Организация неразрушающего контроля рельсовых плетей бесстыкового пути при ТСП в условиях ПЧ-16 ГЖД

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ФИЛИАЛ

Допущен к защите:

Зав. Кафедрой Сычёв В.П.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: «Организация неразрушающего контроля рельсовых плетей бесстыкового пути при ТСП в условиях ПЧ-16 ГЖД»

Дипломник О.А. Клюева

Руководитель Т.В. Скобелева

Консультанты:

по охране труда Т.И. Курагина

по экономике С.С. Минеева

Нормаконтроль П.С. Иванов

Москва

г.

Содержание

Аннотация

Введение

.        Структура, задачи и организация работ дистанции пути

1.1 Организационная структура Арзамасской дистанции пути

.2 Задачи дистанции пути

.        Технологические процессы по текущему содержанию пути

.        Организация неразрушающего контроля рельсовых плетей в ПЧ

.        Статистика дефектов и изломов рельсов. Природа дефектов рельсов по НТД/ЦП - 93 и НИЦ - ПУТЬ

.1 Анализ статистических данных по дефектным и остродефектным рельсам

.2 Причины резкого увеличения количества дефектных и остродефектных рельсов в пути

.3 ПРИРОДА ДЕФЕКТОВ ПО НТД/ЦП-93 И НТД/ЦП - НИЦ-ПУТЬ

.        Натурное обследование участков пути с дефектами и изломами рельсов

.        Расчетная часть проекта

.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ И КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЯХ ПРИ РАСЧЁТНЫХ И НЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗКАХ

.2 РАСЧЕТ ПУТИ НА ПРОЧНОСТЬ НА УЧАСТКЕ БАЛАХОНИХА - РАЗЬЕЗД 408 КМ

.        Сравнительная характеристика участков пути по дефектам и изломам рельсов

.        Лабораторные исследования параметров рельсовой колеи

.        Разработка предложений по повышению рабочего ресурса рельсов

.        Внедрение предложений в производство

.        Раздел по охране труда и экологии

11.1 Обеспечение безопасности движения поездов при производстве путевых работ

.2 Порядок ограждения места производства работ на перегоне

.3 Порядок ограждения дефектоскопной тележки при производстве сплошного контроля рельсов

.4 Расчет усилия прикладываемого дефектоскопистом при движении дефектоскопа

.5 Опасность воздействия шума на организм человека

.6 ЭКОЛОГИЯ

Заключение

Список использованной литературы

Аннотация

Ключевые слова: Железнодорожный путь, диагностика, прогнозирование, дефектные и остродефектные рельсы, классификация дефектов, условия зарождения и развитие дефектов, рельсошпальная решетка, подвижной состав, качество взаимодействия, рельсовая сталь, экономическая эффективность.

Дипломный проект предоставлен пояснительной запиской на 98 страницах машинописного текста, в том числе 17 рисунков, 18 таблиц и 45 источников технической литературы.

На листах графической части дипломного проекта представлена схема и структура дистанции пути, организация неразрушающего контроля, а так же статистика дефектов и изломов рельсов. Здесь же представлены разделы по охране труда и экономике. В настоящее время диагностика и прогнозирование дефектов рельсов при эксплуатации железнодорожного пути осуществляется по фактическому изъятию рельсов из пути за предыдущий год эксплуатации. Такой метод прогнозирования дефектов является недостоверным.

В данном дипломном проекте диагностика и прогнозирование дефектов рельсов базируется на проведенных научных исследованиях НИЦ-ПУТЬ ГЖД. Согласно этим исследованиям, условия зарождения и развития дефектов связываются с дополнительными нагрузками рельсов на рельсошпальной решетке с отступлениями по параметрам рельсовой колеи. В этой связи прогнозирование дефектов в рельсах производится по ударному взаимодействию колесных пар подвижного состава о головку рельса. По силе ударного воздействия о рельс прогнозируется место зарождения и развития дефекта, а по величине удара - срок службы рельса в пути.

Введение

Основные требования к конструкции пути должны базироваться на обеспечении заданной его прочности и надежности. При этом под прочностью понимается достаточное сопротивление разовому воздействию максимальной динамической нагрузки (напряжения), а под надежностью - соблюдение нормативных показателей безотказности и долговечности при эксплуатации.

Во всех странах прочность любой дороги оценивается, прежде всего жесткостью. Чем выше жесткость, тем прочнее дорога. На рельсовом транспорте наиболее прочные дороги с высокой изгибной жесткостью рельсов E*I (E - модуль упругости рельсовой стали, I - момент инерции поперечного сечения рельса), характеризуемой его погонной массой q и жесткостью рельсового основания, оцениваемой его модулем упругости U. Этот модуль упругости зависит от густоты расположения и изгибной жесткости шпал, а также от жесткости балласта и земляного полотна.

Прочность до сих пор повышали в основном экстенсивным методом, увеличивая массу рельса, густоту расположения шпал и толщину щебня. Так называемая разовая прочность пути с рельсами типа Р65 и эпюрой шпал 1840-2000 шт. на 1 км, оцениваемая напряжениями в его несущих элементах, к 1988 г. на дорогах России достигла как минимум десятикратного запаса и стала самой высокой в мире. Наш путь имеет необходимый запас прочности по изгибным (основным) напряжениям в рельсах и шпалах, а также по напряжениям в балластном слое и земляном полотне. Однако со временем в этих элементах накапливаются местные усталостные, износные и деформативные повреждения, обуславливающие его частичные и полные местные отказы. Работоспособность пути восстанавливают непосредственно на месте, что требует значительных экономических затрат. Для снижения этих затрат, требуется выявлять и устранять сами причины появления повреждений, не доводя дело до последующих, значительно более дорогостоящих, работ по устранению повреждений.

Наиболее эффективно управлять надежностью пути можно, регулируя показатели безотказности и долговечности по следующим, дополняющим друг друга, направлениям.

Первое направление как раз рассматривается и анализируется в данном дипломном проекте и является наиболее экономически перспективным и выгодным. Суть его заключается в совершенствовании конструкции рельсошпальной решетки, что позволит изменить значения и число воздействий поездных напряжений в несущих элементах, значительно снизить напряжения в рельсах, которые (как показывается в проекте) являются главной причиной усталостных повреждений, износа и остаточных деформаций элементов верхнего строения пути и рельсов, в частности.

Второе направление заключается в совершенствовании конструкции подвижного состава, снижением грузонапряженности (строительство вторых путей и разгружающих линий), изменением массы и скорости поездов. Данное направление увеличения надежности пути требует значительных экономических затрат и, в ряде случаев, практически неприменимо.

Третий способ увеличения надежности пути - упорядочивание технического обслуживания пути (текущего содержания и ремонтов), а также совершенствование средств диагностики. Этот способ используется в настоящее время, достаточно эффективен, но принципиально пока не в состоянии изменить существующее положение.

Последний, четвертый вариант увеличения надежности пути - повышение прочности элементов конструкции. В этом направлении, как было сказано выше, уже получены значительные успехи (практически десятикратный запас прочности) и, в ближайшее время, значительного продвижения по этому пути ждать не приходится.

Учитывая тот факт, что более 95% от общего числа полных отказов пути приходится на рельсы, в качестве основного показателя надежности пути обычно используется число N одиночных рельсов в год в среднем на 1 км развернутой длины главного пути.

Надежность пути при использовании экстенсивных методов особенно быстро повышалась в 1950-1960е годы. С 1975 г. темпы резко замедлились, несмотря на дальнейшее увеличение числа шпал на 1 км и массы рельсов, внедрение термообработки последних, прекращение роста грузонапряженности. Причина в том, что допускаемая загрузка вагонов возросла до 220 кН/ось в 1976 г., до 230 кН/ось в 1987 г. и до 250 кН/ось в 1995 г. Поэтому, использование экстенсивных методов повышения надежности пути в дальнейшем малоэффективно.

За последние десятилетия существенно изменилась структура дефектов рельсов. Основными стали контактно-усталостные повреждения головки (дефекты 11и 21), усталостные разрывы шейки в зонах стыковых накладок (дефекты 52.1 и 53.1) и боковой износ головки наружного рельса в кривых (дефект 44). Эти отказы вызваны многократным воздействием повышенных местных напряжений. Устраняя причины этих напряжений можно в несколько раз повысить надежность пути без увеличения его материалоемкости. Улучшая взаимодействие колеса с рельсом за счет улучшения качества рельсошпальной решетки можно значительно уменьшить местные перенапряжения в рельсах.

Особую роль для характеристики надежности рельсов как элементов пути играет классификация дефектов рельсов. Ее основное назначение - набор статистических данных и, на основе статистики, выявление наиболее часто встречающихся дефектов для анализа причин их появления и дальнейшего устранения этих причин. К сожалению, действующая нормативно-техническая документация (НТД/ЦП-93) не всегда верно определяет истинные причины появления того или иного дефекта, что наводит на «ложный след», когда требуется принимать конкретные меры для уменьшения выхода рельсов по дефектности.

1.     
СТРУКТУРА, ЗАДАЧИ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ В ДИСТАНЦИИ ПУТИ

1.1     Организационная структура Арзамасской дистанции пути

Дистанция пути имеет свои границы от станции Родяково до станции Смагино, от станции Арзамас-2 до станции Арзамас-1, общей протяженностью 438,213 км. В том числе главных путей 337,276 км; станционных и специальных путей 72,651 км; подъездных путей 28,213 км. Арзамасская дистанция пути относится к первому классу.

Дистанция пути обслуживает 12 станций. Самой перспективной является Арзамас-2. Она имеет в своем распоряжении подгорочный и восточные парки и является узловой станцией.

Направление Арзамас 2 - Муром имеет протяженность 71,8 км. На этом направлении уложен бесстыковой путь на железобетонных шпалах, рельсах типа Р-65 на щебеночном балласте.

Всего протяженность бесстыкового пути на дистанции пути составляет 247,577 км, звеньевого 89,699. Грузонапряженность на направлении Арзамас-2 - Муром по нечетному пути составляет 85 млн. тн. км. бр. на 1 км. По четному пути - 41 млн. тн. км. бр. на 1 км. На направлении Арзамас-2 - Сергач по нечетному пути грузонапряженность составляет 82 млн. тн. км. бр. на 1 км. По четному пути - 49 млн. тн. км. бр. на 1 км. На дистанции пути 73,7 километров с перепропущенным тоннажем.

На дистанции пути забалластировано всего 337,276 км. В том числе на щебеночном балласте 335,951 км. На асбестовом балласте 0,810 км.

На дистанции пути лежит 280 комплекта стрелочных переводов в том числе: в главных путях лежит 121 комплектов стрелочных переводов. На приемо-отправочных путях лежит 49 комплекта стрелочных переводов. В подъездных, станционных и прочих путях лежит 110 комплекта стрелочных переводов. Все стрелочные переводы на главном ходу оборудованы электрической централизацией.

На дистанции пути уложено в путь шпал всего 742,022 тыс. штук протяженностью 406,588 км. В том числе: уложено шпал в главных путях: деревянные 154,278 тыс. штук протяженностью 80,681 км. Железобетонные 1-го срока 465,017 тыс. штук протяженностью 249,145 км. Железобетонные переложенные 0,098 тыс. штук протяженностью 0,045 км. На станционных и специальных путях уложено шпал всего 107,271 тыс. штук протяженностью 68,229 км. Деревянные 40,051 тыс. штук, протяженностью 27,654 км. Железобетонные шпалы 1 - го срока 19,116 тыс. штук, протяженностью 12,457 км. Железобетонные переложенные 48,104 тыс. штук протяженностью 27,654 км. На подъездных путях уложено шпал всего 15,358 тыс. штук, протяженностью 8,488 км. Деревянные 13,916 тыс. штук, протяженностью 7,616 км. Железобетонные переложенные 1,442 тыс. штук, протяженностью 0,872 км.

На дистанции имеется 73,7 километров с перепропущенным тоннажем. В 2010 году запланировано 16,9 км капитального ремонта пути, подъемочный ремонт 8 км.

План смены стрелочных переводов на 2009 год на 1.01.10 года план смены стрелочных переводов выполнен в полном объеме.

План смены переводных брусьев на 2009 год составляет 22 комплекта, в том числе деревянных брусьев - 2 комплекта, старогодних брусьев - 3 комплекта. На 1.01.2010 год план смены переводных брусьев выполнен полностью.

В 2010 году на дистанции пути должно быть уложено, при текущем содержании пути 15 тысяч штук новых деревянных шпал.

Дистанция пути оснащена машинами и механизмами:

Снегоуборочная машина СМ - 2 1 штука.

- х осные секции полувагонов 2 штуки.

Трактор - экскаватор 1 штука.

Беларус 1 штука.

Компрессоры 12 штук.

Электросиловые агрегаты 10 штук.

Электросварочные агрегаты 5 штук.

АГД - 1А 4 штуки.

МПТ - 4 2 штука.

МПТ-6 1 штука.

УП - 4 1 штука.

УАЗ - Патриот 1 штука.

ГАЗ - 33021 1 штука.

Путеремонтная летучка ГАЗ - 66 1 штука.

УАЗ - 369 3 штука.

ПАЗ - 32053 1 штука.

КАМАЗ 2 штуки.

КАМАЗ - Самосвал 1 штука.

Кран - автомобильный 1 штука.

Шпалоподбойки 52 штуки.

Электрошуруповерты 3 штуки.

Рельсорезки электрические 14 штук.

Рельсошлифовалки электрические 14 штук.

Рельсосверлилки 7 штук.

Приборы для регулировки и разгонки зазоров 118 штук.

Путевые домкраты гидравлические 108 штук.

Токарно- винторезные станки 2 штуки.

Рельсосмазыватель 10 штук.

В 2009 году браков в поездной и маневровой работе дистанцией пути допущено не было. Своевременно и качественно рассматривается каждый случай нарушения ПТЭ, приказом по дистанции виновные привлекаются к ответственности. Установлен контроль за выполнением правил, инструкций и приказов МПС путем внезапных проверок командным составом дистанции пути, применяется система внезапного контроля в виде технической системы проверки локомотивными бригадами и другие. Производятся проверки общественными инспекторами. Все эти мероприятия осуществляются путем выполнения нормативов командным составом дистанции пути, направляя свои усилия на улучшение текущего содержания пути, стрелочных переводов, искусственных сооружений, соблюдения правил производства и ограждения места производства работ, проведение разъяснительной работы по предупреждению случаев наезда на автотранспортные средства.

Для улучшения работы рельсовых цепей производятся следующие работы: ежедневно ведется учет нарушений рельсовых цепей. Совместно с дистанцией сигнализацией связи планируются и выполняются ежегодные плановые работы по переборке изостыков. В течение текущего года на дистанции пути перебрано 452 изостыка. Один раз в месяц совместно со старшим электромехаником дистанции сигнализации и связи дорожные мастера комиссионно осматривают рельсовые цепи.

На Арзамасской дистанции пути расположено прямых участков пути протяженностью 239,6 м кривых участков пути 118,7 м.

Радиусом от 501 - до 650 м. - 29,0 м.

Радиусом от 651 - до 800 м. - 12,1 м.

Радиусом от 801 - до 1000 м - 10,5 м.

Радиусом от 1001 - до 1200 м - 17.9 м.

Радиусом более 1200 м - 47.4 м.

Дистанция пути обслуживает 185 штук искусственных сооружений. Мосты подразделяются на металлические на постоянных металлических опорах - 6 штук, протяженностью 612, 91 метр. Массивные мосты - 78 штук, протяженностью 1880,4 метров.

Из них с 1897 года - по 1907 год постройки - 2 моста, протяженностью 175,34 метра. С 1908 года - по 1922 год постройки - 64 моста, протяженностью 1496,17 метра. С 1966 года - по 1970 год постройки - 3 моста, протяженностью 85,56 метра. С 1971 года и позднее - 15 мостов, протяженностью 736, 24 метра, 107 труб, протяженностью 2907,71 метр. Из них 1 металлическая труба протяженностью 14,91 метр, 6 каменных и бетонных труб протяженностью 223,91 метр, 73 железобетонные трубы протяженностью 1455,9 метров и 27 труб смешанной конструкции протяженностью 1212,99 метров. Имеется 1 железобетонный лоток протяженностью 11 метров.

На Арзамасской дистанции пути расположено 24 переезда. Из них 9 переездов охраняемые, 15 переездов неохраняемые. Все переезды находятся в Нижегородской области. Из 24 переездов один первой категории, пять - второй категории, третей категории - девять переездов, четвертой категории - девять переездов. Все охраняемые переезды оборудованы автоматической светофорной сигнализацией с полуавтоматическими шлагбаумами и переездной сигнализацией. Восемь переездов оборудованы резиновым настилом и УЗП. Охраняемые переезды задействованы в шахматную систему контроля за состоянием проходящих поездов на Горьковской железной дороги. Производятся проверки соблюдения правил проезда автотранспорта через переезд по Брянскому методу.

На Арзамасской дистанции пути имеется цех дефектоскопии. Он оснащен двадцатью двумя съемными дефектоскопами, которые выявляют дефектные рельсы согласно графику. На 1.01.10 года было 309 дефектных рельс лежащих в пути, протяженностью 7,07км. Все дефектные рельсы, лежащие в пути подлежат замене согласно графика.

На дистанции пути работает 528 человек - из них: монтеров пути 275 человек, бригадиров пути 35 человека, мастеров 17 человек, старших дорожных мастеров 4 человека, инженеров технических работников 25 человек, цех дефектоскопии 27 человека, цех искусственных сооружений 16 человека и цех механических мастерских 42 человек. Ежемесячно в дистанции пути проводится техническая учеба с дорожными и старшими дорожными мастерами, бригадирами пути под руководством начальника, главного инженера и заместителя начальника дистанции пути. Все старшие дорожные мастера, мастера и бригадиры пути имеют железнодорожное образование. Периодически проводятся курсы повышения квалификации в Москве и в Нижнем Новгороде.

1.2 Задачи дистанции пути

Основной эксплуатационной единицей в путевом хозяйстве является дистанция пути, на которую возложено текущее содержание пути, за ней по-прежнему сохраняются функции по осуществлению текущего содержания пути, и несению ответственности за обеспечение безопасности и бесперебойности движения поездов, а также по выполнению ремонтов пути. При этом по своим функциям путевые бригады на дистанции пути и связанные с ними формы организации их работы четко разделяются на путевые бригады, осуществляющие повседневный контроль за состоянием пути и его элементами и выполнение неотложных и других мелких, ещё немашинизированных работ, связанных с обеспечением безопасного и бесперебойного движения поездов, и путевые бригады, выполняющие планово-предупредительные работы с применением машин и механизмов.

Разработка машинизированной организационной структуры дистанции и машинизированного способа содержания пути, это цель - повысить надёжность пути, свести к минимуму неотложные работы за счёт увеличения объёмов и улучшения качества выполнения планово-предупредительных работ, поднять производительность труда и эффективность управления дистанции.

Вся дистанция пути делиться на околотки которые могут делится на станционную и путевую бригаду, где на околотке во главе с дорожным мастером или бригадирами пути. В функции этих бригад будет входить проведение осмотров и проверок пути и выполнение неотложных и первоочередных работ. Руководить всеми бригадами пути на рабочих отделениях будет дорожный мастер околотка, который несёт ответственность за безопасность движения поездов на околотке и непосредственно подчиняется старшему дорожному мастеру. Для выполнения планово-предупредительных работ на участке создаётся укрупнённая механизированная бригада во главе с дорожным мастером и одним или двумя бригадирами пути. Дорожный мастер несёт ответственность за своевременность и качество планово-предупредительных работ, безопасность движения поездов при производстве работ, технику безопасности. В функции старшего дорожного мастера входит общее руководство текущим содержанием пути на участке. Он должен контролировать работу дорожных мастеров и бригадиров пути, организовывать планово-предупредительные и неотложные работы, нести ответственность за безопасность движения поездов, технику безопасности, исправность и надёжность состояния пути и устройств. Старший дорожный мастер является материально ответственным лицом.

При дефиците рабочей силы, что имеет в настоящее время, укрупнённая бригада для планово-предупредительных работ может на несколько участков. В функции рабочих отделений входят работы, которые по условиям обеспечения безопасности и бесперебойности движения должны выполняться в неотложном или первоочередном порядке (неисправности 4ст.), уход за изолированными стыками, замена остродефектных рельсов, накладок, и т.д. Также в функции бригад входит разрядка кустовой гнилости шпал (три подряд и более), устранение неисправностей стрелочных переводов, выявленных при комиссионном осмотре и различными проверками, засыпку оголённых торцов шпал и другие работы, связанные с устранением грубых отступлений пути.

Бригадир пути несёт ответственность за своевременный осмотр пути и выявление перечисленных отступлений, своевременное выполнение работ по их устранению, за работу дежурных по переездам, путевых обходчиков и технику безопасности. Не реже одного раза в декаду он осматривает и проверяет путь на рабочем отделении, при этом грубые отступления устраняются в неотложном порядке, остальные в плановом. Один из трёх раз в месяц (в конце месяца) проверка пути производится совместно с дорожным мастером. По её результатам составляется план работ путевой бригады на месяц.

Неотложные работы, для выполнения требуется бригада численностью больше, чем бригада на рабочем отделении (замена остродефектных рельсов, крестовин, рихтовка пути и т.д.), производится либо совместно несколькими малыми бригадами, либо укрупнённой бригадой по указанию начальника участка (ПДС). На усмотрение начальника дистанции из того же контингента монтёров пути могут создаваться специализированные бригады, например, для обслуживания рельсовых цепей, земляного полотна и др. Для выполнения ремонтов пути (подъёмочного, среднего, смены стрелочных переводов и др.) на дистанции пути создаётся специализированная ремонтная колонна численностью 15-20 чел. во главе со специалистом назначенным начальником дистанции.

. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПО ТЕКУЩЕМУ СОДЕРЖАНИЮ ПУТИ

Технологический процесс производства путевых работ определяет строгий порядок выполнения отдельных операций по времени и месту, расстановки рабочих и машин и доставки материалов к месту работ, для обеспечения наименьших затрат труда и наиболее эффективного использования средств механизации. Для путевых работ, производство которых связано с движением поездов и безопасностью их следования, правильно разработанные технологические процессы приобретают особо важное значение.

При составлении технологических процессов учитывают следующие условия для выполнения путевых работ.

. Многие путевые работы связаны с временным ослаблением пути, нарушением его целостности и занятием перегона или станционной горловины, поэтому нельзя их выполнять без увязки с графиком движения поездов.

. Объект (путь) неподвижен, поэтому необходимо перемещать машины и рабочих при выполнении работ. На переходы в пределах рабочей зоны затрачивается время, которое должно быть учтено при составлении технологических процессов.

. Необходимо придерживаться определенной последовательности в выполнении путевых работ для повышения безопасности движения поездов, сокращения затрат труда, устранения повторяемости отдельных операций, повышения качества работ.

. При работе на пути требуются частые перерывы, что связано с необходимостью пропуска поездов. В расчетах затрат труда для выполнения той или иной операции необходимо учитывать потери времени на пропуск поездов.

. Целесообразно выполнять путевые работы бригадами или группами рационального численного состава. При назначении количества работающих на ту или иную работу руководствуются Типовыми технически обоснованными нормами времени на работу по ремонту верхнего строения пути.

. На организацию работ влияет тип верхнего строения пути, наличие устройств автоблокировки, контактного провода, искусственных сооружений, переездов, пассажирских платформ.

Технологические процессы путевых работ составим исходя из максимального и наиболее эффективного применения машин, механизмов, различных приспособлений, повышающих производительность труда.

Большое значение при составлении технологических процессов имеет выбор методов и способов производства работ и расстановка рабочей силы.

Таким образом, построение технологического процесса зависит от способов производства работ, продолжительности «окна», типа применяемых машин и механизмов, характеристики верхнего строения пути до и после ремонта и других факторов. В каждом отдельном случае выбор того или иного варианта технологии решается на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Все станционные пути по очередности очищаются от снега.

Их очистки от снега делятся на три очереди.

К первой очереди относятся главные, горочные, сортировочные пути и маневровые вытяжки, приемоотправочные пути с расположенными на них стрелочными переводами, пути стоянок восстановительных и пожарных поездов, снегоочистителей и снегоуборочных поездов, а также пути, ведущие к складам топлива и дежурным пунктам контактной сети. Эти пути и стрелки необходимо очищать от снега немедленно с момента начала снегопада и метели.

Ко второй очереди относятся пакгаузные и погрузочные пути, а также деповские пути (экипировочные и др.), пути к материальным складам и мастерским.

К третьей очереди - все прочие пути.

Очистка путей от снега на промежуточных станциях производится, как правило, снегоочистителями и стругами. Уборка снега на сортировочных, участковых и крупных пассажирских станциях осуществляется снегоуборочными поездами.

Для правильного маневрирования снегоуборочных поездов пути и стрелочные переводы каждого парка станции разбиваются на отдельные зоны.

Технология уборки снега разрабатывается для каждого парка станции. Итоговые данные по каждому парку (группе путей) сводятся в ведомость.

В сортировочном парке в первую очередь очищают и убирают снег с горочной горловины и сортировочных путей на расстоянии 150-200 м от башмакосбрасывателей вглубь парка.

Для этого снегоуборочный поезд направляется в сторону горки, а локомотив - в сторону парка.

По команде дежурного по горке или по сигналу руководителя работ снегоуборочный поезд подается с горки на очищаемый путь; после проследования стрелочных переводов включаются боковые щетки для забора снега с междупутья внутрь колеи; локомотив со снегоуборочным поездом по сигналу руководителя работ движется в глубину парка, осаживая после прицепки находящиеся на пути вагоны, пока голова снегоуборочного поезда не пройдет 150-200 м за башмакосбрасыватель. По сигналу руководителя работ осуществляется отцепка осаживаемых вагонов, и машина в рабочем состоянии с включенными рабочими органами движется в сторону горки до предельного столбика. При отсутствии роспуска вагонов на данную группу путей по команде дежурного по горке снегоуборочный поезд продолжает двигаться за разделительную стрелку и переезжает на следующий путь; цикл повторяется до тех пор, пока не заполнится снегом весь состав.

По окончании уборки снега с участков тормозных позиций приступает к работе снегоуборочный поезд № 2, который убирает снег на путях сортировочного парка за пределами тормозных позиций.

Заезд для уборки снега на путях сортировочных парков производится со стороны горловины парка формирования. При движении машины в сторону горки включают боковые крылья и щетки для забора снега с междупутья внутрь колеи. Если на пути имеются отдельно стоящие вагоны, по указанию маневрового диспетчера или дежурного по горке они прицепляются к локомотиву и осаживаются на горку до тех пор, пока головная машина не встанет на начало очистки пути в сторону парка. Затем снегоуборочный поезд в рабочем состоянии движется в сторону горловины парка формирования и осуществляет очистку снега. Вагоны подтягиваются к предельному столбику этой горловины и отцепляются. При большой группе вагонов на сортировочном пути в помощь локомотиву снегоуборочного поезда выделяется горочный локомотив. После очистки одного или нескольких путей парка до полной загрузки поезда снегом поезд отправляется под выгрузку, а затем возвращается к фронту уборки снега. Цикл повторяется до полной уборки снега с путей парка.

Для очистки и уборки снега с путей парка приема поездов снегоуборочной поезд, сформированный по схеме: локомотив, концевой полувагон, промежуточные полувагоны, головная машина, а вслед за ним и горочный локомотив по команде дежурного по парку передвигаются по свободному пути в противоположную от горки горловину. Горочный локомотив, возвращаясь, заезжает под состав, подлежащий роспуску, и убирает его на путь надвига, а снегоуборочный поезд вслед производит уборку снега с освобожденного пути. По окончании очистки поезд по этому же пути возвращается обратно и заезжает на следующий путь, с которого горочный локомотив в том же порядке убирает состав.

При наличии в парке приема только одного свободного пути очистка также может осуществляться способом перевалки снега. Струг-снегоочиститель при этом проходит последовательно по свободному пути и переваливает снег на соседний путь по мере его освобождения от состава вагонов, надвигающихся на горку. Применение такого способа работы возможно и в парке отправления.

В парке отправления уборка снега выполняется вслед уходящему на участок поезду. По отправлению поезда дежурный по станции (парку) разрешает заезд снегоуборочного состава на освободившийся путь для очистки и уборки снега.

Не менее эффективным средством является перевалка снега стругом в сторону крайнего пути и под откос.

Перевалка снега стругом под откос производится в обе стороны от середины парка. Если нет возможности сбрасывать снег под откос, то его следует собирать в валы на выделенных путях и междупутьях с немедленной уборкой снегоуборочным поездом с тем, чтобы при возобновлении метели образовавшиеся валы не способствовали задержанию снега.

Образовавшиеся валы снега на междупутьях путей осмотра и ремонта вагонов в поездах подлежат немедленной уборке.

Стругом при помощи опущенной носовой части и одного раскрытого крыла очищаются сразу один путь и междупутье с перевалкой снега на второе междупутье. После этого струг переходит на второй путь и таким же образом очищает снег со второго пути и междупутья, переваливая его через третий путь на третье междупутье и т.д.

Для перевалки снега стругом требуется последовательно освобождать на 20-30 мин, с закрытием для движения поездов, два соседних пути (первый путь занимается стругом, второй - его крылом).

После каждого рабочего прохода, крыло и нож струга приводятся в транспортное положение для перехода на следующий путь.

В парках приема и отправления во время производства снегоуборочных работ пути должны занимать поезда и составы в соответствии с технологическим процессом механизированной очистки и уборки снега с таким расчетом, чтобы была возможность организовать работу снегоочистителей и снегоуборочных поездов без дополнительных маневров по перестановке составов.

При выполнении этой части курсового проекта необходимо; изучить методы ограждения станции от снежных заносов, технологию производства работ по очистке станции от снега; определить объем убираемого снега при заданной длине пути (м) и толщине слоя снега (м); выбрать тип снегоуборочной машины, составить ведомость машинизированного выполнения первоочередных снегоуборочных работ на трех свободных путях и построить график работы снегоуборочной машины.

Определение объема убираемого снега

Площадь очистки снега по одному пути определяется следующим образом, м2:

,     (3.1)

где li - полезная длина пути, м, l1 = l2 = l3 = 2100 м;

bср - средняя ширина междупутья, м, bср = 4,1 м.

Объем неуплотненного снега, подлежащего уборке с одного пути, м3:

                                               (3.2)

где hсн - толщина слоя снега, м, hсн = 0,15 м.

Общий объем снега, м3, подлежащего уборке с п путей парка, определяется:

 (3.3)

Qn = 3 ∙ 861 = 2583 м3

Выбор типа снегоуборочной машины

Тип снегоуборочной машины определяется с учетом объема подлежащего уборке снега. Выберем одну из применяющихся снегоуборочных машин.

Выбираем снегоуборочную машину СМ - 2.

Определение продолжительности цикла работы снегоуборочной машины.

Погрузочная вместимость снегоуборочного поезда q, м3, определяется из выражения:

 (3.4)

где qn - вместимость промежуточного полувагона, м3;

m - количество промежуточных полувагонов;

qk - вместимость концевого полувагона, м3.

Число рейсов снегоуборочного поезда, необходимых для очистки группы путей от снега:

, (3.5)

где γ - коэффициент уплотнения снега;

К3 - коэффициент заполнения полувагона снегом.

В курсовой работе может быть принято: γ =0,4-0,5; Кз = 0,8-0,9.

Продолжительность одного цикла работы снегоуборочного поезда Тц (мин) без учета простоев, связанных с поездной и маневровой работой станции, определится по формуле:

 (3.6)

где t1, t5 - время, необходимое для согласования и подготовки маршрута соответственно к месту работы и после загрузки к месту выгрузки снега, мин;

t2 - время следования к фронту работ, мин;

t3 - время на установку рабочих органов машины, мин;

t4 - время загрузки снегоуборочного поезда, мин;

t6 - время следования к месту выгрузки, мин;

t7 - время на установку выбросного транспортера в рабочее состояние и транспортное положение после разгрузки, мин;

t8 - время разгрузки состава, мин.

В контрольной работе примем t1 = t5 =10 мин; t2 =12 мин; t3 = 5 мин; t7 = 3-5 мин; t8 = 10-12 мин.

Время загрузки снегоуборочного поезда, мин:

 (3.7)

где К3 - коэффициент заполнения снегоуборочного поезда, принятый 0,8-0,9;

Пз - производительность загрузочного устройства снегоуборочной машины, м/ч.

Время следования к месту выгрузки, мин:

, (3.8)

где L - дальность отвоза снега, примем L =2 км;

Vтр - средняя скорость движения поезда на разгрузку, Vтр = 100 км/ч.

.

Тогда общая продолжительность уборки и вывоза снега:

Т = Тц∙ np (3.9)

T = 63 ∙ 6 = 378 мин.

По результатам расчетов строится график работы снегоуборочной машины без учета поездной и маневровой работы станции (рис. 4).

3. ОРГАНИЗАЦИЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ В ПЧ

путь рельс дефект излом

Рациональное использование работы с учетом важнейших эксплуатационных показателей для участка пути (грузонапряженности, средневзвешенной осевой нагрузки вагонов, фактической скорости движения, плана и профиля пути, режима вождения локомотивами поездов, климатических условий эксплуатации) и комплексное использование мобильных и съемных средств дефектоскопии повышает надежность контроля рельсов, снижает вероятность пропуска дефектов рельсов, опасных для движения поездов.

Для эксплуатации средств рельсовой дефектоскопии на дистанциях пути организовываются участки дефектоскопии, укомплектованные соответствующим штатом и необходимым оборудованием в зависимости от требуемых объемов контроля рельсов.

Участок дефектоскопии Арзамасской дистанции пути размещён в помещении площадью 96 квадратных метров, новое здание построено, остались отделочные работы. Оборудован кабинетом с ПЭВМ для проведения технической учебы по обучающими программам, расшифровке дефектограмм регистраторов, передачи дефектограмм в ПЦР; изолированным помещением для зарядки аккумуляторов; необходимым оборудованием и контрольно- измерительными приборам.

Участок оборудован контрольным тупиком (длина тупика - 12,6 м, количество ниток - 4, тип рельсов Р-65, количество естественных дефектов 5 шт., искусственных 11 шт.) для проверки работоспособности дефектоскопов и обучения операторов дефектоскопных тележек. Контрольный тупик соответствует требованиям ЦПО-50/13-2000г. и аттестован лабораторией дефектоскопии.

Приказом по дистанции пути определены и оборудованы места хранения и технического обслуживания дефектоскопных автомотрис, пункты хранения съемных дефектоскопов на околотках дистанций пути и назначены ответственные лица за сохранность дефектоскопов на линии из числа дорожных мастеров и бригадиров пути.

Цех дефектоскопии имеет в наличии 21 дефектоскоп:

РДМ-2 - 6 дефектоскопов, АДС-02 - 3 дефектоскопа,

РДМ-22 - 2 дефектоскопа, РДМ-1 - 1 дефектоскоп,

РДМ-1М - 1 дефектоскоп, РДМ-3 - 4 дефектоскопа,

РДМ-33 - 1 дефектоскоп, Авикон-01 - 1 дефектоскоп,

АКР-02Р - 1 дефектоскоп, МИГ - 1 дефектоскоп.

График работы средств рельсовой дефектоскопии составляется на основании утвержденной периодичности и месячных норм проверки рельсов. При этом учитывается день проведения технической учебы и день проведения технического обслуживания дефектоскопов. Продолжительность выходных дней для работы съемных средств участка дефектоскопии не должна превышать более 2-х дней. Выписки из графика заносятся в рабочие журналы дефектоскопной автомотрисы и дефектоскопов.

Расчетная потребность дистанции пути в съемных и переносных дефектоскопах определяется с учетом требуемой периодичности контроля, норм контроля и необходимого резерва на случай ремонта.

Штат цеха дефектоскопии дистанции пути укомплектовывается из расчета выполнения требуемой периодичности контроля рельсов и обеспечения бесперебойной работы дефектоскопов с учетом ведения в действие в летний период, дефектоскопов для контроля сварных стыков и снижения норм проверки в зимний период, (в соответствии с нормами контроля) проведения вторичного контроля по результатам расшифровки дефектограмм ПЦР, вагонов дефектоскопов и автомотрис, штата автомотрисы (без учёта машинистов), резерва на период болезни и отпусков и составляет 28 человек.

Штат цеха дефектоскопии укомплектован полностью:

Мастер - 1чел.; наладчик - 1 чел.; техник - 1 чел.

Операторы - 24 чел.; Помощник оператора - 1 чел.

Работа по проверке рельсов производится на основании временного графика утвержденного начальником дистанции пути. Временной график учитывает тип проверяемого пути (стыковой, бесстыковой), состояние рельсового хозяйства на проверяемом участке.

Руководство участком дефектоскопии возлагается на мастера участка дефектоскопии.

Мастер участка дефектоскопии:

- организует работу средств рельсовой дефектоскопии дистанции пути;

производит расстановку и закрепление операторов за дефектоскопами;

разрабатывает и представляет на утверждение начальнику дистанции пути график работы съемных дефектоскопов и дефектоскопной автомотрисы, и осуществляет постоянный контроль за выполнением;

принимает меры по укомплектованию участка измерительными приборами, инструментом;

проводит техническую учебу среди работников дефектоскопии, осуществляет контроль за качественной проверкой рельсов, готовит все необходимые материалы для рассмотрения вопросов работы средств дефектоскопии в дистанции пути;

проводит обучение и инструктаж по охране труда, а также осуществляет оперативный контроль за выполнением работниками дефектоскопии правил охраны труда, техники безопасности на линии и на участке дефектоскопии;

проверяет работу операторов дефектоскопных тележек на линии (не менее трех раз в месяц проездом на локомотиве или автомотрисе и проходом совместно с оператором дефектоскопной тележки пешком);

ведет оперативный учет смены остродефектных рельсов, организует работу операторов, и сам участвует в проведении натурного осмотра рельсов по показаниям дефектоскопных автомотрис, вагонов-дефектоскопов и ПЦР (проверка осуществляется двумя операторами);

обеспечивает своевременность проведения контроля рельсов, укладываемых в покилометровый запас;

ежемесячно составляет анализ использования дефектоскопных средств на дистанции пути, отчитывается перед начальником дистанции пути о работе участка дефектоскопии за месяц, осуществляет контроль за ведением документации по вопросам работы дефектоскопных средств согласно Указания МПС РФ №ЦПО- 50/13 от 01.09.00г.;

организует внедрение передовых методов работы, ведет учет работы операторов дефектоскопов как общественных инспекторов;

руководит работой техника, наладчика путевых машин и механизмов (по дефектоскопии) и начальника дефектоскопной автомотрисы, следит за выполнением технического обслуживания дефектоскопных средств и качеством его проведения;

сопровождает вагоны-дефектоскопы и дефектоскопные автомотрисы.

Мастер участка дефектоскопии несет ответственность за организацию проверки рельсов, полное и эффективное использование дефектоскопных средств дефектоскопии, при отсутствии наладчика путевых машин и механизмов (по дефектоскопии) может выполнять его обязанности.

Работа средств рельсовой дефектоскопии дистанции пути выполняется согласно графику (на основании типового утвержденного начальником службы пути), ежемесячно разрабатываемому мастером участка дефектоскопии и утверждаемому начальником дистанции пути, согласовывается с НОДП.

Ремонт и обслуживание средств рельсовой дефектоскопии в дистанциях пути возлагается на наладчика путевых машин и механизмов (по дефектоскопии).

Наладчик путевых машин и механизмов (по дефектоскопии) дистанции пути обеспечивает постоянную исправность дефектоскопов и правильную их эксплуатацию, производит ремонт и наладку средств рельсовой дефектоскопии, как в стационаре, так и на линии. Ведет формуляры средств рельсовой дефектоскопии. Совместно с начальником (мастером) участка дефектоскопии проводит технические занятия с операторами дефектоскопных тележек, дефектоскопной автомотрисы, участвует в проведении натурного осмотра рельсов по показаниям вагонов-дефектоскопов и автомотрисы. По графику проверяет техническое состояние и исправность средств рельсовой дефектоскопии на линии. Наладчик путевых машин и механизмов (по дефектоскопии) непосредственно подчиняется начальнику (мастеру) участка дефектоскопии и несет ответственность за исправное состояние средств рельсовой дефектоскопии, сроки нахождения их в ремонте, при отсутствии начальника (мастера) участка дефектоскопии дистанции пути может выполнять его обязанности.

Ведение технической документации участка дефектоскопии возлагается на техника.

Техник участка дефектоскопии выполняет требования приказа № 2 ЦЗ от 25.02.97г. «О совершенствовании системы контроля состояния рельсов средствами дефектоскопии», приказов и распоряжений руководства дороги, службы пути, центра «Диагностика» и дистанции пути. Ежедневно контролирует выполнение планового задания по проверке рельсов, стрелочных переводов, сварных стыков средствами дефектоскопии с учетом простоев. Осуществляет сбор данных от операторов средств сплошного контроля о координатах найденных ими дефектных, остродефектных и «подозрительных» участков пути. Производит своевременную обработку результатов вторичного контроля рельсов. В конце каждого месяца составляет ежемесячный отчет по работе средств дефектоскопии, отчет по работе дефектоскопов с регистраторами, отчет обо всех отказах в работе регистраторов, отчет по укомплектованности штата работников цеха дефектоскопии с предоставлением в НОДП и ПЦД. Ведет и оформляет протоколы: совещаний по вопросам дефектоскопии, разборов обнаруженных остродефектных рельсов на дистанции пути мобильными средствами и единым центром расшифровки. Контролирует правильность ведения документации операторами. Ведет «Журнал контроля меток», ведет «Ведомости повторяющихся отметок», ведет учет проверки покилометрового запаса. Проводит сбор информации о проведенных принудительных изломах рельсов с предоставлением актов, цифрового фото, и распечатки дефектограммы в ПЦД. Ведет сравнительный анализ проверяемых отметок выдаваемых на вторичный контроль при расшифровке дефектограмм мобильных средств и единого центра расшифровки, контролирует своевременную передачу данных с регистраторов съемных дефектоскопов в «Единый центр расшифровки» и создает архив файлов (резервные копии) проездов средств НК, заносит результаты проверки отметок вторичного контроля в АСУ «Дефектоскопия». Делает годовую заявку на потребное количество контактирующей жидкости. Осуществляет контроль по выполнению приказов, распоряжений Департамента пути ОАО «РЖД» и управления дороги по работе дефектоскопных средств. При отсутствии в цехе техника его обязанности выполняет мастер цеха.

Контроль за работой участка дефектоскопии осуществляет начальник дистанции пути, а в его отсутствие - главный инженер дистанции пути. В период с 1 по 5 число каждого месяца начальник дистанции пути рассматривает результаты работы средств рельсовой дефектоскопии за прошедший месяц в день, предусмотренный графиком для технической учебы, в присутствии всех работников участка дефектоскопии.

ПЧ, ПЧГ еженедельно производит внезапные проверки дефектоскопных тележек на линии с обязательным контролем настройки дефектоскопа на заданную чувствительность.

Мастер участка дефектоскопии представляет начальнику дистанции пути итоги работы за месяц, отчитывается по вопросам выполнения графика проверки рельс, наличия и исправности средств рельсовой дефектоскопии, эффективности их применения, работы регистраторов и обработки информации, состояния техники безопасности на участке дефектоскопии, обеспечения материалами и запасными частями, работы операторов дефектоскопных тележек как общественных инспекторов по безопасности движения, докладывает о случаях несвоевременной замены остродефектных рельсов. По результатам отчета составляется протокол, утверждаемый начальником дистанции пути.

Анализ использования средств рельсовой дефектоскопии предоставляется начальником дистанции пути в ПЦД не позднее 5-го числа, оперативный отчет по анализу использования средств дефектоскопии до 1 числа каждого месяца. Годовой анализ представляется до 10 января следующего за отчетным годом.

Техническое обслуживание и ремонт средств рельсовой дефектоскопии.

Все дефектоскопные средства в установленные сроки, согласно инструкции РД 32.135-99 должны проходить техническое обслуживание, плановый ремонт и калибровку в соответствии с утвержденными ОАО «РЖД» правилами проведения ремонта и калибровки в лабораториях дефектоскопии (не реже 2-х раз в год).

Работа съемных и переносных дефектоскопов устанавливается в соответствии с утвержденным графиком и фиксируется в рабочем журнале дефектоскопа.

Приказом по дистанции пути за каждой дефектоскопной тележкой закрепляется бригада из двух операторов, при этом один из них назначается руководителем бригады, который несет ответственность за выполнение сменного задания (допустима работа в три оператора по указанию МПС С-2192у от 08.08.00г.).

Дистанцией пути по заявке руководителя участка дефектоскопии о работе дефектоскопов в установленном порядке выдаются на поезда письменные предупреждения (порядок выдачи предупреждений регламентирован Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации и приказами начальника железной дороги).

Рельсовые дефектоскопы при работе на перегоне ограждаются сигналистами в соответствии с требованиями Инструкции № ЦП-485 от 28.07.97г.

При работе на пути дефектоскоп укомплектован необходимым вспомогательным инструментом и сопровождается дорожным мастером или бригадиром пути, который является ответственным за его ограждение, проведение инструктажа по охране труда, подготовку поверхности рельсов к проверке сварных стыков, а при необходимости-поверхности катания головки рельса и за своевременную замену ОДР и ДР.

В процессе контроля руководитель бригады совместно с дорожным мастером или бригадиром пути осматривают рельсы, уложенные в покилометровый (далее - ПКЗ) запас с составлением акта проверки. При этом проверяется наличие на рельсах маркировки согласно требованиям технических условий на старогодные рельсы. Если на них отсутствует маркировка о проведении контроля, бригада проводит дефектоскопирование и маркировку рельсов. При невозможности контроля, необходимости зачистки, руководитель бригады делает запись в рабочем журнале по окончании смены для принятия мер. Все выявленные ОДР и ДР, находящиеся в ПКЗ должны быть замаркированы согласно НТД /ЦП-1-3-93 с записью в рабочем журнале и изъяты. Вторичный контроль отметок выдаваемых мобильными средствами дефектоскопии и «Единым центром расшифровки» (ПЦР) проводится бригадой операторов по вторичному контролю.

Объем (в км), чувствительность дефектоскопа и результаты выполненной за смену работы фиксируются в рабочем журнале оператором дефектоскопной тележки и подтверждаются его подписью. Сопровождающий дефектоскоп дорожный мастер или бригадир пути также расписывается в рабочем журнале дефектоскопа. По окончании работы старший оператор передает мастеру участка дефектоскопии или работнику, назначенному дежурным по дистанции пути, сведения о проделанной работе и обнаруженных ОДР и ДР. При несоблюдении графика указываются причины его не исполнения.

На выявленные ДР и ОДР согласно ЦПО-50/13 выписывается талон уведомления и передаётся ПД, ПДБ сопровождавшего дефектоскопную тележку, отрывной талон предаётся в технический отдел.

В обязанности оператора дефектоскопной тележки, помимо проверки рельсов, входит обеспечение исправного состояния дефектоскопа и источников питания, проведение ежедневного технического обслуживания, проверка наличия предупреждения о работе дефектоскопов на перегонах, наличия сигнальных принадлежностей, правильное ограждение дефектоскопа на перегоне и ограждение опасного места при обнаружении остродефектного рельса и принятие мер по обеспечению безопасности движения поездов. Он ежедневно производит запись в рабочем журнале номеров проверенных километров, номеров стрелочных переводов, съездов и приемоотправочных путей, о проведении ежедневного технического обслуживания, по проверке дефектоскопа на контрольном тупике и другие выполняемые работы.

Данные о замене ОДР рельсов дорожный мастер докладывает начальнику дистанции пути до конца текущих суток.

Для работы ультразвуковых съемных и переносных дефектоскопов в зимних условиях в качестве контактирующей жидкости применяется смесь технического спирта с водой. Расход спирта в зависимости от температуры окружающего воздуха устанавливается согласно Инструкции ЦПД-19д/96 от 13.10.04г.

4. СТАТИСТИКА ДЕФЕКТОВ И ИЗЛОМОВ РЕЛЬСОВ

Общая характеристика количества дефектных и остродефектных рельсов по годам на Горьковской железной дороге и на сети дорог представлена в виде диаграмм на рис.1 и рис.2. На диаграмме представленной на рис.3 изображены изломы рельс в пути под поездами на сети дорог РФ и на ГЖД.

Рассматривая статистические данные приведенные на основание данных учётной формы ПО-4, можно констатировать, что наибольшее количество дефектных и остродефектных рельсов на ГЖД приходится на 1994 год и составило 57986/20046* шт. Наибольшее количество дефектных и остродефектных рельсов на сети дорог РФ, приходится на 1995 год и составляло 489699/157834* шт. Наибольшее количество изломов также были в 1994 году и составили 490/75шт. на сети дорог.

Начиная с 1996 года по 2009 год, отмечается значительное снижение проявлений дефектов в пути. Это можно проследить на графиках представленных на Рис. 4.1 - 4.3.

Рис 4.1 Количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на Гор. ж.д.

Рис. 4.2. Количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на сети дорог РФ

Рис. 4.3. Количество изломов рельсов в пути под поездами по годам

4.1 Анализ статистических данных по дефектным и остродефектным рельсам

Приведенные ранее статистические данные о количестве дефектных и остродефектных рельсов, дают возможность утверждать, что большинство возникающих дефектов в головке рельсов имеют контактно-усталостное происхождение. К дефектам в головке рельса принадлежат дефекты первой, второй, третьей и четвёртой групп, число которых в сумме составляет 90-92% от всего числа дефектов рельсов.

Основываясь на классификацию существующей нормативно-технической документации (НТД/ЦП-93), существующие дефекты по коду 10, 11, 21, 30, 44 и др. относятся к дефектам металлургического производства. Количество дефектов по коду 11 за последние годы достигло 4-5 тысяч штук, по коду 21 выход рельсов составил 11-16 тысяч рельсов. Количество дефектов по коду 10 ежегодно варьирует в пределах 10-13 тысяч штук, что несомненно приближено к выходу рельсов по коду 30, так же в пределах 10-11тысяч штук. Такое соотношение говорит о неправильной классификации данного вида дефектов.

Что же касается изломов рельсов в пути по заводским причинам, то их количество очень незначительно, 1-2 излома. Этот показатель говорит о высоком металлургическом качестве рельсовой стали. Данный факт подтверждает и статистика дефектов по кодам 20, 40, 50, 60 годовое количество которых на сети дорог РФ варьируется в пределах 100-200 рельсов.

Исследование, проведенные на Горьковской железной дороге специалистами НИЦ-ПУТЬ дают основания считать большинство дефектов в головке рельса дефектами контактно-усталостного происхождения.

Усталость рельсовой стали следует рассматривать, как свойство стали к трещинообразованию при воздействии дополнительных нагрузок и перегрузок.

4.2 Причины резкого увеличения количества дефектных и остродефектных рельсов в пути

На железных дорогах Российской Федерации в начале 90-х годов прошлого века столкнулись с одной из проблем путевого хозяйства, резкого увеличения выхода дефектных и остродефектных рельсов в пути. Максимальное количество такого выхода приходится на 1995 год (Рис. 2). Такой резкий выход рельсов происходило при значительном снижении грузонапряженности железнодорожных линий и снижении общего грузооборота. Так максимальное количество изъятия рельсов в 1995 году составило 157834 тысячи штук.

Основной причиной резкого увеличения количества дефектных и остродефектных рельсов в пути, а также интенсивности бокового износа, подрезки гребней колес подвижного состава явилось сверхнормативное заужение ширины рельсовой колеи составлявшее 1510-1508 мм и менее.

Причиной заужение послужил норматив, оговоренный в ГОСТе 10629-88 «Шпалы железобетонные предварительно напряженные для железных дорог колеи 1520 мм». Данные шпалы имели отклонения в сторону заужения по колеюобразующим размерам.

При таком сверхнормативном заужение, а также отклонениях элементов рельсошпальной решетки, происходит интенсивная подрезка боковой грани рельса и гребня колеса со значительной их перегрузкой и перенапряжением, так же рельс испытывает продольное кручение с поперечным смещением головки рельса ±3-8 мм. Когда головка рельса под нагрузкой упирается (соударяется) с гребнем колеса подвижного состава, в элементах взаимодействия возникают локальные усилия перегрузки, что создает условия для зарождения и развития усталостных дефектов.

По предложения НИЦ-ПУТЬ данный гост был отменен в 1996 году и заменен ТУ 5864-024-11337151-96, где колеюобразующие размеры были скорректированы в сторону уширения рельсовой колеи, также была введена лубрикация и шлифовка рельсов.

Имели место и другие причины, влияющие на взаимодействие пути и подвижного состава, относящиеся непосредственно к технической части последнего, введение в эксплуатацию тяжеловесных и длинносоставных поездов, увеличение статнагрузки и многое другое.

Следовательно, отступления в параметрах рельсовой колеи оказывают существенное влияние на характер взаимодействия пути и подвижного состава и на условия зарождения и развития дефектов в рельсах.

Рис.4.2.1 2 путь 465км пк 9 - рис.21.2

4.3 ПРИРОДА ДЕФЕКТОВ ПО НТД/ЦП-93 И НТД/ЦП - НИЦ-ПУТЬ

Важнейшие вопросы железнодорожного транспорта, а именно, безопасность и надежность перевозочного процесса, рабочий ресурс верхнего строения пути и рельсов, и многие другие непосредственно связанны с дефектами рельсов, периодичностью неразрушающего контроля, прогнозированием и диагностикой дефектов в рельсах. Особую роль в решении перечисленных вопросов занимает классификация дефектов рельсов.

Огромный резерв ресурсосбережения в путевом хозяйстве железных дорог содержится в реальной возможности увеличения срока службы отечественных объемнозакаленных рельсов существующего качества при незначительных затратах. За счет повышения качества взаимодействия в системе "Колесо-рельс", и, прежде всего, за счет повышения качества рельсошпальной решетки, рабочий ресурс объемнозакаленных рельсов Р65 может быть увеличен при прочих равных условиях в два - три раза! Гарантированный срок службы объемнозакаленных рельсов Р65 может быть доведен до 1,0 миллиарда т.км.брутто на километр пути, причем максимальный срок службы рельсов Р65 может быть увеличен до 1,5-2,0 миллиардов т.км.брутто, без усталостных дефектов и изломов. Для этого нужно поменять механизм зарождения и развития усталостных дефектов в рельсах под поездами, повысить качество взаимодействия в системе "Колесо - рельс" за счет повышения качества рельсошпальной решетки, полностью переработать НТД/ЦП-93.

Действующая в настоящее время Нормативно - техническая документация НТД/ЦП-93, содержащая «Классификацию дефектов рельсов», «Каталог дефектов рельсов» и «Признаки дефектных и остродефектных рельсов» вызывает множество вопросов, поскольку содержит устаревшие воззрения на природу усталостных дефектов в рельсах, сложившиеся еще в ХIХ веке. Нельзя согласиться с НТД/ЦП-93, общие положения, п. 1.1, согласно которому «Рельсы в процессе эксплуатации по мере наработки тоннажа (млн.т.брутто) подвергаются повреждениям и естественному старению, приводящим к образованию в них дефектов, вызывающие отказы рельсов». Термин «старение рельсовой стали» в далеком прошлом связывали с усталостным разрушением, и еще в начале ХХ века был признан ошибочным.

Еще больше нареканий и вопросов возникает по причинам появления дефектов, изложенных в НТД/ЦП-93. Например, что такое «недостаточная контактно - усталостная прочность металла», по которым развиваются дефекты 11, 21, 30, 41 и другие? НТД/ЦП-93 отвечает «Недостаточное металлургическое качество рельсовой стали, определяющее недостаточную контактно - усталостную прочность металла», (с.15). Еще более сложно и запутанно НТД/ЦП-93 объясняет причины появления и развития дефекта 21, а именно, «Загрязнение стали высокотвердыми неметаллическими включениями вытянутыми при прокате в виде строчек - дорожек, и недостаточная контактно - усталостная прочность металла приводит под воздействием подвижного состава к появлению и развитию дефекта». А вот далее, все абсолютно правильно: «Началом образования дефекта является возникновение внутренней продольной трещины, развитие которой приводит к отслоению металла (дефект 11), либо к поперечной трещине (дефект 21), или к горизонтальной трещине (дефект 30 Г)» (НТД/ЦП-93, с.21), что говорит о возможности наложения этих дефектов.

На следующий вопрос «В чем причина излома под поездами по дефекту 69»? НТД/ЦП-93 отвечает: «Что это коррозия подошвы рельса и коррозийно-усталостная трещина». Далее поясняется, где появляется коррозия и даются указания: «При коррозии подошвы глубиной у ее края не более 7 мм для Р65 являются дефектными и подлежат замене в плановом порядке. Рельсы, у которых кромка подошвы имеет коррозию глубиной более указанных величин, являются остродефектными и подлежат замене без промедления». (НТД/ЦП-93, с.50.)

Совершенно неудовлетворительный ответ дают НТД/ЦП-93 о причинах поперечного излома рельсов по дефекту 79 без видимых пороков в изломе. Излом происходит «вследствие превышения допускаемой нагрузки, особенно в сочетании с неудовлетворительным состоянием пути, а также вследствие хрупкости и хладноломкости рельсовой стали» (НТД/ЦП-93, с.53.)

Комплексные исследования НИЦ-ПУТЬ, проведенные на Горьковской железной дороге, по изучению природы усталостных дефектов в рельсах, причин и условий их зарождения и развития, дали совершенно другие результаты. Было установлено, что изломы рельсов под поездами по дефектам 21, 69, 79 происходят и на прямых участках пути, при отличном его состоянии и отличной балловой оценке по вагону путеизмерителю.

Металлографические исследования срезов объемнозакаленных рельсов Р65 при изломах по дефектам 21, 69, 79, проведенных в лучших металлографических лабораториях оборонных предприятий городов: Москвы, Н-Новгорода и Подольска, а также в металлографических лабораториях ВУЗов показали, что никаких сверх нормативных отступлений в рельсовой стали по химическому составу, физико-механическим свойствам, в том числе и термообработке, не зафиксировано. Был сделан вывод, что изломы под поездами по дефектам 21, 69, 79 претерпевают качественные объемнозакаленные рельсы.

В результате натурного обследования мест излома рельсов с высокоточным измерением параметров рельсовой колеи по методике НИЦ ПУТЬ было установлено, что изломы рельсов происходят в местах со сверхнормативными отступлениями в параметрах путевой решетки, где возникает продольное кручение рельса от приложенной поездной нагрузки. При продольном кручении рельсовой плети и максимальной затяжке клемм скрепления КБ-65, происходит перегрузка подошвы рельса. В точке максимальных напряжений, называемой полюсом, в подошве рельса зарождается и развивается усталостная трещина, которая приводит к излому рельса под поездами по дефектам 69 и 79.

В результате была предложена рабочая гипотеза, по которой первопричина излома рельсов по дефектам рельсов 69 и 79 заключается в перегрузке подошвы рельса клеммными болтами при продольном кручении рельса под поездной нагрузкой. Для предотвращения поперечных изломов рельсов при обнаружении средствами дефектоскопии усталостной трещины по дефекту 69 необходимо снизить или полностью ослабить усилие затяжки клеммных болтов. С этой целью на рельсовую плеть с усталостной трещиной в подошве рельса по дефекту 69, устанавливались шестидырные накладки на 4-е крайних болта. Основной смысл установки шестидырных накладок на дефект 69 заключается в том, что при накладках практически невозможно затянуть до предела клеммные болты. С 1995 года по настоящее время на дороге было установлено более 1000 пар накладок на дефект 69, которые классифицировались как дефект 69Н и за годы эксплуатации, вплоть до капитального ремонта пути не произошло ни одного излома по дефекту 69Н.

В ряде случаев нами зафиксировано, что изломы рельсовых плетей по усталостным дефектам, а также их обнаружение происходит по одной рельсовой плети. Это наблюдается для рельсов одного завода, одного года выпуска, одной плавки, уложенных в один год пропустившие один и тот же тоннаж. Так что же, коррозия и строчки-дорожки неметаллических включений по одной рельсовой нити есть, а по другой нет? В действительности и коррозия подошвы рельса, и строчки-дорожки есть в обеих рельсовых нитях, а почему разрушается только одна? Ответ на эти и многие другие вопросы, связанные с изломами рельсов, с зарождением и развитием усталостных дефектов дает методика натурного обследования, разработанная НИЦ-ПУТЬ Горьковской железной дороги.

В результате было установлено, что на участках пути, где происходят изломы рельсов по дефекту 21, или где установлены шестидырные накладки на обнаруженный дефект 21Н без излома рельсовой плети, также имеет место продольное кручение с поперечным смещением головки рельса поперек пути под поездной нагрузкой. При сверхнормативном заужении ширины колеи и при боковом смещении головки рельса внутрь колеи происходит динамическое соударение головки рельса о боковую выкружку гребня колеса. Сила соударения рабочей грани рельса с выкружкой гребня колеса зависит от осевой нагрузки, скорости движения, от полноты колесной пары, зазора между колесом и рельсом на расчетном уровне, величины бокового смещения головки рельса. В результате многократного ударного воздействия колес на боковую грань рельса образуется наклеп в верхней части головки со значительным повышением твердости металла, с последующим зарождением и развитием горизонтальных и поперечных трещин.

И в данном случае, для увеличения срока службы рельсов с дефектом 21Н в головке рельса, нужно очень немногое - ликвидировать продольное кручение рельса и его боковое смещение поперек пути под поездной нагрузкой, что полностью исключает излом рельса по дефекту 21.

Можно констатировать, что усталостные трещины, фиксируемые при изломах рельсов, в головке, шейке и подошве рельса, не являются причиной излома, а характеризуют процесс разрушения, связанный с перегрузкой рельсов.

В 1998 году НИЦ-ПУТЬ Горьковской железной дороги предложил ЦП МПС переработать действующую НТД/ЦП-93. ВНИИЖТ приступил к работе по переработке НТД/ЦП, были собраны предложения и замечания всех заинтересованных организаций, представлены три редакции новых НТД, но на настоящий момент работа не завершена.

Главная задача, которую должна решать классификация дефектов рельсов - набор статических данных и определение истинных причин зарождения и развития дефектов для дальнейшего устранения этих причин, которое позволит снизить количество наиболее часто встречающих дефектов, что, несомненно, повысит безопасность движения поездов и увеличит рабочий ресурс рельсов и других элементов верхнего строения пути.

К сожалению, действующая в настоящее время НТД/ЦП-93 часто неверно отвечает на вопрос об истинной причине того или иного дефекта, поскольку содержит устаревшее мировоззрение на природу, например, усталостных дефектов, либо придает повышенное значение коррозии.

Рассмотрим недостатки действующей классификации на примере дефектов группы, причиной появления которых считается нарушения технологии изготовления рельсов, то есть «заводские» дефекты (вторая цифра кода 0). Для анализа используем статические данные о количестве замененных и лежащих в пути дефектных и остродефектных рельсов на Горьковской железной дороге за 2008 год, а также данные о пропущенном тоннаже по наиболее часто встречающимся дефектам «нулевой» группы (дефекты 10, 30). Получается следующая картина: общее количество дефектов по 20, 40, 50, 60, 70 рисунку - 0 шт.

По 10 рисунку - 2005 шт., по 30 - 790 шт., см. табл. 4.3.1.

Таблица 4.3.1 Количество Д и ОД рельс за период 2003 - 2009г.

Судя по статическим данным, сведенным в таблице 4.3.1, видно, что дефектов, определенных по рисункам 10 и 30 значительно больше, то есть им явно не место среди прочих дефектов, со второй цифрой кода - 0. Аналогичная картина наблюдается по дороге.

Возникает сомнение в том, что причины значительно большего количества дефектов по 10 и 30 рисунку те же, что и прочих дефектов «нулевой» группы. В тоже время, построив график зависимости количества дефектов от пропущенного тоннажа (взятых с отчетов центра «Диагностика» за 2009 год), для 10 и 30 рисунка, получаем кривую практически нормального распределения с наибольшим количеством дефектов при пропущенном тоннаже 400-600 млн.т. (рис.4.3.1).

Рис 4.3.1 Зависимость количества дефектов рельсов от пропущенного тоннажа

Произведя анализ, получим выводы:

1.  Отсутствует вина завода изготовителя, так как в большинстве своем время работы рельсов превысило свой гарантийный срок - 100-200 млн.т.

2. Вероятность появления дефекта при достаточном тоннаже (более 4000 млн.т) не зависит от пропущенного тоннажа, а объясняется другими причинами.

Предлагается следующее объяснение причин появления большого количества дефектов в настоящее время, классифицирующее по рисунку 30 - виновата перегрузка рельсов, вызванная повышенным ударным воздействием колес. Причиной может быть зауженная колея, либо нарушения нормальной 1/20 подуклонки рельсов, которые вызывают процесс разрушения, приводящий к появлению ВПТ, дальнейшее развитие которой приводит к отслоению металла (дефект 11), либо к поперечной трещине (дефект 21), либо к горизонтальной трещине (дефект 30 Г).

За истекшие годы Департаменты МПС одобрили и внедрили на сети дорог предложения НИЦ ПУТЬ. В 1995-1996 годах ЦП МПС провел труднооценимую по значимости работу на сети по нормализации ширины рельсовой колеи - ликвидации мест сверхнормативного ее заужения и приведения к допускаемым значениям. В 1995 году по предложению НИЦ-ПУТЬ, ЦП МПС отменил действие ГОСТа 10629-88 на железобетонные шпалы, как неверного, и в 1996 году ввел новые ТУ, где колеюобразующие размеры железобетонных шпал были скорректированы в сторону уширения рельсовой колеи. Департаменты ЦВ и ЦТ при обточке колесных пар подвижного состава перешли на уменьшенную толщину гребня с 33 мм на расчетном уровне на 30 мм и меньше.

В результате этих и других мер, предпринятых на сети дорог РФ, интенсивный износ колес подвижного состава, связанный с подрезкой гребней и остроконечным накатом, значительно понизился. Количество дефектных рельсов в пути на сети дорог РФ снизился с 489 тысяч в 1995 году до 177 тысяч в 2001 году, а количество остродефектных рельсов соответственно со 157 тысяч до 86 тысяч. Значения коэффициентов выхода дефектных и остродефектных рельсов с 1995 по 2001 год снизились с 2,1 до 3,3 раза. Устойчивая тенденция по снижению количества дефектных и остродефектных рельсов в пути, отмечаемая с 1995 по 2002 год по абсолютным и относительным показателям и фиксируемая отчетными формами ПО-1 и ПО-4, а также сравнительные данные об остродефектных рельсах, позволяют уверенно говорить о причинах, породивших проблему «колесо-рельс».

Предложения по переработке НТД/ЦП-93 сохраняют структуру кодового обозначения дефектов рельсов, сложившуюся на сети дорог РФ. Но в ней все дефекты со второй цифрой 0, а именно (10,20,30,…) - дефекты заводского происхождения. Все дефекты со второй цифрой 1 (11,21,31,…) - дефекты усталостного происхождения с фиксируемой, или обнаруживаемой усталостной трещиной, а дефекты (12,22,32,…) - без явно выраженной усталостной трещины. Все дефекты в стыке кодируются цифрами (13,23,33,…), а в сварном стыке (16,26,36,…). Дефекты (14,24,…) указывают на повышенное воздействие подвижного состава, а дефекты (15,25,…) на последствия от механических повреждений. Коррозия рельса проявляется в виде дефектов (59,69,79,…). Виды дефектов по элементам сечения рельса остаются неизменными. Дефекты по поверхности катания - это дефекты (10,11,12,13,…) и так далее. Дефекты термитной сварки - это дефекты (17,27,47,57,…). Все перечисленные изломы рельсов по всему сечению сводятся в одну группу и это дефекты (70,71,72,…).

Прочие дефекты и повреждения рельсов с первой цифрой 9 есть во всех разновидностях дефекта. Предлагаемая классификация дефектов рельсов имеет кодовый запас со второй цифрой 8, на случай появления в пути новых дефектов. Любая классификация дефектов рельсов носит условный характер и предназначена для статического учета, анализа причин появления дефекта, оценка ресурса и работоспособности рельсов, разработки и внедрения мер, предотвращающих зарождение и развитие дефектов. Неверное или ошибочное изложение причин зарождения и развития усталостных дефектов в рельсах - основополагающая ошибка действующей НТД/ЦП-93, требующая немедленного исправления.

Таблица 4. 3.2 Классификация дефектов рельсов по НТД/ЦП - 1,2,3 - 93

Таблица 4. 3.3 Классификация дефектов рельсов по методике НИЦ-ПУТЬ

5. НАТУРНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ УЧАСТКОВ ПУТИ С ДЕФЕКТАМИ И ИЗЛОМАМИ РЕЛЬСОВ

Натурноe обследованиe и анализ лент вагона-путеизмерителя 1 пути 431км перегона Трактовый - Бобыльская.

Характеристика 431 км нечетного пути: путь бесстыковой, ж/б шпалы, балласт-щебень, рельсы типа Р-65, эпюра шпал-1840 шт./км, пропущенный тоннаж- 138,5 млн. тн брутто, грузонапряженность - 93 млн. тн брутто, класс пути-1В2, капитальный ремонт пути 2007 года, установленная скорость движения поездов 100/80 км/час, кривая радиусом 620м.

Профиль пути на 431 км пк5 - подъем - 5,8 тыс. (по ходу движения поезда)

Плеть длиной 800м, сварена в РСП-17 в 2007 году, рельсы типа Р-65 термоупрочненные, на момент укладки новая, имеет 32 сварных стыка, уложена в путь 24.08.2007г., температура закрепления + 42 градуса.

Характеристика разрушившегося рельса: тип рельса: Р-65, завод изготовитель: Кузнецкий МК, дата прокатки: июль 2007г., номер плавки ЭVН 44471, вид термообработки: термоупрочененный

Согласно книги ПУ-2а на 1.02.2010г. на плети №24 А по правой нити дефектные рельсы не числятся. Места временного восстановления в плети отсутствуют.

По результатам прохода контрольного вагона путеизмерителя 431 километр оценен как «Отличный» неисправностей 2, 3, 4, степени нет.

Излом плети на 431 км пк5 звено 3 нечетного пути по правой нити перегона Бобыльская-Трактовый произошел на расстоянии 0,67 м от сварного шва.

Дополнительно натурным осмотром состояния пути на месте излома выявлены следы пробоксовок на протяжении 50м по обеим нитям глубиной до 1мм.

Рисунок дефекта по НТД ЦП-2/93 - 24, темное пятно размерами: высота 32 мм, ширина 49мм, дефект расположен по центру относительно вертикальной оси симметрии. На основании изучения характера излома и материалов расследования комиссия пришла к выводу, что излом произошёл по дефекту кода 24 - трещина в головке рельса, развитие которой произошло от поверхностного дефекта 14.

6. РАСЧЁТ ПУТИ НА ПРОЧНОСТЬ

.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ И КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЯХ ПРИ РАСЧЁТНЫХ И НЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗКАХ

В основу настоящих исследований природы зарождения и развития дефектов были положены статистические данные по дефектам рельсов и методика натурного обследования участков пути, где максимально проявлялись эти дефекты, и где происходили изломы рельсовых плетей под поездами.

Принципиально, любой излом рельса в пути может произойти по двум причинам, либо из-за некачественного рельса, либо из-за перегрузки рельса в пути. Проведенные металлографические исследования срезов разрушенных рельсов показали, что рельсовая сталь не имеет никаких сверхнормативных отклонений по химическому составу и физико-механическим свойствам. Следовательно, версия о некачественных рельсах была отклонена.

Визуальный осмотр места излома рельсовой плети на прямом участке пути и при отличном его состоянии выявил схему нагружения рельса. Изучаемый излом рельса мог произойти только при продольном кручении рельсовой плети. Осмотр мест излома рельсовой плети по дефекту 69 привел к гипотезе о локальном действии касательных напряжений в рельсах, возникающих при кручении.

Для подтверждения этой гипотезы были спроектированы и изготовлены специальные прогибометры, устанавливаемые попарно в каждый шпальный ящик железнодорожного пути, которые зафиксировали кручение рельсовой плети под поездной нагрузкой в месте обнаружения усталостной трещины в подошве рельса. Появление продольного кручения рельсовой плети наблюдается на некачественной рельсошпальной решетке со сверхнормативными отклонениями по геометрическим размерам железобетонных шпал и элементов рельсового скрепления.

Наиболее значимым параметром железобетонных шпал существенно влияющим на продольное кручение рельсов является подуклонка подрельсовых площадок и сверхнормативные отклонения других геометрических размеров шпал.

Таким образом, в рельсовой плети могут возникать дополнительные касательные напряжения из-за искажения рельсошпальной решетки.

В этой связи, возникла задача о расчете касательных напряжений в рельсах, возникающие при кручении, об их влиянии на зарождение и развитие дефекта, а также разработке мер по предотвращению дефекта в пути.

Расчет касательных напряжений, возникающих в рельсовых плетях при кручении.

Отступления в параметрах рельсошпальной решетки бесстыкового пути оказывают существенное влияние на кинетику дефектов в рельсах. Ранее, в работах было показано влияние качества рельсошпальной решетки на характер взаимодействия колеса и рельса и на величину дополнительных касательных напряжений, локально возникающих в рельсовых плетях при кручении.

Основная задача расчета состоит в оценке величин касательных напряжений, возникающих в рельсовой плети, и их влиянии на зарождение и развитие усталостных дефектов в рельсах. Результаты расчета показывают, что в ряде случаев касательные напряжения в рельсовой плети значительно превышают изгибные и являются определяющими при зарождении и развитии усталостных дефектов.

Условия расчета. Основные понятия и определения

Все расчетные схемы, приведенные ниже, рассматриваются при следующих условиях:

.Путь бесстыковой с объемнозакаленными рельсами Р65 и скреплением КБ-65;

.Участок пути прямой;

.Путь в отличном состоянии без расстройств и характеризуется нулевой бальностью;

.Параметры рельса и колеса имеют номинальные параметры без отклонений;

.Осевая нагрузка подвижного состава - Р [тс/ось];

.Нерасчетные схемы взаимодействия колеса и рельса возникают на рельсошпальной решетке с отступлениями по параметрам колеи (по ширине колеи, по отводам ширины колеи, по подуклонке рельсовых плетей).

.Основной причиной, вызывающей появление в рельсах касательных напряжений, являются железобетонные шпалы с отклонениями по колеюобразующим размерам.

.Расчет производится в технической системе единиц (СГС).

.Система координат - классическая для железнодорожного пути. Ось X - вдоль рельса, У - поперек рельса, Z - вертикально.

.Условия расчета сохраняются и при взаимодействии пути и подвижного состава на участках с другими характеристиками.

При составлении расчетных схем воспользуемся следующими определениями:

Некачественная (дефектная) рельсошпальная решетка с искажениями характеризуется сверхнормативными отклонениями параметров рельсовой колеи из-за брака железобетонных шпал по колеюобразующим размерам.

Качественное взаимодействие колеса и рельса - взаимодействие, при котором в рельсовой плети от поездной нагрузки возникают только нормальные изгибные напряжения. Касательные напряжения от поездной нагрузки крайне незначительны по величине, и ими можно пренебречь.

Нерасчетное или некачественное взаимодействие колеса и рельса -взаимодействие, при котором в рельсовой плети от поездной нагрузки кроме нормальных изгибных напряжений возникают касательные напряжения, соизмеримые по величине с нормальными или даже превосходящие их.

Природа кручения рельсовых плетей

Кручение рельсовых плетей бесстыкового пути возникает локально по длине пути под поездной нагрузкой в местах укладки железобетонных шпал с отклонениями в колеюобразующих размерах. Решетку с такими шпалами следует характеризовать как некачественную или дефектную, так как на ней возникает продольное кручение и связанное с ним упругое боковое смещение рельсовой плети под поездной нагрузкой. При кручении рельсовой плети в ней возникают касательные напряжения, которые по величине изменяются в широких пределах.

Современные «Правила расчета пути на прочность» сводятся к определению поездных изгибных напряжений в рельсах, и в частности к вычислению их максимальных кромочных значений. Касательными напряжениями из-за их малости, в расчетах пути на прочность, пренебрегают. Это все действительно так, но только для схемы качественного взаимодействия пути и подвижного состава. В общем же случае, при нерасчетном взаимодействии колеса и рельса на некачественной рельсошпальной решетке, в рельсах от поездной нагрузки, возникают изгибные нормальные напряжения и дополнительные касательные напряжения. Причем, величина касательных напряжений зависит от степени отступлений и в некоторых случаях они могут быть соизмеримы с нормальными и даже превосходить их (t³s.)

По современным теориям прочности при одновременном действии нормальных и касательных напряжений, расчетное напряжение определяется по формуле:

что указывает на преобладающее действие касательных напряжений при t³s . Условия зарождения усталостных трещин в рельсах зависят в основном от уровня касательных напряжений, а их развитие в большинстве случаев связано с влиянием нормальных напряжений.

Таким образом, можно утверждать, что определяющее влияние на кинетику дефектов в рельсах (зарождение, развитие, излом) оказывают не поездные изгибные напряжения, а дополнительные касательные напряжения, возникающие локально по длине пути от поездной нагрузки в местах нерасчетного взаимодействия колеса и рельса на дефектной (некачественной) рельсошпальной решетке.

Более того, изломы рельсовых плетей по усталостным дефектам не зависят от пропущенного тоннажа, а зависят от уровня дополнительных касательных напряжений, возникающих в рельсовых плетях при кручении. И здесь, определяющим фактором становится не столько осевая нагрузка, сколько степень искажений в рельсошпальной решетке.

Следует иметь в виду, что именно дополнительные касательные напряжения, возникающие в рельсовых плетях при кручении, определяют рабочий ресурс и срок службы рельсов до излома. Отсюда следует простой вывод - для увеличения ресурса рельсовых плетей необходимо понизить дополнительные касательные напряжения, возникающие в рельсах при кручении, за счет повышения качества железобетонных шпал и рельсошпальной решетки. Возможные отступления в параметрах рельсошпальной решетки и рельсовой колеи создают бесконечно большое количество схем нерасчетного взаимодействия колеса и рельса. Рельсовая плеть рассматривается как бесконечная балка, при взаимодействии которой с поездной нагрузкой по длине пути возникают следующие схемы взаимодействия:

Схемы расчетного взаимодействия колеса и рельса. Кручение рельсовой плети отсутствует. Касательные напряжения незначительны по величине и ими можно пренебречь. Условий для зарождения усталостных трещин - нет.

Схемы нерасчетного взаимодействия колеса и рельса. За счет отступлений в параметрах рельсошпальной решетки и рельсовой колеи возникает локальное кручение рельсов под действием дополнительного крутящего момента.

Схемы перегрузки рельсовых плетей. Воспринимая дополнительный крутящий момент, в рельсах возникают высокие касательные напряжения, при которых идет зарождение того или иного дефекта с последующим изломом рельсовой плети.

Расчетное взаимодействие колеса и рельса

При расчетном взаимодействии колеса и рельса касательные напряжения в рельсовых плетях, связанные с кручением, или равны нулю, или незначительны, что ими можно пренебречь. В этом случае взаимодействие колеса и рельса осуществляется по пятну контакта А и В. Подуклонка рельса соответствует подуклонке бандажа и равна 1: 20. Подошва рельса опирается на подрельсовую подкладку всей поверхностью СД без перекосов.

Клеммы скрепления прижимают подошву рельса к подкладке с усилиями FKЛ1 и FKЛ2 . Между рабочей гранью рельса и гребнем колеса на расчетном уровне имеется зазор S. Нашпальная и подрельсовая прокладки условно не показаны. Величины Н, I, в -характерные размеры рельса Р65. Нагрузка к рельсу от колеса передается через пятно контакта и приложена по оси рельса. В этом случае в рельсовой плети от поездной нагрузки возникают только нормальные изгибные напряжения. Вертикальная сила от колеса на рельс:

где Р- осевая нагрузка [тс/ось].

Горизонтальная составляющая силы от колеса на рельс, или сила бокового распора, равна:

Результирующая сила от колеса на рельс:

, или

.

в расчетах можно принимать:

Номинальная сила прижатия клеммы к подошве рельс при моменте затяжки 20 кгм, равна:

Fкл1=Fкл2 » 1000 кгс.

Для данной схемы взаимодействия крутящий момент от приложенных сил равен нулю.

МКР=SМ0=SМд=SМс= 0.

Следовательно, касательных напряжений в рельсовой плети, связанных с ее кручением, не возникает.

Однако, при изменении ширины рельсовой колеи и при боковом смещении колесной пары колесо испытывает действие силы трения. Сила трения Fmp определяется по формуле:

Fmp=PK * f,

где f- коэффициент трения при совместном действии качения и скольжения.

Коэффициент трения качения закаленной стали по закаленной стали fкач =0,001.

Коэффициент трения скольжения сталь по стали fскольж = 0,1 … 0,15.

Сила трения колеса о рельс создает крутящий момент, который уравновешивается моментом от дополнительного усилия в клеммах Fкл2

Mкр=FmpH = Fклl, F кл2 = MKP / l .

Расчетные величины дополнительных нагрузок при взаимодействии с одной колесной парой.

Таблица 6.1.1

Расчетные величины дополнительных нагрузок при взаимодействии рельса с двумя колесными парами.

Таблица 6.1.2

Расчетные величины крутящего момента Мкр, силы трения Fmp при совместном действии качения и скольжения, и дополнительного усилия F'K:i2, возникающие от силы трения представлены в таблице 6.1.1 и 6.1.2.

При взаимодействии рельса с одной колесной парой (при fmp =0,01)

Сила взаимодействия трения возникает во всех схемах взаимодействия, поэтому данные таблицы нужны для сравнения с возникающими усилиями и крутящими моментами в других схемах.

Схемы нерасчетного взаимодействия колеса и рельса

Нерасчетное взаимодействие колеса и рельса характеризуется появлением продольного кручения рельсовой плети от поездной нагрузки на некачественной (дефектной) рельсошпальной решетке. В схеме нерасчетного взаимодействия колеса и рельса представлено опирание подошвы рельса на подрельсовую подкладку осуществляется с перекосом. Подошва опирается на подкладку в точке С, а в точке Д между подошвой рельса и подкладкой имеется зазор h. В этом случае в рельсовой плети от приложенной поездной нагрузки возникает крутящий момент Мкр. Максимальное значение крутящего момента при нагружении одной колесной парой рассчитывается по зависимости:

Знак минус указывает на направление крутящего момента против часовой стрелки. Под действием отрицательного крутящего момента головка рельса под нагрузкой смещается в боковом направлении на величину [-у], что увеличивает зазор 5 мм между рельсом и колесом.

В случае, если нагружение рельса по данной схеме осуществляется двумя осями, то величина крутящего момента удваивается, т.е.

Возникающий крутящий момент рельсовой плети уравновешивается моментом дополнительного усилия в клемме FKl2.

В этом случае:  или,

А при нагружении двумя колесными парами

Fкл2=Р/2.

Расчетные величины крутящего момента и усилия Fкл2 в зависимости от осевой нагрузки Р представлены в таблице

Расчетные величины дополнительных нагрузок при воздействии на рельс одной колесной пары.

Расчетные величины крутящего момента и усилия в зависимости от осевой нагрузки.

Таблица 6.1.3

.2 РАСЧЕТ ПУТИ НА ПРОЧНОСТЬ НА УЧАСТКЕ БАЛАХОНИХА - РАЗЬЕЗД 408 КМ

На участке Балахониха - р. 408 км., обращается подвижной состав, который провозит полезные ископаемые, В дипломном проекте был произведен расчет пути на прочность на участке Балахониха - разъезд 408 км для варианта возможного повышения осевых нагрузок до 26 т\ось. Весь расчет проведен по правилам расчета пути на прочность.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ КОЛЕСА НА РЕЛЬС.

Максимальное динамическое давление колеса на рельс определяется по следующей формуле :

Рmax дин = Р ср + 2,5 * S (3.1.1)

где Рср - среднединамическое давление колеса на рельс, тс.

Р ср = Р ст + 0,75 Р р (3.1.2.)

где Р ст - статическая нагрузка на колесо, кгс.

Р р -дополнительная динамическая вертикальная сила давления, вызванная колебанием надрессорного строения, кгс.

Рр = Zmax*Жр, (3.1.3)

где - Z max - максимальный прогиб рессор, см;

Ж р - жесткость пути, кгс\ см.

Для локомотива ВЛ80-с Z max = 10,9 + 9,6*10-4 *V2, а для вагона

Z max = 9,5 + 9,0 * 10-4* V2.

где V - скорость движения, км\час;

S - среднеквадратичное отклонение динамического давления колеса на рельс.

S =        Sp2 + Sun2 + 0,05Sинк2 + 0,95Sннк2 (3.1.4)

где Sр - среднеквадратичное отклонение вертикальных сил, вызываемых колебаниями кузова на рессорах;ип - среднеквадратичное отклонение от сил инерции, возникающих при прохождении колесом изолированной неровности на пути;

Sинк и Sннк - то же, от сил инерции, возникающих при качении колес, имеющих собственно изолированные и непрерывные неровности.

где U - модуль упругости подрельсового основания , кгс\см2,

α1i - коэффициент, учитывающий влияние колеблющейся массы пути на образование динамической неровности на пути;

           α0і

α1i = -----------; (3.1.8)

       α0gср.шп

α0дер.шп = 0,433; α1дер.шп = 1.

gк - неподрессорная масса, отнесенная к одному колесу;

d - диаметр колеса, см.

к - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см-1;

γmax - максимальный дополнительный прогиб рельса при прохождении колесом косиносоидальной неровности, отнесенной к единице глубины неровности, ymax = 1,47;

α - расчетная глубина изолированной на колесе; α=0,067;

β - коэффициент, учитывающий влияние типа рельсов на образование динамической неровности на пути; для рельсов Р - 65 β = 0,87;

ε - коэффициент, учитывающий влияние жесткости пути на величину уклона динамической неровности, ε = 1;

γ - учитывающий влияние рода балласта на образование динамической неровности на пути, для пути на щебне γ = 1;

lш - расстояние между осями шпал, при эпюре шпал 1840 шт\км - 55 см; 2000 шт\ км - 50 см.

Все расчетные характеристики сведем в таблицу 6.2.1:

Таблица 6.2.1

Результаты расчета сведем в таблицу 6.2.2

Таблица 6.2.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ НАГРУЗКИ НА ПУТЬ И НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ.

Рэкв1 = Рmaxдин + ΣμiΡср; (3.2.1)

Ρэкв2 = Ρmaxдин + ΣηiΡср;(3.2.2)

где Рmaxдин, Рсрдин - максимальное вероятное и среднее динамическое давление колесо на рельс соответственно.

μi - ордината линии влияния давления на i оси.

ηi - ордината линии влияния давления под i осью.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ.

Напряжение изгиба и кручения в рельсах при воздействии вертикальных внецентренно приложенных и горизонтальных поперечных сил определяются по формулам:

В подошве рельса:

             f

σкп = --------Pэкв1<[σкп]. (3.2.3)

        4 kWп

Напряжение под подкладками:

          kl

σm = -------Pэкв2<[σm]. (3.2.4)

         2ω

Напряжение в балластном слое под шпалой в подрельсовом сечении:

          kl

σб = -------Рэкв2<[σб]. (3.2.5)

       2 Ω

ВЫВОД: Расчетные напряжения меньше допускаемых. Существует запас прочности, который составляет для кромочных напряжений от 43 до 46 % для локомотива и от 52 до 55 % для вагонов, для напряжений в шпалах под подкладкой от 39 до 55 % для локомотива и от 47 до 52 % для вагона, для напряжений в балласте от 30 до 50 % для локомотива и от 43 до 55 % для вагона. При увеличение грузонапряженности более 50 млн.тонн брутто на км в год расчетные напряжение будут так же меньше допускаемых. На участке Балахониха - р. 408 км возможно повышение осевых нагрузок более 26 т/ось.

7. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКОВ ПУТИ ПО ДЕФЕКТАМ И ИЗЛОМАМ РЕЛЬСОВ

Таблица 7.1 - Сравнительная характеристика ОДР по годам на Арзамасской дистанции пути

Рис. 7.1

Таблица 7.2 - Сравнительная характеристика ОДР по годам на Арзамасской дистанции пути

Рис. 7.2

Рис. 7.3

8. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

Рельсовая колея железнодорожного пути характеризуется тремя параметрами, а именно - шириной рельсовой колеи, положением рельсовых нитей друг относительно друга по уровню и подуклонкой рельсов. Однако, все существующие до настоящего времени путевые шаблоны, путеизмерительные тележки и путеизмерительные вагоны позволяют измерять и контролировать только ширину рельсовой колеи и возвышение одного рельса над другим, и не имеют контрольных приспособлений для измерения подуклонки рельсов в пути.

Подуклонка рельсов в 1 : 20 является обязательным элементом конструкции железнодорожного пути и важнейшей характеристикой рельсовой колеи. Этот параметр в значительной степени определяет характер взаимодействия пути и подвижного состава, в том числе, и плавность хода поезда. Однако, допускаемые отклонения подуклонки рельсов от номинального не оговорены в нормативно-технической документации, что позволяет считать подуклонку рельсов свободным и неконтролируемым параметром железнодорожного пути и рельсошпальной решетки. В результате неконтролируемая подуклонка рельсов железнодорожного пути является основной причиной, создающей условия для зарождения и развития усталостных дефектов в головке рельсов железнодорожного пути и колесах подвижного состава.

Не достаточно полно уделено изучение влияния подуклонки рельсов в колее на характер взаимодействия пути и подвижного состава и условия зарождения и развития дефектов в головке рельса.

При разной подуклонке рельсов в колее, что обусловлено полем допусков на элементы рельсошпальной решетки и современной технологией сборки путевой решетки в ПМС, грузовой вагон «мечется» в колее как «бешенный таракан» с ударным взаимодействием колесной пары о боковую грань рельса на прямых и кривых участках пути.

Многие специалисты локомотивного и вагонного хозяйства видили причину интенсивного износа рельсов и колес в изменении номинального размера ширины рельсовой колеи с 1524 мм на 1520 мм. Но фактическая ширина рельсовой колеи в массовом объеме могла иметь значения в 1510 мм и менее, причем на железобетонных шпалах. В 1995 году ГОСТ на железобетонные шпалы был отменен, как ошибочный, но эта ошибка дорого стоила отрасли. Начиная с 1994 года на сети дорог шла напряженная работа по переводу колеи с 1510+ 1512 мм на колею 1520 с предельно допускаемыми отклонениями. Результаты этой работы оказались положительными. При ширине рельсовой колеи в 1510 мм и менее никакая лубрикация не поможет, поскольку взаимодействие колесной пары и рельсовой колеи происходит с подрезкой металла и рельса и гребня.

При взаимодействии пути и подвижного состава, колесная пара при движении вдоль пути должна, в любом случае, размещаться в рельсовой колее с зазором. Нарушение этого положения создало предпосылки для увеличения износа рельсов и колес с негативными последствиями для рабочего ресурса этих взаимодействующих между собой элементов и безопасности движения поездов. Величина минимально допустимого зазора между колесами и рельсами на расчетном уровне определяется номинальными размерами рельсовой и колесной колеи и предельными отклонениями в поле допусков, но никак не фиксируется в ПТЭ. В результате получается следующее: ПТЭ определяют минимально допустимый шаблон - 1512 мм, однако не фиксируют, на каком уровне от поверхности катания головки рельса измеряется ширина колеи, а она будет различной при разной высоте измерительных лапок у путевого шаблона. ПТЭ также фиксирует (п. 10.2): «расстояние между внутренними гранями колес у ненагруженной колесной пары должно быть 1440 мм … с допусками ± 3» и «не допускается … толщина гребня более 33 мм или менее 25 мм у локомотивов при измерении на расстоянии 20 мм от вершины гребня при высоте гребня 30 мм, а у подвижного состава с высотой гребня 28 мм - при измерении на расстоянии 18 мм от вершины гребня».

Таким образом, в ПТЭ, размер колесной пары на расчетном уровне не зафиксирован. Расчетный уровень, на котором измеряется толщина гребня равен 10 мм от поверхности катания. Номинальный размер колесной колеи для локомотивов и вагонов по ПТЭ равен: 1440 + 33*2 = 1506 мм. Но это неверно, так как гребень колеса на расчетном уровне по внутренней поверхности колесного диска уменьшается на 1 мм. Следовательно, номинальная ширина колесной колеи на расчетном уровне ровна 1508 мм. Для колесной пары с максимальным допуском ширина колесной колеи - 1508 + 3 = 1511 мм.

Если рельсовая или колесная колея имеет сверхнормативные отклонения взаимодействие колеса с рельсом происходит с заклиниванием, с подрезкой металла колеса и рельса, а стало быть и с их интенсивным износом и значительной перегрузкой.

При продольном кручении рельса и боковом смещении головки во внутрь колеи происходит локальное дополнительное нагружение рельсов и колес.

В учебниках и в энциклопедии «Железнодорожный транспорт» (Москва, БРЭ, 1994) сказано: «Шириной рельсовой колеи называется расстояние между внутренними рабочими гранями рельсов, измеренное ниже поверхности катания на 13 мм». Такое определение не совсем верно, так как при измерении ширины колеи путевым шаблоном с высотой лапок 13 мм, измеряемая величина существенно зависит от подуклонки рельсов. Если высота измерительных лапок 13 мм, а подуклонка рельсов 1:20, то ширина рельсовой колеи фиксируется в 10 мм от поверхности катания, то есть в зоне боковой выкружки головки рельса, что несколько увеличивает результат измерения.

Поверхность катания головки рельса Р 65 имеет выпуклое криволинейное очертание. Ее средняя часть прокатана по радиусу 500 мм, Радиусы переходной части и боковой выкружки равны соответственно 80 мм и 15 мм. Даже при вертикальном расположении рельса, то есть без подуклонки, боковая выкружка заканчивается на высоте 15.7 мм, а при подуклонке рельса 1:20 - на высоте 19 мм, считая от вертикальной базы шаблона.

Далее были проведены метрологические исследования ширины рельсовой колеи на лабораторном тарировочном стенде (рис.1.). Рельсы, в виде рубок, устанавливаются на единой опоре с заданной подуклонкой и жестким креплением на опоре с помощью струбцин.

Таблица 6.1

Ширина рельсовой колеи выставлялась с помощью эталонного шаблона КШ с размером 1519.5 мм и высотой измерительных упоров в 35 мм. Ширину колеи измеряли различными шаблонами с разной высотой измерительных лапок, в том числе и шаблоном НИЦ-ПУТЬ, у которого высота лапок варьировалась от 32 мм до 5 мм с интервалом в 1 мм. Часть результатов измерений представлена в таблице 1. Из нее следует, что результаты измерений ширины колеи шаблонами с разной высотой упоров и при одинаковой подуклонке рельсов неодинаковые.

Вывод: в результате лабораторных исследований выяснилось, что наименьшее расхождение с эталонным значением получили при высоте лапок 19 мм. Использование лапок высотой 13 мм и 16 мм искажает колею в сторону уширения.

9. РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ РАБОЧЕГО РЕСУРСА РЕЛЬСОВ

Совершенствование технического обслуживания и ремонта путевых машин на основе применения средств диагностики повышение эффективности эксплуатации путевых машин, поддерживать на необходимом уровне работоспособность машин с помощью имеющихся мощностей.

Важным шагом в совершенствовании технического обслуживания и ремонта машин является разработка системы технического диагностирования путевых машин на основе комплексного применения стационарных, передвижных средств на современной базе.

Привлечение свободных площадей и мощностей локомотивных депо и других предприятий для выполнения работ по ремонту путевых машин и агрегатов, а также изготовление запасных частей. Жесткая экономическая ситуация, в которой находится железнодорожный транспорт страны, требует новых гибких решений.

Для решения стоящих перед путейцами дороги задач была разработана целевая программа повышения эффективности функционирования путевого хозяйства.

В настоящее время ее основой является ведения хозяйства на базе ресурсосбережения, имеющего три основных направления:

повторное использования материалов верхнего строения пути

применение ресурсосберегающей технологии

использование новых эффективных элементов конструкций и техники

Эти направления тесно связаны друг с другом. При повторном использовании материалов применяют ресурсосберегающие технологические приемы, новые технологии, как правило, неотъемлемы от применения прогрессивных конструкций и новейших машин. Продление сроков службы рельсов - основного элемента верхнего строения пути (ВСП) - имеет труднопереоценимое значение. Эта работа имеет следующие направления: - сохранение старогодних рельсовых плетей с их последующей перекладкой на менее загруженные участки - шлифовка рельсов в пути

глубинная профильная шлифовка старогодних рельсов в рельсосварочных поездах

перекладка рельсов в кривых с интенсивным боковых износом

наплавка смятых рельсовых концов

Как известно, стрелочные переводы являются наиболее сложной конструкцией ВСП, кроме того и наиболее дорогой.

На дороге приняты следующие основные направления эффективного ведения стрелочного хозяйства:

укладка стрелочных переводов на железобетонных брусьях- наплавка и науглероживание крестовин

Особое внимание на дороге уделяется оздоровлению балластного слоя. Помимо наращивания объемов очистки щебня отечественными машинами ЩОМ-4М, мы стремимся повысить объемы по глубокой очистке балласта с использованием машин с активными органами выгреба щебня.

На дороге несколько лет эксплуатируются машины СЧ-600. Глубина очистки этими машинами составляет от 25 до 80 см под шпалой. Они наиболее эффективны в пределах высоких пассажирских платформ, горловинах станций, подходах к ИССО, при необходимости понижения уровня головки рельса. После работы этих машин в щебне остается не более 1 % загрязнителей, что значительно меньше, чем после работы ЩОМ-4М и даже, чем при укладке нового щебня. Их использование позволяет сэкономить до 90 % щебня.

Внедрение новых технологий и техники на дороге позволило существенно видоизменить комплекс работ по капитальному ремонту пути вплотную приблизиться к действительно оздоровлению пути, как это предусмотрено новой системой ведения путевого хозяйства.

В комплекс традиционных работ включены новые работы:

шлифовка старогодных плетей в пути перед их снятием

снятие старогодных рельсовых плетей и их перевозка к местам повторной укладки

глубокая очистка щебня машинами СЧ-600 в том числе в местах традиционных препятствий (пассажирские платформы, подходы к ИССО и др.) и стрелочных переводах.

сварка плетей бесстыкового пути длинной в блок - участок

Ежегодно на дороге изломы происходят у 0,22 % рельсов, изымаемым по всем видам повреждений, в том числе 50 % изломов - по усталостным трещинам в шейке от болтовых отверстий в стыках (дефект 53.1),часть изломов случилась по сечениям с поперечными трещинами заводского характера в головке, контактно - усталостного происхождения (соответственно дефекты 20,21 и 24),а так же в зоне сварных стыков (26.3,56.3,66.3). Это говорит о том, что нужно принимать меры по снижению интенсивности повреждаемости рельсов, повышению надежности работы дефектоскопных средств.

При эксплуатации рельсов в зоне максимальных контактных повреждений в местах расположения дорожек неметаллических включений возникают микротрещины, которые при развитии образуют внутренние продольные трещины (ВПТ) в виде овальных пятен малых размеров (внешних признаков нет, и обнаружить обычными средствами дефектоскопии нельзя ).

Дальнейший рост ВПТ приводит к образованию "темных" пятен и выщербин (дефекты 11) или поперечных усталостных трещин в головке (дефект 21),что снижает служебные свойства рельсов.

Имеющими на дороге дефектоскопами можно выявить дефекты 21 на определенной стадии развития. Так, магнитный вагон - дефектоскоп обнаруживает их тогда, когда они имеют площадь развития более 20 % сечения головки и расположены на глубине не более 5 мм от поверхности катания, съемный магнитный рельсовый дефектоскоп МРД - при площади дефектов более 25 % и глубине залегания не более 4 мм, ультразвуковые съемные дефектоскопы - при площади около 5-10 % и глубине залегания до 15 мм.

Можно в 2-3 раза уменьшить отказы по дефектам 11 и 21 созданием фаски глубиной 1-1,5 мм на рабочем закруглении головки рельсов наружной нити кривых после укладки в путь и периодически ее возобновлять. Тем самым площадь контактирования колес с рельсами переносится из зоны бокового закругления в среднюю часть головки с одновременной разгрузкой зоны возникновения дефектов 11 и 21. Интенсивность повреждения головки с фаской внутренними продольными трещинами контактно - усталостного происхождения уменьшается как минимум на 20 %. Количество отказов снижается на 25-30 %. Оптимальная периодичность восстановления фаски в наружных нитях кривых радиусами 351-500, 501-650, 651-1000 м соответственно 40-60, 60-80, 80-100 млн.т груза.

Термомеханические повреждения поверхности катания головки рельсов (ТМП) образуются под колесами вагонов и локомотивов при трогании с места, при максимальной силе тяги, а так же во время планового или внезапного торможения на перегоне и перед станциями. Поверхностные ТМП - это дефекты 14 (пробуксовины), а развивающиеся от них поперечные трещины в головке и изломы - это дефекты 24.

Во ВНИИЖТе разработана технология восстановления работоспособности таких рельсов с помощью вышлифовки пробуксовин и газопорошковой наплавки (ГПН) дефектного места.

Если прочность рельсов с дефектами 14 ниже, чем новые на 30 - 50 %, то после газопорошковой наплавки их прочность восстанавливается почти полностью. Особенно эффективна указанная технология на участках бесстыкового пути.

Хорошее средство восстановления служебных свойств рельсов (и тем самым продления срока службы их в 1,5 - - 2 раза) - периодическая шлифовка в пути или острожка старогодних рельсов на рельсосварочных предприятиях.

Продлению срока службы рельсов будет способствовать диагностика волнообразного износа с помощью модернизированных вагонов-путеизмерителей с бортовой автоматизированной системой (БАС) и измерителем коротких неровностей (ИКН). Без такой диагностики невозможна эффективная шлифовка, а также оперативный контроль ее качества.

Как известно, после пропуска 150-200 млн.т груза в поверхностном слое головки от перенаклепа и термомеханического воздействия колес развиваются микротрещины, глубина распространения которых может достигать 1-2 мм от поверхности катания. Это снижает сопротивление рельсов хрупкому разрушению, а при большом пропущенном тоннаже может создать препятствия (шумы) для нормальной работы дефектоскопов. Основное средство борьбы с такими повреждениями - тоже шлифовка или строжка.

Образовавшиеся при изготовлении или сварке рельсов короткие волнообразные неровности на головке повышают динамическое воздействие на путь и подвижной состав, резко увеличивают вибрацию при их взаимодействии. Наиболее распространены волнообразный износ и изолированные неровности (дефект 40 и 49), седловины в сварных стыках (46.3), пробуксовки ( дефект 14), длина которых в середине рельсов в большинстве случаев не превышает 0,8-1,0 м ( именно поэтому их принято называть короткими неровностями ). Для снижения ущерба транспорту от вредного воздействия таких повреждений нормативами предусмотрено ограничивать скорость движения поездов в зависимости от глубины неровностей.

Результаты компьютизированной диагностики полезно использовать для планирования работ машинных комплексов при ремонтах пути. Как известно, в местах повреждений рельсов седловины в сварных стыках (дефект 46.3), например, глубиной 2-4 мм, происходят просадки балласта под шпалами до 20-40 мм (соотношение 1:10). Их устраняют при машинизированном текущем содержании и ремонте пути.

Случаи изломов рельсов по сечениям с поперечными трещинами подтверждают необходимость создания специальных испытательных участков пути (тупиков) из рельсов, имеющих "естественные" дефекты 21, 53, 24, 69, 11, 30В, Г и др., для проверки и настройки дефектоскопов. После такой настройки надежность их работы повышается.

На каждой дистанции пути целесообразно периодически вскрывать за год 2-4 дефекта 21, 24, 53 и др. для подтверждения его наличия (нет ли ложной браковки), установление особенностей развития трещин в рельсах на конкретных участках пути (размер трещин, глубины их залегания и углы наклона), что позволяет более надежно их обнаруживать средствами дефектоскопии.

Большой резерв сбережения ресурсов - тщательный осмотр рельсов, поступающих на дистанцию пути и в ПМС с металлургических комбинатов. К сожалению, более четверть века остается нерешенным вопрос об условиях гарантии качества рельсов. Новые рельсы с отступлениями, обнаруженными при осмотре и контрольных промерах надо показывать специалисту, приглашенному с металлургического комбината, и затем исключать из финансовых документов, предоставленных заводом дистанции пути для оплаты продукции.

10. ВНЕДРЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО УСИЛЕНИЮ СТЫКА В ПРОИЗВОДСТВО

В связи с ростом грузонапряженности и больших осевых нагрузок возрастает динамическая нагрузка на рельсовый стык. Это приводит к тому, что большое количество рельсов выбраковывается по дефекту 17. Согласно НТД/ЦП-93 дефект 17 (рис. 10.1) представляет собой отслоения и выкрашивания металла на поверхности катания в закаленном слое (при отсутствии наплавки).

Рисунок 10.1 - Отслоение и выкрашивание металла в закаленном слое в стыке

Под катящейся колесной парой по рельсовой нити траектория точки катания колеса с рельсом на его протяжении представляет собой примерно прямую линию. При существующей конструкции стыкового скрепления обеспечить такое положение не удается и траектория точки контакта колеса с рельсом в стыке имеет перелом. Вследствие этого создаются дополнительные ударно-динамические нагрузки, усиливающиеся, при наличии в пределах зоны стыка просадки рельсовой нити и больших зазоров.

К дополнительным ударно-динамическим нагрузкам приводят:

· наличие просадки в рельсовом стыке;

· наличие ступеньки (рис. 10.2).

Под колесом упругая деформация конца отдающего рельса передается через накладки на конец принимающего рельса, и он прогибается вместе с отдающим концом, но при этом образуется ступенька, характеризующая упругое возвышение принимающего рельса над отдающим. От величины ступеньки зависит сила удара колесной пары о головку приемного рельса. При изношенных накладках и слабо затянутых болтов сила удара максимальна;

· растянутые зазоры, особенно в период низких температур, когда у рельсовой стали повышается хрупкость;

· наличие наката и наклепа, образующие козырьки на торце головки рельса. При высоких температурах, когда рельсовые стыки защемляются,

концы рельсов быстро разрушаются, создавая очаг для дальнейшей деформации головки рельса, что ухудшает динамическое взаимодействие.

11. РАЗДЕЛ ПО ОХРАНЕ ТРУДА. ЭКОЛОГИЯ

11.1 Обеспечение безопасности движения поездов при производстве путевых работ

Все работы по ремонту и содержанию железнодорожного пути, сооружений и устройств путевого хозяйства, а так же строительные работы должны выполнятся в соответствии с Правилами технической эксплуатации на железных дорог РФ - утвержденной министром путей сообщения Н.Е. Аксёненко 26 мая 2000г. ЦРБ-756, Инструкцией по сигнализации на железных дорогах РФ - утвержденной министром путей сообщения Н.Е. Аксёненко 26 мая 2000г. ЦРБ-757, Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах РФ - утвержденной первым заместителем министра путей сообщения Российской Федерации А.В. Целько 16 октября 2000г. ЦД-790, Правилами и технологией выполнения основных работ по текущему содержанию искусственных сооружений - утвержден зам. министра путей сообщения Российской Федерации В.Т. Семенов от 1.07.00г., Технологическими условиями и требованиями Инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ с соблюдением Правил техники безопасности и производственной санитарии при ремонте и содержании железнодорожного пути и сооружений - утвержден министром путей сообщения Российской Федерации от 28.07.97г, Правилами безопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных линиях - утвержден Вице-призедентом ОАО «РЖД» В.Б.Воробьев 3.07.08г.№12176.

Работы на пути и сооружениях должны выполняться под руководством должностных лиц, прошедших испытания в знании нормативных актов, указанных выше. Руководители работ обеспечивают постоянный контроль за соблюдением правил производства работ и несут ответственность за безопасность движения поездов. Если должностное лицо руководит работой впервые, то на месте производства работ обязательно присутствие более опытного работника пути, старшего по должности, отвечающего за безопасность движения поездов. Места производства путевых работ, вызывающих нарушение целостности или прочности и устойчивости пути и сооружений, а так же препятствия на пути или около него в пределах габарита приближения строений, должны ограждаться соответствующими переносными сигналами и сигнальными знаками установленными типами и окраски.

Запрещается: приступать к работе до ограждения сигналами места производства или препятствия, опасного для движения; снимать сигналы, ограждающие препятствия или место производства работ, до устранения препятствия, полного окончания работ, проверки состояния пути, сооружений и контактной сети, соблюдения габарита.

Перед производством работ, ограждаемых сигналами остановки или уменьшения скорости, и во всех других случаях, когда требуется предупредить локомотивные бригады об особых условиях следования, на поезда должны выдаваться предупреждения, заявки на выдачу которых составляются по установленной форме. При производстве работ на станционных путях делается запись в журнале осмотра пути, стрелочных переводах, устройств СЦБ, связи и контактной сети ДУ - 46. При выполнении плановых путевых работ на электрифицированных участках, когда требуется снятие напряжения с контактной сети, воздушной линии, или требуется присутствие работников электроснабжения, руководитель путевых работ не менее чем за сутки дает письменную заявку (телефонограмму, телеграмму) в адрес начальника дистанции электроснабжения.

Ремонт сооружений и устройств должен производиться при обеспечении безопасности движения и техники безопасности, как правило, без нарушения графика движения поездов.

11.2 Порядок ограждения места производства работ на перегоне

Арзамасская дистанция пути имеет двухпутные линии. Границы дистанции от станции Родяково до станции Смагино, от станции Арзамас-2 до станции Арзамас-1, общей протяженностью 438,213 км. В том числе главных путей 337,276 км; станц. и спец. путей 72,651 км; подъездных путей 28,213 км.

Всякое препятствие для движения (места требующее остановки) на перегоне и станции, а так же места производства работ, опасное для движения и требующее остановки или уменьшения скорости, должно быть ограждено сигналами с обеих сторон независимо от того, ожидается поезд или нет. Перечень перегонов с указанием расстояния Б, на котором должны укладываться петарды, и расстояние А, на котором должны устанавливаться сигналы уменьшения скорости в зависимости от руководящего спуска и максимальной допускаемой скорости движения поездов на перегоне, определяется начальником железной дороги и составляет: Расстояние от сигнальных знаков « Начало опасного места» и « Конец опасного места» до сигналов уменьшения скорости А ;

Рис.1 Ограждение места производства работ

Расстояние от переносных красных сигналов до места работ и от места внезапно возникшего препятствия до первой петарды Б. Место производства работ, требующее остановки поезда, при фронте работ 200 м и более на одном из путей и на обоих путях двухпутного участка ограждается сигналами остановки. В этом случае устанавливаемые на расстояние 50 м от границ участка, требующего ограждения, переносные красные сигналы должны находиться под охраной стоящих около них сигналистов с ручными красными сигналами. От этих сигналов на расстоянии Б укладывается по три петарды на расстоянии 200 м от первой, ближайшей к месту работ петарды в направление от места работ устанавливаются переносные сигналы уменьшения скорости Ж. Переносные сигналы уменьшения скорости и петарды должны находиться под охраной сигналистов, которые обязаны стоять в 20 м от первой петарды в сторону места работ с ручными красными сигналами (днем с развернутым красным флагом, ночью с ручным фонарем, красный огонь которого обращен в сторону ожидаемого поезда). Ограждение производится сигналистами или монтерами пути не ниже 3 - го разряда, выдержавшему установленное испытание. Для отличая от других работников железнодорожного транспорта сигналисты должны носить головной убор с верхом желтого цвета и должны иметь при себе необходимые сигнальные приборы и принадлежности: комплект ручных сигналов, духовой рожок и запас петард (в коробках ).

Места работ на пути, не требующие ограждения сигналами остановки или уменьшения скорости, но требующие предупреждения работающих о приближении поезд, ограждаются с обеих сторон переносными сигнальными знаками «С», которые устанавливаются у пути, где производятся работы, а так же у каждого смежного главного пути. Переносные сигнальные знаки «С» устанавливаются таким же порядком, у смежных главных путей и при производстве работ, ограждаемых сигналами остановки или сигналами уменьшения скорости. Переносные сигнальные знаки «С» устанавливаются на расстоянии500 - 1500 м от границ участка работ, а на перегонах, где обращаются поезда со скоростью более 120 км/ч, на расстоянии 800 - 1500 м. Машинист поезда при подходе к переносному сигнальному знаку «С» обязан подать тифоном оповестительный сигнал - один длинный свисток локомотива.

Сигналы на местах производства работ, требующих остановки, устанавливаются в следующей последовательности: Первыми устанавливают переносные желтые сигналы с правой стороны по направлению движения и одновременно сигнальные знаки «С» у соседнего пути. Затем сигналист подходит к месту укладки петард и ожидает распоряжения руководителя работ об укладке петард. Петарды сигналистам укладываются в направлении от желтого сигнала к месту работ. Первой укладывается петарда, ближайшая к переносному желтому сигналу на правом рельсе ( если встать лицом к месту работ ), второй - петарда через 20 м на левом рельсе и третьей - еще через 20 м на правом рельсе. После укладки последней петарды сигналист отходит на 20 м в сторону места работ и стоит с ручным красным сигналом на обочине полотна, охраняя уложенные петарды и установленный переносной желтый сигнал. Установка красных сигналов и укладка петард производится по распоряжению руководителя работ. Красные сигналы на расстоянии 50 м от места работ устанавливаются внутри колеи у правого рельса по ходу поезда.

При производстве работ на пути развернутым фронтом, а так же на кривых участках малого радиуса, в выемках и других местах с плохой видимостью сигналов и на участках с интенсивным движением руководитель работ обязан установить связь (телефонную или по радио) с работниками, находящимися у сигналов ограждающих место работ. Сигналисты и руководитель работ должны иметь носимые радиостанции. При производстве работ развернутым фронтом (более 200 м) в случае отсутствия или неисправности телефонной или радиосвязи сигналист, охраняющий петарды, услышав или увидев приближающий поезд, должен подать сигналы рожком (один длинный звук при подходе нечетного поезда и два длинных звука при подходе четного поезда) и ручным красным сигналом ( движением сверху вниз ), извещая этим сигналиста, стоящего у красного сигнала, о подходе поезда. Сигналист, стоящий у красного сигнала, тем же порядком извещает о подходе поезда руководителя работ.

Распоряжение о снятии сигналов может дать только лицо, давшее распоряжение об их установке, или лицо, заранее им уполномоченное и указанное сигналистом. Руководитель работ, получив от сигналиста, стоящего у красного сигнала, извещение о приближения поезда, обязан привести путь в исправное состояние, проверить соблюдение габарита после чего разрешить сигналистам снять переносные красные сигналы и петарды. Сигналист, стоящий у петард по полученному сигналу может снять петарды только тогда, когда снят красный сигнал, установленный на расстоянии 50 м от границы места работ.

Если по месту производства работ поезда должны пропускаться с уменьшением скорости, то после снятия сигналов остановки переносные желтые сигналы оставляются на своих местах и дополнительно в 50-ти метрах от границы участка работ с правой стороны по направлению движения устанавливаются переносные сигнальные знаки «Начало опасного места» и «Конец опасного места. Знаки устанавливаются таким образом, чтобы сторона знака «Начало опасного места» была обращена в сторону приближающегося поезда, а сторона знака «Конец опасного места» в сторону места работ.

11.3 Порядок ограждения дефектоскопной тележки при производстве сплошного контроля рельсов

В Арзамасской дистанции пути имеется цех дефектоскопии, который производит диагностику и дефектоскопирование рельс.

Парк дефектоскопов дистанции состоит из 22 дефектоскопов. Автомотриса длительное время находится в ремонте и выполнение периодичности производится вагонами-дефектоскопами.

Проверка рельс производится дефектоскопом, который обслуживают два оператора. При движении дефектоскопная тележка должна следовать по неправильному пути - навстречу движению поездов. Дефектоскопная тележка сопровождается двумя сигналистами и мастером (бригадиром пути).

Перед началом работ сигналисты получают от руководителя работ (бригадира пути, дорожного мастера) целевой инструктаж; проверяют наличие и исправность сигнальных принадлежностей, переносных радиостанций; получают информацию о фактическом движении поездов на участке работы. Проведение целевого инструктажа по телефону не допускается!

До постановки тележки на путь: Должны быть выставлены сигналисты на расстоянии Б (1000-1700 м), определяемое по скорости движения поездов и руководящему спуску участка.

При работе без переносных радиостанций на участках с плохой видимостью (менее 1000 м в каждую сторону), а также в условиях плохой видимости (снегопад, туман и т.д.) должны выставляться дополнительные сигналисты, в обязанности которых входит повторение сигналов основного сигналиста и оператора.

Каждый сигналист должен доложить об отсутствии поезда.

При движении тележки сигналисты с ручными сигналами остановки двигаются одновременно с передвижением дефектоскопа.

При проходе поезда по смежному пути на двух- или многопутном участке дефектоскопная тележка снимается с пути на расстояние не менее 2 м от крайнего рельса, красный сигнал, расположенный на дефектоскопной тележке, до прохода поезда снимается.

При проведении внеплановой поверки болтовых стыков со снятием накладок (по отметкам вагона-дефектоскопа, дефектоскопной автомотрисы, ПЦР), на расстоянии 50 м от границ ограждаемого участка с обеих сторон устанавливаются переносные красные сигналы, которые находятся под наблюдением руководителя работ. От красных сигналов на расстоянии Б+200м (расстояние Б 1000-1700 м) устанавливаются переносные сигналы уменьшения скорости (желтые щиты) и на расстоянии Б от места работ укладываются три петарды, которые находятся под наблюдением сигналиста.

При работе на станциях дефектоскопная тележка должна быть ограждена на расстоянии не менее 50 м с обеих сторон переносными или ручными красными сигналами, переносимыми одновременно с передвижением тележки.

В случае приближения поезда на расстояние не менее 800 м, сигналист обязан вызвать по радиосвязи оператора тележки и передать сообщение о подходе поезда, после чего бригада операторов должна немедленно прекратить работу, снять тележку с пути на безопасное расстояние и сообщить сигналисту о сходе с пути. Сигналист, ограждающий дефектоскопную тележку сзади, также сообщает о сходе с пути. После этого сигналисты, стоя на обочине земляного полотна, встречают поезд днем - свернутым желтым флагом, ночью - ручным фонарем с прозрачно-белым огнем. При приближении поезда, в случае неполучения информации от оператора о снятии тележки с пути, сигналисты обязаны уложить с обеих сторон от тележки на расстоянии Б (1000 - 1700 м) по три петарды и, отойдя от них в сторону дефектоскопа на 20 м, показывать красный сигнал в сторону поезда. Если место укладки петард попадает в тоннель или на мост, укладка петард производится за порталом или устоем этих сооружений.

Сигналы могут быть сняты только после снятия дефектоскопной тележки, схода операторов и сопровождающего руководителя с пути! Порядок снятия сигналов тот же, что и при производстве путевых работ.

Запрещается оставлять на пути дефектоскопную тележку без людей, которые в случае необходимости могли бы быстро снять их с пути.

11.4      Расчет усилия прикладываемого дефектоскопистом при движении дефектоскопа

Поскольку движение дефектоскопной тележки осуществляется за счет мышечных усилий дефектоскописта, для обеспечения комфортных условий труда, сохранение работоспособности работника и охраны его здоровья необходимо обеспечить выполнение требования ПОТ РМ 007, в части ограничения физических усилий при производстве работ.

Произведём расчет нагрузки, которую необходимо приложить для передвижения дефектоскопной тележки.

Исходные данные к расчету:

m - масса дефектоскопа = 30кг

f - коффициент трения = 0,05

Определить:

F - ?

Решения:

Известно, что Fтр всегда направлена противоположно действующей на тело внешней силе, стремящейся привести это тело в движение. До определенного момента Fтр увеличивается с возрастанием внешней силы, уравновешивая последнюю. Максимальное значение Fтр пропорционально модулю силы F давления, производимого телом на опору.

По третьему закону Ньютона сила F давления тела на опору равна модулю силе N реакции опоры. Поэтому максимальная сила трения покоя пропорциональна силе реакции опоры. Для модулей этих сил справедливо следующее соотношение:

Fтр = fN,

где f - коффициент трения.

Сила N реакции опоры по третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению силе G, т.е. уравновешивает её.

G = N = mg,

F = Fтр = fmg

F = 0,05*30*9,8 = 14,7кг

Ответ: Усилия, прикладываемые дефектоскопистом при движении дефектоскопной тележки составляет 14,7кг, что не превышает норму охраны труда при перемещении грузов на тележке (15кг).

11.5     
Опасность воздействия шума на организм человека

Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы). Шум возникает при механических колебаниях в твёрдых, жидких и газообразных средах.

Различают пять ступеней действия шума на человека в зависимости от уровня звукового давления. Если уровень звукового давления ниже порога слышимости, что соответствует полной тишине (первая ступень шума), то человек ощущает психологический дискомфорт. В природе такие условия практически не встречаются. Обычно человека окружает нормальный, привычный для него шумовой фон (вторая ступень действия шума) с уровнями звукового давления на средних частотах 15 - 35 дБ. Такой шум необходим для нормальной жизнедеятельности. При увеличении уровня звукового давления до 40 - 70 дБ наступает третья, психологическая, область действия шума. Этот шум, особенно если он неконтролируем и не несёт определённую информацию, оказывает раздражающее действие, не изменяя функций слуха и не мешая восприятию полезных сигналов. Он может снизить производительность умственного труда, ухудшить самочувствие. Например, мешающая музыка или разговор, шум оборудования и т.д. Уровни звуковых давлений 75 - 120 дБ (четвёртая область действия шума), характерные для производственных и транспортных шумов, производят неблагоприятное физиологическое действие. В этом случае значительно раньше, чем поражается орган слуха, страдает центральная нервная система (её вегетативная область), и сердечно-сосудистая система. Постоянный шум с уровнями звукового давления более 120 дБ, а также импульсный шум с уровнями, превышающими 150 дБ при длительности воздействия 100 мс и 160 дБ при длительности воздействия 5 мс, могут привести к акустической травме в виде значительного понижения слуха (пятая ступень действия шума). При постоянном шуме с уровнями 170 дБ и выше и импульсном шуме с уровнями 180 дБ и выше может наступить контузия и даже смерть. Вредность шума как фактора производственной среды и среды обитания человека приводит к необходимости ограничивать его уровни. Санитарные уровни шума нормируют двумя способами - методом предельных спектров (ПС) и методом уровня звука.

Порядок измерения уровней звука и расчёта регламентирован ГОСТ 20445-75. Существуют приборы - акустические дозиметры, при помощи которых непосредственно измеряют эквивалентный уровень звука.

11.6 ЭКОЛОГИЯ

Любой объект хозяйственной деятельности общества должен функционировать с учетом экологической безопасности и здоровья людей.

Воздействия объектов железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством дорог, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на лесных полосах и др.

На долю железнодорожного транспорта приходится 75% грузооборота и 40% пассажирооборота транспорта общего пользования в РФ. Такие объемы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов и, соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютным значениям загрязнение от железнодорожного транспорта значительно меньше, чем от автомобильного. Снижение масштабов воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду объясняется следующими основными причинами:

низким удельным расходом топлива на единицу транспортной работы

широким применением электрической тяги

меньшим отчуждением земель под железные дороги по сравнению с автомобильными.

Несмотря на перечисленные позитивные моменты, влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде всего, в загрязнении воздушной, водной среды и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.

Выбросы загрязняющих веществ от подвижных источников составляют в среднем 1,65 млн т в год. На железнодорожном транспорте имеется 35970 стационарных источников выбросов в атмосферу. От них поступают в атмосферу около 200 тыс.т загрязняющих веществ ежегодно, в том числе свыше 50 тыс.т твердых веществ, 140 тыс.т - газообразных.

Специфическими для железнодорожного транспорта являются предприятия по подготовке и пропитке шпал, щебеночные заводы, промывочно - пропарочные станции.

Пятнадцать шпалопропиточных заводов России производят подготовку и пропитку деревянных шпал, идущих на ремонт и строительство железнодорожных путей. Общий годовой объем перерабатываемой на них древесины -около 3 млн.куб.м. Шпалы пропитывают антисептиком, в состав которого входят каменноугольное и сланцевое масло. Процесс обработки шпал сопровождается выделением в воздушную среду нафталина, антрацена, аценафтена, бензола и т.д., то есть веществ, относящихся в большинстве своем к 2-му классу опасности. В целом все шпалопропиточные заводы страны выбрасывают в атмосферу до 10 т особо токсичных загрязняющих веществ ежегодно.

Помимо атмосферы, на шпалопропиточных заводах происходит загрязнение почвы и водоемов. Основными загрязнениями являются сланцевые и каменноугольные масла ,в состав которых входят фенолы, их накопление в почве опасно для живых организмов. Сточные воды шпалопропиточных заводов насыщены антисептиком, растворенными смолами, фенолами. Один шпалопропиточный завод сбрасывает в год от 40 до 150 тыс.куб.м производственных и хозяйственно-бытовых вод.

В отрасли функционирует около 100 предприятий по переработке щебня. Щебень добывают открытым способом в карьере с применением взрывных работ. Материалом служат горные породы. Получение щебня производится поэтапно. На всех этапах в воздух интенсивно выделяется минеральная пыль, содержащая свыше 70% диоксида кремния. Для снижения пылевых выбросов используют гидрообеспыливание и аспирацию (принудительный отсос пыли). Сточные воды щебеночного завода образуются при промывке щебня. Они могут представлять опасность для экосистем при попадании в близлежащие водоемы.

Железнодорожный транспорт является крупным водопотребителем. Объемы потребляемой воды постоянно растут. Вода используется практически во всех производственных процессах. Частично вода расходуется безвозвратно. Большая часть может быть собрана и повторно использована, однако в настоящее время доля повторного и оборотного водоснабжения на предприятиях железнодорожного транспорта составляет лишь 30% ,а остальная вода после однократного использования сбрасывается в поверхностные водоемы.

При строительстве железных дорог оказывается сильное воздействие на естественные экосистемы.

При проведении буровзрывных и отделочных работ происходит механическое и химическое загрязнение среды. С открытых складов строительных материалов выветриваются твердые частицы, пыль и другие мелкодисперсные вещества.

Укладка балласта при строительстве и реконструкции железнодорожных линий является еще одним негативным аспектом воздействия на здоровья людей. В качестве балласта сейчас используется смесь щебня и отходов асбестового производства. Ежегодно производят более 3,8 млн куб.м балласта с содержанием асбеста, и примерно 50% путей уложено с использованием асбестового балласта. экологическая опасность применения асбестосодержащего балласта состоит в том, что он при погрузке, транспортировке, хранении и укладке вызывает сильную запыленность. Даже после его укладки в период эксплуатации дороги поднимающаяся от движения поездов асбестовая пыль распространяется на 50-100 м от колеи. Высокая степень содержания асбестовой пыли на рабочих местах приводит к ряду профессиональных заболеваний, таких как асбестоз, хронический бронхит, трахеобронхит и может привести к возникновению злокачественных опухолей легких.

Строительство железных дорог связано с изъятием земельных ресурсов под постоянные и временные сооружения, коммуникации. Общая площадь земель, нарушенных при сооружении железных дорог и разработке нерудных полезных ископаемых для этих целей составляет 1266 га.

Ежегодно с изъятием земель происходит уничтожение зеленых насаждений, в первую очередь лесов. По статистическим данным, сооружение 1 км железных дорог сопровождается вырубкой леса на площади от 3 до 20га. После окончания строительства требуется проводить лесонасаждение вдоль железнодорожных линий для защиты от неблагоприятных явлений (метель, заносы и т.п.) и техногенного загрязнения. Кроме того, лесные насаждения вдоль железных дорог способны защищать сельскохозяйственные земли от загрязнения выбросами вредных веществ, образующихся при перевозке грузов.

При строительстве железнодорожных магистралей, предприятий и сооружений должно быть обеспечено выполнение требований по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, изложенных в природоохранных законах, санитарных и строительных правил и нормах, стандартах в области охраны труда.

Экологические требования при проектировании железных дорог и объектов могут быть сформулированы следующим образом : под новые железные дороги и объекты следует изымать строго обоснованное количество земель с учетом минимального ущерба для сельскохозяйственных угодий, плодородный слой почв должен сниматься, храниться и использоваться для землевания нарушенных земель, нарушенные земли при размещении и строительстве должны подвергаться технической и биологической рекультивации, недопустимы разрушение достопримечательных памятников природы, исторических памятников и охраняемых ландшафтов, вырубка лесов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте на основе статических данных из отчетов центра «Диагностика» проведен анализ причин появления характерных дефектов в рельсах. Предложена методика натурного обследования мест появления дефектов в рельсах. Показана роль параметров рельсошпальной решетки в системе взаимодействия колеса с рельсом и разработаны показатели качества рельсошпальной решетки. Проведены лабораторные исследования ширины колеи.

Основной вывод после проделанной работы - причиной появления большинства усталостных дефектов в рельсах является не плохое качество рельса, а его локальная перегрузка в местах рельсошпальной решетки с отступлениями, ведущими к ударному взаимодействию колеса с рельсом. По силе ударного воздействия о рельс прогнозируется место зарождения и развития дефекта, а по величине удара срок службы рельса в пути.

Дипломный проект имеет практическую ценность, так как на данный момент такой вид диагностики и прогнозирования дефектов в рельсах не ведется и является новшеством в современной диагностике.

На основе анализа лент путеизмерительного вагона, включая измерение дополнительных параметров, предложенный способ диагностики и прогнозирования дефектов рельсов позволит увеличить рабочий ресурс рельсов и, несомненно, не только увеличит безопасность движения поездов, но и снизит эксплуатационные затраты на контроль рельсов и замену повреждённых без дальнейшего повышения материалоёмкости рельсов и верхнего строения пути в целом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шахунянц Г.М. Проектирование железнодорожного пути. М.: Транспорт, 1972.

. Шахунянц Г.М. Износ рельсов в суровых климатических условиях. - Путь и путевое хозяйство, 1975, №2, с. 40-42.

. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М: Транспорт, 1987.

. Чернышев М.А., Крейнис З.Л. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1985.

. Крейнис З.Л., Федоров И.В. Железнодорожный путь - М.: «Вариант», 2000.

. Крейнис З.Л., Коршикова Н.П. Техническое обслуживание и ремонт

железнодорожного пути. М.: УМК МПС России, 2001.

. Яковлева Т.Г. Железнодорожный путь - М.: Транспорт, 2001.

. Нормативно - техническая документация НТД/ЦП (1-3)-93. М.: Транспорт, 1993.

. Нормативно - техническая документация НТД/ЦП (1-3)-2002 (для опытной проверки). ЦП МПС М. 2002.

. Ершов О.П. Расчет поперечных горизонтальных сил в кривых. - ТР. ЦНИИ МПС, 1966, вып. 301.

. Каменский В.Б., Горбов Л.Д. Справочник дорожного мастера и бригадира пути. М.: Транспорт, 1985.

. Тимошенко С.П., Гудьер Д.Ж. Теория упругости. М.: Наука, 1979.

. Лехно И.Б. Путевое хозяйство. М.: Транспорт, 1990.

. Виноградов В.В., Никонова А.М. Расчеты и проектирование железнодорожного пути. М. 2003.

. Кузнецов В.В., Лысюк В.С. Причины и механизм контактно-усталостных отказов рельсов Р65. Вестник ВНИИЖТ, 2000, №6.

. Лысюк В.С., Бугаенко В.М. Повреждения рельсов и их диагностика. М. 2006.

. Архангельский С.В., Каменский В.Б., Конаков В.П. Автоматизированные средства контроля параметров рельсовой колеи на базе вагонов - лабораторий. Самара. 2002.

. Коломбет Е.А. СОД-МД. Руководство по эксплуатации для вагона путеизмерителя. М. 2007.

. Болотин В.И., Лаптев В.А., Лысюк В.С., Шульга В.Я.. Путь и безопасность движения поездов. 3-е изд. М.: Транспорт, 1994.

. Отчеты центра «Диагностика» ГЖД за 2006, 2007 гг.

. Иванов П.С., Малов Е.В., Кулемин В.Н., Русин А.Н., Улучшение качества рельсошпальной решетки. Путь и путевое хозяйство №11, 1998.

. Иванов П.С. Шарадзе О.Х., Малов Е.В., Кулемин В.Н. Причины усталостного разрушения рельсовых плетей бесстыкового пути и меры по их устранению. Информационный листок ГЖД. ДЦИР. 1997.

. Иванов П.С. Шарадзе О.Х., Малов Е.В., Кулемин В.Н. Влияние ширины колеи и качества рельсошпальной решетки на интенсивность износа элементов взаимодействия пути и подвижного состава. Сборник тезисов и докладов. Новосибирск. 1997.

. Иванов П.С, Ермоленко В.А., Клочко А.П., Зайцев Н.И. Исследование усталостных дефектов рельсов и их классификация. Сборник научных трудов «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборостроении и машиностроении», том №1, М. МГТУ им. Баумана. 2002.

. Иванов П.С., Конов Ю.В., Зайцев Н.И., Филиппов А.И. Дефекты в рельсах, причины зарождения и развитие, классификация. Труды XVI Российского научно-технической конференции «Диагностика и неразрушающий контроль», С.Петербург. 2002.

. Иванов П.С. Подборка публикаций и издания других сотрудников ГЖД по дефектам и изломам рельсов.

. Певзнер В.О. Причины бокового износа и рельсов на прямых и кривых участках пути. «Путь и путевое хозяйство» №6. 2001.

. Певзнер В.О. Природа дефектов в рельсах. Газета «Гудок» .2003.

. Графкина М.В. Охрана труда и производственная безопасность. М.: Проспект, 2008.

. Сибаров Ю.Г.. Охрана труда на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1981.

. Бобин Е.В. Борьба с шумом и вибрацией на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1973.

. Правила по охране труда при содержании и ремонте железнодорожного пути и сооружений. М.: Транспорт, 1999.

. Вибрационная безопасность. Общие требования. ГОСТ 12.1.012-90.

. Методы и средства вибрационной защиты. Классификация. ГОСТ 12.4.046-78.

. Вибрация. Методы измерения на рабочих местах в производственных помещениях. ГОСТ 12.1.043-84.

. Антонов И.А., Экономика, организация, планирование путевого хозяйства. М. Транспорт. 1980.

. Фришман М.А. Конструкция железнодорожного пути и его содержание. М. Транспорт. 1987.

. Правила Технической Эксплуатации железных дорог РФ. М. Транспорт 2000.

. Яковлева Т.Г. Железнодорожный путь. М. Транспорт. 1999.

. Типовые обоснованные нормы времени на работы по текущему содержанию пути. М. Транспорт. 1999.

. Типовая инструкция по охране труда монтеров пути. М. Транспорт. 1991.

. Указание МПС от 29.11.97г. № С-13У «Об утверждении среднесетевых норм расхода материалов и изделий на текущее содержание, планово-предупредительную выправку, ремонт пути и других устройств путевого хозяйства».

. Приказ МПС РФ № 8Ц от 15.04.97. «О нормативах труда на текущее содержание пути и стимулировании его качества».

. Тимченко Г.В. Единые требования по оформлению курсовых и дипломных проектов. М. РГОТУПС. 2004.