[02-2010] Влияние нормы ширины колеи на интенсивность ее уширения

[Admin]

Влияние нормы ширины колеи на интенсивность ее уширения

В.О. ПЕВЗНЕР, докт. техн. наук, О.К). БЕЛОЦВЕТОВА, канд. техн. наук, И.Б. ПЕТРОПАВЛОВСКАЯ, науч. сотр., Т.И. ГРОМОВА, вед. инж.

Для оценки влияния нормы ширины колеи на интенсивность ее уширения и боковой износ рельсов проанализировали результаты соответствующих наблюдений на восьми дорогах. Ряд данных предоставили СГУПС, РГУПС, РГОТУПС и УрГУПС.

В 2008 г. в ходе ремонта пути в одинаковых условиях эксплуатации заложили опытные и контрольные кривые с различной шириной колеи. По полученным на них данным установили зависимости изменения среднего, минимального и максимального значений от пропущенного тоннажа (рис. 1). Сводные данные аппроксимации зависимостей приведены в табл. 1. Свободные члены в уравнениях средних значений весьма близки с положительным сдвигом к номинальной ширине колеи при укладке.

Для численной оценки полученных результатов эти зависимости были аппроксимированы прямыми отрезками (рис. 2) с последующим сопоставлением угловых коэффициентов — углов наклона каждой линии по диапазонам пропущенного тоннажа (табл. 2).

Оказалось, что в диапазоне пропущенного тоннажа 2 — 30 млн т угловые коэффициенты в уравнениях по средним значениям при колее 1520 и 1530 мм практически совпадают, однако свободные члены при колее 1530 мм больше на 7 мм. В диапазоне 30 — 60 млн т угловой коэффициент при колее 1530 мм по максимальным значениям почти такой же, как при 1520 мм, а при средних значениях ниже, однако при ширине колеи 1530 мм свободные члены составляют в обеих зависимостях около 1541 мм. Это означает, что с сохранением существующей тенденции ширина колеи, требующая ограничения скорости движения, будет достигнута после пропуска около 50 млн т при колее 1530 мм и около 120 млн т при колее 1520 мм.

Общий анализ приведенных данных не дает основания утверждать, что увеличение нормы ширины колеи замедлит ее уширение. Для примера проведем статистический анализ угловых коэффициентов уравнений аппроксимации зависимости изменения ширины колеи от пропущенного тоннажа на пути с железобетонными шпалами и скреплением КБ при пропущенном тоннаже более 200 млн т.

Расчет выполнен по критерию Стьюдеита. В результате установлено, что различия между средними значениями угловых коэффициентов при норме колеи 1530 и 1520 мм статистически не значимы. Аналогичные выводы получены и для других значений пропущенного тоннажа.

Для технико-экономической оценки влияния изменения норматива ширины колеи необходимо определить возможное число смен рельсов из-за бокового износа без замены всей рельсошиалыюй решетки или промежуточных скреплений.

Анализ сведений о ширине колеи после смены рельсов показал следующее.

1. На пути с железобетонными шпалами при норме 1520 мм независимо от типа скреплений ширина колеи устанавливается в диапазоне 1524 — 1530 мм (в среднем 1528 мм) во всем рассмотренном диапазоне радиусов. Это связано с износом промежуточных скреплений, включая врезание кромки подошвы рельса в реборду подкладки.

2. В среднем при каждой смене рельсов ширина колеи увеличивается на 8 мм. Это означает, что при норме 1520 мм до достижения предельного уширения можно выполнить три смены рельсов без замены промежуточных скреплений, а при укладке во время третьей смены несимметричных подкладок — сделать и четвертую смену.

3. В пути с деревянными шпалами после смены рельсов ширина колеи может быть установлена близко к номинальной.

4. При нормативе 1530 мм после смены рельсов ширина колеи составляет около 1538 мм. Следовательно, уже при второй укладке рельсы должны изыматься из пути при износе менее нормативного (15 мм).

Устойчивое уширение колеи после смены рельсов без замены скреплений требует внесения изменений в систему ее оценки с введением дифференцированных нормативов или расширением границ неисправностей I и II степеней. Уширение колеи практически не зависит от тоннажа, после которого выполняется эта смена.

Затраты на техническое обслуживание пути в зависимости от нормы ширины колеи определяются следующими факторами:

интенсивностью уширения и бокового износа, которые влияют на частоту регулировки ширины колеи при выходе за границы соответствующих отступлений;

возможностью сплошных смен рельсов новыми или старогодными без замены скреплений;

необходимостью досрочной замены рельсошпальной решетки при расстройстве скреплений в объемах, исключающих возможность работ на перегонах вручную.

Максимально допустимый боковой износ головки рельса 15 мм. При ширине колеи 1520 мм первая промежуточная смена рельсов понадобится при достижении такого износа или тогда, когда колея достигнет 1535 мм и более при наработке п, млн т груза. После смены рельсов ширина колеи составляет около 1525 — 1530 мм, и при наработке последующих п2 млн т она увеличится до 1540 мм и более. Вторая смена рельсов приведет к уменьшению ширины колеи в среднем до 1532 мм. После пропуска п3 млн т колея достигнет 1546 — 1547 мм. Третья смена рельсов сузит колею с 1546 — 1547 до примерно 1535 — 1538 мм. Граничными условиями ширины колеи по существующему стандарту являются 1548 мм; следовательно, следующая смена рельсов произойдет при наработке меньшего тоннажа — п4 млн т при уширен и и колеи не на максимально допустимый боковой износ головки рельса 15 мм, а до 1548 мм. Таким образом, при норме колеи 1520 мм до снятия рельсошпальной решетки возможны минимум три смены рельсов при частичной замене негодных узлов скреплений.

При увеличении стандарта ширины колеи до 1530 мм первая промежуточная смена рельсов состоится во время достижения максимально допустимого бокового износа головки рельса 15 мм или уширснии колеи, когда она составит около 1545 мм при наработке т, млн т груза. После смены рельсов ширина колеи уменьшится до примерно 1538 мм. Следовательно, следующая смена рельсов произойдет при наработке меньшего количества тоннажа — т2 млн т при уширснии колеи не на максимально допустимый боковой износ головки 15 мм, а до 1548 мм. Значит, при увеличении нормы ширины колеи до 1530 мм уменьшается количество возможных смен рельсов из-за бокового износа до замены скреплений либо рельсошпальной решетки в целом или же, начиная со второй смены, рельсы придется изымать при износе меньше нормативного.

Что касается потребности в регулировке ширины колеи, то принципиальное значение имеет нелинейность зависимости уширения и износа от пропущенного тоннажа, а также неравномерность изменения ширины колеи по длине кривой. По полученным данным, интенсивность уширения колеи от начальной нормы не зависит.

Общая протяженность кривых с различной нормой ширины колеи (1520 мм по новым Г1ТЭ и 1530 мм — по старым) в диапазоне радиусов 350 — 650 м составляет 14,1 тыс. км.

Объемы работ, связанных с перешивкой пути в зависимости от норматива ширины колеи, можно оценить диапазоном допусков в соответствии с новой редакцией Инструкции ЦП-515 и по разбросу (СКО) значений ширины колеи на опытных кривых.

В кривых радиусом 650 — 350 м предельное уширсние при переходе на колею 1530 мм в рабочем диапазоне скоростей снижается в 1,6 раза. Пропорционально увеличивается объем регулирования ширины колеи. Разброс значений ширины колеи (СКО) для нормы 1530 мм по сравнению с колеей 1520 мм возрастает в 1,24 раза. Осредняя полученные оценки, можно сказать, что с увеличением норматива ширины колеи в таких кривых до I530 мм затраты на перешивку пути повысятся в 1,6 раз.

Таким образом, результаты эксплуатационных наблюдений подтвердили ранее полученный в экспериментах вывод о том, что с изменением норматива с 1520 до 1530 мм в кривых радиусом 350 — 650 м не замедлятся расстройства пути, но может значительно увеличиться объем работ, связанных с техническим обслуживанием.

[СЦБот]

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

Перенес: Admin