CC BY
21
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство _Экономика и управление_
ш
ных показателях пути. Таким образом, накопление остаточных перемещений может приводить к снижению устойчивости бесстыкового пути из-за наличия неровностей пути в плане, а также увеличению величины сил взаимодействия пути и подвижного состава, что приводит к увеличению затрат энергии локомотивов, расходуемой на преодоление неровностей пути.
Выводы
Определены зависимости величин упругого отпора и остаточных перемещений в зависимости от пропущенного по участку пути тоннажа.
Путем аппроксимации среднего значения экспериментальных данных получена функция зависимости остаточных перемещений от действующей поперечной силы.
По полученной зависимости установлено, что при увеличении пропущенного тоннажа по участку величина остаточных перемещений снижается.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Коган А. Я. Взаимосвязь критической температурной силы в рельсе с размерами неблагоприятной неровности / А. Я. Коган, И. В. Полещук // Вестник ВНИИЖТ. 2000. №7. С. 3-7.
2. Коган А. Я. Нелинейная устойчивость бесстыкового пути в прямых участках при наихудшей форме начальной ненапряженной неровности / А. Я. Коган, В. А. Грищенко // Вестник ВНИИЖТ 1992. № 3. С. 40-45.
3. Бесстыковой путь Альбрехт В. Г., Бромберг Е. М., Зверев Н. Б. / под ред. д-ра тех. наук Е. М. Бромберга. М. : Транспорт, 1982. 206 с.
4. Бесстыковой путь / В. Г. Альберехт, Н. П. Ви-ногоров, Н. Б. Зверев и др.; под ред. В. Г. Альбрехта, А. Я. Когана. М. : Транспорт, 2000. 408 с.
5. Суслов О. А. Расширение сферы применения бесстыкового пути на горно-перевальных участке в условиях экстремальных температур : дис... канд. техн. наук. Иркутск, 2004. 187с.
УДК 625.031.3 Лагерев Сергей Юрьевич,
аспирант кафедры «Путь и путевое хозяйство»,ИрГУПС, тел. 89500697565, e-mail: lsu@yandex.ru
РАБОЧАЯ РЕПЕРНАЯ СЕТЬ НА НЕЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
S. U. Lagerev
WORKING REFERENCE GRID ON NONELECTRIFIED SITES OF
THE RAILWAY
Аннотация. В статье предложена конструкция рабочей реперной сети для неэлектри-фицированных участков пути, позволяющая выполнять съемку плана комбинированным способом.
Ключевые слова: рабочая реперная сеть, план пути, способ стрел, съемка пути.
Abstract. In the article the design of the working reference grid for nonelectrified sites of the railway is offered, providing a technique of carrying out gaugings.
Keywords: working reference grid, railway plan, way of arrows, railway shooting.
В настоящее время в России существует две системы содержания геометрии железных дорог:
- реперная, позволяющая поддерживать проектную геометрию железных дорог;
- безреперная, при которой проектной геометрии фактически не существует, что, как известно, приводит к появлению длинных неровностей, быстрому износу элементов пути и подвижного
состава, особенно при повышенных до 100 и более километров в час скоростях движения [1].
Из вышесказанного следует, что применение реперных систем является необходимым условием для точного пространственного содержания пути в плане. В настоящее время на ВСЖД создана рабочая реперная система, которая может позволить содержать путь в координатной системе. Однако пункты рабочей реперной сети закладываются в опоры контактной сети, что не дает возможности ее устройства на неэлектрифицированных участках.
Для возможности содержания пути в координатной системе на неэлектрифицированных участках пути предлагается применение в виде геодезических пунктов винтовых свай [2]. Свайные пункты располагаются группами в количестве 3-4 шт. через определенное расстояние 8 между группами (рис. 1). Съемка плана пути как для текущего его содержания, так и для его ремонтов должна выполняться комбинированным способом
[3].
иркутским государственный университет путей сообщения
А-А
о
Рис. 2. Конструкция верхней части винтовой сваи
Рис. 3. Предлагаемая конструкция закрепляющейся в верхней части винтовой сваи
На втулку устанавливается триггер и через отверстие диаметром 40 мм закрепляется становым винтом. После этого втулка, с закрепленным
Рис. 1. Схема установки винтовых реперных пунктов
Комбинированная съемка заключается в измерении участка пути способом стрел с определением координат отдельных точек. Для этого сначала необходимо определить координаты свай, создав тем сам рабочую геодезическую сеть, после чего уже можно будет использовать сваи как геодезические пункты для координирования пути.
Определение координат винтовых свай осуществляется путем геодезической съемки с установкой на сваи отражательных призм или спутниковых антенн.
Заданный внешний диаметр ствола сваи составляет 76,1 мм, а внутренний диаметр 68,1 мм, следовательно, толщина стенки 4 мм. В винтовых сваях предусмотрены три отверстия с наваренными гайками под болт М16, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности (т. е. если длина окружности составляет 2лг = 2 • 3,14 • 38.05 = 238,95 1 1 , то между центрами гаек расстояние составит около 79,65 мм). Центр гайки находится на расстоянии в 47,5 мм от верхней кромки оголовка фундамента (рис. 2).
Для крепления геодезического оборудования на винтовые сваи предлагается конструкция в виде пустотелой цилиндрической втулки с закрытым верхом, которая устанавливается вовнутрь сваи и закрепляется с трех сторон болтами М16. В центре втулки просверлено отверстие под становый винт для крепления триггера (рис. 3).
триггером, устанавливается на сваю и фиксируется тремя болтами М16. Для начала измерительных работ необходимо отцентрировать триггер и вывести его по уровню.
Расстояние S между группами винтовых геодезических пунктов (рис. 1) будет зависеть от того, через какое расстояние необходимо производить координатное уравнивание «хордо-стрелового» способа. Для этого были произведены экспериментальные исследования, в которых один и тот же участок пути измерялся с помощью двух-частотного спутникового оборудования и классическим способом стрел. Длина экспериментального участка составляла около 1500 метров, при этом количество измеряемых точек N = 315. Путем аппроксимации экспериментально полученных данных была определена функция:
F(х) = 0,006317 • х2 -1,563 • х +103,5,
(1)
показывающая зависимость нарастания ошибки зависимости от длины участка пути при его измерении способом стрел (рис. 4).
о 5000 го 0.
г
О Расхождение экспериментальное Расхождение эмпирическое
К2=0,999
Г(х)=0.007183*х2 + -0.3512*х -117.9
ч
э о
с
п
9, О
\ о
щ
0 500 1000 1500
Расстояние от базовой точки, м
Рис. 4. Аппроксимация расхождений координат полиномиальной линией
Для того чтобы выполнить оценку качества полученной модели, основанную на использовании статистических критериев, предложена процедура предварительного выявления резких расхождений (т. е. грубых ошибок). Одной из часто используемых процедур является проверка по нормированному отклонению. В рассматриваемой работе эта статистика рассчитывается в соответствии с формулой:
Л < - <3 2 = ■ р
5,
(2)
где < - ошибка аппроксимации; 3 - средняя ошибка аппроксимации; - стандартное откло-
нение.
15000
10000
0
0
500
1000
1500
300
200
0
-100
:: -200
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство _Экономика и управление_
Согласно этому критерию, содержащими грубые ошибки парами считаются те, у которых
Л
расчетное 2 превосходит некоторое заранее заданное значение 2а . Установлено, что при тестировании рассматриваемой процедуры для отбраковки используется уровень значимости а = 0,05 % и соответствующее ему 2005 = 1,960). Принятия уровня значимости 5 % не позволило выявить грубые расхождения полученной модели.
Использование критериев нормированного отклонения предполагает нормальное распределение ошибок (расхождений). Анализ оценки расхождений координат с последующей попыткой аппроксимации нормальным распределением позволяет сделать вывод, что значения расхождений в координатах близки к нормальному распределению (рис. 5), что позволяет использовать математическую модель для прогнозирования ошибок при съемке плана пути способом стрел.
ш
Применив условие (6) для нашего эксперимента, определим допустимую погрешность измерения:
1,35•V3H «25ii. (7)
Зная допускаемую погрешность съемки и зависимость нарастания ошибки от длины участка пути при его измерении способом стрел, можно сделать вывод, что через 100 метров точность измерения выходит за рамки допускаемой величины. Следовательно, координировать точки при съемке пути комбинированным способом необходимо не более чем через 150 метров. Данное условие позволяет нам определить расстояние S, показывающее, через какой интервал необходимо устанавливать группу из винтовых реперных пунктов.
Чтобы уравнять способ стрел, зная координаты отдельных точек, необходимо определить формулу для расчета суммы стрел через известные координаты.
Координаты точек пути при съемке методом стрел могут определиться следующим образом [4]:
Г Xi+i = Xt + а • cos ХД
Y = Y + а • sin ХД , (8)
где a - шаг разбивки, м; в - угол поворота кривой участка.
Угол поворота кривой в выражается через сумму измеренных стрел изгиба по зависимости:
1f (в радианах),
Р = 0,004 •
а
(9)
мм;
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 20С
Рис. 5. Аппроксимация ошибок моделирования
нормальным распределением число пар - 158; число пар - 158; макс. ошибка -118.4697; мин. ошибка - 103.5000; средняя ошибка -0.0942; медиана - 9.3235; разброс - 221.9697; стандартное отклонение - 62.095
ДX,Y = 0,6 •Д/, (3)
где Af - предельная средняя квадратичная погрешность разности стрел изгиба, которая, в свою очередь, определится по формуле:
Д/ = 4,5 • mx, (4)
где mx - среднеквадратическая погрешность измерения стрел изгиба:
mx = 0,5 • л/й, (5)
где n - число измеренных стрел изгиба.
Подставив (5) и (4) в (3) найдем итоговую формулу, позволяющую определить допустимую погрешность измерения:
где ^ / - сумма измеренных стрел изгиба,
а - длина хорды, м.
Подставив (9) в (8) и решив это уравнение, получим формулы для определения суммы стрел изгиба в 7-й точке, зная ее координаты:
I f
2 • (X. — X.) а • arccos(-511-—)
=_а_;
тор* 0,004 '
I /
. 2 • (Y+1 — Y X а • arcsin(-—-—)
__а_
кооРи 0,004
(10)
(11)
Д,
1,35
(6)
Поскольку формулы (10), (11) основаны на определении суммы стрел, применение их возможно только после перерасчета измеренных координат таким образом, чтобы полученные точки плана пути располагались в первой четверти декартовой системы координат, при этом первые координаты должны равняться нулю.
Приняв, что все стрелы измеряются с одинаковой ошибкой, из формулы для определения суммы стрел изгиба (9) можно определить невязку суммы стрел:
(12)
25
20
5
0
5
0
иркутским государственный университет путей сообщения
А ^ /ё1гда1 ^ /ёфг,
где ^ - сумма стрел изгиба, полученная путем промера.
Таким образом, поправка А/ определится по формуле:
А/ = А / п, (13)
где п - количество точек.
Поправка А/ является поправочной величиной и должна быть равномерно распределена ко всем измеренным стрелам.
Предлагаемые геодезические пункты в виде винтовых свай могут позволить производить координатное содержание и укладку пути в плане на неэлектрифицированных участках. При этом использование комбинированного способа съемки плана пути с представленной выше методикой уравнивания позволяет предотвратить нарастающую ошибку способа и получить достаточно точное положение всего участка пути в целом, сохранив при этом высокую точность кривизны в соседних точках.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Матвеев С. И., Коугия В. А., Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте. М., УМК МПС России, 2002. 288с.
2. Лагерев С. Ю. Совершенствование съемки плана пути / С. Ю. Лагерев, Е. В. Филатов, И. Г. Карпов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы второй межвуз. науч.-практ. конф. (16-18 октября 2011 г. Иркутск) : в 6 т. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2011. С.460-462.
4. Гольдман В. И. Требуемая точность и возможные методы съемки плана существующего железнодорожного пути. Совершенствование средств и методов изысканий и методов изысканий железных дорог : сб. науч. трудов / под ред. Ю. Д. Дубнова, М. А. Баранова. М. : Транспорт, 1986. 90 с.
5. Корженевич И. П. Комбинированный способ съемки плана железнодорожной линии // Вестник Днепропетр. нац. ун-та ж.-д. трансп. 2006. № 14.
УДК 625.111 Холодов Петр Николаевич,
аспирант кафедры «Изыскания, проектирование, постройка железных дорог и управление недвижимостью» ИрГУПС, тел. 89501400338, e-mail: kholodov_pn@irgups.ru
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОГО ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО РЕШЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОДЕРНИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ НА ПЕРЕГОНЕ
УЛАН-УДЭ - ЗАУДИНСКИЙ ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
P.N. Kholodov
APPLICATION OF TECHNIQUE OF MULTICRITERIA CHOICE OF OPTIMUM DECISIONS AT DESIGNING OF MODERNIZATION OF THE RAILWAY ON THE STAGE ULAN-UDE - ZAUDINSKY OF THE EAST-SIBERIAN RAILWAY
Аннотация. В статье рассматривается применение методики многокритериального выбора оптимального варианта решения на примере проектирования модернизации железнодорожного пути на перегоне Улан-Удэ - Заудинский Восточно-Сибирской железной дороги.
Процедура реализована в программе «Система поддержки принимаемых решений (Валерия)», написанной автором.
Ключевые слова: принятие оптимальных решений, проектирование железных дорог, многокритериальный выбор, методика принятия проектных решений.
Abstract. In the article application of technique of multicriteria choice of an optimum variant of the decision on example of designing of modernization of a railway on the stage of Ulan-Ude - Zaudinsky of the East-Siberian railway is considered.
