Производство полимерных шпал в России

С 2013 года для замены деревянных и железобетонных шпал в железнодорожном пути был налажен выпуск полимерных шпал по техническим условиям, согласованным со Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ОАО «ВНИИЖТ»).

Полимерные шпалы изготавливаются в городе Москва на заводе «АКСИОН РУС». Все пластмассовые шпалы содержат в себе примерно 50 процентов вторичного ПНД-ВП. В композитный состав шпал входят и другие вторичные пластмассы, и конечно стекловолокно, которое увеличивает прочность и срок службы железнодорожных шпал. Для изготовления могут использоваться брикетированный полиэтилен, кинопленка, которая извлечена из отходов мусора, смесь пластиковых бутылок, жесткий пластики даже ковровыепокрытия, включая клееный подкладочный материал.

Для изготовления полимерных шпал подходят стандартные технологические линии с производительностью от 25 до 100 тыс. шпал в год.

Компании-изготовители: «Челябинский завод по изготовлению бетонных шпал»,«АКСИОН РУС», «БЕЛШПАЛ» используют различные технологии производства шпал из композитных материалов, но в основе всех их лежит обработка смеси ПНД-ВП. Одним из методов изготовленияявляется технология литья под высоким давлением, смесь подается в закрытые формы с распределительными клапанами, которые поочередно направляют поток в два гнезда.

Материал в гнездах находится под высоким давлением. Газообразователи препятствуют появление вакуума. Заполненные формы проходят охлаждение в водяных ваннах, после чего шпалы вынимаются из формы и охлаждаются при помощи воздуха.

Эти шпалы включают полимерную матрицу из переработанного полиэтилена высокой плотности. Для изготовления одной такой шпалы из структурированного полиэтилена требуется около 75 кг пластика. Данный способ производства шпал позволяет снизить нагрузку на экологию, путем уменьшения захоронения пластика на полигонах, через переработку его в сырье для вторичного использования.

Рисунок 2. Производство пластиковых шпал

Шпалы из полимерных композиционных материалов отвечают требованиям эксплуатации и ремонта пути, стрелочных переводов железных дорог, рельсовых путей промпредприятий, метро и трамвайных линий всех классов.

Преимущества шпал из полимерных композиционных материалов:

а) Долговечность.Срокслужбыпластиковыхшпалдо40лет,послечегоизнихможнопутемповторнойпереработкиизготовитьновыешпалы.

б) Экологичность(несодержаттоксичныхвеществиневызываюткоррозии).

в) Простотаустановки.Композитныешпалыприукладкевпутьнетребуютустановкиизолирующихэлементовиподрельсовыхамортизирующихподкладок.

г) Устойчивостькагрессивнымсредам(воздействиесоли,бензинаимаслаипр.).

д) Являютсяэлектроизолирующимматериалом.Этоявляетсянесомненноположительныммоментом.Всравнениисжелезобетоннымишпалами,укоторыхчастобываютпробоиизоляции.

е) Снижаютшумивибрациюпридвижениипоездов,вследствиечегоуменьшаетсяразрушениежелезнодорожногополотна,минимизируетсятекущееобслуживание,сокращаетсяколичестворемонтов.

ж) Использованиедляремонташпалспециализированнойсмеси,чтоувеличиваетсрокслужбы.

з) Сохраняютсвоифизико-механическиесвойстваприжесткихклиматическихусловияхиотличаютсяповышеннымсопротивлениемударнойнагрузкеипрогибу

Рисунок 3.Пластиковые шпалы: 1 – структурированный полиэтилен; 2 – металлическая арматура на верхней поверхности в местах крепления рельсов в виде вкладышей; 3 – металлическую арматуру на нижней опорной поверхности в виде сплошного короба, расположенного по всей длине шпалы; 4 – ячейки сотовидной конструкции

 

Шпала выполнена в виде бруса, с постоянным сечением трапецеидальной формы по всей длине шпалы, а подошва шпалы, сплошь выполнена в виде пространственной ячеистой сотовидной конструкции, состоящей из несвязанных между собой ячеек, которые в плане расположены по вертикали и горизонтали. Площадь каждой ячейки соты одинаковая, а оптимальная площадь каждой ячейки соты составляет 14-20 см². Это дает хорошее сцепление шпалы с частицами балласта верхнего строения пути, чем обеспечивается необходимое сопротивление перемещению вдоль и поперек пути, что увеличивает срок службы пути между очередными ремонтами.

Горизонтальное расположение на опорной поверхности рельс продольных элементов металлической арматуры предназначенной для устройства крепления рельс. За счет горизонтального расположения верхней арматуры и армирующего короба, крепеж рельс к шпале, возможно осуществлять разными устройствами использующих сегодня для железобетонных и деревянных шпал. То есть возможно использование одного из трех известных на сегодняшний день креплений: под костыли, под закладные болты, под винты.

Композитные материалы стали применяться для пешеходных мостов. Такие пролетные строения устойчивы к воздействию агрессивных сред, обладают меньшей массой, чем железобетонные или металлические. Их монтаж под силу машинами небольшой грузоподъемности, укладывается в непродолжительные «окна».

Ощутимый недостаток таких пролетов - высокая цена, однако он компенсируется за счет экономии расходов при монтаже и эксплуатации.

Пролетные строения из композитов смонтированы на остановочных пунктах Чертаново и Косино Московской железной дороги, используются при восстановлении пешеходного моста через улицу Тестовская.

Для отведения поверхностных вод от земляного полотна используются лотки из композитных материалов. Они в 20-25 раз легче и более долговечны, чем железобетонные.