Научная статья на тему 'Эксплуатационные измерения напряжений в рельсе при воздействии подвижного состава'

Эксплуатационные измерения напряжений в рельсе при воздействии подвижного состава Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
342
44
Поделиться
Ключевые слова
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ / РЕЛЬС / КРОМОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ / НАПРЯЖЕНИЯ В ШЕЙКЕ РЕЛЬСА / ВЕРТИКАЛЬНЫЕ И БОКОВЫЕ СИЛЫ / ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ / КРИВАЯ МАЛОГО РАДИУСА / RAILWAY TRACK / RAIL / EDGE STRESSES / STRESSES AT THE NECK OF THE RAIL / VERTICAL AND LATERAL FORCES / TEST THE ROLLING STOCK / A SMALL RADIUS CURVE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Косенко Сергей Алексеевич, Квашнин Михаил Яковлевич, Бондарь Иван Сергеевич, Акимов Сергей Сергеевич

Представлены результаты измерений кромочных напряжений и напряжений в шейке рельса в кривой радиусом 380 м, полученные при испытаниях по воздействию на путь тепловоза CKD6e-2108, грузовых полувагонов 12-9941 и 12-9920 на участке железнодорожной линии Алматы Шу. Получены зависимости напряжений в кромках подошвы и в шейке рельса от скорости испытательного подвижного состава. Обоснована возможность повышения весовых норм грузовых поездов без затрат на реконструкцию путевой инфраструктуры за счет внедрения в эксплуатацию парка модернизированных грузовых вагонов с осевой нагрузкой 245 кН (25 тс).

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Косенко Сергей Алексеевич, Квашнин Михаил Яковлевич, Бондарь Иван Сергеевич, Акимов Сергей Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

FIELD MEASUREMENTS OF RAIL STRESSES UNDER THE INFLUENCE OF THE ROLLING STOCK

The results of edge stresses and stress measurements in the neck of the rail in a curve of radius 380 m, obtained in the tests on the effects on the way the locomotive CKD6e-2108, freight gondola 12-9941 and 12-9920, on railway line Almaty Chu. The dependences of the stresses in the edges of the soles and neck rail on the speed of the test vehicles. The possibility of a transition from stress to lateral forces.

Текст научной работы на тему «Эксплуатационные измерения напряжений в рельсе при воздействии подвижного состава»

Заложный Никита Владимирович

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Студент ОмГУПСа.

E-mail: niczz9797@gmail.com

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Петрова, Л. С. Математическое моделирование процессов нагрева тел при воздействии концентрированных потоков энергии на основе нелинейного гиперболического уравнения теплопроводности [Текст] / Л. С. Петрова, В. А. Горош, Н. В. Заложный // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. -2017. - № 2 (30). - С. 124 - 133.

Zalozhnyy Nikita Vladimirovich

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.

The student OSTU.

E-mail: niczz9797@gmail.com

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Petrova L. S., Gorosh V. A., Zalozhnyy N. V. Mathematical modeling of heating processes of bodies under influence of concentrated energy flows based on nonlinear hyperbolic heat conductivity equation. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 30, no. 2, pp. 124 - 133. (In Russian).

УДК 625.14: 625.041:625.042

С. А. Косенко1, М. Я. Квашнин2, И. С. Бондарь2 , С. С. Акимов1

1 Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС), г. Новосибирск, Российская Федерация, 2Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева (КазАТК), г. Алматы,

Республика Казахстан

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЛЬСЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Аннотация. Представлены результаты измерений кромочных напряжений и напряжений в шейке рельса в кривой радиусом 380 м, полученные при испытаниях по воздействию на путь тепловоза CKD6e-2108, грузовых полувагонов 12-9941 и 12-9920 на участке железнодорожной линии Алматы - Шу. Получены зависимости напряжений в кромках подошвы и в шейке рельса от скорости испытательного подвижного состава. Обоснована возможность повышения весовых норм грузовых поездов без затрат на реконструкцию путевой инфраструктуры за счет внедрения в эксплуатацию парка модернизированных грузовых вагонов с осевой нагрузкой 245 кН (25 тс).

Ключевые слова: железнодорожный путь, рельс, кромочные напряжения, напряжения в шейке рельса, вертикальные и боковые силы, испытательный подвижной состав, кривая малого радиуса.

Sergey A. Kosenko1, Mikhael J. Kvashnin2, Ivan S. Bondar2, Sergey S. Akimov1

Siberian State Transport University (SSTU), Novosibirsk, the Russian Federation, 2Kazakh Academy of Transport and Communications named after M.Tynyshpaev, Almaty, the Republic of Kazakhstan

FIELD MEASUREMENTS OF RAIL STRESSES UNDER THE INFLUENCE OF THE ROLLING STOCK

Abstract. The results of edge stresses and stress measurements in the neck of the rail in a curve of radius 380 m, obtained in the tests on the effects on the way the locomotive CKD6e-2108, freight gondola 12-9941 and 12-9920, on railway line Almaty - Chu. The dependences of the stresses in the edges of the soles and neck rail on the speed of the test vehicles. The possibility of a transition from stress to lateral forces.

Keywords: railway track, rail, edge stresses, stresses at the neck of the rail, vertical and lateral forces, test the rolling stock, a small radius curve.

В связи с постоянно растущей потребностью увеличения пропускной способности существующей сети железных дорог Республики Казахстан и Российской Федерации (особенно районов, граничащих между собой и с Китаем) актуальным является вопрос повышения безопасности эксплуатации грузовых поездов повышенной массы и длины. Введение в эксплуатацию тяжеловесных поездов - комплексная задача, связанная с применением более мощных локомотивов, повышением осевых нагрузок, реконструкцией путевой инфраструктуры и электроснабжения, совершенствованием технологии перевозочного процесса.

Кроме того, увеличение скоростей движения поездов при возрастающей грузонапряженности дорог требует повышения прочности и устойчивости пути. Техническая политика ОАО «РЖД» в России [1] и АО «НК «КТЖ» в Казахстане направлена на полный переход на бесстыковой путь на железобетонном основании.

Применение железобетонных шпал и рельсов тяжелых типов наряду с усилением прочности и надежности пути вызывает повышение модуля упругости подрельсового основания и жесткости пути по сравнению с деревянными шпалами [2].

Значительная роль в формировании жесткости пути на железобетонных шпалах принадлежит прокладкам-амортизаторам [2]. Одновременно они являются лимитирующими элементами в промежуточных рельсовых скреплениях (ПРС), от служебных свойств которых в значительной степени зависят надежность пути и затраты на его содержание и ремонт.

Не меньшее значение в формировании жесткости всего пути на железобетонных шпалах и сроках службы самого дорогого элемента - рельса - имеют упругие свойства клемм промежуточных рельсовых скреплений. Конструкции ПРС, применяемых на железных дорогах АО «НК «КТЖ» и ОАО «РЖД», приведены в учебно-методическом пособии [3]. Совершенствование конструкций ПРС с пружинными клеммами и улучшенными свойствами продолжается постоянно. Некоторые из них, в том числе для кривых участков пути, описаны в источниках [4 - 6].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Большую роль в формировании жесткости пути играют свойства и состояние подрельсового основания - шпал и балласта. Требования к ним изложены в межгосударственных стандартах стран ЕврАзЭС. На базе этих требований разработаны основы и правила ведения путевого хозяйства.

Модуль упругости подрельсового основания является важнейшим в расчетах прочности пути и представляет собой погонный упругий отпор основания, отнесенный к единице прогиба.

На пути с деревянными шпалами в зависимости от рода древесины, типов и состояния шпал, материала, толщины и состояния балластного слоя, от характеристики земляного полотна и его состояния параметр и летом может быть в границах 15 - 50 МПа (обычно 25 -27 МПа). На пути с железобетонными шпалами и резиновыми прокладками (толщиной 6 -8 мм) при хорошо подбитых шпалах летом И = 100 - 150 МПа. Зимой в районах с зимним промерзанием грунта И в 1,5 - 2 раза больше, чем летом [2].

Специальными исследованиями сотрудниками ВНИИЖТа установлено, что для пути с железобетонными шпалами оптимальное значение модуля упругости подрельсового основания в круглогодичном цикле 50 - 100 МПа. Излишняя жесткость пути увеличивает динамические взаимодействия пути и подвижного состава [2].

Точность и корректность принятых экспериментальных методов оценки силовых воздействий колес на рельсовый путь имеет первостепенное значение для анализа безопасности применения грузовых составных поездов.

Кромочные напряжения, обусловленные изгибом и кручением рельса от вертикального и горизонтального воздействия подвижного состава, являются важнейшими параметрами, определяющими прочность рельса [2]. Как известно [7], полусумма кромочных напряжений характеризует вертикальное воздействие на путь, а полуразность - горизонтальное (боковую силу). Эти параметры указывают также на характер воздействия моментов сил от приложе-

134 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(30) 2017

1

ния боковых нагрузок и смещения положения условного центра пятна контакта колеса и головки рельса [2].

В настоящей работе представлены результаты измерений кромочных напряжений и напряжений в шейке рельса в центре шпального ящика наружной рельсовой нити кривой радиусом 380 м, полученные при проведении испытаний грузовых вагонов и тепловоза на участке железнодорожной линии Алматы - Шу.

Неисправности подвижного состава - ползуны, неравномерный прокат, навар на колесах, диаметр колес, вид рессорного подвешивания, разность баз боковых рам, величина зазоров в буксовых проемах и завышение фрикционных клиньев относительно опорной поверхности надрессорной балки, а также неисправности пути: неровности в стыках и местах сварки рельсов, седловины, волнообразный износ и другие факторы значительно ухудшают взаимодействие элементов пути и подвижного состава [7]. Решение всего комплекса этой многовариантной задачи в данном исследовании не рассматривалось.

Измерения проводились в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55050-2012 [7] при помощи тензометрического измерительно-вычислительного комплекса (рисунок 1), состоящего из сертифицированных и поверенных средств измерений ведущих мировых производителей. Комплекс позволяет производить прецизионные (высокоточные) измерения напряжений и относительных деформаций в элементах пути и пролетных строений мостов от воздействия подвижного состава одновременно в 16 сечениях при длине измерительного тракта до 500 м.

Класс точности измерительной аппаратуры - 0,1, погрешность приведенных в данной работе результатов измерений находилась в пределах от 0,33 до 1%.

Рисунок 1 - Тензометрический измерительно -вычислительный комплекс для измерения относительных деформаций и напряжений в конструкциях: 1 - измерительные модули (16 шт.); 2 - полупромышленный ноутбук; 3 - синусный инвертор; 4 - межмодульный соединительный кабель; 5 - соединительный кабель между измерительным модулем и первичным преобразователем (тензомостом); 6 - аккумуляторная батарея

Комплекс апробирован на ряде объектов АО «НК «КТЖ» и показал хорошие результаты при оценке эффективности усиления конструкций железнодорожных мостов композитным материалом [8] и определении влияния динамического воздействия подвижного состава на железнодорожный путь и пролетные строения мостов [9 - 13]. В ближайшей перспективе

возможно использование аналогичного измерительно-вычислительного комплекса и на дорогах ОАО «РЖД».

Перед испытаниями по участку проходил путеизмерительный вагон. По результатам замеров службой, ответственной за состояние пути, выдавался акт о готовности пути к испытаниям и допустимых скоростях движения на участке.

Железнодорожная колея на этом участке содержится с допусками: по уширению - плюс 4 мм, по сужению - минус 2 мм; отступления геометрии рельсовой колеи не превышают первой степени в соответствии с ГОСТ 555050-2012 [7]. Эти параметры существенно зависят также и от качества сборки рельсошпальной решетки [14, 15], и от правильного технологического обслуживания бесстыкового пути [16], в том числе и смены рельсов [17].

Неровности на поверхности катания рельсов Т1 типа Р65 на экспериментальном участке с бесстыковой конструкцией пути не превышали допускаемых значений [7].

Промежуточное рельсовое скрепление на экспериментальном участке пути КБ65 показано на рисунке 2. Несмотря на наличие двух амортизирующих прокладок у ПРС КБ65 с жесткой клеммой наибольшая жесткость пути [6].

Испытания грузовых вагонов проводились в порожнем и груженом состоянии согласно требованиям ГОСТ Р 55050-2012 [7].

Опытный поезд состоял из тепловоза СКВ6е-2108 (максимальная статическая нагрузка 23 тс на ось), грузовых полувагонов 12-9941 (статическая осевая нагрузка 23,5 тс) и 19-9920 (статическая осевая нагрузка 25,0 тс), электровоза ВЛ80с (осевая нагрузка 24,0 тс).

Рисунок 2 - Экспериментальный участок

Заезды по измерительному участку пути производились «челночным» способом с управлением из кабин тепловоза и электровоза в светлое время суток. Прямым ходом принято движение состава из Шу в Алматы, обратным - из Алматы в Шу. При движении прямым ходом подвижные единицы опытного поезда располагались следующим образом: 6-осный тепловоз СКБ6е-2108, порожний полувагон 12-9920, груженый полувагон 12-9920, груженый полувагон 12-9941, порожний полувагон 12-9941, 8-осный электровоз ВЛ80с (рисунок 3).

№ 2(30) 2017

При движении обратным ходом подвижные единицы располагались, соответственно, наоборот, т. е. без переформирования подвижного состава.

На рисунке 3 показана схема расположения подвижных единиц опытного поезда в зависимости от направления движения при прямом и обратном ходе.

Уклон 3 %0

~--:5>

Рисунок 3 - Схема опытного поезда: 1 - тепловоз СКЭ6е-2108, 2 - порожний полувагон 12-9920, груженый полувагон 12-9920, 3 - груженый полувагон 12-9941, порожний полувагон 12-9941, 4 - электровоз ВЛ80с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На рисунке 4 представлены графики максимальных измеренных кромочных напряжений от воздействия груженого полувагона 12-9920 в диапазоне скоростей от 25 до 80 км/ч. На наружной кромке подошвы рельса наибольшее значение (106 МПа) зафиксировано при проходе состава со скоростью 40 км/ч из Алматы в Шу (обратный ход), наименьшее - 63 МПа при той же скорости, но состав проходил из Шу в Алматы. На внутренней кромке подошвы рельса наибольшее значение (75 МПа) наблюдалось также на скорости 40 км/ч при обратном ходе (Алматы - Шу), но наименьшее (55 МПа) зафиксировано на скорости 80 км/ч как при прямом, так и при обратном ходе.

Следует отметить, что при скорости 25 км/ч на внутренней кромке подошвы рельса количественные величины напряжений при прямом (58 МПа) и при обратном (62 МПа) проходе опытного состава хоть незначительно, но превышали зафиксированный минимум максимальных измеренных напряжений при скорости 80 км/ч.

А

Скорость

- -прямой ход в Алматы; —— обратный ход в Шу

а

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 КМ/Ч 80

Скорость -

——прямой ход в Агматы: —— обратный ход в Шу

б

Рисунок 4 - Максимальные напряжения от воздействия груженого полувагона 12-9920: наружная (а) и внутренняя (б) кромки подошвы рельса

Несколько различаются как по количественным величинам напряжений, так и по характеру кривых графики, полученные при проходе груженого полувагона 12-9941 (рисунок 5). Максимальное значение напряжения в наружной кромке подошвы рельса (103 МПа) наблюдалось также при скорости экипажа 40 км/ч во время обратного прохода. Учитывая, что разница между осевыми нагрузками составляет 6 %, а разница между величинами напряжений (106 и 103 МПа) всего лишь 2,8 %, можно сделать вывод о том, что полувагон 12-9920 оказывает меньшее воздействие на путь, чем полувагон 12-9941.

120 -I--30

Л

МПа

80

Л

40

20

МПа

60 50 40 30

го ю

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 км/ч 80 Скорость -

-прямой ход а Алматы;

а

-обратный ход в Шу

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 км/ч 30

Скорость -ттг-

—•— -прямой ход в Алматы: « —обратный ход в Шу

б

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 5 - Максимальные напряжения от воздействия груженого полувагона 12-9941: наружная (а) и внутренняя (б) кромки подошвы рельса

На рисунке 6 показаны графики максимальных измеренных кромочных напряжений при воздействии порожнего полувагона 12-9920. В данном случае наибольшие напряжения (34 МПа в наружной кромке при прямом ходе и 26 МПа во внутренней кромке при обратном ходе) зафиксированы на скорости 60 км/ч (в случае груженого полувагона - 40 км/ч). Причем увеличение скорости экипажа до 80 км/ч (независимо от направления хода) приводит к уменьшению напряжений в наружной кромке до 27, во внутренней - до 21 МПа.

Скорость

Л

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 КМ/Ч 80

-прямой ход в Алматы;

а

МПа

- обратный ход в Шу

15

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 км/ч 30

Скорость -прямой ход в Алматы;

б

— обратный ход в Шу

Рисунок 6 - Максимальные напряжения от воздействия порожнего полувагона 12-9920: наружная (а) и внутренняя (б) кромки подошвы рельса

138 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(30) 2017

1

Кривые напряжений в кромках подошвы рельсов, полученные при проходе по измерительному сечению порожнего полувагона 12-9941, приведены на рисунке 7. Наибольшие значения напряжений в наружной (40 МПа при скорости 40 км/ч) и во внутренней (32 МПа при скорости 80 км/ч) кромках подошвы рельса наблюдались при обратном ходе подвижного состава. Наименьшие значения напряжений (23 МПа в наружной кромке при прямом проходе, 24 МПа при обратном проходе во внутренней кромке) зафиксированы на скорости 25 км/ч.

Л

45 МПа

35 30 ■ 25

I 20

4>

Я

15 10 5

А

МПа

25 ф 20

>

а 15

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

X

ю

5

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Км/ч ВО

Скорость -----

—•--прямой ход в Алматы; —♦— — обратный ход в Шу

а

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 км/ч 80

Скорость -

-прямой хода Алматы. — обратный ход в Шу

б

Рисунок 7 - Максимальные напряжения от воздействия порожнего полувагона12-9941: наружная (а) и внутренняя (б) кромки подошвы рельса

Графики максимальных измеренных кромочных напряжений, возникающих при проходе по измерительному сечению маневрового тепловоза СКБ-6е, представлены на рисунке 8. В наружной кромке зависимость практически линейна. Наибольшее значение в наружной кромке (107 МПа при прямом и при обратном проходе) зафиксировано на скорости 80 км/ч, наименьшее (56 МПа при обратном проходе) - на скорости 25 км/ч. Во внутренней кромке наблюдается максимум (53 МПа) на скорости 40 км/ч и минимум (44 МПа) на скорости 60 км/ч при обратном проходе. При скоростях 25 и 80 км/ч напряжения (50 МПа) равнозначны как при прямом, так и при обратном ходе экипажа. На скорости 40 км/ч напряжение при обратном ходе подвижного состава (из Алматы в Шу) соответствовало напряжениям на скоростях 25 и 80 км/ч и было равно 50 МПа.

МПа

20

/I

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 КМ/Ч 50 Скорость -

- — прямой ход в Алматы;

а

— обратный ход в Шу

МПэф

30

20 - —

10

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 км/ч 80

Скорость ----♦——прямой ход в Алматы: > —обратный ход в Шу

б

Рисунок 8 - Максимальные напряжения от воздействия тепловоза СКЭ-6е: наружная (а) и внутренняя (б) кромки подошвы рельса

Из анализа графиков, изображенных на рисунке 9, представляющих зависимости максимальных измеренных кромочных напряжений, возникающих при проходе по измерительному сечению электровоза ВЛ-80с, следует, что в диапазоне скоростей от 40 до 80 км/ч в наружной кромке подошвы рельса происходит резкий скачок напряжений от 100 до 192 МПа при прямом ходе. Причем на скорости 25 км/ч, напряжение (110 МПа) превышало напряжение (100 МПа), соответствующее скорости 40 км/ч. При обратном ходе напряжения увеличиваются менее резко - от 100 МПа на скорости 25 км/ч до 156 МПа на скорости 80 км/ч.

А

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

200 МПа 150 140 120 100 • 80 60 40 20 о

МПа

А

20 —

25 30 35

40 45 Скорость

■ — пряной ход в Алматы;

60 65 70 км/ч 80 — обратный ход в Шу

25 30 35

40 45 50 Скорость прямой ход в Алматы;

60 65 70 км/ч 80 — •

— обратный ход в Шу

б

Рисунок 9 - Максимальные напряжения от воздействия электровоза ВЛ-80с: наружная (а) и внутренняя (б) кромки подошвы рельса

Во внутренней кромке подошвы рельса при прямом ходе с увеличением скорости состава от 25 до 40 км/ч наблюдается увеличение напряжений от 69 до 72 МПа, при дальнейшем увеличении скорости от 40 до 80 км/ч происходит падение напряжений до 47 МПа. Это объясняется известным эффектом обезгруживания колеса вследствие частичного отрыва от рельса при увеличении скорости движения. Особенно это характерно для порожних вагонов.

При обратном ходе с увеличением скорости состава от 25 до 40 км/ч напряжения увеличиваются от 64 до 75 МПа, на скорости 60 км/ч уменьшаются до 73 МПа, а при увеличении скорости до 80 км/ч снижаются до 47 МПа.

Причина резкого скачка напряжений от 110 до 192 МПА при прямом ходе электровоза ВЛ80с с увеличением скорости от 40 до 80 км/ч обусловлена, вероятнее всего, значительным износом данного локомотива в связи с длительным сроком эксплуатации.

Разброс между величинами напряжений в 30 % на скорости 40 км/ч при прямом и обратном ходе того же электровоза ВЛ80с можно объяснить возникновением дополнительных напряжений при движении на подъем в 3 %о при обратном ходе в сторону Шу.

Динамическое воздействие на рельс опытного поезда наглядно иллюстрируют представленные на рисунках 10 и 11 диаграммы напряжений в наружной и внутренней кромках подошвы рельса. Состав проходил со скоростью 60 км/ч из Алматы в Шу (обратный ход). Видно, что порожние полувагоны 12-9920 оказывают на рельс меньшее силовое воздействие, чем полувагоны 12-9941. Воздействие груженых полувагонов 12-9920 с большей осевой нагрузкой практически равнозначно воздействию груженых полувагонов 12-9941.

Данное обстоятельство (приведенные выше результаты измерений кромочных напряжений при воздействии порожних и груженых полувагонов также подтверждают это) можно объяснить улучшенными характеристиками рессорного подвешивания полувагонов 12-9920 вследствие применения тележки модели 2К1, которая исключает следующее:

продольные забегания боковых рам относительно друг друга, в результате уменьшается интенсивность виляния тележки, улучшается плавность хода вагона;

№ 2(30) 2017

а

маятниковые колебания рам относительно собственных продольных осей, в результате устанавливается равномерная передача нагрузок на элементы буксового узла, что позволяет исключить перекосы подшипников.

Рисунок 10 - Диаграмма напряжений в наружной кромке подошвы рельса (обратный ход)

Рисунок 11 - Диаграмма напряжений во внутренней кромке подошвы рельса (обратный ход)

Тележка 2К1 состоит из литой надрессорной балки коробчатого сечения с четырьмя технологическими проемами и литых боковых рам с технологическими окнами. Для более жесткой связи между боковыми рамами, надрессорной балкой и рессорными комплектами боковые рамы диагонально соединены между собой при помощи двух перекрестно скрепленных упругих элементов (анкерных связей). Конструкция сочленения надрессорной балки с боковыми рамами обеспечивает прямоугольность очертания тележки в плане. Достигается также соосность осей колесных пар при движении тележки. Для облегчения вписывания в кривые участки пути эти тележки имеют поперечный ход колесной пары относительно боковины 11 мм. Для снижения виляния тележки в буксовых узлах применены резиновые адаптеры. Тележка модели 2К1 рассчитана на осевую нагрузку 245 кН (25 тс) и скорость движения 120 км/ч.

На рисунке 12 приведена диаграмма измеренных напряжений в шейке рельса, а на рисунке 13 - распределение расчетных нормальных вертикальных напряжений в рельсе, вычисленных с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Очевидно, что измеренные напряжения сопоставимы с расчетными напряжениями.

На основании изложенного можно сделать выводы.

Полученные экспериментальные данные значений кромочных напряжений в подошве и напряжений в шейке рельса позволяют сделать вывод о том, что по воздействию на путь полувагоны с большей осевой нагрузкой 12-9920 (25 тс), но с улучшенным рессорным подвешиванием предпочтительнее, чем полувагоны 12-9941 (23,5 тс).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Повышение весовых норм грузовых поездов является весьма актуальным вопросом. Проведенные измерения показали, что это вполне возможно без сверхнормативного воздействия на железнодорожный путь и, соответственно, затрат на реконструкцию инфраструктуры при эксплуатации на сети дорог АО «НК «КТЖ» и ОАО «РЖД» модернизированных грузовых полувагонов с осевой нагрузкой 245 кН (25 тс).

Рисунок 12 - Диаграмма напряжений в шейке рельса (обратный ход)

Рисунок 13 - Распределение нормальных вертикальных напряжений в рельсе, МПа.

Вертикальная сила 120 кН, боковая сила 45 кН, нагрузки между опорами

Список литературы

1. Стратегия развития холдинга «РЖД» на период до 2030 года (основные положения) [Текст] [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ЬйрУёос.геё.ги

2. Карпущенко, Н. И. Обеспечение надежности железнодорожного пути и безопасности движения поездов: Монография [Текст] / Н. И. Карпущенко, Д. В. Величко / Сибирский гос. ун-т путей сообщеня. - Новосибирск, 2008. - 320 с.

3. Косенко, С. А. Альбом чертежей верхнего строения пути: Учебно-методическое пособие [Текст] / С. А. Косенко, А. Д. Монастырский, М. М. Алимкулов / Казахская акад. тран-порта и коммуникаций. - Алматы, 2015. - 318 с.

4. Пат. 449 Республика Казахстан, МПК Е 01 В 9/38. Промежуточное рельсовое скрепление (варианты) [Текст] / Исаенко Э. П., Косенко С. А., Махамбетов Н. К., Гречаничен-ко Д. Ю., Финк В. К.; заявл. 29.11.2008; опубл. 16.02.2009.

5. Пат. 81831 Республика Казахстан, МПК Е 01 В 9/38. Промежуточное рельсовое скрепление [Текст] / Исаенко Э. П., Косенко С. А., Махамбетов Н. К., Гречаниченко Д. Ю., Финк В. К.; опубл. 08.01.2013.

142 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(30) 2017

1

6. Исаенко, Э. П. Рельсовое скрепление для кривых радиусом менее 800 м [Текст] / Э. П. Исаенко, С. Н. Шарапов, С. А. Косенко // Путь и путевое хозяйство. - М. - 2013. - № 6. -С. 9 - 12.

7. ГОСТ Р 55050-2012. Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на путь и методы испытаний [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2013. - 29 с.

8. Экспериментальные исследования конструкций железнодорожных мостов, усиливаемых композитным материалом [Текст] / М. Я. Квашнин, И. С. Бондарь и др. // Труды 16-й науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов» / Московский гос. ун-т путей сообщения. - М, 2015. - Т. II. - С. II-43 - II-47.

9. Экспериментальное определение динамических характеристик железнодорожного пути [Текст] / С. А. Косенко, М. Я. Квашнин и др. // Трансэкспресс Казахстан. - Алматы, 2013. - № 3(48). - С. 50 - 54.

10. Экспериментальные исследования вибродинамического воздействия подвижной нагрузки на основную площадку земляного полотна в холодных регионах [Текст] / М. Я. Квашнин, С. А. Косенко и др. // Материалы 2-го междунар. симпозиума по проблемам земляного полотна в холодных регионах / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. - Новосибирск, 2015. - С. 147 - 157.

11. Бондарь, И. С. Диагностика и мониторинг балочных пролетных строений железнодорожных мостов [Текст] / И. С. Бондарь, М. Я. Квашнин, С. А. Косенко // Материалы IX меж-дунар. науч.-техн. конф. «Политранспортные системы» / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. - Новосибирск, 2016. - С. 76 - 81.

12. Влияние вибродинамического воздействия локомотивов с высокими осевыми нагрузками на железнодорожный путь и балочные железобетонные пролетные строения мостов [Текст] / М. Я. Квашнин, С. А. Буромбаев и др. // Труды ХП междунар. науч.-техн. конф. «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». Чтения, посвященные памяти профессора Г. М. Шахунянца / Московский гос. ун-т путей сообщения. - М, 2015. - С. 163 -166.

13. Махметова, Н. М. Экспериментальный метод оценки динамического воздействия экипажа на путь [Текст] / Н. М. Махметова, М. Я. Квашнин, Н. М. Квашнин // Повышение динамических качеств подвижного состава и поезда: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, - 2013. - С. 7 - 16.

14. Пат. 2334040 Российская Федерация, МПК E 01 B 29/24, E 01 B 9/00. Способ повышения качества рельсошпальной решетки железнодорожного пути [Текст] / Букин М. Н., Бунин А. И., Волков В. И., Григорьев А. В., Григорьев В. Л., Ежов Д. В., Зайцев Н. И., Иванов П. С., Игнатьев О. А., Клочко А. П., Клочко В. А., Коннов Ю. В., Косенко С. А., Ле-сун А. Ф., Мусаев С. К., Петров А. А., Родионов А. В., Русин А. Н., Сатаев К. Н., Уразбеков А. К., Филиппов А. И., Хаков М. А., Чурашов О. А., Шайдуллин Ш. Н., Шуле-пова Н. Г., Юзык О. В.; заявитель и патентообладатель Иванов Петр Степанович; заявл. 20.02.2004; опубл. 20.09.2008.

15. Пат. 2334039 Российская Федерация, МПК E 01 B 29/24, E 01 B 9/00. Способ сборки высококачественной рельсошпальной решетки железнодорожного пути [Текст] / Букин М. Н., Бунин А. И., Волков В. И., Горковенко А.А., Григорьев А. В., Григорьев В. Л., Ежов Д. В., Зайцев Н. И., Иванов П. С., Игнатьев О. А., Клочко А. П., Клочко В. А., Коннов Ю. В., Косенко С. А., Лесун А. Ф., Мусаев С. К., Петров А. А., Родионов А. В., Сатаев К. Н., Уразбеков А. К., Филиппов А. И., Хаков М. А., Чурашов О. А., Шайдуллин Ш. Н., Шулепова Н. Г., Юзык О. В.; заявитель и патентообладатель Иванов Петр Степанович; заявл. 20.02.2004; опубл. 20.09.2008.

16. Совершенствование технологического обслуживания бесстыкового пути [Текст] / С. А. Косенко, А. С. Шуругин и др. // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. - Екатеринбург. - 2016. - № 2 (49). С. 44 - 47.

17. Метод смены температурно зажатых уравнительных рельсов бесстыкового пути [Текст] / С. А. Косенко, Р. В. Шаньгин и др. // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск. - 2015. - № 3 (47). -С.187 - 190.

References

1. Strategiia razvitiia kholdinga «RZD» na period do 2030 goda (osnovnye polozheniia) (Strategy for the development of the holding «RZD» for the period until 2030 (basic position).

2. Karpushchenko N.I., Velichko D.V. Obespechenie nadezhnosti zheleznodorozhnogo puti i bezopasnosti dvizheniia poezdov (Provision railway track reliability and safety of train traffic). Novosibirsk: SGUPS, 2008, 320 p.

3. Kosenko S.A., Monastyrskii A.D., Alimkulov M.M. Al'bom chertezhei verkhnego stroeniia puti (Album of drawings of the permanent way). Almaty: KazATK, 2015, 318 p.

4. Fink V.K., Isaenko E.P., Kosenko S.A. i dr. Patent Respubliki Kazakhstan № 449, 29.11.2008.

5. Fink V.K., Isaenko E.P., Kosenko S.A. i dr. Patent Respubliki Kazakhstan № 81831, 08.01.2013.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Isaenko E.P., Sharapov S.N., Kosenko S.A. Rail fastening for curves with a radius of less than 800 m [Rel'sovoe skreplenie dlia krivykh radiusom menee 800 m] // Put' i putevoe khoziaistvo -Railway Track and Facilities, 2013, no 6. pp.9 - 12.

7. Zheleznodorozhnyi podvizhnoi sostav. Normy dopustimogo vozdeistviia na put' i metody ispytanii, GOST R 55050-2012. Railway rolling stock. Permissible exposure norms to the railway track and test methods. Moscow: Standartinform, 2013. 29 p.

8. Kvashnin M.J., Bondar' I.S., Rystygulov P.A., Kystaubaev S.B. Experimental investigation of the railway bridge constructions reinforced with composite material. [Eksperimental'nye issledo-vaniia konstruktsii zheleznodorozhnykh mostov, usilivaemykh kompozitnym materialom]. Trudy Shestnadtsatoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Bezopasnost' dvizheniia poezdov». Moscow: MGUPS (MIIT), 2015. T. II, pp. II-43 - II-47.

9. Kosenko S.A., Kvashnin М.J., Ismagulova S.O., Kvashnin N.M. Experimental determination of the railway track dynamic characteristics. [Eksperimental'noe opredelenie dinamicheskikh kha-rakteristik zheleznodorozhnogo puti]. Analiticheskii otraslevoi zhurnal «Trans ekspress Kazakhstan» - Analytical branch magazine "Trans Express Kazakhstan". Almaty, 2013. no. 3(48). pp. 50 - 54.

10. Kvashnin M.J., Kosenko S.A., Kvashnin N.I., Bondar' I.S. Experimental studies impact vi-brodynamic moving load on the main platform of subgrade in cold regions. [Eksperimental'nye is-sledovaniia vibrodinamicheskogo vozdeistviia podvizhnoi nagruzki na osnovnuiu ploshchadku zemlianogo polotna v kholodnykh regionakh]. Materialy vtorogo Mezhdunarodnogo simpoziuma po problemam zemlianogo polotna v kholodnykh regionakh. Novosibirsk: SGUPS, 2015. pp. 147 - 157.

11. Bondar' I.S, Kvashnin M.J., Kosenko S.A. Diagnostics and monitoring of beam span structures of railway bridges [Diagnostika i monitoring balochnykh proletnykh stroenii zheleznodorozhnykh mostov]. Materialy IX Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Poli-transportnye sistemy». Novosibirsk: SSTU, 2016. pp. 76 - 81.

12. Kvashnin M.J., Burombaev S.A., Bondar' I.S., ZHangabylov A.M. Influence of vibrody-namic effects of locomotives with high axial loads on the railway track and reinforced concrete bridge span structures of bridges [Vliianie vibrodinamicheskogo vozdeistviia lokomotivov s vysokimi osevymi nagruzkami na zh.d. put' i balochnye zh.b. proletnye stroeniia mostov]. Trudy XII Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Sovremennye problemy proektirovaniia, stroitel'stva i ekspluatatsii zheleznodorozhnogo puti». Chteniia, posviashchennye pamiati professora G.M. Shakhuniantsa. Moscow: MGUPS (MIIT), 2015. pp. 163 - 166.

13. Mahmetova N.M., Kvashnin M.J., Kvashnin N.M. The experimental method for estimating the dynamic impact of the crew on the track [Eksperimental'nyi metod otsenki dinamicheskogo vozdeistviia ekipazha na put']. Povyshenie dinamicheskikh kachestvpodvizhnogo sostava ipoezda: mezhvuzovskii tematicheskii sbornik nauchnykh trudov. Omsk: OmGUPS, 2013. pp. 7 - 16.

144 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(30) 2017

i

14. Shaidullin Sh.N., Ivanov P.S., Kosenko S.A. i dr. Patent RU№ 2334040 C2, 20.09.2008.

15. Shaidullin Sh.N., Ivanov P.S., Kosenko S.A. i dr. Patent RU № 2334039 C2, 20.09.2008.

16. Kosenko S.A., Shurugin A.S., Udin O.G., Akimov S.S. The improvement of technology for continuous welded rail maintenance [Sovershenstvovanie tekhnologicheskogo obsluzhivaniia bes-stykovogo puti] // Transport Urala - Transport of the Urals, 2016. no. 2 (49). pp. 44 - 47.

17. Kosenko S.A., Shangin R.V., Shurugin A.S., Akimov S.S. Method of changing the temperature clamped egualizing rails on continuous welded rail [Metod smeny temperaturno zazhatykh uravnitel'nykh rel'sov besstykovogo puti] // Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modeliro-vanie - Modern technologies. System analysis. Modeling, 2015, no. 3 (47). pp. 187 - 190.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Косенко Сергей Алексеевич

Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС).

ул. Дуси Ковальчук, д. 191, г. Новосибирск, 630049, Российская Федерация.

Доктор технических наук, профессор кафедры «Путь и путевое хозяйство», СГУПС.

E-mail: kosenko.s.a@mail.ru

Квашнин Михаил Яковлевич

Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева (КазАТК).

ул. Шевченко, д. 97, г. Алматы, 050012, Республика Казахстан.

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспортное строительство», КазАТК.

E-mail: kvashnin_mj55@mail.ru

Бондарь Иван Сергеевич

Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева (КазАТК).

ул. Шевченко, д. 97, г. Алматы, 050012, Республика Казахстан.

Старший преподаватель кафедры «Транспортное строительство», КазАТК.

E-mail: ivan_sergeevich_08@mail.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Акимов Сергей Сергеевич

Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС).

ул. Дуси Ковальчук., д. 191, г. Новосибирск, 630049, Российская Федерация.

Аспирант кафедры «Путь и путевое хозяйство», СГУПС.

E-mail: ak_s_s@mail.ru

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Эксплуатационные измерения напряжений в рельсе при воздействии подвижного состава [Текст] / С. А. Косенко, М. Я. Квашнин и др. // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. -2017. - № 2 (30). - С. 133 - 145.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Kosenko Sergey Alekseevich

Siberian State Transport University (SSTU). 191, Dusi Kovalchuk st., Novosibirsk, 630049, the Russiаn Federation.

Doctor of Technical Sciences, Professor of the department «Track and Track Facilities», SSTU. E-mail: kosenko.s.a@mail.ru

Kvashnin Mikhael Jakovlevich

Kazakh Academy of Transport and Communications named after M.Tynyshpaev (KazATC)

97, Shevchenko st., Almaty, 050012, Republic of Kazakhstan.

Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Transport construction», KazATC

E-mail: kvashnin_mj55@mail.ru

Bondar Ivan Sergeevich

Kazakh Academy of Transport and Communications named after M.Tynyshpaev (KazATC).

97, Shevchenko st., Almaty, 050012, Republic of Kazakhstan.

Senior Lecturer of the department «Transport construction», KazATC.

E-mail: ivan_sergeevich_08@mail.ru

Akimov Sergey Sergeevich

Siberian State Transport University (SSTU).

191, Dusi Kovalchuk st., Novosibirsk, 630049, the Russiаn Federation.

Postgraduate student of the department «Track and Track Facilities», SSTU.

E-mail: ak_s_s@mail.ru

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Kosenko S. A., Kvashnin M. J., Bondar I. S., Akimov S. S. Field measurements of rail stresses under the influence of the rolling stock. Journal of Transsib Railway Studies, 2017, vol. 30, no. 2, pp. 133 - 145 (In Russian).