Диссертация (Выбор типа промежуточных рельсовых скреплений методом вибродиагностики), страница 2

Верхнее строение пути с различными типами ПРС.Предмет исследования. Отклик элементов ВСП на вибродинамическоевоздействие подвижного состава.Научная новизна работы состоит в следующем:– получены зависимости параметров вибрации элементов ВСП (рельсов,шпал, клемм ПРС) от скорости поездной нагрузки;– разработана методика вибродиагностики ВСП, позволившая выявитьновые закономерности вибродинамического воздействия подвижного составана путь (далее – Методика);– предложен комплекс показателей, оценивающих динамическую работуВСП, а также поведение его отдельных элементов (рельсов, шпал, клемм ПРС)под поездной нагрузкой;9– 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, методикуих использования и методику обработки информации, позволяющие определятьпараметры вибрации элементов ВСП с различными типами ПРС независимо отхарактера подвижной нагрузки;–разработаны методика и алгоритм использования необходимыхпрограммных продуктов для экспресс-анализа параметров вибрации элементовВСП при воздействии подвижного состава;–разработаны методы проведения измерений, позволяющие получатьнеобходимый и достаточный объем экспериментальной информации опараметрах вибрации элементов ВСП с различными типами ПРС привибродинамических воздействиях подвижного состава;– разработана методика проведения вибродиагностики элементов ВСП,позволяющая производить сравнение конструкций железнодорожного пути сразличными типами ПРС под поездной нагрузкой.Методология 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 темтике 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 скоростиподвижного состава;10– закономерности связи между параметрами вибрации элементов ВСП итехническим состоянием пути по результатам прохода путеизмерительноговагона (балловой оценкой состояния пути) по участкам пути с различнымитипами ПРС;– оценочные критерии выбора ПРС по условиям вибродинамическоговоздействия нагрузки от подвижного состава;–методика и результаты вибродиагностики ВСП с различными типамиПРС под поездной нагрузкой.Достоверностьиобоснованностьвыводов подтверждаетсярезультатовиспользованиемиосновныхсертифицированныхикалиброванных средств измерений, апробированных и широко используемых винженернойпрактикепрограммныхпродуктов,достаточнымобъемомэкспериментальных данных, использованием классических положений теорииколебаний и волн, теории вероятности и математической статистики,достаточной сходимостью полученных результатов с имеющимися даннымиМИИТ, ПГУПС, СГУПС, ВНИИЖТ, американских, европейских и японскихисследователей.Апробация работы.

Основные положения диссертационной работыдокладывались, обсуждены и одобрены: на Международнойпрактическойконференции«Индустриально-инновационноенаучноразвитиетранспортно-коммуникационного комплекса», Алматы, КазАТК, 2013 г.; назаседанияхкафедры«Путьипутевоехозяйство»Институтапути,строительства и сооружений, Москва, МГУПС (МИИТ), 2014, 2015 и 2016 гг.;нанаучно-техническойконференциисМеждународнымучастием«Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатациижелезнодорожного пути», М:, МГУПС (МИИТ), 2014, 2015 и 2016 гг.; нанаучно-технической конференции с Международным участием «Актуальныевопросывзаимодействияпутииподвижногосоставамагистральнойжелезнодорожной сети», Алматы, КазАТК, 2014 г.; на 8-й Всероссийскойнаучно-практической конференции с Международным участием «Внедрение11современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство»,Москва, МГУПС (МИИТ), РОАТ, 2015г.Внедрение результатов исследования.Результаты работы внедрены и эффективно применяются при оценке новыхтипов ПРС при проведении работ по текущему содержанию, среднему икапитальномуремонтахпути,ипривыбореПРСдляконкретныхэксплуатационных условий на участках АО «НК «ҚТЖ».Публикации.Основныеположениядиссертационнойработыопубликованы в 18 печатных работах, в том числе в 3-х изданиях,рекомендованных ВАК Российской Федерации.Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения, списка литературы, 5 приложений. Работа изложена на 169страницах в том числе: страниц 136 основного текста, 94 рисунка, 10 таблиц и33 страницы приложений. Список литературы содержит 165 наименования.Личный вклад автора заключается:В постановке цели и задач исследования, в выборе наиболее рациональныхсредствизмерений,тарировкемобильногоаппаратно-програмногооборудования, применении необходимого пакета программных средств дляинтерпретациирезультатов,разработкеметодикипроведениявибродиагностики, в проведении натурных экспериментальных исследований споследующей обработкой данных, в определении оценочных критериев выбораконструкциипромежуточногорельсовоговибродинамического воздействия поездов.скрепленияпоусловиям121.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИВИБРОДИНАМИЧЕСКОГО2. ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ПУТЬ1.1 Деформации железнодорожного пути, как следствие вибраций,создаваемых движением подвижного составаРезультаты исследований целого ряда ученых и специалистов [1-6]свидетельствют о недостаточности рассмотрения в качестве причин накопленияостаточных деформаций пути только лишь напряжений, возникающих в егоэлементах. В работе [7] П.П. Цуканов обосновал неободимость учетавибрационного характера влияния подвижного состава на балластный слой.Профессор М.Ф. Вериго при создании основных положений расчетажелезнодорожного пути на прочность в работах [8-19] отмечал в качествеодного из основных факторов, способствующих накоплению остаточныхдеформаций, воздействие вибрации. В работах [20, 21] В.Ф.

Федулов одной изрешающих причин быстрого накопления остаточных осадок, считал вибрациющебня.Им была предпринята попытка учесть влияние вибраций при сравненииинтенсивностей накопления остаточных осадок пути с деревянными ижелезобетонными шпалами. Однако им рассмотрены лишь свободныеколебания, параметры которых определялись расчетным путем.

Вибрациищебня в «деятельной» зоне балластной призмы в действующем пути с обоимивидами шпал Федуловым В.Ф не измерялись. Роль вибраций заключается в том,что под их воздействием снижается эффективный (кажущийся) коэффициентвнутреннего трения щебня. В результате этого облегчается уплотнениебалласта (переупаковка щебенок), а также выпирание его в сторону шпальныхящиков и откоса балластной призмы, что приводит к быстрому накоплениюостаточных осадок.13В настоящее время, существует мнение многих специалистов-путейцев[22-29], что характер процессов, происходящих в балластном слое примножественном воздействии различных по величинам нагрузок при другихравных условиях, вполне четко объясняется теорией Покровского [30, 31], покоторой повторные нагружения вызывают постоянное перемещение частиц.После определенного колличества повторений нагрузок, частицы принимаютвзаимное, наиболее устойчивое положение.

При установившейся нагрузке,действительные значения деформаций, на основании данной теории, зависят отначальной плотности. Эта теория достаточно подтверждена экспериментами смногократной загрузкой и разгрузкой грунта в замкнутом объеме. Однако, вреальных условиях она применима лишь при условии полного отсутствиясезонного промерзания и оттаивания грунта.Однако, следует отметить, что вибрационная составляющая поездноговоздействия существенно влияет на земляное полотно, особенно в периодыперенасыщения грунта влагой осенью, промерзания в зимнее время иоттаивания весной. В работе [32] предпринятапопытка«установитьзакономерности распространения величин вибродиномических нагрузок вобычных условиях и при глубоком промерзании-оттаивании грунтов».Разработан аналитический метод определения «прочности и деформируемостиземляного полотна в упругопластической стадии его работы с учетомвибродинамического воздействия» [32].

Исследования ВНИИЖТ показали, чтопри обработке балласта латексами интенсивность накопления остаточныхдеформаций балластного слоя снижается примерно в 3-4 раза по сравнению схорошо уплотненным щебеночным балластом [33]. Имеется опыт по укладкежелезнодорожного пути на асфальтовом основании, которое позволяют свестик минимуму расходы на текущее содержание пути [34]. Однако широкогораспространения данные методы не получили, так как их внедрение требуетзначительных капитальных затрат и представляет проблемы с утилизацией поокончании жизненного цикла.14Автором работы [35] разработана «методика расчета несущей способностислоистого земляного полотна» при использовании слоя закрепленного грунта, вкачестве мероприятия, снижающего динамическое воздействие на грунтыземляногополотна.Натурныеэкспериментывыполненынаучасткемагистральной линии Октябрьской железной дороги.