CC BY
56
УДК 651.2
М. И. УМАНОВ , В. В. ЦЫГАНЕНКО , А. Г. РЕЙДЕМЕЙСТЕР (ДИИТ), Н. В. ХАЛИПОВА (Академия таможенной службы Украины)
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕМОНТА ПУТИ НА ДЛИТЕЛЬНО ЗАКРЫТОМ ПЕРЕГОНЕ И ПО УСТАНОВЛЕНИЮ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ ПОСЛЕ ЗАВЕРШЕНИЯ ЭТИХ РАБОТ
У статп сформульоваш пропозици щодо технологи виконання модершзацп коли на довгостроково закритому перегoнi. На oснoвi аналiзу результатiв теоретичних i експериментальних дoслiджень сформу-льoванi рекoмендацiï з установлення допустимих швидкостей руху noï^iB у кривих пiсля виконання модершзацп на довгостроково закритому перегош.
В статье сформулированы предложения по технологии выполнения модернизации пути на длительно закрытом перегоне. На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований сформулированы рекомендации по установлению допускаемых скоростей движения поездов в кривых после выполнения модернизации на длительно закрытом перегоне.
In clause offers on technology of performance of modernization of a way are formulated on is long the closed site. On the basis of the analysis of results theoretical and experimental researches recommendations on an establishment of admitted speeds of movement of trains in curves after performance of modernization are formulated on is long the closed site.
Исследования, проведенные ДИИТом в 2004 г., показали, что допускаемая скорость движения пассажирских и грузовых вагонов в прямых по пути, выправленному машинами типа ВПО и ВПР без выполнения динамической стабилизации, при реальных величинах неровностей, измеренных с помощью хорды длиной 20 м, т. е. при максимальной разнице стрел в соседних точках (через 10 м) около 33 мм, ограничивается величиной 40 км/ч [1]. Это соответствует существующему положению вещей и закреплено в инструкции [2]. Если уменьшить величину неровности до разницы стрел в соседних точках, равной 25 мм, то можно обеспечить допускаемую скорость движения пассажирских и грузовых вагонов в прямых, равной 60 км/ч. Это также соответствует существующему положению вещей и закреплено в инструкции [2]. Однако уже в пологой кривой радиуса 2000 м для достижения такой же скорости необходимо существенно ужесточить требования к состоянии пути в плане, т. е. для обеспечения скорости 60 км/ч необходимо уменьшить величину неровности в плане до разницы стрел в соседних точках, равной 16,5 мм. Эти требования в действующей инструкции пока не отражены.
Результаты исследований 2004 года также показали, что существующая технология модернизации пути на длительно закрытом перегоне, состоящая в том, что после очистки щебня машиной типа КМ выполняется выправка 116
пути машинами типа ВПО или ВПР, а затем стабилизация пути динамическим стабилизатором, не обеспечивает достаточной стабильности пути. Результаты измерения осадок пути на опытном участке при различном количестве выправок пути и его стабилизации после открытия перегона и пропуска 1 и 2 млн. т груза приведены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, осадки пути после одного прохода динамического стабилизатора существенно (примерно в 2 раза) выше, чем после двух или трех его проходов. После двух или трех проходов динамического стабилизатора осадки пути оказались практически одинаковыми.
Эти результаты говорят о том, что третью стабилизацию во время работ по модернизации пути на длительно закрытом перегоне выполнять нецелесообразно.
После пропуска 2 млн. т груза осадки пути не зависят от количества его стабилизаций, они практически прекратились и их средняя величина на всех трех участках находилась в пределах 2.. .3 мм, что соответствует точности нивелировки.
О том, что существующая технология модернизации пути на длительно закрытом перегоне не обеспечивает достаточной стабилизации пути, свидетельствуют также результаты измерения вертикальной жесткости пути, приведенные в табл. 2.
Осадки пути после пропуска графиковых поездов
№ опытного участка Число выправок и проходов БОБ Средняя осадка пути (мм) после пропуска груза, млн. т Среднеквадратическое отклонение (мм) после пропуска груза, млн. т Максимальная наблюденная осадка пути (мм) после пропуска груза, млн. т Максимальная вероятная осадка пути (мм) после пропуска груза, млн. т
1 2 1 2 1 2 1 2
I 1 17,4 2,3 8,0 2,1 34,0 6 37,4 7,6
II 2 7,2 1,7 4,5 1,1 18,0 4 18,6 4,5
III 3 7,8 1,9 5,6 1,7 21,0 8 21,8 6,2
Таблица 2
Результаты статистической обработки данных по жесткости пути, полученных после пропуска следующих машин
Показатели Наименование машин
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
р , кН/мм 27 37 33 38 34 42 37 45 40 46 41
, кН/мм 9,5 5,6 6,6 5,2 6,3 5,0 5,6 5,0 5,6 5,0 5,6
и , МПа 10,5 16 13,7 16,6 14,3 18,9 16 20,8 17,8 21,4 18,3
5 , МПа и ' 3,7 2,4 2,7 2,3 2,6 2,3 2,4 2,3 2,5 2,3 2,5
Примечание: 1 - ИМ-80; 2 - ВП0-3000; 3 - ВПР-02; 4 - ВПО-3000 + ВПР-02; 5 - ВПР-02 + ВПР-02; 6 - ВПО-3000 + ВПР-02 БОБ-62К (1 раз); 7 - ВПР-02 + ВПР-02 БОБ-62К (1 раз); 8 - ВП0-3000 + ВПР-02 БОБ-62К (2 раза); 9 - ВПР-02 + ВПР-02 БОБ-62К (2 раза); 10 - ВП0-3000 + ВПР-02 БОБ-62К (3 раза); 11 - ВПР-02 + ВПР-02 БОБ-62К (3 раза).
Вертикальная жесткость пути измерялась с помощью вагона-лаборатории ДИИТа. При этом, вертикальные нагрузки на рельсы, вызывавшие их осадки, передавались на обе рельсовые нити с помощью специальных гидравлических нагрузочных устройств, смонтированных в грузовом вагоне-лаборатории. При измерениях вертикальная сила на один рельс доводилась до 160 кН. Запись вертикальных прогибов рельсов выполнялась с помощью прогибомеров, укрепленных на специальной рамке и опиравшихся на неподвижные опоры. Запись зависимости перемещений рельсов от нагрузки осуществлялась двухко-ординатными самописцами типа ПДС-021. В результате на планшете записывалась петля гистерезиса, которая позволяла получить жесткость подрельсового основания.
Для получения характеристик жесткости пути расшифровке подвергалась линия загрузки. При этом она предварительно линеаризировалась в пределах 40.. .80 кН. Как показал опыт многолетних измерений жесткости пути, выполненных ДИИТом, вертикальная жесткость при изменении нагрузки в интервале 40.80 кН
дает результаты, близкие к жесткости при изменении нагрузки в интервале 0...160 кН [3].
Значения жесткости рельсовых нитей при вертикальном изгибе (в г) определялись по следующей зависимости:
в г = ДР/ДЕ, (1)
где ДР - изменение вертикальной силы, кН; Де - изменение вертикального осевого прогиба рельсов, мм.
Расчеты модуля упругости подрельсового основания выполнялись согласно [4] по выражению
и= Ж,
1 \64ET,
где иг - вертикальный модуль упругости подрельсового основания; Е1 - параметры из-
гибной жесткости рельса.
Как видно из табл. 2, до открытия перегона вертикальная жесткость пути и вертикальный модуль его упругости были примерно в 1,5-2 раза ниже, чем на стабилизированном пути.
Анализ полученных результатов позволяет сформулировать предложения по технологии выполнения модернизации пути на длительно закрытом перегоне.
Существующая технология уплотнения балластной призмы при выполнении модернизации пути на длительно закрытом перегоне не обеспечивает отсутствие неравномерных осадок пути после окончания путевых работ. Поэтому предлагаются следующие изменения технологии выполнения работ.
После смены рельсошпальной решетки и очистки щебня машиной ЯМ-80 необходимо выполнить выправку пути машиной типа ВПО, затем выправку пути машиной типа ВПР, а затем стабилизацию пути динамическим стабилизатором. После смены инвентарных рельсов плетями и сплошной выправки пути машинами типа ВПР необходимо выполнить вторую стабилизацию пути. Кроме того, предлагается после пропуска 1 млн т груза ввести дополнительную сплошную выправку пути машинами типа ВПР и еще одну стабилизацию пути динамическим стабилизатором.
Это обеспечит устойчивую работу пути под поездами на длительный срок.
Теоретические и экспериментальные исследования в данном направлении были продолжены ДИИТом в 2006 году.
При выполнении теоретических исследований были использованы математические модели взаимодействия пути с пассажирским и грузовым вагонами, разработанные в ДИИТе под руководством проф. В. Д. Дановича, и апробированные ранее при выполнении научно-исследовательских работ [5].
Также использовалось математическое обеспечение, позволяющее преобразовывать данные вагона-путеизмерителя по отступлениям пути в плане, профиле и по уровню в цифровой вид для использования в качестве исходных данных при теоретических расчетах динамических показателей подвижного состава [6; 7].
При теоретических исследованиях рассчитывались динамические показатели вагонов, в т. ч. коэффициенты горизонтальной и вертикальной динамики, а также коэффициенты устойчивости против вкатывания гребня колеса на рельс. Полученные результаты расчетов сопоставлялись с нормативными значениями указанных динамических показателей [8], которые приведены в табл. 3.
Экспериментальные исследования выполнялись в кривой радиусом 1000 м, где была проведена сплошная послеосадочная выправка пути и его стабилизация динамическим стабилизатором после пропуска 1 млн. т груза. Они показали, что вертикальная жесткость пу-118
ти и его модуль упругости в этом случае увеличиваются в 1,5-2 раза по сравнению с состоянием пути до открытия перегона.
Таблица 3 Допустимые значения динамических показателей вагонов
Коэффициенты
Пассажирский
вертикальной динамики
в буксовой ступени [Кбдв] в центральной ступени [Ксдв] горизонтальной динамики Кдг устойчивости против вкатывания колеса на рельс [Куст]
0,37
0,20
0,25
1,80
Грузовой вагон
груженый
0,80
0,40
1,30
порожний
0,85
0,40
1,30
При этом результаты экспериментальных исследований показали хорошую сходимость динамических показателей подвижного состава, полученных в результате экспериментальных и теоретических исследований в кривой радиуса 1000 м.
Поэтому для кривых других радиусов в 2006 году были выполнены только теоретические исследования по определению допускаемых скоростей движения поездов в кривых после выполнения модернизации на длительно закрытом перегоне.
Теоретические исследования взаимодействия пути и пассажирских вагонов выполнялись для кривых радиусом 500, 600, 800, 1000, 1500, 2000 м и в прямых. В результате были определены допустимые скорости движения поездов для состояния пути, соответствующего двум основным этапам работ на длительно закрытом перегоне (после выправки и одной стабилизации пути и после повторной выправки и второй стабилизации пути), а также для этапа после открытия перегона, пропуска по участку около 1 млн. тонн груза, сплошной послеосадочной выправки и третьей стабилизации пути.
Расчеты проводились при горизонтальных неровностях величиной 5 мм и 10 мм, что соответствует требованиям [9, 10], а также для промежуточного значения горизонтальной неровности 8 мм. Результаты исследований приведены в табл. 4-6.
Анализ результатов теоретических исследований взаимодействия пути и пассажирского вагона показывает увеличение уровня допустимых скоростей движения поездов с увеличением плотности балластной призмы, уменьшением максимальной величины неровности пути в плане и с увеличением радиусов кривых.
вагон
Допускаемые скорости движения поездов после одной стабилизации пути динамическим стабилизатором
Радиус кривой, м Величина неровности в плане, мм Диапазон непогашенного ускорения Диапазон возвышения, мм Допустимая скорость, км/ч Максимальная скорость, км/ч
начальное конечное начальное конечное
5 - - - - 160 160
прямая 10 - - - - 160 160
16.5 - - - - 100 100
2000 5 0,05 0,43 90 150 160 160
2000 10 0,28 0,48 60 30 130 135
1500 5 0,38 0,57 120 150 160 160
1500 10 0,34 0,52 30 0 100 100
1000 5 0,30 0,50 105 70 110 110
1000 8 0,26 0,44 60 30 90 90
1000 10 0,36 0,56 30 0 85 85
800 5 0,05 0,54 105 25 85 90
800 8 0,37 0,61 40 0 80 80
800 10 0,10 0,40 50 0 65 70
600 5 0,28 0,45 60 30 70 70
600 8 0,37 0,61 40 0 65 65
600 10 0,28 0,46 30 0 60 60
500 5 0,37 0,55 30 0 60 60
Таблица 5
Допускаемые скорости движения поездов после двух стабилизаций пути динамическим стабилизатором
Радиус кривой, м Величина неровности в плане, мм Диапазон непогашенного ускорения Диапазон возвышения, мм Допустимая скорость, км/ч Максимальная скорость, км/ч
начальное конечное начальное конечное
5 - - - - 160 160
прямая 10 - - - - 160 160
16.5 - - - - 120 120
2000 5 0,05 0,43 90 150 160 160
2000 10 0,20 0,57 90 30 140 140
1500 5 0,38 0,57 120 150 160 160
1500 10 0,35 0,55 65 30 120 130
1000 5 0,20 0,56 150 90 120 125
1000 8 0,40 0,58 60 30 100 100
1000 10 0,42 0,62 35 0 90 95
800 5 0,37 0,51 80 60 95 100
800 8 0,48 0,56 35 20 85 85
800 10 0,43 0,61 30 0 80 80
600 5 0,37 0,60 75 35 80 80
600 8 0,30 0,58 55 10 70 70
600 10 0,30 0,54 40 0 65 65
500 5 0,30 0,55 40 0 70 70
Допускаемые скорости движения поездов после пропуска 1 млн т, выправки пути и его третьей стабилизации динамическим стабилизатором
Радиус кривой, м Величина неровности в плане, мм Диапазон непогашенного ускорения Диапазон возвышения, мм Допустимая скорость, км/ч Максимальная скорость, км/ч
начальное конечное начальное конечное
5 _ - - - 160 160
прямая
10 - - - - 160 160
2000 5 0,07 0,78 150 35 160 160
2000 10 0,57 0,68 50 30 150 150
1500 5 0,40 0,70 150 100 160 160
1500 10 0,46 0,68 90 55 140 145
1000 5 0,38 0,60 150 115 130 140
1000 8 0,56 0,77 90 55 120 130
1000 10 0,39 0,695 50 0 95 100
800 5 0,57 0,75 130 105 120 125
800 8 0,43 0,63 85 55 100 110
800 10 0,39 0,695 50 0 85 90
600 5 0,60 0,78 90 60 95 100
600 8 0,61 0,79 50 25 85 90
600 10 0,30 0,63 55 0 70 75
500 5 0,60 0,78 90 60 90 90
Это хорошо видно из рис. 1-6, где на рис. 1-3 приведены зависимости допускаемой скорости движения пассажирских вагонов от кривизны пути при горизонтальной неровности величиной 5, 8 и 10 мм при разной степени уплотнения балласта, а на рис. 4-6 приведены зависимости допускаемой скорости движения пассажирских вагонов в кривых радиусом 600... 1000 м от величины горизонтальной неровности при разной степени уплотнения балласта.
Зависимость скорости от кривизны при горизонтальной неровности 5 мм
160
140
7 120
100
& 80
6 60
40
20
0
Кривизна, м-1
-после одной стабилизации -после двух стабилизаций
-после пропуска 1 млн. т груза, выправки и третьей стабилизации
Рис. 1
Зависимость скорости от кривизны при горизонтальной неровности 8 мм
Кривизна, м-
- после одной стабилизации -после двух стабилизаций
-после пропуска 1 млн. т груза, выправки и третьей стабилизации
Рис. 2
Зависимость скорости от кривизны при горизонтальной неровности 10 мм
160 140 120 100 80 60 40 20 0
\
;
Кривизна, м-
е одной стабилизации е двух стабилизации
е пропуска 1 млн. т груза, выправки и третьей стабилизации
120
Рис. 3
110 -100 -1 90
,0-lo 70 -
130 120 110
IT
S00 S 90
Si 80
CP
g 70 60 50 40
О
Зависимость скорости от величины горизонтальной неровности в кривой радиусом 600 м
Неровно сть, мм
5 6 7 8 9 10 11
X после одной стабилизации
» после двух стабилизаций
А после пропуска 1 млн. т груза, выправки и третьей стабилизации
Рис. 4
Зависимость скорости от величины горизонтальной неровности в кривой радиусом 800 м
-—
Неровно ють, мм
5 6 7 8 9 10 11
-X— после одной стабилизации
— после двух стабилизаций
-А—после пропуска 1 млн. т груза, выправки и третьей стабилизации
Рис. 5
Зависимость скорости от величины горизонтальной неровности в кривой радиусом 1000 м
\
- :
1еровно сть, мм
10
11
Для промежуточных значений горизонтальной неровности пути в кривых радиусов 600, 800 или 1000 м при соответствующей степени уплотнения балласта допускаемые скорости движения подвижного состава могут быть определены интерполированием по рис. 4-6.
Таблица 7
Допустимая скорость движения пассажирских поездов при использовании динамических стабилизаторов во время ремонта пути
План пути Допустимая скорость движения пасса-
(радиус жирских поездов на разных этапах работ,
кривой, м) км/ч
После После После пропуска
одной двух ста- 1 млн.т, вы-
стабили- билиза- правки и треть-
зации ций пути ей стабилиза-
пути ции пути
прямая 100 120
2000 100 120
1500 100 120
1000 100 120 установленная
800 85 95
600 70 80
500 60 70
4 5 6 7 8 £
—X— после одной стабилизации —4— после двух стабилизаций А после пропуска 1 млн. т груза, выправки и третьей стабилизации
Рис. 6
В результате исследований были предложены дополнения к инструкции [2], приведенные в табл. 7.
Для промежуточных значений радиусов кривых при соответствующей степени уплотнения балласта и величине горизонтальной неровности пути допускаемые скорости движения подвижного состава могут быть определены интерполированием по рис. 1-3.
Анализ результатов исследований для груженых грузовых вагонов показал, что в кривых нет ограничений допустимой скорости по выбранным динамическим показателям и по коэффициенту устойчивости против вкатывания гребня колеса на головку рельса. Все величины исследованных показателей не превышали нормативных значений. Поэтому для груженных грузовых вагонов при определении допустимых скоростей движения следует пользоваться нормативным значением непогашенного ускорения (±0,3 м/с2) или устанавливать их согласно инструкции [11].
Допустимая скорость движения поездов из груженных грузовых вагонов при использовании хотя бы одной динамической стабилизации после выправки пути машинами в профиле и плане (при величине неровности в плане не больше 10 мм) в прямых ограничивается 90 км/ч, а в кривых - ограничивается только
уровнем непогашенного ускорения ±0,3 м/с2.
Допустимая скорость движения поездов при нахождении в их составе порожних грузовых вагонов с тележками ЦНИИ-Х3-О во всех случаях ограничивается уровнем 65 км/ч из-за их неустойчивости по Ляпунову в горизонтальной плоскости.
Считаем целесообразным проведение дополнительных исследований и анализа скорости движения поездов в переходных кривых
50
40
160
140
120
100
80
60
40
для оптимизации их параметров и снятия возможных ограничений скорости движения в круговых кривых.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Уманов М. I. Установления допустимих швид-костей руху по1здв по дiлянцi коли, ввдремон-товаиiй iз застосуванням сучасних колшних машин / М. I. Уманов, В. В. Циганенко, О. Г. Рейдемейстер, Н. В. Халiпова, В. В. Ковальов // Вiсник Дншропетровського нацiонального уш-верситету залiзничного транспорту iменi ака-демiка В. Лазаряна. - Вип. 9. - Дншропет-ровськ. - 2005. -С.81-87
2. 1нструкщя з забезпечення безпеки руху по1здв при виконаинi колiйних робгг / А. П. Татуре-вич, В. В. Рибк1н, К. В. Мойсеенко та iн. - Д.: Вид-во АТЗТ ВКФ «Арт-прес», 2001. - 132 с.
3. Леванков И. С. О выборе расчетных значений модуля упругости подрельсового основания. В кн: Исследование взаимодействия пути и подвижного состава // Труды Дн-ского ин-та инж. тр-та, - Д.: ДИИТ, 1967. - Вып. 88. - С. 83-88.
4. Ершков О. П. Характеристики пространственной упругости рельсовой нити// (Тр. ВНИИЖТ, 1960. Вып. 192). - С. 59-101.
5. Данович В. Д. Математическая модель взаимодействия пути и пассажирского вагона при движении по участкам произвольной кривизны
В. Д. Данович, А. Г. Рейдемейстер, Н. В. Хали-пова // Транспорт. - Вып. 8. - Д.: Нова вдеоло-пя. - 2001. - С. 124-138.
6. Курган Д. Н. К вопросу определения параметров кривой по ленте путеизмерительного вагона. Збiрник наукових праць ДНУЗТ.- Д., 2002. - Вип.. 10. - С. 76-82.
7. Уманов М. Визначення впливу нерiвножорст-косп коли на показники взаемодп коли та ру-хомого складу / М. Уманов, О. Рейдемейстер, Н. Халипова, В. Циганенко и др. // Вюник акаде-ми митно! служби Украни. - Вип. 3. - Д.: АМ-СУ. - 2005. - С. 84-93.
8. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М.: Гос НИИВ -ВНИИЖТ, 1996. -319 с.
9. Правила приймання робгт тсля виконання мо-дернiзацil i ремонтiв колil та И облаштувань. ЦП/0140. - 2006. - 53 с.
10. 1нструкщя з улаштування та утримання коли залiзниць Укра1ни. ЦП/0138. К., 2006
11. 9. Норми допустимих швидкостей руху рухо-мого складу по залiзничних колiях державно! адмiнiстрацil залiзничного транспорту Укра1ни шириною 1520 (1524) мм. Затв. наказом УЗ ввд 18.06.2004 р. №479-ЦЗ. - 2004. - 50 с.
Поступила в редколлегию 04.01.2007.
1 22
