WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«УДК 625.143.3 А.Ю.Абдурашитов, к.т.н.,зав. отделением «Путь и путевое хозяйство» ОАО ВНИИЖТ « О разработке комплекса мер по реализации требований стратегии развития ОАО РЖД в части повышения срока ...»

УДК 625.143.3

А.Ю.Абдурашитов, к.т.н.,зав. отделением

«Путь и путевое хозяйство» ОАО ВНИИЖТ

« О разработке комплекса мер по реализации требований стратегии

развития ОАО РЖД в части повышения срока службы пути до 1,5 млрд.

т брутто к 2015 и 2,5 млрд. т брутто к 2030 г. при обеспечении

безопасности движения и минимизации стоимости жизненного цикла

конструкции пути».

В настоящее время формируется Стратегическая программа развития

ОАО «РЖД» на ближайшую и отдаленную перспективу. Решением секции «Путь и путевое хозяйство» ОАО «РЖД», утвержденным вице – президентом В.Б.Воробъевым 29.07.2010г. намечены цели: доведение межремонтного тоннажа к 2015 г. до 1,5 млрд.т брутто, а к 2030 г. до 2,5 млрд.т брутто.

На данный период межремонтный тоннаж в среднесетевых условиях составляет в лучшем случае около 700 млн. т брутто для бесстыкового пути, а в регионе с холодным климатом в 1,2 – 1,3 раза меньше.

Отечественной конструкции пути, которая может обеспечить срок службы даже 1,1 млрд. т брутто (который заложен в новом «Положении о системе ведения путевого хозяйства ОАО «РЖД», утвержденного распоряжением ОАО «РЖД» от 30 октября 2010 г. № 2211р) нет. Прежде всего это относится к основному элементу конструкции верхнего строения пути – рельсам.

Некоторыми специалистами путевого хозяйства высказывается мнение, что данную проблему нужно решать за счет приобретения рельсов, скреплений и т.д. за рубежом. Действительно, закупаемые в Японии рельсы российского профиля Р65 (производятся только для России), имеют срок службы в прямых и пологих кривых около 1 млрд. т брутто. Опыт эксплуатации на Сибирских железных дорогах еще недостаточен, чтобы определить их ресурс, так как большинство рельсов японского производства в конце 90-х укладывалось на Октябрьской железной дороге.



Необходимо обратить внимание на тот факт, что (по данным ЦП ОАО «РЖД») закупаемые в Японии рельсы в США служат в 2 и более раза дольше, чем рельсы производства Японии на Российских железных дорогах.

Таким образом, во первых -за наработку по рельсам 1 млрд. т брутто мы платим в 2 раза больше, чем США, во вторых – даже закупка в Японии рельсов с российским профилем Р65 не позволит обеспечить требуемую в стратегии развития долговечность рельсов.

Почему же это имеет место и что необходимо делать.

Прежде всего, из за конструкции и качества рельсов Р65, которые 1.

требуют существенного улучшения.

Необходимо разработать и внедрить систему ведения рельсового 2.

хозяйства. Без правильной организации ведения рельсового хозяйства обеспечить длительный срок их эксплуатации (даже при очень хорошем качестве рельсов) невозможно. Необходимо ввести практику учета рельсов за счет электронного паспорта на каждый рельс, который позволит отследить жизнь рельса от выпуска на заводе до отправки в металлолом (наработки по данному вопросу имеются у СО ВНИИЖТ), организовать правильную систему шлифования (сейчас это становится возможным в связи с передачей рельсошлифовальных поездов в аутсорсинг) и лубрикации рельсов и т.д. Необходимо определить экономическую целесообразность ремонта рельсов в стационарных условиях в зависимости от их фактического состояния и прогнозированного ресурса на второй срок службы, что сейчас не делается.

3. Провести ревизию норм устройства и содержания пути, в первую очередь бесстыкового, с учетом условий эксплуатации (осевые нагрузки, вес поезда, фактически реализуемые скорости грузовых и пассажирских поездов, региональные условия эксплуатации, влиянию которых уделяется на наш взгляд недостаточное внимание. Наработки по данному вопросу в институте имеются, в том числе и в СО ВНИИЖТ, их необходимо завершить и реализовать. Пересмотр ряда нормативов по содержанию пути в кривых (возвышение наружного рельса и т.д.) позволит сократить расходы на содержание пути без каких-либо дополнительных инвестиционных затрат.





В связи с изложенным предлагается необходимо проведение комплексных исследований, а именно:

1. Разработка и испытания конструкций железнодорожного пути, в первую очередь рельсов с усовершенствованным профилем, оптимизированных по стоимости и продолжительности жизненного цикла для различных условий эксплуатации.

В настоящее время рельсы отечественного производства существенно уступают по своим потребительским свойствам рельсам передовых стран Европы, США и Японии, а именно: по сроку службы в 2-3 раза (у отечественных 600-700 млн.т.бр., у зарубежных от 1,5 до 2,5 млрд.т.бр.), по геометрическим параметрам (прямолинейность поверхности катания, концевая искривленность, пропеллерность и т.д.), что приводит к резкому снижению качества сварных стыков.

–  –  –

Рельсы, производимые на Новокузнецком и Нижнетагильском металлургических комбинатах (НКМК и НТМК), не в полной мере отвечают современным и особенно перспективным условиям эксплуатации. На этих металлургических комбинатах не могут производиться даже рельсы класса В длиной 25 м, соответствующие национальному стандарту ГОСТ Р 51685-2000.

Сравнение качества российских рельсов производства КМК и НТМК (приблизительно равных между собой) с качеством лучших образцов зарубежных рельсов (производства Японии, Франции и других стран) свидетельствует о том, что термически упрочненные рельсы отечественного производства уступают лучшим термически упрочненным рельсам зарубежного производства по следующим параметрам:

- по прямолинейности (по всей длине и по концам рельсов);

- по качеству поверхности и отделки (торцы, болтовые отверстия, фаски);

- по чистоте стали по неметаллическим включениям и вредным примесям (сере, фосфору, водороду, кислороду);

- по прокаливаемости, обеспечивающей в зарубежных рельсах более высокий уровень твердости и прочности в зоне действия высоких контактных напряжений, а также высокую износостойкость;

- по остаточным напряжениям.

Для обеспечения нормативного срока службы рельсов 1, 1 млрд. т. Брутто, а в перспективе и 1,5 млрд.т брутто необходимо уже в ближайшей перспективе разработать и начать производство рельсов нового поколения с улучшенным профилем, включая увеличение высоты головки рельса, дифференцированную прочность (термообработкой) по сечению рельса, и т.д.

Разработка новых профилей рельсов для различных условий эксплуатации (кривые различных радиусов, участки пути с разной грузонапряженностью, разные скорости движения подвижного состава) должна осуществляться на основе выбранных критериев оптимизации профиля.

В качестве ведущих критериев следует выделить:

- Улучшение контактного взаимодействия поверхностей катания рельсов и колес с уменьшением контактных напряжений и снижением повреждаемости рельсов контактно-усталостными дефектами;

- Создание в головке дополнительного «запаса металла» на шлифовку с целью интенсификации шлифования рельсов в пути для предотвращения развития дефектов контактной усталости;

- Оптимизация внутренних напряжений в элементах сечения рельса под действием изгибающей нагрузки от колес подвижного состава;

- Оптимизация внутренних остаточных напряжений и геометрических характеристик (прямолинейности) рельса после термообработки по серийной и перспективной технологиям.

Существующие в настоящее время типы рельсов, отвечающие заданным значениям массы погонного метра (Р50, Р65, Р75), могут быть усовершенствованы с точки зрения описанных выше критериев эксплуатации. Необходимо рассматривать данный вопрос с точки зрения разработки дополнительного типа рельса (между Р65 и Р75). Такое более частое деление рельсов по массе погонного метра с соответствующими особенностями профиля характерно для стран с развитым грузовым и пассажирским движением, что доказывает экономическую эффективность такого подхода.

Кроме указанных выше критериев оптимизации контактного взаимодействия рельсов нового профиля с колесами подвижного состава следует также при разработке новых профилей рельса учитывать передачу нагрузки от подвижного состава на узел рельсового скрепления, шпалу и балластную призму.

Другим аспектом нового профиля рельса, рассмотрение которого необходимо при реализации данного проекта на этапе его промышленного внедрения, является влияние профиля рельса на технологию его термической обработки и обеспечение прямолинейности рельса – характеристики, которая в настоящее время в связи с развитием скоростного совмещенного с грузовым движения и перспективами реализации высокоскоростных проектов является крайне важной для рельсов, эксплуатирующихся на российских железных дорогах.

Профиль и размеры головки рельсов должны устанавливаться из условия обеспечения заданного срока службы по износу головки до предельных размеров и:

- с учетом существенных различий в характере взаимодействия различных областей рабочей поверхности головки рельса с колесами: для каждой области должна устанавливаться своя стратегия сочетания профилей, которая должна обеспечивать наименьшую повреждаемость рельса и колеса;

- на основе оценки контактных напряжений, возникающих в разных зонах взаимодействия рельсов и представительного набора профилей колес подвижного состава разного типа и сопоставления их с критическими напряжениями, превышение которых вызывает повреждение рельсов;

- с определением эволюции вследствие изнашивания профиля рельса при взаимодействии с представительным набором колес подвижного состава и установлении пропущенного тоннажа до окончания приработки системы «колесо-рельс» и предельного износа рельса на участках пути, воспроизводящих существующее распределение прямых и кривых участков на сети и представительные неровности;

- на основе минимизации функции накопления контактноусталостной повреждаемости в зоне выкружки и поверхности катания рельса при непревышении заданной интенсивности изнашивания рельса;

- с проверкой показателя, характеризующего устойчивость против схода для наиболее распространенного типа вагонов.

Получение результатов и рекомендаций по профилям головки рельса в данном объеме требует большого объема и времени для выполнения вычислительных работ. В докладе приведены лишь некоторые результаты исследований влияния профилей рельсов, новых и изношенных и их сочетания с новыми и изношенными колесами, на показатели их работы, а также перечень вопросов, которые необходимо исследовать (учитывая вышеизложенный перечень вопросов) для того, чтобы разработать рекомендации по оптимизации начального профиля головки рельса.

В 2010 году отделениями в институте выполнены следующие работы:

1. Расчет контактных напряжений различных типов рельсов методом конечных элементов.

Для проведения анализа распределения напряжений в зоне контакта колесо – рельс разработана объемная конечноэлементная модель (КЭМ), содержащая фрагмент рельса и колесо (рис. 1 и 2). Все элементы КЭМ смоделированы с полным геометрическим подобием натурным конструкциям.

Рис. 1. КЭМ для исследования НДС системы колесо – рельс.

Мощность расчетных моделей составляет более 200 тыс. узлов. Для значительного уменьшения количества используемых в расчете конечных элементов использованы свойства симметрии модели. В зоне контакта сетка элементов заметно сгущается (размер элемента менее чем 1 мм) для наиболее точного отображения результатов анализа. Для исследования напряженного состояния двухточечного контактирования используется более мощная КЭМ (около 400 тыс. узлов) с размером элемента 0,1 мм в зоне предполагаемых наибольших напряжений.

Рис. 2. КЭМ для исследования НДС двухточечного контакта системыколесо – рельс.

Использовались следующие граничные условия. По зоне подошвы рельса смоделирована жесткая заделка, контактная поверхность колеса и оси перемешается: при одноточечном контакте - только в вертикальном направлении, при двухточечном – в вертикальном и горизонтальном. Также использованы симметричные граничные условия. Остальные элементы не закреплены.

При решении были использованы следующие параметры:

–  –  –

Напряженно-деформированное состояние системы «Новое колесо – новый рельс» при одноточечном контактировании.

Проведен расчет НДС нового вагонного колеса и различных типов рельсов, как российского, так и зарубежного производства, проведен расчет рельсов Р 65 с увеличенной головкой (рельс Р 65 высотой 182 мм и рельс Р65 высотой 184 мм), а также рельса Р 65, выполненного по ГОСТ 8161-63 1963 года.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

–  –  –

Проведен расчет НДС нового вагонного колеса и различных типов рельсов при двухточечном контактировании при боковом усилии 10 тонн и вертикальной нагрузке 27 т/ось. В зоне контакта введен коэффициент трения f=0,3.

–  –  –

Напряженно-деформированное состояние системы «Изношенное колесо – новый рельс» при одноточечном контактировании.

В расчетах принималось два вида изношенного колеса: со средним и максимальным износом. Типовой для российских железных дорог рельс Р 65 посчитан для обоих видов износа, для зарубежных типов рельсов выполнен расчет при наибольшем износе вагонного колеса.

–  –  –

Влияние подуклонки на величину контактных напряжений Проведен расчет НДС системы «Новое вагонное колесо – новый рельс Р 65» при различных значениях подуклонки: от 0 до 1/12.

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.

–  –  –

Рис. 3. Возможные зоны контактирования колеса и рельса Одним из современных программных комплексов позволяющим решить данную задачу является «Универсальный механизм». Прогнозирование износа профилей железнодорожных колес и рельсов в ПК «Универсальный механизм» организовано на базе инструмента сканирования (многовариантного расчета, МВР), дополненного понятием эволюции. Под эволюцией понимается серия многовариантных расчетов одинаковой структуры, отличающихся друг от друга внешними условиями. В случае прогнозирования износа профиля изменяемыми внешними условиями являются формы профилей колес или рельсов, изменяющиеся в конце каждого МВР.

В программном комплексе предусмотрена возможность задания разных моделей изнашивания. Для расчетов была применена модель ВНИИЖТа.

В результате моделирования картина износа наружного рельса в кривом участке пути принимает вид приведенный на рис.4.

Рис. 4. Эволюция износа головки рельса в кривом участке пути При моделировании в идентичных условиях сравниваются профили новых рельсов марок: Р65, Р50, Р65 1963 года, Р50 1963 года, UIC 60, 141 AB, 136 RE, 132 RE. Полученные результаты моделирования приведены на рисунке 5.

Рис 5. Интенсивность бокового износа, мм/млн.т бр В ходе исследования был выполнен расчет интенсивности вертикального и бокового износа различных профилей рельсов, как отечественного, так и зарубежного производства, по методу, разработанному ВНИИЖТом с использованием программного комплекса «Универсальный механизм».

Рис.6. Изменение интенсивности износа рельсов различного типа с наработкой тоннажа Одним из основных факторов определяющих интенсивность бокового износа рельсов являются контактирующие формы поверхностей колеса и рельса. Следует особо отметить, что для различных типов рельсов интенсивность износа имеет существенное отличие в основном только на этапе «приработки» профилей колеса и рельса. В дальнейшем, как видно из рис 6, происходит их выравнивание. Из этого можно сделать вывод о том, что только изменением формы контактирующих поверхностей добиться существенного снижения интенсивности износа не представляется возможным.

2. Разработки и испытания новых и усовершенствованных элементов верхнего строения пути, включая подшпальное основание, обеспечивающих повышение межремонтного срока до 1500 и 2500 млн. т бр.

. Срок службы промежуточных рельсовых скреплений в целом, а также отдельных их деталей, в идеальном случае должен быть доведен до срока службы верхнего строения пути 1.5 млрд. т бр. к 2015 г. и 2,5 млрд. т. бр. к 2030 году.

Надежность скреплений должна быть доведена до уровня, при котором исключались бы или в несколько раз (2,53,5 раза) сокращались бы замены отказавших элементов при проведении текущего содержания и промежуточных ремонтов пути в течении его жизненного цикла.

Подшпальное основание должно быть доведено до уровня, при котором длительное время сохранялось бы стабильное состояние пути и заданные упруго-пластические свойства для определенных условий эксплуатации пути, отсутствовали бы значительные просадки, пучины и другие отступления в продольном профиле и плане верхнего строения, сокращались бы деформации и дефекты земляного полотна. С этой целью должны быть разработаны и испытаны различные конструкции подшпального основания оптимизированные для определенных условий эксплуатации пути с учетом климатических, геологических и других факторов. При этом необходимо ориентироваться на отечественный и зарубежный опыт использования новых конструкций и материалов (геосетки, георешетки, укрепительные и гидроизоляционные пленки, песчаногравийная смесь и др.).

В этой части предстоит разработать рациональные технологии создания тех или иных конструкций подшпального основания, а также недостающие для этих целей путевые машины и оборудование.

Наряду с разработкой различных конструкций подшпального основания, технологий и специализированных путевых машин для их сооружения на пути с щебеночным балластом, должны быть проработаны аналогичные вопросы по жесткому основанию пути, которое применяется на линиях, особенно высокоскоростных, в зарубежных странах. Должны быть разработаны также конструкции жесткого основания пути, которые сохраняли бы требуемые показатели надежности в климатических, геодезических и др. условиях, характерных для России.

Распространение конструкций пути на жестком основании на дорогах ОАО «РЖД» непосредственно зависит не только от их надежности, но и от эффективности технологий, специализированных машин для строительства, реконструкции и технического обслуживания такого пути. Все эти вопросы также являются предметом дальнейших исследований и опытноконструкторских проработок.

3. Разработка системы качества технического обслуживания

–  –  –

Разработка системы качества технического обслуживания пути затрачивает целый комплекс взаимосвязанных вопросов, касающихся требований к качественным показателям конструкций объектов железнодорожного пути и их элементов с учетом значимости и классности пути, контроля и проверки качества используемых изделий и материалов, контроля и проверки качества выполнения технологических операций, качества выполнения скрытых работ, требования к технологиям производства работ, к используемым путевым машинам и оборудованию, к устройствам контроля и управления качеством, а также с сертификацией и испытаниями изделий, с приемкой выполненных работ, пуском в эксплуатацию объектов железнодорожного пути и другое.

4. Разработка новых и усовершенствованных технических средств и технологий для текущего содержания, реконструкции и ремонтов железнодорожного пути с оптимизацией качественного и количественного парка путевой техники.

Доведение межремонтного срока пути до 1,5 млрд. т бр. и 2,5 млрд.

т бр. несомненно потребует постоянное обновление парка путевых машин (в настоящее время его износ по основным типам машин превышает 70%) в течении срока до 2015 г. и 2030 г.

Причем обновление парка путевых машин для реконструкции и ремонтов пути должно вестись в направлении создания новых высокопроизводительных и недостающих машин и оборудования, а количественный и качественный состав парка должен учитывать изменение объемов ремонтов при возрастании объемов перевозок и постепенном увеличении межремонтного срока пути.

Важнейшей задачей является разработка более производительных технологий и универсальных облегченных путевых машин и оборудования для текущего содержания пути в межремонтные сроки.

Особую актуальность решение этой задачи приобретает в условиях функционирования дирекции инфраструктуры и дирекции по ремонту пути, являющимися отдельными филиалами ОАО «РЖД».

5. Разработка нормативно-технической документации по организации, проведению и контролю качества путевых работ в условиях реформирования путевого комплекса ОАО «РЖД».

Решение вышеуказанных вопросов при доведении межремонтного срока пути до 1,5 млрд. т бр. к 2015 г. и до 2,5 млрд. т бр. к 2030 г., потребует разработки пакета нормативно-технической документации по организации, проведению и контролю качества работ, выполняемых при текущем содержании и ремонтах железнодорожного пути.

Этот пакет нормативно-технической документации должен определять оптимальные конструкции, технические параметры, нормативно-технические требования к объектам и элементам железнодорожного пути, порядок взаимодействия дирекции инфраструктуры и дирекции по ремонтам пути, а также их подразделений, при выполнении всех видов путевых работ при

Похожие работы:

«ГЛАВА ТРЕТЬЯ 25 апреля (8 мая) сводными повстанческими отрядами Южной и Задонской группами белых был взят Ростов-на-Дону. Одновременно со стороны Таганрога в него вошли части 11-го армейского пехотного корпуса немцев. Др...»

«ДОГОВОР № СВ-Алт-7/13 УПРАВЛЕНИЯ МНОГОКВАРТИРНЫМ ДОМОМ (между собственником помещений в многоквартирном доме и управляющей организацией) Москва 7 iT 2013 г. г. Государственное унитарное предприятие города Москвы Дирекция единого заказчика Алтуфьевского района, (далее...»

«90 УДК 130.2 О. Р. Демидова "Чужое как свое", или физиология плагиата В статье анализируются эстетическая природа и структурнофункциональные характеристики феномена плагиата, рассматриваемого в жанровой парадигме физиологического очерка...»

«293 ISSN 2305-8420 Российский гуманитарный журнал. 2016. Том 5. №3 DOI: 10.15643/libartrus-2016.3.4 Жанровая градация политического дискурса © Е. Ю. Алешина Пензенский государственный университет Россия, 440026 г. Пенза, ул. Красная, 40. Email: alcatherine@yandex.ru Проблема жанровой специфики политического дискур...»

«ДОГОВОР № _ на оказание транспортных услуг г. Оренбург "" _ 20_ года Общество с ограниченной ответственностью "Бен-Газ-Сакмара", в лице директора Фахрутдинова Дамира Ильдусовича, действующего на основании У...»

«Олег Юрьевич Каменев Андрей Юрьевич Барановский Лечение пиявками. Теория и практика гирудотерапии Текст предоставлен издательством http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=9522380 Лечение пиявками. Теория и практика гирудотерапии: Весь; Санкт-Пете...»

«ТРТИЙ УРК Квартира, кмнaтa, мбель, цвет Глаглы I 3. LEKCIA Byt, izba, nbytok, farby Sloves I 1. Prirate sla k nzvom zobrazench predmetov. sla vypte slovne! ковёр _ вза _ телевизор _ камин _ крсло _ подшка _ стол _ картина _ рдио _ дивн _ лмпа _ ппельница _ книжн...»

«ИНСТРУКЦИЯ Alligator Bypass / Bypass Light Модуль обхода штатного транспондерного иммобилайзера Alligator Bypass / Bypass Light (далее "Модуль") предназначен для использования при установке автомобильных охранных систем с дистанционным либо автоматическим запуском двигателя на автомобили со штатным транспондерным иммобилайзером. Штатные транспондерны...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.