п.з. (1219528), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При существенном снижении затрат на содержание пути в плане качество этого содержания заметно улучшилось. Так, на участках суженной колеи количество штрафных баллов за состояние ширины колеи и рихтовки, а также за горизонтальные толчки оказывалось по оценке путеизмерительного вагона в три-четыре раза меньшим.
Снижение затрат труда на содержание пути, имеющего суженную колею, в целом достигает 6-8%.
Следует подчеркнуть, что эта экономия достигается без каких-либо капитальных вложений или изменения технологии производства работ по сборке и эксплуатации рельсо-шпальной решетки. Она легко может быть получена, если при капитальном ремонте на базе собирать путевую решетку с шириной колеи 1519 мм с допусками ±2 мм.
Возникновение дефектов было отмечено как на пути с обычной шириной колеи, так и с суженной колеей.
Преимущества сужения колеи до 1519-1520 мм оказываются настолько явными, что дальнейшая задержка с ее внедрением (при производстве капитального ремонта пути) приводит к совершенно неоправданному сдерживанию реализации внутренних резервов конструкции верхнего строения пути.
Особенно велики преимущества суженной колеи на участках движения поездов со скоростями выше 27,8 м/сек (100 км/ч). Здесь, в условиях повышенной динамики взаимодействия пути и подвижного состава, следует рекомендовать самое широкое внедрение суженной колеи, которая обеспечивает увеличение стабильности путевой решетки в плане в полтора-два раза по сравнению с обычной шириной и создает благоприятные условия для плавности хода поездов и продления срока службы шпал.
Как показывает опыт, для безопасного движения поезда вполне достаточен зазор 5 мм (с учетом упругого отжатия рельсов).
Учитывая допуск на сужение, нормальной можно считать колею шириной 1520 мм. При этом не надо будет изменять условия содержания пути в кривых, поскольку обращающиеся у нас локомотивы и вагоны с жесткой базой до 3,1 м будут легко вписываться в кривые радиусом 550 м и более. По пути с шириной колеи 1520 мм можно пропускать все экипажи даже без учета отжатий рельсов и деформаций осей вагонных колесных пар.
Выгодность сужения колеи можно подкрепить примером изменения ускорений необрессоренных масс на участках с различным содержанием пути по шаблону.
Опыт эксплуатации пути с шириной колеи 1518-1520 мм при железобетонных и деревянных шпалах показал, что опасаться увеличения выхода из строя рельсов по дефектам контактно-усталостного происхождения нет оснований. Так, на Октябрьской дороге после пропуска 300 млн. т брутто грузов на прямых участках пути с железобетонными шпалами и рельсами Р65 не было обнаружено никаких признаков поражения рельсов такими дефектами.
Вместе с тем некоторые специалисты продолжают высказывать мнение о возможной интенсификации развития дефектов контактно-усталостного происхождения при суженной колее. В качестве подтверждения своих опасений они обычно ссылаются на опыт Петропавловской дистанции, на основании которого, на наш взгляд, нельзя делать общие выводы.
Вероятно, что причиной повышенного выхода из строя рельсов на Петропавловской дистанции может быть не сужение колеи, а ее резкие изменения. При больших осевых нагрузках неровности и искривления рельсовых нитей в плане неизбежно приводят к развитию дефектов. Подобные явления хорошо известны путейцам, при этом дефекты появляются и на линиях с нормальной шириной колеи.
Поэтому можно сделать вывод, что величина контактных напряжений при суженной колее не больше, чем при колее шириной 1524 мм, а возможно, даже меньше. В самом деле, снижение величины зазора приводит к уменьшению угла набегания колеса на рельс на 25-29% и соответственно горизонтального воздействия состава на путь. Кроме того, существенно уменьшаются и нормальные напряжения в наиболее опасных точках (в зоне боковой выкружки рельса).
Следует иметь в виду, что при среднесетевом прокате бандажей 2,58 мм величина контактных напряжений постепенно изменяется на всем протяжении соприкасающихся поверхностей. При плановом очертании профиля проката нет причин для ускорения развития дефектов рельсов на суженной колее. Правда, на рельсы могут неблагоприятно повлиять колесные пары с подрезом гребней, но их мало, всего 1-1,5%.
Конечно, сделанный вывод справедлив только при строгом соблюдении норм отвода ширины колеи и хорошем положении пути в плане. В противном случае в рельсах будут быстро развиваться дефекты контактно-усталостного происхождения.
Зависимость поперечных ускорений от ширины колеи позволяет сделать вывод о желательности ее сужения, особенно там, где уложены длинные рельсы или бесстыковой путь. Например, на участках с 25-м рельсами и колеей, суженной до 1518-1520 мм, затраты труда на текущее содержание снижаются в среднем на 5-7%.
На бесстыковом пути с железобетонными шпалами, как показал опыт Октябрьской дороги, при сужении колеи на 5-6 мм затраты на текущее содержание уменьшаются на 7-9%.
Даже если затраты труда на содержание пути суженной колеи при 25-м рельсах уменьшатся только на 5%, а при бесстыковых плетях с железобетонными шпалами на 7%, то и тогда будет получена большая экономия средств.
Выводы таковы:
- во-первых, на участках с шириной колеи 1520 мм и допусками -4/+6 мм поезда могут совершенно безопасно двигаться с высокой скоростью без толчков;
- во-вторых, суженная колея устойчивее в горизонтальной плоскости, что позволит намного снизить затраты труда на содержание пути.
Шестилетний опыт показал, что при средних осевых вагонных нагрузках в пределах 16-17 т, а локомотивных до 23 т, опасаться поражения рельсов дефектами контактно-усталостного происхождения не следует.
Экспериментальная оценка взаимосвязи ширины колеи и динамики локомотивов приведена в работе [5]. Всесоюзным научно-исследовательским тепловозным институтом (ВНИТИ) на Озерской ветке Московской дороги проводились динамические испытания секции тепловоза ТЭ7 в прямых участках с шириной колеи 1524 и 1518 мм. Для этого при реконструкции пути была установлена ширина колеи 1518 мм. Допуски по ширине на обоих участках были одинаковыми, +6/-2 мм. Укладывались новые рельсы типа Р50 длиной 12,5 м, деревянные шпалы, 1840 на 1 км, щебеночный балласт. Опыту предшествовал расчет рамных сил при указанных размерах колеи, который основывался на зависимости поперечных сил инерции, возникающих при синусоидальном качании колесной пары, от амплитуды колебаний.
Расчет показал, что сужение колеи должно снизить рамные силы и боковое воздействие на путь. Так, при снижении суммарного зазора в колее с 20,8 (средний зазор при колее 1524 мм) до 14,8 мм (зазор при колее 1518 мм) расчетные значения рамных сил снижались при скорости 33,3 м/сек (120 км/ч) с 41,69 (4 250) до 29,43 кН (3000 кг), т. е. в 1,4 раза.
При суммарном зазоре 10,8 мм рамные силы уменьшались в 1,9 раза. Еще больший эффект получается от воздействия нагрузок на путь. При уменьшении зазора с 20,8 до 10,8 мм расчетные максимальные боковые силы, действующие на рельсы, снижались с 47,07 (4900 кГ) до 20,6 кН (2100 кГ), т. е. в 2,3 раза. При опытных поездках на прямых участках нормальной и суженной колеи поезда развивали скорость 19,4 м/сек (70 км/ч), 27,8 м/сек (100 км/ч), 33,3 м/сек (120 км/ч) и 39 м/сек (140 км/ч). Обработка полученного материала выявила, что на участке с суженной колеей величины рамных сил оказались меньше максимальных и средних приблизительно в 1,2 раза. В такой же степени снизились поперечные ускорения кузова и интенсивность виляния тележек относительно кузова. При максимальной скорости движения амплитуды виляния тележек сократились в 1,2-1,3 раза.
Таким образом, сужение колеи может существенно снизить рамные силы и боковое воздействие подвижного состава на путь.
Наиболее вероятным значением ширины колеи для прямых участков пути на перегонах, как показали опытные работы ЛИИЖТа, МИИТа, ЦНИИ и дорог, является колея 1520 мм.
По расчетам А.М. Чернышева [6] для свободного вписывания в кривую тележки локомотива достаточен зазор 12 мм.
По исследованиям О.П. Ершкова нормы уширения колеи находятся в особенно тесной зависимости от характеристик обращающихся локомотивов и вагонов, скорости движения, конструкции железнодорожного пути, положения колеи и пути в целом в плане.
Общий вывод, вытекающий из опыта эксплуатации и исследований зарубежных и отечественных ученых, заключается в том, что необходимо стремиться к уменьшению установленного зазора и диапазона его изменения.
Уменьшение величины зазора в колее приведет к повышению Устойчивости движения тепловозов и электровозов в прямых частях пути и резко уменьшит величину бокового давления, возникающего при виляющих движениях экипажей».
2.1.2 Исследования по влиянию изменения ширины колеи на боковой износ
В работе [4] обобщены результаты ряда, в т.ч. неопубликованных исследований по этому вопросу. Боковой износ рельсов при сравнительных расчетах на вписывание различных экипажей принято оценивать по фактору износа.
В расчетах периода середины пятидесятых годов установлено, что при уменьшении ширины колеи с 1540 до 1520 мм в кривых радиусом 250-600 м фактор износа для вагонов с базой 3,9-4,2 м снижается на 20-30 %. При свободном вписывании влияние ширины колеи практически отсутствует. Аналогичные результаты получены и в расчетах с помощью ряда математических моделей. Результаты натурных наблюдений показали, что в опытных кривых с шириной колеи 1524 мм и контрольных кривых с шириной колеи 1535 мм на рельсах Р50 на Южно-Уральской и Томской дорогах за четыре года наблюдении (1952-1956 гг.) разницы в интенсивности бокового износа не установлено.
При введении нормы ширины колеи 1520 мм в конце 60-х годов интенсивность бокового износа на опытных и контрольных кривых была практически одинаковой и составляла: 0,013 мм/млн.т в кривых радиусом 325 м при ширине колеи 1520 мм; 0,0117 мм/млн.т в кривых радиусом 420 м и 0,009-0,01 мм/млн.т в кривых радиусом 600-650 м. На участках рекуперативного торможения в кривых радиусом 600 м интенсивность бокового износа составляла 0,015-0,016 мм/млн.т. В этот период максимальная осевая нагрузка грузовых вагонов составляла 21,5 тс. В последующем, начиная с 1971 г., шло непрерывное повышение осевой нагрузки вначале до 22,5 тс а затем до 25,75 тс/ось (с 1985 по 1990 г.). Рост интенсивности износов в конце 80-х годов хорошо просматривается на примере Забайкальской дороги, где уже унифицированная ширина колеи вводилась, как и на всей сети, с 1972 г. Интенсивность бокового износа в кривых радиусом менее 400 м на объемно-закаленных рельсах Р65 по данным А. Н. Никулина составила: в 1981 г. – 3,75 мм/100 млн.т, 1982 г. – 4,28, 1983 г. – 6,25, 1984 г. – 8,8, 1985 г. – 10,7, 1986 г. – 12, 1987 г. – 16,6, 1988 г. – 25 мм/100 млн.т.
Таким образом, если за 14 лет в период 1968-1981 гг. интенсивность бокового износа выросла в 3 раза с 1,17 до 3.75 мм/100 млн.т, то за 7 лет с 1981 по 1988 г. – более чем в 6 раз. Следовательно, имеются факторы, оказывающие на износ значительно большее влияние, чем ширина колеи. Анализ материалов по износу рельсов на Забайкальской дороге за период 1992-1995 гг. показал, что интенсивность бокового износа рельсов в пределах 0,1 мм/млн.т, соответствующая нормативной наработке тоннажа в кривых, имеет место только на 10-20 % их общего количества. Максимальная интенсивность бокового износа составляет 0,5-0,6 мм/млн.т.
Имеется достаточно четкая статистическая связь числа лежащих в пути и изъятых по сверхнормативному износу рельсов от доли кривых с радиусом 650 м и менее. Установлена также статистическая связь числа неисправностей по ширине колеи с протяженностью рельсов, имеющих боковой износ более 15 мм.
По исследованиям к.т.н. В.И. Редькина [6] связь интенсивности износа рельсов с величинами осевых нагрузок для условий Забайкальской ж.д. описывается выражением
, (2.2)
где U1 – интенсивность бокового износа по первому пути, мм;
Р1 – осевая нагрузка по первому пути, Р1=9,3 тс;
U2 – интенсивность бокового износа по второму пути, мм;
Р2 – осевая нагрузка по второму пути, Р2=18,5 тс.
Натурные наблюдения показали, что в кривых радиусом 300-350 м максимальная интенсивность бокового износа примерно на 40% ниже, чем в кривых с шириной колеи 1530 мм, а средняя – ниже на 15-20%.
Для поиска путей уменьшения выхода из строя деревянных шпал вследствие частых перешивок из-за развития бокового износа в период 1990-1992 гг. на Забайкальской дороге с разрешения ЦП МПС были заложены опытные кривые с шириной колеи 1520 мм при радиусах 349-300 м и 1524 мм в кривых радиусом 270-299 м. Одновременно были заложены кривые с шириной колеи 1535 и 1540 мм соответственно и взяты под наблюдение кривые со стандартной шириной колеи.
На Борзинском отделении, где было заложено 50 кривых с увеличенной шириной колеи, интенсивность износа в них составила 0,34 мм/млн.т, а в кривых со стандартной шириной колеи – 0,28 мм/млн.т или на 21 % меньше.
Результаты наблюдений, проведенных Л. Д. Новгородовым по одной паре из опытных и контрольных кривых, приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Результаты замеров колеи в кривых
| Тип кривой | Показатель | Дата промера | |||
| 1.06.90 | 1.06.91 | 1.11.91 | 1.03.92 | ||
| Кривая R 338 м (опытная) | средняя ширина колеи | 1520 | 1529 | 1535 | 1539 |
| износ наружного рельса | - | 8 | 11 | 17 | |
| прошедший тоннаж | - | 60 | 88 | 110 | |
| Кривая R 326 м | средняя ширина колеи | - | 1533 | 1539 | 1544 |
| износ наружного рельса | - | 3 | 8 | 12 | |
| прошедший тоннаж | - | 15 | 38 | 55 | |
Из приведенных данных видно, что в опытной кривой интенсивность износа составила 0,18 мм/млн.т, а в контрольной 0,22 мм/млн.т, при этом количество перешивок снизилось в 2 раза.
Следует также отметить, что зафиксированная интенсивность бокового износа на порядок выше, чем полученная в наблюдениях конца 60-х годов при аналогичных условиях. Это также свидетельствует о появлении новых факторов, определяющих износ, независимо от ширины колеи. Для сравнения приведем данные по боковому износу, полученные в экспериментах для участков с различным уширением колеи на железных дорогах Болгарии. При уширении колеи 5 мм интенсивность износа по наружной нити составила 5,01 мм2/млн.т, 10 мм – 5,8, 15 мм – 6,5 мм2/млн.т. В зависимости от радиуса при прочих равных условиях интенсивность износа составила при радиусе кривой 275 м – 6,5 мм2/млн.т, 300 м – 5,59, 500 м – 4,04, 1000 м – 2,77 мм2/млн.т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
