Цикл статей:
Введение
Глава 1 — Анализ особенностей промежуточных рельсовых скреплений
Глава 2 — Анализ эксплуатационной стойкости рельсов и факторов, влияющих на нее
Глава 3 — Оценка влияния конструкции и состояния промежуточных скреплений на состояние рельсов в эксплуатации
Глава 4 — Расчет влияния жесткости промежуточного рельсового скрепления на накопление контактно-усталостных повреждений
Глава 5 — Оценка эффективности функционирования конструкций верхнего строения пути
Заключение
- Проведен анализ действующих нормативных требований к промежуточным рельсовым скреплениям. Установлено, что нормативная жесткость скреплений не в полной мере соответствует многообразию современных эксплуатационных условий: высокоскоростное движение, осевые нагрузки до 270 кН, укладка рельсовых плетей в кривые малого радиуса.
- Выполнен сравнительный анализ результатов испытаний скреплений различных типов до и после циклических испытаний, имитирующих поездную нагрузку. Установлено, что приложение циклической нагрузки повышает до 2-х раз значения вертикальной и горизонтальной поперечной жесткости, в большей степени для бесподкладочных конструкций за счет значительной остаточной деформации — смятие и истирание прокладки-амортизатора, и релаксация клеммы.
Наименьшие изменения зафиксированы у скрепления ^-30 -увеличение вертикальной жесткости после циклического нагружения составляет 1,26 раза, горизонтальной 1,20 раза, что обусловлено конструкционными особенностями клеммы торсионного типа и скрепления в целом. - Проведены статистические исследования изъятия рельсов по дефектам контактно-усталостного происхождения на рабочей поверхности головки рельсов за три года наблюдений на участках с различными эксплуатационными и техническими характеристиками. Установлено:
- доля контактно-усталостных дефектов на поверхности катания от продольных и поперечных трещин, коды дефектов: 10, 11(12), 19, 21(22) и 30, достигает 40 % относительно общего количества одиночных изъятий рельсов с увеличением пропущенного тоннажа (при наработке более 1000 млн т брутто) более чем в 2 раза увеличивается удельный выход рельсов по рассматриваемым по контактно-усталостным дефектам;
- влияние типа скрепления на частость изъятия рельсов по дефектам контактно-усталостного происхождения, наименьшее изъятие — на скреплениях, имеющих наименьшее изменение жесткости в эксплуатации.
- Рассчитано влияние пространственной жесткости промежуточных рельсовых скреплений на интенсивность накопления контактно — усталостных поверхностных повреждений головки рельсов на базе программного комплекса «Универсальный Механизм» с применением имеющихся моделей силового воздействия подвижного состава на путь и использованием фактических (по результатам стендовых испытаний) значений вертикальной и горизонтальной поперечной жесткости с учетом влияния крутильной жесткости и степени демпфирования скреплений различных типов.
- Установлено по результатам моделирования, что наименьшая интенсивность накопления контактно-усталостных повреждений рельсов в кривой 650 м отмечается при скреплениях ^-30, на прямом участке пути — при скреплениях ЖБР-65Ш и АРС-4.
- Подтверждена существующая сфера применения скреплений АРС-4 и установлена возможность расширения сферы рационального применения скреплений ^-30 за счет укладки в кривых радиусом от 350 до 650 м.
- Доказано значительное влияние изменения жесткости рельсовых скреплений при наработке тоннажа более 100 млн т брутто, в том числе за счет ослабления монтажной затяжки крепежных элементов, на интенсивность развития контактно-усталостных повреждений головки рельсов.
- Оценено напряженно-деформируемое состояние взаимодействующих элементов конструкции пути и определены рациональные границы повышения жесткости скреплений и оптимального соотношения вертикальной и горизонтальной поперечной жесткости.
- Установлена степень влияния влияние крутильной жесткости скреплений на интенсивность развития контактно-усталостных повреждения в рельсах.
- Предложено внести соответствующие изменения по расширению полигона укладки скреплений типа ^-30 в распоряжение ОАО «РЖД» от 28.06.2018 г. №1362/р «О сферах рационального применения промежуточных рельсовых скреплений и унификации вариантов комплектации ими железобетонных шпал».
- Предложено внести в действующие нормативные документы на узел скрепления (ГОСТ 32698-2014 «Скрепление рельсовое промежуточное железнодорожного пути. Требования безопасности и методы контроля», ГОСТ Р 59428-2021 «Скрепление рельсовое промежуточное железнодорожного пути. Общие технические условия») коэффициентов оптимального соотношения вертикальной и горизонтальной поперечной жесткости узла скрепления в зависимости от сочетания величин вертикальной и боковой сил, а также ввести дополнительный контролируемый параметр — крутильная жесткость узла скрепления
- Разработана Методика оценки эффективности функционирования конструкций верхнего строения железнодорожного пути, позволяющая определить оптимальное сочетание элементов ВСП для обеспечения эффективного функционирования конструкции железнодорожного пути в заданных условиях эксплуатации.
- Установлено по результатам расчета, что наименьшую величину среднегодовой стоимости функционирования 1 км в прямом участке пути имеет участок со скреплением АРС-4, чем подтверждена целесообразность применения этого типа скреплений в дальнейшем.
- Целесообразно продолжить исследования по оценке влияния типа скреплений на развитие дефектов в шейке и подошве рельса в том числе для рельсов типа Р 75 на участках повышенной грузонапряженности и обращения тяжеловесных поездов..