Оценка состояния рельсовой колеи с учетом видеонаблюдений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат наук Голубев, Олег Ведимирович

• Голубев, Олег Ведимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Голубев, Олег Ведимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ГЕОМЕТРЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ И ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ

1.1 Существующие методы оценки геометрических параметров

рельсовой колеи

1.2 Существующие путеизмерительные средства, применяемые для оценки состояния геометрии рельсовой колеи

1.3 Постановка цели и задач исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВИДЕОСЪЕМКОЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ПОПЕРЕК РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

2.1 Влияние геометрических параметров железнодорожного пути на перемещения колесной пары поперек рельсовой колеи

2.2 Геометрические параметры колесной пары и связанные с ними геометрические размеры рельсовой колеи

2.3 Определение поперечных перемещений колесной пары

по рельсовой колее

Выводы к разделу 2

3. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ НА УСЛОВИЯ КАЧЕНИЯ КОЛЕСА ПО РЕЛЬСУ

3.1 Выбор модели вагон-путь и показателей динамики для оценки развития неблагоприятной динамики при движения грузового вагона на прямой

3.2 Методика планирования эксперимента по оценке влияния параметров системы колесо—путь на количество и длительность касаний гребнем колеса головки рельса

3.3 Коррелиция количестваЛ^асаний и ТкасаНий длительности касаний

с показателями динамики подвижного состава

Выводы к разделу 3

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНА ПО ПУТИ С РЕАЛЬНЫМИ НЕИСПРАВНОСТЯМИ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

4.1 Определение корреляции предлагаемых параметров с количеством баллов

на участке Изумруд - Асбест, Свердловской железной дороги

4.2 Определению угла набегания колеса на головку рельса на участке Смычка -Гороблагодатская, Свердловской железной дороги

4.3 Определение границ величины количества касаний, соответствующее качеству геометрических неровностей рельсовой колеи

4.4 Организация работ по первоочередному устранению неисправностей рельсовой колеи с учетом предлагаемых параметров и алгоритма

4.5 Связь касания гребнем колеса головки рельса с износом рельсовых нитей

Выводы к разделу 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Копия патента на изобретение

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Алгоритм определения зазора между гребнем колеса и

головкой рельса, реализованный в среде ПО MATLAB

ПРИЛОЖЕНИЕ В Раскладка по кадрам видеоряда с ударами гребня колеса по

головке рельса

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Определение зазоров между колесом и боковой гранью рельса

стационарной установкой

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Горизонтальные и вертикальные неровности, используемые

при моделировании

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Графики зависимости времени tcx от угла набегания

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Сопоставление величины износа рельса с местами касания

гребня колеса головки рельса на участке железнодорожного пути

Изумруд-Асбест

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка состояния рельсовой колеи с учетом видеонаблюдений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Обеспечение безопасности железнодорожных перевозок, комфортабельности пассажиров зависят как от состояния ходовой части подвижного состава, так и от состояния железнодорожного пути, которыми определяются условия возникновения колебаний виляния. На величину этих колебаний существенное влияние оказывают такие параметры как масса и скорость движения вагона. Величина этих колебаний при определенных условиях может достичь критических значений с наступлением резонансных явлений.

В настоящее время все большее значение имеет применение имитационного моделирования движения вагона с учетом состояния экипажа и пути. Тем не менее, натурные эксперименты желательны и необходимы.

Для предупреждения и профилактики состояний пути, вызывающие колебания виляния подвижного состава, и их развития большое значение имеет совершенствование технологий оценки состояния геометрических параметров рельсовой колеи, основанное на применении новых параметров, которые связаны с динамическими показателями движения вагона и положением колесных пар во время движения.

Необходимо выделять участки пути с неустановившимся движением тележки (колесной пары). Если частота собственных колебаний боковой качки вагона будет приближаться к количеству касаний гребнем колеса головки рельса на участке определенной протяженности, то возникает явление резонанса, при котором повышается износ взаимодействующих элементов и нарушается стабильность движения.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы совершенствования оценки геометрии рельсовой колеи (ГРК) с применением видеонаблюдений в прямых участках железнодорожного пути. Рассмотрен комплексный подход, который заключается в применении таких параметров как количества Аханий и длительности ГкасаНий касаний гребнем колеса головки рельса, определяемых в условиях перемещения колесной пары по рельсовой колее, предложен алгоритм определения участков железнодорожного пути с неблагоприятной динамикой с

совместным учетом временного и силового факторов. В диссертационной работе выполнено имитационное моделирование движения вагона при различных технических состояниях экипажа и пути, а также рассмотрены вопросы апробации методики для оценки качественного состояния геометрии рельсовой колеи с учетом динамических показателей движения вагона.

Объект исследования. Оценка качества рельсовой колеи с совместным учетом временного и силового факторов.

Предмет исследования. Параметры оценки качества геометрии рельсовой колеи.

Цель работы. Оценка состояния рельсовой колеи с совместным учетом временного и силового факторов с применением видеонаблюдений в прямых участках железнодорожного пути.

Задачи исследования.

1. Создать способ и конструкцию, позволяющую определять перемещение колесной пары в движении по пути с существующими отступлениями ГРК с автоматизацией измерения зазора в колее;

2. Определить параметры взаимодействия экипажа и пути, отражающие реакцию экипажа на состояние ГРК;

3. Разработать алгоритм определения участков железнодорожного пути с неблагоприятным сочетанием временного и силового факторов взаимодействия колесной пары и рельсовой колеи с помощью видеонаблюдения.

4. Определить порядок действий по выявлению наиболее значимых отступлений в содержании ГРК, влияющих на формирование траектории перемещения колесной пары (далее - «ведущие» отступления).

Научная новизна. Разработан алгоритм определения участков железнодорожного пути с неблагоприятной динамикой с совместным учетом временного и силового факторов и предложен метод дополнительной оценки состояния ГРК по интенсивности колебаний виляния подвижного состава, определенных с помощью видеонаблюдения используя параметры: количество Ыкасаний и длительность касаний Ткасаний гребнем колеса головки рельса.

Практическая ценность.

1. Создан способ и конструкция, позволяющая определять перемещение колесной пары в движении по пути с отступлениями ГРК с помощью видеонаблюдения и автоматизацией измерения зазора в колее, что позволит в дальнейшем изучать процесс взаимодействия колеса с рельсом на реальных участках железнодорожного пути.

2. Определены зависимости предлагаемых параметров от состояния ГРК и подвижного состава;

3. Определен алгоритм, выявления участков железнодорожного пути с неблагоприятной динамикой при совместном учете временного и силового факторов с использованием видеонаблюдения, а также с применением имитационного моделирования движения вагона. Определен порядок действий выявлению «ведущих» отступлений рельсовой колеи;

4. Определена связь касаний гребнем колеса головки рельса с боковым износом рельсовых нитей в прямых.

Методы исследования. В теоретических исследованиях использованы методы сравнения и классификации, положения теории взаимодействия подвижного состава и пути, теории планирования эксперимента. Выполнены численные эксперименты с использованием программного комплекса «Универсальный механизм» и STATGRAPHICS Plus 3.0 for Windows на ЭВМ. Экспериментально на различных участках железной дороги изучен процесс перемещения колесных пар тележки поперек рельсовой колеи. Для обработки полученных данных использованы методы теории вероятности и математической статистики, а также методы программирования на языке MATLAB, использованы методы обработки видеоизображения.

Используя предлагаемый алгоритм экспериментально определены неблагоприятные участки железной дороги и параметры связанные с некоторыми динамическими показателями вагона: количество А^касаний и длительность касаний -^касании гребнем колеса головки рельса.

Обработка результатов расчетов выполнена в среде Microsoft Office Exel

2007.

Научные положения выносимые на защиту.

На защиту выносится:

алгоритм определения участков железнодорожного пути с неблагоприятной динамикой с совместным учетом временного и силового факторов с помощью видеонаблюдения с выделением «ведущих» отступлений.

Достоверность научных положений. Предлагаемый алгоритм и параметры являются комплексными и дополняют методы оценки геометрии рельсовой колеи отраженные в работах О.П. Ершкова, Б.Н. Зензинова, В.Б. Каменского, 3.JI. Крейниса, В.В. Мишина, В.О. Певзнера, Ю.С. Ромена и др.

Влияние различных показателей динамики вагона и геометрических неровностей рельсовой колеи на взаимодействие колеса с рельсом подтверждается многочисленными теоретическими и экспериментальными исследованиями, проводимыми М.А. Фришманом, С.В. Вершинским, А .Я. Коганом, Е.С. Ашпизом, В.В. Виноградовым, А.В. Замуховским и др.

В работе впервые предложен способ совместного учета временного и силового факторов с помощью видеонаблюдению, реализованный в виде алгоритма.

В работе впервые для оценки качественного состояния геометрических параметров рельсовой колеи предложены параметры: количество Алании и длительность касаний Тщаний гребнем колеса головки рельса.

Достоверность результатов моделирования движения вагона по рельсовой колее подтверждается сходимостью с результатами экспериментальных исследований (отклонение составляет 4-23%), полученных на кафедре «Вагоны» Уральского государственного университета путей сообщения.

Определение предлагаемых параметров может быть реализовано на железных дорогах.

Реализация работы. Усовершенствованный метод оценки геометрии рельсовой колеи с учетом предлагаемых параметров, а также алгоритм выявления

участков железнодорожного пути с неблагоприятной динамикой с совместным учетом силового и временного факторов применен на Свердловской железной дороге - филиале ОАО «РЖД».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы изложены и одобрены на научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту. Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2005 г.; на Третьей научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», Москва (МИИТ), 2006 г.; на научно-технической конференции «Перспективы технического развития путевого комплекса ОАО «РЖД» в условиях его реформирования», Москва 2007 г.; научно-технических советах, проводимых в филиале ОАО «РЖД» -«Свердловская железная дорога» в 2006-2007 гг.; на научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту. Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2011 г.; на VIII научно-технической конференции с международным участием, Москва (МИИТ), 2012 г; на семинарах кафедры «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС в 2006-2012 гг; на расширенном заседании кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ФГБОУ ВПО ПГУПС в 2012 г, на расширенном заседании кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ФГБОУ ВПО МГУПС (МИИТ) в 2013 г, на заседании кафедры «Путь и путевое хозяйство» ФГБОУ ВПО МГУПС (МИИТ) в 2013 г; на XIV научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», МИИТ, 2013.

Публикации. По результатам исследований, выполненных в диссертационной работе, опубликовано одиннадцать статей, из них три в журналах ВАК. Получен патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений и содержит 148 страниц, рисунков в тексте 54, таблиц 13, приложений 7. Список литературы содержит 115 наименования.

Автор выражает признательность научному руководителю, профессору Г.Л. Аккерману за помощь и поддержку в работе; благодарит профессоров Е.С. Ашпиза, В.О. Певзнера, В.М. Сая, доцента А.И. Скутина, заведующего лабораторией «Путеиспытательная» кафедры «Путь и путевое хозяйство» МГУПС (МИИТ) A.B. Замуховского за научные консультации при подготовке работы; благодарит начальника ВПС ЦНИИ-4МД И.О. Леонову за помощь и консультации при проведении экспериментов; благодарит коллектив кафедры «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС; кафедр «Изыскания и проектирование железных дорог», «Путь и путевое хозяйство» МГУПС (МИИТ); кафедр «Изыскания и проектирование железных дорог», «Путь и путевое хозяйство» и «Промышленный транспорт» ПГУПС (ЛИИЖТ) за плодотворное обсуждение и ценные замечания.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ГЕОМЕТРЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ И ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ

1.1 Существующие методы оценки геометрических параметров

рельсовой колеи

В основе планирования ремонтов пути [69] должна быть система оценки его состояния, позволяющая своевременно устранять неисправности, угрожающие безопасности движения, а также выполнять остальные путевые работы с учетом не только объема перевозок и межремонтного срока службы пути, но и его фактического состояния.

Объективная всестороння технология оценки состояния эксплуатируемого пути, должна обеспечивать:

- определение уровня обеспеченности безопасного и плавного движения поездов при установленной скорости;

- определение места и причины нарушения безопасного и плавного движения поездов при установленной скорости;

- определение допустимой ограниченной скорости при условии, если установленную скорость движения невозможно выдержать;

- определения видов объемов, очередности и сроков выполнения работ по устранению выявленных отступлений;

- планирование уровня обеспеченности безопасности и плавности движения поездов для участков пути [68].

Известными причинами колебаний экипажей [64] являются различные несовершенства железнодорожного пути и подвижного состава: геометрические и динамические неровности рельсовых нитей, непостоянство свойств железнодорожного пути по длине, неровности поверхности катания колес. Причем характер этих колебаний зависит от скорости движения экипажа, нагрузки на ось, режима движения поезда, плана линии и др.

В результате извилистого движения (виляния) колесных пар экипажей происходит боковой износ рельсов, а также при сочетании неблагоприятных факторов (положение тележки вагона в колее, временной и силовой) возможно вкатывание гребня колеса на головку рельса и последующий сход колесной пары.

Одним из важных резервов повышения безопасности движения поездов, снижения числа предупреждений об ограничении скоростей движения является совершенствование технологии оценки состояния рельсового пути и рационального использования запаса заложенного ранее.

Показатель состояния пути представляет собой количественное выражение способности железнодорожного пути качественно функционировать [73].

При решении задач контроля состояния геометрических параметров железнодорожного пути различают две группы вопросов:

1- контроль качества содержания пути эксплуатационным персоналом, которое характеризуется своевременностью устранения выявленных неисправностей (расхождений);

2- контроль состояния пути, характеризуемого показателями взаимодействия пути и подвижного состава при принятых скоростях движения и нагрузках на ось.

Главная цель технологии определения геометрии железнодорожного пути состоит в регистрации отклонений между фактической и теоретической величинами геометрических параметров (неровности пути), сопоставлении этих расхождений с разрешенными допусками и принятии решений о приведении пути в требуемое состояние. Эти отклонения, являются возбудителями колебаний подвижного состава, а значит и причинами расстройства пути [9]. Поэтому определение реакции экипажа (положения колесной пары в колее) является основной задачей контроля пути.

В работе [48] выделено три подхода к методам оценки и измеренным параметрам геометрии рельсовой колеи:

- оценка фактических значений параметров и сопоставление их с принятыми граничными величинами;

- оценка результатов измерения в условных единицах (баллах) при различных штрафных санкциях в зависимости от степени приближения к предельным значениям;

- статистическая оценка результатов промеров при достаточно высокой их повторяемости по длине пути.

Результаты измерений геометрии рельсовой колеи (ГРК) используют на всех железных дорогах мира для решения следующих задач:

- оценка состояния пути по условиям безопасности движения поездов;

- исследования тенденций изменения ГРК со временем для определения потребности в выправочно-рихтовочных работах, а при необходимости оздоровления конструкции пути в промежуточных ремонтах;

- сравнительной оценки качества содержания пути на разных участках железной дороги.

По [33] системы контроля инженерных сооружений могут принципиально отличаться, и в конечном итоге сводятся к динамическим и статическим способам оценки технического состояния. На большей части инженерных сооружений используется динамический способ. На железных дорогах в разных странах действуют сразу обе технологии.

Обобщенная классификация технологий оценки геометрических параметров железнодорожного пути представлена на рисунке 1.1.

по принципу выполнения

Динамические

Статические

по назначению

Обеспечивающие безопасность и плавность движения поездов

Обеспечивающие бесперебойность движения поездов

Анализ амплитуд отклонений

по направлению

Анализ с помощью среднеквадратшеских отклонений, включая скользящие СКО

Оценка по динамическим характеристикам взаимодействия пути и подвижного состава

Корреляционный анализ

по качественному показателю

Условные баллы

Индекс комплексной оценки пути

Обобщенный показатель качества

Спектральный анализ

Использование иммитационого моделирования

Количество дефектов

Комплексный показатель СССП

Рисунок 1.1- Обобщенная классификация технологий оценки геометрических

параметров железнодорожного пути.

Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки, отличается трудоемкостью выполнения и используемым математическим аппаратом, а также целью использования данного метода.

Рассмотрим некоторые методы оценки геометрических параметров железнодорожного пути, которые используются сегодня на отечественных и зарубежных железных дорогах.

В работе [61] предложена методика совместного вероятностно-статистического анализа амплитудных и статистических характеристик перекоса и просадок рельсовой колеи. Недостатком данной методики является то, что полученные вероятностные значения для перекосов и просадок уместно применять для оценки участков пути длиной не менее 5-10 км. Тогда как большие просадки и перекосы могут находиться на гораздо меньшем промежутке пути 100-300 метров (больное земляное полотно) и будут приведены к среднему

значению амплитуды неровности на всем участке и тем самым количество отступлений третьей и четвертой степени на данном участке будет определено неверно. Нам важно знать отступления на каждом метре, а не на участке.

Задача определения условий безопасности движения на основе оценки состояния геометрии железнодорожного пути решается в основном методом амплитудного анализа (согласно ЦП 515, распоряжению ОАО «РЖД» от 20.12.2010 №2650р).

На основании многолетних экспериментальных и теоретических исследований, проводившихся во ВНИИЖТе, получена оценка влияния различного рода неисправностей, их сочетаний и последовательностей на показатели взаимодействия пути и подвижного состава. В результате были определены скорости пропуска поездов при различных отступлениях и пороговые значения этих отступлений.

Метод выявления максимальных отступлений в параметрах содержания рельсовой колеи для решения задачи безопасности движения поездов проверен многолетней практикой и применяется в том или ином виде на всех железных дорогах мира. Однако этот метод обладает и рядом недостатков:

- скорость на данном отрезке пути определяется максимальной амплитудой, однако, невозможно численно оценить всевозможные сочетания отступлений, не требующих ограничения скорости, но которые, в сочетании с допустимыми неисправностями в подвижном составе, могут привести к нежелательным последствиям, следовательно, необходим показатель, имеющий более универсальный характер;

- для определения потребности в проведении выправочных работ или выработки решений о качестве работы производственных подразделений путевого хозяйства требуется оценка геометрии отрезка пути (пикета, километра, перегона);

- в методе амплитудного анализа оценка состояния геометрии отрезка, как правило, определяется по количеству отступлений, превышающих установленные пороговые значения [36]. Также важно и сочетание величин отступлений, а не только их максимальные значения.

На отечественных железных дорогах многие десятилетия пользуются методом оценки геометрии железнодорожного пути по условным баллам. Достоинством данного метода является его относительная простота. А недостатком то, что одно и то же количество баллов может быть набрано неровностями различной амплитуды. В таком случае показатели взаимодействия подвижного состава и пути будут различны при одной и той же балловой оценке участка пути. А ведь именно эти показатели в первую очередь определяют безопасность движения поездов. Существующая система оценки рассматривает километр, хотя вкатывание гребня колеса на головку рельса может произойти на отрезке в несколько метров пути.

В работе [68], отмечается, что показатель бальности не в полной мере является эквивалентом уровня обеспеченности безопасности и плавности движения поездов.

Анализ работ [48, 36] показывает, что в системе управления путевым хозяйством балловая оценка состояния пути имеет свои недостатки и должна быть заменена. Во-первых, оценкой геометрии колеи по количеству отступлений соответствующей степени, определяемых по их фактическим параметрам и динамике изменения этого количества отступлений в зависимости от пропущенного тоннажа, для километра, рабочего отделения, околотка, участка, дистанции пути, дороги. Во-вторых, статистическими показателями геометрии колеи на скользящих отрезках или производной от этого показателя - скоростью, соответствующей состоянию пути (СССП). Но и показатель СССП имеет свои недостатки.

На рисунке 1.2 показан фрагмент ведомости с результатами покилометровой оценки пути по состоянию рельсовой колеи в пределах каждого из трех рабочих отделений первого околотка (ПД-1) [14]. Из данной ведомости видно, что качественная оценка удовлетворительно (обозначена буквой У) присутствует на участках ПДБ-1 (км 2) и ПДБ-2 (км 9). При этом участок ПДБ-1 имеет десять отступлений II степени и одно отступление III степени, тогда как участок ПДБ-2 восемь и два отступления II и III степеней соответственно. На

участке ПДБ-1 присутствует II степень отступления по сужению рельсовой колеи, а на участке ПДБ-2 по сужению отступлений нет. Таким образом, динамическое взаимодействие колеса с рельсом на данных участках будет различным.

№ км Число отступлений II степени (числитель) III степени (знаменатель) Кол-во отступ IV ст Качественная оценка км Примечания

Суж Уш У П Пр Р Итого

1 2 4 5 3 14 X

2 2 6/1 2 10/1 У

3 1 8 14/2 8/2 34/2 2П; ПР Р+П Н 4 пк 60 км/ч

ПДБ^ 2 2 1 18/1 19/2 13/2 55/5 4

3 км Приведенное число отступлений (IV ст.-Ш ст - -Ист). 1,3-1,7-18,3

6 1 1 О

7 6 2 2 10 О

8 4 2 2 5 4 17 X

9 2/2 4 2 8/2 У

ПДБ-2 4 10/2 И 8 36/2

4 км Приведенное число отступлений (IV ст .-III ст,- II ст.):0 0,5—9,0

10 2 4/1 1 3/1 4 4 18/2 Уш Н 1 ПК 15 км/ч

11 2 4/2 6/2 РР Н 7 пк 60 км/ч

12 1 1 О

13 0 О

14 -/1 -/1 У

15 5 22 6 18 10 61 У

ПДБ-3 2 9/1 23 10/2 24 18/2 86/5 2

6 км Приведенное число отступлений (IV ст.- III ст.—I ст.): 0,3—0,8—14,3

пд-1 4 15/1 27 38/5 54/2 39/4 177/12 6

13 км Приведенное число отступлений (IV ст.-Ш ст. II ст.):0,5- 0,9—13,6

Рисунок 1.2 - Образец ведомости оценки пути

При определении потребности в работах по планово-предупредительной выправке и подъемочному ремонту пути в условиях ограниченности ресурсов к показателям качества геометрии рельсовой колеи должны быть предъявлены следующие требования:

- достоверное и адекватное отражение фактического состояния пути с учетом взаимодействия колеса с рельсом, в том числе видеосъемка при помощи современных средств;

- количественное, числовое выражение;

- возможность характеристики и дифференцированной оценки различных отрезков пути (пикетов, километров, перегонов, регионов) с различными эксплуатационными характеристиками;

- возможность автоматизации обработки данных с привязкой к конкретному километру и пикету.

В работе [36] также рассмотрен показатель СССП, который дополняет оценку состояния геометрии рельсовой колеи в Инструкции ЦП 515. Следует подчеркнуть, что комплексный показатель СССП не предназначен для определения допускаемых скоростей по безопасности движения поездов, как это делается по амплитудным характеристикам неисправностей пути, а определяет оценку общей неровности рельсовой колеи на отрезке и не связан напрямую с показателями динамики взаимодействия пути и экипажа. А ведь именно эти показатели являются предвестниками возникновения опасных ситуаций и развития неблагоприятной динамики.

Значение комплексного показателя СССП может служить оценкой границы скорости, выше которой имеющиеся неровности начинают оказывать неблагоприятное влияние на плавность движения подвижного состава и рост интенсивности расстройства пути.

Более половины причин крушений и аварий в путевом хозяйстве имеют, безусловно, силовую природу [52].

Устойчивость колеса против накатывания на рельс существенно зависит от геометрических и силовых неровностей, обусловленных конструкцией и состоянием пути и экипажа. При расчете траектории накатывания гребня на рельс учитывают влияние неровности т(Х) как сумму геометрических шг(Х) и силовых тс(Х) неровностей, где X - перемещение колеса вдоль пути [42].

Анализ статистических характеристик ширины колеи не обнаружил их взаимосвязи с комплексным показателем и установленными скоростями движении, то есть меньшему значению СКО ширины колеи, как правило, не соответствует большее (отражающее худшее состояние рельсовой колеи) значение СССП.

Таким образом, для статистических характеристик ширины колеи не могут быть установлены пороговые значения в зависимости от установленных скоростей движения, как это сделано для просадок отклонений уровня и перекосов. По этой же причине статистические характеристики ширины колеи не

могут войти дополнительным членом в комплексный показатель состояния геометрии отрезка пути [36].

Ширина колеи отвечает за устойчивое расположение колесной пары. И величина ширины колеи тесно связана с размерами колесной пары. От ширины колеи зависит величина зазора в колее (зазор между гребнем колеса и головкой рельса в расчетной плоскости). Например, зазор в колее в кривых не должен увеличиваться более чем на 10-12 мм. При больших зазорах происходят усталостные повреждения внутреннего рельса, а интенсивность изнашивания гребня и боковой поверхности головки рельса увеличивается. Тележка совершает колебательное движение в поперечном направлении вследствие наличия горизонтальных неровностей пути. В динамике частота колебаний имеет гораздо большее значение, чем амплитуда. Довольно часто поперечная динамика экипажей становится решающим фактором при установлении допускаемой скорости движения экипажа [80].

В работе [8] также отмечено, что одним из основных факторов, влияющих на безопасность движения, является стабильность ширины колеи. Причем как в статике, так и в динамике.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Голубев, Олег Ведимирович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андриевский С.М., Крылов В.А. Сход колеса с рельса / Труды ЦНИИ МПС, 1969, вып. 393. С. 20-40.

2. Аппаратно-программный комплекс для определения геометрических параметров рельсовой колеи. Руководство по эксплуатации ВМНИ.318692.002РЭ. Новосибирск, 2003 г.

3. Балух Г. Анализ неоднородности параметров пути как дополнение к геометрическим методам оценки его состояния. Железные дороги мира№ 3, 1975, с 52-58

4. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 540с., ил.

5. Блахскаран П. Н. Системы измерения пути - концепции и технические средства. Железные дороги мира № 1, 1982, с 31-36

6. Богданов В. М. , Захаров С. М. Современные проблемы системы колесо-рельс/Железные дороги мира : Научно-технический журнал. - 2004. - N1. - С. 5762. .-ISSN 0321-1495

7. Боронахин А. М., Гупалов В. И., Филипеня Н. С. К вопросу о синтезе путеизмерительных комплексов нового поколения. Железные дороги мира №8, 2004, с 68-74.

8. Браунли Дж. Состояние пути и безопасность движения. Железные дороги мира №10, 1986, с 50

9. Варга Э. Измерение неровностей рельсового пути инерционным способом/Вестник ВНИИЖТ. №2. 1991. С. 37-39.

10. Вериго М.Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава.// Железнодорожный транспорт, 2001. №5. С. 71-74.

11. Вериго М.Ф. и др. Влияние зазора в колее на величину боковых сил при взаимодействии пути и подвижного состава. В кн. Труды ЦНИИ МПС, вып. 385, М., "Транспорт", 1969.

12. Вериго М.Ф., Коган А .Я. Взаимодействие пути и подвижного состава / Под

ред. М.Ф. Вериго. М.: Транспорт, 1986. - 556 с.

13. Вершинский C.B., Данилов В.Н., Хусидов В.Д. Динамика вагона. - М.: Транспорт, 1991. - 359с.

14. Видеоконтроль контактных рельсов. Железные дороги мира №3, 1996, с 6465.

15. Виноградов В.В., Никонов А.М., Яковлева Т.Г. Расчеты и проектирование железнодорожного пути: Учебное пособие. М.: Маршрут, 2003.-486 с.

16. Гарг В.К., Дуккипати Р.В. Динамика подвижного состава. - М.: Транспорт, 1988. - 391 с.

17. Гмурман В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. пособие для студентов вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1979. - 400 е., ил.

18. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей: Учебник — Изд. 6-е, перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 448 с.

19. Грачева JI. О. Спектральный анализ вынужденных колебаний вагона при случайных неровностях железнодорожного пути и выбор параметров рессорного подвешивания // Труды ВНИИЖТ. - М.: Транспорт. - 1967. - Вып. 347.-С. 151-168.

20. Грачева JI. О., Львов А. А., Анисимов П. С. Параметры рессорного подвешивания грузовых вагонов и динамических сил. - Вестн. ВНИИЖТ, 1966, №6, с. 29-33.

21. Грачева Л.О. Взаимодействие вагонов и железнодорожного пути. - М.: Транспорт, 1968. - 207 с.

22. Данович В. Д., Липовский Р. С, Грановский Р. Б. Пространственные колебания грузового вагона при движении по пути с детерминированными и случайными неровностями. - 3 кн.: Механика наземного транспорта. Киев: Наук, думка, 1977, с. 37-41.

23. Доронина И.И. Определение сил бокового давления гребней колесных пар подвижного состава на рельс в кривых малого радиуса: учебное пособие.

Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. - 106 с.

24. Ершков О. П., Лысюк В. С. О жесткости системы путь-экипаж. Путь и путевое хозяйство №6, 1984 с 42-43.

25. Ершков О. П., Митин Н. Ф. Динамическая оценка неисправностей. Путь и путевое хозяйство №6, 1984 с 24-27.

26. Ершков О. П., Ромен Ю. С., Николаев В. Е., Зак М. Г. Влияние последовательностей и сочетаний неровностей рельсовой колеи на динамическое взаимодействие грузовых вагонов и пути/Вестник ВНИИЖТ. №8. 1978. С. 35-39.

27. Ершков О.П. Расчет поперечных горизонтальных сил в кривых // Тр. ВНИИЖТ. М: Транспорт 1966.-b.301. -235 с.

28. Заремски А. Методы оценки состояния пути. Железные дороги мира №11, 1988. с 76-77.

29. Зензинов Б. Н., Мишин В. В., Трушина Ю. Р. Совершенствование методов анализа и оценки состояния кривых участков пути. Железнодорожный транспорт. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 3, 1999, с 37-50.

30. Измерение неровности пути инерционным методом смещения в середине хорды. Железные дороги мира №8, 2004, с 63-68.

31. Иноземцев В. Г., Тибилов Т. А. Виляние железнодорожной колесной пары при высоких скоростях движения. - В кн.: Безопасность движения поездов // Труды науч. - практ. конф. - М.: МИИТ, 1999. - С. 11-12.

32. Испытания на сход с рельсов с помощью нагрузочного вагона. Железные дороги мира, 1996, N 6, с. 37 - 40.

33. Исследования изменения ширины колеи в эксплуатации. Железные дороги мира №8, 2004, с 75

34. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика: Учеб. для студ. сред. спец. учеб, заведений. - 3-е изд., испр; - М.: Высш. шк., 2001. - 336 е.: ил.

35. Каменский В.Б. Оценка геометрических параметров пути методами математической статистики/Наука и техника транспорта : Научно-технический и

призводственный журнал. - 2004. - N3. - С. 6-13

36. Каменский В. Б. Основные направления развития путеизмерительных средств и технологии их применения на железных дорогах Российской Федерации. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 2-3, 1996, с 1-10.

37. Каменский В.Б. Оценка геометрических параметров пути методами математической статистики // Наука и техника транспорта: Научно-технический и производственный журнал. - 2004. - №3. - С.6-13.

38. Карпущенко Н.И., Николаенко A.A. и др. Влияние подуклонки и ширины колеи на износ рельсов // Путь и путевое хозяйство, 1997. №3, С. 18-21.

39. Карпущенко Н.И., Шлейнинг А.И. Возвышение наружного рельса и скорость движения // Путь и путевое хозяйство, 1999. №1, С. 22-24.

40. Ковалев Н. А. Боковые колебания подвижного состава.- М.: Транс-желдориздат, 1957. - 492 с.

41. Коган А. Я. Расчеты железнодорожного пути на вертикальную динамическую нагрузку./ Тр. ВНИИЖТ, вып. 502, 1973

42. Коган А. Я., Матусовский Г. И. Влияние конструкции и состояния пути на устойчивость колеса. Вестник ВНИИЖТ, 1982, №8, с. 42-44.

43. Коган А.Я. Поперечные горизонтальные силы, действующие на железнодорожный путь в прямых участках. // Тр. ВНИИЖТа М.: Транспорт, 1979.-В. 619.-88 с.

44. Коган А.Я., Исаенко Э. П., Кузеванов В. А., Омарова Б. А. Оценка состояния железнодорожного пути с учетом силового воздействия на путь подвижного состава/Вестник ВНИИЖТ №3, 1994.

45. Коган А.Я., Матусовский Г.И. Влияние конструкции и состояния пути на устойчивость колеса. Вестник ВНИИЖТ, 1982, №8, с. 42-44.

46. Козырев А.И. Истинные причины волнообразных неровностей // Путь и путевое хозяйство. - 2003. - №9. - С.26-27.

47. Козырев А.И. Спектральный состав волнообразных неровностей // Путь и путевое хозяйство. - 2003. - №10. - С. 13-14.

48. Коломпец В. П., Широков В. А., Абраменков А. И. Эталонные средства контроля геометрии колеи и их сертификация.

49. Конюхов А.Д. Жесткость пути нормирование и контроль // Путь и путевое хозяйство. - 1999. - №12. - С.2-7.

50. Коротенко М. JI. К определению сил взаимодействия колес и рельсов. В кн. Труды ДИИТа, вып. 128, Днепропетровск, 1972.

51. Кравченко Н.Д. Условия работы рельсовой нити при воздействии боковых нагрузок. М.: Транспорт, 1977. - 40 с.

52. Крейнис 3. J1. Методы оценки состояния пути. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 4, 1990, с 17-29.

53. Куценко С. М., Слащев B.C. Математическая модель железнодорожного экипажа, движущегося по прямому участку пути с учетом взаимодействия гребней колес с рельсами. В кн. Труды ВНИТИ, вып. 31, Коломна, 1968.

54. Лазарян В. А., Длугач Л. А., Коротенко М. Л. Устойчивость движения рельсовых экипажей. - Киев: Наукова думка, 1972. - 198 с.

55. Лазарян В. А., Длугач Л. А., Коротенко М.Л. Устойчивость движения рельсовых экипажей. - Киев: Наук, думка, 1972. - 197 с.

56. Лазарян В.А. Динамика вагонов. - М.: Транспорт, 1964. - 256 с.

57. Лысюк B.C. Прочность пути и его вертикальная жесткость // Путь и путевое хозяйство. - 2004. - №5. - С. 12-16.

58. Матусовский Г. И. Исследование устойчивости колеса против вкатывания гребнем на рельс с учетом неровностей и характеристик жесткости рельсовых нитей. - Дис.... канд. техн. наук. - Москва: ЦНИИ МПС. - 1978. - 177 с.

59. Матусовский Г. И. Прибор для измерения перемещений. Авторское свидетельство №267149. Бюллетень Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР. Открытия, изобретения и товарные знаки, 1970, №12, стр. 109.

60. Мачинага Т. , Й. Хорикова Методика измерения плавности хода для оценки состояния пути. Железные дороги мира №8, 1984, с 61-66

61. Мишин В. В. Вероятностно-статистический анализ перекоса и просадок рельсовой колеи / В. В. Мишин. - С.31-36

62. Мишин В. В., Беликова Е. А. Статистические методы оценки состояния геометрии рельсовой колеи/Вестник ВНИИЖТ №3, 2000.

63. Мишин В. В., Певзнер В. О., Зензинов Б. Н. Комплексный показатель состояния рельсовой колеи. Железнодорожный транспорт. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 3, 1999, с 1-17.

64. Мямлин C.B. Моделирование динамики рельсовых экипажей. -Д.: Новая идеология, 2002. - 240 с.

65. Оптимизация взаимодействия колеса и рельса/Железные дороги мира, 2003, №1, с. 66-70.

66. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. СПб.: Машиностроение, 1976. - 320 с.

67. Певзнер В.О., Ромен Ю.С. Проблемы контроля состояния пути на современном этапе/Железнодорожный транспорт. № 2. 1994. С. 34-36.

68. Певзнер В. О., Карцев В. Я. Методы оценки геометрии колеи. Путь и путевое хозяйство №5. 2003. с 14-16.

69. Певзнер В. О., Лецкий Э. К., Козеренко Е. В., Варфоломеев В. А. Статистические показатели состояния пути/Вестник ВНИИЖТ. № 2. 1984. С. 4145.

70. Певзнер В. О., Малинский С. В. О возможности применения метода скользящего СКО для оценки уровня сил взаимодействия пути и подвижного состава и состояния пути. Межвузовский сб. научных трудов, "Вопросы взаимодействия пути и подвижного состава", Днепропетровск: ДИИТ, 1994, - С. 28-36.

71. Певзнер В.О. Деформативность и стабильность пути // Путь и путевое хозяйство. - 2005. - №2. - С.23-26.

72. Пермяков А. А. Безопасность движения вагона в кривых участках пути при различных технических состояниях системы вагон-путь. - Дис. ... канд. техн.

наук. - Екатеринбург: УрГАПС. - 2004. - 175 с.

73. Перпективы системы измерения рельсов. Железные дороги мира №6, 1998, с 70-71.

74. Першин С. П. Силовое воздействие поездов на путь и безопасность движения. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 4, 1996, с 1-41.

75. Пименов И. Я., Овчаров В. Д., Щербаков В. В., Конкин А. В., Попов Д. А. Методы математической статистики - основа безопасной эксплуатации. Пукть и путевое хозяйство № С. 6-9

76. Плотность энергетического спектра неровностей пути. Сообщение БЭИ МСЖД. Железные дороги мира

77. Пособие бригадиру пути: Учебное пособие для образовательных учреждений ж.-д. транспорта, осуществляющих профессиональную подготовку/ Под ред. Э. В. Воробьева. - М.: Маршрут, 2005. - 665 с.

78. Практические рекомендации по применению математических методов при характеристике взаимодействия "вагон-путь" в отношении оценки качества пути. Отчет С152/3 БЭИ МСЖД, Утрехт, 1985 апрель, 43 е., 22 ил.

79. Путеизмеритель системы ROGER. Железнодорожный транспорт. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 5, 1996.

80. Раджарам Б. Упрощенный метод изучения условий взаимодействия пути и подвижного состава. Железные дороги мира №4, 1984, 38-44

81. Рид X. Д. Оценка состояния пути по уровню. Железные дороги мира №10, 1984, с 66-69

82. Ромен Ю. С. Моделирование взаимодействия подвижного состава и пути с учетом накопления остаточных деформаций рельсовой колеи / Вестник ВНИИЖТ. - 1978. - №2. - С. 42-45.

83. Ромен Ю. С. Моделирование взаимодействия подвижного состава и пути с учетом накопления остаточных деформаций рельсовой колеи. / Вестник ВНИИЖТ 1978 №2, с. 42-45.

84. Ромен Ю. С., Щекотков Ю. М., Гасанов А. И. Перспективы

совершенствования системы оценки состояния железнодорожного пути на основе данных путеизмерительного вагона. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 5, с 8-15.

85. Ромен Ю.С. Исследование бокового взаимодействия подвижного состава на путь с применением ЭВМ. // Тр.ВНИИЖТа М.: Транспорт, 1969.-В. 385. С. 7194.

86. Ромен Ю.С., Николаев В. Е. Исследование влияния вертикальных неровностей на боковые и вертикальные силы взаимодействия пути и грузового вагона. - В кн.: Механика наземного транспорта. Киев: Наук, думка, 1977, с. 4143.

87. Салтыков Д. Н. Динамика вагонов при сходе с рельсов и обоснование технических решений регистрации схода. - Дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 /УрГУПС. - Екатеринбург, 2005. - 134 с.

88. Сато Л. Исследования в области измерения и анализа состояния пути. Железные дороги мира №9, 1986, с 64-70

89. Сеньковский А. А. Интенсивность накопления деформаций и совершенствование системы диагностики железнодорожного пути. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. МИИТ, М.: 2000

90. Система колесо-рельс с точки зрения путевого хозяйства. Железные дороги мира №10, 2005, с 64-68.

91. Соломонов С.А., М.В.Попович, В.М. Бугаенко и др.Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. транс./ С.А. Соломонов, М.В.Попович, В.М. Бугаенко и др. Под ред. С.А. Соломонова. — М.: Желдориздат 2000 — 756 с.

92. Сравнительное исследование шума при контакте колеса и рельса на теоретической модели и по результатам измерений. Железные дороги мира №11, 1987, с 73.

93. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. Правительство Российской Федерации № 877-р от 17.06.2008.

94. Технические указания по определению и использованию характеристик устройства и состояния пути, получаемых вагонами-путеобследовательскими станциями ЦНИИ-4/ОАО «РЖД». - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.- 112с.: ил.

95. Тимашев А. П., Зензинов Б. Н., Лебедев А. В., Шахнович С. С., Кулешов П. Н. Система оптических датчиков для вагона - путеизмерителя ЦНИИ - 4. Железнодорожный транспорт. Серия: Путь и путевое хозяйство. Вып. 2-3, 1996, с 25-31.

96. Уиккенс А. X. Общие вопросы динамики поперечных колебаний подвижного состава на железнодорожном транспорте. "Конструирование и технология машиностроения". Труды американского общества инженеров-механиков, сер. Б ,№3, 1969.

97. Уиккенс А. Г., Гилхрист А. О. Практическая теория динамики подвижного состава // Железные дороги мира. - 1978. - № 7. - С. 66 - 71.

98. Установление корреляции между возникающим шумом и неровностями на поверхности катания колес. Сообщение БЭИ МСЖД. Железные дороги мира №10, 1982, с 79

99. Фельдман Й., Фишер М. Исследование шумовых характеристик системы "колесо-рельс". Железные дороги мира №5, 1982, с 27-31

100. Фришман М. А. Исследования взаимодействия пути и подвижного состава методом киносъемки. М., Трансжелдориздат, 1957.

101. Фришман М.А. Как работает путь под поездами. М. "Транспорт", 1969.

102. Фришман М.А., Орловский А.Н. Татуревич А.П. Результаты экспериментальных исследований поперечных горизонтальных сил взаимодействия пути и подвижного состава на перевальных участках / Труды ДИИТа, 1972, вып. 138. С. 16-23

103. Черняков Е. А. Обеспечение безопасности движения поездов по условию накатывания колеса на рельс. - Дис. ... канд. техн. наук: 05.22.06 /МИИТ. -Москва, 2008. - 145 с.

104. Хеминг Р. В. Численные методы / Пер. с англ. - М: Наука, 1972. - 400 с.

105. Цеглинский К. Ю. Железнодорожный путь в кривых. - М.: 1983. - 155 с.

106. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. М., "Транспорт", 1969.

107. Шахунянц Г. М. Расчеты верхнего строения пути, М., Трансжелдориздат, 1959.

108. Э. де Курзон. Методы расчета уровней шумов на железнодорожном транспорте. Железные дороги мира №10, 1983. С. 48-56

109. Эсвельд К. и др. Анализ состояния рельсовой колеи. Железные дороги мира №9, 1989. с 65-67.

110. Эсвельд К. Измерение и устранение вертикальных неровностей рельсов. Железные дороги мира№ 4, 1984, с 32-36

111. Эсвельд К. Цифровая оценка геометрических показателей качества пути. Железные дороги мира №3, 1993, с 62-68.

112. Kalay S. , Samuels J. Улучшение взаимодействия подвижного состава и пути/Железные дороги мира. - 2003. - N2. - С. 48 - 53.

113. Zuwiel J. Новая путеизмерительная система. Железные дороги мира №11, 2002, с 71-73.

114. Патент на изобретение №2326782 «Способ определения зазора между гребнем железнодорожного колеса и головкой рельса и устройство для его осуществления». О. В. Голубев, П.А. Желтышев.

115. Распоряжение ОАО «РЖД» от 20.12.2010 №2650р «О введении в действие дополнительных нормативов по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения»

Приложение А Копия патента на изобретение

Й

$

т

О я

$

т

$

% «

я

т &

й й

ФВДЮАПЩ

Г

й

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

х» 2326782

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЗОРА МЕЖДУ ГРЕБНЕМ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КОЛЕСА И ГОЛОВКОЙ РЕЛЬСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

11 атен тообладател ь( л и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения " (УрГУПС) (Ш1)

Автор(ы): см. на обороте

Заявка №2006133575

Приоритет изобретения 19 сентября 2006 г.

Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 июня 2008 г. Срок действия патента истекает 19 сентября 2026 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным .таком

li.fl. Симонов

Й

й

$^йййййййййййййййййййййййййййййййй