УДК 625.143.482

Касымжанова Куралай Советовна - соискатель

Казахский университет путей сообщения

г. Алматы, Казахстан

К ВОПРОСУ О ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ СЕТИ АО «НК «КАЗАХСТАН ТЕМIР ЖОЛЫ» («КТЖ»)

Протяженность бесстыкового пути (БСП) на сети АО «НК «КТЖ»» по [1] на 2006 г. достиг 6184 км главных путей, из их 23 км рельсовые плети (РП) длиной до блок-участка. В основном применяются рельсы Р65 и только на 5 % - рельсы типа Р50. РП уложены преимущественно на железобетонных шпалах (ЖБШ) типа ШС-1 с применением скрепления типа КБ. Средняя длина лежащих РП 385 м. Опыт эксплуатации, многочисленные расчеты, измерения параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) показывают, что принятая конструкция БСП вполне работоспособна во всех регионах Казахстана и при надлежащем содержании может быть долговечной и экономичной.

БСП открывает возможность для применения в больших количествах ЖБШ, выпускаемых в РК, что позволит сэкономить в значительных размерах дефицитные деревянные шпалы (ДШ), завозимые в основном из России. Возможность укладки БСП в конкретных условиях устанавливают сравнением допускаемой температурной амплитуды (ТА) [T], зависящей от конструкции пути и подвижного состава, с фактической ТА Т_А. Если Т_А< [T], то БСП можно укладывать. Значение Т_А - алгебраическую разность наивысшей t_maxmax и наинизшей t_minmin температуры рельсов (ТР), наблюдавшихся в данной местности. По ТУ-02 [2] сделан анализ расчетных летних t_maxmax и зимних t_minmin ТР в зависимости от расчетной ТА Т_А. Амплитуда Т_А = 90 ^оС включает выборку амплитуд от 88 до 92 ^оС, соответственно Т_А = 95 ^оС – от 93 до 97 ^оС, Т_А =100 ^оС – от 98 до 102 ^оС, Т_А =105 ^оС - от103 до 107 ^оС, Т_А = 110 ^оС – от 108 до 112 ^оС, Т_А = 115 ^оС – от 113 до 117 ^оС, Т_А = 120 ^оС - от 118 до 122 ^оС. Максимальное значение Т_А, отмеченное в ТУ-02, равно 119 ^оС. В таблице 1 приведен результат анализа, дающее обобщенное представление о температурных условиях сети АО «НК «КТЖ»».

Таблица 1 - Температурные условия сети ЖД АО «НК «КТЖ»»

Расчетная амплитуда ТА, ^оС	Границы выборки	Объем выборки, шт.	Средние значения выборок, ^оС		Крайние значения выборок, ^оС
			tmaxmax	tminmin	tmaxmax	tminmin
90	88-92	1	62	-26	62	-26
95	93-97	2	62,5	-34	64	-36
100	98-102	7 (191)*	62,1 (58)*	-39,7 (-42)*	66 (66)*	-50 (-49)*
105	103-107	21 (155)	62,8 (58)	-42,6 (-46)	69 (64)	-46.(-53)
110	108-112	21 (101)	62,3 (58)	-47,1 (-51)	66 (64)	-51 (-57)
115	113-117	9 (27)	62,3 (59)	-51,8 (-55)	64 (64)	-53 (-61)
120	118-122	1 (6)	62 (61)	-57 (-58)	62 (65)	-57 (-61)
Примечание. *Данные сети ЖД РФ

Амплитуда допускаемых изменений ТР равна [2]:

[T] = [Δt_y] + [Δt_p] - [Δt_з],

где [Δt_y] – допускаемое повышение ТР по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии сжимающих продольных сил; [Δt_p] - допускаемое понижение температуры РП по сравнению с температурой их закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих сил; [Δt_з] - минимальный интервал ТР, в котором окончательно закрепляют РП (для расчетов обычно принимают 10 ^оС, но не менее 5 ^оС).

Типовая конструкция БСП в крутых кривых – это рельсошпальная решетка (РШР) с ЖБШ типа ШС-1 или ШС-1у, раздельным скреплением марки КБ и закаленными рельсами типа Р65. Число ЖБШ на 1 км в кривых радиусом 1200 м и менее – 2000 шт. Балласт в кривых радиусом 500 м и менее - только из щебня скальных пород фракций 25 - 60, 25 - 70 мм. Ширина плеча балластной призмы (БлП) со стороны наружной нити - 35 см, откосы БлП не круче 1:1,5. Шпальные ящики заполняют до уровня верхней постели средней части ЖБШ.

Нормативное прижатие рельса к основанию в узле скрепления должно составлять 20 кН, что обеспечивает сопротивление продольному перемещению РП 25-30 кН/м. Для такой конструкции пути [Δt_y] в кривых радиусом 600 м равно 42 ^оС, 500 м - 39 ^оС, 400 м – 35 ^оС, 300

м – 27 ^оС. Значения [Δt_p] приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Допускаемые перепады температур

Локомотив	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [Δtp] ^оС, в кривых радиусом, м			Локомотив	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [Δtp] ^оС, в кривых радиусом, м
	500	400	300		500	400	300
ВЛ60,ВЛ60^к	74	72	76	2ТЭ10Л	78	77	78
ВЛ80,ВЛ80^к	80	84	88	ТЭ10	78	77	80
ВЛ80^Т,ВЛ80^с	82	83	83	ТЭП70	99	97	95
2ТЭ10М	82	78	73
Примечание: допускаемая скорость движения в кривой радиусом 500 м – 105 км/ч, 400 – 95 км/ч, 300 – 80 км/ч.

Возможность укладки БСП зависит и от ходовых качеств обращающихся по участку локомотивов. Для грузовых локомотивов в крутых кривых вне зависимости от радиуса [Δt_p] может быть представлено тремя значениями: 75, 80 и 85 ^оС. Амплитуды изменений [Т] в крутых кривых приведены в таблице 3.

Сравнение расчетных ТА с допускаемыми ТУ-02 показало, что БСП существующей конструкции, исходя из условий обеспечения прочности и устойчивости, может применяться в кривых радиусом 300 м при [Т] не более - 102 ^оС, радиусом 400 м [Т] – не более 110 ^оС, радиусом 500 м [Т] – не более 114 ^оС, радиусом 600 м [Т] – не более 117 ^оС.

Таблица 3 - Амплитуды допускаемых изменений ТР [Т] в кривых

Кривые участки радиусом, м	Амплитуды допускаемых изменений температур рельсов [Т] при [Δtp] ^оС
	75	80	85
600	75 + 42 – 10 = 107	80 + 42 – 10 = 112	85 + 42 – 10 = 117
500	75 + 39 – 10 = 104	80 + 39 – 10 = 109	85 + 39 – 10 = 114
400	75 + 35 – 10 = 100	80 + 35 – 10 = 105	85 + 35 – 10 = 110
300	75 + 27 – 10 = 92	80 + 27 – 10 = 97	85 + 27 – 10 = 102

В.Т. Семенов и Н.И. Карпущенко в [3] отмечали, в РФ на основании исследований предлагалось без ущерба для безопасности движения повысить для крутых кривых норматив устойчивости пути выбросу [Δt_y], несколько снизив коэффициент запаса К_у, который для кривых радиусом 300 м равен - 2,12, радиусом 400 м – 1,87 и радиусом 600 м – 1,77. С учетом этого откорректированные значения [Т] в кривых приведены в таблице 4.

Сравнение данных таблицы 4 с учетом повышения допускаемых изменений ТА [Т] с расчетными ТА Т_А (таблица 3) показало, что типовую конструкцию пути при обеспечении его прочности и устойчивости можно применять в кривых малого радиуса в районах с [Т] ≤ 105 ^оС (с учетом неблагоприятного воздействия подвижной нагрузки). Для районов с [Т] ≥ 105 ^оС конструкцию надо усовершенствовать. Значение допускаемого повышения ТР по сравнению с ТР их закрепления [Δt_y] можно повысить за счет внедрения рельсов более высокого качества, а также более надежной технологии их сварки. Это позволило бы увеличить допускаемые напряжения по прочности РП. Но прочность РП должна определяться последним этапом первого срока эксплуатации. Эта проблема и предмет специального исследования.

Для увеличения [Δt_y] нужно разработать меры повышения сопротивления перемещению пути в продольном (p) и поперечном (q) направлениях. Если значения сопротивлений р и q, увеличить в 1,2 и 1,5 раза, что отмечалось в [3-4], соответствует повышению в такой же пропорции [Δt_y], то амплитуды допускаемых изменений ТР рельсов расширятся.

Таблица 4 - Откорректированные значения [Т] в кривых

Кривые участки радиусом, м	Амплитуды допускаемых изменений температур рельсов [Т] при [Δtp] ^оС
	75	80	85
600	75 + 42 – 10 = 107	80 + 42 – 10 = 112	85 + 42 – 10 = 117
500	75 + 41 – 10 = 106	80 + 41 – 10 = 111	85 + 41 – 10 = 116
400	75 + 40 – 10 = 105	80 + 40 – 10 = 110	85 + 40 – 10 = 115
300	75 + 35 – 10 = 100	80 + 35 – 10 = 105	85 + 35 – 10 = 110

Для наиболее неблагоприятных случаев движения поездов при [Δt_p] =75 ^оС и росте [Δt_y] в 1,2 раза: [Т]₅₀₀ = 75 + 49 – 10 = 114 ^оС; [Т]₄₀₀ = 75 + 48 – 10 = 113 ^оС; [Т]₃₀₀ = 75 + 42 – 10 = 107 ^оС. При увеличении [Δt_y] в 1,5 раза: [Т]₅₀₀ = 75 + 61 – 10 = 126 ^оС; [Т]₄₀₀ = 75 + 60 – 10 = 125 ^оС; [Т]₃₀₀ = 75 + 52 – 10 = 117 ^оС.

В ближайшие годы протяженность БСП увеличится. Одной из основных причин увеличения темпов прироста протяженности БСП является проявившийся в связи с падением объемов перевозок дисбаланс между сроками службы рельсов и шпал. При средней грузонапряженности, составившей в начале 2000 г. 13,3 млн. ткм брутто/км в год, и нормативной наработке поездной нагрузки 600 - 700 млн. т брутто ожидаемый срок службы объемнозакаленных рельсов равен 30- 35 годам. В то же время срок службы ДШ из хвойных пород древесины составляет около 15 лет. Для сети АО «НК «КТЖ»», на которых около 63 % развернутой длины главных путей уложено на ДШ, эта проблема стала ключевой после падения объема перевозок. Кроме изложенного следует отметить меньшие затраты на содержание БСП, его большую надежность с точки зрения обеспечения безопасности движения, сокращения дефектности рельсов и др. На 1 января 2006 г. протяженность БСП достигла 33 % от общей величины главных путей ЖД РК. При сложившихся темпах прироста общая протяженность БСП к 2007 г. достигла 7200 км, а к 2010 г. достигнет 8750 км, что составит порядка 50 % длины главных путей.

Литература

1. Кизатов Е.А. Научные основы модернизации и реформирования путевого комплекса АО «НК «Казахстан темiр жолы»»: автореф. … докт. техн. наук. 05.22.06 – Алматы.: КазАТК, 2006. – 35 с.

2. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. ЦП/17-02. Утвержден ЦЗ 23.12.02. – Астана.: Магистраль, 2002. – 68 с.

3. Семенов В.Т., Карпущенко Н.И. Состояние и перспективы развития путевого хозяйства. - Новосибирск.: Изд-во СГУ ПС, 2000. – 246 с.

4. Рзаев Т.К., Закиров Р.С. Обеспечение ресурсосберегающих технологических решений при оздоровлении верхнего строения пути при скоростном движении поездов. – Алматы.: Бастау, 2006. – 180 с.