CC BY
23
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
УДК 625.143.482 Стоянович Геннадий Михайлович,
д. т. н., заведующий кафедрой «Железнодорожный путь, основания и фундаменты», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, тел. (4212) 40-75-91
Пупатенко Виктор Викторович, к. т. н., доцент кафедры «Железнодорожный путь, основания и фундаменты», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, тел. (4212) 40-74-88, (4212) 40-75-91, e-mail: [email protected]
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА ЗАКРЕПЛЕНИЯ БЕССТЫКОВЫХ ПЛЕТЕЙ ДЛЯ УСЛОВИЙ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
G.M. Stoyanovich, V. V. Pupatenko
THE OPTIMAL JOINTLESS RAIL-SPANS FASTENING INTERVAL DETERMINATION FOR THE CONDITIONS OF FAR EASTERN RAILROAD
Аннотация. Дан анализ действующих норм по расчетному и оптимальному интервалам закрепления бесстыковых плетей на постоянный режим эксплуатации для климатических и эксплуатационных условий Дальневосточной железной дороги. Предложены технические решения по расширению полигона укладки бесстыкового пути.
Ключевые слова: бесстыковые плети, расчетный интервал, оптимальный интервал закрепления, критический радиус, скорость движения.
Abstract. The analysis of the calculated and optimal jointless rail-spans fastening interval contemporary regulations for continual operation mode is given taking into account Far Eastern Railroad climatic and operational conditions.
Keywords: jointless rail-spans, calculated interval, optimal fastening interval, critical radius, train velocities.
Внедрение бесстыковой конструкции пути в сложных природно-климатических и эксплуатационных условиях требует разработки обоснованных технических норм на укладку, содержание и ремонт пути. К утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» № 2788р от 29 декабря 2012 г. новой Инструкции [1] имеются предложения.
Для снижения эксплуатационных расходов и обеспечения безопасности движения поездов важным вопросом является определение оптимального интервала закрепления бесстыковых плетей на постоянный режим эксплуатации [2, 3]. Согласно табл. 3.1 инструкции [1] оптимальной температурой закрепления для Дальневосточной дирекции инфраструктуры является величина +35 ± 5 °С, на участках с минимальными температурами рельсов -50 °С и ниже разрешается закреплять плети при
температурах +30 ± 5 °С. Во всех случаях фактические температуры закрепления должны находиться в пределах ±5 °С от оптимальной температуры.
Анализ данных сопоставления расчетных и оптимальных интервалов закрепления бесстыковых плетей для трех климатических зон, в которых проходит железная дорога, показал следующее.
Определена первая (приморская) зона с мус-сонным характером климата, куда можно отнести г. Находку и г. Владивосток с расчетной температурой: минимальной - Ттт = -29 °С...-31 °С, максимальной - Ттах= +55 °С...+56 °С, годовым перепадом ТА = 85.86 °С.
Грузовые поезда с электровозом 3ЭС5К «Ермак» в кривых радиусом до 250 м могут двигаться со скоростью 60 км/ч или со скоростью 70 км/ч при условии, что максимальная температура закрепления тах1;з не превысит +40 °С (рис. 1). С учетом допуска к оптимальному интервалу закрепления скорость движения 80 км/ч должна быть установлена в кривых радиусом до 308 м, 90 км/ч - до 555 м. Расширить полигон укладки бесстыкового пути и повысить скорости движения можно за счет снижения на 5 °С оптимального интервала (А1опт= +30 ± 5°) и применения в некоторых случаях дополнительных технических мероприятий в кривых радиусом менее 350 м [1]. В кривых Я = 250.350 м необходимо уложить железобетонные шпалы с повышенным сопротивлением сдвигу, в кривых Я=25 0.300 м - дополнительно выполнить омоноличивание плеча и откоса балластной призмы. Это позволит снизить минимальную температуру закрепления (тт1;з) на 7 °С и на 4 °С (штриховая линия на рис. 1).
Информатика, вычислительная техника и управление. Моделирование. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
+70
t °С
шах! з
370 м 1Я кр = 308 м
у кр_
Я
®-У = 60 км / ч; (2)-У = 80 км / ч; (3) -V = 90 км / ч
Рис. 1. Расчетные и оптимальные температуры закрепления при проходе электровоза 2ЭС5К «Ермак»
(ст. Владивосток, 1тах= +55 °С; 1т1„= -31 °С)
Во второй климатической зоне с континентальным климатом, от ст. Архара до, примерно, ст. Угольная транссибирского участка, с расчетными температурами Тшах = +56...+60 °С, Тш1п —42... -51 °С, ТА = 99. 108 °С наибольший годовой перепад температур 108 °С находится на ст. Вяземская. Сопоставление расчетных и оптимальных температур на прямых и кривых при проходе электровоза 3ЭС5К «Ермак» приведено на рис. 2. Если бесстыковые плети закреплять в верхней границе оптимального интервала (+40 °С), то скорость движения 60 км/ч должна быть на прямых и в кривых Я > 500 м, 80 км/ч - при Я > 3850 м, со скоростью 90 км/ч двигаться в прямых и кривых нельзя. При закреплении плетей при !р = +45 °С (с учетом допуска) со скоростью 60 км/ч можно двигаться на прямых и кривых Я > 800 м, со скоростью 70 км/ч - только на прямых.
Внедрение в эксплуатацию нового электровоза 3ЭС5К «Ермак» существенно уменьшило расчетный интервал закрепления бесстыковых
плетей за счет снижения Д^ на 7.20 °С по сравнению с электровозом ВЛ-80 и на 9.20 °С - тепловозом 2ТЭ10В (табл. 1). Повышенное силовое воздействие на путь связано, по-видимому, с особенностями компоновки экипажной части электровоза.
Действующие согласно приказу начальника дороги скорости движения для грузовых поездов с электровозом 3ЭС5К приводят к повышенному напряженному состоянию бесстыковых плетей зимой и, как следствие, к сокращению срока службы рельсов.
В третьей климатической зоне с резко континентальным климатом по северному широтному ходу (бывшая БАМ) расчетные температуры рельсов Тшах = +56.+60 °С, Тш1п = -54.-60 °С, ТА = 105.118 °С. На данном участке обращаются тепловозы 2ТЭ10В, С, М, МК. Наиболее неблаго -приятным районом по температурам является ст. Ургал: Тшах = +60 °С, Тшп = -58 °С, Та = 118 °С. Сравнение расчетных и оптимальных температур
Т а б л и ц а 1
Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры А1р, °С __по сравнению с электровозом 3ЭС5К_
V, км/ч Прямая Кривая радиусом, м
2000 1200 1000 800 600 500 400 350 300 250
Электровоз ВЛ-80
60 11 9 8 7 7 8 9 12 15 17 20
80 11 9 7 7 7 8 10 13 15 17 -
100 11 9 7 7 7 8 9 - - - -
Тепловозы 2ТЭ10В, С, М, МК
60 13 15 15 15 13 10 9 8 10 11 13
80 14 17 17 18 14 11 10 9 11 12 -
100 15 19 19 20 16 13 11 - - - -
0-V = 60 км / ч; ©-V = 80 км / ч; © -V = 90 км / ч
Рис. 2. Расчетные и оптимальные температуры закрепления при проходе электровоза 3ЭС5К «Ермак»
(ст. Вяземская, ^ = +58 °С; 1т1„ = -50 °С)
представлено на рис. 3. По данным рис. 3 видно, что при верхней границе Д1опт+35°С со скоростью 60 км/ч тепловозы могут двигаться в кривых Я > 330 м, при V = 80 км/ч - Я > 570 м, при V = 90 км/ч - Я > 670 м. Если закрепить бесстыковые плети с учетом допуска при +40 °С, то критические радиусы увеличиваются соответственно до 450 м, 715 м и 870 м.
В этой климатической зоне оптимальным интервалом закрепления рационально назначить от +20 °С до +30 °С. Нижнюю границу интервала ш1п1;зак можно снизить до 7 °С в соответствии с ре-
комендациями [1] (штриховая линия рис. 3). Тогда на прямых и в кривой до Я > 250 м можно установить скорости движения до 70 км/ч, V = 80 км/ч -при Я > 450 м, V = 90 км/ч - при Я > 560 м.
Для расширения полигона укладки бесстыкового пути и повышения скоростей движения во второй и третьей климатических зонах предлагаются следующие технические решения.
Во-первых, оптимальный интервал закрепления Д^пт принять равным для транссибирского участка +30 ± 5 °С, для северного широтного хода +25 ± 5 °С.
Информатика, вычислительная техника и управление. Моделирование. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
+60
t р, °с
+50
+40 +35 +30 +25 +20
+10
32
25
1 Якр = 670 м 2
0-V = 60 км/ч; © -V = 80 км /ч; © -V = 90 км/ч
—1000 Я
Рис. 3. Расчетные и оптимальные температуры закрепления при проходе тепловозов 2ТЭ10В, М, МК, С
(ст. Ургал, 1тах = +60 °С; 1т1п = -58 °С)
Во-вторых, за расчетное значение Ттт принять не экстремальную величину, а с учетом повторяемости минимальных температур более высокое значение. На случаи появления температур, близких к экстремальной, определить допускаемые скорости движения поездов и, при редком, непродолжительном по времени (несколько суток) установлении таких температур, использовать снижение скорости движения поездов.
В-третьих, снизить тт^ в кривых малого радиуса на 4.7 °С за счет дополнительных мероприятий, предусмотренных инструкцией [1].
В-четвертых, в уравнительных зонах необходимо определить увеличение стыковых зазоров с учетом «бытового» сопротивления стыков растяжению и погонных сопротивлений активных концов бесстыковых плетей при различном охлаждении рельсов до температуры Ттт. На основании этих данных определить количество уравнительных рельсов стандартной длины, при необходимости - сезонную рубку при наступлении наименьших температур или укладку уравнительных стыков.
В-пятых, разработать технические решения по снижению динамического воздействия нового
электровоза 3ЭС5К «Ермак» до уровня не хуже электровоза ВЛ-80.
В-шестых, для установления расчетных температур рельсов на перевальных участках Партизанской и Высокогорненской дистанции пути необходимо вести дополнительно наблюдения за температурами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. Утв. распоряжением ОАО «РЖД» №2788р от 29.12.2012 г. М., 2012. - 138 с.
2. Альбрехт, В.Г. Бесстыковой путь [Текст] / В.Г. Альбрехт, Н.П. Виногоров, Н.Б. Зверев и др.; Под ред. В.Г. Альбрехта, А.Я. Когана. - М.: Транспорт, 2000.- 408 с.
3. Волков, Б.А. Экономика железнодорожного строительства и путевого хозяйства : Учебник для вузов [Текст] / Б.А. Волков, В.Я. Шульга, М.В. Кокин и др. / Под общ. Ред. Б.А. Волкова, В.Я. Шульги. - М.: Маршрут, 2003. + 632 с.
