[11-2010] Температура закрепления рельсовых плетей

[Admin]

Температура закрепления рельсовых плетей

Г.Г. ЖУЛЕВ, А.Р. АХМЕТОВ

Опыт эксплуатации бесстыкового пути показал, что наряду с известными его преимуществами по сравнению со звеньевым для данной конструкции характерен и ряд специфических отказов технического и технологического характера. Они определяются особенностями конструкции, снижают ее надежность и эффективность и проявляются в виде потери устойчивости, возникновения дефектов того или иного рода в элементах верхнего строения, просадок, перекосов, «сбитых» направлений в плане, закреплении плетей при температуре рельсов, не соответствующей рекомендуемой и др. Решение проблемы обеспечения надежности и эффективности бесстыкового пути в любых условиях эксплуатации возможно на основе разработки технических решений и технологий, направленных на недопущение и устранение отказов при минимальном влиянии на перевозочный процесс.

Важнейшая роль в обеспечении безопасности движения поездов среди всех элементов верхнего строения отводится рельсам. В действующих в настоящее время ТУ — 2000 для всех дорог установлены рекомендуемые температуры закрепления плетей на постоянный режим. Эти температуры были повышены для всей сети распоряжением ОАО «РЖД» № 2022р «Об установлении временных норм эксплуатации бесстыкового пути» от 01.10.09. Исследования, проведенные еще в СССР, зафиксировали, что большая часть дефектов, обнаруженных в плетях бесстыкового пути, располагается в зоне сварных стыков, а изломы рельсов типа Р65 в основном происходят при низких температурах. К такому же выводу пришли и за рубежом.

Повышение рекомендуемой температуры закрепления рельсовых плетей не подтвердило ее влияние на появление дефектов того или иного рода, в том числе изломов. Ответ на вопрос о причинах возникновения этих повреждений можно получить, проанализировав статистические данные, полученные в 70 — 80 годах прошлого века на Куйбышевской дороге при исследовании плетей, закрепленных при разных температурах. В настоящее время грузонапряженность основных магистралей сети колеблется в пределах от 35 до 40 млн т*км брутто на 1 км в год, что примерно соответствует эксплуатационным условиям Куйбышевской дороги при проведении измерений.

Бесстыковой путь на дороге стали применять с 1972 г. Он представлял собой плети длиной до 800 м из рельсов типа Р65 (небольшое протяжение бесстыкового пути из рельсов Р50 во время исследований в учет не брали), шпалы железобетонные С-56, скрепления КБ, балласт щебеночный. Средняя длина плетей 537 м.

Бесстыковой путь укладывали на участках как с электрической, так и с тепловозной тягой (используемые типы локомотивов ВЛ10У, ВЛ10, ЧС2, 2ТЭ10Л, ТЭЗ), как на двухпутных, так и на однопутных участках. Средняя грузонапряженность на момент проведения исследований составляла около 40 млн т-км брутто на 1 км в год, плети находились в эксплуатации от одного года до девяти лет.

При обследовании обнаружили 304 дефекта и повреждения требующих восстановления плетей сваркой, 199 из них располагались на температурноподвижных участках (протяжение таких зон подсчитывалось по применявшейся в то время методике), что составляет 65,5 % (рис. 1). Количество дефектов, приходящихся на 1 км таких участков 0,303, а температурнонеподвижных — 0,167. При этом дефекты рельсов уравнительных пролетов не учитывали.

Дефекты и повреждения по временам года обнаруживали неравномерно (рис. 2). Как видно из рис. 2, большая часть дефектов и повреждений проявилась зимой (46 %), а меньшая часть — летом (9,8 %).

Все плети бесстыкового пути были закреплены на подрельсовом основании при температуре рельсов от + 2 °С до +44 °С. Этот температурный интервал разбили на четыре условные зоны, по которым распределили все уложенные рельсовые плети, имеющие дефекты и повреждения (рис. 3).

Методом математической статистики определили средние значения температуры закрепления всех уложенных рельсовых плетей и тех, которые имеют дефекты (рис. 4).

Проведенные исследования показывают, что увеличение длины рельсовых плетей до длины блок-участков и перегонов способствует повышению уровня обеспечения безопасности движения из-за уменьшения в рельсах общего количества дефектов и повреждений того или иного рода, требующих восстановления плетей сваркой. Температура закрепления практически не оказывает влияния на образование таких дефектов и повреждений. Большее их количество в плетях зимой связано с увеличением жесткости подрельсового основания за счет промерзания балластного слоя и земляного полотна.

Наиболее тяжкие последствия приносит потеря устойчивости бесстыкового пути. Выполненный анализ говорит о том, что для уменьшения вероятности таких отказов температура закрепления рельсовых плетей на постоянный режим должна быть достаточно высокой, т.е. такой, чтобы при их эксплуатации не менее 90 % годового времени в рельсах бесстыкового пути действовали растягивающие продольные силы.

По данным многолетних наблюдений за температурой рельсов, для ряда участков Куйбышевской дороги определили вероятность ожидаемых средних температур рельсов по декадам и часам в зависимости от облачности в течение года. Наибольшая амплитуда колебания температуры рельсов наблюдается при облачности 0 — 4 балла.

Таким образом, для Куйбышевской дороги рекомендуемая температура рельсов при закреплении плетей на постоянный режим эксплуатации составляет +40 °С, а согласно ТУ — 2000 она равна +30 °С ±5 °С.

Концепция динамической работы бесстыкового пути свидетельствует о том, что температура закрепления должна быть достаточно высокой. Это позволит более надежно обеспечить его устойчивость и создать более благоприятные условия для проведения различных ремонтных работ, в том числе и с применением путевых машин.

Температура закрепления плетей практически не влияет на появление в рельсах дефектов и повреждений того или иного рода, требующих восстановления плетей сваркой, что тоже доказывает необходимость их закрепления на постоянный режим при температурах более высоких, чем рекомендованные в ТУ — 2000.

При понижении температуры окружающей среды до экстремальных значений (вероятность возникновения таких температур за срок эксплуатации плетей очень мала), можно будет ограничить скорость движения поездов на наиболее опасных по условиям прочности рельсов участках пути. В любом случае это более целесообразно, чем занижать температуру закрепления.

В пределах температурноподвижных концевых участков рельсовых плетей дефектов и повреждений выявляется значительно больше, чем в температурнонеподвижных. Это свидетельствует о том, что наличие уравнительных пролетов понижает уровень безопасности движения поездов.

Ликвидация уравнительных пролетов позволит существенно повысить безопасность движения поездов за счет сокращения числа концевых участков.

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin