Жармаганбет Р.У.

Казахский университет путей сообщения

Потенциал оптимизации верхнего строения пути

Оценивая трудоемкость технического обслуживания элементов системы колесо - рельс и учитывая опыт текущего содержания пути, можно определить потенциал оптимизации подвижного состава в отношении его воздействия на путь, в том числе с точки зрения величины возникающих вертикальных сил.

Поведение экипажа при движении в колее. Поведение железнодорожного подвижного состава в колее в решающей степени определяется горизонтальными силами. Применительно к верхнему строению пути потенциал улучшения достаточно высок:

· за счет радиальной установки колесных пар в кривых с помощью перекрестных тяг в дизель – поездах возможно снижение возникающей в кривых квазистатических силы набегания. Колесные пары с принудительной установкой, дающей такой же эффект, до настоящего времени еще не могут быть реализованы;

· применение колесных пар с колесами, вращающимися на оси, позволит значительно снизить интенсивность проскальзываний колес в кривых малого радиуса. Эти проскальзывания возникают преимущественно на внутреннем рельсе пути в кривых радиусом 700 м и вызывают деформации головки рельса. Последние ведут к увеличению угла набегания колеса на наружный рельс кривой, что повышает боковой износ головки рельса и гребня бандажа. Одновременно повышается уровень шумоизлучения и вибраций. Устранение этих дефектов на поверхностях катания рельса и колеса требует значительных затрат;

· повышенная стабильность ходовой части и уменьшение неполрессоренных масс могли бы положительно повлиять на поперечную динамику в стрелочных переводах и переходных кривых. Конкретно это может быть достигнуто в тяговом подвижном составе за счет отказа от опорно-осевой подвески в тяговых двигателей, а в грузовых вагонах со скоростью движения - за счет введения вторичного поперечного подрессоривания;

· для того чтобы уменьшить квазистатические поперечные силы при движении подвижного состава в кривых малого радиуса, нужно при низкой скорости отключать гасители колебаний влияния или универсальные гасители, активизируя их лишь при высокой скорости. Причиной появления этого утверждения является повышенный износ рельсов в кривых малого радиуса и остряков стрелочных переводов, по которым в регулярной эксплуатации проходит подвижной состав, оборудованный такими гасителями. Последние предназначены для того, чтобы повысить предел скорости, при котором стабильный ход подвижного состава переходит в нестабильный. Таким образом, гасители, эффективные в диапазоне высокой скорости, при прохождении поездом кривых малого радиуса (особенно коротких переходных кривых или стрелочных переводов) ведут к увеличению поперечных динамических сил и повышенному износу пути и подвижного состава.

Вертикальные перемещения. Вертикальные колебания подвижного состава оказывают значительное влияние на процессы, происходящие в контакте колесо- рельс, и на поведение подвижного состава в колее при высокой скорости.

На базе германского опыта исследований напряжений в рельсах, согласно результатам проведенных исследований, квазистатические силы в контакте колеса с рельсом могут быть снижены за счет более низкого расположения общего центра тяжести. Поскольку величин вертикальной силы в контакте определяется коэффициентом наклона, в грузовых вагонах должно быть улучшено поперечное рессорное подвешивание.

Динамические силы в контакте определяются в основном величиной неподрессоренных масс. Их снижение возможно за счет уменьшения массы тележек вследствие применения более легких материалов и улучшенного рессорного подвешивания колесных пар в раме тележки. В грузовых вагонах следует ожидать положительного эффекта от увеличения расстояния между шкворнями ( в двухосных – от расстояния между колесными парами) .

Что касается конкретно возможной оптимизации конструкции пути, то в следующих главах мы решили остановиться на конкретно исследовании намагниченности концов рельсов в изолирующих стыках разной конструкции проведенном российскими исследователями, а также на конкретно самой оптимизации конструкции пути по критерию минимизации потенциальной энергии.