Танирбергенов М. А., Баубеков Е.Е., Кайнарбеков А.К.

 

Республика Казахстан, город Алматы

 

ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЛЬСОВ

 

На работу рельсов в пути оказывают влияние следующие факторы: частота приложения нагрузок от подвижного состава [1]; величина осевых нагрузок [2]; скорости движения грузовых и пассажирских поездов [3]; род тяги и тип локомотива [4]; план и профиль линии [5]; качество металла, из которого изготовлены рельсы [6]; технология рельсопрокатного производства [7]; неравноупругость подрельсового основания [8]; климатические условия [9]; и др. факторы.

Установленные в настоящее время нормы межремонтного (между усиленными капитальными или капитальными ремонтами пути) тоннажа [10], пропущенного по рельсам, учитывают количество дефектных рельсов, изъятых из пути в одиночном порядке. Дефектность рельсов определяется характером динамических воздействий на путь; средними и Максимальными осевыми нагрузками; конструкцией подвижного состава; структурой грузопотока  по   числу  осей  подвижного  состава  разной  конструкции   с различной загруженностью и скоростями движения и другими факторами. Между величиной пропущенного тоннажа и количеством изъятых из пути дефектных рельсов имеется нелинейная зависимость.

Исследования влияния осевых нагрузок на срок службы рельсов показали, что один и тот же уровень одиночного изъятия рельсов из пути (5-6 шт/км) при осевых нагрузках 157-167 кН (16-17 тс) достигается приблизительно в 1,5 раза быстрее, чем при нагрузках 88-98 кН (9-10 тс).

В работах Мелентьева Л.П. между статической нагрузкой на ось грузового вагона и количеством изъятых из пути рельсов найдена определенная зависимость. Изъятие рельсов по дефектам особенно заметно возрастает за пределами пропуска нормативного тоннажа [5]. Так, после пропуска 700 млн.т брутто для рельсов Р65 изъятие увеличивается в 3-5 раз по сравнению с их изъятием до пропуска 500 млн. т брутто. При этом для рельсов, изымаемым из пути по дефектам 21, 30г, 53.1[11] составляет 60-90 % от общего количества снимаемых с пути рельсов.

Вес рельса, его очертание, качество рельсовой стали и особенности изготовления находятся между собой в тесной взаимосвязи и прямо зависят от осевых нагрузок, скоростей движения и грузонапряженности линии [12]. Все перечисленные требования как по качеству рельсов, так и по условиям эксплуатации их в пути сводятся, в конечном счете, к одному показателю -сроку службы рельсов.

Многочисленными исследованиями ученых были определены зависимости срока службы рельсов от различных факторов. Проф. В.Я.Шульгой были предложены зависимости одиночного изъятия рельсов (j;,) от уровня грузонапряженности участка пути (Г) и средней осевой нагрузки (Р):

 

Jр = 31,08*Г-0.53                                                                                   (1)

Jр =100 + 7,222*(Р-11)                                                               (2)

 

Проф. Г.М. Шахунянцем [13] были предложены зависимости для определения межремонтного тоннажа для рельсов по износу с учетом комплексного влияния различных характеристик конструкции пути в целом:

 

           (3)

 

где Тн - пропущенный тоннаж до капитального ремонта, млн. т брутто; - коэффициент влияния кривизны пути; - коэффициент влияния длины рельсов; - коэффициент влияния подрельсового основания; - коэффициент влияния балласта; - коэффициент состояния земляного полотна; - коэффициент, учитывающий мероприятия по снижению одиночного выхода рельсов;  — коэффициент учета мероприятий, изменяющих условия взаимодействия подвижного состава и пути (например, смазка боковых рабочих граней рельсов); - среднесетевой нормативный тоннаж для данного типа рельсов; Г- грузонапряженность участка пути; -значение средней динамической нагрузки на ось, соответствующее ; - средневзвешенное (по тоннажу) динамическое значение осевой нагрузки.

В соответствии с методикой проф. Н.П. Кондакова и проф. В.Я. Шульги срок службы рельсов (UP) определяется по следующей зависимости:

 

               (4)

 

где  e - основание натуральных логарифмов;  J -  момент инерции рельсов, см4;   - параметр, учитывающий влияние мощности рельсов на их одиночный выход; - коэффициент, учитывающий влияние длины рельсов; - коэффициент, учитывающий влияние жесткости подрельсового основания; - коэффициент, учитывающий влияние прочностных характеристик рельсовой стали; - коэффициент, учитывающий влияние скорости движения поездов; к KR- коэффициент, учитывающий влияние плана линии (кривизны пути); Т2 - тоннаж, прошедший по рельсам после капитального ремонта, включая расчетный год, млн. т брутто; Т1 - тоннаж, прошедший по рельсам после капитального ремонта до расчетного года, млн. т брутто.

Анализ формул (1-4) показывает, что в данных методиках расчета срока службы рельсов нашли отражение множество факторов, оказывающих влияние на работу рельсов.

В современных условиях эксплуатации необходимо оценить влияние интенсивности приложения нагрузок (грузонапряженность) и выявить особенности воздействия на отдельные элементы верхнего строения пути (в первую очередь - рельсы) осевых нагрузок повышенной величины (более 190 кН/ось).

Также при расчете срока службы рельсов в современных условиях необходимо учитывать влияние мер по продлению срока эксплуатации рельсов, таких как: шлифовка; перекладка с изменением рабочего канта; лубрикаций, в том числе дозированная; и другие меры. По предварительным данным, увеличение срока службы рельсов на 35-50% может быть достигнуто при выполнении необходимого объема работ по профильной шлифовке головки рельсов и дозированной их лубрикаций.

Особенности работы рельсов изучались в работах ученых докторов технических наук, профессоров В.Г.Альбрехта, Г.Е.Андреева, В.Н.Данилова, А.Ф.Золотарского, С.В.Амелина, М.Ф.Вериго, Б.Э. Хлюзберга, В.А.Грищенко, О.П.Ершкова, А.Л.Когака, З.Л. Крейниса, В.И.Новаковича, В.Л.Порошина, В.О.Певзнера, Н.Н.Путря, В.М.Филиппова, М.А.Чернышева, Г.М.Шахунянца, В.Л.Шульги, Е.А.Шура, Т.Г.Яковлевой, В.Ф.Лковлева, кандидатов технических наук А.Ю.Абдурашитова, А.И.Гасанова, Л.М.Дановского, Л.Г.Крысанова, В.С.Лысюка, Л.П.Мелентьева, О.С. Скворцова, Г.И. Тарнопольского и других.

 

 

Литература

 

1.     Альбрехт В.Г. Перспективы развития конструкций верхнего строения пути. /ЭИ ВИНИТИ/ "Путь и путевое хозяйство" Обзор информации. Вып.1.- М.: 1980.35 с.

2.     Дефектоскопия рельсов/А.К. Гурвич, Б.Л. Донвар, В.Б. Козлов, Л.И. Кузьмина, И.М. Лысенко, А.Н. Матвеев; М.: Транспорт, 1978. 374 с.

3.     Железнодорожный путь и подвижной состав для высоких скоростей движения/Золотарский А.Ф., Верпшнский СВ., Ершков О.П., Иващенко Г.Й., Шестаков В.Н., Чернышев М.А. - М.: Транспорт, 1974.293 с.

4.     Исследования работы рельсов в пути// Под ред. П.П.Цуканова. /Труды/ ВНИИЖТ Вып. 292.- М.: Транспорт, 1965. 232 с.

5.     Шур Е.А. Повреждения рельсов.- М.: Транспорт, 1971.108 с.

6.     Исследование контактно-усталостных разрушений рельсов в эксплуатации. /Казарковский Д.С., Ермолаев А.Н., Стадник Е.В., Чернявская С.Г. //Труды/УКРНИИМ "Производство ж.-д. рельсов и колес". - Харьков, 1980. С. 54-59.

7.     Челышев Н.А., Цвигун В.Н. Влияние технологических особенностей производства на вязкость разрушения рельсов//Известия Вузов/ Черная металлургия, № 4,1977. С. 70-72.

8.     Лысюк B.C. Анализ прочности пути с учетом интенсивности его использования. /Труды/ВНИИЖТ Вып. 501. - М.: Транспорт, 1973. С. 119-134.

9.     Фришман М.А. Как работает путь под поездами. - М.: Транспорт, 1975. 175 с.

10. Каменский В.Б. Новая система ведения путевого хозяйства на железных дорогах России. /Ж.-д. транспорт/ "Путь и путевое хозяйство": ЭИ/ЦКИИТЭИМПС. Вып.1 - 1995. С.1-23.

11. Каталог дефектов рельсов. НТД/ЦП-2-93. Признаки дефектных и остродефектных рельсов. НТД/ЦП-3-93. М.: Транспорт, 1993.

12.    Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. -М.: Транспорт, 1969.536с.

13. Шахунянц Г.М. О сроках службы рельсов/Путь и путевое хозяйство, 1971, №10. С. 15-18.