CC BY
159
Ананьева Надежда Геннадьевна
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Программист кафедры «Автоматика и системы управления», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-05-89.
E-mail: AnanievaNG@omgups.ru
Окишев Андрей Сергеевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматика и системы управления», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-05-89.
E-mail: Okishevas@omgups.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Anan'eva Nadegda Gennadievna
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation. Programmer of the department «Automation and control systems», OSTU.
Phone: +7 (3812) 31-05-89. E-mail: AnanievaNG@omgups.ru
Okishev Andrey Sergeevich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation. Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the department «Automation and control systems», OSTU.
Phone: +7 (3812) 31-05-89. E-mail: Okishevas@omgups.ru
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Петров, В. В. Композиция математических методов программирования для оптимизации систем видеорегистрации на территориально распределенных объектах железнодорожного транспорта [Текст] / В. В. Петров, Н. Г. Ананьева, А. С. Окишев // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2016. - № 3 (27). - С. 99 - 110.
Petrov V. V., Anan'eva N. G., Okishev A. S. Composition of the matamaticheskikh methods of programming for the optimization of the systems of video registration in the territorially distributed objects of rail transport. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 27, no. 3, pp. 99 - 110. (In Russian).
УДК 625.1
Д. В. Величко, Н. А. Толстикова
Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС), г. Новосибирск, Российская Федерация
АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ЩЕБЕНОЧНОГО БАЛЛАСТА
Аннотация. Данная статья содержит информацию об основных загрязнителях и засорителях на железной дороге. В статье рассмотрены вопросы интенсивности загрязнения щебеночного балласта. Указаны критерии для назначения среднего и планово-предупредительного ремонта пути в соответствии с техническими условиями. Приведены причины повышенной интенсивности загрязнения балластного слоя в первый год срока эксплуатации. Выполнен анализ загрязненности щебеночного слоя на участках Транссибирской и Среднесибирской магистралей. Транссибирская магистраль рассмотрена в направлении Челябинск - Карбышево - Новосибирск, а Среднесибирская магистраль - в направлении Входная - Иртышская - Среднесибирская. Анализ проводился на основе данных геологических исследований проектно-изыскательских институтов с учетом планов-графиков ремонтов по Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры. Для удобства оценки параметров загрязненности полученный материал был сведен в единую таблицу. На основе данных таблицы были выявлены степенные зависимости загрязненности щебеночного балласта от толщины балластного слоя, от пропущенного тоннажа и срока службы в годах. В статье приведена структура загрязнителей по величине частиц, в условиях пропуска сверхнормативного тоннажа. Указаны уровни загрязнения щебеночного балласта при различных величинах пропущенного тоннажа (700, 1200 и 1400 млн т). Кроме того, в данной работе был определен средний уровень загрязнения балласта частицами менее 25, 5 и 0,1 мм и получены предельные значения допустимого засорения щебеночного балласта более 30 %. В результате выявлена необходимость в снижении загрязненности щебеночного балласта путем проведения глубокой очистки.
Ключевые слова: щебеночный балласт, загрязнитель, Транссибирская магистраль, Среднесибирская магистраль, пропущенный тоннаж, срок службы эксплуатации.
Dmitry V. Velichko, Natalia A. Tolstikova
Siberian State Transport University (SSTU), Irkutsk, the Russian Federation
ANALYSIS OF CONTAMINATION OF THE CRUSHED STONE BALLAST
Abstract. This article contains information on the main pollutants and weeds on the railway. In the article the questions of the intensity of the contamination of the broken stone ballast. Specified criterion _ for assigning secondary and preventative maintenance of way in accordance with the technical specifications. Given reasons _ for the increased intensity of the contamination of the ballast in the _ first year of life. The analysis contamination of the broken stone layer in areas the Trans-Siberian Railway and the Medium-Siberian Magistral. The Trans-Siberian railway is considered towards Chelyabinsk - Karbysheva - Novosibirsk, the Medium-Siberian Magistral in the direction of the Input - Irtysh -Medium-Siberian. The analysis was conducted based on the data of geological investigations design and survey institutions and to schedules of repairs _ for the West Siberian infrastructure Directorate. For ease of estimation of the parameters of weeds the resulting material was consolidated into a single table. Based on the table were revealed of the according contamination of crushed stone ballast thickness, ballast layer, from the conceded tonnage and length of operation in years. The article describes the structure of the pollutants by particle size, in terms of pass excess tonnage. Indicated levels of contamination of crushed stone ballast at different values of the missed tonnage (700 million tons 1200 million tons and 1400 million tons). Additionally, this work was determined the average level of contamination of the ballast particles less than 25 mm, 5 mm and 0,1 mm) and obtained a limit value of the allowable clogging the broken stone ballast more than 30 percent. The result revealed the need for reducing the contamination of the broken stone ballast by conducting a deep cleaning.
Keywords: broken stone ballast, contaminant, the Trans-Siberian Railway, the Medium Siberian Magistral, missed tonnage, the term of service of operation.
Одной из стратегических задач, стоящих перед ОАО «РЖД», является оптимизация затрат на содержание и ремонт железнодорожного пути с учетом увеличения межремонтного периода до 1,5 млрд т пропущенного тоннажа. Для решения этой задачи в частности необходимо повышение качества и долговечности элементов верхнего строения пути, в том числе и балластной призмы.
Щебеночный балласт является самым распространенным родом балласта для железных дорог ОАО «РЖД». Для первого и второго классов железнодорожного пути типовым родом балласта является щебень с толщиной слоя не менее 40 см под железобетонными шпалами.
Как известно, необходимость очистки щебня (в рамках среднего и капитального ремонтов пути) обусловливается его загрязнением, которое является причиной потери фильтрационной способности щебеночного слоя и общего расстройства пути.
Загрязнение щебня происходит в результате механического износа его зерен под воздействием подвижной нагрузки и шпалоподбивочных механизмов, а также попадания внешних засорителей. Принято иметь в виду пять основных видов загрязнителей: продукты износа железобетонных шпал; частицы, перемещающиеся вверх из подбалластного гранулированного слоя; частицы, проникающие из земляного полотна; падающие с вагонов частицы перевозимых сыпучих грузов, например песка или угля; продукты дробления и истирания балласта.
При этом наиболее значительно балластный слой загрязняется внешними засорителями [1], что и вызывает необходимость его преждевременной очистки.
В соответствии с техническими условиями [2] основным критерием для выбора участков, подлежащих среднему (таблица 1) и планово-предупредительному ремонтам, является загрязненность щебня.
Таблица 1 - Критерии выбора участков, подлежащих среднему ремонту пути
Основные критерии Дополнительные критерии
Класс загрязненность щебня, % по массе количество шпал количество негодных, %, более
пути с выплесками, %, более деревянных шпал скреплений
1 2 3 4 5
1 30 и более 3 10 12
2 30 и более 5 12 15
Окончание таблицы 1
1 2 3 4 5
3 30 7 15 20
4 30 10 20 30
5 Не лимитируется. Средний ремонт назначается по усмотрению начальника дистанции пу-
ти по согласованию с начальником службы пути
Примечание: загрязненность щебня оценивается в год, предшествующий назначению ремонта пути.
Для щебеночного балласта засорителями считаются фракции 0,1 - 25 мм (I и II категорий по ГОСТ Р 54748-2011 [3], с 2015 г. II категории по ГОСТ Р 7392-2014 [4]), а загрязнителями - фракции менее 0,1 мм, угольные, глинистые и другие примеси. Считается, что загрязнители существенно снижают несущую способность и сопротивляемость сдвигу балластной призмы, тем самым вызывая расстройства железнодорожного пути.
Рассмотрению подверглись параметры загрязнения щебеночного балласта, частично взятые из данных геологических исследований проектно-изыскательских институтов («Сибжел-дорпроект» и «Кемеровжелдорпроект» - филиалы ОАО «Росжелдорпроект») с учетом планов-графиков ремонтов по Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры за последние семь лет.
Анализ по Транссибирской магистрали выполнен для 63 участков (на пяти дистанциях пути I и II пути направлений Челябинск - Карбышево и Карбышево - Новосибирск), где фактический срок эксплуатации значительно превышает нормативный (700 млн т) и достигает величин 1100 - 1400 млн т.
Анализ по Среднесибирской магистрали выполнен для девяти участков (на трех дистанциях пути I пути направлений Входная - Иртышское и Иртышское - Среднесибирская) со сроком эксплуатации 840 - 1200 млн т. По причине малого срока эксплуатации анализ загрязненности по II пути Среднесибирской магистрали не выполнялся.
Зависимость загрязненности щебеночного балласта частицами менее 25 мм от пропущенного тоннажа на Транссибирской магистрали в направление Карбышево - Новосибирск изображена на графиках: рисунок 1 - для первого пути и рисунок 2 - для второго. А зависимость загрязненности балласта частицами менее 25, 5 и 0,1 мм от пропущенного тоннажа (более 700 млн т) на Среднесибирской магистрали для первого пути изображена на рисунке 3.
60
<и Я О
50
<я Л
н £
ч
ю
Л
н о о и и
<и И
со «
Л ГО
40
30
20
10
200
400
600
800
1000 1200 1400
Пропущенный тоннаж, млн т менее 25 мм; менее 5 мм; менее 0,1 мм.
Рисунок 1 - Загрязненность балласта на I пути Транссибирской магистрали
0
0
15
<и Я О
ей н
о §
ч л ю
Л
н о о и и
<и И
со «
СП
60
50
40
30
20
10
У = 4,3382 Я2 = 0,9 >х0,3173 147 ♦♦♦ 4 ►
♦ ж ♦ ♦
♦ 1 ♦ < ► ♦ ♦ ♦
А * у = 0,16 Я2 = С 67х0,6105 ,9873 ■
У = 0, Я2 0944х0,48 = 0,9848 71 ■ ▲ ▲
0 20 04 06 0 80 )0 10 00 12 00 14
Пропущенный тоннаж, млн т менее 25 мм; менее 5 мм; ▲ менее 0,1 мм
Рисунок 2 - Загрязненность балласта на II пути Транссибирской магистрали
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
<и Я О
Л
н
о §
ч
Л
ю
Л
н о о и и
<и
и
со «
го
/ч
ж
У = 4,0106х .0,299 ♦
Я2 = 0,96 94 ♦ ♦
♦ ' ►
■ ■ ♦
у = 0,191 Я2 = 0 7x0,6386 9837 1 II
- = 0 121 7х0,5348
Я2 = 0,{ 5765
▲ ▲
200
400
600
800
1000
1200 1400
Пропущенный тоннаж, млн т менее 25 мм; менее 5 мм; менее 0,1 мм.
Рисунок 3 - Загрязненность балласта на I пути Среднесибирской магистрали
По полученным данным определена степенная зависи мость, параметры которой представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Параметры степенной зависимости
0
0
Наименование Номер пути Параметр
магистралей Я2 к а
Транссибирская I II 0,95 0,91 4,1512 4,3382 0,3249 0,3173
Среднесибирская I 0,97 4,0106 0,2990
Загрязненность щебеночного балласта от пропущенного тоннажа определяется по формуле:
N = кТ а,
где N - загрязненность щебеночного балласта частицами, %; к - степенной коэффициент; Т - пропущенный тоннаж, млн. т; а - показатель степени.
Интенсивность загрязнения балластной призмы во многом определяется сроком службы конструкции, измеренного в годах. Зависимость загрязненности щебеночного балласта от срока службы в годах на Транссибирской магистрали для первого и второго путей и на Среднесибирской магистрали первого пути изображена на рисунке 4.
60
15
<и Я О
Л
н £
ч
л н о о и и
<и
и
со «
&
Л
го
А
50 40 30 20 10
У = 13 ,663 х0,5 056 У = 1 2,87 х0,4 822
к- = 0, 908/ И = 0 886 1 —■
: £ Сл И г; \1г 1 1
ь п У = 9, к 8042 1 х0,4 1 899 1 1 к
/ к- = 0, 962
/
0 1 2 3 4 5 6 7
9 10 11 12 13 14
Срок службы, год ♦ Транссибирская магистраль, I путь; ■ Транссибирская магистраль, II путь' А Среднесибирская магистраль, I путь.
Рисунок 4 - Зависимость загрязненности балласта от срока службы на участках Транссибирской и
Среднесибирской магистралей
Первоначальный уровень загрязненности балласта по массе необходимо определять сразу после проведения капитального ремонта пути.
В соответствии со стандартом [3, 4] нормируется минимальная доля фракций размером менее 25 мм, она составляет 5 %.
Значительное увеличение загрязненности щебня по массе в первый год эксплуатации объясняется повышенным изломом зерен щебня под поездной нагрузкой, а также при выполнении выправочных работ во время производства капитального ремонта пути.
Зависимость загрязненности балласта от толщины балластного слоя на Транссибирской магистрали при тоннаже 700 млн т представлена на рисунке 5. Из графика видно, что с увеличением толщины щебеночного балласта происходит уменьшение загрязненности его частиц.
Средний уровень загрязненности щебеночного балласта на участках Транссибирской и Среднесибирской магистралей представлен в таблице 3.
На основании изложенного можно сделать выводы.
На участках Транссибирской и Среднесибирской магистралей к моменту пропуска нормативного тоннажа (700 млн т) определены параметры загрязнения щебеночного балласта. Средний уровень загрязнения балласта частицами менее 25 мм на I пути Транссибирской магистрали составил 35 %, для II пути - 35 %, а на Среднесибирской магистрали - 28 %.
№ 3(2 2016
0
Уровень загрязнения балласта частицами менее 25 мм на Транссибирской магистрали при пропущенном тоннаже от 0 до 200 млн т (в первые два года срока эксплуатации) резко увеличивается. Далее до 1400 млн т идет равномерный рост загрязнения балласта. При достижении величины 700 млн т загрязненность пути порядка 35 %, а при тоннаже 1400 млн т -около 43 %.
Таблица 3 - Средний уровень загрязненности балласта при сверхнормативном тоннаже
Загрязненность щебеночного балласта, процент
Транссибирская магистраль, I путь Транссибирская магистраль, II путь Среднесибирская магистраль, I путь
диапазон среднее значение диапазон среднее значение диапазон среднее значение
загрязненность частиц менее 25 мм
29 - 47 35,77 17 - 47 32,44 22 - 40 32,00
загрязненность частиц менее 5 мм
15 - 26 19,33 8 - 19 13,50 11 - 23 17,05
загрязненность частиц менее 0,1 мм
3 - 7 4,56 2 - 4 3,14 2 - 15 6,89
<и
о £
о а
а
н £
ч
ю
Л
н о о и и
<и И
со «
&
Л ГО
45 40 35 30 25 20 15 10
<
♦
У = 387,16х-0,674 ▼
Я2 = 0,629
25
30
35
40
45
Толщина балласта, см
5
0
Рисунок 5 - Влияние толщины балласта на его загрязнение для 5 - 6-летнего периода эксплуатации
на I пути Транссибирской магистрали
Уровень загрязнения балласта частицами менее 25 мм на Среднесибирской магистрали при тоннаже до 200 млн т резко увеличивается, далее прослеживается равномерный рост загрязнения балласта до величины 1200 млн т. При достижении величины 700 млн т загрязненность пути составляет 28 %, а при пропущенном тоннаже 1200 млн т - около 33 %.
При загрязненности щебеночного балласта частицами менее 5 и 0,1 мм прослеживается равномерный рост загрязненности пути.
Определена структура загрязнителей по величине частиц в условиях пропуска сверхнормативного тоннажа (1200 млн т). На участках I пути Транссибирской магистрали уровень загрязнения частицами от 25 до 5 мм составляет 23 %, от 5 до 0,1 мм - 15 и до 0,1 мм - 4 %, а для II пути уровень загрязнения частицами от 25 до 5 мм составляет 28 %, от 5 до 0,1 мм -10 % и до 0,1 мм - 4 %.
Структура загрязнителей при сверхнормативном тоннаже на Среднесибирской магистрали от 25 до 5 мм составляет 16 %, от 5 до 0,1 мм - 12 и до 0,1 мм - 6 %.
Получены зависимости величины загрязнения щебеночного балласта от толщины балластного слоя. Выявлены тенденции уменьшения доли частиц до 0,1 мм при увеличении толщины балласта. Загрязненность балласта для 5 - 6-летнего периода эксплуатации на I пути Транссибирской магистрали имеет значение 38 % при толщине балластного слоя 30 см, а при толщине 40 см загрязненность имеет значение в среднем 32 %. При увеличении толщины на 10 см наблюдается снижение загрязненности порядка 15 %.
Предельное значение допустимого засорения щебеночного балласта более 30 % на Транссибирской магистрали возникает при величине пропущенного тоннажа 500 млн т (восемь лет), а на Среднесибирской при значении 800 млн т (10 лет срока эксплуатации), что является ориентиром для проведения ремонтов пути с использованием тяжелых машин для глубокой очистки балласта.
Список литературы
1. Карпущенко, Н. И. Обеспечение надежности железнодорожного пути и безопасности движения поездов [Текст] / Н. И. Карпущенко, Д. В. Величко / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. - Новосибирск, 2008. - 321 с.
2. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути [Текст] / ОАО «РЖД»; Центр «Транспорт». - М., 2013. - 236 с.
3. ГОСТ Р 54748-2011. Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. - М.: Стандартинформ, 2012. - 23 с.
4. ГОСТ 7392-2014. Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. - М.: Стандартинформ, 2015. - 35 с.
References
1. Karpushchenko N. I., Velichko D. V. Obespechenie nadejnosti jeleznodorojnogo puti i be-zopasnosti dvijeniya poezdov (Ensuring reliability of a railway track and traffic safety of trains). Novosibirsk, 2008, 321 p.
2. Tekhnicheskie usloviya na raboty po rekonstruktsii (modernizatsii) i remontu zheleznodorozhnogo puti (Specifications for works on reconstruction (modernization) and repair of a railway track). Moscow: Transport center, 2013, 236 p.
3. Sheben iz plotnih gornih porod dlia ballastnogo sloia zheleznodorozhnogo puti (Road metal from mountain breeds for ballast layer of railway track) / GOST R 54748-2011. - M.: Standartin-form, 2012. - 23 p.
4. Sheben iz plotnih gornih porod dlia ballastnogo sloia zheleznodorozhnogo puti (Road metal from mountain breeds for ballast layer of railway track) / GOST 7392-2014. - M.: Standartinform, 2015. - 35 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Величко Дмитрий Валерьевич Velichko Dmitry Valeryevich
Сибирский государственный университет путей Siberian Transport University (SSTU).
сообщения (ТГУПС). 191, D. Kovalchuk st., Novosibirsk, 630049, the
Дуси КЬвалиук ул^ д. 19^ г\ Шв^^ир^ Russion Federation.
630049, Российская Федерация. Can. Tech. Scien., associate professor, head of the
department «Track and track facilities», SSTU.
Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Путь и путевое хозяйство», СГУПС.
Тел.: +7 (383) 328-04-18. Phone: +7 (383) 328-04-18.
E-mail: vdv.nsk@mail.ru E-mail: vdv.nsk@mail.ru
Толстикова Наталия Андреевна T°lstik°va Natalia Andreevna
Сибирский государственный университет путей Siberian Transport University (SSTU).
сообщения (СГУПС). 191, D. Kovalchuk st., Novosibirsk, 630049, the
Дуси Ковальчук ул., д. 191, г. Новосибирск, Russion Federation. 630049, Российская Федерация.
Студентка факультета «Строительство железных дорог», СГУПС.
E-mail: natashik2011@inbox.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Величко, Д. В. Анализ загрязненности щебеночного балласта [Текст] / Д. В. Величко, Н. А. Толстико-ва // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - № 3 (27). - С. 110 - 117.
Student of the faculty «Construction of Railways», SSTU.
E-mail: natashik2011@inbox.ru BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Velichko D. V., Tolstikova N. A. Analysis of contamination of the crushed stone ballast. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 27, no. 3, pp. 110 -117. (In Russian).
УДК 625.12:624.138
А. Л. Ланис
Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС), г. Новосибирск, Российская Федерация
СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ИНЪЕКТИРОВАНИЕМ
Аннотация. В статье рассмотрены способы усиления земляного полотна с использованием инъектиро-вания твердеющих растворов. Предложены технологии, позволяющие выполнять работы по усилению эксплуатируемого земляного полотна без ограничения движения. Представлены оптимальные инженерные условия для проектирования рассмотренных способов. Приведены значения физико-механических характеристик до и после усиления, полученные по результатам контроля качества выполненных работ на реальном объекте. Статья подготовлена в рамках гранта ОАО «РЖД» на развитие научно-педагогических школ в области железнодорожного транспорта.
Армирование грунтов земляного полотна с использованием инъектирования твердеющих растворов вне габарита движения поездов позволяют существенно повысить экономическую эффективность и технологичность в вопросах усиления земляного полотна. В статье предложены оптимальные способы усиления земляного полотна в зависимости стадии развития дефектов и деформаций.
Ключевые слова: земляное полотно, усиление, инъектирование, армирующий каркас, раскатывающий орган, комплексное армирование.
Alexey L. Lanis
Siberian State Transport University (SSTU), Novosibirsk, the Russian Federation METHODS OF SUBGRADE REINFORCEMENT BY INJECTION
Abstract. The reinforcement of a soil subgrade by solidifying grouts injection, outside the limiting dimensions of train movement, can significantly increase the cost efficiency and manufacturability of strengthening. The paper suggests the most appropriate methods to strengthen the subgrade depending on the stage of defects and deformations development.
Keywords: subgrade, strengthening, injection, reinforcing framework, flaring apertures mechanism, complex reinforcement.
Безопасная эксплуатация железнодорожного пути напрямую связана с состоянием земляного полотна, с достаточностью значений характеристик грунтов, его слагающих. Ошибки при проектировании и возведении, ненадлежащее качество содержания, повышение статических и динамических нагрузок, дополнительное влияние неучтенных природных факторов приводят к снижению несущей способности грунтов, к дефектам и деформациям земляного полотна с дальнейшим его разрушением. Для земляного полотна действующих железных дорог вопросы усиления грунтов имеют большую актуальность, так как позволяют прежде всего обеспечить надежность и безопасность эксплуатации.
