[06-1998] Эффективные методы использования динамического стабилизатора пути
 

Эффективные методы использования динамического стабилизатора пути

М.В.ПОПОВИЧ, В.Л.БОНДАРЬ, Б.Г.ВОЛКОВОЙНОВ

Стабилизированное состояние балластного слоя достигается взаимосвязанными технологическими операциями по выправке пути, уплотнению балластной призмы в подшпальной, откосно-плечевой и междупутной зонах. Цель такого комплекса работ — обеспечить упругость деформаций и предсказуемость поведения балласта при эксплуатации.

Ресурсосберегающие технологии ремонтов и текущего содержания пути предусматривают использование для объемного уплотнения балласта динамических стабилизаторов пути (ДСП). В результате работы ДСП степень уплотнения подшпальной зоны слоя такова, как при стабилизации после пропуска поездов.

В мировой практике накоплен большой опыт создания и эксплуатации ДСП на дорогах в различных условиях. Отечественные ученые и практики еще в 40-е годы предлагали конструкторские разработки машин для динамической стабилизации пути с передачей вертикальных вибрационных нагрузок через колесные пары. В 50-е годы ЦНИИ МПС провел серию экспериментов по вертикальному вибрационному воздействию на балластный слой через путевую решетку. В результате была доказана эффективность такого способа уплотнения. В силу ряда причин в то время не удалось довести начатые разработки до широкого внедрения.

ВНИИЖТ и транспортные вузы страны исследовали в своих научно-прикладных работах различные процессы, происходящие в балластном слое при уплотняющих воздействиях на него. Это позволило в данной статье провести качественную оценку технологических свойств рабочих органов ДСП, которые работают в различных режимах силового воздействия.


Общая схема ДСП показана на рис. 1 ,а. Он состоит из корпуса 1 с силовой установкой, трансмиссией, гидропневмооборудованием, и кабины управления 2. Корпус опирается на ходовые тележки 3 с приводными и неприводными колесными парами. Машина оборудуется системой 4 для контроля положения пути по уровню и продольного профиля. В отдельных случаях к ДСП дополнительно прицепляют двухосную платформу (на рис. 1 не показана), которая служит базой для размещения системы предварительной оценки геометрического положения пути.

Рабочий орган ДСП содержит три виброблока 5, опирающиеся через пневматические амортизаторы на промежуточную раму 6. Виброприводы блоков — де-балансные, соединенные с гидромотором и синхронизированные промежуточными карданными валами. Прижим виброблоков и их вертикальное перемещение из рабочего в транспортное положение и обратно осуществляют вертикальные гидроцилиндры.

Так устроен ДСП производства Екатеринбургского филиала Унитарного предприятия Калужский завод «Ремпутьмаш», построенный по проекту ЦКБпутьмаш.

Схема, поясняющая работу ДСП, показана на рис.

1,6. Как видно из рисунка, при непрерывном движении стабилизатора происходит силовое вибрационное воздействие через путевую решетку на балластный слой, вследствие чего осадка пути вместе с решеткой достигает Нос.

Характерные схемы сочетания направлений колебаний виброблока рабочего органа и вертикального прижима показаны на рис. 2. Схема на рис. 2,а соответствует силовому воздействию с вертикальными вибрированием и прижимом. Во ВНИИЖТс была проведена серия экспериментов с выправочно-стаби-лизирующей установкой, оборудованной эксцентриковым приводом вибраций, на пути с рельсами Р65 и различными типами подрельсового основания. Доказано, что вертикальная составляющая вибрирования позволяет достичь более эффективного стабилизирующего воздействия при меньшей энергоемкости (в 1,25—1,3 раза). Это объясняется тем, что в течение периода колебаний штамп (в данном случае — подошв шпал) отрывается от поверхности балластного слоя с последующим ударом по ней. В момент отрыва шпал от балласта происходит взаимное пассивное смещение частиц под действием сил упругости и тяжести в результате снижения сил внутреннего трения, а при ударе внутри слоя распространяются фронты волн упругих колебаний, приводящие к активным смещениям частиц, сопровождающимся их уплотнением.


ДСП с таким рабочим органом хорошо имитирует воздействие на путь проходящего поезда, когда под колесами путевая решетка прогибается, а под пролетными частями подвижного состава приподнимается.

В схеме на рис. 2,6 на балластный слой через путевую решетку передаются горизонтальные виброколебания, сочетающиеся с вертикальным прижимом. Такая схема не позволяет реализовать отрывный режим воздействия штампа с балластным слоем, а значит и нельзя достигнуть в течение периода колебаний разгрузок слоя балласта и относительных пассивных смещений частиц. При таком характере силового воздействия наблюдаются движения частиц балласта к торцам шпал у прилегающих слоев, а вертикальная составляющая вибросмещений появляется только на глубине 0,5—0,7 м.

Схема силового воздействия, показано на рис. 2,в, применяется в упоминавшемся ДСП. Каждый виброблок реализует горизонтальную составляющую колебаний, которая сочетается с вертикальной. Частоты колебаний в горизонтальной и вертикальной плоскостях находятся в кратном отношении, отчего траектории виброперемещений в вертикальной поперечной плоскости имеют вид фигур Лиссажу (рис. 2,г,д). При соотношении частот горизонтальной и вертикальной составляющих 1:2 получается горизонтальная «восьмерка», которая в зависимости от соотношения фаз колебаний может выродиться в седлообразную фигуру (см. рис. 2,г). Если соотношение частот горизонтальной и вертикальной составляющих 1:1 (см. рис. 2,д), то получается фигура Лиссажу в виде эллипса, вытянутого горизонтально (амплитуда горизонтальных колебаний больше) либо вертикально (амплитуда вертикальных колебаний больше).

При рациональном выборе параметров схема на рис. 2,в сочетает преимущества схем а и б. С одной стороны, обеспечивается эффективный отрывной виброударный режим взаимодействия штампа с балластом, а с другой — вспомогательные горизонтальные вибросмещения частиц способствуют их лучшему уплотнению.

Виброблоки 5 (см. рис. 1,а) ДСП, работающего по схеме в (см. рис. 2), соединены между собой карданными валами так, что соответственные дебалансы каждого блока последовательно вдоль машины повернуты на угол смещения фаз колебаний. Схема позволяет получить эффект бегущей вперед вдоль пути упругой волны колебаний путевой решетки, что имитирует поездную нагрузку. Таким образом балластный слой лучше уплотняется.

Более длинная зона силового воздействия, создаваемая тремя виброблоками и распространяемая бегущей волной, обусловливает сглаживание пути и уплотнение его на Нос. Поэтому рабочий проход даже без использования специальной контрольно-измерительной системы способствует более плавной установке пути по уровню.

На Октябрьской дороге в ПМС и дистанциях пути последние два года эксплуатируют несколько ДСП, сконструированные ЦКБпутьмаш. Значительный вклад в освоение новой машины внесли работники ПМС-88 (станция Рябово). Они периодически устраивали комиссионные испытания с участием представителей дороги, ЦКБпутьмаш, Екатеринбургского филиала ГУП «Ремпутьмаш», ВНИТИ, ВНИИЖТа, ПТКБ путейского главка. Проводились неоднократные испытания ДСП № 004 на главном ходу Москва—Санкт-Петербург. Стабилизатор пропускали после глубокой очистки щебня машиной СЧ-600 и выправки пути ВПО-ЗООО,

Оказалось, что при рабочих скоростях (приблизительно 1 — 1,1 км/ч) ДСП обеспечил среднюю осадку 30,2 мм. При этом не наблюдалось увеличения ширины колеи (благодаря специальным калибровочным устройствам), а происходило наоборот, сужение в среднем на 1 мм. Стабилизатор практически не меняет положение пути по уровню, оставляя первоначальное после работы ВПО-ЗООО возвышение полевой нити. На ДСП № 004 установлен дизель мощностью 230 кВт, поэтому на 1 мм осадки потребовалось 7,6 кВт мощности, а это меньше в 2—2,5 раза, чем при использовании аналогичных зарубежных машин.

Отмеченные преимущества свидетельствуют о технико-экономической целесообразности ДСП с рабочими органами, которые горизонтальную составляющую вибрирования сочетают с вертикальной, что позволяет использовать эффективный виброударный режим уплотнения с периодическим разгружением балласта для лучшего уплотнения частиц. И это подтвердила практика эксплуатации ДСП.

Однако отечественные ДСП необходимо совершенствовать дальше, и помимо решения проблем оптимального выбора параметров рабочих органов, надежности, эргономичности, экологичности следует использовать более мощные микропроцессоры для внедрения системы управления и контроля геометрии пути во время работы машины и при измерительных проездах. Требуется установить четкую систему оценки уплотненного состояния балластной призмы.

На дорогах Западной Европы применяют механизированные комплекты машин (MDZ), которые после глубокой очистки балласта выправляют колею с подбивкой выправочно-подбивочно-рихтовочными машинами, выравнивают балластную призму самоходными планировщиками и стабилизируют путь ДСП. Опыт использования комплектов показывает, что для пропуска высокоскоростных поездов требуется минимально трехкратный проход выправочно-под-бивочно-рихтовочных, планировочных машин, а также динамических стабилизаторов пути.

Поэтому и при работе отечественных ДСП совместно с машинами для глубокой очистки щебня целесообразно выполнять минимум два-три прохода: грубая стабилизация сразу после пропуска ЩОМ и вып-равочной машины и чистовая — после балластоуплотнительной (БУМ), планировщика (ПБГ) и выпра-вочно-подбивочно-рихтовочной машины.

Накопленный опыт и традиции создания современных уплотнительных путевых машин позволяет в будущем решить задачи оснащения парка путевых машин отечественной техникой.

г. Санкт-Петербург

Тема перенесена
 

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

Перенес: Admin