Безбалластный путь на линии Тель-Авив — Иерусалим

Железнодорожная линия Тель-Авив — Иерусалим существовала с конца XIX в. В настоящее время между этими городами прокладывается новая современная магистраль, рассчитанная на высокоскоростное движение поездов. На этой магистрали укладывают путь на жестком основании.

До середины XIX в. путешествие от Средиземного моря до Иерусалима можно было совершить только пешком или на лошади. В то время Палестина представляла собой слаборазвитую провинцию Османской империи.

В 1889 г. было основано акционерное общество, которое получило от турецкого правительства концессию на строительство железнодорожной линии от Яффы (в настоящее время — Тель-Авив) до Иерусалима. Проект финансировался французскими, немецкими и бельгийскими инвесторами, а также церковными организациями, которые были заинтересованы в поддержке паломнических поездок в Иерусалим.

Строительные работы были начаты в марте 1890 г., а в сентябре 1892 г. состоялось официальное открытие железнодорожной линии. Проектные работы и строительство вели французские компании. Линия колеи 1000 мм была проложена от Яффы через долину Сорек до Иерусалима. На горном участке трассу проложили по извилистым долинам. Это позволило избежать крутых подъемов, но в то же время увеличило протяженность линии и уменьшило радиусы кривых. Поездка в Иерусалим занимала 4ч, при этом на линии ежесуточно обращались 2 пары поездов.

Во время Первой мировой войны британская армия захватила Палестину, и руководство железнодорожной линией перешло к Великобритании. Без изменения трассы была проведена модернизация линии с перешивкой пути на нормальную колею 1435 мм. В 1948 г. управление дорогой перешло к Государству Израиль, которое эксплуатирует ее по сегодняшний день.

Ввиду большой длительности поездки, низкого уровня комфорта и конкуренции со стороны автомобильного транспорта пассажиропоток на линии постоянно сокращался. В 1998 г. железные дороги Израиля приняли решение повысить привлекательность для пассажиров железнодорожного транспорта. Для этого необходимо было испытать вагоны с наклоняемыми в кривых кузовами, что позволило бы сократить время поездки от Тель-Авива до Иерусалима до 45 мин и менее. Инженерному бюро Ruzika было поручено исследовать динамику движения поездов по имеющейся трассе и возможности использования пассажирского подвижного состава с наклоняемыми кузовами. Расчет трассы и исследования динамики движения проводились в соответствии с методиками железных дорог Германии (DB).

В результате проведенных исследований был сделан вывод, что даже при использовании подвижного состава с наклоняемыми кузовами в кривых достичь заданного времени поездки без изменения параметров трассы не представляется возможным. Современные поезда в ряде ситуаций вообще не могут вписаться в кривые слишком малого радиуса, которых достаточно много на этой линии. На основе полученных результатов и учитывая неудовлетворительное состояние пути, Израильские железные дороги 14 июля 1998 г. приняли решение закрыть существующую линию.

В период с 1998 по 2001 г. изучались разные варианты трассы между Иерусалимом и Тель-Авивом, в том числе и вариант S — сохранения прежней трассы с модернизацией верхнего строения пути.

Вариант G предусматривал приспособление существующей трассы к новым требованиям. Трасса подлежала изменению в пределах требований по сокращению времени поездки и возможности внедрения современного подвижного состава с наклоняемыми кузовами. Чтобы исключить кривые малого радиуса, предполагалось реализовать ряд спрямлений со строительством тоннелей и мостов.

Вариант А1 предусматривал строительство новой высокоскоростной линии, большая часть которой (от станции в окрестностях Иерусалима до станции Латрун) будет иметь безбалластный путь.

Современная железнодорожная линия должна пролегать от аэропорта им. Бен-Гуриона до нового подземного вокзала в Иерусалиме. В июне 2001 г. было принято решение об одновременной реализации вариантов S и А1.

По варианту S предусмотрена ускоренная и экономически более целесообразная модернизация участков линии от Иерусалима до приморского региона. Однако при этом время в пути будет составлять все же более 80 мин и не все виды подвижного состава можно будет здесь использовать.

Путепровод на высокоскоростной линии Тель-Авив – Иерусалим

Реализация варианта А1 представляет собой долгосрочное решение, которое, однако, будет соответствовать всем современным требованиям в части подвижного состава, продолжительности и комфортности поездки.

Прокладка новой трассы по варианту А1 и ее характеристика

Новая линия (вариант А1) от морского побережья до Иерусалима, которая в настоящее время находится в стадии строительства (рисунок), ответвляется от существующей линии на станции Модиин и идет почти по прямой в на-правлении Иерусалима.

Это двухпутная линия с шириной междупутья 25 м, с однотрубными тоннелями и однопутными мостовыми переходами. Исключение составляют двухпутный тоннель 4 (обозначения объектов на линии соответствуют используемым в проекте) в черте Иерусалима и двухпутный мост 10 В с шириной междупутья 4,7 м. Линия должна заканчиваться головной станцией на глубине 80 м под транспортным центром Иерусалима. Все четыре пассажирские платформы станции будут обслуживаться с помощью 35 лифтов. Подземное пространство станции в случае необходимости может быть использовано в качестве бомбоубежища для 2000 чел.

Если на первом участке, включающем мост 6, предусмотрен путь на щебеночном балласте, то на участке от тоннеля 1 до вокзала в Иерусалиме запланировано устройство верхнего строения пути на жестком основании. Этот участок практически состоит из мостов и тоннелей, которые в основном следуют друг за другом или с небольшими промежуточными участками (таблица). Ориентируясь на широтное расположение линии, проектировщики условно обозначили пути как северный и южный.

Расположение искусственных сооружений на участке Иерусалим — Латрун

При прокладке трассы необходимо было соблюдать строгие экологические требования, поскольку она вся проходит через заповедную зону. Тоннели большой протяженности, рассчитанные на значительные сроки пользования, должны в минимальной степени воздействовать на окружающую среду. То же самое относится и к процессу их строительства.

Концепция проведения спасательных работ в аварийных ситуациях на линии основана на возможности сквозного проезда автомобильного транспорта по без- балластному пути. Однопутные тоннели будут разбиты на отсеки с шагом 250 м, связанные между собой шлюзовыми устройствами.

Уточнение требований, предъявляемых к пути на жестком основании

Этот проект, абсолютно новый для Израиля по своим техническим параметрам, потребовал пересмотра национальных норм проектирования и строительства железных дорог. За основу были приняты нормативы, используемые железными дорогами Германии в части изыскания трассы, конструкции стрелочных переводов, строительства мостовых переходов и тоннелей. В нормативную документацию были внесены соответствующие дополнения и изменения.

Поскольку железные дороги Израиля (IR) еще не обладают опытом и не имеют своих технических нормативов в отношении строительства и эксплуатации пути на жестком основании, они сформировали консультативную группу для разработки проектов строительства и правил эксплуатации безбалластного пути.

Первой задачей этой группы была разработка комплекса технических требований по проектированию и строительству такого пути на базе опыта и технических инструкций DB. Эти технические требования подлежат согласованию с действующими израильскими стандартами, в частности касающимися технологии бетонирования. После детального обсуждения с заказчиками и проведения открытого конкурса эти требования будут положены в основу дальнейших работ.

При выборе типа пути на жестком основании в основу положены следующие предварительные условия:

• на насыпях, в тоннелях и на мостах по возможности должен укладываться безбалластный путь одинаковой конструкции;
• в качестве материала жесткого основания пути должен использоваться только железобетон;
• допускается применение основания с забетонированными в него шпалами, а также основания из сборного железобетона;
• конструкция пути на жестком основании должна пройти практическую проверку на одной из государственных линий и получить сертификат соответствия.

В качестве стандартных приняты рельс типа МСЖД 60 (60Е2) и пружинные рельсовые скрепления компании Vossloh. Бетонный несущий слой основания пути должен соответствовать каталогу требований, предъявляемых при строительстве безбалластного пути в Германии компанией DB Netz, входящей в состав холдинга железных дорог Германии.

Технические требования при проектировании и строительстве пути на жестком основании содержат все показатели, касающиеся изыскания трассы, ее геодезической разбивки,проектирования и строительства пути, а также его приемки.

Важной частью является определение требований к проведению работ по устройству земляного полотна, что касается в основном участков перехода между тоннелями и мостами. Вместо обычного в Германии противоморозного слоя здесь предусмотрена укладка водопроницаемого несущего слоя толщиной не менее 20 см, предотвращающего увлажнение и гарантирующего повышенную жесткость (не менее 120 МПа) на поверхности земляного полотна. Поскольку на всем протяжении трассы отсутствуют грунты, склонные к просадке, на всех переходных участках сооружали насыпи из дробленых пород малой деформативности.

Разработанные технические требования содержат также критерии, касающиеся проектирования и устройства плиты жесткого основания. Эти критерии обусловлены требованиями со стороны систем СЦБ, электротехнических устройств, экологиии (уровень шума и вибрации), а также уровнем затрат на текущее содержание и ремонт.

Исчерпывающие ответы на технические вопросы по строительству безбалластного пути, возникавшие у заказчика на стадии проектирования, группа технических экспертов из Германии сводила в единый каталог.

Особенности эскизного проектирования

Разработку эскизного проекта пути на жестком основании проводила группа экспертов из Германии на основе представленного заказчиком плана трассы. Геометрия стандартного поперечного профиля на насыпях, в тоннелях и на мостах также была задана заказчиком. Ее определили специалисты строительного подрядчика в соответствии с предварительным условием, выдвинутым IR. Концепция опирания верхнего строения безбалластного пути на его нижнее строение также была разработана заранее.

Верхняя отметка земляного полотна располагается на 100 см ниже поверхности катания внутреннего рельса кривой. Пространство между поверхностью земляного полотна и нижней плоскостью плиты основания должно быть заполнено тем же материалом, из которого отсыпан верхний слой земляного полотна.

В тоннелях безбалластный путь укладывают на верхней плоскости подошвы тоннеля. Для этого предусматривается лоток шириной 3,2 м, располагаемый вдоль оси будущего пути.

На мостах защитный слой бетона укладывают в зоне, ограниченной горизонтальной поверхностью мостового строения и балками боковых ограждающих стенок. Защитный слой бетона и боковые балки рассчитаны на восприятие продольных и поперечных горизонтальных нагрузок от верхнего строения безбалластного пути.

Заказчиком были выдвинуты важные технологические условия:

• для производства работ должны быть обеспечены соответствующие площадки и пути подвоза материалов:
• основание пути должно быть рассчитано на проезд по нему грузового автотранспорта;
• принятие мер по виброизоляции пути в отдельных зонах тоннеля 4. В качестве возможных мер могут быть использованы укладка рельсов на упругие подкладки, применение эластомерных матов под плитами верхнего строения пути, реализация облегченной системы масса — пружина. Это условие базируется на результатах предварительно проведенных исследований;
• поставка заказчиком специальных стрелочных переводов, уравнительных приборов и изолирующих стыков;
• разработка заказчиком технических указаний и методик оценки качества пути при проведении измерений в процессе укладки и испытания шпал, а также сборных железобетонных плит;
• разработка методики устранения обнаруженных отклонений с целью восстановления проектной надежности пути.

Эскизный проект предусматривал составление пояснительной записки и соответствующей проектной документации. Кроме чертежей с расположением пути в плане, стандартными поперечными сечениями и стандартными узлами для каждого варианта перехода от одной конструкции пути к другой (балластный/безбалластный, на земляном полотне/в тоннеле или на мосту), требовались также продольные разрезы мест стыкования и отдельных искусственных сооружений. В долинах, где, например, портал тоннеля оказывался расположенным почти рядом с устоем моста, используются чертежи продольного разреза сразу обоих объектов.

Указания по проектированию пути на жестком основании в зоне мостовых переходов основаны на немецком стандарте «Общее проектирование мостов». В нем выдвигается требование о том, чтобы долговременная система гидроизоляции моста не могла пострадать из-за укладки на нем безбалластного пути. При этом должна оставаться возможность укладки переходных плит и разгонки рельсовых стыков, а устройство открытого поверхностного дренажа плит безбалластного пути было реализовано с учетом поверхностного дренажа мостовых конструкций.

Поскольку у моста 7 пролет имеет длину всего 9 м, то здесь предусмотрено уложить по всей длине пролета цельную несущую плиту, изолировав ее от мостового строения слоем жесткого пенопласта толщиной 50 мм, двумя слоями полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм и двумя слоями битуминизированной бумаги. Поперечные нагрузки — ветровые, ударные и центробежные — должны восприниматься боковыми бетонными упорами.

Конкурс на ведение строительных работ по укладке безбалластного пути проводил заказчик. Экспертная группа из Германии представила подробное общее описание требуемых технических параметров и предельных условий. Это описание в дальнейшем легло в основу эскизного проекта.

Предварительно IR изучили все известные в мире системы безбалластного пути и отобрали из них пять наиболее эффективных по своим техническим данным для использования в процессе проектирования линии.

С участием экспертной группы из Германии были рассмотрены все варианты решения технических вопросов. Это позволило наиболее точно оценить технические решения, содержащиеся в предложениях.

В качестве составной части документации требовался также эскизный проект. Его следовало представить в два этапа: сначала предварительный, а затем детализированный.

Состояние проекта и перспективы

Тоннели, мосты и путепроводы в настоящее время практически построены. Нижнее строение пути возведено до отметки примерно 1 м от уровня головки рельса. Пуск линии в эксплуатацию намечен на конец 2018 г.

Задача экспертной группы из Германии — консультировать заказчика и контролировать качество строительства. Кроме того, предусмотрены также ее участие в экспертизе проекта и выборочный контроль за ходом строительства. Особенно это касается первых пробных участков безбалластного пути.

Железные дороги мира - 2016, № 3