ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения пл., д. 2, г. Ростов-на-Дону, 344038, Российская Федерация.

Доцент кафедры «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», РГУПС.

E-mail: [email protected]

Шабельников Александр Николаевич

Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС).

Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения пл., д. 2, г. Ростов-на-Дону, 344038, Российская Федерация.

Доктор технических наук, профессор кафедры «Информатика», РГУПС.

Тел. +7 (863) 255-32-83.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Исследование параметров основного удельного сопротивления движению вагонов при скатывании с сортировочной горки / С. А. Бессоненко, А. А. Гунбин [и др.]. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. - № 1 (53). - С. 53 - 62.

2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolcheniya Sq., Rostov-on-Don, 344038, the Russian Federation.

Associate professor of the department of Computers, Complexes, Systems and Networks, RSTU.

E-mail: [email protected]

Shabelnikov Alexander Nikolaevich

Rostov State University of Communications (RSTU).

2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolcheniya Sq., Rostov-on-Don, 344038, the Russian Federation.

Doctor of Sciences in Engineering, professor of the Department of Informatics, RSTU.

Phone: +7 (863) 255-32-83.

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Bessonenko S.A., Gunbin A.A., Klimov A.A., Kornienko K.I., Olgeyzer I.A., Shabelnikov A.N. Investigation of the parameters of the main specific resistance to the movement of cars when rolling down a marshalling yard. Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 1 (53), pp. 53-62 (In Russian).

УДК 539.3, 625.03

А. Ю. Абдурашитов1, Д. В. Овчинников2, В. П. Сычев3, А. В. Сычева3

^роектно-конструкторское бюро по инфраструктуре - филиал ОАО «РЖД», г. Москва, Российская Федерация;

2Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС), г. Самара, Российская Фкдкрация;

3Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)), г. Москва, Российская Федерация

ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВ

ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Аннотация. Приведены результаты моделирования оценки напряженно-деформированного состояния наиболее дорогостоящего элемента верхнего строения пути - рельса - при различных условиях эксплуатации на основе моделирования методом конечных элементов для разных эксплуатационных и технических характеристик железнодорожного пути. В отличие от существующих методик прогнозирования срока службы рельсов, базирующихся на величинах вертикальных осевых и боковых динамических сил, учтено влияние напряженно-деформированного состояния системы «рельс - колесо» при идентичном нагружении. Переход от усилий, передаваемых от подвижного состава непосредственно на путь, к напряжениям, возникающим в процессе воздействия подвижного состава, является уточняющим фактором, дополняющим известные методики прогнозирования отказа рельсов, в то время как механические напряжения являются количественным показателем долговечности материала. Разработаны трехмерные модели системы «колесо - рельс» и участка пути на балласте с толщиной под шпалой 45 см, промежуточными рельсовыми скреплениями ЖБР-65ПШР, шпалами Ш-3Д с прутковым армированием, рельсами типа Р65 с целью получения исходных данных для методики расчета жизненного цикла рельсов. Намечены пути расширения применения моделирования для оценки напряжений в рельсах при наличии отступлений от норм содержания в плане, профиле и износе. Необходимость оценки напряжений в зоне контакта колеса и рельса вызвана переходом на тяжеловесное движение с повышенными осевыми нагрузками. Предложенная модель напряженно-деформированного состояния элементов верхнего строения пути в зависимости от осевой нагрузки, плана линии, скорости движения, наличия отступлений от норм содержания пути в плане и профиле может быть использована для выбора участков, подлежащих реконструкции, капитальному ремонту пути.

Ключевые слова: железнодорожный путь, рельс, моделирование, метод конечных элементов, долговечность рельса, пропущенный тоннаж, напряженно-деформированное состояние.

Anatoliy Yu. Abdurashitov1, Dmitriy V. Ovchinnikov 2, Vyacheslav P. Sychev3,

Anna V. Sycheva3

design Bureau for Infrastructure - branch of JSC «Russian Railways», Moscow, the Russian Federation;

2Samara State Transport University (SSTU), Samara, the Russian Federation;

3Russian University of Transport (RUT (MIIT)), Moscow, the Russian Federation

ESTIMATION OF THE STRESS-STRAIN STATE OF RAILS UNDER VARIOUS OPERATING CONDITIONS BASED ON FINITE ELEMENT MODELING

Abstract. The results of modeling the assessment of the stress-strain state of the most expensive element of the superstructure of the track - the rail - under various operating conditions based on finite element modeling for various operational and technical characteristics of the railway track are presented. In contrast to the existing methods for predicting the service life of rails, based on the values of vertical axial and lateral dynamic forces, the influence of the stress-strain state of the «rail - wheel» system under identical loading is taken into account. The transition from the forces transmitted from the rolling stock directly to the track, to the stresses that arise during the impact of the rolling stock, is a clarifying factor that complements the known methods for predicting rail failure, while mechanical stresses are a quantitative indicator of material durability. Three-dimensional models of the «wheel - rail» system and the track section on the ballast with a thickness under the sleeper of 45 cm, intermediate rail fastenings ZhBR-65PShR, sleepers Sh-3D with bar reinforcement, rails of the R65 type were developed in order to obtain initial data for the method of calculating the life cycle of rails. Ways are outlined to expand the use of modeling to assess stresses in rails in the presence of deviations from the norms of content in plan, profile, and wear. The need to assess the stresses in the contact zone of the wheel and the rail is caused by the transition to heavy traffic with increased axial loads. The proposed model of the stress-strain state of the elements of the superstructure of the track, depending on the axial load, the line plan, the speed of movement, the presence of deviations from the norms of track maintenance in the plan and profile, can be used to select sections to be reconstructed, overhauled the track.

Keywords: railway track, rail, modeling, finite element method, rail durability, throughput tonnage, stress-strain

state.

Переход на тяжеловесное движение направлен на увеличение длины поезда и нагрузки на ось подвижного состава, что требует оценки напряжений в зоне контакта колеса и рельса, а также анализа долговечности рельса [1, 2]. Большинство разрабатываемых моделей по оценке срока службы элементов верхнего строения пути в настоящее время опираются на статистические данные [3, 4]. Причем существующие методики прогнозирования срока службы рельсов, базирующиеся на величинах вертикальных осевых и боковых динамических сил [5, 6], не учитывают напряженно-деформированное состояние системы «рельс - колесо» при идентичном нагружении. То есть переход от усилий, передаваемых от подвижного состава непосредственно на путь, к напряжениям, возникающим в процессе воздействия подвижного состава, выглядит вполне оправданным как фактор, уточняющий и дополняющий существующие методики прогнозирования отказа рельсов, в то время как механические напряжения являются количественным показателем долговечности материала.

Разрабатываемая модель напряженно-деформированного состояния элементов верхнего строения пути в зависимости от осевой нагрузки, плана линии, скорости движения, наличия отступлений от норм содержания пути в плане и профиле может быть использована для выбора участков, подлежащих реконструкции, капитальному ремонту пути.

Известно [7, 8], что основные причины появления дефектных рельсов (ДР), это дефекты первой (10, 11, 14, 19) и четвертой (44) групп.

Ресурс рельсов определяется как объем тоннажа Т в млн т брутто, который может быть пропущен по рельсу до появления критического значения его контактно-усталостной прочности.

Усталостная кривая металлов определяется так [9]:

Оот • Щ = G = const, (1)

где а0 - напряжения в материале, возникающие при нагружении;

m - показатель, зависящий от материала. Для сталей колеблется в пределах 3 - 5;

щ - число циклов нагрузки для достижения усталостного ресурса материала; G - ресурс усталостной прочности металла. Зная, что щ = Т^ЦР^); п0 = Т0, получим:

• Щ = Оо • = о[ • Щ = а[ • , (2)

где - средневзвешенные механические напряжения (эквивалентные - контактная задача, нормальные - изгиб рельса) в рельсах, возникающие на участке

д^ - средневзвешенные механические напряжения (эквивалентные - контактная задача, нормальные - изгиб рельса) в рельсах, возникающие на опытном участке;

Т - тоннаж брутто, пропущенный по участку i до исчерпания ресурса контактно-усталостной прочности рельсов;

То - тоннаж брутто, пропущенный по опытному участку до исчерпания ресурса контактно-усталостной прочности рельсов;

(Р;) - средняя нагрузка от колес подвижного состава на участке (Р0) - средняя нагрузка от колес подвижного состава на опытном участке. Примем в первом приближении весовые коэффициенты равными соотношению выявленного количества дефектов в головке и подошве к общему числу дефектов. Тогда

^ = , (3)

где сгу - напряжения в материале, образующиеся в головке и подошве рельса при воздействии подвижного состава;

ку - весовой коэффициент, зависящий от количества выявленных дефектов в головке и подошве рельса.

Таким образом, тоннаж брутто, который можно пропустить по участку ' с заданными эксплуатационными характеристиками, при известном тоннаже брутто, пропущенном на опытном участке,

Ъ= ^•р-тп •^•^•«з, (4)

(Ро)

где а1 - коэффициент, учитывающий влияние шлифовки рельсов;

а2 - коэффициент, учитывающий кратность тяги, рекуперативное торможение и горноперевальные условия;

а3 - коэффициент, учитывающий влияние климатических условий.

Коэффициенты а1, а2 и аъ известны и получены эмпирическим путем [8, 10, 11]. Протяженность участка пути 1 км принята аналогично оценке содержания пути.

Таким образом, алгоритм вычисления ресурса прочности рельсов (тоннаж брутто) по заданному участку пути, следующий:

определение напряженно-деформированного состояния рельсов на заданном участке а0 и значения (Р0);

определение множества значений п0 при различной интенсивности выхода 1, 2, 3, 4 и т. д., шт./км;

вычисление Т0 = п0 - (Р0) ;

определение напряженно-деформированного состояния рельсов на расчетном участке о^ и значения

вычисление по формуле (4) прогнозного значения Т', объема тоннажа. При расчетах учитываются следующие параметры: тип подвижного состава (нагрузка на ось); план линии; скорость движения подвижного состава; наличие отступлений в профиле; поправочные коэффициенты по влиянию шлифовки рельсов и климатических условий; кратность тяги, рекуперативное торможение и горно-перевальные условия; введение весовых коэффициентов дефектов головки и подошвы.

В первую очередь определяются зависимости контактных напряжений в системе «колесо - рельс» при различных осевых и боковых силах, величины изгибных напряжений, возникающих в рельсах при прохождении подвижного состава с учетом плана линии и осевых нагрузок. Применение контактной теории Герца для оценки напряженно-деформированного состояния «колесо - рельс» возможно со следующими допущениями: колесо и рельс имеют неизношенное поперечное сечение и контактируют по осевым выкружкам, как два скрещивающихся цилиндра (рисунок 1).

В реальных условиях количественная оценка параметров взаимодействия основана на применении численных методов моделирования, в частности, метода конечных элементов [12]. Суть метода заключается в том, что область поиска дифференциальных уравнений разбивается на конечное количество элементов и в каждом из элементов произвольно выбирается вид аппроксимирующей функции, в простейшем случае - полином первой степени. Вне своего элемента аппроксимирующая функция равна нулю. Значения функций на границах элементов, так называемых узлах, неизвестны. Количество уравнений равно количеству неизвестных значений в узлах и их объем ограничен лишь возможностями используемой ЭВМ.

Исходные данные для расчета конечно-элементной модели «колесо - рельс»:

- колесо вагонное новое диаметром 950 мм;

- нагрузка на колесо - 3, 6, 9, 12 и 15 т;

- боковая сила - 4, 8 и 12 т;

- ось колеса находится в вертикальном положении;

- рельс Р65 новый;

- ось рельса нового с наклоном 1/20, 1/12 и 1/60;

- контактирующие поверхности заданы в соответствии с профилями.

Разработаны трехмерные модели с полным геометрическим подобием (рисунок 2) и объемные конечно-элементные модели (рисунок 3).

Мощность расчетных моделей - 500 тыс. - 2 млн узлов. Для уменьшения узлов использованы свойства симметрии модели. В зоне контакта сетка элементов сгущается до 0,2 мм при гребневом контакте. Установлено, что дальнейшее уменьшение размера элемента не приводит к увеличению точности расчета, увеличивая продолжительность вычислений.

а б

Рисунок 2 - Трехмерная модель системы «колесо - рельс» при вертикальном контактировании

л

а б

Рисунок 3 - Конечно-элементная модель системы «колесо - рельс» при боковом контактировании

Исходные данные для трехмерной геометрической модели с полным подобием реальным элементам типовой конструкции железнодорожного пути (рисунок 4):

- толщина балласта под шпалой 45 см;

- промежуточные рельсовые скрепления ЖБР-65ПШР;

- шпалы Ш-3Д с прутковым армированием;

- рельсы типа Р65.

На базе модели (см. рисунок 4) разработана конечно-элементная модель данного участка пути (рисунок 5).

Мощность модели составляет порядка 3 млн узлов, применяются элементы в виде тетраэдров. В местах концентрации напряжений сетка элементов сгущается от 0,5 до 1 мм. Для описания нелинейных свойств слоистой структуры балластной призмы применялась модель пластичности Мора - Кулона; между деталями элементов железнодорожного пути заданы контактные взаимодействия; для удержания рельса в скреплениях задана затяжка шурупов крутящим моментом 250 Нм согласно требованиям Инструкции [13]. Расчетные значения нагрузок на рельсы от подвижного состава заданы в виде усилий, передаваемых непосредственно от колес через точки контактирования на основе исследований [6, 8, 14]

напряженного состояния элементов верхнего строения пути при прохождении подвижного состава с различными осевыми нагрузками (таблица 1).

I Concrete U Ground Plastic I Pol/тег

■ Rtjbbe'

■ 5sd

Рисунок 4 - Трехмерная модель участка пути на балласте с толщиной под шпалой 45 см, промежуточные рельсовые скрепления ЖБР-65ПШР, шпалы Ш-3Д с прутковым армированием, рельсы типа Р65

Рисунок 5 - Элементы модели

Таблица 1 - Нагрузки от подвижного состава, используемые при моделировании

г

Вертикальная Боковая

Тип подвижного состава, план линии нагрузка нагрузка

от колеса, Н от колеса, Н

Вагон с осевой нагрузкой 23,5 тс, прямой участок пути 116950 3067

Вагон с осевой нагрузкой 23,5 тс, кривая 650 м 115750 22750

Вагон с осевой нагрузкой 23,5 тс, кривая 350 м 115326 34250

Вагон с осевой нагрузкой 25 тс, прямой участок пути 121876 6125

Вагон с осевой нагрузкой 25 тс, кривая 650 м 123376 10925

Вагон с осевой нагрузкой 25 тс, кривая 350 м 123400 39100

Вагон с осевой нагрузкой 27 тс, прямой участок пути 151000 37700

Вагон с осевой нагрузкой 27 тс, кривая 650 м 156500 47700

Вагон с осевой нагрузкой 27 тс, кривая 350 м 160600 70300

Физико-механические свойства изотропных однородных материалов верхнего строения пути заданы в соответствии с их реальными прочностными характеристиками [15]. Моделирование осуществляется поэтапно: затяжка рельсовых прикрепителей, приложение сил тяжести, воздействие подвижного состава.

Результаты исследования приведены на рисунках 6 и 7 в виде контуров напряжений в рельсе и колесе при нагрузке на колесо 15 т без боковых сил и при нагрузке на колесо 15 т с боковой силой 8 т.

646.1 ВЫЛ ^Н

№0№

555 87 ^Н

№.71 ^Н

ЯШ к

Рисунок 6 - Напряженно-деформированное состояние системы «колесо - рельс» при нагрузке на колесо 15 т и положении колеса по оси катания, МПа

I

Рисунок 7 - Напряженно-деформированное состояние системы «колесо - рельс» при нагрузке на колесо 15 т и боковой силе 8 т, МПа

В таблице 2 приведены результаты расчетов величины контактных напряжений для различных условий взаимодействия и количественная оценка изменения интенсивности контактных напряжений от осевой нагрузки и изменения условий контактирования.

Таблица 2 - Контактные напряжения в рельсе, МПа (кгс/см2)

ч

I I

Нагрузка на колесо, т

Подуклонка рельса

1/20

1/60

1/12

Боковые силы, т

8

3 6 9 12 15

354,31 462,27 535,19 594,26 646,18

652.97

825.98 944,62 1033,9 1108,7

710,7 887,54 1005,2 1094,1 1170,5

1206,5

1447,3

4

На рисунке 8 показаны результаты моделирования в виде уравнений аппроксимации напряженного состояния рельсов в мегапаскалях (МПа) при воздействии колес подвижного

состава, уложенных с различным уклоном (подуклонка) от осевых нагрузок в тоннах по оси абсцисс.

1400

с ь

л

е р

I

о с е

ело

к

е м е т с и с в я и н е еж

я р

п а аН

1200

1000

800

600

400

200

у = 507,32261467х0,30978721 R2 = 0,99969009

у = 456,16618547х0,32942151 R2 = 0,99968325

у = 236 04991756х0,37226807

R2 = 0,99982689

12

■ - 1/200;

- 1/60;

- 1/12

15

Нагрузка на колесо, тс

0

3

6

9

Рисунок 8 - Зависимость напряжений в рельсах от вертикальной нагрузки, передаваемой от колеса при различной подуклонке рельсов (1/20; 1/60; 1/12)

На рисунке 9 приведена зависимость напряжений в рельсах от боковой силы (по оси абсцисс), передаваемой от колеса подвижного состава.

1500 1400

е

е

ьле р

рк п« а аН

1300 1200 1100 1000 900 800 700 600

у = -3,74063х2 + 135,01250х + 365,80000 ^......

R2 = 1,00000

4

8

12

Боковая сила, передаваемая от колеса на рельс, тс Рисунок 9 - Зависимость напряжений в рельсах от боковой силы, передаваемой от колеса

В результате моделирования получены нормальные растягивающие напряжения на внешней кромке подошвы рельса. Результаты моделирования представлены в табличной форме (таблица 3), а также в виде контуров напряжений (рисунок 10).

Таблица 3 - Результаты моделирования воздействия на путь подвижного состава

Тип подвижного состава, план линии Нормальные напряжения

в наружной кромке, МПа

Вагон с осевой нагрузкой 23,5 тс, прямой участок пути 31,53

Вагон с осевой нагрузкой 23,5 тс, кривая 650 м 50,96

Вагон с осевой нагрузкой 23,5 тс, кривая 350 м 62,41

Вагон с осевой нагрузкой 25 тс, прямой участок пути 35,88

Вагон с осевой нагрузкой 25 тс, кривая 650 м 41,06

Вагон с осевой нагрузкой 25 тс, кривая 350 м 69,29

Вагон с осевой нагрузкой 27 тс, прямой участок пути 74,62

Вагон с осевой нагрузкой 27 тс, кривая 650 м 86,02

Вагон с осевой нагрузкой 27 тс, кривая 350 м 109,73

tOt..E.-i 10.Э.М 100.15 96,965 93,763

1 я л Я \

Рисунок 10 - Нормальные растягивающие напряжения на внешней кромке подошвы рельса при прохождении вагона с осевой нагрузкой 27 тс в кривой радиусом 350 м, МПа

Таким образом, можно сделать следующие выводы: проведено моделирование напряженно-деформированного состояния рельсов методом конечных элементов и получены данные для методики оценки напряженно-деформированного состояния рельсов при различных условиях эксплуатации и величины пропущенного тоннажа до критических величин развития дефектов, не допускающих дальнейшей эксплуатации рельсов.

Перспективой работы является оценка напряжений в рельсах в зависимости от наличия отступлений от норм содержания в плане, профиле и износе профилей.

Список литературы

1. Лисицин, А. И. Перспективы развития конструкции верхнего строения пути и его элементов / А. И. Лисицын. - Текст : непосредственный // Путь и путевое хозяйство. - 2019. -№ 10. - С. 2-7.

2. Шур, Е. А. Дифференцированно-термоупрочненные рельсы : опыт применения и перспективы развития на российских железных дорогах / Е. А. Шур, А. И. Борц, К. Л. Заграничек. - Текст : непосредственный // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО «РЖД». - 2017. - № 3. - С. 40.

3. Makhutov N.A., Kossov V.S., Oganyan E.S., Volokhov G.M., Ovechnikov M.N., Protopo-pov A.L. Prediction of contact-fatigue damage to rails using computational-experimental methods. Industrial laboratory. Diagnostics of materials, 2020, no. 86 (4), pp. 46-55 (In Russian), https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-4-46-55.

4. Исследование математической модели прогнозирования технического состояния железнодорожного пути / О. В. Дружинина, А. А. Локтев, А. В. Дмитрашко, П. В. Сычев. -Текст : непосредственный // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. - 2019. - № 4. - С. 3-11.

5. Абдурашитов, А. Ю. Прогнозирование ресурса верхнего строения пути в процессе эксплуатации / А. Ю. Абдурашитов, П. В. Сычев. - Текст : непосредственный // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. - 2017. - Т. 11. -№ 11 (11). - С. 62-67.

6. Исследование и моделирование возникновения поверхностных контактно-усталостных повреждений в рельсах / И. Г. Горячева, А. И. Борц [и др.]. - Текст : непосредственный // Трибология - машиностроению: труды XII Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ИМАШ РАН. - 2018. - С. 146-149.

7. Кузнецова, Н. В. Статистический анализ изъятия рельсов с контактно-усталостными видами дефектов / Н. В. Кузнецова. - Текст: непосредственный // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. - 2021. - Т. 17. - № 17 (17). -С. 41-47.

8. Исследование механизмов повреждаемости рельсов нового поколения и моделирование их возникновения / И. Г. Горячева, Е. А. Шур, А. И. Борц, С. М. Захаров. - Текст : непосредственный // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО «РЖД». - 2017. - № 4. - С. 25-27.

9. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов / В. И. Феодосьев. - Москва : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. - 592 с. - Текст : непосредственный.

10. Shur E.A., Borts A.I., Bazanova L.V. Fatigue life of damaged rails. Journal of Physics: Conference Series. VIII International Conference «Deformation and Fracture of Materials and Nanomaterials», 2020, pp. 012071.

11. Ovchinnikov D.V., Pokatsky V.A., Gallyamov D.I. Factors Affecting the Dynamic Rail Canting of the Railway Track, Transportation Research Procedia, vol. 54, 2021, pp. 544-551, doi: 10.1016/j.trpro.2021.02.106.

12. Деклу, Ж. Метод конечных элементов / Ж. Деклу. - Москва : Мир, 1976. - 95 с. - Текст : непосредственный.

13. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 14.11.2016 № 2288р. - Москва : ОАО «РЖД», 2016. -Текст : непосредственный.

14. Расчеты предельного состояния рельсов на основе моделирования их ресурса по дефектам 21.1, 21.2, 53.1, 69 / А. Ю. Абдурашитов, Д. В. Овчинников, В. А. Покацкий, П. В. Сычев. - Текст : непосредственный // Путь и путевое хозяйство. - 2019. - № 6. - С. 24-29.

15. Илларионова, Л. А. Анизотропные конструкции при строительстве и ремонте железнодорожной инфраструктуры / Л. А. Илларионова, А. А. Локтев. - Текст : непосредственный // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. - 2021. - Т. 17. - № 17 (17). - С. 55-60.

References

1. Lisitsin A.I. Prospects for the development of the structure of the upper structure of the track and its elements. Railway Track and Facilities, 2019, no. 10, pp. 2-7 (In Russian).

2. Shur E.A., Borts A.I., Zagranichek K.L. [Differentiated heat-strengthened rails: application experience and development prospects on Russian railways]. Bulletin of the Joint Scientific Council of JSC «Russian Railways», 2017, no. 3, p. 40 (In Russian).

3. Makhutov N.A., Kossov V.S., Oganyan E.S., Volokhov G.M., Ovechnikov M.N., Protopo-pov A.L. Prediction of contact-fatigue damage to rails using computational-experimental methods. Industrial laboratory. Diagnostics of materials, 2020, no. 86 (4), pp. 46-55 (In Russian), https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-4-46-55.

4. Druzhinina O.V., Loktev A.A., Dmitrashko A.V., Sychev P.V. Study of a mathematical model for predicting the technical condition of a railway track. Transport: science, technology, management. Scientific information collection, 2019, no. 4, pp. 3-11(In Russian).

5. Abdurashitov A.Yu., Sychev P.V. Forecasting the resource of the superstructure of the track in the process of operation. Introduction of modern structures and advanced technologies in the track facilities, 2017, vol. 11, no.11 (11), pp. 62-67 (In Russian).

6. Goryacheva I.G., Borts A.I., Zakharov S.M., Zagranichek K.L., Shur E.A. Research and modeling of the occurrence of surface contact fatigue damage in rails. In the collection: Tribology -mechanical engineering. Proceedings of the XII International Scientific and Technical Conference dedicated to the 80th anniversary of IMASHRAS, 2018, рр. 146-149 (In Russian).

7. Kuznetsova N.V. Statistical analysis of the withdrawal of rails with contact-fatigue types of defects. Introduction of modern designs and advanced technologies in track facilities, 2021, vol. 17, no. 17 (17), pp. 41-47 (In Russian).

8. Goryacheva I.G., Shur E.A., Borts A.I., Zakharov S.M. Study of the mechanisms of damage to rails of a new generation and modeling their occurrence. Bulletin of the Joint Scientific Council of JSC «Russian Railways», 2017, no. 4, pp. 25-27 (In Russian).

9. Feodosiev V.I. Resistance of materials. Moscow, MSTU im. N. E. Bauman Publ., 1999, 592 p. (In Russian).

10. Shur E.A., Borts A.I., Bazanova L.V. Fatigue life of damaged rails. In the collection: Journal of Physics: Conference Series. VIII International Conference «Deformation and Fracture of Materials andNanomaterials», 2020, pp. 012071.

11. Ovchinnikov D.V., Pokatsky V.A., Gallyamov D.I. Factors Affecting the Dynamic Rail Canting of the Railway Track, Transportation Research Procedia, vol. 54, 2021, pp. 544-551, doi: 10.1016/j .trpro.2021.02.106 (In Russian).

12. Descloux, Jean. Methode des elements finis. Moscow, Mir Publ., 1976, 95 p. (In Russian).

13. Instructions for the current maintenance of the railway track, approved by the Order of Russian Railways OJSC dated 11/14/2016 № 2288r (In Russian).

14. Abdurashitov A.Yu., Ovchinnikov D.V., Pokatsky V.A., Sychev P.V. Calculations of the limit state of rails based on the simulation of their resource for defects 21.1, 21.2, 53.1, 69. Railway Track and Facilities, 2019, no. 6, pp. 24-29 (In Russian).

15. Illarionova L.A., Loktev A.A. Anisotropic structures in the construction and repair of railway infrastructure. Implementation of modern structures and advanced technologies in track facilities, 2021, vol.17, no. 17 (17), pp. 55-60 (In Russian).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Абдурашитов Анатолий Юрьевич

Проектно-конструкторское бюро по

инфраструктуре - филиал ОАО «РЖД» (ПКБ И).

Космонавта Волкова ул., д. 6, г. Москва, 127299, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент, начальник отдела, доцент.

Тел.: +7 (499) 260-46-29.

E-mail: [email protected]

Овчинников Дмитрий Владиславович

Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС).

Свободы ул., д. 2 в, г. Самара, 443066, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Железнодорожный путь и строительство», СамГУПС.

Тел.: +7 (846) 255-68-62.

E-mail: [email protected]

Сычев Вячеслав Петрович

Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)).

Образцова ул., д. 9, стр. 9, г. Москва, ГСП-4, 127994, Российская Федерация.

Доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Транспортное строительство», РУТ (МИИТ).

Тел.: +7 (495) 649-19-63.

E-mail: [email protected]

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Abdurashitov Anatoliy Yur'evich

Design Bureau for Infrastructure - branch of JSC «Russian Railways» (PKB I).

6, Cosmonaut Volkov st., Moscow, 127299, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, docent, head of department, associate professor.

Phone: +7 (499) 260-46-29.

E-mail: [email protected]

Ovchinnikov Dmitriy Vladislavovich

Samara State Transport University (SamSTU).

2 v, Svoboda st., Samara, 443066, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, docent, associate professor of the department «Railway track and construction», SamSTU.

Phone: +7 (846) 255-68-62.

E-mail: [email protected]

Sychev Vyacheslav Petrovich

Russian University of Transport (RUT (MIIT)).

9, b. 9, Obraztsova st., Moscow, GSP-4, 127994, the Russian Federation.

Doctor of Sciences in Engineering, docent, professor of the department «Transport construction», RUT (MIIT).

Phone: +7 (495) 649-19-63.

E-mail: [email protected]

Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорт!

Сычева Анна Вячеславовна

Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)).

Образцова ул., д. 9, стр. 9, г. Москва, ГСП-4, 127994, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Здания и сооружения на транспорте», РУТ (МИИТ).

Тел.: +7 (495) 649-19-34.

E-mail: [email protected]

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Оценка напряженно-деформированного состояния рельсов при различных условиях эксплуатации на основе моделирования методом конечных элементов / А. Ю. Абдурашитов, Д. В. Овчинников, В. П. Сычев, А. В. Сычева. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. - № 1 (53). - С. 62 - 73.

Sycheva Anna Vyacheslavovna

Russian University of Transport (RUT (MIIT)).

9, b. 9, Obraztsova st., Moscow, GSP-4, 127994, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, docent, associate professor of the department «Buildings and structures on transport», RUT (MIIT).

Phone: +7 (495) 649-19-34.

E-mail: [email protected]

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Abdurashitov A.Yu., Ovchinnikov D.V., Sychev V.P., Sycheva A.V. Estimation of the stress-strain state of rails under various operating conditions based on finite element modeling. Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 1 (53), pp. 62-73 (In Russian).

УДК 656.212.5

Ю. Б. Тихонов

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ЗАМЕНЫ ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ И ДРУГИХ РАБОТ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ

Аннотация. В данной статье предметом исследования является процесс замены замедлителей на сортировочных горках. Целью исследования является сокращение трудовых и временных затрат, связанных с заменой замедлителей. С этой целью исследована возможность использования на третьей тормозной позиции сортировочной горки козловых кранов вместо железнодорожных. В результате проведенных исследований было установлено, что основным конкурентным преимуществом козловых кранов с решетчатой конструкцией моста является небольшой вес крана (соответственно его цена), наличие механизмов, которые обеспечивают возможность самомонтажа, срок службы козлового крана не менее 20 лет, грузоподъемность козлового крана остается постоянной независимо от положения грузовой тележки, в то время как у стрелового крана грузоподъемность зависит от вылета (длины стрелы и угла ее наклона), что создает неудобства при замене замедлителей большой массы. Из-за ограниченной длины пролета козлового крана целесообразно использовать два козловых крана на сортировочных горках малой и средней мощности. В качестве примера рассмотрен двухбалочный козловой кран ККД с консолями с решетчатой конструкцией моста, длиной пролета 42 м. С целью повышения эффективности эксплуатации козловые краны могут быть дополнительно задействованы на погрузо-разгрузочныхработах на крайних путях третьей тормозной позиции и на аварийно-восстановительных работах. Использование козловых кранов позволит сократить количество необходимых при замене замедлителей локомотивов до одного, не использовать в работе железнодорожный кран. Дополнительно использование козлового крана позволит быстро ликвидировать возникшие аварийные ситуации, сократить простои в работе сортировочной горки и избежать непроизводительных потерь.

Ключевые слова: сортировочная горка, замедлитель, козловой кран, тормозная позиция, уклон железнодорожного пути.

Yuri B. Tikhonov

Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation

MODERNIZATION OF RETARDER REPLACEMENT PROCESSES AND OTHER WORK ON SORTING SLIDES

Abstract. In this article, the subject of research is the process of replacing retarders on sorting slides. The aim of the study is to reduce labor and time costs associated with the replacement of retarders. For this purpose, the possibility of using gantry cranes instead of railway cranes on sorting slides has been investigated. As a result of the conducted