Garsliede

Garsliedes iekrautas specsastāvā

Garsliede ir sliedes tips, kurā neizmanto sliežu salaidnes, lai kompensētu temperatūras deformācijas.

Sliežu ceļus, kas veidoti no garsliedēm sauc par vienlaidus sliežu ceļu jeb bezsalaidņu ceļu un tā ir visprogresīvākā un pilnīgākā konstrukcija sākot no 1950. gadiem. Pateicoties tam, ka nav sliežu salaidņu, samazinās dinamiskās slodzes uz sliežu ceļu, būtiski samazinās ritošā sastāva riteņu nodilums un rites pretestība, kas samazina vilcei nepieciešamo degvielas un elektroenerģijas patēriņu. Sliežu salaidņu skaita krasa samazināšanās ļauj ekonomēt līdz 1,8 t metāla uz kilometru dzelzceļa un ievērojami pazemina izdevumus sliežu ceļa uzturēšanai un remontam. Garsliedes ceļa kalpošanas laiks, salīdzinot ar salaidņu ceļu, ir par 20% ilgāks, koka gulšņu par 8—13%, balasta (līdz attīrīšanai) par 25% ilgāks, bet darba patēriņš tekošajam remontam samazinās par 10—30%.

Garsliedes ceļu izgatavo no termiski pastiprinātām standarta sliedēm smaguma diapazonā no 55–75 kg/m bez bultskrūvju caurumiem. Sliedes sametina ar elektrokontakta metodi stacionārās vai pārvietojamās kontaktmetināšanas mašīnas. Lauku apstākļos sliedes sametina ar termītmetinājuma metodi, kad izmanto siltumu alumīnijpulvera porcijas degšanas rezultātā.

Sākotnēji garsliežu posmu garums bija 100–800 m, kas ļāva tās iekraut speciālā vilcienā uz specplatformām, kas aprīkotas ar rullīšiem. Starp garsliedēm novietoja 12,5 m sliežu posmus, lai, mainoties sezonas temperatūrai, garsliedei ļautu brīvi “elpot” un nepieciešamības gadījumā veiktu sprieguma regulēšanas darbus. Visu ceļā ieklāto izlīdzinošo sliežu komplektu sauc par izlīdzinošo laidumu. Lai nodrošinātu nepieciešamo sliežu ceļa izturību, izlīdzinošo laidumu sliežu salaidnēs izmantoja uzliktņus ar sešiem caurumiem un paaugstinātas izturības tērauda salaidnes bultas.

Tomēr kopš 2000. gadiem tehnoloģija ir attīstījusies un ļauj ieklāt ceļā neierobežota garuma garsliedes, stingri ievērojot to ielikšanas tehnoloģiju.

Viena no galvenajām garsliedes ceļa īpatnībām ir tā, ka labi nostiprinātas sliedes, temperatūrai pazeminoties vai paaugstinoties, nevar izmainīt savu garumu. Šī iemesla dēļ tajās rodas ievērojami garenvirzienā vērsti stiepes vai spiedes spēki, kas sasniedz 100—200 kN. Karstā laikā tas var novest pie ceļa izmetuma, bet aukstā — pie posma lūzuma. Šo apsvērumu dēļ garsliedes ceļus būvē uz šķembu balasta ar dzelzsbetona gulšņiem. Balasta prizmu rūpīgi noblīvē. Rietumeiropā ātrgaitas dzelzceļa maģistrāles gulšņus iebetonē virsbūvē, bet virsbūvi novieto uz betona vai asfalta līdzenas pamatnes.

Latvijā garsliedi nostiprina aptuveni +30⁰C sliežu temperatūrā, nodrošinot minimālu berzes pretestību sliedēm pret sliežu stiprinājumiem, nostiprināšanas laikā tās noliekot uz speciāliem rullīšiem. Pēc šādas sliežu nostiprināšanas ļauj sliežu ceļam izturēt temperatūras svārstības Latvijas meteoroloģiskajā zonā un neiziet no ierindas. Sliedi ieved temperatūras režīmā izmantojot tās uzsilšanu gaisa temperatūrā un saules staru radiācijā vai mehāniski to stiepjot ar hidraulisko ierīci, vai arī vienmērīgi sildot ar gāzes degļiem.

Sevišķi efektīvs vienlaidus sliežu ceļš ir posmos, pa kuriem norit ātrgaitas vilcienu satiksme. Šādu posmu virsbūvei ir izvirzītas paaugstinātas prasības. Sevišķa vērība jāpievērš tam, lai novērstu viļņveidīgu sliežu darba virsmu izdilumu. To novērš, slīpējot sliedes ar speciālu sliežu slīpēšanas vilcienu. Ceļš jānostiprina pret aizdzīšanu.

• 
  Garsliedes specsastāvā
• 
  Garsliedes metinājuma šuve
• 
  Metināšana ar alumīnija termisko reakciju
• 
  Garsliežu temperatūras kompensators
• 
  Garo rievsliežu temperatūras kompensators
• 
  Garsliežu izmetumi

Temperatūra

Nonstiprināšanas temperatūra

Nostiprināšanas temperatūru sliedēm 60E1 un R65 un šķembu balasta virsbūvei var aprēķināt šādi

Apr.piem.	Simbols	Nosaukums
+57	t1	Maksimālā sliežu temperatūra, ⁰C;
-40	t2	Minimālā sliežu temperatūra, ⁰C;
97	t3	Maksimālās un minimālās sliežu temperatūras amplitūda, ⁰C (t1-t2);
+38	t4	Augšējā sliežu nostiprināšanas temperatūra atbilstoši tehniskajiem noteikumiem konkrētajai virsbūvei, ⁰C (t2+78⁰C);
+3	t5	Zemākā sliežu nostiprināšanas temperatūra atbilstoši tehniskajiem noteikumiem konkrētajai virsbūvei, ⁰C (t1−54⁰C);
35	t6	Nostiprināšanas temperatūru amplitūda, ⁰C (t4-t5);
0,85	k	Amplitūdas koeficients, kas vērsts uz augšējo nostiprināšanas robežu (≥2/3≤1), kas pieļauj darbus vasarā
+32,75	t7	Projekta nostiprināšanas temperatūra, ⁰C (t6*k+t5).

Ievadīšana nostiprināšanas temperatūrā

Pieņemsim, ka ir šādi nosacījumi: sliežu tips 60E1, sliežu faktiskā temperatūra ir +5⁰C, sliedes nostiprināšanas temperatūra +33⁰C; garsliedes garums ir 800 m; garsliedi temperatūras režīmā ievada ar hidraulisko stiepšanas instrumentu.

Jāņem vērā sliežu termiskā izplešanās un jāaprēķina nepieciešamais stiepšanas garums, lai kompensētu temperatūras atšķirību starp faktiskās sliedes temperatūru un nostiprināšanas temperatūru. Temperatūras starpība:

ΔT=t₇−t₈= 33−5= 28°C

kur t₇- Projekta nostiprināšanas temperatūra, ⁰C; t₈ — sliežu faktiskā temperatūra, kas samērīta ar termometru, ⁰C.

Sliedes garuma izmaiņu stiepšanai ar hidroinstrumentu aprēķina

ΔL=L⋅α⋅ΔT= 800*0,0115*28≈ 258 mm

kur L- garsliedes vai darba iecirkņa garums, kas pirms nostiprināšanas tiek atstiprināts, kā arī pēc iespējas samazināta sliedes berze; α=0,0115 (lineārais termiskās izplešanās koeficients uz katru °C sliedēm 60E1).

Pēc garsliedes vienmērīgas nostiepšanas ΔL attālumā, katru sliežu stiprinājumu uzgriežņi pievelk ar spēku 200 N/m (20,4 kg sp./m). Garsliedes galu, no kura notika stiepšana, nostiprina ar sliežu salaidni vai ar sliežu metinājuma šuvi.

Šī metode nodrošinās, ka sliede būs atbilstoši nostiprināta pie vēlamās temperatūras, kompensējot temperatūras izmaiņas un izvairoties no pārmērīga sprieguma sliedēs, it sevišķi, kad sliežu temperatūra palielinās.

Sliežu temperatūra

Vasarā sliežu temperatūra parasti ir augstāka nekā apkārtējā gaisa temperatūra, jo sliedes var uzsilt saules staru ietekmē. Lai aprēķinātu maksimālo sliežu temperatūru, var izmantot empīriskas formulas vai modeļus, kas balstīti uz dažādiem faktoriem, piemēram, saules starojuma intensitāti, vēja ātrumu un apkārtējās vides apstākļiem.

Viena no vienkāršotām empīriskajām formulām, ko bieži izmanto, ir šāda:

T_rail​=T_air​+ΔT, kur:

• T_rail​ ir sliežu temperatūra;
• T_air​ ir gaisa temperatūra;
• ΔT ir temperatūras pieaugums dēļ saules starojuma.

Parasti Baltijas klimatiskajā zonā ΔT sliedēm var būt robežās no 10 līdz 25 °C atkarībā no saules intensitātes, mākoņainības, apēnojuma un vējainības. P.S. Ļoti līdzīga uzkaršana ir asfaltam, lai gan tie ir atšķirīgi materiāli. Tiek uzskatīts, ka asfalts līdzīgos apstākļos var uzkarst par dažiem grādiem vairāk. To kopumā ietekmē gan siltumvadītspēja, gan krāsa, kas abiem materiāliem ir atsķirīga. Tomēr šīs atšķirības viena otru līdzsvaro, kas padara temperatūras atšķirību nelielu.

Pieņemsim, ka saules starojuma dēļ temperatūra pieaug par 20 °C, tad pie T_air​= +30 °C sliežu temperatūra būs:

T_rail​=+30+20= +50°C

ΔT Baltijas klimatiskajā zonā bezvēja apstākļos skaidrā dienas laikā no plkst.12 - 16.

Maijs	Jūnijs	Jūlijs	Augusts	Septembris
10-15	15-20	20-25	15-20	10-15

Ziemā sliežu temperatūra parasti būs ļoti tuva gaisa temperatūrai, ja vien nav īpaši faktori, kas to varētu mainīt (piemēram, intensīva saules apspīdēšana skaidrā dienā, kas tomēr ziemā būs mazāk izteikta nekā vasarā).

Ziemā parasti pieņem, ka temperatūras pieaugums ΔT saules starojuma dēļ ir mazāks vai tuvs nullei, tad:

T_rail​≈T_air​

Temperatūras spriegumi

Iespīlēta sliede no uzsilšanas izplesties nevar. Tāpēc palielinās spēks, kas pienākas uz sliedes šķērsgriezumu F= 1 cm², ko sauc par temperatūras spriegumu σ_t=αEΔt, kur α — lineārais sliežu izplešanās koeficients (Sliedēm: 60E1 α=0,0000115, R65 α=0,0000118) l/°C; E — sliežu tērauda elastības modulis (E=2100000 kg sp./cm²); Δt atšķirība starp sliedes nostiprināšanas temperatūru un esošo sliedes temperatūru, °C. Piemēram, sliedēm 60E1, pie Δt=1 °C, σ_t=0,0000115*2100000*1= 24,15 kg sp./cm², bet pie Δt=20 °C, σ_t=0,0000115*2100000*20= 483 kg sp./cm², bet pie Δt=50 °C, σ_t=0,0000115*2100000*50= 1208 kg sp./cm²

Katrs ceļā ievietotais un sablīvētais šķembu balasta gulsnis rada pretestību: šķērspārvietojumā 450 — 600 kg sp.; garenpārvietojumā 700 — 800 kg sp. Sliedes stiprinājuma komplekta garenpārvietojuma pretestība ir līdz 1,5 t sp., sliedes salaidnes uzliktņu garenpārvietojuma berzes pretestība ir 25 — 40 t sp.