Почему на Транссибе до сих пор используются деревянные шпалы, пропитанные креозотом?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Путешествие по Транссибирской магистрали всегда сопровождается особым ритмом и узнаваемыми ощущениями. Стук колес, мелькание бескрайней тайги за окном и специфический, слегка резковатый запах, который особенно явно ощущается на небольших станциях и вблизи путевых постов. Этот аромат принадлежит креозоту — веществу, которым пропитаны деревянные шпалы, лежащие под стальными рельсами. В эпоху, когда инженерная мысль шагнула далеко вперед, предложив композитные материалы, высокопрочный железобетон и сложные полимерные смеси, дерево на главной артерии страны продолжает оставаться важным строительным материалом.

Один из вариантов крепления рельсов к деревянным шпалам (КД) с помощью глухаря (путевого шурупа)
Один из вариантов крепления рельсов к деревянным шпалам (КД) с помощью глухаря (путевого шурупа)
Автор: LosHawlos Источник: ru.wikipedia.org

Капризы вечной мерзлоты

Транссибирская магистраль — это не просто длинная дорога, это сложнейшая инженерная система, пересекающая множество климатических зон, геологических разломов и типов почв. Маршрут проходит через регионы с экстремальными перепадами температур, где зимние морозы достигают минус пятидесяти градусов, а летняя жара поднимает рельсы до температур, вызывающих их температурное удлинение.

Особую сложность представляют участки, проходящие через зоны вечной мерзлоты и заболоченной тайги. Грунт здесь ведет себя крайне нестабильно: при сезонных оттаиваниях он теряет несущую способность и начинает «плыть», а при зимнем промерзании вспучивается. Железобетонная шпала, обладающая колоссальной массой и абсолютной жесткостью, в таких условиях становится уязвимой. Если основание под ней деформируется неравномерно, тяжелый бетонный блок может накрениться, что приведет к нарушению геометрии пути и создаст угрозу схода подвижного состава. Дерево же, обладая определенной естественной упругостью и значительно меньшей массой, работает как распределитель нагрузки.

Оно позволяет пути сохранять эластичность, мягко адаптируясь к микросдвигам балластного слоя и грунта, не разрушаясь при этом из-за внутренних напряжений, которые неизбежно возникают в жестком бетоне.

Фотография поезда Транссибирской магистрали, въезжающего в туннель на участке линии вокруг Байкала, к западу от Култука
Фотография поезда Транссибирской магистрали, въезжающего в туннель на участке линии вокруг Байкала, к западу от Култука
Автор: Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Амортизация и сохранность металла

Взаимодействие тяжелого грузового состава со стальным рельсом порождает колоссальные динамические нагрузки. Каждый вагон, особенно груженый углем, полезными ископаемыми или лесом, передает на путь тонны веса, умноженные на скорость движения. Если уложить рельс на жесткое бетонное основание, высокочастотные ударные нагрузки будут отражаться обратно в металл. Это приводит к усталостным микротрещинам в теле рельса, его ускоренному износу и появлению дефектов, таких как волнообразный износ или выкрашивание.

Древесина обладает уникальными акустическими и амортизационными свойствами. Клеточная структура дерева работает как естественный демпфер, поглощая высокочастотные вибрации и гася ударную энергию. Это не только снижает шумовую нагрузку на окружающую среду и вибрацию, передающуюся на земляное полотно, но и значительно продлевает срок службы самих рельсов и ходовых частей вагонов.

Путь на деревянных шпалах работает как единая упругая система, где энергия удара рассеивается, а не аккумулируется в точках контакта металла с твердым основанием. Именно поэтому на участках с особенно интенсивным и тяжелым движением, где металл испытывает запредельные нагрузки, дерево продолжает демонстрировать высокую эффективность, снижая частоту замены самих рельсовых плетей.

На первом и третьем пути (если считать слева направо) можно увидеть деревянные шпалы
На первом и третьем пути (если считать слева направо) можно увидеть деревянные шпалы
Автор: Георгий Долгопский Источник: commons.wikimedia.org

Легкость замены

Транссиб растянулся почти на десять тысяч километров, и значительная его часть проходит через труднодоступные районы, вдали от крупных промышленных центров и ремонтных баз. Логистика путевых работ здесь является отдельным вызовом. Железобетонная шпала весит около 250-280 килограммов. Для ее доставки к месту укладки, разгрузки и замены требуется привлечение тяжелой специальной техники, кранового оборудования и мощных путевых машин. В условиях короткого летнего окна или при необходимости экстренного устранения аварийной ситуации в глухой тайге, куда техника может добираться сутками, такой подход становится неэффективным.

Деревянная шпала весит в три-четыре раза меньше. Ее можно доставлять обычными грузовиками по временным лесным дорогам, переносить вручную силами путевых бригад, а при необходимости — распиливать, сверлить и подгонять прямо в полевых условиях. Замена поврежденной деревянной шпалы может быть выполнена бригадой из нескольких человек с использованием ручного или переносного механизированного инструмента.

Транссибирская магистраль, Тюмень
Транссибирская магистраль, Тюмень
Автор: RG72 Источник: commons.wikimedia.org

Креозот

Само по себе дерево в условиях постоянной влажности, контакта с почвой и перепадов температур сгнило бы за несколько лет. Секрет долговечности железнодорожных шпал кроется в технологии их защиты. Главным консервантом, который используется для этого в России и многих других странах с суровым климатом, является каменноугольный креозот.

Креозот представляет собой густую, темную жидкость, получаемую путем переработки каменноугольной смолы. Его применение обусловлено уникальными физико-химическими свойствами. При пропитке в специальных автоклавах под высоким давлением и температурой, креозот проникает глубоко в капилляры древесины, заполняя их и вытесняя влагу. После остывания он застывает и густеет, надежно заполняя капилляры и вытесняя воздух и влагу, образуя внутри дерева гидрофобный барьер.

Этот «черный щит» делает древесину абсолютно невосприимчивой к биологическим разрушителям. Грибки, плесень, бактерии и насекомые-древоточцы не способны развиваться в среде, насыщенной креозотом. Вещество обладает высокой гидрофобностью, то есть не вымывается дождями и талыми водами, и сохраняет свои защитные свойства на протяжении десятилетий. Срок службы такой шпалы в пути составляет от 15 до 25 лет и более, в зависимости от тоннажа и условий эксплуатации.

Несмотря на то, что креозот является токсичным веществом, и его использование в гражданском строительстве или ландшафтном дизайне строго ограничено из-за вреда для здоровья человека, в железнодорожной инфраструктуре он остается безальтернативным лидером. Существующие альтернативные антисептики либо не обеспечивают такой глубины проникновения, либо быстро вымываются из древесины, либо требуют многократных обработок.

Вагон, загруженный пропитанными креозотом шпалами
Вагон, загруженный пропитанными креозотом шпалами
Автор: Общественное достояние Источник: ru.wikipedia.org

Бетон на скоростях, дерево на сложных участках

Было бы неверно утверждать, что деревянные шпалы доминируют на всем протяжении Транссиба без исключений. На современных высокоскоростных участках, на главных путях с колоссальной грузонапряженностью вблизи крупных узлов и на прямолинейных отрезках с устойчивым основанием все же преобладают железобетонные конструкции. Бетон обеспечивает высочайшую стабильность геометрии пути при скоростях свыше ста километров в час и выдерживает колоссальные осевые нагрузки современных грузовых составов на прочных скальных и песчаных грунтах.

Однако дерево сохраняет стратегическое преимущество в других местах. Стрелочные переводы, мостовые сооружения, кривые малого радиуса, участки вечной мерзлоты, станционные пути и удаленные перегоны через заболоченную тайгу — вот истинная территория деревянной шпалы. В этих точках магистраль нуждается не в абсолютной жесткости, а в технологической гибкости, упругости и ремонтопригодности.

Изображение в превью:
Автор: LosHawlos
Источник: ru.wikipedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Почта для связи — gorbov.busines@yandex.ru

7 комментариев

Добавить комментарий

Алексей Томских yandex8827811
За последние 20 лет можно сказать, что деревянных шпал почти не осталось. Раньше практически весь путь был на дереве. Сейчас большая часть транзитных участков это бетон. Бетон и плети. Реально дерево осталось там где сложный профиль для плетей.
robotnikkkk00311
… ВРРДЕ КАК С ЕТИМ ПЛСТИКВЫМИ/РЕЗИНВЫМИ НАКЛДКАМИ борютца
… КХЕКХЕ
H
Это шляпа от ИИ — которая без проверки выложена как статья!
В Китае все участки новой магистрале на вечной мерзлоте не на деревянных шпалах.
ЖБ шпалы нормально работают и на морозе.
Деревянные шпалы в морозе не так быстро гниют т… к. их съедает грибок при температура от +2 и выше
и влажность от 18%
D
Это ж где в Китае вечная мерзлота, географ ты хренов? В Азии только в России вечная мерзлота. Ты говоришь что статья ИИ потому что сам слобоумный. Факт в том что много где на транссибе лежит брус, и менять по факту его некто не будет на железобетон. Ты поездий по стране а не сиди в компе или телефоне как малолетний диванный оболтус. Китай строит и скоростные ветки с маглевами, но по Сибири ты не сможешь физически раскинуть такие технологии, от — 40-50 до +30-40 годовые перепады температур, давление, грунт и прочие. Если такой умный, сгоняй в Якутск, а потом на машине до Магадана. И потом послушаем тебя какие там технологии и цивилизация как в «Китае». Сидя на диване ты не поумнеешь, наслаждайся жизнью, путишествуй и узнавай больше.
k
В Тибете вечная мерзлота. Цинхай-Тибетская железная дорога.
Так что хренов географ — это ты.
superclaw
Ай-яй-яй, ИИшная статья

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Шестое массовое вымирание уже идет — но ученые считают, что трех из первых пяти вообще не было

В истории жизни на Земле ученые традиционно выделяют пять крупнейших массовых вымираний. Этот отсчет начинается с ордовикско-силурийского кризиса, который произошел 440 миллионов лет назад, и...

«Нота-202-стерео»: 245 рублей за «вертикальный звук»

В молодости мне приходилось крутить дискотеки в местном РДК (Районном Доме культуры). Что тогда использовали? В общем-то однотипные «Маяки» «Кометы», «Сатурны» и иже с ними. И вот, наконец,...

OPPO Find X10 Pro Max вышел на глобальный рынок: цены, батарея и три камеры по 200 Мп

21 октября OPPO вывела Find X10 Pro Max за пределы Китая. Это первая модель с приставкой Pro Max в линейке Find и первый смартфон с тремя тыльными камерами по 200 Мп. Ниже я разбираю, чем...

Почему главная судоходная сеть России находится в Сибири, а не в европейской части
страны

Когда речь заходит о главных реках России, большинство людей без раздумий называет Волгу. Она действительно занимает особое место в истории, культуре и экономике европейской части страны. По ней...

История Говарда Лэдда: как создатель магнитофонов Concord превратил Sanyo и Fisher в гигантов Hi-Fi

История американской бытовой электроники второй половины двадцатого века плотно связана с именами инженеров, создававших технику на стыке эпох. Одним из ключевых инноваторов этой индустрии стал...

Как в 1978 году Technics уместила премиум-опции в бюджетную кассетную деку RS-612US

В конце семидесятых годов кассетная аудиотехника переживала стремительную трансформацию. Кассетные деки переставали быть простыми диктофонами и диктофонными приставками, превращаясь в полноценный...