Исследование особенностей работы пути на участках обращения тяжеловесных поездов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат технических наук Иванов, Александр Григорьевич

• Иванов, Александр Григорьевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иванов, Александр Григорьевич

ЕВЩЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Особенности работы высшогру зонапряженных участков железных дорог

1.2. Факторы , облавливающие угон пути . Обзор гипотез и теорий угона пути.

1.3. Цели ж задачи настоящего исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПУТЬ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ПОЕЗДОВ

ПРИ ЭЛЕКГРШЕСНОМ ТОРЮЖЕНИИ.

2.1. Определение тормозных сил при электрическом торможении.

2.2. Расчеты вписывания в кривые различных вагонов с; учетом действия продольных сил в поезде

2.3. Исследование дополнительного воздействия на путь тяжеловесных поездов при различных схемах их формирования.

2.4. Выводы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГОНА ПУТИ В ОНЦЕМ

СЛУЧАЕ ВЗАЖЮДЕЙСЕВШ РЕЛЬСА С ОСНОВАНИЕМ.

3.1. Составление уравнений, описывающих процессы упругих и остаточных перемещений рельсов при действии произвольно направленной, движущейся вдоль пути нагрузки

3.2. Решение подученного уравнения с учетом особенностей конструкций верхнего строения пути.

3.3. № or ов ариантные расчеты угона пути и анализ влияния различных факторов на угон

3.4. Расчеты угона пути тяжеловесными поездами.

3.5. Выводы

4. Э КШЕРИМЕНТ АЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Исследование режимов вождения поездов и условий работы пути при электрическом торшжении.

4.2. Обзор существующих способов измерения угона пути и продольных сил , возникающих в рельсах

4.3. Разработка бесконтактного электронно-оптического прибора для измерения угона пути и продольных сил , возникающих в рельсах

4.4. Экспериментальные измерения угона пути под проходящими поездами.

4.5. Выводы.

5. РАСПЕТ ЭШЗНОМИЯЕСЮЙ 1ШЕКГИШ0СГИ ОТ ВЩДРЕНШ РАЦШНАЛЬБЫХ СХЕМ ФОРМИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ПОЕЗДОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование особенностей работы пути на участках обращения тяжеловесных поездов»

Для обеспечгения увеличивающегося объема перевозочной работы фдет продолжено техническое перевооружение транспорта на основе внедрения новых более мощных локомотивов, прогрессивных типов вагонов с увеличенными погонными полезными нагрузками, в том числе специализированных, новых конструкций дути, дальнейшей электр1фикации грузонапряженных линий, автоблокировки и диспетчерской цен- 5 трализации , широкого внедрения прогрессивных технологических процессов . Одно из главных направлений освоения возрастающих об*ьемов перевозок - повышение массы поездов. Это позволяет уменьшать интенсивность движения на г^узонапряженных линиях, улучшить возможности производства ремонтных и строительных работ.Хорошим примером сюдружества науки и производства в деле освоения растущего грузооборота стала разработка комплексной технологии перевозок грузов соединенными поездами массой до 6 - 10 тыс.т. / при существовавшей норме 3 тыс.т. /.внедренной на Московской и других железных дорогах страны. Этот замечательный почин одобрен ЦК КПСС .Пршщипиальная особенность разработанного нового технологического процесса перевозки состоит в том, что формирование и пропуск поездов повышенной массы и длины производится в условиях существующих станционнБК путей. Поезда при этом пропускаются безостановочно от началБНОго до конечного пункта, что позволяет изыскивать резервы провозной способности грузонапряженных линий .Такой принцип организации движения поездов треф"ет минимальных капиталовложений, он в полной мере отвечает прсгрессивным направлениям организации движения поездов с учетом маршрзгтизации перевозок и перспектив развития вагонного парка .Вйсокогрузонапряженные участки в большинстве ввоем электрифицированы, в том числе полигон с грузонапряженностью более 80 млн. Т1см/км- брутто в год электрЕфицфован полностью . Это предъйвля:ет дополнительные требовании к верхнему строению пути ; электроизодяция узла скрепления, токопроводимость обычных стыков, заземление опор контактной сети через рельс , необходимость снятия напряжения при производстве работ с применением путеукладчиков . Кроме того, на участках с электротягой повсеместно применяют электрическое торможение .Средняя осевая нагрузка на таких участках выше среднесетевой, аозтощ и максимальные осевые нагрузки чаще наблюдаются на таких участках. В целом для- сети дорог СССР существует общая тенденция к тогду , что чем больше грузонапряженность , тем выше средние статистические осевые нагрузки / см. табл. I . I / .Все это усложняет работу элементов верхнего строения пути на высокогрузонапряженных участках и ведет к быстрому накоплению остаточных деформаций и повышенному выходг из строя элементов пути. Интенсивно выходят из строя рельсы по дефектам контактноусталостного происхоадения . Высокой интенсивности развития дефектов в головке рельса, способстз^ет повышенная осевая нагрузка.Таким образом, одиночный выход рельсов сильно возрастает при увеличении грузонапряженности / см. табл. 1.2 / .Угон железнодорожного пути, известный уже более ста лет, не раз служил предметом обсуждения на международных и всероссийских совещаниях и съездах инженеров пзгтей сообщения. Правда, в то далекое время , когда осевые нагрузки были относительно невелики , размер! движения малы / грузонапряженность низкая / проблема угона пути не стояла так остро . Но уже тогда, в результате наблюдений за угоном пути , были высказаны некоторые гипотезы и предположения о првроде возникновения угона пути .Угон пути - сложное и весьма нежелательное явление, приводящее к серьёзным нарушениям нормальной работы железнодорожного пути . Последствия угона : - образование в стыках слепых зазоров, что может привести к нарушению электроизоляции рельсовых цепей и опасности выброса пути, а также конструктивных зазоров, при которых возможен срез стыковых болтов и разъединение рельсов ; - сдвиг шпал со своих мест, что приводит к образованию просадок пути, особенно в стыках, являющихся наиболее напряженным местом пути; - перекашивание шпал, которое происходит при неодинаковом перемещении каждой жз рельсовых нитей и происходит сужение колеи .По данным нормативной станции ВНШЕТа на ликвидацию расстройств пути , происходящих от угона пути , pacxojiyeTCH около трети всех средств , затрачиваемых на текущее содержание пути .Учитывая чрезвычайную вредность угона пути , ученые-путейцы постоянно занимались теоретическими разработками и эксперименталь14 ными исследованиями этого явления .При малых размерах и скоростях движения грузовых поездов, состоящих из даухосных вагонов с небольшими нагрузками на оси и не имевших автотормозов , довольно успешно сопротивлялись угону конструкции пути того времени .Оснащение железнодорожного транспорта четырехосными грузовыми вагонами с теледаами и автотормозами , одновременно с переходом на тепловозную и электровозную тягу, то есть с увеличением мощности и массы локомотивов, привело к необходимости повсеместной борьбы с угоном пути . Разработанные противоугонные приспособления - противоугоны позволили к окончательному переходу на тележечные экипажи добиться продольной стабилизации пути . Из всех конструкций противоугонов наибольшее распространение получили пружинные противоутонн , малометаллоемкие и простые в эксплуатации .Однако с появлением шести и восьмиосных вагонов пружинные противоугоны оказались неспособными удержать щгть. Создание промежуточных скреплений с упругими прикрепителями способствовало некоторой стабилизации пути в продольном направлении. Но проблема рельсовых скреплений и с противоугонной точки зрения сейчас является наиболее актуальной .Увеличение массы подвижного состава, услоишение конструкции и мощности локомотивов приводило к необходимости усиливать борьбу с угоном пути. Новый этап этсй борьбы наступил с повсеместным применением электрического торможения , а в настоящее время с повышением осевых нагрузок и массы поездов. Тяжеловесные составы, развивающие значительные скорости движения, приводят к повышенному угону пути, особенно на участках электрического торможения.Это и побудило автора изучать рабо!з^ пути на участках обращения - 15 тяжеловесных поездов и в первую очередь угон пути на этих линиях.Попытки теоретического осмысления явлений угона пути начались в конце прошлого века. В 1887 году профессор ДЕОНСОН [ 6 1 высказал предположение, что угон возникает из-за сил трения между подрельсоБым основанием и подошвой рельса вследствие поворота сечений при его изгибе вертикальными силами .Далее Когоар и А.А.Васютынский Г 7 1 выдвинули предположение о причинах угона пути, связанных с наличием стыков. Коюар объяснял угон рельса косым ударом колес о головку противошерстного рельса , так как рельсы в стыке образуют угол в вертикальной плоскости, который с ударом Щ)оходит колесо. Васютынск1й считал причиной угона пути удар в противошерстный торец рельса в стыке колесом при наличии стыковой ступеньки .Оригинальную гипотезу о причинах угона пути высказал Рудницкий В.П. Гб ] , полагавший, что продольные силы, передаваемые колесами рельсам , приводят к упругому смещению находящейся непосредственно под колвсом опоры вместе с рельсом вдоль пути. При уходе колеса, с этой опоры она, освобождаясь от груза, проскальзывает под рельсом в первоначальное положение, то есть происходит остаточное смещение рельса относительно шпалы / угон рельсов / .Он первый заказал на зависимость , руществующую между жесткостью рельса и схзответствующей длиной участка, распределяющего давление сосредоточенного грзгза на шпалы и угоняющим воздействием на редьс21 колес экипажа .Обобщения Кюнера , как показали последующие наблюдения за путем, являются практически исчерпывающигли , за исключением разве что особенностей воздействия современного подвижного состава на путь и особенностей работы последнего в этих условиях, йонер первый поставил в расчетах угона силы угона в зависимость от сил сшротивления угону. Однако методы расчета, предложенные ЕЬнером, не учитывали отрыва рельса от основания и наличия упругости опор в продольном направлении . 1фоме того из-за использования весьма неточных методов расчета полученные им результаты с современной точки зрения нельзя признать удовлетворительными .В 30-40 годах появились гипотезы температурного угона пути профессора М.А.Фришмана и к.т.н. М.Т.Членова , в основе которых лежит предположение о разрядке тгемпературньк напряжений за счет вибрации при въезде колеса на стык [ 11,12 1 .Приведенные выше гипотезы, описывая процесс угона и возникающие при этом силы .учитывали только какую-либо причину, влияющую на процесс угона . Поэтому весьма большим шагом вперед явились работы профессора В.Г.Альбрехта Ггэ-Гб] , который в единую меха- 17 ническую систему, рассмотренную методами статики, ввел силы трения подошвы рельса по основанию и продольную упругость основания пути, учел отрыв рельса от основания, силы торможения и другие факторы.Профессор М.Ф.Вериго разработал основные принципы проектирования противоугонного промежуточного скрепления, приняв в качестве обязательного условия предупреждение проскальзывания рельса относительно опор .Угон бесстыкового пути и возникающие при этом силы, как динамический процесс и динамическую задачу, рассмотрел д.т.н. А.Я.Коган, впервые получивший дифференциальное уравнение продольных перемещений бесстыкового пути в зоне идущего поезда с учетом продольных деформаций рельса | 16 . Исследование продольных сил и решение уравнения позволяет исследовать процесс формирования угона во времени, что имеет особо важное значение . А.Я.Коган своим трудом дает направление для дальнейшего развития решения задачи об угоне железнодорожного пути .Профессор Г.М.Пйхунянц предложил расчетные формулы для определения необходимой жесткости пути с целью предотвращения угона пути при известных характеристиках промежуточного скрепления и известных деформациях угона Г 17 • Некоторые дополнения теоретических исследований В.Г.Альбрехта с экспериугентальнои проверкой провел М.С.Боченков 1 19 - 22 .Он же разработал схемы закрепления пути от угона на участках обращения шести и восьмиосных вагонов .Движущееся колесо создает силу угона, особенно при торможении:, под которой понимается не какая-то сосредоточенная сила, а совокупность переменных сил на контактах с одной стороны колес и рельсов, а с другой стороны рельсов и;промежуточных скреплений.Угон является волновым процессом с распространением продольных сил и продольных деформаций рельса, зависящих от степени задемпфированности системы, то есть от продольной упругости бадиаста и пути в целом. Все это привело к необходимости выразить связь действующих на рельс продольных сил и ускорений, развивающихся в различных точках рельса .Динамическая теория является ценным вкладом в дело понимания угона пути как такового. Дальнейшее ее развитие [ 2б1 способствует более точному выполнению требований, вытекающих из потребностей практических расчетов . - 19 1.4. ЦЕЛИ И ЭДДЧИ НАСТОЯЩЕГО ИООЛЩОВАНШ Повышенная масса поездов требует реализации значительных усилий в экстремальных режимах движения: большая тяга, интенсивное торможение, в том числе электрическое. Усугубляется воздействие поезда на путь в кривых, особенно малого радиуса. Усложняется вписывание подвижного состава в кривые при действии продольных сил в поездах.Дополнительные воздействия на путь при этом возрастают .Последние будут различными для разных вагонов .Указанные особенности взаимодействия будут зависить и от схем формирования тяжеловесных поездов. Значительные тормозные силы, продольные составляющие сил трения и боковые силы могут привести к интенсивному угону пути. В соответствии с перечисленньЕми особенностядж воздействия тяжеловесных поездов на путь наметим задачи данного исследования: 1. Исследовать вписывание в кривые различных вагонов с анализом влияния продольных сил на их вписывание ; 2. Рассмотреть и оценить особенности воздействия тяжеловесных поездов на путь в условиях электрического торможения; 3. Установить рациональные схемы формирования тяжеловесных поездов с точки зрения снижения их воздействия на путь при электрическом торможении; 4. Теоретически исследовать угон пути тяжеловесными поездагли , установить влияние боковых сил, а таклсе концентрации тормозных сил в пределах колесной базы электровоза на процесс угона.5. Разработать надежные приборы для измерения продольных перемещений элементов верхнего строения пути и провести экспериментальные измерения угона пути под проходящими поезданш: б.Дать оценку состояния пути на участках обращения тяжеловесных поездов , наметить рекомендации, направленные на снижение воздействия этих поездов на путь . - 20 2. ТЕОРЕГШЕСКОЕ ИССЛ1Щ0ВАНИЕ ВОЭДЕЙС?ГВШ НА ПУТЬ ТЯЖЕЛОBECFfflX ПОЕЗДОВ ПРИ ЭЛЕКГРШЕСКОМ TOHIGEEHM .2 . 1 . ОПРЩЕЛЕНИЕ ТОРМОЗНЫХ СШ1 ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОРМОЕЕНИИ .Тормозная сила электрического торможения , создаваемая двигателями электровозов, зависит от электрических параметров, характеризующих это торможение - силы тока и напряжения на электродвигателях , и от скорости движения поезда при этом .Эти характеристики обычно контролируются при изучении режимов вождения поездов .На рис. 2.1 показан принцип пользования номограммой .При 1Х^ 1800 В, Э == 200 А,"17 = 55 км/ч, Б = 200 кН .Развитием метода О.П.Ершкова для случая значительных продольных сил в поезде явились исследования доц. В.В.Х^гганенко Г 54 1, который разработал методику построения графиков-паспортов с учетом продольных сил в поезде. Расширил границы применимости графиков-паспортов к .т .н . М.И.Уманов 55 , выразивший действие продольных сил через дополнительные непогашенные ускорения .Качение колес железнодорожных экипажей всегда сопровождается более или менее значительным скольжением их по рельсам.Возникающие при этом силы трения особенно велики при вписывании экипажей в кривые. От уровня поперечных составляющих сил трения зависят боковые силы, передающиеся на путь, а продольные составляющие сил трения в сумме с касательными силами торможения могут привести к повышенному утону пути .Учитывая многообразие факторов , характеризующих процесс вписывания , О.П.Е?ршков пошел по щгти статистической оценки - 30 этих факторов 55 . Штересным оказался опыт построения зависимости сил , действующих при вписывании , от непогашенного ускорения. Ранее результаты расчетов обычно оформляли в функции от скорости движения экипажа по кривой заданного радиуса .Для сопоставления воздействий на путь восьмиосного и четырехосного полувагонов в кривых при действии на них продольных сил , возникающих в поездах при электрическом тормо- 31 жении построим графики-паспорта вписывания этих вагонов в кривые , В табл. 2.4 приведены необходимые характеристики этдх вагонов .На рис. 2.4 приведена зависимость X ^ах. ^ радиуса кривой из которой видно, что в пределах допустимых ускорений ЭС^ не превышает Х т а х - то есть тележка направляется наружной рельсовой нитью только по первой оси .Тогда вертикальная нагрузка на рельсовые нити будет равна Р Z Р , , 1 д р /2.40/ Продольные составляющие сил трения определялись по На рис. 2.6 приведен графж-паспорт: продольных составляющих сил трения при вписывании восьмиосного вагона в кривые .Кроме того построены графики-паспорта продольных составлшощих сил трения для электровозов ВЛ-бО и ВЛ-80 рис. 2.9 и 2.10 .Следует заметить, что зфавнения для различных осей экипажей отличаются лишь знаками перед слагаемыми: ГПк i*- ^ *'Ki,1i а для восьмиосного вагона еще и П1 ^ .43 -CLHO, м/с^ 1.0 V . K H j C , Л».Можно построить графики-паспорта продольных составляющих сил трения при учете сочленения тележек и других устройств, облегчающими вписывание железнодорожных экипажей в кривые .Для этого следует воспользоваться зависимостями , приведенными в I 51 1 . - 47 2.3 тОШЛОВШШ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПУТЬ ТЯЕЕЛОВЕСШХ ПОЕЗДОВ ПРИ РАЗЛШНЫК СХИШ Ж Ф0Р1\ШР0ВАНИЯ .Продольные силы в тяжеловесных составах существенно выше по сравнению с силами в обычных поездах. Особенно велики продольные силы в тяжеловесных поездах при электрическом торможении . Дополнительные воздействия на путь при этом достигают значительных величин. Продольная динамика поезда исследовалась многими учеными, среди которых академж АН УССР В.А.Лазарян, проф. В.Вершинский.Исследования показали , что продольные силы зависят от глногих факторов , в числе которых : режим и скорость движения поезда , характер груза и степень загрузки вагонов , их расположение в поезде , профиль ж план пути .При этом действующие в поезде ггродольные растягивающие или сжимающйв силы могут существенно изменить положение вагонов в рельсовой колее и боковое воздействие их на путь, особенно в кривых малого радиуса. Величина продольных сил влияет на безопасность движения поездов. В условиях сложного профиля и плана линии / когда с увеличением уклона и уменьшением радиуса кривой продольные силы возрастают / возможно выжимание вагонов из составов .Расшотрим влияние схем формирования тяжеловесных поездов на поперечные горизонтальные и верти1сальные силы, оказывающие повышенное воздействие на путь.Масса поездов неуклонно повышается. На отдельных участках, как правило на перевальных и при обращении тяжеловесных поездов, применяется кратная тяга . Электровозы при этом могут быть сосредоточены в голове состава или рассредоточены вдоль него - в голове, середине и в хвосте. В целом схема формирования тяжеловесных поездов зависит от целей , решаемых при организации перевозок и; местных возможностей и условий . Возможные схемы формирования тяжеловесных поездов рассмотрим с точки зрения оценки воздействия их на путь .Состав вагонов, оборудованных существующими центральными автосцепками ударно-тягового действия образует многозвенную шарнирно-стержневую цепь. Устойчивость в плане и в профиле прямолинейной формы такой механической системы, находящейся под действием сжимающих сил, зависит от расположения и характеристик связей её элементов с направляющими движение тележками и колесными парами. Посколы^г роль связей выполняют рессоры вагона, то есть упругие элементы, то система вагонов при достижении продольными - 49 сжимающими- силами некоторых определенных величин , называемьзх критич:ескими , примет новое положение . Это положение характеризуется взаимно перекошенными в плане и профиле вагонами - происходит потеря устойчивости такой системы .В слзгчае взаимодействия вагонов в кривом участке пути начальные углы поворотов в плане возрастают с уменьшением радиуса кривой и следоват-ельно возрастают дополнительные воздействия на путь , передаваемые от тележек .При растягивающей продольной силе возникают горизонтальные силы , направленные внутрь кривой ж стремящиеся сместить кузов вагона внутрь кривой. Эти дополнительные боковые силы действуют через автосцепку на подпятник вагона ж дальше на колесные пары.При этом эти силы разгружают направляющие оси тележек / снижают направляющие усилия/ и увеличивают наг1^з10г на внутренний рельс.При движении растянутого состава на прямом участке пути продольные силы, действующие на. вагоны, приводят к уменьшению колебании вагонов и. к снижению бокового воздействия на путь .Скачки Б величинах сил вызваны увеличением ширины колеи в кривых радиусом меньше 350 и 300 м соответственно на 10 и 15 мм по сравнению с прямыми и кривыми радасгсами более 350 м .Сопоставление рассмотренных вариантов формЕгрования тяжеловесных поездов приведено на рис. 2.12,г , где эпюры продольных сил, возникающих при этом, приведены в одном масштабе. Ш рис.В табл. 2.5 приведено сопоставление дополнительных воздействий на путь тяжеловесньк поездов при формировании их по рассмотренным схемам. При формировании тяжеловесных поездов необходимо учитывать повышенное воздействие на путь в условиях электрического торможения. Для уменьшения уровня продольных сил в поезде и снижения бокового и вертикального воздействия на, путь целесообразно формировать тяжеловесные поезда с рассредоточением электровозов по длине состава [ 4 4 ] .Все указанные схемы приведены на рис. 2.13, где для каждой из схем приведены эпюры продольных сил при установившемся режиме электрического торможения с линейным законом убывания продольных сил в пределах однотипных вагонов, имеющих одинаковую степень загрузки . Шсса всех поездов одинакова и они расположены на одинаковом затяжном спуске .В настоящее время и на обозримзгю перспективу четырехосные, шестиосные и воеьглиосные вагоны сЗудут эксплуатироваться совместно, расширится пгарк специализированного подвижного состава.Установим рациональную расстановку разлияных типов вагонов с точки зрения меньшего воздействия их на путь при электрическом торможении. тяжеловесный поезд, сформированный из восьмиосных вагонов ш представленный многозвенной шарнирно-стержневой цепью, тлеет вдвое меньше стержней и шарниров по сравнению с поездом, сформированным. из четырехосных вагонов. Количество перекосов и очагов появления дополнительных сил также будет соответственно меньше.Рис. 2.14 Эпюры продольных сил в поездах при формировании их из различных вагонов . - ео в табл. 2.6 приведено сопоставление суммарных воздействий тяжеловесных поездов на путь при различных схешх формирования составов из различных вагонов, проведенное с учетом уровня продольных сил в поездах / см. рис. 2.13 / и. зависимостей 2.48-2.54, учитывающих параметры различных вагонов, а также графиков-паспортов вписывания этих вагонов в кривые / см. рис. 2.5 и 2.7 / .Из табл. 2.5 и 2.6 следует, что при рациональной расстановке электровозов и различных вагонов по длине состава снижается воздействие тяжеловесных поездов на путь при рекуперативном торможении^ , то есть уменьшаются вертикальные ш боковые силы , передаваемые рельсам .Из графиков-паспортов вписывания в кривые восьмиосных и четырехосных вагонов следует , что наибольшие воздействия на путь оказывают направляющие оси первых тележек вагонов . Причем первая ось восьмжосшого вагона оказывает несколько большее боковое воздействие чем первая ось четырехосного вагона. Однако, податливость четырехосных вагонов действию продольных сил больше чем у восьмиосных. Установим уровень продольных сил при котором суммарное воздействие на путь первых осей этих вагонов уравняется . В соответствии с зависимостями 2.46 и 2.47 построены зависимости дополнительных непогашенных ускорений в функции от продольной силы / рис. 2.14 / , говорящие в пользу ВОСЬМИОСНЫХ вагонов . На рис. 2.15 приведены зависимости боковых сил в функции от продольной силы для четырехосных и восьмиосных вагонов .Теоретическое исследование воздействия на путь тяжеловесннк поездов позволяем сделать некоторые выводы , которые сводятся к следующему : 1. Номограшлы зависимости тормозных сил электрического торможения от его электрических параметров позволяют оперативно контролировать величины тормозных сил и не допуская юза управлять процессом торможения, уменьшить расход песка при этом , что в свою очередь снизит' износ рельсов и засорение балласта .2. Увеличение скорости движения поездов при электрическом торможении ведет к уменьшению продольных сил в поездах, а злачит и к снижению; воздействия на путь, согласно зависимости 3. При элвктршеском торможении на участках ограничения скорости необходимо наряду с уменьшением скорости уменьшать и силу тока на двигателях чтобы снизить воздействие подвижного состава на ослабленный путь .4. Исследование вписывания в кривые различных железнодорожных З1^ шгажей с учетом действия продольных сил позволило оценить их воздействие на путь при этом , определить касательные силы -при вписывании , влияющие на угон пути .5. Воздействие тяжеловесных составов на путь при электрическом торможении / дополнительные вертикальные и боковые силы / возможно снизить за счет рационального формирования поездов : а/ целесообразно рассредоточение электровозов по длине состава; б/ при формировании тяжеловесных поездов из различных вагонов целесообразна следующая их расстановка : Восьмиосные, шестиосные и далее четырехосные . - 65 ^ 3 ТЕаРЕЕШЕСКОЕ ИСС^ЩОВАНИЕ УГОНА ПУТИ В ОВЦЕМ ОШЧАЕ ВЗАШОдаЙСГВШ РЕЛЬСА С ОСНОВАНИЕМ. Угон пути - сложное явление, представляющее собой накопление продольных перемещении рельсов, возникающих от двщщихся колес подвижного состава, накопление напряжении в рельсах и их разрядку в виде перемещение! . Это определение , данное В.И.Меньшиковой в Г 251, наиболее полно отражает механику процесса угона пути.ПродолБНые. перемещения рельсов зависят; от совокупности переменных сил на контактах, с одной стороны колеса и рельса , а с другой рельса и. его основания. К продольным смещениям рельсов приводят и. изменения температуры, которые вызывают температурные напряжения, реализующиеся в перемещения как под поездами, так и без них.Изучению сил, передающихся рельсагл от колес подвижного сос

Заключение диссертации по теме «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог», Иванов, Александр Григорьевич

ЗАШИЕНИЕ . ОНЦИЕ ВЫВОДЫ И РЕЮМЕЗДАЦИИ .

Для оценки воздействия тяжеловесных поездов на путь в процессе проведенного исследования выполнены следующие работы .

1. Исследованы особенности воздействия на путь тяжеловесных поездов : определены тормозные силы при электрическом торможении , рассчитаны дополнительные горизонтальные и вертикальные воздействия на путь при различных схемах формирования поездов / в том числе из различных вагонов / , определены продольные составляющие сил трения при вписывании железнодорожных экипажей в кривые , построен график-паспорт восьмиосного вагона , дана оценка податливости различных вагонов действию продольных сил в поездах .

2. Составлено и решено уравнение , описывающее процессы упругих и остаточных смещений рельсов при действии произвольно направленной , движущейся вдоль пути нагрузки . Усовершенствован алгоритм расчета угона пути с учетом особенностей конструкции последнего . Произведены многовариантные расчеты утона пути , дан анализ влияния различных факторов на угон .

3. Исследованы режимы вождения поездов и условия работы пути при электрическом торможении . разработан бесконтактный электронно-оптический прибор для измерения угона пути под проходящими поездами / в том числе тяжеловесными /. Дана оценка угона пути тяжеловесными поездами .

На основе произведенных теоретических исследований и экспериментальных измерений представляется возможным сделать некоторые выводы , наметить мероприятия по обеспечению безопасного пропуска тяжеловесных поездов , по снижению воздействия их на путь , особенно при электрическом торможении , а также дать рекомендации по условиям содержания пути на таких участках. Основные выводы сводятся к следующему .

1. Воздействие тяжеловесных поездов на путь при электрическом торможении можно снизить за счет их рационального формирования . При этом целесообразно рассредоточить электровозы по длине состава, а в голову поезда ставить вагоны, имеющие большую погонную массу / восьмиосные, шестиосные, а затем уже четырехосные /. Предлагаемые схемы формирования позволяют также снизить уровень продольных сил в поездах .

2. Расчеты угона пути по программе, учитывающей действие боковых сил, позволяют определить рациональное соотношение тормозных сил электровозов и вагонов в тяжеловесных поездах, при котором угон пути будет минимальным, установить влияние боковой силы на угон пути , определить потребное сопротивление угону от различных железнодорожных экипажей .

3. Судя по результатам измерений угона пути, массовое движение тяжеловесных поездов моокет привести к увеличению угона. Рациональное формирование тяжеловесных поездов с рассредоточением электровозов позволит снизить интенсивность этого явления .

4. Переход на рациональные схемы формирования тяжеловесных поездов позволит снизить расходы по текущему содержанию пути на участках электрического торможения .

5. Предложенные номограммы зависимости тормозных сил электрического торможения от его параметров позволяют контролировать уровень тормозных сил , не допуская юза управлять процессом торможения.

В работе также получен ряд новых научных результатов , имеющих самостоятельное значение .

- В результате исследования вписывания в кривые восьмиосно-го вагона построен график-паспорт, который позволяет оценить воздействие этого экипажа на путь в кривых .

- Предложенные графики-паспорта продольных составляющих сил трения при вписывании в кривые железнодорожных экипажей позволяют определять эти силы .

- Исследование влияния действующих продольных сил в поездах на различные вагоны позволяет оценить особенности их воздействия на путь .

- Составленный алгоритм и программа расчета позволяют оценивать угон пути от произвольно направленной, движущейся вдоль пути нагрузки , решать вопросы по выбору параметров пространственной жесткости рельсовых скреплений , а также других характеристик пути , при которых угон пути будет сведен к минимуму .

- разработанный бесконтактный электронно-оптический прибор для измерения линейных перемещений показал свою работоспособность при измерениях продольных перемещений элементов верхнего строения пути под проходящими поездами .

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иванов, Александр Григорьевич, 1984 год

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981-1985. и на период до . 1990 года. В кн.: "Материалы ХХЗГС съезда ШСС". М., Политиздат, 1981, 223 с.

2. Постановление ЦК КПСС и СМ СССР Ж1233 от 31 декабря 1980 г. "О мерах по улучшению и комплексному "развитию железнодорожного транспорта в I98I-I985 годах".

3. Материалы ноябрьского / 1981 года / Пленума ЦК ШСС . М., Политиздат, 1981г.

4. Материалы ноябрьского . / 1982 года / Пленума ЦК ШСС . М., Политиздат, 1982 г.

5. Альбрехт В.Г., Бассарскин М.П., Варызгин Е.С. и другие . Современные конструкции; верхнего. строения железнодорожного пути . М., Транспорт, 1975, 280 с.

6. Васютынекий А. А. Усиление рельсовых стыков. Труды ХШ Совещательного съезда, инженеров службы пути русских железных дорог . 189 6 г.

7. Кйнер К.Э. Стабилизация рельсового пути, уничтожение зазоров и сварка .стыков на, магистральных железных дорогах . "Железнодорожное дело" , 1925 , № 8 и 9 .

8. Фришман М.А. Стабилизация пути от угона . Труда НИБИТ, вып. 4 , 1942 .

9. Членов М.Т. Длинные рельсы. М., Трансжелдориздат, 1952.

10. Альбрехт В.Г. Закрепление железнодорожного пути от угона. М., Трансжелдориздат, 1952.

11. Альбрехт В.Г. Угон железнодорожного пути и борьба с ним. М., Трансжелдориздат, 1958.

12. Альбрехт В.Г. О продольных силах, возникающих на поверхности соприкасания подошвы рельса и основания при проходе колес подвижного состава. Труда МИИГ, вып. 80/1, 1955.

13. Коган А.Я. Продольные силы в железнодорожном пути. Труда ВНИШТ, вып. 332, 1961.

14. Шахунянц Г.М. К расчету противоугонных характеристик скреплений. Труды МИИГ, вып. 272, 1968 .

15. Боченков М.С. Продольные силы и деформации в бесстыковом пути с автоматической разрядкой температурных напряжений. "Вестник ВНЙШТа", № , 1957 .

16. Боченков М.С. К вопросу о влиянии изгиба рельса на угон пути. ' Труды НИШТ, вып. 31, 1963 .

17. Боченков М.С. Угон пути возникающий в результате продольных перемещений подошвы рельса при изгибе под подвижной нагрузкой. Труды НИШТ, вып. 58 , 1966 .

18. Боченков М.С. Исследование угона пути при современных конструкциях подвижного состава и верхнего строения пути. Труды НИШТ, вып. 74, 19®.

19. Боченков М.С. Лабораторные исследования угона пути . Труды НИШТ, вып. 99, 1968.

20. Александров А.Я., Абраменко В.М. Об одной математической модели и методе решения задач угона железнодорожного пути. ДАН СССР, 1975, т. 224, &5, с. 1034-1037.

21. Александров А.Я., Абраменко В.М. Один метод решения задач угона железнодорожного пути. Труды НИШТ, вып. 107 , 1975, с. 3-17.

22. Меньшикова В.И. Динамические продольные силы и перемещения рельсов железнодорожного пути / угон пути /.

23. Труды ШШЕГ, вып. 466, 1972, с. 83-187 .

24. Меньшикова В. И. Решение задачи о расчете угона рельсов в наиболее общем случае взаимодействия основания с рельсом. Рукопись депонхфована в ЦНИИ ТЭИ МПС, 1974, J£ 172-74 .

25. Липский М.Ю. Тензометр МТПП для определения напряжений в рельсах. Труды БелИЖГ, вып. 90, 1966.

26. Монахов Б.Ф. О методике определения величин погонного сопротивления перемещению рельсов по шпалам на действующих линиях. Труды НИШТ, вып. 31, 1962 , с. 222-229.

27. Фришман М.А. Исследование взаимодействия пути и подвижного состава методом киносъемки. Трансжелдориздат, 1953.

28. Балакнн А.Г.-0 продольном перемещении рельсошпальной решетки и балластного слоя под действием подвижного состава. "Техника железных дорог", № 12, 1952.

29. Бромберг Е.М., Вериго М.Ф., Данилов В.Н., Фришшн. М.А.Взаимо-действие пути и подвижного состава. Трансжелдориздат, 1956 .

30. Карпущенко Н.И., Горох Н.А. Давление противоугонов на шпалы при рекуперативном торможении поездов и температурных деформациях рельсов. Труды НИВДТ, вып. 173, 1976, с. 19-24.

31. Коган А. Я. Метод осреднения в решении задачи угона железнодорожного пути. "Вестник ВНИШТ, 1981, № 3, с. 51-57.34. &ъъоъх>и>ък1 Jkru&uuEj^ f ОС'о* ЬЯяЛф&шУ-PvuyubodL оto potrvuxau fyib£rrbL%bQJbejr\ ixyvu*1. Лл.ЗйЛу 1972,19 7-II.

32. XxrUL Gvyffnty , (XxJlizjLc^OOJCJZ. ua Оч.1. В^схгъоС. .

33. Англ. пат., кл. G- I (г /G 01 L I/IO /, В 509044 , заявл. 23.04.76, № 18559/75, опубл. 26.04.78 .

34. Андрашко В.В., Иванов А.Г. Режимы вождения поездов рри рекуперативном торможении электровозами переменного тока и силы, воздействующие на путь. Труды ДИИГ, вып 204/21, 1979, с. 63-70 .

35. Трахтман Л.М. Электрическое торможение электроподвижного состава . М., Транспорт, 1965, с. 204.

36. Захарченко-Д.Д. и др. Подвижной состав электрических железных дорог / тяговые машины и трансформаторы /. М., Транспорт, 1968, с. 296.39. ГОСТ 2582-72.

37. Находкин. М.Д. и др. -Проектирование тяговых электрических машин. М., Транспорт, 1976, с. 624.

38. Правила тяговых расчетов для поездной работы. ШС и ВНИШТ. ' М., Транспорт, 1968, с. 296.

39. Вертинский С.В. Устойчивость вагонов от выжимания продольными силами при торможении,поезда. Труды ВНИШТ, вып. 425, 1970.

40. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь М., Транспорт, 19© .

41. Иванов А.Г. Снижение воздействия на путь тяжеловесных поездов при электрическом торможении за счет рациональной расстановки электровозов по длине состава. Труды ДИИГ, вып. 223/24,1982 .

42. Волошко Ю.Д., Иванов А.Г. Пути снижения воздействий тяжеловесных поездов на рельсовую колею при электрическом торможении . Труды ДИИГ, вып. 228/25 , 1983 .

43. Хейман X. Направление железнодорожных экипажей рельсовой колеёй. М., Транспорт , 1957 .

44. Королев К.П. Вписывание паравозов в кривые участки пути. М., Трансжелдориздат, Труды ВНИЖГ, вып. 37, 1950, с. 224.48. сJUudJUn. S\ SX^^Uy^ JLsbdoJ^fesL WW ^J^nJrtxJkjTL^^^

45. JUruxJ8Ln^9 55, A/8,S. 206 I.

46. Медель В.Б. Боковое давление колес тележечных экипажей при движении в кривых. М., Транспорт, Труды МНИТ, вып. 296, 1968, с. 207-301.

47. Куценко С. И. Динамика установившегося движения локомотивов в кривых. "Вища школа", Харьков, 1975, 130 с.

48. Ершков О.П. Расчеты поперечных горизонтальных сил в кривых. Труды ШИШТ, вып. 301, I960, с. 235.

49. Ершков О.П. Построение графиков-паспортов вписывания тележеч-ных экипажей в кривые. Труды ВНИИЖГ, вып.296, 1965,с. 191-243.

50. Ершков О.П. Применение графиков-паспортов для расчетов воздействия подвижного состава на путь.

51. Путь и путевое хозяйство" $ I , 1966 .

52. Цыганенко В.В. Определение горизонтальных поперечных сил в кривых с учетом продольных сил, действующих в составе . Труды ДИИГ, вып. 88, 1968, с. I06-II8.

53. Иванов А.Г. Расчеты угона пути в различных режимах движения с учетом боковой жесткости пути.Труды ДИИГ.вш.215/23,1981.

54. Волошко Ю.Д. Исследование условий работы железобетонных плит в основании стрелочного перевода . Труды ДИИГ, вып.51, 1964, с. 24-38.

55. Коган А.Я. Поперечные горизонтальные силы при движении железнодорожных экипажей по прямым участкам пути. Труды ВНИШТ, вып. 6Е9 , 1981 .

56. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике.М., "Наука", 19 68.

57. Андреевский М.Г. К вопросу сопротивления рельсового пути продольному сдвигу. Труды ТащИИГ, вып. 18, Ташкент , 1957.

58. Тихонов К.К. Технико-экономические расчеты в эксплуатации железных дорог. Трансжелдориздат, 1962.

59. Орловский -А.Н. Влияние режима вождения поездов по горноперевальным участкам на засоряемость балластного слоя пути песком, из песочниц локомотивов. Труды ДИИГ, вып.П7, с. 99-107,1970.

60. Фришман М.А., Орловский А.Н., Татуревич. А.П. Результаты экспериментальных исследований поперечных горизонтальных сил взаимодействия пути и подвижного состава на перевальных участках. Труды ДИИГ, вып. 138, 1972 , с. 16г-32.

61. Щульга В.Я., Кокин М.В., Лаптев В.А., Лобанова Н.С.

62. О повышении эффективности содержания железнодорожного пути на участках рекуперативного торможения. Труды МИИГ, вып. 615, 1978, с. 104 109 .

63. Еыкадоров А.Л- Повышение надежности рекуперативного торможении. Труды МИИГ, вып. 302 , М., Транспорт , 1909 .

64. Андрашко В.В., Иванов А.Г. Исследование износа рельсов на участках пути-с рекуперативным торможением электровозами переменного тока . ^копись депонирована в ЦНИИ ТЭИ MIC 22 июня 1979 г. № 934179 .

65. Фришман М.А., Волошко Ю.Д. и другие. Исследование условий работы пути на участках рекуперативного торможения поездов. Труды ДИИГ, вып. 99, Транспорт, М., 1969.

66. Леванков И.О., Орловский А.Н., Понырко В.Н., Цыганенко В.В. Исследование износа рельсов в условиях сложного плана и профиля на электрифицированных участках. Труды ДИИГ, вып 117, 1970 , с. 119-130.

67. Иванов А.Г. Исследование воздействия на путь при реостатном торможении . Рукопись депонирована в ЦНИИ ТЭИ МПС 15 октября 1981 г. J6 1443 .

68. Косяенко Ф.Б., Смуров Н.И., №анов А.Г. К вопросу об. измерении продольных динамических перемещений элементов железнодорожного пути. Труды ДИИГ, вып. 209/22, 1980 .

69. Смуров Н.И.,Иванов А.Г. Бесконтактный электронно-оптический: способ измерения продольных сил в рельсах под проходящими поездами. Рукопись депонирована в ЦНИИ ТЭИ MJC 27 декабря 1983 г. В 2350 .

70. ПРОРЕКТОР^Д^ИГа по научной раб о^^ШоЙейтш'\хашк о.м.is s j m-^b'ii 1пс *J^1. О BE

71. А РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНО-ИОСЛЩОШЕЛЬСЖСЙ РАБОТЫ

72. Материалы исследования были также использованы при составлении инструкции по вождению тяжеловесных поездов.1. Шароваров В.П.1. Волошко Ю.Д.1. JULc~ Шумейко А. С.1. Осипов A.M.