CC BY
10
УДК 625.1.03:629.423
А. А. Бакланов, В. П. Клюка, С. А. Мосол
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
АНАЛИЗ ПРИЧИН СХОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С РЕЛЬСОВ
Аннотация. Цель работы заключается в выяснении причин схода подвижного состава с рельсов, в том числе при движении по стрелочным переводам
Использованы методы логического анализа, тяговых расчетов, оценки устойчивости движения подвижного состава в рельсовой колее.
Проанализированы силы, действующие на поезд при движении в режиме рекуперативного торможения Получены соотношения, позволяющие выявить основные факторы, вшяюгцие на движение поезда в этом режиме. На примере конкретного грузового поезда, в котором произошел сход с рельсов багажного вагона на стрелочном переводе в режиме рекуперативного торможения электровоза, и с учетом параметров профиля пути, условий движения поезда найдена тормозная сила электровоза и показано, что она существенно меньше допускаемого значения.
Рассмотрен критерий выжимания подвижного состава под действием больших сжимающих усилий в поезде в виде коэффициентазапасаустойчивости колеса против схода с рельса, который оказался существенно больше единицы, это свидетельствует об устойчивом движении в рельсовой коже.
Проанализированы замечания, выявленные при осмотре тележки и колесных пер багажного вагона после схода, которые явно не подтверждают возможность схода из-за паОения деталей на путь или иных неисправностей подвижного состава
Вследствие отсутствия явных причин схода с рельсов багажного вагона наиболее вероятными причинами схода могут быть неисправность пути (стрелочного перевода) либо неблагоприятное сочетание факторов, каждый из которых в отдельности не может привести к сходу, а в совокупности они могут вызвать сход.
Даны общие рекомендации по повышению безопасности движения грузовых поездов.
Ключевые слова: грузовой поезд, рекуперативное торможение, стрелочный перевод, причины схода с рельсов.
Alexander A. Baklanov, Vladislav P. Klyuka, Sergey A. Mosol
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
ANALYSIS OF THE REASONS FOR ROLLING STOCK DERAILING
Abstract The purpose of the work is to find out the reasons for rolling stock derailment including when moving along turnouts.
Methods of logical analysis, traction calculations, and assessment of the stability ofrolling stock movement in a rail track were used.
The forces acting on the train when moving in regenerative braking mode are analyzed Relationships have been obtained that allow us to identify the main factors influencing the movement of the train in this mode. Using the example of a specific freight train in which a baggage car derailed on a turnout switch in the regenerative braking mode of an electric locomotive, and taking into account the parameters of the track profile and the train's moving conditions, the braking force of the electric locomotive was found and shown that it is significantly less than the permissible value.
The criterion for squeezing out rolling stock under the influence of large compressive forces in a train is considered in the form of the safety factor of the wheel against derailment, which turned out to be .significantly greater than one, this indicates stable movement in the rail tack.
The observations identified during the inspection of the bogie and wheelsets of the baggage car after the derailment are analyzed which clearly do not confirm the possibility of derailment due to parts falling onto the track or other faults of the rollingstock
Due to the absence of obvious reasons for the derailment of a baggage car, the most likely causes of the derailment may be a faulty track (.switch) or an unfavorable combination of factors, each of which individually cannot lead to a derailment, but together they can cause a derailment
General recommendations are given to improve the safety of freight trains.
Keywords: freight train regenerative braking, turnout, causes of derailment.
Сход подвижного состава с рельсов представляет очень серьезное нарушение безопасности движения, которое может привести к большим материальным и финансовым затратам,
ijawfcs» -Щ ШЕСТИЯ Транссиба 49
1
травмированию и гибели людей. В этой связи выяснение истинных причин схода представляет актуальную задачу и имеет большое значение для предупреждения повторения подобных случаев.
Анализ причин большого количества случаев сходов подвижного состава с рельсов, особенно порожних цистерн, на сети железных дорог показывает, что основная причина сходов не в дефиците прочности пути или вагонов, а в неблагоприятном сочетании горизонтальных и вертикальных сил, которое приводит к выжиманию порожних вагонов или распору колеи с провалом колесных пар [1], в том числе на стрелочных переводах [2, 3].
При прохождении стрелочных переводов колесными парами подвижного состава, особенно с высокой скоростью [4,5], возникают большие динамические силы, обусловленные переменной жесткостью рельсов и крестовины по длине перевода, переменностью взаимодействующих с колесами масс стрелочных переводов, а также неровностями пути [6, 7]. Следствием этого является движение колес экипажей по специфическим и присущим только стрелочным переводам траекториям. Кроме того, при входе экипажа на стрелку, выходе из нее, а также при движении по крестовине и закрестовинной кривой могут проходить процессы ударного взаимодействия колес с элементами стрелочного перевода. В работе [7] отмечается, что даже приближенное определение динамических сил взаимодействия экипажа со стрелочными переводами весьма сложно. На стрелочных переводах вертикальные и горизонтальные неровности имеют очень сложные формы, к тому же различные по правому' и левому рельсам.
В качестве примера рассмотрим случай схода с рельсов багажного вагона в составе организованного грузового поезда массой 4822 т и длиной состава 264 оси с электровозом 2ЭС6. Поезд прибывал на боковой путь станции в режиме рекуперативного торможения электровоза, сход пятого с головы поезда багажного вагона произошел всеми колесными парами на стрелочном переводе при скорости движения 22 км/ч, крутизна уклона (спуска) профиля пути на месте схода составляет 1,2 %о.
Сход с рельсов подвижного состава в режиме торможения может происходить в основном по следующим причинам:
- вследствие выдавливания под действием больших сжимающих усилий в поезде;
- из-за неисправности пути;
- из-за неисправности подвижного состава.
При рассмотрении движения поезда авторы исходили из физической сущности этого процесса и руководствовались законом сохранения и превращения энергии, а также вытекающими из него балансами энергии и сил.
Уравнение энергетического баланса движения поезда в режиме торможения на уклоне (спуске) при снижении скорости согласно статье [8] имеет вид:
Ар =АП + Ак -Асо -А,
сг,
(1)
где.-4р - работа силы торможения;
Ап - изменение потенциальной энергии; Ак - изменение кинетической энергии; Асо - работа силы основного сопротивления движению; Асг - работа силы дополнительного сопротивления движению от кривой. В общем виде схема действующих на поезд сил при рекуперативном торможении на спуске показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема действующих на поезд сил в режиме рекуперативного торможения
Исходя из уравнения баланса энергии (1) и соответствующего баланса сил, действующих на поезд в режиме рекуперативного торможения, тормозная сила электровоза Бр, характеризуется выражением [8, 10-12]:
где - сила от уклона; ¡¥и - сила инерции;
1¥0 - сила основного сопротивления движению;
1¥г - сила дополнительного сопротивления движению от кривой.
Эти силы, в свою очередь, характеризуются выражениями:
(V; = ¡¥и = ткии; Ш0 = т£м0\ IVг = гпдл^'и
(2)
(3)
где т - масса поезда;
§ = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
/ - крутизна уклона;
ки - коэффициент инерции вращающихся частей;
и - ускорение движения;
- удельное основное сопротивление движению;
м>г — удельное дополнительное сопротивление движению от кривой.
Масса поезда с учетом массы электровоза тп = 200 т и массы состава отс= 4822 т составила:
т = тп + тс = 200 + 4822 = 5022 т.
Найдем каждую силу по приведенным выше формулам с использованием параметров поезда и его движения.
Сила от уклона крутизной / = 1,2 %о, обусловленная углом наклона пути а к горизонтальной поверхности (см. рисунок 1), составила:
Шг = 5022-9,81-1,2-Ю"3 = 59,1 кН.
Коэффициент инерции вращающихся частей грузового поезда ки согласно рекомендациям справочника [12] принимаем равным 1,06. Согласно расшифровке параметров движения поезда ускорение (замедление) движения при рекуперативном торможении и снижении скорости с 28 до 22 км/ч за время 28 с составило:
28-22 2 и =-=0,06 м/с .
3,6-28
Следовательно, сила инерции поезда:
Жи = 5022 -1,06 • 0,06 = 316,9 кН.
Удельное основное сопротивление движению электровоза под током м>0' и четырехосных грузовых вагонов с роликовыми подшипниками букс м>" на звеньевом пути определяется по формулам [8, 10]:
м>о'= 1,9 + 0,017+0,0003^; (4)
= 0,7 + (3 + 0,1 Г+ 0,0025 Г2)/тво, (5)
где V- скорость движения, км/ч;
тВо - масса на ось вагона, т.
В рассматриваемом поезде средняя масса на ось вагона тво = 4822/264 = 18,3 т, а скорость движения при сходе вагона V = 22 км/ч. Подставив исходные данные в формулы (4) и (5), получим:
по' = 1,9 + 0,01 -22 + 0,0003-222 = 2,26 Н/кН; м>о" = 0,7 + (3 + 0,1 -22 + 0,0025 -222)/18,3 = 0,94 Н/кН.
Удельное основное сопротивление движению поезда представляет средневзвешенную величину и характеризуется выражением:
2,26-200 + 0,94-4822
W0 :
womr.+womc
тп + тс
200+4822
0,99 Н/кН.
Тогда полная сила основного сопротивления движению поезда
Wo = tngwo = 4822 • 9,81 • 0,99 • 0,001 = 47,0 кН.
Таким образом, тормозная сила электровоза в режиме рекуперативного торможения рассматриваемого поезда без учета силы дополнительного сопротивления движению от кривой Wr согласно выражению (2) составила:
Bp=Wi+ Wu - W0 = 59,1 + 316,9 - 46,9 = 329,0 кН.
Если учесть силу дополнительного сопротивления движению от кривой Wr при движении поезда по стрелочному переводу, то в соответствии со схемой действующих сил на рисунке 1 и формулой (2) тормозная сила электровоза будет меньше полученного значения 329 кН, и это подтверждается максимальным значением фактической тормозной силы электровоза, указанной ниже.
Согласно работам [10 - 12] для обеспечения устойчивости вагонов от выжимания продольными силами при подталкивании или электрическом торможении локомотивами, находящимися в голове поезда, наибольшие значения сил тяги подталкивающих локомотивов или сил электрического торможения определяются исходя из максимально допустимых продольных сжимающих сил в зависимости от типа и степени загрузки вагонов, находящихся в поезде, с учетом сопротивления движению локомотивов.
Для четырехосных вагонов при нагрузке на ось тво > 12 т допустимая продольная сила составляет 100 тс = 981 кН, т. е. значительно больше, чем для рассматриваемого поезда. Согласно нормативам, приведенным в источнике [4], для пассажирского вагона в составе поезда максимально допустимая квазистатическая продольная сжимающая сила по условию устойчивости экипажа на рельсах при движении в кривой минимального радиуса 150 м составляет 400 кН, это значительно больше максимальной тормозной силы, реализуемой электровозом 2ЭС6 в режиме рекуперативного торможения при движении на станции. В кривых радиусом 250 м и более такая сила допускается 500 кН.
Одним из критериев выжимания подвижного состава под действием больших сжимающих усилий в поезде является коэффициент запаса устойчивости колеса против схода с рельса, определяемый по формуле [6]:
tg Р-ц Рг
ку =
> 1,
(6)
где Р - угол наклона к горизонтальной поверхности рабочей части гребня колеса, для стандартных колес Р = 60
ц - коэффициент трения гребня колеса о внутреннюю грань головки рельса, для стального гребня и рельса ц = 0,25;
Рв - вертикальная нагрузка (сила) от колеса на рельс;
Рь - горизонтальная сила давления гребня колеса на внутреннюю грань головки рельса. По формуле (6) можно оценить коэффициент запаса устойчивости одного колеса или всего вагона, который для устойчивого движения в рельсовой колее должен быть больше единицы. Необходимо отметить, что разные исследователи (в частности, ученые М. Надаль, Ж. Марье) применяют разные критерии и их численные значения для оценки устойчивости колеса против схода с рельса, но в любом случае их сущность сводится к оценке соотношения вертикальных и боковых сил, действующих в точке контакта гребня колеса с головкой рельса [4,7].
Учетная масса почтово-багажного вагона тв согласно работам [10-12] составляет 65 т, а сила тяжести (вес) Ов = rn.bg = 65-9,81 = 637,6 кН. Поскольку у багажного вагона сошли с
рельсов все четыре колесные пары, то можно предположить, что четыре колеса с одной стороны тележек вползли на рельс, преодолевая вертикальную нагрузку (силу), составляющую половину силы тяжести (веса) вагона - Рв = Ов/ 2 = 637,6 / 2 = 318,8 кН.
В качестве горизонтальной силы давления гребней колес на внутреннюю грань головки рельса примем тормозную ситу электровоза в режиме рекуперативного торможения. Точные момент времени и место схода колес вагона с рельсов отсутствовали, поэтому для расчетов приняли максимальное значение тормозной силы электровоза 2ЭС6, которое по результатам расшифровки файлов РПМ и кассеты регистрации СН-БЛОК при движении поезда по станции перед сходом составило 192 кН. Следовательно, горизонтальная сила давления гребней колес вагона на внутреннюю грань головки рельса могла достичь Рь = 192 кН.
Подставив исходные данные в формулу (4), получили:
186(Г-0,25 1.718.
1 + 0,25^60° 192
Поскольку коэффициент запаса устойчивости получился существенно больше единицы, т. е. ку = 1,718 > 1, то рекуперативное торможение электровоза 2ЭС6 не могло привести к сходу с рельса колес багажного вагона в составе поезда на станции.
В формуле (6) утол наклона гребня обычно в расчетах принимается равным 60 Как будет указано в статье далее, при натурном осмотре первой колесной пары комиссией, проводившей расследование случая схода багажного вагона, на гребнях колес первой колесной пары имелся незначительный подрез гребня, который, естественно, влияет на оценку величины рассматриваемого критерия устойчивости. Однако с учетом того, что подрез гребня был менее допустимого предела, этим влиянием можно пренебречь. Поскольку незначительный подрез гребня не ухудшает устойчивости колеса от схода с рельса, так как при этом значение ку возрастает.
Таким образом, ни по допускаемым значениям максимальной тормозной силы 981 кН (100 тс), которая значительно больше расчетной тормозной силы 329 кН, ни по коэффициенту запаса устойчивости ку = 1.718, который больше единицы, рекуперативное торможение электровоза 2ЭС6 не могло быть причиной схода с рельсов багажного вагона в составе грузового поезда на станции.
На зарубежных железных дорогах при расследовании причин схода подвижного состава с рельсов руководствуются тремя правилами [4]:
первое правило - при сходе с рельсов локомотива (головной части поезда) необходимо искать причину прежде всего в неисправности пути;
второе правило - при сходе с рельсов экипажей в средней или хвостовой части поезда необходимо искать причину в состоянии ходовых частей экипажей или в режиме ведения поезда;
третье правило - при обнаружении на месте схода поезда изломов рельсов и деталей ходовых частей экипажей необходимо искать причину прежде всего в возникновении сверхнормативных сил, вызвавших изломы.
Поскольку в рассматриваемом случае произошел сход с рельсов пятого вагона в головной части поезда, то на основании приведенных правил можно предполагать, что вероятной причиной схода является неисправность пути, т. е. стрелочного перевода.
К расследованию данного случая комиссией ОАО «РЖД» в качестве консультантов привлекались авторы данной статьи. Для осмотра в цехе пассажирского вагонного депо была представлена головная по ходу движения тележка багажного вагона, потерпевшего сход на стрелочном переводе всеми колесными парами при прибытии в составе грузового поезда на станцию. При осмотре тележка находилась без колесных пар, на которых произошел сход (колесные пары сошедшего вагона были предоставлены для осмотра позднее).
Замечания, которые были выявлены при осмотре тележки багажного вагона:
имелись следы сильной течи аморшзируюш,ей жидкости из гидравлического гасителя колебаний, расположенного на тележке слева по ходу движения, с попаданием ее как на
корпус гасителя, так и на наружную боковую поверхность боковой продольной балки рамы тележки, а также на поводок по всей длине слева по ходу движения (при этом гидравлический гаситель колебаний справа по ходу тележки никаких следов потеков амортизирующей жидкости не имеет и выглядит исправным);
у пыльника гасителя с левой стороны тележки по ходу движения имелись многочисленные трещины, надрывы и потертости по всей окружности и длине (при этом год изготовления данного пыльника по выявленному клейму 2013 г. и семь выдавленных точек);
при осмотре пыльника гасителя с правой стороны тележки по ходу движения клейма с годом его изготовления выявить не удалось, данный пыльник повреждений не имел;
рама тележки имела следы ударов и трения металла по металлу в разных местах, а также изгибы продольных укороченных балок справа по ходу движения;
надрессорная балка в правой части по ходу движения имела сверху наклеп (след удара), совпадающий с наклепом на внутренней поверхности правой по ходу движения боковой продольной балки;
имелись значительные повреждения деталей тормозной рычажной передачи (в том числе излом проушины их крепления на продольной укороченной балке справа по ходу движения).
Акт комиссионной проверки левого по ходу гидравлического гасителя передней тележки багажного вагона позволил установить разрыв резинового сильфонного уплотнения (гофры), вытекание масла АМГ-10 и, как следствие, несоответствие параметров усилий на сжатие требуемым, что явилось результатом деформации тележки вагона и наклона вагона на правую сторону по ходу движения.
Замечания, выявленные при осмотре колесных пар багажного вагона после схода: на гребнях всех колесных пар имелись зазубрины и забоины;
толщина гребней колесных пар по результатам обмеров была близка к верхнему пределу допуска (30 мм);
на гребнях колес первой колесной пары имелся незначительный подрез (менее допустимого предела);
на оси первой колесной пары справа имелась круговая потертость, причина появления которой не была установлена;
поверхность катания колесных пар не имела повреждений в виде выщербин, ползунов и наваров.
На основании результатов осмотра предоставленных тележки и колесных пар видимых причин схода из-за падения деталей с подвижного состава на путь не установлено. В связи с данным обстоятельством возможная причина схода вагона с рельсов, связанная с неудовлетворительным техническим состоянием вагона, не могла быть определена однозначно.
По заявлениям членов комиссии ОАО «РЖД», проводившей расследование данного случая схода багажного вагона на станции, состояние железнодорожного пути на месте схода соответствовало требованиям нормативных документов. Однако это вызывает сомнения в части обязательного комиссионного выполнения сразу после схода ряда проверочных действий: промеров железнодорожного пути перед местом схода на расстоянии до 500 м через 2 м (при необходимости - через 1 м), ширины колеи и расположения рельсовых нитей по уровню друг относительно друга (на наличие перекосов) при расследовании этого случая, проверки переводной и закрестовинной кривой стрелочного перевода (где произошел сход) на возвышение наружной нити рельсовой колеи и отсутствие при этом ее обратного возвышения.
Также для объективного расследования данного случая схода необходимы были проверки на соответствие справочных данных по последнему проходу вагона-путеизмерителя и путеизмерительной тележки (по балльности с указанием степеней отступления в текущем содержании железнодорожного пути, рихтовке и уровню рельсовой колеи) и результатов проверок пути бригадиром пути, дорожным мастером, старшим дорожным мастером (начальником участка), результатов последнего комиссионного месячного осмотра стрелочного перевода (на котором произошел сход) начальником станции, комиссионных
54 ИЗВЕСТИЯ ТранссйШР-
осмотров железнодорожного пути при осеннем и весеннем комиссионных осмотрах руководством дистанции пути, комиссиями заместителя начальника дороги по региону и начальника дороги, комиссиями аппарата по безопасности движения в регионе и дороги в ходе проверок, объездов и ревизий. Результаты таких проверок, объездов и ревизий не были предоставлены авторам статьи.
При анализе причин схода вагона с рельсов на стрелочном переводе необходимо прежде всего учитывать такие важные факторы, как плотность прилегания остряка к рамному рельсу и износ его вертикальной поверхности. По заявлениям членов комиссии ОАО «РЖД», проводившей расследование данного случая, стрелочный перевод перед сходом соответствовал требованиям нормативных документов, стрелка при сходе контроль положения остряков не теряла. Однако как по состоянию пути, так и по устройствам СЦБ на данном стрелочном переводе никаких подтверждающих документов об их состоянии комиссией ОАО «РЖД» авторам статьи предоставлено не было. Поэтому нельзя исключить причину схода в неисправности пути.
При этом в головной части поезда находились вагоны с малой загрузкой, а непосредственно перед вагоном, потерпевших! сход, в составе поезда следовал длиннобазный вагон для перевозки легковесных грузов.
При отсутствии видимых причин схода подвижного состава следует рассматривать совокупность факторов, которые по отдельности не могут вызвать сход, но при совместном их действии он может произойти (даже если эти факторы сами по себе находятся в пределах норм, допустимых требованиями нормативных документов). Такими факторами в данном случае могут быть следующие:
толщина гребней колесных пар сошедшего вагона была близка к верхнему пределу допуска (30 мм), что ухудшало вписывание тележек данного вагона при проходе переводной и закрестовинной кривых на стрелочном переводе;
возможное отсутствие возвышения наружной нити рельсовой колеи в переводной и закрестовинной кривых стрелочного перевода, допустимое при скоростях движения до 25 км/ч, вызывает при больших скоростях (на момент схода скорость движения поезда была 27 км/ч) повышенное фактическое непогашенное ускорение вагона от действия увеличенной центробежной силы инерции относительно их расчетных величин;
при сборе схемы рекуперативного торможения электровоза на подъезде к месту схода в процессе сжатия поезда в нем могли возникнуть продольно-динамические силы, вызвавшие динамические колебания кузова данного вагона относительно тележек (боковая качка);
возможные отклонения одной нити рельсовой колеи относительно другой (согласно источнику [9] допустимое отклонение на прямом участке пути - до 6 мм) перед местом схода могли вызвать вынужденные колебания кузова вагона, которые при совпадении частоты этих колебаний с частотой колебаний кузова вагона от продольно-динамической реакции состава могли привести к резонансным колебаниям кузова вагона;
возможное несоответствие параметров гасителей колебаний первой по ходу движения вагона тележки установленным требованиям не ограничило колебания кузова вагона в пределах допустимых норм;
следование в составе двух сцепленных вместе длиннобазных вагонов с легковесным грузом при неудовлетворительном вписывании в переводную и закрестовинную кривые стрелочного перевода с совпадением возможных указанных выше факторов могло привести к выдавливанию данного вагона из колеи и послужить вероятной причиной его схода с рельсов.
Кроме того, возможные наиболее опасные сочетания параметров, которые могли бы привести к сходу багажного вагона на стрелочном переводе, приведены в п. 53 нормативного документа [9]: «...Запрещается эксплуатировать на железнодорожных путях общего и необщего пользования стрелочные переводы и глухие пересечения, у которых выявлена одна из следующих неисправностей:
1) разъединение стрелочных остряков и подвижных сердечников крестовин с тягами,
2) отставание остржа от рамного рельса, подвижного сердечника крестовины от усовика на 4 мм и более, измеряемое у остряка и сердечника тупой крестовины против первой тяги, у сердечника острой крестовины - в острие сердечника при запертом положении стрелки;
3) в противошерстном направлении (от остржов до крестовины) при глубине выкрашивания остржа более 3 мм и длине выкрашивания:
- на главных железнодорожных путях - 200 мм и более;
- на приемоотправочных железнодорожных путях - 300 мм и более;
- на прочих станционных железнодорожных путж - 400 мм и более;
4) в пошерстном направлении (от крестовины в сторону дефектного остржа) при выкрашивании остржа в сечении 0-20 мм, глубиной более 12 мм при длине выкрашивания остржа:
- на главных железнодорожных путях - 200 мм и более;
- на приемоотправочных железнодорожных путж - 300 мм и более;
- на прочих станционных железнодорожных путж - 400 мм и более;
- при образовании цепочки из отдельных дефектов в общую длину дефекта включаются смежные дефекты, расположенные на расстоянии, меньшем длины наименьшего из двух смежных дефектов;
5) понижение остржа против рамного рельса и подвижного сердечника против усовика на 2 мм и более, измеряемое в сечении, где ширина головки остржа или подвижного сердечника поверху 50 мм и более;
6) расстояние между рабочей гранью сердечника крестовины и рабочей гранью головки контррельса менее 1472 мм;
7) расстояние между рабочими гранями головки контррельса и усовика более 1435 мм;
8) излом остржа или рамного рельса;
9) излом крестовины (сердечника, усовика или контррельса);
10) разрыв контррельсового болта в одноболтовом или обоих в двухболтовом вкладыше.
Запрещается эксплуатация стрелочных переводов с шириной колеи более 1546 мм и менее
1512 мм...».
Таким образом, неисправности стрелочных переводов, которые могут привести к сходу подвижного состава, характеризуются так:
- разъединение стрелочных остржов и подвижных сердечников крестовин с тягами;
- отставание остржа от рамного рельса, подвижного сердечника крестовины от усовика более нормы;
- выкрашивание остржа более нормы;
- понижение остржа против рамного рельса и подвижного сердечника против усовика более нормы;
- критические расстояния в стрелочном переводе (между рабочей гранью сердечника крестовины и рабочей гранью головки контррельса, между рабочими гранями головки контррельса и усовика) не соответствуют нормам;
- изломы остржа или рамного рельса, крестовины (сердечника, усовика или контррельса);
- разрывы контррельсовых болтов;
- ширина колеи более 1546 мм и менее 1512 мм.
Для оценки возможных причин схода рассмотрим действие сил на багажный вагон при его сходе. Действие сил при следовании по стрелочному переводу условно можно разделить на три этапа.
1. При следовании длиннобазного и багажного вагонов перед стрежой на прямом участке пути. На оба вагона (рисунок 2) действуют силы веса Я и силы реакции Я от пути, приложенные вертикально.
В данном контексте сила реакции Я от пути рассматривается лишь как противодействие силе веса Я, а силу реакции от пути, перпендикулярную поверхностям катания рельсов и поверхности гребня колеса по касательной к ней, можно не учитывать и на схеме действия сил не указывать. Поскольку на прямом участке пути перед стрелкой эта сила близка к нулю
Рп и Рп - усилия от действия неровностей железнодорожного пути
I? - реакция кузоба на действие боковой силы Рбвк
Рбок - боковая сила возникшая при вписывании длиннобазобого вагона 6 закрестобиннуо кривую (от крестовины во предельного столбика)
багажный баган перед стрелкой 1вид со стороны длиннобазного вагона!
Г асители колебаний (обо)
в среднем положении.
левый на сжатие, правый но растяжение
Багажный вагон
(вид сверху! перед стрелкой
тележек (т действием электровоза переводу и
1=4
ЬЧ Ьч ±ч
Длиннобазный вагон на стрелке (вид сверху)
Ррек - усилие от действия тормозной силы при рекуперации
из-за установки гребней колесных пар вагонов относительно боковых поверхностей головок рельсов в положение максимального перекоса е «в елочку») под тормозной силы в режиме рекуперации взаимной компенсации возникающих усилий в гребнях колес и головок рельсов. Так как величины и направления усилий давления гребней колес вагонов поезда на головки рельсов (и, соответственно, силы реакции от пути на гребни колес) при этом носят случайный характер, точно определить их невозможно и авторы статьи сочли допустимым их не учитывать.
В горизонтальной плоскости к автосцспкс длиннобазного вагона (см. рисунок 2) со стороны локомотива постоянно приложена тормозная сила -Ррек при действии рекуперативного
Рисунок 2
■ Действие сил при следовании багажного вагона по стрелочному переводу
торможения электровоза (часть этой силы за минусом использованной на торможение в данном случае длиннобазного вагона приложена к автосцепке багажного вагона со стороны локомотива и длиннобазного вагона). При этом на оба вагона могут действовать разные силы - Рп1 и Рп - от действия на ходовые части вагонов неровностей пути (амплитуды этих сил при условии нормального действия гасителей колебаний багажного вагона находятся в пределах допустимых норм).
2. Впередиидутций длиннобазный вагон входит в зону стрелочного перевода, и передняя его тележка следует по переводной кривой (от остряков до крестовины). Багажный вагон находится перед стрелкой. Длиннобазный вагон вписывается в переводную кривую, возникает боковая сила Р&ок от действия этой кривой, которая через гребни колесных пар его передней тележки и автосцепки передается на багажный вагон, вызывая прижатие гребней колесных пар его передней тележки к левой по ходу нити рельсовой колеи.
3. Передняя тележка длиннобазного вагона входит в закрестовинную кривую, передняя тележка багажного вагона входит на остряк и рамный рельс переводной кривой.
Длиннобазный вагон от действия боковых сил на гребни колесных пар передней по ходу тележки в закрестовинной кривой (эти силы поменяли направление на противоположное) передает возникающее усилие через автосцепки на багажный вагон. При этом результирующая сила Т7бок (рисунок 3) стремится вернуть оба вагона в исходное состояние, соответствующее движению обоих вагонов по
Упрямому пути.
Возникающая от действия силы Рьок сила реакции Р, приложенная к центру тяжести кузова, стремится наклонить кузов багажного вагона в левую сторону по ходу движения (вызывая начало сжатия левого гасителя колебаний и начало растяжения правого). Наклон кузова багажного вагона
Рисунок 3 - Действие сил при сходе вагона на стрелочном переводе
— [Подвижной состав железных дорог,
= тяга поездов и электрификация
начинается при входе его на стрелку (когда впередиидущий длиннобазный вагон проходит зону крестовины стрелочного перевода). К действию силы реакции К добавляется центробежная СИЛа /''центр на кузов вагона от действия кривой (начало остряка).
При этом от действия сил Рвок с одной стороны и суммарного действия сил Л + .Рцентр возникает огфокидывающий момент, действующий на кузов багажного вагона (см. рисунок 3). Происходят максимальное сжатие правого по ходу движения гасителя колебаний и максимальное растяжение левого гасителя, максимальное сжатие пружин рессорного подвешивания левой стороны передней по ходу тележки багажного вагона с обезгруживанием колес ее колесных пар на правой по ходу нити рельсовой колеи, перекатыванием этих колес через рельс и сходом их с рельсов (с провалом левых по ходу движения колес внутрь колеи). Сход колес задней по ходу движения тележки происходит аналогичным образом.
По мнению авторов статьи, в рассмотренном случае при явном отсутствии неисправностей подвижного состава наиболее вероятной причиной схода багажного вагона могла быть неисправность пути.
По мнению авторов статьи, в рассмотренном случае при явном отсутствии неисправностей подвижного состава наиболее вероятной причиной схода багажного вагона могла быть неисправность пути. Эта версия получила дополнительное подтверждение в ходе разбора данного случая с участием работников аппарата управления Западно-Сибирской железной дороги: оказалось, что стрелочный перевод станции, на котором произошел сход багажного вагона, до данного случая из-за неисправностей за короткий срок дважды закрывался для движения поездов и маневровой работы. Рассмотренный случай схода с рельсов багажного вагона в составе организованного поезда показывает, что с целью выяснения истинных причин схода необходимо было проводить тщательное расследование обстоятельств происшествия на основании распоряжения [13]. Детальное обследование стрелочного перевода, на котором произошел сход с рельсов багажного вагона, позволило бы установить, насколько он соответствовал предъявляемым требованиям [ 1 - 3, 9] прежде всего по установленной на нем скорости движения, наличию дефектов и т. п.
Таким образом, сход с рельсов багажного вагона в составе организованного поезда на станции не мог произойти по причине выжимания в режиме рекуперативного торможения из-за небольших тормозных сил электровоза 2ЭС6, существенно меньших допускаемых значений. Также не было очевидных причин схода багажного вагона из-за падения деталей на путь или иных неисправностей подвижного состава. Вследствие отсутствия явных причин схода с рельсов багажного вагона наиболее вероятными причинами схода могли быть неисправность пути (стрелочного перевода) либо неблагоприятное сочетание факторов, каждый из которых в отдельности не может привести к сходу, а в совокупности они могут вызвать сход.
Из анализа приведенных данных можно назвать наиболее общие направления повышения безопасности движения грузовых поездов:
улучшение технического состояния подвижного состава и пути, применение безопасных режимов вождения поездов с целью исключения неблагоприятного соотношения горизонтальных и вертикальных сил, способствующих возникновению в поезде недопустимых продольных динамических сжимающих и растягивающих сил;
повышение сопротивления рельсовой колеи распору колесных пар и вползанию гребня колеса для предотвращения раскантовки рельсов на участках с костыльным скреплением их со шпалами (применение прогивораспорных подкладок).
Список литературы
1. Глюзберг, Б. Э. Система критериев и требований, определяющих скорости движения подвижного состава по стрелочным переводам / Б. Э. Глюзберг. - Текст: непосредственный // Вестник ВНИИЖТ. - 2023. - Т. 82. - № 3. - С. 198-211.
2. Бржезовский, А. М. Актуализация норм допускаемых скоростей движения подвижного состава на инфраструктуре ОАО «РЖД» / А. М. Бржезовский, Б. Э. Глюзберг,
И. В. Смелянский. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2017. -№6.-С. 28-35.
3. Расчет долей дефектных элементов стрелочной продукции / А. А. Локтев, И. В. Шишкина, В. И. Ткаченко, В. В. Артемьева. - Текст : непосредственный // Транспорт Урала. - 2023. - № 1 (76). - С. 88-92.
4. Лысюк, В. С. Причины и механизм схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов / В. С. Лысюк. - Москва : Транспорт, 2002. - 215 с. - Текст : непосредственный.
5. Волошко, Ю. Д. Как работают стрелочные переводы под поездами / Ю. Д. Волошко, А. Н. Орловский. - Москва : Транспорт, 1987. - 120 с. - Текст : непосредственный.
6. Вершинский, С. В. Динамика вагона / С. В. Вершинский, В. Н. Данилов, И. И. Челноков. - Москва : Транспорт, 1978. - 352 с. - Текст : непосредственный.
7. Верш о, М. Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М. Ф. Вериго, А. Я. Коган. -Москва: Транспорт, 1986. - 659 с. - Текст : непосредственный.
8. Бакланов, А. А. Энергетический баланс движения для решения задач снижения расхода электроэнергии на тягу поездов / А. А. Бакланов. - Текст : непосредственный // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. - 2005. - № 6. - С. 32-34.
9. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации / Утв. приказом Минтранса России от 23 июня 2022 г. № 250. - Москва, 2022. - 523 с. - Текст : непосредственный.
10. Правила тяговых расчетов для поездной работы. Москва : Транспорт, 1985. 287 с. Текст : непосредственный.
11. Правила тяговых расчетов для поездной работы / Утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 12 мая 2016 г. № 867р. - Москва, 2016. - 515 с. - Текст : непосредственный.
12. Астахов, П. Н. Справочник по тяговым расчетам / П. Н. Астахов, П. Т. Гребенюк, А. И. Скворцова. - Москва : Транспорт, 1973. - 256 с. - Текст : непосредственный.
13. Распоряжение ОАО «РЖД» от 20.07.2021 № 1560/р "Об утверждении Положения об организации расследования и учета транспортных происшествий и иных событий, связанных с нарушением правил безопасности движения и эксплуатации железнодорожного транспорта на инфраструктуре железнодорожного транспорта, принадлежащей ОАО «РЖД»". - Москва, 2021. - 17 с. - Текст : непосредственный.
References
1. Gluzberg В.Е. System of criteria and requirements that determine rolling stock velocities along railroad switches. Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznoclorozhnogo transporta — Russian Railway Science Journal, 2023, vol. 82, no. 3, pp. 198-211 (In Russian).
2. Brzhezovskiy A.M., Glyuzberg B.E., Smelyanskiy I.V. Actualization of the norms of permissible speeds for the movement of rolling stock on the infrastructure of Russian Railways. Zheleznodorozhnyi transport - Railway transport, 2017, no. 6, pp. 28-35 (In Russian).
3. Loktev A.A., Shishkina I.V., Tkachenko V.I., Artemyeva V.V. Calculation of shares of switch production defective parts. Transport Urala- Transport of the Urals, 2023, no. 1 (76), pp. 88-92 (In Russian).
4. Lysyuk V. S. Prichiny i mekhanizm skhoda kolesa s rel'sa. Problema iznosa koles i rel'sov [Causes and mechanism of wheel derailment. Wheel and rail wear problem], Moscow, Transport Publ, 2002, 215 p. (In Russian).
5. Voloshko Yu.D., Orlovskiy A.N. Kakrabotayut strelochnyyeperevody podpoyezdami [How do switches work under trains'). Moscow, Transport Publ., 1987,120 p. (In Russian).
6. Vershinskiy S.V., Danilov V.N., Chelnokov I.I. Dinamika vagona [Car dynamics], Moscow, Transport Publ., 1978, 352 p. (In Russian).
7. Verigo M.F., Kogan A. Ya. Vzaimodeystviyeputi ipodvizhnogo sostava [Interaction between track and rolling stock], Moscow, Transport Publ., 1986, 659 p. (In Russian).
8. Baklanov AA. The energy balance of the movement to solve problems of reducing power consumption for train traction. Transport: nauka, tekhnika, upravlenie. Nauchnyi informatsionnyi
ГЗВЕСТИЯ Транссиба 59
=
sbornik— Transport: science, equipment management. Scientific information collection, 2005, no. 6, pp. 32-34 (In Russian).
9. Rules of technical operation of railways of the Russian Federation. Approved by Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation dated June 23, 2022 № 250, Moscow, 2022, 523 p. (In Russian).
10. Pravila tyagovykh raschetov dlya poyezdnoy raboty [Traction rules for train operation], Moscow, Transport Publ., 1985, 287 p. (In Russian).
11. Pravila tyagovykh raschetov dlya poyezdnoy raboty (Traction rules for train operation), approved by the order of JSC «RZD» from 12.05.2016 № 867r. Moscow, 2016,515 p. (In Russian).
12. Astakhov P.N., Grebenyuk P.T., Skvortsova A.I. Spravochnik po tyagovym raschetam [Handbook of traction calculations]. Moscow, Transport Publ., 1973,256 p. (In Russian).
13. Order of JSC «Russian Railways» dated 20.07.2021 No. 1560/r «On Approval of the Regulations on the Organization of Investigation and Accounting of Transport Accidents and Other Events related to violations of the Rules of Traffic Safety and Operation of Railway Transport on the railway transport infrastructure owned by JSC Russian Railways». Moscow, 2021,17 p. (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Бакланов Александр Алексеевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.
Тел.:+7 (3812) 31-34-19. E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Baklanov Alexandr Alexeevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Rolling stock of electric Railways», OSTU.
Phone:+7 (3812) 31-34-19. E-mail: [email protected]
Клюка Владислав Петрович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство», ОмГУПС.
Тел.: +7 (913) 628-78-87.
Е~таП: [email protected]
Klyuka Vladislav Petrovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor, head of the department «Wagons and Carriage Facilities», OSTU.
Phone: +7 (913) 628-78-87. E-mail: [email protected]
Мосол Сергей Андреевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Старший преподаватель кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство», ОмГУПС. Тел.:+7 (913) 613-08-01. E-mail: [email protected]
Mosol Sergey Amdreevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Senior lecturer of the department «Wagons and Carriage Facilities», OSTU.
Phone: +7 (913) 613-08-01. E-mail: [email protected]
БИШШОГРАФПЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Бакланов, А. А. Анализ причин схода подвижного состава с рельсов / А. А. Бакланов,
B. П. Клюка, С. А. Мосол. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2024. - № 2 (58). -
C. 49 - 60.
Baklanov A.A., Klyuka V.P., Mosol S.A. Analysis of the reasons for rolling stock derailing. Journal of Transsib Railway Studies, 2024, no. 2 (58), pp. 49-60 (In Russian).
