CC BY
39
УДК 625.032.432
В. В. РИБК1Н, К. Л. КАЛЕНИК (ДПТ)
ЕКСПЛУАТАЦ1ЙН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ШИРИНИ КОЛП ТА ПОЛОЖЕННЯ У ПЛАН1 БОКОВОГО НАПРЯМКУ СТР1ЛОЧНИХ ПЕРЕВОД1В
У статгi наведено результати експлуатацшних дослiджень бокового напрямку стрiлочних переводiв типу Р65 марки 1/11-1/9 на залiзобетонних брусах по ширинi коли та за напрямком у плаш. Визначено характернi дшянки бокового напрямку з точки зору впливу геометричного положення на взаeмодiю з рухомим складом. Ключовi слова: боковий напрямок стршочного переводу, ширина коли, напрямок у планi
В статье приведены результаты эксплуатационных исследований бокового направления стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11-1/9 на железобетонных брусьях по ширине колеи и по направлению в плане. Определены характерные участки бокового направления с точки зрения влияния геометрического положения на взаимодействие с подвижным составом.
Ключевые слова: боковое направление стрелочного перевода, ширина колеи, направление в плане
The results of operational research of lateral direction of switches of type P65 mark 1/11-1/9 on reinforced concrete bars on the track gauge and the direction in plan are presented in the article. The characteristic parts of the lateral direction in terms of the influence of geometrical position on the interaction with rolling stock are determined. Keywords: lateral direction of switch, track gauge, direction in plan
Ширина та положення коли у плаш е основ-ними характеристиками, яю забезпечують без-пеку руху по!зд1в. Д1юча на сьогодш система норм та допусюв на виготовлення та утримання стршочних перевод1в [1] була розроблена за результатами дослщжень стршочних перевод1в на дерев'яних брусах, кр1м того щ дослщження мали лише статистичний характер та не врахо-вували особливосп взаемоди коли та рухомого складу в межах стршочних перевод1в. Також на сьогодш в д1ючих нормативах вщсутш ступеш вщстушв по впливу на безпеку руху, плавшсть ходу та штенсившсть накопичення залишкових деформацш. Ц обставини стали причиною проведення дослщжень з розробки нових нор-матив1в утримання стршочних перевод1в по шириш коли та за напрямком у плаш.
Результати попередшх експлуатацшних дослщжень стршочних перевод1в на дерев'яних брусах наведено в [2...5], прямого напрямку на зал1зобетонних брусах в [6]. Дослщження бокового напрямку стршочних перевод1в типу Р65 на зал1зобетонних брусах, що становлять 55 % вщ загально! кшькосп та 78 % для головних
коли рашше не проводились. Тому було вир> шено провести таю дослщження для виршення наступних задач:
1) визначення фактичного стану бокового напрямку стршочних переводiв марок 1/9-1/11 на залiзобетонних брусах;
2) вихщш даш по геометри коли в межах стршочних переводiв, яю знаходяться в важких експлуатацiйних умовах, для теоретичних до-слiджень впливу вщстушв утримання на показ-ники безпеки руху та дда на колда.
Навеснi 2010 р. для виршення зазначених задач були проведет експлуатацшш досл> дження на головних i станцшних колiях станцiй Придшпровсько! залiзницi. Експлуатацiйнi умови станцiй: швидюсть руху по боковому напрямку - 40 км/год; вантажонапружешсть головно! коли - 64, 80 млн т брутто/км на рш.
Стршочш переводи марок 1/9 i 1/11 на залiзобетонних брусах мають однакову кон-струкцiю стрiлки, що дало можливють про-водити обмiри по однш методицi. Схема роз-бивки наведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема розбивки бокового напрямку стршочного переводу по перетинах
© Рибкш В. В., Каленик К. Л., 2010
129
Методика вимiрювань включала наступш етапи:
1) розбивка стршочного переводу вiд перед-нього стику рамно! рейки до прямо! вставки перед хрестовиною з шагом один метр;
2) обмiр ширини коли в отриманих перетинах;
3) вимiр ординат в межах перевщно! криво!.
Головна задача наукового дослщження -
отримати надiйнi висновки про властивост до-слiдних об'екпв, якi повно виражаються лише генеральною сукупнiстю цих об'eктiв. В дано-му випадку пiд генеральною сукупшстю розу-мiються всi стрiлочнi переводи на залiзобе-тонних брусах. За даними Головного управлш-ня колшного господарства [12] станом на 01.01.2010 в Укра!ш експлуатуеться 25708 стр> лочних переводiв на залiзобетонних брусах. Провести експлуатацшш дослiдження всiх цих стршочних переводiв практично неможливо. Тому для зменшення обсягу дослiджень та роз-повсюдити результати на всю генеральну суку-пнiсть використовують апарат математично! статистики. Методика, що обгрунтовуе кшь-кiсть елементiв вибiрки наведена в [15]. Суть !! полягае в наступному:
- значення трьох вихвдних параметрiв: iмо-вiрностi, допустимо! похибки, мiра мiнливостi;
- номограмою достатньо великих чисел [14] визначають достатню величину вибiрки. 1мов> ршсть приймаемо на рiвнi 0,95, як це загально прийнято в техшщ, допустима похибка прийма-еться рiвною точностi вимiрювань (для шаблона ЦУП-2Д ±1 мм). Мiра мшливосп розрахову-еться за формулою
_ 5
У X
(1)
стрiлочними переводами. Крiм того зауважимо, що наведена вище методика на протязi бiльше 30 рокiв використовуеться Колiевипробуваль-ною науково-дослiдною лабораторiею Д11Ту для обробки результапв експериментальних досл> джень по впливу рухомого складу на колда [15].
Кожний закон розподшення мае сво! особ-ливостi визначення середнього значення та се-редньоквадратичного вiдхилення [16]. Тому перед подальшою обробкою результатiв експлуа-тацшних дослiджень необхiдно визначити за яким законом розподшяються ширина колi! та ординати в кожному перетиш по довжиш бокового напрямку стршочного переводу. З попере-днiх дослщжень [3, 5] вiдомо, що в ушх випад-ках данi розподшеш по нормальному закону. В наших дослщженнях ми приймаемо гiпотезу: ширина коли та ординати в кожному перетиш розподшенш по нормальному закону. Для пере-вiрки цiе! гшотези будемо також використову-вати методику Колiевипробувально! науково-дослiдно! лабораторi! ДПТу [15].
Суть цiе! методики полягае в визначенш м> ри крутост - ексцесу та мiри косост - асимет-рi! нормального розподшення та порiвняння з еталонними значеннями. Порядок дослiдження наступний: визначаемо асиметрда А та ексцес Е
А = | (Х.~ Х )3.
Е = -
± ± (X, - X)) - 3,
(2)
(3)
де п - кшьюсть елементiв вибiрки;
X] - 7-тий елемент вибiрки. Визначаемо дис-персi! асиметрi! та ексцесу:
де 5 - середньоквадратичне вщхилення по ви-бiрцi.
X - середне значення по вибiрцi.
Дослiдження достатньо! величини вибiрки експлуатацiйних дослiджень стршочних пере-водiв виконувались окремо по шириш колi! та ординатах перевщно! криво! для марок 1/9 та 1/11. В результап проведення дослщжень, по наведенiй вище методицi, встановлено, що до-статньою е вибiрка iз 15 стрiлочних переводiв, для згаданих вище умов експлуатацп. Всього було дослщжено 49 стрiлочних переводiв: 24 -марки 1/9, 25 - марки 1/11. Отже можемо зро-бити висновок, що виконаний обсяг експлуата-цшних дослщжень е достатнш для розповсю-дження результатiв дослщжень на всю генеральну сукупшсть стрiлочних переводiв на залi-зобетонних брусах, що працюють в схожих експлуатацшних умовах з дослiджуваними
Д (А ) =
6 (п -1)
(п + 1)-(п + 3)
(4)
, ч 24п •(п - 2) • (п - 3) Д(Е) = ~-\\ (5).
(п +1) •(п + 3)^(п + 5)
Виконуемо порiвняння асиметрi! та ексцесу з критерiями узгодження нормального розподi-лення:
[34ДЩ;
[Е]< 5ЩЁ) .
(6) (7).
У випадку коли умови (6) та (7) виконуються, закон розподiлення ширини коли та ординат пере-вщно! криво! у перетинах, в яких виконувались
вимрювання, е нормальним. Для прикладу, на рис. 2 наведено результата розрахунку асиметрп та критерiю узгодження ординат перевщно! криво! для стрiлочних переводiв марки 1/11.
ПСРР) до вютря вiстряка (далi ВВ);
2) стршка;
3) перевiдна крива (далi ПК).
В табл. 1 представлено чисельш значення ширини для кожно! дшянки бокового напрямку.
Таблиця 1
Ширина коли в межах бокового напрямку стршочних переводiв, що дослiджувались
Рис.2. Асиметрш ординат перевщно! криво!
З рис. 2 бачимо, що в ушх перетинах умова (6) виконуеться. Виконаш розрахунки по наве-денш методицi показали, що ширина коли та ординати перевщно! криво! розподшеш за нормальним законом.
Розглянемо результати дослщжень, що сто-суються ширини колi!. Враховуючi результати попередшх дослiджень [7 - 8], в межах бокового напрямку стршочного переводу було видше-но 3 характерш дiлянки:
1) вщ переднього стику рамно! рейки (далi
Дшянка Марка 1/11 Марка 1/9
стр1лочного переводу Мн. Макс. Сер. знач. Мн. Макс. Сер. знач.
ПСРР-ВВ 1520 1538 1530 1524 1544 1532
Стршка 1520 1547 1536 1515 1547 1536
Перевшна крива 1520 1546 1533 1523 1547 1537
Шаг вимiрювань 1 м надав можливiсть про-аналiзувати не тшьки чисельнi значення, а й яюсний характер змiни ширини колi! по боковому напрямку. Статистичш характеристики ширини коли по довжиш бокового напрямку стршочних переводiв марок 1/11 i 1/9 представ-ленi на рис. 3 та 4 вщповщно.
■Ср.энач "*Макс 1мпв1р Рис. 3. Ширина коли по боковому напрямку стршочних перевод1в марки 1/11
Результати, що представлеш на рис. 3 - 4, свщчать про значш вщступи вiд допускiв утри-мання по всш довжинi бокового напрямку стрь лочних переводiв - навггь за середнiми значен-нями та мшмально зафiксованими значеннями присутнi вщступи вiд допускiв. На наш погляд, таке положення по ширинi коли бокового напрямку обумовлене одночасною дiею багатьох
факторiв, основними з яких е: пiдвищена дiя бокових сил на рейковi елементи порiвняно з iншими зонами стрiлочного переводу; недоско-нала конструкцiя рейкових скршлень; недотри-мання допускiв при виготовленш елементiв ВБК; нестача робочо! сили (роботи з регулю-вання ширини коли виконуються повнiстю вру-чну). Окрему увагу слщ придiлити зош наб>
гання на вютряк. В цш зош стрiлочних перево-дiв максимальнi iмовiрнi значення ширини коли перевищують 1548 мм, тобто виникае iмовiр-нють прямо! загрози безпецi руху. На нашу думку, причина таких вщстушв - це одночасний збп двох факторiв: велике бокове навантаження при входi рухомого складу на бокову колда та слабкий отр конструкци вузла «вiстряк - рамна рейка» залишковим деформацiям вiд цього навантаження. Тому ми вважаемо за доцшьне конструктивне посилення вузла «вютряк - рамна рейка», що надасть змогу зменшити величи-
ну залишкових деформацiй по шириш коли.
Перевiримо також обгрунтованiсть юнуючо! методики контролю ширини коли по контроль-них перетинах [1]. Для цього результати екс-плуатацiйних дослщжень були обробленi на-ступним чином. Для кожного перетину було розраховано процент стршочних переводiв, якi мають перевищення встановлених нормативiв утримання вщ уше! вибiрки. Цей процент пор> внювався з процентами в контрольних перетинах. Результати показанi на рис. 5.
Рис. 4. Ширина коли по боковому напрямку стршочних перевод1в марки 1/9
Рис. 5. Ыдсоток перевищення норматив1в утримання ввд вае!' виб1рки по перетинах для стршочних перевод1в марки 1/11 та 1/9
Результати дають право стверджувати: най-бшьший вiдсоток вiдступiв мають стршочш переводи в межах двох дшянок: зона стрiлки та перевiдна крива. Контроль лише по контроль-них перетинах е недостатшм для виявлення всiх вiдступiв по довжинi бокового напрямку стршочного переводу.
Перейдемо до результапв дослiджень, що стосуються положення у планi - ординат пере-
вщно! криво!. На рис. 6 - 7 показано мшмаль-ш, середнi та максимальнi вiдступи вщ норм утримання ординат перевiдно! криво! для марки 1/11 та 1/9 вщповщно.
Результати дослщжень ординат, представле-нi на рис. 6 - 7, свщчать про значнi вщступи вiд проектного положення перевiдно! криво!. Причини таких вщстушв, на наш погляд, т ж сам^
що й для ширини коли. Практично у вах випа-дках вщступи направленi назовнi перевщно! криво!. Змша середнiх значень цього показника по довжиш перевщно! криво! практично одна-кова для обох марок. Плавшсть положення у планi, згщно дiючих нормативних документiв, контролюеться рiзницею вiдступiв у сумiжних ординатах. Проан^зуемо результати за цим показником. На рис. 8 - 9 представлено мшма-льш, середнi та максимальш рiзницi вiдступiв у сумiжних ординатах перевщно! криво! для марки 1/11 та 1/9 вщповщно.
26 24 22 20 18 16 2 Н 2 12 >10
А .......\
ж**
гж
Л** Ш
У/ Ш
▼ * «- Шг * * *
1
г
Г ,
/ '
/ •> -г' т * \
\ /
V
1111111111111
12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000
х, мм
Умовн1 позначення: *Ср.знач Макс. Ми. *Макс. 1моар
Рис. 6. Ввдступ ввд норм утримання ординат переввдно! криво! стршочних перевод1в марки 1/11
Рис. 7. Ввдступ ввд норм утримання ординат переввдно! криво! стршочних перевода марки 1/9
Представлеш на рис. 8 - 9 результати свщ-чать про незначш вiдступи (1_1,5 мм) по сере-днiх значеннях вiд встановлених допускiв -2 мм, але по максимальних i максимальних iмо-
вiрних присутнi значнi вiдступи (14___15 мм).
Також слщ зауважити, що змша цього показника по довжиш перевщно! криво! практично од-накова для обох марок.
Крiм показниюв, що характеризують ампль
туду нерiвностi у плат в межах перевщно! криво! (вщступ за ординатами та рiзниця вщстутв у сумiжних ординатах) окремо! уваги заслуго-вуе аналiз форми та довжини нерiвностi. Тому що вплив нерiвностi на взаемодiю коли та ру-хомого складу залежить саме вiд сукупностi цих характеристик нерiвностi: амплiтуда, дов-жина, форма. За результатами даних експлуата-цiйних дослщжень було видiлено характернi нерiвностi у плат в межах перевщно! криво!. Ц нерiвностi наведенi на рис. 10.
Рис. 8. Р1зниця ввдступу у сум1жних ординатах перевщно! криво! стршочних перевод1в марки 1/11
/ л
к к я Т\ /\ /; \ \ ¿А.
I \ J_/ V I \ 1
V / \/ > ч ЧГ .....+
К 1- Ц г * * * » Л л
■ -ж.
13Ш ¡зон» шо 1Ш11 |Ш> 1 .'шг наш 19И0 >0« лат згасп гаям »от ЯРЮ кап х, •>
Умом! позначення: *Ср.иач Макс. ,Т М < ^Макс. [»оар
Рис. 9. Р1зниця ввдступу у сум1жних ординатах
переввдно! криво! стршочних перевод1в марки 1/9
Нерiвностi у планi в межах перевщно! криво! найчастше мають складну форму, але в де-яких випадках зустрiчаються нерiвностi, яю добре апроксимуються звичайною синусо!дою. Довжина нерiвностей у планi найчастше скла-дае не менш як 10 м, але iнодi фжсувались не-рiвностi довжиною 6 м.
На основi виконаних дослiджень можливо зробити наступнi висновки:
1) вс без винятку стрiлочнi переводи, що дослщжувались, мають вiдступи вiд допусюв
утримання за шириною коли та ординатах пе-ревщно! криво!;
2) величина вщстушв навт за середнiми значеннями значно перевищуе допуски утримання стршочних переводiв по ширинi коли та за напрямком у плат;
3) необхщно конструктивно пiдсилити вузол «вютряк - рамна рейка» для зменшення залиш-кових деформацiй по ширит коли в межах д> лянки набiгання;
4) контроль ширини коли по контрольних перетинах не дозволяе фiксувати всi вiдступи вщ допускiв утримання по довжинi бокового напрямку.
зи
?в ■ »4
36 /V
24
а................ V
]?мо моос |«ппл юа по ?аппс ?зппс лею ?ЕЙИ 11000 1ЭООО 150са 17000 19000 21000 2ЭООО ?5000
X, мм
Рис. 10. Характерн нер1вност1 у план в межах перевшно! криво!
Проведет дослщження показали необхщ-тсть удосконалення нормативiв утримання стрiлочних переводiв по ширинi колi! та за напрямком у плат. Першочерговою стае задача розробки нормативiв утримання по критерiях безпеки руху та впливу на колда в межах стр> лочних переводiв, якi наведет в [10 - 11]. На даний момент робота над удосконаленням нор-мативiв продовжуеться.
Б1БЛ1ОГРАФИЧНИЙ СПИСОК
1. 1нструкцш з улаштування та утримання коли зал1зниць Укра!ни. ЦП/0138 [Текст] / Е. I. Да-ншенко [та ш.]. - К.: Транспорт Укра!ни 2006. - 336 с.
2. Глюзберг, Б. Э. Усовершенствовать систему нормативов [Текст] / Б. Э. Глюзберг // Путь и путевое хозяйство. - М., 1990. - № 6. - С. 9-10.
3. Разработать нормативы скоростей движения по стрелочным переводам с учетом их фактического состояния [Текст] : звгг про НДР / ДИИТ. КГНДЛ. - Д., 1988. - 147 с.
4. Рибшн, В. В. Исследование расстройств колеи по шаблону на стрелочных переводах [Текст] / В. В. Рибкин, П. В. Ковтун // Межвуз. сб. науч. тр. БелИИЖТ. - Гомель, 1992. - С. 16-24.
5. Обоснование нормативов содержания стрелочных переводов [Текст] : отчет о НИР / ВНИИЖТ. - М., 1987. - 130 с.
6. Курган, М. Б. Положення сум1жних стршочних перевод1в у плаш й поздовжньому про-фш [Текст] / М. Б. Курган, Т. А. Сенченко, К. В. Мойсеенко // В1сник Дншропетр. нац. унту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2009. -Вип. 27. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2009. - С. 75-82.
7. Рибшн, В. В. Анал1з впливу ввдстушв за шириною коли та за напрямком у плаш в межах бокового напрямку стршочних перевод1в за критерь ями безпеки руху та впливу на колш [Текст] / В. В. Рибшн, К. Л. Каленик // Вюник Дшпро-петр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2010. - Вип. 34. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2010. - С. 116-122.
8. Рибшн, В. В. Вплив ширини коли в межах перевшно! криво! звичайних стршочних перевод1в на взаемодш коли та рухомого складу [Текст] / В. В. Рибшн, К. Л. Каленик // Вюник Дшпро-петр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2010. - Вип. 31. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2010. - С. 153-156.
9. Система диагностики стрелочных переводов, порядок проведения диагностики стрелочных переводов [Текст] / Протокол совещания экспертов Комиссии ОСЖД по инфраструктуре и подвижному составу по подтеме № 2.4 «Железобетонные шпалы, брусья, стрелочные переводы и их диагностика». - Д., 2010.
10. Савлук, В. £. Техшчш вказ1вки з проведения натурних випробувань рухомого складу щодо впливу на колш та стршочш переводи [Текст] / В. £ Савлук, В. В. Рибшн, А. М. Патласов. - Д.: ДПТ, 2010. - 20 с.
11. Техшчш вказ1вки з проведення натурних випробувань стршочних перевод1в на мщнють [Текст] / В. П. Гнатенко [та ш.]. - Д.: ДПТ, 2010. - 20 с.
12. Яковлев, В. О. Сучасний стан та перспективи розвитку колшного господарства Укра!ни [Текст] / В. О. Яковлев // Тези доп. 70-! наук.-практ. конф. «Проблеми та перспективи розвит-ку зал1зничного транспорту». - Д.: Д11Т, 2010. -202 с.
13. Митропольский, А. К. Техника статистических вычислений [Текст] / А. К. Митропольский. -М.: Наука, 1971. - 576 с.
14. Воробейчик, Л. Я. Планирование эксперимента при исследованиях воздействия экипажей на путь [Текст] / Л. Я. Воробейчик // Тр. ДИИТа № 198/20. - М., ДИИТ, 1978. - С. 75-90.
15. Теория вероятности и математическая статистика [Текст] / А. И. Кибзун [и др.]. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 224 с.
Надшшла до редколеги 09.06.2010. Прийнята до друку 23.06.2010.
