Підвищення якості оцінки працездатності залізничної колії за рахунок удосконалення розрахункових характеристик підрейкової основи

Таблиця 4 - Якісна оцінка деформативності колії для базових конструкцій

Методика розрахунку характеристик стабілізуючого шару. Під зазначеним терміном “стабілізуючий шар” розуміється шар, що укладається між елементами конструкції колії, чи шар, що є складовою частиною одного з них, товщина якого повинна вибиратися в залежності від конкретних характеристик і призначення колії таким чином, щоб забезпечувалися вимоги міцності і деформативності колії.

Основні вимоги, пропоновані до стабілізуючого шару: добре розподіляти навантаження, стабілізувати вібрації, мати високу несучу здатність, відводити воду і бути стійким до промерзання.

Конструкція стабілізуючого шару визначається геометричними, фізико-механічними і техніко-економічними розрахунками. Він може складатися з одного чи декількох шарів. Крутість укосів відповідає крутості встановленій для даного матеріалу відповідно до нормативних документів (СНиП ІІ-39-76, ТУМ 34, 31, 25 та інш.).

Головним параметром стабілізуючого шару при оцінці і нормуванні деформативності колії повинен виступати модуль деформації шару Е_шару. Густина шару визначається розрахунком по стабілізації земполотна. Можливість використання шару визначається розрахунками на міцність та техніко-економічними розрахунками. У залежності від призначення колії вимоги за умовами забезпечення її деформативності, а, отже, і до модуля деформації стабілізуючого шару різні. З огляду на запропоновану раніше методику визначення значень модуля пружності підрейкової основи колії у вертикальній площині, пропонується у формули визначення зазначеної величини (3) ввести коефіцієнт , що враховує зміни модуля пружності підрейкової основи колії при наявності стабілізуючого шару:

Якщо стабілізуючий шар формується з одного матеріалу (Е=const), то значення коефіцієнта беруться відповідно до пропонованих значень у залежності від його матеріалу (Е) і товщини (h_шару) та модуля деформації земполотна (Е_гр), на яке опирається шар.

Крім того, дана методика застосовна і при зворотній задачі, тобто, при виборі конструкції стабілізуючого шару для зміни жорсткості колії.

Зазначена методика уніфікує багатоваріантність при виборі конструкції стабілізуючого шару.

Оцінка напружено_ деформованого стану колії з рейками типу UIC60 і скріпленням КПП.

У результаті виконаних експериментальних досліджень було встановлено розрахункові параметри рейок UIC60, умови обертання рухомого складу по колії на залізобетонних шпалах з рейками типу UIC60 і скріпленнями КПП.

За результатами експериментальних і теоретичних розрахунків за умовами безпеки руху, міцності і стійкості для колії з залізобетонними шпалами, рейками типу UIC60 і скріпленнями КПП максимально припустима швидкість сучасного існуючого на залізницях України рухомого складу рекомендована 140 км/год.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень вирішена важлива науково-технічна задача підвищення ефективності експлуатації колії при дотримані нормативних значень показників поза устроєм і утриманням залізничної колії. Основні наукові результати, висновки та практичні рекомендації дисертації полягають у такому.

Розроблена модель конструкції залізничної колії при зовнішній дії для дослідження деформативних процесів підрейкової основи з використанням методу кінцевих елементів, яка дозволяє прогнозувати поведінку конструкції колії залежно від її геометричних, фізико-механічних характеристик, а також від значення і місця прикладання сил. Розрахунками за розробленою моделлю, з підтвердженими експериментальними дослідженнями, встановлено, що конструкція колії, яка знаходиться в справному стані, тобто відповідає вимогам правил технічної експлуатації і нормам утримання, в середньому має розкид між мінімальними та максимальними значеннями модуля пружності підрейкової основи для конструкцій із залізобетонними шпалами у 3,4 рази, для конструкцій із дерев'яними шпалами _ 2,68 рази, напружень - відповідно у 1,2 та 1,15 рази.

Виконано комплексну оцінку впливу параметрів підрейкової основи на деформативність колії. Отримано, проаналізовано і оцінено аналітичні залежності між різними факторами і модулем пружності підрейкової основи колії при розв'язанні задач визначення міцності, надійності і стійкості залізничної колії.

На основі комплексних експериментально-теоретичних досліджень розроблена нова методика визначення значень модуля пружності підрейкової основи колії у вертикальній площині, яка враховує випадковий характер параметрів, що впливають на формування модуля пружності і дозволяє визначати дану величину у вигляді інтервалу значень.

Запропоновано рекомендації по використанню розробленої методики визначення значень модуля пружності підрейкової основи колії у вертикальній площині, застосовування яких дозволить більш точно (від 1,23 до 1,62 рази) визначити сили взаємодії колії і рухомого складу, а також напружено-деформований стан елементів колії (від 3,4 до 4,23 рази) у тому числі при наявності відхилень від “відмінного” стану.

На підставі розробленої методики по визначенню значень модуля пружності підрейкової основи колії у вертикальній площині, внесено пропозицію по оцінці деформативної працездатності залізничної колії. Введення додаткового техніко-економічного критерію дозволить: комплексно і диференційовано враховувати показники надійності колії при вирішенні питань про збільшення швидкості руху і осьового навантаження поїздів; підвищити вплив і ефективність застосовування баластного шару (до 4,2 разів), скріплень (до 6 разів) і шпал (до 3 разів), що у ряді випадків дозволить довше експлуатувати колію без проведення ремонтних робіт, тобто подовжити її працездатний стан.

Для розгляду питань забезпечення вимог міцності, стійкості і деформативності введено поняття стабілізуючого шару, який укладається між елементами конструкції колії або є складовою частиною одного з них. Залежно від вимог за деформативністю колії розроблено рекомендації по розрахунках параметрів стабілізуючого шару та встановлено залежності ефективності використання матеріалів для укладання у шар від модуля деформації земполотна, що уніфікує багатоваріантність при виборі способів зміцнення конструкції колії.

Визначено параметри ефективного застосовування підбаластного щебеневого шару. Встановлено, що ділянки залізничної колії, які мають підбаластний щебеневий шар, утворений в процесі експлуатації, більше 30 см, відносяться до мало деформованих ділянок. А для посилення конструкцій колій, які обпираються на земляне полотно, що складається з ґрунтів середньої і слабої міцності, товщина підбаластного щебеневого шару більше 30 см не доцільна.

Результати дисертаційної роботи використано в науково-дослідних роботах, виконаних за замовленням Укрзалізниці. Отримані діапазони значень модуля пружності підрейкової основи колії у вертикальній площині використані при підготовці даних при виконанні науково-дослідної роботи по коректуванню правил розрахунку колії на міцність. В рамках роботи по встановленню допустимих швидкостей руху на ділянках колії із залізобетонними шпалами, пружинним скріпленням типу КПП і рейками UIC60 визначено розрахункові параметри рейок UIC60.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ТА РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У ТАКИХ РОБОТАХ

Деформация подшпального упруго-вязкого инерционного основания под динамической нагрузкой / Данович В.Д., Патласов А.М., Халипова Н.В., Бондаренко И.А. // Збірник наукових праць ДІІТ. _ Вип. 4. _ Дніпропетровськ: Транспорт, 1999. _ С. 5-22.

Выбор расчетной схемы и параметров железнодорожного пути при расчете методом конечных элементов / Данович В.Д., Рыбкин В.В., Патласов А.М., Бондаренко И.А. // Строительство: Сб. научн. Тр. ДИИТа. - Вып. 10. - Днепропетровск, 2002. - С. 35-45.

Влияние параметров грунта на значения вертикального модуля упругости пути / Данович В.Д., Рыбкин В.В., Патласов А.М., Бондаренко И.А. // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. - Вип. 2. - Днепропетровск, 2003. - С. 151-154.

Рыбкин В.В., Бондаренко И.А. О корректировке правил расчетов железнодорожного пути на прочность // Вестник БелГУТа: Наука и транспорт, № 2 (9). - Гомель, 2004. - С. 42-44.

Бондаренко И.А. К вопросу определения модуля упругости пути в вертикальной плоскости. // Транспортні системи і технології, вип. 5, - К.: КУЕТТ, 2004. - С. 16-27.

Інженерний розрахунок залізничної колії на міцність / Рибкін В.В., Баль О.М., Бондаренко І.О., Сисін М.П. // науково-практичний журнал “Транспорт України” № 2. - Київ, 2005. - С. 40-44.

Додаткові праці

Патласов А.М., Бондаренко И.А. К вопросу определения напряженного состояния рельсов методом конечных элементов // Труды Х Межд. научн.-практ. конфер. “Проблемы механики железнодорожного транспорта”. _ Днепропетровск, март 2000. - С. 98.

Данович В.Д., Патласов А.М., Бондаренко И.А. Использование метода конечных элементов и современного программного обеспечения для расчета железнодорожныхм рельсов и крестовин // Труды ІV Межд. научн.-практ. конфер. “Ресурсосберегающие технологи на железнодорожном транспорте” _ Москва, 2001. - С. V-19.

Данович В.Д., Бондаренко И.А. К вопросу о выборе модуля упру гости пути // Труди міжн. наук.-практ. конфер. “Проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка і управління”. _ Київ, листопад 2003. -С. 48.

Оцінка параметрів пружної клеми марки КП-5.2 (Костюк М.Д., Рибкін В.В., Бондаренко І.О., Іванченко Н.М.) _ Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. - Вип. 2. - Днепропетровск, 2003. - С. 11-17.

Бондаренко І.О. О необходимости уточнения расчетных характеристик железнодорожного пути // Труды ХІ Межд. конфер. “Проблемы механики железнодорожного транспорта” _ Днепропетровск, май 2004. _ С. 45.

Предложения по корректировке правил расчета железнодорожного пути на прочность / Рыбкин В.В., Баль О.М., Бондаренко И.А., Сысин Н.П. // Труды межд. научн.-практ. конфер. “Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований”. _ Москва, октябрь 2004. - С. ІV-48.

Рыбкин В.В., Бондаренко И.А. Предложения по оценке деформативности железнодорожного пути. // Труды 65 Межд. научн.-практ. конфер. “Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта”. _ Дніпропетровськ, травень 2005. - С. 182.

Размещено на Allbest.ru