Вплив фізичних та геометричних характеристик залізничної колії на її напружено-деформований стан

На основі комплексних експериментально-теоретичних досліджень виконано оцінку необхідної пружності рейкових скріплень з точки зору роботи рейок та баластного шару. Для залізниць України рекомендується вертикальна жорсткість вузла скріплення для ділянок колії зі змішаним рухом, де за кількістю поїздів переважає пасажирський рух з вагонами існуючої конструкції 40 кН/мм, а для ділянок колії зі змішаним рухом, де за кількістю поїздів переважає рух вантажних поїздів, 60 кН/мм, незалежно від конструкції скріплення та монтажних зусиль кріплення рейки до опори.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У ТАКИХ РОБОТАХ

1. Сисин М.П., Рибкін В.В. Знаходження вертикальної нерівності залізничної колії за даними вагона-колієвимірювача // Дніпропетровськ: Вісник ДНУЗТ. - 2003. - Вип. 2. - С. 24-29.

2. М.П. Сисин, В.В. Рибкін, О.М. Патласов, Дослідження динамічних коливань балки на пружній дисипативній основі під дією рухомого навантаження при проходженні силової нерівності колії  // Дніпропетровськ: Вісник ДНУЗТ. - 2004. - Вип. 5. - С. 188-193.

3. Рибкін В.В., Баль О.М., Бондаренко І.О., Сисин М.П. Інженерний розрахунок залізничної колії на міцність // Залізничний транспорт України. - 2005. - № 2. - С. 40-44.

4. Уманов М.И., Цыганенко В.В., Сысын Н.П., Курган Д.Н. Cкорости движения в кривых после ремонта // Путь и путевое хозяйство. - М., 2007. - № 10. - С. 29-30.

Додаткові праці:

5. Сисин М.П., Рибкін В.В. Вплив стану колії на сили її взаємодії з рухомим складом у розрахунках колії на міцність // Тези доповідей першої науково-практичної конференції "Проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка і управління". - Київ, 2003. - С. 68-69.

6. Сисин М.П., Рибкін В.В. Модель залізничної колії на окремих опорах із нелінійною жорсткістю та динамічними властивостями // Тезисы докладов XI Международной конференции "Проблемы механики железнодорожного транспорта". - Днепропетровск, 2004. - С. 151.

7. М.И. Уманов, В.В. Цыганенко, А.Г. Рейдемейстер, Д.Н. Курган, Н.В. Халипова, Н.Г. Ренгач, В.В. Ковалев, Н.П. Сысын. Теоретические и экспериментальные исследования по установлению допускаемых скоростей движения поездов по участку пути, отремонтированному с применением современных путевых машин // Труды Международной научно-практической конференции "Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований". - Москва, 2004. - С. ІІІ_10_12.

8. Рыбкин В.В., Сысын Н.П. Определение упругодиссипативных характеристик пути под динамическими нагрузками // Труды Международной научно-практической конференции "Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований". - Москва, 2004. - С. ІV-46.

9. Рыбкин В.В., Баль О.М., Бондаренко И.А., Сысын Н.П. Предложения по корректировке правил расчета железнодорожного пути на прочность // Труды Международной научно-практической конференции "Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований". _ Москва, 2004. - С. ІV-48.

10. Уманов М.И., Цыганенко В.В., Сысын Н.П., Курган Д.Н. Допускаемые скорости движения пассажирских поездов в кривых участках пути, отремонтированных с использованием современных путевых машин // Труды Международной научно-практической конференции "Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений". - Москва, 2006. - С. 178-181.

11. Сисин М.П., Уманов М.І. Вимірювання жорсткості колії із використанням відеозйомки // Труды 67 Международной научно-практической конференции "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта".- Днепропетровск, 2007. - С. 189-190.

АНОТАЦІЯ

Сисин М.П. Вплив фізичних та геометричних характеристик залізничної колії на її напружено-деформований стан. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.06 - залізнична колія, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена задачі підвищення ефективності експлуатації колії та зменшення розладнань елементів колії шляхом встановлення допустимих експлуатаційних умов та необхідних параметрів пружності елементів колії експериментально-теоретичними методами.

На основі зібраної на залізницях України інформації про фактичні нерівності колії та статистичного аналізу, виконано узагальнення параметрів нерівності по відношенню до існуючої якісної оцінки стану 1 км колії.

Розроблено модель динамічної взаємодії колії та рухомого складу у вертикальній площині, яка дозволяє отримати параметри напружено-деформованого стану колії у їх динаміці при проходженні рухомим складом геометричних нерівностей та нерівностей нерівнопружності підрейкової основи.

Для достовірного визначення вертикальної геометрії колії було розроблено методику знаходження вертикальної нерівності залізничної колії по даних вагона-колієвимірювача. Розроблено методику визначення вертикальної пружності колії під фактично діючими навантаженнями від рухомого складу та методику безконтактного виміру динамічного прогину рейки фотографічним методом, яка дозволяє виключити систематичну похибку виміру прогину рейки, що може досягати 60%.

На основі комплексних експериментально-теоретичних досліджень виконано оцінку необхідної пружності рейкових скріплень з точки зору роботи рейок та баластного шару.

Ключові слова: напружено-деформований стан, пружність елементів колії, підрейкова основа, вертикальна геометрія колії, моделювання, ідентифікація параметрів колії, динамічна взаємодія колії та рухомого складу.

АННОТАЦИЯ

Сысын Н.П. Влияние физических и геометрических характеристик железнодорожного пути на его напряженно-деформированное состояние. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.06 - железнодорожный путь, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена задаче повышения эффективности эксплуатации пути и уменьшения расстройств элементов пути путем установления допустимых эксплуатационных условий и необходимых параметров упругости элементов пути экспериментально-теоретическими методами.

На основе собранной на железных дорогах Украины информации о фактических неровностях пути и статистического анализа выполнены обобщения параметров неровностей по отношению к существующей качественной оценке состояния 1 км пути. На основании статистического анализа впервые определены закономерности вероятностного распределения параметров геометрических неровностей пути в вертикальной плоскости и их взаимосвязь с существующей бальной оценкой состояния пути. Это дает возможность учета в разработанных моделях обобщенного геометрического состояния одного километра пути в соответствии с существующей классификацией качественной оценки состояния пути.

Разработано модель динамического взаимодействия пути и подвижного состава в вертикальной плоскости, которая разрешает получить параметры напряженно-деформированного состояния пути в их динамике при прохождении подвижным составом геометрических неровностей и неровностей неравноупругости подрельсового основания. Модель пути представлена системой из двух континуальных балок Ейлера, которые соединены между собой упруго-диссипативным основанием Винклера. Модель подвижного состава соответствует грузовому полувагону и представлена плоской системой из 7 сосредоточенных масс.

Для достоверного определения вертикальной геометрии пути была разработана методика нахождения вертикальной неровности железнодорожного пути по данным вагона-путеизмерителя. Такая методика позволяет с приемлемой для инженерных расчетов точностью получить характеристику вертикальной неровности пути в нагруженном состоянии на значительных участках пути.

Разработана методика определения вертикальной упругости пути под фактически действующими нагрузками от подвижного состава, которая позволяет определить как нелинейные свойства упругости подрельсовых опор, так и их распределение вдоль пути. Такая методика в отличие от существующих методов определения упругости пути имеет преимущества: отсутствие специального нагрузочного устройства, уменьшение затрат ресурсов и времени для проведения испытаний. Кроме того, такая методика дает возможность совмещать выполнение измерений без значительных изменений в существующих схемах размещения датчиков.

Для более точного определения параметров упругости пути разработана методика бесконтактного измерения динамического прогиба рельса фотографическим методом, что разрешает исключить систематическую погрешность измерения прогиба рельса, которая может достигать 60%.

С помощью разработанных теоретических и экспериментальных моделей и методик выполнены комплексные исследования влияния вертикальной геометрии и характеристик упругости пути на его напряженно-деформированное состояние и уровень силового воздействия колеса на рельс. На основе выполненного исследования предложены практические рекомендации по усовершенствованию методики расчета пути на прочность и учету фактического геометрического состояния пути в виде отдельных неровностей или качественного состояния 1 км пути.

На основе комплексных экспериментально-теоретических исследований выполнена оценка необходимой упругости рельсовых скреплений с точки зрения работы рельсов и балластного слоя. Для железных дорог Украины рекомендуется вертикальная жесткость узла скрепления для участков пути со смешанным движением, где за количеством поездов преобладает пассажирское движение 40 кН/мм, а для участков пути со смешанным движением, где за количеством преобладает движение грузовых поездов - 60 кН/мм независимо от конструкции скрепления.

Полученные теоретические и практические результаты были неоднократно использованы при выполнении научно-исследовательских работ по заданию Главного управления путевого хозяйства Укрзализныци.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, упругость элементов пути, подрельсовое основание, вертикальная геометрия пути, моделирование, идентификация параметров пути, динамическое взаимодействие пути и подвижного состава.

ABSTRACT

Sysyn M. P. The influence of physical and geometrical parameters of the railway track on its mode of deformation. - Manuscript. The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.22.06 _ "Railway Track". _ Dnipropetrovsk national university of railway transport named after Academician V. Lazaryan; Dnipropetrovsk, Ukraine, 2008. The thesis is dedicated to the problem of increase of efficiency of track operation and reduction of railway track elements faults by means of establishment of permissible working conditions and necessary parameters of railway track elements elasticity with the help of experimental and theoretical methods.

On the basis of collected data on the Ukrainian railways about actual track irregularities and statistical analysis, generalizations of track irregularity parameters with respect to existing qualitative state assessment per 1 km of railway track were drawn. A model of railway track and rolling stock dynamic interaction in a vertical plane was designed. The method of determination of vertical track irregularity according to track measurement car data was designed with the purpose to define reliable vertical track geometry. To measure experimentally elasticity and underrail basis inhomogeneity, the methods of vertical track elasticity determination under actual loads was worked out. Also the methods of non-contact measuring of dynamic rail deflection was designed with the help of photographic method, which made possible to exclude systematical error in measuring of dynamic rail deflection up to 60%. By means of designed theoretical and experimental models and methods complex investigations of vertical track geometry and elasticity parameters influence on its mode of deformation and wheel-rail interaction were carried out

Keywords: mode of deformation, railway track elements elasticity, underrail basis, vertical track geometry, modeling, track parameters identification, railway track and rolling stock dynamic interaction.

Размещено на Allbest.ru