Что такое деформативность пути каскор

Деформативность и стабильность пути

В течение длительного времени основным расчетным показателем, характеризующим работу пути, служила прочность элементов верхнего и нижнего строений. Пока уровень воздействия подвижного состава на путь превышал несущую способность верхнего строения с рельсами типа Р50 и легче такой подход вполне оправ­ дывался. Исторически он был вызван тем, что повыше­ ние мощности локомотивов и осевых нагрузок опережа­ло оснащение пути соответствующими элементами.

Особенности движения экипажей, в первую оче­редь по бесстыковому пути, потребовали ввести кри­терии устойчивости рельсошпалыюй решетки против поперечного сдвига по балласту, а конструктивные недостатки отдельных типов подвижного состава обусловили необходимость применять показатели ус­тойчивости колеса на рельсе. Законченное оснащение сети дорог рельсами Р65 при полной эпюре шпал и щебеночном или асбестовом балласте в условиях ста­бильных осевых нагрузок сняло с повестки дня воп­росы прочности пути, и последний приказ о допусти­мых скоростях движения практически не предусмат­ривает ограничений по прочности элементов верхне­го строения для главных путей. Они оставлены только для станционных и подъездных путей.

Соблюдение критериев прочности и устойчивости пути, по которым устанавливают условия обращения подвижного состава, не исключает выхода из строя отдельных элементов верхнего строения и, главное, не ограничивает интенсивность накопления в нем расстройств и износов. Поэтому на повестку дня до­полнительно должна быть поставлена разработка по­ казателей оценки деформативности пути. В данном слу­ чае под его деформативностыо следует понимать спо­собность работать при ограниченном до определенно­го предела темпе нарастания амплитуд и количества остаточных деформаций.

На базе этих показателей надо подготовить комп­лекс мер по снижению интенсивности расстройств пути и, соответственно, затрат на его техническое обслуживание как при существующих, так и при пер­спективных условиях эксплуатации, что полностью отвечает корпоративным интересам ОАО «РЖД».

Можно выделить следующие параметры, от кото­рых зависит интенсивность накопления расстройств и износов пути:

устройства подвижного состава, в частности, ва­гонов;

содержания подвижного состава;

взаимодействия пути и подвижного состава, как результат взаимосвязи вышеназванных параметров;

обусловленные условиями эксплуатации.

Рассмотрим подробнее каждый из них с учетом их взаимозависимостей и возможностей управлять ими, включая специальные исследования.

Параметры устройства пути

Эти параметры включают требования к конструк­циям верхнего строения, подбалластного основания и земляного полотна, к геометрии колеи. Конструк­тивные особенности верхнего строения в значитель­ной степени влияют на деформативные показатели пути в целом. Очевидно, нельзя считать завершенны­ми исследования по выбору типов рельсов для раз­личных условий эксплуатации. Кроме служебных свойств и качественных характеристик, а также раз­меров их отдельных элементов, нужно рассмотреть целесообразность укладки рельсов типа Р75 в особо сложных условиях. За счет увеличенного момента инерции эти рельсы передают нагрузки от подвиж­ного состава на большее число шпал, т.е. более рав­номерно их загружают и, как следствие, уменьшают напряжения в балласте под шпалой и замедляют развитие деформаций.

При выборе типа скрепления также надо учитывать условия эксплуатации. Едва ли можно считать пра­вильной существующую практику укладки одного типа скреплений на целых перегонах и даже участках, независимо от того, прямая это или кривая, среднего или малого радиуса. Это потому, что интенсивность расстройств узлов скреплений зависит не только от сроков замены их самих, но и от объемов устранения отступлений в ширине колеи и подуклонке рельсов.

Суть проблемы вот в чем. При расчетах и стендо­вых испытаниях принимается, что рядом располо­женные шпалы одинаково загружены. На практике это обеспечить почти невозможно, и отдельные узлы перегружаются. Необходимо более детально рассмот­ реть вопрос об укладке в кривых раздельных подкла­ дочных скреплений, а бесподкладочные нераздельные применять преимущественно в прямых участках.

Весьма действенная мера снижения интенсивнос­ти накопления расстройств — усиление эпюры шпал: в сложных условиях эксплуатации — до 2000 шт/км и на прямых участках — согласно СТН-Ц-1—95. Извес­тен также мировой опыт создания шпал с попереч­ными выступами в подрельсовых сечениях для увели­чения сопротивления поперечному сдвигу и с противодеформационными якорями. По нашему мнению, у нас нужно тоже выполнить соответствующие иссле­дования. Имеется четкая мировая тенденция к пере­ ходу на так называемый кубовидный щебень фракций, например, 35—55 мм. Считается, что он хорошо со­ противляется накоплению деформаций. На отече­ственных железных дорогах этот вопрос изучен слабо.

Таким образом, полезно частично вернуться к действовавшему по ППР-64 разделению пути на осо­бо тяжелый для сложных условий эксплуатации и тя­желый для остальных участков. Различие должно быть не только в качестве материалов и доле старогодных элементов, но и в конструктивных особенностях.

Принята программа оздоровления земляного по­лотна, по она выполняется очень медленно. На пер­вом этапе следует выделить подпрограмму осушения переувлажненных участков. В конечном счете цель ук­репления подбалластных слоев заключается в устрой­стве однородного по всей длине основания пути, ис­ключающего появление ослабленных мест, в которых развиваются деформации.

Как влияют геометрические параметры пути на его деформативность? В первую очередь она зависит от параметров кривых. Так, неправильное возвышение наружного рельса приводит к сдвигам пути, рас­стройствам ширины колеи, ускорению бокового из­носа рельса. Создание многорадиусных кривых вместо однорадиусных с целью уменьшить объемы сдвижек при рихтовке не только быстрее дестабилизирует путь, но и вызывает появление многочисленных пе­реходных зон, которые при неправильном устройстве представляют угрозу безопасности движения поездов.

К ускоренному расстройству пути ведут также на­рушения в устройстве переходных кривых, в том чис­ле несовпадение по месту и длине отводов кривизны и возвышения, недостаточная длина таких кривых. В результате повышается крутизна указанных отводов, переломы профиля совпадают с переходными кривы­ ми. Сущность предъявляемых к устройству переходных кривых требований, в том числе для замедления их расстройств, давно известна — нельзя допускать рез­ких изменений действующих на путь сил, а сама ско­рость изменения должна быть по возможности низ­кой.

Параметры подвижного состава

С точки зрения влияния на расстройства пути они менее управляемые, чем параметры устройства пути, но учитывать их необходимо. Например, ликвидация разбегов в буксах при переходе от подшипников скольжения к подшипникам качения резко увеличила необрессоренные массы, реагирующие на горизон­тальные неровности пути и при входе в переходные кривые. Если раньше при разбегах до 12 мм сначала в поперечном направлении смешалась ось и лишь затем начинался поворот тележки, то сейчас на любую не­ровность в кривой сразу реагирует вся масса тележки. Кроме того, из-за недостатков в работе рессорного комплекта кузов вагона частично становится необрессоренной массой. Велико сопротивление повороту те­лежки относительно кузова в кривых из-за недостат­ков в конструкции скользунов и пятникового узла.

Зарубежный опыт показывает, что имеются конст­руктивные решения, существенно облегчающие вписывание подвижного состава в кривые. В частности, грузовые тележки с самоустанавливающимися в ра­ диальное положение осями. С этих позиций тележка модели 18-100, разработанная более полувека назад, в значительной степени усугубляет расстройства пути.

Текущее содержание

Одним из главных факторов, влияющих на интен­сивность развития остаточных деформаций пути, яв­ляется система текущего содержания. Длительное вре­ мя в его основе лежало предупреждение появления неисправностей, т.е. недопущение остаточных дефор­маций. Этот принцип был четко сформулирован еще в 1945 г. Г.М.Шахунянцем: «Задачей текущего содер­жания является предупреждение появления рас­стройств, именно предупреждение, а не устранение, пусть даже и своевременное». Несмотря на рельсы легких типов, эпюру шпал 1440 шт/км и преимуще­ственно песчаный балласт, путевые бригады в основ­ном успевали устранять расстройства на ранней ста­ дии их развития. При этом нужно оговориться, что численность бригад была в 4—5 раз больше, чем сей­час, а грузонапряженность в несколько раз ниже.

Усиление мощности верхнего строения пути, по­явление высокопроизводительных машин и соответ­ствующее сокращение численности бригад, занятых на текущем содержании, привело к смене приорите­тов. В настоящее время некоторые специалисты зада­чей текущего содержания считают только своевре­менное устранение крупных отступлений, представ­ляющих угрозу безопасности движения. Естественно, что возникновению значительных остаточных дефор­маций предшествует образование большого числа мелких расстройств — на сети дорог свыше 1,5 млн отступлений II степени в месяц — и часть из них не­ избежно будет неуправляемо переходить в более опасные.

Получается замкнутый круг. Высокопроизводи­ тельные машины, рассчитанные на работу в большие «окна» на широком фронте, для устранения отдель­ных отступлений использовать нецелесообразно ни с технической, ни с экономической точек зрения. Если перегоны длинные, то рост грузонапряженности зат­рудняет предоставление достаточного количества «окон» для применения машин. А малочисленные бригады с инструментом типа торцовых подбоек не могут обеспечить ни высокое качество работ, ни дос­ таточный объем их выполнения.

Выход, с одной стороны, внедрить технологии выправки, не нарушающие сложившуюся постель шпалы и позволяющие работать малыми силами (подробно эти вопросы были рассмотрены в журнале «Путь и путевое хозяйство» № 5 и № 9 за 2004 г.), а с другой стороны, — создать относительно дешевые машины или дополнительные агрегаты к существую­щей технике, которые могли бы устранять отступле­ния на коротких (локальных) участках.

При содержании пути в плане нужно запретить во время рихтовки устанавливать кривые в новое паспор­ тное положение, прикрываясь разговорами о необхо­димости уменьшать объемы сдвижки. При тяжелых видах ремонтов кривые надо ставить в проектное по­ложение, а во время всех остальных ремонтов и теку­щего содержания — только возвращать в это положе­ние. Современный уровень развития техники и про­граммного обеспечения для расчетов и выправки кривых дает возможность решить эту задачу. Избавле­нием от многорадиусности, в том числе при постоян­ном возвышении в кривой, можно существенно сни­зить деформативность пути в плане.

Влияние подвижного состава

Мало изучены технические, а главное, экономи­ческие вопросы оценки влияния вибраций, вызывае­мых неровностями на колесах подвижного состава, на деформации пути. Большинство исследований посвя­щено прочности элементов верхнего строения, и в первую очередь рельсов, при проходе колес с ползу­нами и наварами. В то же время количество осей с не­ровностями, включая и неравномерный прокат, явно растет.

Сетевые ПТО, которые предназначены обнаружи­вать вагоны с «отрицательной динамикой», пока ос­тановить этот рост не могут. Возможно, настало время экономических санкций. Техника для выявления «сту­чащих» колес имеется и демонстрировалась на Экс­периментальном кольце ВНИИЖТа. Необходимо оце­нить влияние этих факторов на расстройства пути и разработать механизм предъявления штрафов компа­ниям-владельцам подвижного состава и структурам, занимающимся их обслуживанием.

Взаимодействия пути и подвижного состава

Показатели взаимодействия нормируют по крите­риям прочности, недопущения сдвига рельсошпальной решетки и вкатывания колеса на рельс. То есть по существу во всех случаях нормируются экстремальные показатели с заданной минимальной вероятностью их превышения. Расчет на деформативность пути требует ограничения нагрузок до такого уровня, чтобы за ус­тановленный период времени (пропущенный тон­наж) деформация не превысила заданной величины.

В общем случае справедливо выражение у_т = у₀ + a ln T,

Применительно к развитию вертикальных дефор­маций коэффициент а связан с напряжениями в бал­ласте под шпалой и состоянием балластного слоя. Эта связь, как и зависимость напряжений от модуля уп­ругости пути, достаточно сложная. При низком моду­ле, что обычно характеризует слабо уплотненное ос­нование, упругие деформации быстро переходят в ос­таточные, и надо оперативно улучшать состояние пути.

Когда говорят, что рост деформаций пропорцио­нален повышению напряжений под шпалой в степе­ни 2-6, имеют в виду стабильный путь и увеличение напряжений, вызванное, например, возрастанием осевых нагрузок. В этом случае высокие напряжения под шпалой и модуль упругости свидетельствуют о возможности развития деформаций в перспективе и необходимости заблаговременно разрабатывать соот­ветствующие мероприятия.

Деформативность пути можно оценить по упругой осадке под расчетной нагрузкой. По данным инжене­ра А.А.Еремушкина, на высокостабильном пути Экс­периментального кольца ВНИИЖТа средняя упругая осадка составляет около 2,5 мм. Чтобы выбрать опти­мальный по деформативности уровень нагрузок на путь, нужны специальные технико-экономические исследования, учитывающие одновременно интен­сивность расстройств пути и возможность их устране­ния.

Условия эксплуатации

Таким образом, проблема возвышения наружно­го рельса из чисто технической, какой она была длительное время, превращается в технико-эконо­мическую, требующую управления скоростями дви­жения в увязке с порядком пропуска поездопотока. Действительно, закладывать в приказ начальника железной дороги высокие скорости пассажирских поездов и устраивать соответствующие возвышения наружного рельса на участках с большой плотнос­тью поездопотока и малыми интервалами между поездами экономически невыгодно, поскольку эти скорости никогда не будут реализованы. Значит, возвышение становится функцией плотности запол­нения графика, и определять его следует с расче­том не на искусственный показатель «средневзве­шенной разрешенной скорости движения», а на стоимость перевозок.

Накопление расстройств, т.е. по существу дефор­мативность пути, в определенной степени связано и с длиной перегона, так как она определяет возмож­ ность предоставления «окон» для работ и их продол­ жительность. Явно не полно учитывается дополни­тельное расстройство пути при обращении тяжело­весных и длинносоставных поездов.

Имеются определенные особенности воздействия длинных поездов на путь в вертикальной плоскости. Они зависят от количества непрерывных циклов заг ружения. В самом общем виде можно отметить, что по исследованиям ряда специалистов на деформативность влагонасыщенных грунтов влияет число таких циклов, действующих подряд.

К этой же группе факторов относится и повышение осевых нагрузок. Их исследованию посвяшены многочисленные работы отечественных и зарубежных специалистов. Серия наблюдений, проведенная в пос­леднее время, позволила выявить следующие законо­мерности.

Во-первых, для каждых конструкции пути и пара­метров подбалластного основания существует опреде­ленный предел осевых нагрузок, до достижения ко­торого их изменение может быть компенсировано корректировкой затрат па техническое обслуживание пути в рамках существующих норм. Если статическая нагрузка не превышает 18—19 тс/ось, то при рельсах Р65 различия в осевых нагрузках на смежных путях не приводит к появлению статистически значимых раз­личий в количестве отступлений, хотя объем работ путевых бригад на более загруженном пути суще­ственно выше.

Во-вторых, деформативпость пути зависит от доли вагонов с повышенной осевой нагрузкой.

В-третьих, по исследованиям А.А.Еремушкина, при расчетных упругих осадках подбалластного осно­вания в пределах 2,0—2,8 мм на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа и наличии достаточного времени на устранение расстройств можно обеспечить исправ­ное состояние пути при движении состава массой до 11000 т при осевых нагрузках вагонов 27—30 тс и гру­ зонапряженности 350—400 млн т-км на 1 км в год.

В-четвертых, по тем же исследованиям в рассмат­ риваемых условиях при росте осевых нагрузок на 1 % деформативпость пути повышается от 1 % (оптимисти­ ческий вариант) до 2 % (пессимистический вариант).

При оценке деформативности пути нельзя исклю­ чать и обратную связь — влияния его состояния на подвижной состав. Во всяком случае, установлена связь между статистической оценкой состояния пути в вертикальной плоскости и показателями реализа­ции тяговых возможностей локомотива.

Выводы

Приведенные данные показывают, что в дополне­ние к действующей системе обеспечения безопаснос­ ти движения поездов необходимо разработать методы снижения деформативности пути и повышения его стабильности. Эти методы должны включать: способы оценки, критерии для различных условий эксплуата­ции, комплекс соответствующих технических средств и технологий.

Поскольку деформативность — один из основных факторов, определяющих стоимость технического об­служивания пути, нужно найти взаимозависимые по­ казатели этой стоимости и требований к его стабиль­ ности.

Источник

Что такое деформативность пути каскор

Утверждена
распоряжением ОАО «РЖД»
от 15 августа 2012 г. N 1648р

Инструкция
по оценке деформативности подрельсового основания нагрузочным поездом

Рациональное решение задачи диагностики состояния элементов подрельсового основания для назначения ремонтов пути может быть получено при использовании нагрузочных поездов, которые позволяют определять деформативность пути непрерывно по всей его длине, выявляя границы участков с повышенной деформативностью и дополняя тем самым данные диагностики пути традиционными методами и, в обоснованных случаях, уменьшая необходимый объем обследований и инженерных изысканий при проведении проектных работ.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящая инструкция устанавливает нормативы осадок пути, промежуточных скреплений и подшпального основания и методики их определения нагрузочным поездом для оценки состояния подрельсового основания и для назначения работ по реконструкции и ремонтам пути, а также оценки качества их выполнения.
Применение настоящей инструкции сторонними организациями оговаривается в договорах (соглашениях) с ОАО «РЖД».

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ГОСТ 20276-85 Грунты. Методы полевого определения деформируемости.
СТН Ц 01-95 Железные дороги колеи 1520 мм.
Положение о системе ведения путевого хозяйства ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ», утверждены распоряжением ОАО «РЖД» от 30.10.2009 г. N 2211р.

3 ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Источник

Модуль общей деформации грунта (понятие и особенности)

Определение и формула жесткости пружины

При рассмотрении того, что такое коэффициент жесткости пружины следует уделить внимание понятию упругости. Для ее обозначения применяется символ F

При этом сила упругости пружины характеризуется следующими особенностями:

Не стоит забывать о том, что жесткость – характеристика, свойственная упругим телам, способным деформироваться. Довольно распространенным вопросом можно назвать то, как обозначается жесткость пружины на чертежах или в технической документации. Чаще всего для этого применяется буква k.

Слишком сильная деформация тела становится причиной появления различных дефектов. Ключевыми особенностями можно назвать следующее:

Довольно большое распространение получили красные пружины и другого типа. Цветовое обозначение применяется в случае производства автомобильных изделий. Для расчета применяется следующая формула: k=Gd4/8D3n. В этой формуле указываются нижеприведенные обозначения:

Рассматриваемая формула применяется в случае расчета коэффициента жесткости для цилиндрических пружин, которые устанавливаются в самых различных механизмах. Подобная единица измеряется в Ньютонах. Коэффициент жесткости для стандартизированных изделий можно встретить в технической литературе.

Деформативность

Деформативность и модуль упругости, от которых зависит полная деформационная устойчивость ИСК, непосредственно связаны, как и прочность, со структурой материала. При этом, чем в большей мере структура вяжущего вещества соответствует коагуляцион-ной, тем более типичными являются необратимые деформации, ниже показателя прочности и модуля упругости.

Деформативность в направлении вдоль волокон древесины сравнительно низкая. Невелика и твердость ее. Статическую твердость определяют по нагрузке, необходимой для вдавливания в образец древесины половинки металлического шарика радиусом 5 64 мм на глубину радиуса. Твердость древесины сосны, ели, липы, ольхи составляет 30 — 50 МПа, а более твердых пород — дуба, березы, ясеня, лиственницы и др. — 50 — 100 МПа. В лиственных породах ( например, дубе) гвозди и винты удерживаются в 16 раз прочнее, чем в древесине хвойных пород.

Деформативность пенопластов в водной среде коррелирует с их водопоглощением. Характер этой зависимости определяется видом полимерной основы и типом ячеистой структуры материала. Начальное водопоглощение, как правило, вызывает интенсивную деформацию пенопластов. При продолжительном увлажнении зависимость деформации от водопоглощения пенопластом близка к линейной.

Деформативность перекрытия определяется по величине прогиба несущих балок относительно участков ях опирания.

Деформативность полимербетона значительно больше, чем бетона. Так, удлинение при разрыве поливинилацетатцементно-го бетона ( П / Ц0 2) примерно в 20 раз больше, чем обычного. Деформативность полимербетона с П1Ц больше 0 2 определяется свойствами полимера.

Деформативность замазки обеспечивает подвижность элементов защиты относительно друг друга и относительно кожуха ( амортизирующее действие), что особенно важно при движении аэродинамической смеси с высокой концентрацией транспортируемого материала. Разработанная во ВНИИК деформативная замазка обладает низким модулем упругости, приближающимся к модулю упругости резиноподобных материалов, и высокой адгезией как к защитным элементам, так и к металлическому кожуху

Проводится работа по снижению температуры стеклования замазки о целью обеспечения ее эластичности при работе в зимнее время.

Деформативность основания различна и меняется в зависимости от глубины заложения фундаментов, типа фундаментов ( свайных или на естественном основании), механических свойств грунтов основания. Следует также помнить, что деформациям подземной части здания препятствует пассивное давление грунта на стены подвала. Очевидно, что здание с глубоким подвалом более жестко защемлено в грунте, чем здание с мелким подвалом. Значит оно менее деформативно и более устойчиво при прочих равных условиях.

Деформативность стоек фахверка в этом случае не нормируется.

Деформативность звукоизоляционного материала складывается из упругих свойств воздуха, заключенного в материале, и деформатив-ности скелета материала. Они имеют волокнистую или пористо-губчатую структуру.

Определение деформативности вообще и упругих постоянных ( модули сдвига, упругости, коэффициент Пуассона) клеевого шва — один из наиболее трудных способов оценки механических свойств клеевых соединений, связанных с измерением деформаций клеевого шва, который имеет значительно меньшую толщину по сравнению с толщиной склеиваемого материала.

Определение деформативности вообще и упругих постоянных ( модулей сдвига, упругости, коэффициент Пуассона) клеевого шва связано с определенными трудностями, поскольку толщина клеевой прослойки значительно меньше толщины склеиваемого материала. Методика, приведенная ниже для клеевых соединений, может быть использована с небольшими коррективами для полимерных покрытий и моделей композитов.

Повышение деформативности обмоток может быть получено нанесением на нее буферных слоев из волокнистых или пластичных материалов. Предпочтительно применение волокнистых материалов, которые не полностью пропитываются эпоксидным компаундом. Благодаря этому деформации при возникновении напряжений происходят за счет свободных пространств между волокнами и внутри них. В пластичных буферных материалах деформация осуществляется за счет подвижности материала на молекулярном уровне.

Характеристикой деформативности материалов служат величины относительных остаточных деформаций в момент разрушения.

Источник