Загальні положення. Як інтегральний показник несучої здатності підрейкової основи на всіх залізницях світу використовують розподілену по протязі рейкової нитки його твердість

Як інтегральний показник несучої здатності підрейкової основи на всіх залізницях світу використовують розподілену по протязі рейкової нитки його твердість, названий модулем пружності підрейкової основи U. Цей показник інтегрально характеризує густоту укладання і твердість шпал, товщину і щільність баластового шару, а також деформативність (піддатливість) земляної полотнини. Протягом усього періоду існування залізниць в усьому світі прагнули збільшити несучу здатність підрейкової основи за рахунок більш густого укладання і збільшення твердості шпал, збільшення товщини і щільності, а виходить, і твердості баластового шару і зниження піддатливості (збільшення твердості) земляної полотнини шляхом його осушення й ущільнення. Цей процес відбувався на усіх залізницях світу і не тільки залізним, але й автомобільним і аеродромним покриттям, де для збільшення твердості доріг застосовують навіть бетонне покриття. Відомо, що чим вище твердість підрейкової основи, тим більше його міцність. По цьому показнику за останні 50 років на залізницях міцність (твердість) колії збільшена приблизно в три рази внаслідок підвищення погонної маси лежачих у колії рейок (збільшення їх згибної твердості EJ), збільшення густоти розташування і твердості залізобетонних шпал у порівнянні з дерев'яними, а також унаслідок збільшення товщини і щільності щебеневого баласту під шпалами.

Якби колія і колеса були без нерівностей, то збільшення твердості колії було б корисним аж до нескінченності в зв'язку зі зменшенням витрат на тягу поїздів через зниження опору руху і, саме головне, у зв'язку зі зменшенням згибних напруг у рейках і зниженням розладів (залишкових деформацій) підрейкової основи через зниження динамічного (вібраційного) впливу коліс. Однак, унаслідок наявності повзунів, вищербив, наварів і інших нерівностей на колесах, а також рейкових стиків, сідловин, боксовин, хвилеподібного зносу й інших нерівностей на рейках динамічне (вібраційне) вплив на тверду колію зростає. Тому підвищення міцності колії внаслідок збільшення її твердості не адекватно збільшенню її надійності. Навіть на самій міцній колії показники безвідмовності і довговічності можуть бути низькими, якщо не буде забезпечена оптимізація трьох основних технічних параметрів: 1) нерівностей на колії і колесах; 2) твердості системи колія-екіпаж і 3) швидкості руху вантажних поїздів. Одночасне існування підвищених значень усіх трьох зазначених параметрів приводить до інтенсивного нагромадження розладів і ушкодженню не тільки колії, але і рухомого складу. Це антагоністичні параметри. Тому колійникам досягти зниження експлуатаційних витрат на дорогах можна такими способами:

перший спосіб - це зменшення кількості і розмірів нерівностей на колії. Найважливіший напрямок реалізації цього спосіб-розширення сфер застосування безстикової колії, у тому числі без зрівнювальних рейок із ввариванием стрілочних переводів. Найбільше поширення цей спосіб одержав на залізницях Німеччини, де більш 90 % протягу складає безстикова колія із залізобетонними шпалами.

Також важливим напрямком реалізації зазначеного способу є підвищення прямолінійності нових рейок, у тому числі шліфуванням у колії після укладання, а також ліквідацією виникаючих нерівностей на поверхні катання в процесі експлуатації періодичним шліфуванням;

другий спосіб — це використання віброзахисних залізобетонних шпал (ТУ затверджені ЦП МШС 22.01.88 р.) у місцях наявності детермінованих нерівностей колії (боксовиниы, болтові і зварені стики із сідловинами і т.п.), розробка нових технічних і технологічних рішень по створенню нової більш надійної конструкції колії і по удосконалюванню існуючих конструкцій;

третій спосіб — це зниження інтенсивності нагромадження ушкоджень і відмов колії внаслідок обмеження швидкості руху, що допускається, вантажних поїздів, що перевозять масові не швидкопсувні вантажі (руду, вугілля, будматеріали і т.п.).