Существует прямая связь между защитой от выбросов и величиной сопротивления поперечному сдвигу. Высокие температуры вследствие теплового расширения приводят к большим продольным усилиям в рельсах. Следование поездов создает еще дополнительные горизонтальные усилия, в частности, на участках кривых и на высокоскоростных линиях и линиях тяжеловесного транспорта. Если величина сопротивления поперечному сдвигу недостаточно высока, эти усилия приводят к боковому выбросу рельсошпальной решетки.
Работы со щебеночным основанием в рамках путевых работ неизбежно сокращают величину сопротивления поперечному сдвигу. Без принятия дополнительных мер заметно повышается опасность выброса пути. Так как величина сопротивления поперечному сдвигу в большой мере зависит от степени уплотнения щебня и от контактной поверхности между шпалами и щебнем, динамическая стабилизация пути представляет собой самую подходящую меру для быстрого восстановления защищенности пути от выбросов.
Отпадают летние ограничения подбивочной работы.
Ранее в Японии подбивочные машины могли работать только восемь месяцев в году, так как в течение четырех летних месяцев риск выброса пути после подбивки был слишком высоким. При использовании DGS после текущего содержания при помощи подбивочной машины можно обеспечить необходимую величину сопротивления пути поперечному сдвигу. Стабилизатор DGS, интегрированный в машину, создает необходимое сопротивление поперечному сдвигу и таким образом сводит риск выброса пути до минимума. Это сокращает или даже совсем исключает летние ограничения работы, вследствие чего заметно повышается рентабельность и производительность машины.
«Отмена летних ограничений работы имеет для нас большое значение. Внедрение DGS приводит к революционной перестройке нашего графика текущего содержания. Теперь мы более гибки как в отношении графика использования машин, так и в отношении графика их техобслуживания.»
Любое вмешательство в существующее, уплотненное под воздействием следования поездов щебеночное основание, уменьшает плотность прилегания кусков щебня и гомогенность его структуры и, тем самым, стабильность положения пути. Поэтому, после текущего содержания без заключительной стабилизации пути часто должны быть предусмотрены участки ограничения скорости до тех пор, пока щебень под эксплуатационной нагрузкой заново не достигнет прежней степени уплотнения и не будет восстановлена необходимая величина сопротивления поперечному сдвигу.
Динамическая стабилизация пути предвосхищает первоначальное уплотнение щебня, которое без нее должно быть достигнуто вследствие эксплуатационной нагрузки. Исследования подтверждают, что получаемое вследствие стабилизации немедленное повышение величины сопротивления поперечному сдвигу является эквивалентным нагрузке в размере не менее 100.000 тонн.*
* См., среди прочих:
С. Фойриг, В. Шталь, С. Фройденштайн, В. Энтони, Ф. Ауер: С поля в лабораторию - Динамический стабилизатор пути на испытательном стенде) (Der Eisenbahningenieur, май 2020)
Таким образом можно резко сократить или полностью отказаться от участков с ограничением скорости. Непосредственно по завершении работ по текущему содержанию участок может быть снова введен в эксплуатацию при установленной скорости, без каких-либо ограничений пропускной способности. По этой причине динамическая стабилизация пути стала неотъемлемой частью работ по строительству, текущему содержанию и оздоровлению, в частности, скоростных линий.
Колебания, которые передаются на верхнее строение пути при следовании поездов, как с точки зрения частот, так и амплитуд, составляют сложный комплекс со всеми свойственными ему негативными воздействиями на путь и щебень. Куски щебня группируются и уплотняются произвольно. Хотя это и повышает стабильность, это также приводит к неравномерному начальному оседанию.
Динамическая стабилизация пути целенаправленно и контролированным образом предвосхищает эту начальную осадку. Точно управляемая вибрация гарантирует своими частотой, амплитудой и направлением (горизонтальным вместо вертикального) практически свободное от действия усилий и, таким образом, бережное уплотнение.
Существенная экономия расходов и времени благодаря использованию DGS. Согласно представителям DB Netz AG и Deutsche Gleis- und Tiefbau GmbH использование DGS представляет собой существенный фактор при оптимизации процессов. Машина использовалась после замены шпал и обеспечила нагрузку пути, соответствующую 100.000 тоннам. Таким образом можно было исключить требовавшиеся ранее нагрузочные проезды поездов. Стабильность положения пути непосредственно после прохода DGS позволила открыть путь сразу для следования поездов на максимальной скорости 160 км/ч.
(Базируется на отчете о путевых работах «Линия Гамбург - Берлин снова пригодна для высокоскоростного транспорта», Der Eisenbahningenieur, сентябрь 2009)
Динамическая стабилизация пути, проводимая в рамках путевых работ, в равномерной форме предвосхищает начальные оседания пути. В комбинации с гомогенизацией структуры щебня это приводит к уменьшению неконтролируемого, неравномерного оседания во время эксплуатации пути, что, в свою очередь, сохраняет высококачественное положение пути на более длительный срок.
Наряду с этим гомогенно уплотненное щебеночное основание более равномерно передает динамические усилия от эксплуатации поездов на земляное полотно, что тоже имеет положительное воздействие на устойчивость положения пути.
Опыт показывает, что динамическая стабилизация пути тем самым достигает продления межремонтных циклов в размере до 30 %.
Начальное качество имеет решающее влияние на срок службы. Поэтому уже при создании структуры щебеночного основания необходимо обратить особое внимание на гомогенизацию. Оптимальная гомогенизация достигается путем послойного уплотнения, то есть, путем уплотнения каждого отдельного слоя щебня при помощи динамической стабилизации сразу после подачи щебня на путь. Только так полностью проявляются положительные эффекты увеличения межремонтных циклов и срока службы пути.
Значительная экономия расходов на Конрейл.
Благодаря использованию DGS сначала была обеспечена возможность сокращения срока действия ограничения скорости после текущего содержания пути с 72 часов до проезда всего лишь трех поездов. Следующей существенной экономической выгодой использования DGS в хозяйстве текущего содержания путей
Благодаря использованию динамического
стабилизатора пути компания «Конрейл» смогла сократить продолжительность
ограничений скорости на подбитых участках от 72 часов до следования трех
поездов. Дополнительно, использование динамического стабилизатора пути
позволило компании «Конрейл» продлить межремонтные интервалы на многих участках
магистральных линий от трех до четырех лет, как доказывают данные, полученные
путеизмерительным вагоном (Дж. Р. Кларк, семинар в Бразилии, июль 1995)
Эксплуатационные нагрузки, которые от шпалы передаются на балласт, отводятся в нижнее строение через контактные поверхности кусков щебня. Однако, это происходит не прямолинейно, а по случайно образовавшимся линиям отвода усилий. Чем выше гомогенность структуры и плотность прилегания, тем больше и поверхность контакта, как между отдельными кусками щебня, так и между шпалами и щебнем. Таким образом усилия отводятся более равномерно, что сокращает механическую нагрузку на структуру щебня и повышает срок службы.
Сравнительный расчет на примере линий «Вестбан» в Австрии показывает пользу от динамической стабилизации пути в плане срока службы пути:
благодаря использованию DGS можно продлить каждый цикл между подбивками по всему сроку эксплуатации на 30% без снижения качества. Такое продление без потери качества приводит к увеличению срока эксплуатации пути в размере 10 % (опыт ÖBB), т. е., срок службы пути увеличивается с 32 до 35 лет.
(Базируется на работах профессора университета, дипломированного инженера д-ра Петера Файта, завкафедрой Железнодорожного дела и транспортного хозяйства Технического университета г. Грац)
