе силѣ тяги. Если бы малыя неправильности въ формѣ колесъ оказывали существенное вліяніе на напряженія въ проѣзжей части, то-это вліяніе при большихъ скоростяхъ сказывалось бы значительнымъ увеличеніемъ этихъ напряженій и слѣдовательно сила тяги повозокъ не могла бы не зависѣть отъ ихъ скорости. Рельсовый путь, во всякомъ случаѣ, можетъ быть сравниваемъ только съ хорошо содержащимся шоссе, поэтому можно пре дно лагать, что увеличеніе скорости движенія, само по себѣ, почти не увеличиваетъ вертикальныхъ давленій па рельсы. Увеличеніе напряженія въ матеріалѣ рельсовъ отъ дѣйствія скорости, появляющіеся нри значительныхъ скоростяхъ выгибы рельсовъ и разстройство пути слѣдуетъ приписать главнымъ образомъ горизонтальнымъ и скручивающимъ усиліямъ, появляющимся въ рельсахъ при движеніи паровозовъ и вагоновъ, а также перегрузу отдѣльныхъ колесъ, проявляющемуся особенно рѣзко при торможеніи и при измѣненіи скорости движенія. Увеличеніе же напряженія отъ неправильнаго вида шипъ, если судить по аналогіи съ обыкновенными дорогами, должно быть значительно меньше, чѣмъ увеличеніе его отъ указанныхъ выше причинъ.

То обстоятельство, что въ работѣ верхняго строенія пути принимаетъ участіе весьма много частей и обстоятельствъ (рельсы, скрѣпленія, шпалы, балластъ, грунтъ полотна, болѣе или менѣе плотное соприкосновеніе этихъ частей, неоднородность подбивки балласта, мѣстные выгибы и неровности, распредѣленіе нагрузки на отдѣльныя колеса, унругость рессоръ и вообще конструкція подвижного состава и т. д.), указываетъ, что какой иибудь одной формулой обнять всѣ явленія, происходящія въ матеріалѣ пути, въ особенности при движеніи по немъ поѣзда, и опредѣлить точно напряженія въ отдѣльныхъ частяхъ является немыслимымъ, но это не исключаетъ возможности найти такія формулы, которыя охватывали бы возможно много сторонъ явленія и давали основанія для сужденія о вліяніи свойствъ и размѣровъ разныхъ частей конструкціи, а также, при помощи введенія въ эти формулы поправочныхъ коэффиціентовъ, установленныхъ на основаніи произведенныхъ многочисленныхъ опытовъ, представляли бы возможность опредѣлять болѣе пли менѣе точно дѣйствительныя напряженія въ частяхъ пути и отношенія ихъ въ допускаемымъ напряженіямъ. Изгибъ разныхъ балокъ, особенно принимая во вниманіе всевозможныя особыя условія, при которыхъ работаютъ разныя части сооруженій и машинъ, представляетъ явленія весьма сложныя, тѣмъ не менѣе теорія упругости развилась въ стройное знаніе и примѣненіе ея формулъ къ подсчету сооруженій отдаетъ неоцѣнимыя услуги техникѣ. Явленія, происходящія въ частяхъ желѣзныхъ мостовъ, гораздо сложнѣе тѣхъ, которыя предполагаются при разсчетѣ мостовъ на статическую нагрузку, и, какъ показали опредѣле-

нія при помощи измѣрительныхъ приборовъ деформацій въ частяхъ фермъ, формулы далеко не обнимаютъ всего комплекса явленій, однако изъ всего этого отнюдь не слѣдуетъ, что нынѣшняя теорія мостовъ есть лишь самообманъ и что, совершенствуясь, теорія не освѣтитъ въ достаточной мѣрѣ главныхъ сторонъ этихъ сложныхъ явленій.

Всего больше изучались до сихъ норъ напряженія въ рельсѣ, такъ какъ эта часть пути представляется на первый взглядъ наиболѣе серьезной, неся на себѣ непосредственно движущійся подвижной составъ и такъ какъ, вслѣдствіе близко изученной упругости стали, извѣстно съ весьма большой точностью, какія усилія и деформаціи возможно допустить въ рельсахъ того или другого типа. Разсужденія о деформаціяхъ остальныхъ элементовъ верхняго строенія по большей части не выходятъ изъ области искусства, такъ какъ не имѣется достаточнаго числа точныхъ наблюденій этихъ деформацій и ихъ весьма трудно обнять стройной теоріей. Правильнѣе всего, кажется, опредѣлять напряженія въ отдѣльныхъ частяхъ пути, исходя изъ величинъ формоизмѣненій ихъ при данныхъ условіяхъ.

Нельзя не обратить вниманіе на значеніе, какое имѣетъ для рельсоваго пути то или иное устройство паровозныхъ рессоръ и вообще всей конструкціи подвижного состава. Если примѣненімъ рессоръ на обыкновенной дорогѣ уменьшается въ значительной степени необходимая ■сила тяги и износъ пути идетъ гораздо медленнѣе, то съ увѣренностью, можно сказать, что прочность желѣзнодорожнаго пути и сопротивленіе его динамическому дѣйствію нагрузки въ высокй степени зависитъ отъ соотвѣтствія рессоръ паровоза съ вѣсомъ, расположеніемъ отдѣльныхъ частей н скоростью движенія паровоза. Такъ что разрѣшеніе вопроса о прочности путей зависитъ въ большой степени отъ прогресса въ конструкціи паровозовъ. Серьезное значеніе при этомъ имѣетъ расположеніе центра тяжести паровоза.

Повышеніе центра тяжести влечетъ за собой уменьшеніе порчи пути и износа колесъ, осей, буксъ и рамы. Оно дѣлаетъ ходъ паровоза болѣе мягкимъ, благодаря лучшей игрѣ рессоръ при боковыхъ качаніяхъ п на кривыхъ.

При ударѣ объ рельсы колесъ паровоза ребордами бандажей,—будь это подъ дѣйствіемъ центробѣжной силы при проходѣ по кривой, или же вслѣдствіе извилистости движенія паровоза,—сила удара, при одинаковыхъ прочихъ обстоятельствахъ, тѣмъ больше, чѣмъ ниже центръ тяжести. Давленіе паровоза на наружный рельсъ подъ дѣйствіемъ центробѣжной силы или извилистости движенія тѣмъ сильнѣе наклонено къ горизонтали, чѣмъ выше центръ тяжести и тѣмъ большая часть давленій на наружный' рельсъ будетъ направлена вертикально. Этимъ уменъ-

шается опасность схода, благодаря увеличенію нагрузки наружныхъ колесъ, а съ другой стороны уменьшается распирающее дѣйствіе паровоза.

Вліяніе на устойчивость всѣхъ частей пути неровностей на окружности колесъ паровоза и неправильнаго ихъ центрированія быть можетъ не является весьма1 большимъ, но вліяніе этихъ неровностей на напряженіе въ рельсѣ велико. Н. Петровъ (Записки И. Р. Т. О. Д® 7—8 за 1906 г.) выводитъ, что пренебреженіе вертикальной скоростью, пріобрѣтаемой подъ вліяніемъ неправильной формы колесъ, можетъ приводить къ невѣрному опредѣленію величины отношенія динамическаго давленія къ статическому до 2,67 разъ. Безспорнымъ является, что до полнаго изученія формы дѣйствительной траекторіи каченія груза по рельсамъ вопросъ о напряженіи въ рельсахъ и объ устойчивости пути серьезно не подвинется.

Въ статьѣ Н. Петрова „Состояніе вопроса объ изгибѣ рельсовъ (Желѣзнодорожн. дѣло 1904 г. Л" 5) приведены результаты несогласныхъ между собою наблюденій, сдѣланныхъ инженерами, заслуживающими одинаковаго довѣрія. Коюаръ и Фламашъ указываютъ, что наибольшіе прогибы получаются при проходѣ не наиболѣе нагруженныхъ осей паровозовъ, а при проходѣ тендеровъ и вагоновъ съ тормозами, когда отъ ударовъ, производимыхъ этими колесами, получаются прогибы въ два и три раза больше, чѣмъ при проходѣ паровозныхъ осей. Васютинскій тоже говоритъ, что увеличеніе осѣданія шпалъ на тонну статической нагрузки, вызванное большимъ динамическимъ дѣйствіемъ тендерныхъ колесъ въ сравненіи съ паровозными, колеблется въ предѣлахъ отъ 26 до 51 °/0. Но наблюденіямъ Стецевича получались максимальные прогибы подъ осями паровоза и ни одного случая не было большаго прогиба подъ колесами тормозныхъ осей тендера или вагоновъ. Опыты Дудлея подтверждаютъ возможность значительной разницы для тормозныхъ колесъ между динамическимъ и статическимъ давленіемъ (до 3,6 разъ).

Наблюдая прогибы рельса, мы имѣемъ дѣло съ весьма сложнымъ явленіемъ; часто, если не принять во вниманіе разницы въ качествахъ балласта, результаты наблюденій кажутся необъяснимыми. Стецевичъ, останавливаясь на одной изъ своихъ таблицъ, говоритъ, что путь Балтійской дороги при 18-ти фунтовыхъ рельсахъ не только значительно устойчивѣе въ вертикальномъ отношеніи, чѣмъ на Саратовской дорогѣ при 24 фунтовыхъ рельсахъ, но> что и напряженіе въ рельсахъ этого пути (тина 18 фун. въ и. ф.) меньше, чѣмъ въ рельсахъ 24 фун., уложенныхъ на Саратовской дорогѣ при одинаковыхъ пролетахъ между шпалами (коэф. балласта на первой дорогѣ приведенъ 9, на второй—3,5).

Динамическое дѣйствіе колесъ вообще, зависящее отъ движенія ихъ по изгибающемуся рельсу и отъ неправильностей вида рельсовъ и колесъ, по наблюденіямъ Фламаша, при скоростяхъ отъ 70 до 100 километровъ въ часъ можетъ превышать статическое на 100°/о этого послѣдняго (Астъ. Докладъ 4-му Еопгр.).

Н. Петровъ выводитъ, что вліяніе скорости само по себѣ сказывается увеличеніемъ давленія на незначительную величину, а вліяніе неровностей на рельсѣ и бандажѣ отзывается увеличеніемъ давленія въ 2'/j раза.

По наблюденіямъ Васютынскаго надъ рельсомъ типа ІУ (23, 4 ф. въ п. ф.) съ характеристикой Асо1/4 середина пролета между шпалами придавливается больше опоръ на 0,005; 0,010; 0,025; 0,037; 0,058; 0,070 и 0,1мм.,—въ среднемъ 0,044, тогда какъ по вычисленіямъ Петрова разница должна быть 0,024 мм. При тилѣ V съ Асо1/г (28,3 фун. въ иог. ф.) пониженіе середины рельса, когда колесо стоитъ надъ этой серединою, больше пониженія рельса надъ шпалою, когда колесо находится надъ шпалою; наблюденія дали эту разницу въ 0,015; 0,040; 0,060; по разсчету-же выходитъ 0,018. Для тормозныхъ колесъ наблюденія дали 0 — 0,065 вмѣсто 0,0145 и 0,005 — 0,14 вмѣсто 0.0135. Еоюаръ замѣтилъ, что иногда съ увеличеніемъ скорости движенія величина погруженія шпалъ уменьшается.

Увеличенія устойчивости и прочности верхняго строенія пути достигаютъ обыкновенно путемъ: 1) увеличенія числа шпалъ подъ звеномъ рельсовъ; 2) увеличенія профиля рельсовъ и 3) улучшеніемъ качества балласта. Уменьшеніе разстоянія между шпалами до 50 см. практиковалось прежде въ странахъ, гдѣ шпалы обходились очень дешево, рельсы-же сравнпте.іьно дорого и гдѣ, за недостаткомъ балласта и рабочей силы для содержанія пути, густо настланныя шпалы были единственнымъ средствомъ обезпечить кое-какую исправность колеи изъ рельсовъ легкаго типа; устройство это выводится изъ употребленія. Въ Россіи разстояніе между шпалами менѣе 70 сапт. практиковалось лишь какъ вре-мепная мѣра (на Николаев, ж. д.—63, 3 с.) Въ нормальныхъ условіяхъ разстояніе это должно быть принято 85—75 см. Очевидныя преимущества тяжелыхъ рельсовъ при усиливающемся движеніи заставляютъ дороги усиленно переходить къ большимъ профилямъ рельсовъ. Надо замѣтить, что при статической нагрузкѣ прочность балки на многихъ упругихъ опорахъ не увеличивается пропорціонально увеличенію мо-мепта сопротивленія сѣченія ея. Дѣйствительно, гибкая балка передаетъ нагрузку небольшему числу опоръ и преимущественно опорамъ, ближайшимъ къ мѣсту расположенія нагрузки. Съ увеличеніемъ жесткости балки нагрузка эта распредѣляется болѣе равномѣрно, а вмѣстѣ съ

тѣмъ увеличивается плечо дѣйствующаго момента, хотя нагрузка балки остается постоянною. Что касается опорныхъ давленій, то они уменьшаются по мѣрѣ увеличенія жесткости рельса. По наблюденіямъ Ва-сютыпскаго не обнаружено при переходѣ отъ рельсовъ вѣсомъ 31,45 клм., въ рельсамъ 38 к.—м., чтобы нагрузка колеса передавалась болѣе значительному числу шпалъ, по наибольшее осѣданіе шпалъ уменьшилось на 18 до 39°/0-

Осѣданіе шпалъ подъ нагрузкою, еслп-бы оно при небольшихъ грузахъ и было вполнѣ упругимъ вначалѣ, производитъ въ дѣйствительности послѣ сотепъ, тысячъ нагрузокъ и разгрузокъ постоянныя деформаціи ихъ основанія, требуя подбивки шпалъ, подъемки осѣвшаго пути и другихъ его исправленій. Чѣмъ больше давленіе рельса на шпалу, тѣмъ скорѣе переходить упругое осѣданіе ея въ постоянную деформацію, производящую при динамическомъ дѣйствіи колеса весьма значительныя добавочныя напряженія въ рельсѣ. Опыты Васютинскаго показываютъ, что коэффпц. постели получается для того-же балласта и нижняго строенія больше съ увеличеніемъ длины пшалъ пли съ переходомъ въ болѣе сильному рельсу. Зависимость эта пока ближе не изслѣдована. Коэф. постели при рельсахъ 28,3 получился на 70°/о болѣе, чѣмъ при рельсахъ 23,4 ф.ф., т. е. увеличился почти на томъ-же отношеніи, что и моментъ инерціи рельса.

Васютинскій держится взгляда, что постепенное усиленіе рельса и вообще верхняго строенія магистральныхъ линій вызвано почти исключительно причинами экономическаго, а не техническаго свойства, а именно—стоимостью содержанія и ремонта пути, которые при большой скорости поѣздовъ и слабомъ, неустойчивомъ, верхнемъ строеніи обходятся несоразмѣрно дорого.

Недостаточная техническая разработка вопросовъ, связанныхъ съ разсчетомъ верхняго строенія пути является причиною того, что усиленіе его до сихъ поръ всегда мотивируется необходимостью уменьшить напряженія въ рельсахъ.

Заграницей давно сознана важность для пути высокихъ качествъ балластнаго слоя и, по надлежащемъ освѣщеніи съ экономической стороны вопроса объ очисткѣ природныхъ балластовъ пли о доставкѣ съ далекихъ разстояній хорошихъ сортовъ балластнаго матеріала, тамъ этотъ вопросъ разрѣшенъ настолько удовлетворительно, что безъ принятія какихъ-либо другихъ мѣръ желѣзнодорожные пути тамъ прекрасно сопротивляются весьма сильному движенію и даютъ спокойную ѣзду. Улучшеніе пути должно заключаться въ увеличеніи общей его устойчивости и прочности помощью гармоническаго увеличенія этихъ качествъ во всѣхъ его составныхъ частяхъ. Прочность пути безусловно

зависитъ больше всего отъ качества балласта; съ ними связаны въ значительной степени расходы по содержанію пути; наконецъ, безъ надлежащаго всесторонняго изученія балласта и его роли въ верхнемъ строеніи пути немыслимо пе только правильное пониманіе дѣйствія движущихся грузовъ по пути, но даже правильная постановка методовъ изученія этого вопроса. Вотъ почему намъ кажется необходимымъ изучать свойства балласта опытнымъ путемъ на особо устроенной станціи, а затѣмъ послѣ изученія деформацій въ балластномъ слоѣ и рельсахъ отъ статическихъ нагрузокъ, перейти къ изученію этихъ деформацій въ пути подъ вліяніемъ движущихся паровозовъ и поѣздовъ.

Резюмируя все приведенное въ настоящемъ очеркѣ касательно изученія балласта, какъ части верхняго строенія пути, можно вывести слѣдующія положенія:

I. Сводя изученіе деформацій и напряженій во всѣхъ частяхъ пути къ изученію напряженій въ рельсахъ подъ вліяніемъ движущихся по нимъ паровозовъ, обыкновенно выводятъ формулы, кажущіяся теоретически обоснованными, но, въ виду слишкомъ большого упрощенія задачи и принятія цѣлаго ряда непровѣренныхъ гипотезъ, являющіяся невѣрными; полагаютъ, что, провѣряя въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ достаточность профиля рельсовъ, подучается возможность, если не предотвратить, то свести до минимума случая излома рельсовъ подъ проходящими грузами и вмѣстѣ съ тѣмъ уничтожить главную причину желѣзнодорожныхъ крушеній.

II. Только изученіе деформацій всѣхъ составныхъ частей верхняго строенія пути въ отдѣльности и въ совокупности можетъ привести къ знапію его жизни и опредѣленію тѣхъ мѣръ, какія въ состояніи увеличить безопасность движенія. Запасъ прочности въ рельсахъ еще не означаетъ, что имѣется не меньшій запасъ прочности и устойчивости въ остальныхъ частяхъ пути, наконецъ лопнувшій рельсъ является лишь весьма рѣдко причиной крушенія.

III. Формулы, по которымъ" нынѣ подсчитываютъ напряженія въ рельсахъ (предпо.іожителъно-устойчивость верхняго строенія пути) не выдерживаетъ строгой критики, особенно-же динамическая формула, основанная на предположеніи Винклера.

Предпочтительнѣе принять въ основаніе методъ Н. Петрова—по найденнымъ изъ наблюденій прогибамъ въ разныхъ точкахъ рельсоваго пролета вычислить статическія напряженія й по послѣднимъ—динамическія.

IV. Для возможности раціональнаго проектированія совокупности всѣхъ частей верхняго строенія пути необходимо возможно всесто-

ронне изучить балластъ, какъ самую неупругую часть и всего менѣе прочную.

У. Упругость балласта весьма незначительна и колеблется въ весьма незначительныхъ предѣлахъ, что подтверждается болѣе новыми наблюденіями. Измѣряя опусканія шпалъ въ разныхъ точкахъ пути и при разныхъ условіяхъ, получаемъ большія разницы въ цифрахъ пропорціональности полныхъ опусканій нагрузкамъ.

Поэтому слѣдуетъ изучать также коэфиціентъ податливости балластнаго слоя С0, характеризующій опусканія даннаго балласта какъ упругія, такъ и неуирѵгія.

УТ. Такъ какъ состояніе пути тѣмъ лучше, чѣмъ полнѣе балластный слой, слѣдуетъ считать С0 бблыпимъ у того балластнаго слоя, толщина коего больше. Принявъ для назначенія С„ методъ балловъ, для полученія Сп прибавляемъ къ С столько единицъ, сколько дециметровъ въ толщинѣ нижняго балласта, т. е. отъ полотна до подошвы шпалъ.

Обыкновенно полуширина балластнаго слоя больше полудлины шпалы на 10 см., при увеличеніи этой разницы на дециметръ слѣдуетъ прибавить 1 къ значенію Сп. Считая нормальной длину шпалы 2.7 м., прибавляемъ или отнимаемъ единицу па всякій дециметръ измѣненія этой длины. Если поверхность полотна обдѣлана правильно, дренирована или вполнѣ водонепроницаема, если мы увѣрены, что при этомъ нѣтъ балластныхъ корытъ, можно прибавить еще 1. а при обдѣлкѣ верха полотна скосами съ уклономъ 0,1—0,2 еще единицу.

Въ случаѣ примѣненія (при плохомъ мелкомъ балластѣ) американскаго выпуклаго профиля балластнаго слоя, слѣдуетъ прибавлять къ значенію Сп отъ 1 до 5, въ зависимости отъ соотвѣтствія профиля съ качествами матеріала балласта и удачныхъ практическихъ результатовъ примѣненія этой мѣры въ данномъ мѣстѣ.

УІІ. Лабораторные опыты съ балластами изъ 14 карьеровъ Сибирской ж. д. показали, что тѣ балласты хуже и менѣе упруги, которые менѣе однородны по крупности зеренъ. Для балластовъ, состоящихъ главнымъ образомъ изъ гальки или щебня, и въ коихъ примѣсъ гравія и песку меньше' 10°/о, къ значенію коэфф. С0 слѣдуетъ прибавлять 5, уменьшая эту цифру на единицу при увеличеніи примѣси на 10°‘/о. Для балластовъ, состоящихъ преимущественно изъ гравія (гравій—отъ діаметра зерна 5 мм. до 1 мм.) и песку,—прибавляемъ къ С0 единицу въ томъ случаѣ, если “преобладающій элементъ изъ указанныхъ двухъ входитъ въ смѣсь въ количествѣ не менѣе 30°/„ и еще единицу въ случаѣ, если средняя крупность песку отдѣльно взятаго не менѣе г/а мм. При содержаніи глины отъ 5 до Ю'Ѵ0 уменьшаемъ С0 наі, при содерж. до 15°/,, на 2, до 17°/0 на 3, при 19°/0на'4, при 20°/о на 5 и дальше,

отнимая 1 на каждый новый процентъ содержанія глины. Если ще-боночный балластъ состоитъ изъ очень круппоколотыхъ кусковъ, то надо уменьшить значеніе С(І на 1—2.

Если приняты спеціальныя мѣры противъ угона пути (планки у торцовъ шпалъ, связываніе шпалъ но нѣскольку, свайки, особо тща-тельпая подбивка стыковыхъ шпалъ мелкимъ щебнемъ и т. д.), надлежитъ къ величинѣ Сп прибавлять 1—5.

Если имѣются опыты съ опредѣленіемъ сопротивленія непагрѵжен-наго забалластированнаго пути, слѣдуетъ С’0 увеличить на число тоннъ, соотвѣтствующее замѣтному сдвиженію (не менѣе 2 мм.), за вычетомъ

2. ІІри отсутствіи подобныхъ опытовъ, если нижній и верхній балластъ состоитъ изъ средней крупности щебня съ острыми ребрами и углами, слѣдуетъ увеличить С0 на 2—3, для песчанаго < строугольнаго прибавлять 1, а для глинистаго, скользкаго уменьшить С’0 на 1: если шпалы покрыты сверху балластомъ, прибавлять къ С0 единицу. Если шпалы въ пути такихъ' размѣровъ, что подбивка йодъ ними держится долго, если не замѣчается неравномѣрныхъ осѣданій шпалъ или ихъ частей, шпалы не пригибаются и не пружинятъ, то слѣдуетъ прибавлять къ значенію С0 отъ 1 до 5.

Считая нормальную убыль въ годъ 5°'0 объема балластнаго слоя, слѣдуетъ для тѣхъ балластовъ, которые требуютъ большаго количества на ежегодный ремонтъ, уменьшить С0 на число процентовъ свыше указанныхъ 5.

VIII. Желая знать наибольшее возможное опусканіе шпалы, принявъ во вниманіе имѣющіяся свойства балласта, слѣдуетъ пользоваться

16а2-ь112а + 11 Р г,

:———j-------— . yz, введя въ нее С

32а (2а-t-5) D

вмѣсто С. Такъ какъ напряженіе въ рельсѣ существенно не измѣняется

напр. формулой Циммермана у-

отъ того, іюлучаютъ-ли шпалы сверхъ упругихъ прогибовъ еше и остаточные, то для разсчета прочности самаго рельса, пользуясь формулой

Циммермана М= ^ РІ, можно въ нее вводить С.

16а ■+■ 40

IX. Изъ опытовъ съ электровозами можно заключить, что при передвиженіи паровозовъ съ извѣстною скоростью чередующіяся то меньшія, то большія деформаціи въ пути только усиливаются отъ присутствія массъ съ перемѣннымъ движеніемъ, главная-же причина ихъ заключается въ невозможности держать путь идеально вырехтованнымъ.

X. Теорію, предложенную Н. Петровымъ для подсчета напряженій въ рельсахъ и прогибовъ пути при динамическомъ дѣйствіи нагрузки, слѣдуетъ считать не дающей достаточно вѣрныхъ результатовъ при подсчетѣ напряженій въ матеріалѣ рельсовъ, но его .способъ слѣдовало-бы

примѣнять для опредѣленія осадокъ шпалъ и балласта при движеніи по пути грузовъ съ различной скоростью. При этомъ въ его формулѣ слѣдуетъ замѣнить черезъ С0 коэффиціентъ С, который онъ ошибочно принимаетъ колеблющимся въ значительныхъ предѣлахъ. Для каждаго пути слѣдовало-бы установить максимальную величину неровностей по вертикали, какую слѣдовало-бы вводить въ подобный подсчетъ осадокъ.

XI. Для рѣшенія мпогихъ вопросовъ, касающихся пути и, глав-нымч, образомъ, балласта необходимы опыты съ желѣзнодорожнымъ путемъ, спеціально устроеннымъ для этой цѣли, причемъ надъ путемъ долженъ помѣщаться передвижной приборъ для производства статическаго давленія на путь въ люб ій его точкѣ, а сверхъ того должны быть произведены многочисленные наблюденія пути подъ движущимися по немъ съ различною скоростью поѣздами.—