Введение
Строительство высокоскоростных железнодорожных путей – это процесс подготовки Lignes à Grandes Vitesses (LGV, дословно "высокоскоростная железнодорожная линия") – территории, по которой будут курсировать поезда TGV – к их эксплуатации, включающий разработку земляного полотна и укладку пути. Эта технология строительства используется как для французской сети TGV, так и для других сетей, основанных на TGV, за пределами Франции. Она схожа со строительством обычных железнодорожных линий, но имеет и отличия. В частности, процесс строительства более точный, чтобы обеспечить пригодность пути для регулярной эксплуатации на скорости 300 км/ч (186 миль/ч). Качество строительства было особо проверено во время установления мировых рекордов скорости TGV на LGV Atlantique; путь использовался на скорости свыше 500 км/ч (310 миль/ч) без существенных повреждений. Это контрастирует с предыдущими попытками установить мировой рекорд скорости на железной дороге (326/331 км/ч в 1955 году), которые привели к серьезной деформации пути.
Служба
Первая высокоскоростная железнодорожная линия за пределами Японии, LGV Sud Est, открылась для публики между Парижем и Лионом 27 сентября 1981 года. В отличие от своих предыдущих экспресс-маршрутов, SNCF планировала предоставлять услуги TGV для всех категорий пассажиров, по той же первоначальной цене билета, что и на поездах на параллельной обычной линии. Чтобы опровергнуть распространенное заблуждение о том, что TGV будет являться премиальным сервисом для деловых путешественников, SNCF запустила масштабную рекламную кампанию, акцентируя внимание на скорости, частоте рейсов, политике бронирования, обычной цене и широкой доступности услуг. Эта приверженность демократизации услуг TGV была усилена в период правления Миттерана рекламным слоганом: "Прогресс не имеет значения, если он не разделен всеми". TGV был значительно быстрее (по времени в пути от двери до двери), чем обычные поезда, автомобили или самолеты. Поезда быстро завоевали популярность, и публика высоко оценила быстрые и удобные поездки.
Подготовка трассы
Работы на высокоскоростной линии (ligne à grande vitesse, или LGV) начинаются с земляных работ. Основание пути прокладывается в ландшафте с использованием скреперов, грейдеров, бульдозеров и другой тяжелой техники. Возводятся все стационарные сооружения, включая мосты, эстакады, водопропускные трубы, переходы для диких животных и подобные объекты. Строятся дренажные системы, в особенности крупные канавы по обеим сторонам от основания пути. Базы снабжения организуются вблизи конца высокоскоростных участков, где бригады формируют рабочие поезда для доставки рельсов, шпал и других материалов к месту проведения работ. Далее на основание пути наносится слой уплотненного гравия. После уплотнения катками он обеспечивает достаточную поверхность для транспортных средств на шинах. Затем начинается укладка пути. Процесс укладки пути не является специфическим для высокоскоростных линий; та же общая технология применима к любому пути, использующему бесшовные рельсы. Описанные ниже этапы используются во всем мире при современной укладке пути. Однако, путь TGV соответствует строгим требованиям к материалам, размерам и допускам.
Укладка рельсов
Для начала прокладки пути используется портальный кран на резиновом ходу, который укладывает панели сборного пути. Они прокладываются примерно в том месте, где будет построен один из путей (все LGV имеют два пути). Каждая панель имеет длину 18 метров и опирается на деревянные шпалы. На этом этапе балласт не используется, поскольку сборный путь является временным. После укладки сборного пути рабочий поезд (тянут дизельными локомотивами) может доставить секции непрерывно сварных рельсов, которые будут использованы для постоянного пути этого первого пути. Рельсы поступают с завода секциями длиной от 200 м (660 футов) до 400 м (1310 футов). Эти длинные секции рельсов просто укладываются на несколько платформ; они достаточно гибкие, поэтому это не вызывает проблем. Специальный кран разгружает секции рельсов и размещает их по обе стороны от временного пути на расстоянии примерно 3,5 м (12 футов). Эта операция обычно выполняется ночью из-за температурных соображений. Сам рельс имеет стандартный профиль UIC, 60 кг/м (40 фунтов/фут), с пределом прочности на растяжение 800 ньютонов на квадратный миллиметр или мегапаскалей (116 000 psi). Для следующего этапа снова используется портальный кран. Однако на этот раз кран движется по двум рельсам, которые только что были уложены вдоль временного пути. На площадку прибывает состав платформ, наполовину загруженных шпалами LGV. Его толкает специальный дизельный локомотив, достаточно низкий, чтобы проехать под портальными кранами. Краны снимают панели временного пути и складывают их на пустую половину платформенного состава. Затем они захватывают комплекты из 30 шпал LGV, предварительно расположенных с правильным шагом (60 см или 24 дюйма) с помощью специального приспособления. Шпалы укладываются на щебеночное основание на месте сборного пути. Состав с шпалами покидает площадку, загруженный секциями сборного пути. Шпалы, иногда называемые двублочными, представляют собой железобетонные U41, шириной 2,4 м (7 футов 10 дюймов) и весом 245 кг (540 фунтов) каждая. Они оснащены креплениями для пружинных зажимов Nabla RNTC и резиновой прокладкой толщиной 9 мм (3/8 дюйма). (Резиновые прокладки всегда используются под рельсами на бетонных шпалах, чтобы предотвратить растрескивание). Далее используется нитеукладчик рельсов для подъема рельсов в их окончательное положение на шпалы. Эта машина движется по рельсам, как и портальные краны, но также может опираться непосредственно на шпалу. Это позволяет ей поднимать рельсы и смещать их внутрь за концы шпал, до нужной колеи (стандартная колея). Затем она опускает их на резиновые подушки, и рабочие с помощью пневматической машины прикручивают зажимы Nabla с заданным моментом затяжки. Рельсы наклонены внутрь с уклоном 1:20.
Соединяющие участки путей
Секции рельсов соединяются с помощью термита. Традиционная сварка (с использованием открытого пламени) неэффективна при работе с крупными металлическими деталями, такими как рельсы, поскольку тепло слишком быстро рассеивается. Термит для этой задачи подходит лучше. Он представляет собой смесь алюминиевого порошка и порошка ржавчины (оксида железа), которая при реакции образует железо, оксид алюминия и большое количество тепла, что делает его идеальным для сварки рельсов. Перед соединением рельсов их длина должна быть очень точно подогнана. Это необходимо для того, чтобы тепловые напряжения в рельсе после соединения в единую непрерывную конструкцию не превышали допустимых значений, предотвращая боковые искривления (в жаркую погоду) или разрушения (в холодную погоду). Операция соединения выполняется с использованием процесса термитной сварки, который включает в себя рельсорез, нож для обрезки сварного шва и шлифовальный станок. После завершения процесса термитной сварки сварной шов шлифуется до профиля рельса, обеспечивая бесшовное соединение секций. Напряжения в рельсе, вызванные колебаниями температуры, поглощаются без продольных деформаций, за исключением участков вблизи мостов, где иногда применяются компенсационные швы.
Добавление балласта
Следующий шаг заключается в засыпке глубокого слоя балласта под новый путь. Балласт прибывает поездом из вагонов-самосвалов, тянутых дизельными локомотивами. Управление этим составом – сложная задача, поскольку балласт необходимо распределять равномерно. Если поезд остановится, балласт может завалиться на рельсы и привести к сходу с рельсов. Первый слой балласта высыпается непосредственно на путь, а машина для уплотнения и выравнивания, движущаяся по рельсам, вдавливает камни под шпалы. Каждый проход этой машины может поднять уровень пути на 8 см (3 дюйма), поэтому для создания слоя балласта толщиной не менее 32 см (1 фут) под шпалами требуется несколько проходов с использованием балласта и машины. Балласт также насыпается по обеим сторонам пути для обеспечения поперечной устойчивости. Машина выполняет предварительное выравнивание пути. Затем регулятор балласта равномерно распределяет балласт. Наконец, динамический вибратор уплотняет путь, имитируя прохождение 2500 осей.
Завершение строительства
Теперь, когда первый путь почти завершен, начинаются работы на соседнем пути. Однако на этот раз нет необходимости укладывать временный путь. Поезда, следующие по первому пути, доставляют шпалы, а затем рельсы, которые разгружаются непосредственно на шпалы с помощью разгрузочных манипуляторов, выдвигающихся для точного позиционирования. Затем устанавливаются элементы крепления Набла, и балласт уплотняется под шпалы, как и прежде. Оба пути теперь практически готовы, но работы на линии еще не закончены. Необходимо установить мачты контактной сети и натянуть провода. После завершения установки контактной сети производится окончательная регулировка положения пути с точностью до миллиметра. Затем балласт продувается для удаления мелкого гравия и пыли, которые могут подниматься движущимися поездами. Этот этап особенно важен на высокоскоростных участках, поскольку воздушный поток от проходящего поезда очень сильный. Наконец, поезда TGV проходят испытания на линии с постепенно увеличивающейся скоростью. Перед началом коммерческой эксплуатации путь проходит квалификацию на скоростях, немного превышающих рабочие (обычно 350 км/ч или 210 миль/ч).