Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

 

Для того чтобы не было не только деформаций выпирания, но и сдвигов, необходимо, чтобы в любой точке С массива было выполнено условие:

                                       

      (2)

Где τ – касательное напряжение, кг/см²; , (f – коэффициент внутреннего трения, φ – угол внутреннего трения) град; σ – нормальное напряжение, кг/см²; с – удельное сцепление, кг/см². 

Результаты распределения касательных  напряжений на уровне ОПЗП и под защитными слоями представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Распределение вертикальных напряжений в земляном полотне под защитными слоями: а – конструкция пути с защитным слоем толщиной 40 см;

б – конструкция пути с комбинированным защитным слоем  толщиной 20 см

 

Таким образом, по итогам расчета, значение сдвигающих касательных напряжении под комбинированным защитным слоем толщиной 20 см не превысило значение напряжения конструкций пути с защитным слоем толщиной 40 см.

Разработанная конструкция  пути с комбинированным защитным слоем 20 см, армированным двумя слоями георешеток, представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Конструкция пути с защитным слоем ( 1 – защитный слой;

2 – георешетка SSLA30; 3 – георешетка SS30G)

 

2. Напряжения на ОПЗП пропорциональны корню четвертой степени модуля упругости пути, тогда для снижения напряжений на основной площадке в 2 раза модуль упругости пути должен быть снижен в 1,19 раза. Тогда жесткость пути определится по формуле:

   и                                              (3)

   где  U – модуль упругости пути, МПа;

Ж, Ж_скр, Ж_осн, Ж_доп – жесткость пути, скрепления, подшпального основания и дополнительная, т.е. жесткость подшпальных прокладок МН/м;

l – расстояние между осями соседних шпал, м.

По результатам расчета в качестве материала для подшпальных прокладок принят материал Sylomer® толщиной 10 мм.

На основе проведенных  расчетов, разработанных технических  и технологических мероприятий при непосредственном участии автора были заложены опытные участки, результаты обследования которых представлены ниже.

1. В результате укладки в 2009 году на 332 км направления Бекасово-Сорт. – Яганово Московской ж.д. подшпальных прокладок интенсивность расстройств пути на маршрутах обращения поездов повышенного веса и длины снизилась в 2,0-2,5 раза (рисунки 11 и 12).

Рисунок 11 – Снижение ССКО просадок    Рисунок 12 – Интенсивность накопления СКО просадок   

 

2. Для уточнения эффективности применения выправочных работ с устранением механических стыков рассмотрен участок пути 135 км ПК 5 по направлению Александров-Орехово-Зуево, где в 2008 г. выполнена сварка стыков уравнительного пролета и шлифовка поверхности катания рельсов с последующей выправкой пути.

По данным проходов путеизмерительного вагона за 4 года получена зависимость изменения СКО просадок от времени (рис.13) до и после ремонтов.

Рисунок 13 – Изменение СКО просадок до и после ремонтов на

уравнительном пролете

 

Проведенные наблюдения показали, что большие остаточные деформации на механических стыках происходят весной в момент выхода пути из зимы (при оттаивании). При проведении планово-предупредительной выправки (В) без устранения механических стыков уравнительного пролета стабильность ГРК обеспечивается только до весны следующего года. Устранение механических стыков сваркой на уравнительных пролетах приводит к существенному снижению интенсивности накопления расстройств пути. Положительное приращение СКО просадок в теплый сезон после устранение механических стыков составило 0,2 мм против 1,1 мм при наличии механических стыков.

3. Срок наблюдений  участков с усилением ОПЗП комбинированным защитным слоем толщиной 20 см с двумя слоями георешетки к моменту завершения диссертационной работы составил всего два месяца. За этот период отступлений ГРК не выявлено. Имеющийся российский и зарубежный опыт подобных решений позволяет прогнозировать его эффективность и в дальнейшей эксплуатации.

Оценка экономической  эффективности усиления пути комбинированным  защитным слоем толщиной 20 см с двумя  слоями георешетки на примере участка на 304 км перегона Детково – Усады в сочетании с устранением зон механических стыков показала, что срок окупаемости затрат при усилении пути защитным слоем составил 2,2 лет за счет ежегодной экономии затрат при текущем содержании пути на 25 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Важнейшей задачей  путевого хозяйства, в т.ч. в  условиях обращения поездов повышенного веса и длины является обеспечение стабильности ГРК за счет достоверной оценки ее изменения, что позволяет своевременно принимать конкретные технические и организационные решения по устранению основных факторов, вызывающих эти изменения.

2. Дифференцированная по длине пути оценка состояния ГРК и интенсивности ее расстройства позволила выделить и количественно оценить основные возмущающие факторы на участках обращения поездов повышенного веса и длины:

- доля участков с  механическими стыками от общей протяженности нестабильных по ГРК участков пути составила 60-70 %;

- доля участков нарушенным  водоотводам с ОПЗП (наличие валика  из старых балластных материалов на обочине) составила 5-8 %;

- доля участков с  больным земляным полотном (в.т.ч. нестабильные участки на подходах к ИССО) составляет 12-17 %. 

3. С помощью разработанной  методики оценки ГРК и по данным измерения путеизмерительного вагона КВЛ-П, выявлено влияния доли обращения поездов повышенного веса и длины от грузонапряженности на интенсивность расстройства ГРК. При 50,8 % обращения поездов повышенного веса и длины интенсивность изменения ГРК примерно в 1,5-2 раза превышает интенсивность изменения ГРК участка с 11,3 % обращения таких поездов.

4. Сравнение интенсивности изменения ГРК от наработки тоннажа на участках с различными скреплениями показало, что при упругих рельсовых скреплениях накопление остаточных деформации происходит менее интенсивно и более равномерно по сравнению с участками со скреплением КБ 1,2-1,5 раза. Это получено по результатам исследования участков Московской ж.д. со скреплениями АРС и Казахстанской ж.д. со скреплениями Фоссло W-14.

5. Применение геотекстиля дает положительный результат по снижению интенсивности накопления расстройств пути в 1,5-2,0 раза и может быть рекомендовано его адресное применение.

6. Инструментальные исследования причин различного состояния ГРК одинаковых по всем параметрам участков показало, что:

- при проходе колес  по механическому стыку давление  на ОПЗП увеличивается в 2,0-2,5 раза и, как следствие, растут деформации в балласте и ЗП, особенно при интенсивном воздействии поездов повышенного веса и длины;

- на участках обращения  поездов повышенного веса и  длины засорение щебня происходит в основном за счет раздробление щебня, а не из-за внешних загрязнителей. Поэтому на участках обращения поездов повышенного веса и длины не должны допускаться фракции щебня лещадной формы и слабых пород.

7. Проведенные в диссертационной работе исследования позволяют рекомендовать на участках обращения поездов повышенного веса и длины эксплуатировать типовую конструкцию пути без наличия зон уравнительных пролетов с упругими скреплениями при здоровом ЗП и соблюдении существующих норм ремонта. Участки с больным ЗП рекомендуется во время капитального ремонта адресно усиливать разделительными и защитными слоями, вид и параметры которых должны определяться на основании расчетов при проектировании. В зонах резкого изменения по длине пути жесткости (на стрелочных переводах, подходах к ИССО и др.) рекомендуется использование упругих подшпальных прокладок.

8. Проведенная технико-экономическая оценка конструктивно-технологических и организационных решений по адресному устранению нестабильных участков пути из-за деформаций ЗП в сочетании с ликвидацией механических стыков на участках обращения поездов повышенного веса и длины позволила выявить экономию совокупных затрат на капитальный ремонт и текущее содержание пути 1-го км в сумме 192,1 тыс. руб. в год или на 6,3% за счет снижения затрат при текущем содержании пути на 25%.

Положения диссертации  опубликованы в 7 печатных работах:

1. Ермаков В.М., Замуховский А.В., Акашов А.Н. Разработка методики  исследования интенсивности изменения ГРК для повышения безопасности движения поездов // Труды IΧ научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». – М.: МИИТ, 2008. с. III-6.

2. Замуховский А.В., Акашов  А.Н. Зависимость количества отступлений  геометрии рельсовой колеи от  наработки тоннажа // Сборник материалов II научно-технической конференции «Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство». – М.: МИИТ, 2009. с. 64-71.

3. Акашов А.Н., Акашова Ж.А. Уменьшение интенсивности деформации подшпального основания за счет снижения жесткости железнодорожного пути // Труды V международной научно-практической конференции «Наука и инновация - 2009» Прага, 2009. с. 84-87.

4. Акашов А.Н. Интенсивность расстройства геометрии рельсовой колеи на участках обращения поездов повышенного веса и длины // Труды Χ научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». – М.: МИИТ, 2009. с. III-8, III-10.

5. Акашов А.Н., Акашова Ж.А. Оценка геометрии рельсовой колеи участка Алматинской дистанции пути // Научно - производственный журнал «Магистраль» Казахстан – Алматы, 2009. №5 с.52-55.

6. Ермаков В.М., Замуховский А.В., Акашов А.Н. Исследования интенсивности расстройства геометрии рельсовой колеи // Журнал «Путь и путевое хозяйство», 2009. №7. с. 12-17.

7. Ермаков В.М., Акашов А.Н. Оптимизация затрат на техническое обслуживание железнодорожного пути // Журнал «Железнодорожный транспорт», 2009. №12. с. 32-35.

 

 

 

 

 

 

АКАШОВ АСЛАН НУРГАЛИЕВИЧ

 

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ СТАБИЛЬНОСТИ ГЕОМЕТРИИ 

РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ  НА УЧАСТКАХ ОБРАЩЕНИЯ ПОЕЗДОВ 

ПОВЫШЕННОГО ВЕСА И ДЛИНЫ ____________________________________________________________________

Подписано к печати                          Формат бумаги 60х84/16

Объем 1,5 п.л.       Заказ №               Тираж 80 экз.

____________________________________________________________________

Типография МИИТа. 127994, г. Москва, ул. Образцова 9, стр.9, ГСП-4