Автореферат (Выбор типа промежуточных рельсовых скреплений методом вибродиагностики)

На правах рукописиЖАНГАБЫЛОВА АЙГУЛЬ МАМЫТОВНАВЫБОР ТИПА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЬСОВЫХСКРЕПЛЕНИЙ МЕТОДОМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ05.22.06 - Железнодорожный путь, изыскание и проекгированиежелезных дорогАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква-201 82Работа выполнена на кафедре «Путь и путевое хозяйство» Федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Российский университет транспорта (МИИТ)>>.Научный руководитель:Замуховский Александр Владимировичтехническихпутевоенаук,доцентхозяйство»-кафедрыФГБОУВОкандидат«Путьи«Российскийуниверситет транспорта (МИИТ)>> .Официальные оппоненты:Суслов Олег Александровичнаук,техническийдоктор технических-экспертНЦЦПРКАО« ВНИИЖТ»;ПокацкийВлад имиртехническихпутевоенаук ,Афасаньевичдоцентхозяйство »кандидат-кафедрыФГБОУВО«Путьи«С амарскийгосударственный университет путей сообшения»Ведущая организация:Федеральноегосударственноебюджетноеобразовательное учреждение высшего образования«Ростовский госуда рственный университет путейсообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС)Защитасостоитсядиссертационногофевраля«28 »советаДгода2019на218.005.15базевуниверситет транспорта (МИИТ)>> (РУТ (МИИТ) по адресу :Образцова, д.9,стр .9,ауд.15 :00ФГБОУназаседанииВО«Российский127994,г.

Москва , ул.7618.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РУТ (МИИТ) по адресу:127994, г.Москва, ул . Образцова, д.Автореферат разослан«_»9,стр.января9и на сайте2019г.Ученый секретарь диссертационного советакандидат технических наук , доцентhttp :// www.miit.ru;f!( в.в. Корм',3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. В настоящее время в соответствии состратегией развития железнодорожного транспорта Республики Казахстан до 2030г. запланировано возведение дополнительных и реконструкция эксплуатируемыхжелезнодорожных магистралей, а также существующей инфраструктуры.

Важнымнаправлением данной стратегии является возможность внедрения на сетижелезных дорог скоростного и высокоскоростного движения подвижного состава.ВозможностьреализациижелезнодорожныхскоростногомагистраляхивысокоскоростногоРеспубликиКазахстан,движениянавзаимосвязанаснеобходимым уровнем надежности верхнего строения пути (далее ВСП), какконструкции,значительновлияющейнауровеньбезопасностидвиженияподвижного состава по железным дорогам.Трудами отечественных и зарубежных специалистов установлено, чтовибрация элементов верхнего строения пути происходит в широком частотномдиапазоне – от единиц и десятков до сотен и тысяч герц.

Однако влияние вибрациина путь и зависимость ее в свою очередь от конструкции пути, изученынедостаточно полно, что вызывает противоречия между специалистами в данномвопросе.Опыт эксплуатации показывает, что при железобетонных шпалах выходрельсов по стыковым дефектам возрос в два-три раза по сравнению с выходом надеревянных шпалах.С целью повсеместного внедрения железобетонных шпал и максимальногоуменьшения, указанных выше недостатков, научные исследования и практическиемеры необходимо проводить по двум направлениям:Во-первых, необходимо всеми возможными способами предупреждатьобразование неровностей на колесах подвижного состава и на рельсах илисвоевременноустранятьихвоизбежаниедействиявозмущающихсил,порождающих вредные вибрации.Во-вторых,необходимосоздаватьтакиепромежуточныерельсовыескрепления (далее ПРС), которые изолировали бы в достаточной степени шпалы,4балласт и земляное полотно от вредных вибраций.

Такие скрепления уменьшалибы вибродинамическое воздействие колес экипажа на железнодорожный путь сжелезобетонными шпалами, а также интенсивность остаточных осадок пути приимеющихся эксплуатационных неровностях на рельсах и колесах.Из вышеизложенного вытекает актуальность работы, и необходимостьдальнейшего развития исследований влияния вибрации, возникающей в элементахпути при прохождении поездной нагрузки, на долговечность работы, как самихэлементов, так и железнодорожного пути в целом.Степень разработанности темы исследования.

Вопросам взаимодействияпути и подвижного состава посвящены труды многих ученых, прежде всего В.Г.Альберхта, Е.С. Ашпиза, М.Ф. Вериго, А.М. Годыцкого-Цвирко, А.И. Гасанова,А.В. Замуховского, А.Я. Когана, Г.Г. Коншина, С.А. Косенко, А.Н. Крылова, М.А.Левинзона, В.С. Лысюка, И.В. Прокудина, Н.П. Петрова, Ю.С. Ромена, Э.В.Сикмайера, Т.В. Суворовой, С.П. Тимошенко, М.С. Тихова, В.П.

Титова, В.Ф.Федулова, М.А Фришмана, П.П. Цуканова, В.В. Шаповалова, Г.М. Шахунянца,В.А. Явна, В.Ф. Яковлева и др.Однако следует отметить, что работ, рассматривающих вопросы выбора типаПРС методами вибродиагностики, явно недостаточно.Целью диссертационныйработы является выбор типа ПРС методомвибродиагностики. Для реализации заявленной цели следует решить следующиезадачи:– выбрать средства измерения и программное обеспечение для анализаотклика элементов конструкции железнодорожного пути при вибродинамическихвоздействиях подвижного состава, доказать их приемлемость для проведенияисследования;– разработать методику проведения вибродиагностики ВСП, позволяющуюпроизводить сравнение отклика конструкций пути с различными типами ПРС навоздействие подвижной нагрузки;– по разработанной методике выполнить натурные экспериментальныеисследования при известной осевой нагрузке от подвижного состава и его5скорости, с целью выявления параметров вибрации, наиболее адекватноотражающих вибродинамические процессы в элементах ВСП;– произвести сравнение отклика элементов ВСП с различными типами ПРС навибродинамическое воздействие и разработатьметодику экспресс-анализа,позволяющую осуществлять выбор наиболее оптимальной конструкции ПРС дляданного участка.Объект исследования.

Верхнее строение пути с различными типами ПРС.Предмет исследования. Отклик элементов ВСП на вибродинамическоевоздействие подвижного состава.Научная новизна работы заключается в следующем:– получены зависимости параметров вибрации элементов ВСП(рельсов,шпал, клемм ПРС) от скорости поездной нагрузки;– разработана методика вибродиагностики ВСП, позволившая выявить новыезакономерности вибродинамического воздействия подвижного состава на путь;– предложен комплекс показателей, оценивающих динамическую работу ВСП,а также поведение его отдельных элементов (рельсов, шпал, клемм ПРС) подпоездной нагрузкой;– определены оценочные критерии выбора типа ПРС по условиямвибродинамическоговоздействияпоездовдляболееэффективногоирационального содержания ВСП.Теоретическая и практическая значимость работы:– создан мобильный аппаратно-программный комплекс, включающийсертифицированные аппаратные средства и программные продукты, методику ихиспользования и методику обработки информации, позволяющие определятьпараметры вибрации элементов ВСП с различными типами ПРС независимо отхарактера подвижной нагрузки с целью выбора наиболее рационального типа;– разработаныметодикаиалгоритмиспользованиянеобходимыхпрограммных продуктов для экспресс-анализа параметров вибрации элементовВСП при воздействии подвижного состава;– разработаны методы проведения измерений, позволяющие получать6необходимый и достаточный объем экспериментальной информации о параметрахвибрации элементов ВСП с различными типами ПРС при вибродинамическихвоздействиях подвижного состава для выбора наиболее рационального типа;– разработана методика проведения вибродиагностики элементов ВСП,позволяющая производить сравнение конструкций железнодорожного пути сразличными типами ПРС под поездной нагрузкой.Методологию и методы исследования.

Решение поставленных задачосуществлялосьпроведением натурных экспериментов с использованиемсертифицированных средств измерений и программных продуктов. В работеиспользован общесистемный метод исследования, базирующийся на анализевыполненных научно-исследовательских работ по данной тематике в СНГ истранах дальнего зарубежья, а также использованы классические положениятеории колебаний и волн, математической статистики и теории вероятности.Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:– зависимости параметров вибрации элементов ВСП от скорости подвижногосостава;–закономерности связи между параметрами вибрации элементов ВСП итехническим состоянием пути по результатам прохода путеизмерительного вагона(балловой оценкой состояния пути) по участкам пути с различными типами ПРС;– оценочные критерии выбора ПРС по условиям вибродинамическоговоздействия нагрузки от подвижного состава;– методика и результаты вибродиагностики ВСП с различными типами ПРСпод поездной нагрузкой.Достоверностьиобоснованностьрезультатовиосновныхвыводов подтверждается использованием сертифицированных и калиброванныхсредств измерений, апробированных и широко используемых в инженернойпрактике программных продуктов, достаточным объемом экспериментальныхданных, использованием классических положений теории колебаний и волн,теории вероятности и математической статистики, достаточной сходимостьюполученных результатов с имеющимися данными МИИТ, ПГУПС, СГУПС,7ВНИИЖТ, американских, европейских и японских исследователей.Апробацияработы.Основныеположениядиссертационнойработыдокладывались, обсуждены и одобрены: на заседаниях кафедры «Путь и путевоехозяйство» Института пути, строительства и сооружений, Москва, МГУПС(МИИТ), 2014, 2015 и 2016 гг.; на научно-технической конференции сМеждународнымучастием«Современныепроблемыпроектирования,строительства и эксплуатации железнодорожного пути», М:, МГУПС (МИИТ),2014, 2015 и 2016 гг.; на 8-й Всероссийской научно-практической конференции смеждународным участием «Внедрение современных конструкций и передовыхтехнологий в путевое хозяйство», Москва, МГУПС (МИИТ), РОАТ, 2015 г.; намеждународной научно-практической конференции «Инновационные технологиина транспорте: образование, наука, практика» – Алматы, КазАТК, 2017г.Внедрение результатов исследований.

Результаты работы внедрены иэффективно применяются при оценке новых типов ПРС при проведении работ потекущему содержанию, среднему и капитальному ремонтах пути, и при выборе ПРСдля конкретных эксплуатационных условий на участках АО «НК «ҚТЖ».Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в19 печатных работах, в том числе в 4-х изданиях, рекомендованных ВАКРоссийской Федерации.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав,заключения, списка литературы, 5 приложений.

Работа изложена на 169 страницахв том числе: страниц 136 основного текста, 94 рисунка, 10 таблиц и 33 страницыприложений. Список литературы содержит 165 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дана оценка актуальности темы, сформулированы цель и задачиисследования, научная новизна, достоверность научных положений и практическаязначимость диссертационной работы.В первой главе «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫОЦЕНКИВИБРОДИНАМИЧЕСКОГОВОЗДЕЙСТВИЯПОДВИЖНОГОСОСТАВА НА ПУТЬ» изложены вопросы анализа деформаций железнодорожного8пути, как следствия вибрации, создаваемой движением подвижного состава,рассмотреныосновныепричины,оказывающиевлияниенаувеличениевибрационного и силового воздействия на путь, и существующие методы оценкивибродинамическихвоздействийэкипажанапуть,определенызадачиисследования.СуворовойТ.В.,сприменениемсовременныхсредствиновейшихинформационных технологий, «разработаны теоретико-экспериментальные основыанализа динамики напряженно-деформированного состояния в верхнем строениижелезнодорожного пути, слоистой грунтовой среде, как результата взаимодействиясоставляющих вязко-упругих и гетерогенных полуограниченных тел».Величина динамических сил, передаваемых на балласт, при прочих равныхусловиях, зависит от жесткости связи между балластом и рельсом.