Автореферат (792832), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Роль такойсвязи играет шпала с промежуточным рельсовым скреплением (ПРС).На постсоветском пространстве оценка взаимодействия железнодорожногопути с подвижным составом производится с применением измерительных систем,основанных на средствах тензометрии, которые способны фиксировать лишьдеформации «сжатия-растяжения» и изгибные колебания элементов пути вдостаточно низком диапазоне частот. Эти системы не позволяют в полной мереучитывать вибрационные воздействия на путь, что существенно уменьшает объеминформации,необходимойдлядетальнойоценкиработыэлементовжелезнодорожного пути под поездной нагрузкой. Кроме того, значительнойпроблемойпримененияизмерительныхсистем,основанныхнасредствахтензометрии, требующей дополнительного исследования, является согласованиемест расположения датчиков: напряжения в подошве рельса измеряются вшпальных ящиках, а нагрузки на рельс – на шпалах.Внастоящеевремясуществуетнеобходимостьсозданияметодикивибродиагностики, дающей возможность производить экспресс-анализ состоянияВСП на участках с различными типами ПРС по динамическим параметрам, ипозволяющей принимать наиболее оптимальные решения при планировании работпоремонтупутииеготекущемусодержаниюсучетомвоздействия9обращающегося подвижного состава.ВовторойглавеЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГОПРОМЕЖУТОЧНЫХ«МЕТОДИКАПУТИРЕЛЬСОВЫХСВИБРОДИАГНОСТИКИРАЗЛИЧНЫМИСКРЕПЛЕНИЙ»приведеныТИПАМИосновныеположения, предлагаемой автором, методики вибродиагностики, рассмотреныобщие принципы построения аппаратуры для измерения вибрации, изложенытехнические характеристики мобильного аппаратно-программного комплекса,методикаегокалибровки,представленопрограммноеобеспечениедляоперативного управления измерениями и анализа полученных данных.Основныеположенияметодикивибродиагностикизаключаютсявследующем.
Участок железнодорожного пути должен быть в техническиисправном состоянии. Балластная призма не должна иметь внешних признаковвыплесков, расстояние между осями шпал должно соответствовать эпюрераскладки.Железнодорожная колея на участках должна иметь допуски по уширениюплюс 8 мм, по сужению минус 4 мм; отступления геометрии рельсовой колеи недолжны превышать первой степени.Датчики вибрации устанавливают в 2-х сечениях исследуемого участкажелезнодорожного пути в соответствии с разработанной схемой.
С цельюминимизации взаимного влияния колебаний конструкций пути, с различнымитипами ПРС на участках их сопряжения, расстояние между сечениями должнобыть максимально возможным, а длина измерительного тракта не должна влиятьна результат измерений. Производят записи (не менее 5) процесса колебанийэлементов железнодорожного пути под воздействием поездной нагрузки.В качестве диагностируемых параметров вибрации элементов ВСП, покоторым производят сравнение рельсовых скреплений, предложено принимать:- пиковые (sp) и среднеквадратические (sе) значения (далее - СКЗ)виброперемещения, пиковые (υp) и СКЗ (υе) виброскорости рельса в центрешпального ящика и в середине шпалы на оси пути, характеризующие изгибные10колебания данных элементов, возникающие в них механические напряжения имощность вибродинамического воздействия;- коэффициент затухания (β) амплитуды виброскорости колебаний рельса поотношению к колебаниям шпалы, площади спектров виброскорости колебанийрельса (Aр) и шпалы (Aш) в диапазоне частот до 20 Гц и их отношение (γ),характеризующие изменение колебательной мощности и демпфирование вибрациивследствие рассеяния механической энергии;- отношения динамических сил, возникающих при движении поезда наподошве рельса и в середине железобетонной шпалы, к соответствующимстатическим силам.Для решения задач исследований механических колебаний (вибраций)железнодорожного пути, автором работы, использовался мобильный аппаратнопрограммный комплекс.
Все измерительные устройства, входящие в комплекссертифицированы и внесены в Государственный реестр средств измеренийРоссийской Федерации и Республики Казахстан.ВкачестведатчиковиспользовалисьвелосиметрыМВ-25Д-В,преобразующие механические колебания в электрические сигналы и служащие дляизмерения скорости колебаний.Рабочий диапазон частот вибродатчиков – от 1 до 1000 Гц.
Согласно теоремеКотельникова-Найквиста-Шеннона, сигнал может быть восстановлен точно, еслион имеет ограниченный спектр и частота дискретизации не менее чем в два разапревышает ширину спектра сигнала. Таким образом, принятая при проведениизаписи и обработки сигнала частота дискретизации виброизмерительного канала в8000 Гц (соответственно период опроса датчика 0,000125 с), позволилапроизводить измерения при помощи, разработанного автором, мобильногоаппаратно-программного комплекса с 4-х кратным запасом необходимой точности.Применение такой высокой частоты дискретизации практически исключилопропуск пиковых значений сигнала.Пакет программного обеспечения для решения задач исследования вибрациижелезнодорожного пути включает в себя базовую программу «LGraph2»,11используемую для записи сигналов на жесткий диск, и пакет прикладныхпрограммных продуктов фирмы “Mathsoft Engineering & Education, Inc.” –“Mathcad”.
Для обеспечения возможности проведения подробного анализадинамического воздействия от известной осевой нагрузки (в данной работе электровоз ВЛ-80с), разработана специальная программа, позволяющая вырезать изобщей записи сигнала интересующий фрагмент. Программа написана на языке С++и совместима с программным пакетом рассмотренным выше.
Стуктурная схемапрограммы обработки и визуализации данных представлена на рис. 1.В третьей главе «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ПУТЬ» приведены результаты натурныхэкспериментальныхисследованийпараметроввибрацииэлементовжелезнодорожного пути с ПРС типа Vossloh W-14 при воздействии электровозаВЛ-80с, и на основании их анализа, выявлены основные закономерностивоздействия подвижного состава на путь, являющиеся практической основойметодики вибродиагностики.Натурные измерения вибрации элементов ВСП проводились на участке путиПК 4035-4045УПЧ-46. Для выявления наиболее значимых критериев оценкивоздействия подвижного состава на путь, был выбран участок с ПРС типа VosslohW-14.
На рис. 2 показан схематический фрагмент поперечного профиля ВСП суказанием мест установки датчиков вибрации. Записи вибрации элементов ВСПпроизводилисьв2-хсеченияхданногоучастка,имеющиходинаковыехарактеристики на прямом горизонтальном участке железнодорожного пути.12Рисунок 1 – Стуктурная схема программы обработки и визуализации данных13Рисунок 2 Схема установки датчиков1 - середина шпалы на оси пути; 2 –подошва рельса в центре шпального ящика; 3 – опорнаячасть клеммы; 4 - конец шпалыЗаписи производились в летний период. В таблице 1 представлены данные поскоростям движения подвижного состава и численности записей.
Скоростьдвижения подвижного состава определяли по виброграммам.На рисунке 3 предсавлены виброграмма и ее спектр, полученные на подошверельса при проходе пассажирского состава со скоростью 100 км/ч.70ммс35035700123456789101112131415t c400320Vk24016080011010031 10f k ГцРисунок 3 – Виброграмма и ее спектр, полученные на подошве рельса Vossloh W14 при проходе пассажирского состава со скоростью 100 км/ч14Таблица 1 – Данные по скоростям движения подвижного состава и численностизаписейСкоростьдвижения,км/ч4550535961636667Численностьзаписей888881688Скоростьдвижения,км/ч6970717374757678Численностьзаписей88888888Скоростьдвижения,км/ч798182869195100103Численностьзаписей888888168В целях выявления закономерностей вибрации ВСП от воздействияподвижного состава, анализ производился при известных характеристикахисточника вибрации и известной нагрузке на ось от подвижного состава.
Вчастности, для 80% грузовых и пассажирских составов для данной магистральнойлинии в качестве тяговой силы используется электровоз ВЛ-80с с осевой нагрузкойРст=12 т.По результатам корреляционно-регрессионного анализа получена теснаявзаимосвязь между скоростью (V, км/ч) подвижного состава и параметрамивибрации, введенными автором в качестве оценочных критериев при проведениивибродиагностики. Сравнение зависимостей нелинейной и линейной форм покоэффициентам детерминации показало, что исследуемые зависимости наилучшимобразом аппроксимируются функциями нелинейной формы. Для основныхпоказателей получены уравнения регрессии степенной формы (рис. 4, 5).
Приаппроксимации зависимостей функцией степенной формы, для критерия Фишеравыполняется соотношение Fрасч ˃ Fкрит, а для коэффициента детерминации,соответственно, R2расч ˃ R2крит. Следовательно, исследуемые показатели (оценочныекритерии) достаточно хорошо описываются фактором скорости движения экипажа.Анализ результатов проведенных измерений показал:- зависимости пиковых (sp) и СКЗ (sе) виброперемещения, а также зависимостиотношения динамических сил к статическим силам от скорости (V) локомотива,описываются степенными функциями с достаточно высокими коэффициентами15детерминации (от 0,7184 до 0,918), и могут использоваться на экспериментальныхучастках при текущем содержании, среднем и капитальном ремонтах пути вкачестве основных критериев оценки при выборе типа скрепления;- зависимости пиковых (υp, аp) и СКЗ (υе, ае) виброскорости и виброускоренияот скорости (V) локомотива имеют низкий (менее 0,3037) коэффициентдетерминации и могут использоваться в качестве дополнительных критериев кбалловой оценке состояния пути по результатам прохода путеизмерительноговагонаирезультатамэкспресс-анализаметодомвибродиагностикиэксплуатируемых участков сопряжений пути с различными типами ПРС. s е , мкм150100y = 0,0003x2,7752R² = 0,9185000,0020,0040,0060,0080,00V, км/ч100,00120,00Рисунок 4 – Зависимость СКЗ виброперемещения на серединежелезобетонной шпалы от скорости движения электровоза ВЛ-80с sp , мкм400,00350,00300,00y = 0,1117x1,7292R² = 0,8957250,00200,00150,00100,0050,000,000,0020,0040,0060,0080,00V, км/ч100,00120,00Рисунок 5 – Зависимость пикового значения виброперемещения подошвырельса от скорости движения электровоза ВЛ-80с16В четвертой главе «ОЦЕНКАПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЬСОВЫХСКРЕПЛЕНИЙ МЕТОДОМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ» по результатам натурныхизмерений произведено сравнение параметров отклика конструкций пути сразличными типами ПРС при воздействии подвижного состава и осуществленвыбор оптимального типа скрепления для данного участка.
Исследованияпроводились на 5-ти участках сопряжений 7-ми различных типов ПРСмагистральных линий УПЧ-30 и УПЧ-46 АО «НК «КТЖ».На рис. 6 представлена схема расположения датчиков на участке пути с ПРСVossloh W-14 и ЖБР65-Ш. Экспериментальные исследования выполнены на 40354036 километре участка укрупненной Алматинской дистанции пути (УПЧ-46) АО«НК» КТЖ».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
