Определение запаса устойчивости бесстыкового пути с учетом его фактического текущего состояния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат наук Овчинников, Дмитрий Владиславович

• Овчинников, Дмитрий Владиславович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Овчинников, Дмитрий Владиславович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

1.1 Общие сведения о бесстыковом пути

1.2 Вопросы терминологии в области эксплуатации бесстыкового

пути

Выводы по главе 1

Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ

2.1 Существующие методы аналитической оценки устойчивости бесстыкового пути, анализ их преимуществ и недостатков

2.2 Краткое описание сущности метода конечных элементов

2.3.Конечно-элементная модель температурно-напряженной конструкции пути, ее отличия и возможности

2.4 Оценка устойчивости против выброса бесстыкового пути для различных условий эксплуатации в среде конечно-элементного анализа

2.5 Экспериментальное моделирование процесса потери устойчивости

на опытном полигоне СамГУПС

Выводы по главе 2

Глава 3 РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ В СРЕДЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА

3.1 Расчет максимально допустимых превышений температур рельса относительно температуры закрепления при наличии в пути неровности, совпадающей по форме с критической

3.2 Оценка устойчивости бесстыкового пути при отступлениях от норм содержания в плане с применением корректирующего коэффициента

3.3 Применение многослойной нейронной сети для аппроксимации результатов

3.4 Анализ устойчивости при наличии отступлений от норм содержания балластного слоя

3.5 Анализ устойчивости против выброса при сочетании неблагоприятных факторов

3.6 Вариативный подход к решению задачи устойчивости бесстыкового пути в

среде конечно-элементного анализа

Выводы по главе 3

Глава 4 ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

4.1 Существующие методы оценки запаса устойчивости пути

4.2 Методика оценки запаса устойчивости пути посредством поправочного коэффициента

4.3 Технология оценки запаса устойчивости бесстыкового пути на базе вагона-путеизмерителя

4.4 Апробация методики оценки запаса устойчивости

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

130

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение запаса устойчивости бесстыкового пути с учетом его фактического текущего состояния»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Бесстыковой путь на сегодняшний день является наиболее прогрессивной конструкцией верхнего строения пути и расширение полигона его применения является одной из приоритетных задач для исследователей. Согласно распоряжению правительства Российской Федерации № 877-р от 17.06.2008 «О стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской федерации до 2030 года дальнейшее развитие инфраструктуры железнодорожной отрасли потребует увеличения протяженности бесстыкового пути на 16 тыс. км. Однако, несмотря на ряд неоспоримых преимуществ перед звеньевым, бесстыковой путь все же имеет особенность, ограничивающую полигон его расширения: возникновение значительных продольных усилий в рельсовых плетях при изменении температуры рельсов относительно температуры закрепления. Долгое время укладка бесстыкового пути в кривых малых радиусов была ограничена именно из-за этого: радиус менее 350 метров считался не обеспечивающим достаточную устойчивость против выброса.

Дальнейшее расширение полигона бесстыкового пути, особенно в районах с суровыми климатическими условиями и регионами со значительными амплитудами температур, не представляется без разработки автоматизированных средств оценки состояния пути по критерию обеспечения устойчивости против выброса. Современные комплексы мониторинга железнодорожного пути позволяют контролировать параметры, значительно влияющие на максимально допустимые превышения температуры рельсов относительно температуры закрепления, такие как отступления от норм содержания пути в плане, а также отступления от норм содержания балластного слоя. В настоящее время становится возможным по результатам проходов вагонов-путеизмерителей давать фактическую оценку состояния пути, однако общепризнанного алгоритма количественной оценки запаса устойчивости против выброса, применяемого на сегодняшний день на практике,

нет - существующие отечественные методики определения предвыбросного состояния имеют как ряд преимуществ, так и недоработок, которые нуждаются в дальнейшем рассмотрении и уточнении. Таким образом, разработка методики по определению участков с минимальным запасом устойчивости представляет собой решение одной из наиболее актуальных проблем, связанных с эксплуатацией, а также увеличением протяженности бесстыкового пути. Своевременное выявление участков с запасом устойчивости, выходящим за рамки предельно допустимых значений, является, в том* числе, одной из важнейших задач по обеспечению безопасности движения поездов.

Цель работы: реализация автоматизированной оценки запаса устойчивости бесстыкового пути с учетом его фактического текущего состояния.

Методика исследования. Методика исследования основана на использовании комплекса теоретических и экспериментальных исследований, среди которых:

- методы строительной механики, динамики сооружений и устойчивости конструкций;

численные методы расчета конструкций верхнего строения железнодорожного пути с помощью электронно-вычислительных машин;

- экспериментальное исследование потери устойчивости участка пути посредством создания критических продольных усилий в рельсовых плетях;

- методы статистической обработки результатов экспериментов и их корреляционного анализа;

- методы моделирования законов распределения случайной величины.

Научная новизна.

Научную новизну представляют:

- конечно-элементная модель расчета устойчивости бесстыкового пути с нелинейными силами сопротивления балластного слоя и промежуточных рельсовых скреплений перемещениям рельсошпальной решетки, позволяющая

оценить величины критических продольных усилий при всевозможных сочетаниях ослабляющих факторов.

- методика оценки величины фактического запаса устойчивости пути с учетом его текущего состояния, реализованная с помощью поправочного коэффициента.

Практическая ценность диссертации:

- с помощью модели, разработанной в конечно-элементной среде, получены значения величин снижения максимально допускаемых превышений температуры рельсовых плетей относительно температуры закрепления при сочетании отступлений в плане и содержания балластного слоя.

- разработана методика определения запаса устойчивости с учетом его фактического состояния, которая может быть реализована на базе вагона-путеизмерите ля.

На защиту выносятся:

- конечно-элементная модель расчета устойчивости бесстыкового пути с нелинейными силами сопротивления балластного слоя и промежуточных рельсовых скреплений перемещениям рельсошпальной решетки, позволяющая оценить величины критических продольных усилий при всевозможных сочетаниях ослабляющих факторов.

- методика определения запаса устойчивости, основанная на снижении максимально допустимых превышений температуры рельсов относительно температуры закрепления при наличии отступлений от норм содержания пути в плане и отступлений от норм содержания балластной призмы.

Реализация и апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены: на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и перспективы изысканий, проектирования и эксплуатации железных дорог», проходившей в ИрГУПСе 19 - 23 апреля 2010 г., на двенадцатой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», проходившей в Москве 20-21 октября 2011

г., на IX научно-технической конференции с международным участием, проходившей в МИИТе 4-5 апреля 2012г., на международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту», проходившей в СамГУПСе в 2013 г., на заседаниях кафедры «Путь и строительство железных дорог» СамГУПСа, заседании кафедры «Путь и путевое хозяйство» МИИТа.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 статьях, из которых 3 опубликованы в журналах, входящих в перечень рекомендуемых ВАК ведущих периодических изданиях, 3 опубликованы в трудах конференций с международным участием.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, списка литературы из 105 наименований и двух приложений.

Глава 1 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ 1.1 Общие сведения о бесстыковом пути

При рассмотрении вопросов, связанных с температурно-напряженной конструкцией пути, так называемым бесстыковым путем, следует заранее определить, начиная с какой длины сварные рельсовые плети могут считаться бесстыковым путем.

В зависимости от температурной работы различают «рельсы обычной длины», «длинные рельсы» и «бесстыковой путь». Рельсами обычной длины принято называть такие, удлинение и укорочение которых при нагревании и остывании в пределах многолетних колебаний температур полностью компенсируется за счет стыковых зазоров. При стыковых зазорах 19 и 21 мм (что обычно и принимается при расчетах), начиная с температурной амплитуды 85°С и выше, рельс длиной 25 метров почти всегда нельзя относить к категории рельсов «обычной длины». Так как величина на дорогах нашей страны находится в пределах от 78 до 120°С, то для одной и той же конструкции пути наибольшие размеры «рельса обычной длины» будут меняться в зависимости от многолетних колебаний температуры в данном районе.

Длинными принято называть рельсы, у которых стыковой зазор равен нулю при температуре, меньшей, чем максимальная в данном районе. Дальнейшее повышение температуры приводит к торцевому нажатию рельсов друг на друга и действию на них дополнительных продольных сил [1]. Однако путь с «длинными» рельсами нельзя считать бесстыковым путем, хотя при нулевой величине стыковых зазоров при дальнейшем увеличении продольных усилий их температурная работа аналогична.

Бесстыковой путь - путь с рельсами такой длины, что при изменении температуры образуются два «дышащих» концевых участка рельсовой плети и средняя неподвижная часть неограниченной длины, в которой все изменения температуры реализуются в напряжениях и продольных силах ввиду наличия

сопротивления рельсошпальной решетки продольному и поперечному перемещениям [2].

Данная классификация полностью соответствует физическим процессам, происходящим в рельсовых плетях при изменении температуры.

Задача уменьшения количества стыков увеличением длины рельсов всегда была актуальной со времени появления и становления железных дорог. Связано это, в первую очередь, с негативными факторами влияния стыковых зазоров. Динамическое воздействие колес на путь в зоне стыка приводит к интенсивному росту остаточных деформаций и в элементах колеи, и в деталях подвижного состава. В связи с этим возможность сварки рельсов друг с другом при появлении соответствующих технических средств уже в конце XIX века сразу использовали во многих странах. В США в 1897 г. сварили рельсовую плеть длиной до 3 миль (до 5 км). В самом начале XX в. в Будапеште уже сваривали стыки на городских трамвайных путях. Известный специалист-железнодорожник К.Э. Кюнср в 1925 г. в профессиональном журнале «Железнодорожное дело» (№ 8) описал опыт «уничтожения зазоров и сварки стыков на магистральных дорогах» [3].

Впервые замысел устройства железнодорожного пути без стыков в России высказал инженер И. Ф. Стецевич еще в 1896 году. Он предложил укладывать путь с волнообразным в плане искривлением и за счет изменения стрел этих искривлений периодически производить удлинение или укорочение плети, снижая величины продольных сжимающих или растягивающих сил [4].

В Германии первый бесстыковой путь был проложен в 1924 году, в США -в 1930 году.

В 1932 году на направлении Купянск-Валуйки были впервые в России уложены рельсы длиной 37,5 метра. В этом же году рельсовые плети длиной 215-225 метров были уложены на мостах через реку Оку у Серпухова и через реку Волгу у Калязина. В это время начали укладывать на станционных путях сварные рельсы длиной 60-100 метров. В СССР в 1933 г. на станции

Подмосковная соорудили первый участок бесстыкового пути длиной All метров. В 1937 году на приемо-отправочных путях станции Данилов были уложены рельсовые плети длиной от 300 до 800 м.

Опытные работники путевого хозяйства сразу же заметили преимущества пути со сварными рельсовыми стыками перед звеньевым. В 90-е годы позапрошлого столетия инженеры-путейцы на своих съездах и страницах журналов уже обсуждали проблемы создания бесстыкового пути. Естественно, что первые шаги в решении проблемы бесстыкового пути делались в направлении разработки его конструкций с периодической сезонной разрядкой продольных температурных сил, а также начали появляться первые предложения по оценке максимально допустимых продольных усилий посредством различных методов. К сожалению, численные результаты, получаемые с помощью каждого из этих методов, при совершенно одинаковых во всех расчетах исходных данных часто весьма существенно отличались друг от друга. Такое различие в результатах предопределяется различиями расчетных схем в используемых методах расчета, принятыми в них допущениями и предположениями. Вследствие этого в каждом государстве существует своя собственная методика определения критических продольных усилий в рельсовых плетях с помощью индивидуального математического аппарата.

Для преодоления создавшегося положения на многих железных дорогах мира были поставлены специальные эксперименты по исследованию влияния конструкций пути и условий его содержания на процессы возникновения и развития выбросов пути и определения влияния различных эксплуатационных и конструктивных факторов на значения максимально допустимой температуры плетей относительно температуры закрепления, превышение которой приводит к «выбросам» пути. Такого рода опыты производились в научных организациях Венгрии, ФРГ, Англии, США, Японии и других стран.

Однако наиболее полный многосторонний комплекс таких опытов был проведен лабораторией бесстыкового пути Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта МПС (ВНИИЖТ МПС) под руководством кандидата технических наук, доцента Е.М. Бромберга.

Результаты значительной части этих опытов были опубликованы в трудах ВНИИЖТ [5, 6, 7, 8, 9].

В этих исследованиях, в частности, было приведено сопоставление результатов опытов с результатами расчетов устойчивости при использовании различных методов. Более подробно методики расчета устойчивости бесстыкового пути, их преимущества и недостатки, а также некоторые вопросы терминологии рассмотрены далее.

Результаты, полученные опытным путем, отличались от выводов, сделанных С. П. Першиным на основе энергетической модели бесстыкового пути [10], поэтому заведующим лабораторией «бесстыкового пути» Е.М. Бромбергом было принято решение при разработке первых «Временных технических указаний по укладке и эксплуатации температурно-напряженного пути без периодической (сезонной) разрядки напряжений» целиком опираться только на результаты прямых экспериментов, выполненных на стенде ВНИИЖТ МПС, что в то время - время становления бесстыкового пути в России - было наиболее верным решением [11].

Расширение полигона бесстыкового пути является одной из первостепенных задач исследователей в области путевого хозяйства как один из способов сокращения эксплуатационных расходов. Это прежде всего снижение затрат на содержание пути в зоне стыков до 80%. Также уменьшается сопротивление движению подвижного состава на 8 - 12%, увеличивается плавность хода и повышается комфортабельность поездки пассажиров. Известно, что на бесстыковом пути сокращаются объемы путевых работ, увеличиваются сроки службы элементов верхнего строения, снижается расход

электроэнергии и топлива на тягу поездов. Чем больше на дороге протяженность бесстыкового пути, тем меньше на ней возникает отказов в работе рельсов по ряду опасных дефектов и по неисправности рельсовых цепей: выход рельсов по острым дефектам примерно в 4 раза ниже, чем в звеньевом. Рельсы в бесстыковом пути до их замены пропускают тоннаж на 16,6% больше, чем в звеньевом, интенсивность бокового износа в кривых в бесстыковом пути меньше, чем в звеньевом.

На начало 2009 г. протяженность бесстыкового пути на сети дорог составила 70859 км или 57,2% развернутой длины главных путей. За счет выполнения в 2008 г. плановых заданий по реконструкции и ремонтам пути на 4,40 тыс. км увеличена протяженность главных путей на железобетонных шпалах и составила 76,44 тыс. км (62% от развернутой длины). На 2,37 тыс. км возросла протяженность главных путей с упругими скреплениями типа АРС и ЖБР и составила 12,14 тыс. км [12]. На начало же 2012 г. протяженность бесстыкового пути на сети дорог составила 80,5 тыс. км или 64,8% общей длины главных путей, что говорит о выраженной тенденции расширения полигона бесстыкового пути.

Основной целью расширения полигона бесстыкового пути является: улучшение условий взаимодействия пути и подвижного состава, повышение технико-экономической эффективности пути, обеспечение более плавного движения подвижного состава, а также улучшение работы систем автоматической централизации и блокировки за счет сокращения ударно-динамических зон, то есть болтовых стыков.

Однако для реализации преимуществ бесстыкового пути необходим тот минимум затрат труда при текущем содержании, который зависит от его особенностей. Эти затраты связаны прежде всего с требуемым закреплением плетей на шпалах с помощью промежуточных скреплений (расходы на подтяжку болтов и механизированным способом, и вручную примерно в 2 раза

меньше, чем на подбивку и выправку пути в зоне стыков), а также правильным вводом в расчетный температурный интервал.

Несмотря на ряд преимуществ перед звеньевым, главной особенностью бесстыкового пути, ограничивающей полигон его расширения является возникновение в рельсах значительных температурных сил (при превышении температуры закрепления плетей - сжимающих, а при низких температурах -растягивающих) [13, 14]. Поэтому одним из главных вопросов в области эксплуатации бесстыкового пути является своевременное выявление участков с предельно допустимыми продольными усилиями посредством автоматизированных диагностических средств, что позволяет повысить безопасность эксплуатации бесстыкового пути в целом.

1.2 Вопросы терминологии в области эксплуатации бесстыкового пути

Вопросы, связанные с поперечной устойчивостью бесстыкового пути, не перестают быть актуальными со времени создания и широкого внедрения данной конструкции, так как до сих пор не принята методика оценки безопасности пути с точки зрения его сопротивляемости выбросу. Следует отметить, что термин «устойчивость» весьма перегружен и используется повсеместно: в механике, математике, энергетике, биологии и ряде других наук. Особое значение в связи с этим приобретают вопросы терминологии: в настоящее время понятия устойчивости, выброса пути, потери устойчивости в различных источниках имеют определения, иногда противоречащие друг другу. Поэтому совершенно необходимо принять в качестве определения понятия устойчивости бесстыкового пути то его общее содержание, которое наиболее точно и полно будет отражать его суть [11].

Остановимся на определениях, указанных в наиболее часто используемых в теории и практике источниках:

- Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути, утвержденной Распоряжением ОАО «РЖД» №2788р от 29 декабря 2012 г. [15].

- Рекомендации по терминологии «Бесстыковой путь» [2].

- В. Г. Альбрехт «Бесстыковой путь» [1].

- М.Ф. Вериго «Новые методы в установлении норм устройства и содержания бесстыкового пути» [11].

- Определение, данное в курсе «Сопротивление материалов» [16].

В ТУ-2012 [15] понятие «устойчивость» употребляется многократно, как в самих указаниях, так и в прилагаемой терминологии, однако определения данного термина не указано, что можно считать существенной недоработкой. «Выброс», согласно инструкции по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути определяется как резкое нарушение продольной устойчивости бесстыкового пути в виде одно- или многоволнового горизонтального или вертикального искривления путевой решетки под действием сжимающих продольных сил.

В рекомендациях по терминологии бесстыкового пути [2] «устойчивость» определяется как устойчивость положения пути относительно перемещений и осадок под воздействием нагрузок от подвижного состава и температур. На устойчивость пути существенно влияет пластическое и упругое поведение балластного слоя и основания, а также жесткость рельсошпальной решетки. Выбросом же считается внезапное искривление железнодорожного пути в горизонтальной плоскости под воздействием продольных сил, величина которых превышает критическую сжимающую силу. Также обозначен термин «устойчивость против выброса», означающий устойчивость положения пути в горизонтальной (реже в вертикальной) плоскости при продольном изгибе, вследствие высоких сжимающих сил, зависящая от соотношения сил, действующих против выброса и вызывающих его. Следует отметить, что

данное определение устойчивости более всего подходит для описания понятия стабильности рельсовой колеи, нежели устойчивости против выброса.

В.Г. Альбрехт [1] отмечает устойчивость как одну из особенностей бесстыкового пути, обуславливающую требования к его конструкции и температурному режиму, то есть устойчивость под действием сжимающих продольных сил. Выброс, по мнению автора, это резкое искривление пути при достижении сжимающими продольными силами критических значений.

Определение устойчивости из курса строительных материалов, как наиболее содержательное, употребляет М.Ф. Вериго [11]: устойчивостью находящихся в равновесии конструкций и сооружений называют их способность после воздействия на них небольших сил, вызывающих превышение заранее установленных для их . работы уровней силовых воздействий или при небольшом превышении предельных допустимых отклонений в значениях других параметров, возвращаться в свое исходное состояние или практически близкое к нему с сохранением заданной работоспособности или функционирования, после того как силовые или другие отклонения в работе конструкций и сооружений будут уменьшены или вообще сняты.

Как совершенно правильно указано в курсе сопротивления материалов [16], понятие устойчивости в механике многогранно и может быть детально определено только в зависимости от объекта, к которому оно применяется, и от методов исследования этого объекта. Следуя методу Эйлера, если сила приложена строго вдоль оси стержня, то прямолинейное состояние стержня является состоянием его равновесия. Потерей же устойчивости называется такое изогнутое состояние стержня, которое также является состоянием его равновесия.

Проанализировав все вышеизложенные определения, можно прийти к выводу, что ни один из них, к сожалению, не отражает в полной мере физику происходящих в бесстыковом пути процессов.

Из практики наблюдения за реальными выбросами бесстыкового пути, а также из натурных экспериментов, проводимых Е.М. Бромбергом [5], совершенно очевидно, что искривления рельсошпальной решетки происходят только в горизонтальной плоскости, а не в вертикальной, как было указано в технических указаниях по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового, а также в терминологии [2, 17]. Несмотря на то, что железнодорожный путь относится к инженерным конструкциям и сооружениям, понятие, данное в «новых методах в установлении норм устройства и содержания бесстыкового пути», наиболее подходит для определения стабильности положения бесстыкового пути, то есть процесса, происходящего за достаточно длительный период времени. Потеря же устойчивости - мгновенно происходящий во времени процесс.

Анализ терминологии, употребляемой в указанных источниках, показал, что определение «выброса пути» в большей мере соответствует физическому процессу, описывающему данный термин, в то время как «устойчивость» и «стабильность» пути освещены довольно слабо. Поэтому необходимо снова остановиться на определении таких фундаментальных понятий в работе бесстыкового пути как устойчивость (либо устойчивость против выброса), выброс пути, а также стабильность положения рельсовых плетей. Таким образом, фундаментальные понятия в области эксплуатации бесстыкового пути в данной работе трактуются:

- устойчивостью бесстыкового пути (либо устойчивостью против выброса) называть способность бесстыкового пути бесконечно долго и неизменно сохранять свое проектное положение в плане (с учетом допускаемых значений сдвигов по устойчивости) при воздействии температурных продольных сжимающих усилий в рельсовых плетях;

- выбросом (либо потерей устойчивости) пути считать резкое искривление рельсошпальной решетки в горизонтальной плоскости с нарушением проектного положения пути в плане, выходящее за нормы

эксплуатации, ввиду возникновения критических температурных сжимающих сил. Следует отметить, что потеря устойчивости бесстыкового пути процесс необратимый, то есть путь не возвращается в свое первоначальное состояние после снятия температурных нагрузок;

- стабильностью положения рельсовых плетей называть способность бесстыкового пути в период эксплуатации между двумя смежными ремонтами, в технологии которых присутствует работа по восстановлению плана пути, сохранять свое проектное положение в плане (с учетом допускаемых значений в процессе эксплуатации) при воздействии на плети нагрузок от подвижного состава и температурных сжимающих сил;

- сдвигом (либо потерей стабильности) пути считать искривление рельсошпальной решетки в горизонтальной плоскости с нарушением проектного положения пути в плане, не выходящее за нормы эксплуатации ввиду возникновения в рельсах поперечных сдвигающих сил при одновременном воздействии поездных и температурных сил.

В данной работе остановимся на определении запаса устойчивости бесстыкового пути при воздействии только продольных температурных усилий без воздействия дополнительных факторов поездной нагрузки как ослабляющих, так и увеличивающих способность пути сопротивляться поперечным перемещениям.

Выводы по главе 1

1. Рассмотрены основные фундаментальные определения, на основании которых строятся все дальнейшие рассуждения.

2. Обозначены основные предпосылки становления бесстыкового пути как в России, так и за рубежом.

3. Показаны основные преимущества бесстыковой конструкции пути над звеньевой.

4. Проанализирована существующая терминология, применяемая в наиболее известных источниках.

5. Показаны основные недоработки и неточности определений, связанных со сферой эксплуатации бесстыкового пути, которые впоследствии могут привести к недопониманию среди авторов научных трудов по вопросам устойчивости.

6. Представлена терминология, используемая в диссертационной работе.

Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ 2.1 Существующие методы аналитической оценки устойчивости бесстыкового пути, анализ их преимуществ и недостатков

С началом становления бесстыкового пути сразу же остро встал вопрос о расчете максимально допустимых превышений температуры рельсов относительно температуры закрепления, причем как в России, так и за рубежом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Овчинников, Дмитрий Владиславович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бесстыковой путь /Альбрехт В. Г., Виногоров Н. П., Зверев Н. Б. и др. под редакцией В.Г. Альбрехта, А.Я. Когана, - М.: Транспорт, 2000, 408 с.

2. Рекомендации по терминологии «Бесстыковой путь»/ Организация сотрудничества железных дорог (ОСЖД), II издание, 2007.

3. Новакович В.И. Становление бесстыкового пути / Путь и путевое хозяйство. 2003. - №9. - 17-19 с.

4. Крейнис 3. Л. Бесстыковой путь. Как устроен и работает бесстыковой путь - М.: Маршрут, 2005.

5. Бромберг Е. М. Перспективы и проблемы развития бесстыкового пути на железных дорогах СССР // Тр. ВНИИЖТ. Вып. 244. М.: Трансжелдориздат, 1962. С. 5 - 18.

6. Экспериментальное изучение устойчивости бесстыкового пути // Тр. ВНИИЖТ. Вып. 244. М.: Трансжелдориздат, 1962. С. 129 - 163.

7. Бромберг Е. М. Устойчивость бесстыкового пути. М.: Транспорт, 1964.66 с.

8. Бромберг Е. М., Зверев Н. Б. Бесстыковой путь в кривых. М.: Транспорт, 1968. С. 3-31.

9. Бромберг Е. М. Устойчивость бесстыкового пути под поездами//Совершенствование конструкции и эксплуатации бесстыкового пути: Тр. ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1988. С. 13 - 20.

10. Першин С. П. Метод расчета устойчивости бесстыкового пути // Тр. МИИТ. Вып. 147: Путь и путевое хозяйство. М., 1962. С. 28 - 97.

11. Вериго М.Ф. Новые методы в установлении норм устройства и содержания бесстыкового пути/ ВНИИЖТ.- М.:Интекст, 2000, 184 с.

12. Воробьев В.Б. Бесстыковой путь / Путь и путевое хозяйство. 2009. -№5.-2-3 с.

13. Новакович В.И., Клим Я.Я. Как обеспечить устойчивость бесстыкового пути / Путь и путевое хозяйство. 1997. - №2. - 28-31 с.

14. Сушков В.Ф., Веселовский И.В. Каким должен быть бесстыковой путь / Путь и путевое хозяйство. 1994. - №1. - 18 с.

15. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути, утвержденной Распоряжением ОАО «РЖД» №2788р от 29 декабря 2012 г.

16. Горшков А. Г., Трошин В. Н., Шалашилин В. И. Сопротивление материалов: Учеб. пос. 2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2005. 544 с.

17. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути (ТУ-2000)/ Департамент пути и сооружений, 2000.

18. Першин С.П. Методы расчета устойчивости температурно-напряженного пути и способы ее повышения. //Дисс. к-та тех. наук, Москва, 1959.

19. Виногоров В.П. Экспериментальные исследования устойчивости бесстыкового пути при пропуске длинносоставных поездов. Сборник ВНИИЖТ «Повышение прочности и надежности пути», под ред. В.С. Лысюка, М.: Транспорт, 1989.

20. Коган А .Я., Грищенко В. А., Косенюк В.К. Устойчивость бесстыкового пути при температурном воздействии // Обеспечение надежности и эффективности бесстыкового пути в сложных условиях эксплуатации. Новосибирск: 1991. Стр.5-15.

21. Коган А.Я., Грищенко В. А. Нелинейная устойчивость бесстыкового пути в прямых участках при наихудшей форме начальной ненапряженной неровности // Вестник ВНИИЖТ, 1992, №3. Стр.40-45.

22. Маркарьян М. А., Зверев Н. Б. Сопротивление бесстыкового пути перемещениям //Тр. ВНИИЖТ. Вып. 244. М.: Трансжелдориздат, 1962. С. 19-45.

23. Безруков М.В., Исаенко Э.П., Каимбаев А.К. Виск1н^-устойчивость бесстыкового пути. Деп. Гипротранстэи, 1997. - 42 с.

24. Коган А. Я . Продольные силы в железнодорожном пути //Тр. ВНИИЖТ. Вып. 332. М.: Транспорт, 1967. 166 с.

25. Лебедев A.B. Зависимость устойчивости бесстыкового пути от типов промежуточных рельсовых скреплений и условий их эксплуатации. //Дисс. к-та тех. наук, Москва, 2007.

26. Кривободров А. А. Устойчивость железнодорожного пути при температурном воздействии на рельсы //Тр. ЛИИЖТ. Вып. 144, 1952. С. 120- 154.

27. Надежность бесстыкового пути: Учеб. пособие./В.С. Лысюк, Н.Б. Зверев, Л.В. Башкатова.; под ред. B.C. Лысюка. - М.:УМК МПС РФ,1999. -431с.

28. Управление надежностью бесстыкового пути./ В. С. Лысюк, В. Т. Семенов, В. М. Ермаков, Н. Б. Зверев, Л. В. Башкатова и др.; под ред. В. С. Лысюка. - М.: Транспорт, 1999. - 375 с.

29. Мищенко К. Н. Бесстыковой рельсовый путь. М.: Трансжелдориздат, 1950. 62 с.

30. Покацкий В. А., Суслов О. А., Моделирование устойчивости бесстыкового пути. // Проблемы путевого хозяйства Восточной Сибири.- Сб. науч. тр. - Иркутск: ИрГУПС, 2002 г., с. 40-50

31. Покацкий В. А., Суслов О. А., Экспериментальные исследования по определению сил сопротивления поперечному перемещению шпал в балласте. //Проблемы путевого хозяйства Восточной Сибири,- Сб. науч. тр. -Иркутск: ИрГУПС, 2002г., с. 50-54.

32. Покацкий В. А., Суслов О. А., Моделирование устойчивости бесстыкового пути.//Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке.- Труды Третьей Международной научной конференции творческой молодежи 15-17 апреля 2003 г. - Хабаровск: ДВГУПС, 2003 г., с.19-21

33. Бесстыковой путь в кривых участках: монография /

B.А. Покацкий, O.A. Суслов, - Самара: СамГУПС, 2009, - 161 с.

34. Ершов В.В. Аналитический метод определения устойчивости бесстыкового пути / Путь и путевое хозяйство. 2006. - №6. - 10-12 с.

35. Ершов В.В. Устойчивость бесстыкового пути при отступлениях от норм содержания / Путь и путевое хозяйство. 2008. - №3. - 13-15 с.

36. Ершов В.В., Корея В.Б., Шувалова О.М. Выбор расчетного сечения при определении поперечной устойчивости бесстыкового пути / Путь и путевое хозяйство. 2010. - №6. - 27-28 с.

37. Морозов С. И. Устойчивость температурно-напряженного железнодорожного пути: Автореферат докторской диссертации. М.: ВНИИЖТ, 1982. 35 с.

38. Новакович В.И. О ползучести бесстыкового пути в поперечном направлении под действием продольных сил. Вестник ВНИИЖТ, № 5, 1976.

39. Новакович В.И., Клим Я.Я. Бесстыковой путь со сверхдлинными рельсовыми плетями. РГУПС, Ростов-на-Дону, 1998.

40. Новакович В.И. Возможности применения бесстыкового пути. Железнодорожный транспорт. № 11, 1978.

41. Амман О., Грюневальдт К. Теория устойчивости и предложения по повышению устойчивости бесстыкового пути // Organ. 1934. № 5.

C. 101 - 102.

42. Игнятич Д. В. Определение критической силы, деформирующей бесстыковой путь //Вестник ВНИЖТа. - 1965. - №8. - с.7-11.

43. Meier Н. Experiment entail Oberbahnforschung. - Eisenbahn inginier, 1957, № 7.

44. Нгуен Ван Туен. Определение допускаемой температурной продольной силы на прямых участках бесстыкового пути (на основе теории случайных функций): Автореферат кандидатской диссертации. М.: МИИТ, 1970. 18 с.

45. Nemesdi E. A vaganiok kivetodesbiz tonsaganak szamitasa // Mozgony vesetok zsedkonive, 1958.

46. Numata M. Buckling strength of railway track // Journal By ngineering Research, №9, 1957.

47. Леви P. Влияние поперечной жесткости пути на возможность деформации, вызванной продольными силами / Перевод ЦНТБ МПС П-8368. 13 л.

48. Немчек Э. Расчет горизонтальной устойчивости бесстыкового пути / Перевод ЦНТБ МПС П-7850. 58 л.

49. F. Raab. Ermittling des lagerungsbedingten Laengsverschiebewiderstandes eines Eisenbahngleises aus Beobachtungen bie der Temperaturatmung. «Eisenbahntechnische Rundschau», № 2, 1957.

50. Энгель Э. Устойчивость бесстыкового пути в условиях изменения температуры / Перевод ЦНТБ МПС П-8314. 41 л.

51. Надь И. Исследования устойчивости прямых участков бесстыкового пути// Железнодорожный транспорт, 1962, № 9.

52. Hengstum van Ir. L.A. A Finite Element Analysis of Track Stability // Rail Engineering Internftional, №4, 1984. p. 18-20.

53. Сакмауэр Л. Расчет бесстыкового пути на действие продольных сил// Eisenbahntechnische Rundbschau. 1960 Т VIII. № 8. S. 389-397.

54. Bartlett D.L. The stabilitu of long welded rail. - Civil engineering and public works rev. 1960 № 653.

55. Новакович В.И., Карпачевский Г.В., Курилина И.А. Изменения в рельсошпальной решетке при воздействии поездов/ Путь и путевое хозяйство. 204. - №5. -25-28 с.

56. Новакович В.И. Продольные силы, возникающие в рельсах при вывеске бесстыкового пути. Труды ХИИТа, вып. 99, 1967.

57. Новакович В.И. Продольные силы в бесстыковом пути при учете фактора времени. Вестник ВНИИЖТа, № 1, 1972.

58. Новакович В.И., Карпачевский Г.В., Курилина И.А. Изменения в рельсошпальной решетке при воздействии поездов/ Путь и путевое хозяйство. 2004. - №5. - 25-28 с.

59. Вериго М.Ф. Динамические модели устойчивости бесстыкового пути // Железные дороги мира, 1994, №10, стр.3-9.

60. Коган А. Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом. М.: Транспорт, 1997. - 326 с.

61. Коган А. Я., Полещук И. В. Взаимосвязь критической температуры рельса с размерами неблагоприятной неровности. //Вестник ВНИИЖТ №7, 2000 г. стр. 3-8.

62. Коган А.Я., Лебедев A.B. Устойчивость бесстыкового пути при различных конструкциях скреплений и условиях их эксплуатации // Вестник ВНИИЖТ, 2007, №2. Стр. 3-9.

63. Болотин В. В. Динамическая устойчивость упругих систем. М.: Гостехиздат, 1956. 600 с.

64. Ignjalic D. Osnove za komjutersko prognoziranje temperature I mesta nastanka katastrofalnt deformacije neprekinutog koloseka u zavistnosti jdstcena jderzavanja u eksploataciji. Tehnika, 37, №12, 1982. p.1823-1828, 1841.

65. Корнеев В.Г. Схемы метода конечных элементов высоких порядков точности. - Л: Изд. Лен. ун-та., 1977.

66. Мышкова И. А. Теоретические основы расчета стержневых конструкций методом конечных элементов: Метод, указания - Иркутск: ИрИ-ИТ, 2002. - 44 с.

67. Розин Л.А. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. - М.: Стройиздат., 1977. - 128 с.

68. Сабоннадье Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР: Пер с франц./ Под. ред. Э. К. Стрельбицкого.- М.: Мир, 1989.- 192 с.

69. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. - М., Мир, 1979. - 392 с.

70. Синицын А.П. Метод конечных элементов в динамике сооружений. - М.: Стройиздат, 1978. - 231 с.

71. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1977.

72. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.- 428 с.

73. Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач: Пер. с англ. - М.: Мир, 1980.

74. Хечумов P.A. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций: Учебное пособие. - М.:1994. - 351 с.

75. Овчинников Д. В., Покацкий В. А. Решение контактной задачи «колесо - рельс» в среде FEMAP & NX NASTRAN // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: Материалы межвузовской научно-практической конференции, 12-15 октября 2009 г. Иркутск: В 2 т. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2009. - T.l - С.398 - 400.

76. А.Ю. Абдурашитов, A.B. Аникеева, В.А. Покацкий, Д.В. Овчинников Расчет контактных напряжений различных типов рельсов // Повышение эффективности и надежности работы рельсов: сб. науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ» / Под ред. А.Ю. Абдурашитова. - М.: Интекст, 2011. - С. 33 - 60.

77. А.Ю. Абдурашитов, Д.В. Овчинников, В.А. Покацкий, A.B. Тарасов Расчет напряженно-деформированного состояния элементов конструкции пути для различных типов рельсов // Повышение эффективности и надежности работы рельсов: сб. науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ»/ Под ред. А.Ю. Абдурашитова. - М.: Интекст, 2011. - С. 33 -60.

78. Абдурашитов А.Ю., Аникеева A.B., Покацкий В.А., Овчинников Д.В., Тарасов A.B. Основные технические решения по разработке требований к рельсам и системе их содержания в современных условиях эксплуатации // Современные и перспективные конструкции железнодорожного пути для

различных условий эксплуатации: сб. науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ» / под ред. А.Ю. Абдурашитова. - М.: Интекст, 2013. - С. 9 - 25.

79. Безруков М.В. Соединение рельсовых плетей бесстыкового пути со стрелочными переводами: Дисс. к-та техн. наук -М., 1999. - 131 с.

80. Безруков М.В., Исаенко Э.П., Каимбаев A.K. Buckling-устойчивость бесстыкового пути. Деп. Гипротранстэи, 1997. - 42 с.

81. Безруков М.В., Задорожный Л.И., Исаенко Э.П., Русин А.Н. Совершенствование конструкции и технологии текущего содержания бесстыкового пути: Пособие. Н. Новгород, изд. НГМА, 1999. - 112 с.

82. Конечно-элементные модели расчета железнодорожного пути на прочность и устойчивость: Сб. ст. / Ауезбаев Е.Т., Безруков М.В., Васильев А.Б., Васильев С.П., Исагалиев Е.Б. Исаенко Э.П. Под ред. Э.П. Исаенко. Москва, Гудок, 1997. - 136 с.

83. NX Nastran for FEMAP Analysis Help: Basic Structural Analysis

84. NX Nastran for FEMAP Analysis Help: Nonlinear Analysis

85. Алфутов H. А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. «Машиностроение», 1978. - 312 с.

86. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. - М.-Мир - 1988.

87. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М.: Мир, 1974. 239 с.

88. Баклагин Е.С., Лебедев A.B. Сопротивление повороту рельса относительно шпалы в горизонтальной плоскости// Вестник ВНИИЖТ 2005, № 4-с. 37-39.

89. Лебедев A.B. Экспериментальное определение сопротивления промежуточных скреплений повороту рельсов относительно шпал// Вестник ВНИИЖТ 2006, № 6,- с. 42-44.

90. Виногоров Н.П. Последовательность анализа состояния бесстыкового пути до и после схода поезда. //Путь и путевое хозяйство, №5, 2009 г., стр. 10-14.

91. Овчинников Д.В., Покацкий В.А. Оценка устойчивости бесстыкового пути с помощью метода конечных элементов // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: сб. статей IX научно-технической конференции с международным участием (г. Москва, 4-5 апреля 2012 г.).- Москва, 2012.- С.206-210.

92. VBA для "чайников", 3-е издание. : Пер. с англ. - М. : Издательский дом "Вильяме", 2001. - 448 с. : ил. - Парал. тит. англ.

93. Microsoft Visual Basic .NET: рецепты программирования. Мастер-класс /Пер. с англ. - М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2004. -704 стр.: ил.

94. Сквозняков П.Е. Аналитическое определение норм устойчивости бесстыкового пути // Вестник ВНИИЖТ, 2013, №1. Стр. 1-4.

95. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский JI. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы: Пер. с польск. И. Д. Рудинского. -М.: Горячая линия Телеком, 2006. - 452 е.: ил.

96. Горбань А. Н. Обобщенная аппроксимационная теорема и вычислительные возможности нейронных сетей // Сибирский журнал вычислительной математики, 1998, т. 1, № 1. - С. 12-24.

97. Овчинников Д.В., Покацкий В.А. Оценка устойчивости бесстыкового пути с помощью метода конечных элементов // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути. IX научно-техническая конференция с международным участием (г. Москва 4-5 апреля 2012г.) Чтения, посвященные 108-летию профессора Г.М. Шахунянца - М.: МИИТ. С. 206 - 210.

98. Овчинников Д.В. Оценка снижения устойчивости бесстыкового пути при наличии критической неровности // Вестник транспорта Поволжья: сб. науч. тр. - Вып. 1. - Самара: СамГУПС, 2012. - С. 92 - 96.

99. Манюгина Е.А. Влияние местных нарушений сопротивления поперечному сдвигу на устойчивость бесстыкового пути// Транспортное дело России, М, №12, 2010 г. с.194-196.

100. Манюгина Е.А., Гасанов А.И. Влияние локальных изменений сопротивляемости бесстыковых рельсовых плетей на их температурные поперечные деформации// Труды VIII научно-технической конференции посвященной памяти Г.М. Шахунянца «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», проходившей, М., 2011 г. с. 54-57.

101. Вадзинский Р. Н. Справочник по вероятностным распределениям. -СПб.: Наука. 2001. - 295 е., ил. 116.

102. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2006. - 816 с. - ISBN 59221-0707-0.

103. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие.- 2-е изд., исправл. и дополн.- М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2002.- 496 с-ISBN 5-9221-0254-0.

104. Технические требования к системе мониторинга предвыбросного состояния бесстыкового пути, Москва 2008.

105. Протокол № 4-10 заседания секции «Путь, путевое хозяйство и путевые машины» ученого совета ВНИИЖТ от «16» ноября 2010 г.