автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Научное обоснование и разработка переносных конструкций временных узкоколейных железных лесовозных дорог

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Существующие конструкщш временных путей (усов) на лесовозных автомобильных дорогах.

1.2. Существующие конструкции временных путей лесовозных узкоколейных временных железных дорог.

1.3. Обзор исследований по конструкции усов лесовозных дорог.

1.4. Направления совершенствования конструкции усов на лесовозных УЖД.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНВЕНТАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ УСОВ УЖД.

2.1. Расчет расстояния межд1у продольными лежнями и эпюра укладки шпал.

2.2. Расчет толщины продольного лежня.

3. ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРНОСНЫХ ЗВЕНЬЕВ.

3.1. Технические требования к переносньпл конструкциям.

3.2. Закладка опытных участков.

3.3. Статистические характеристики опытных участков.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

НА ОПЫТНОМ УЧАСТКЕ.

4.1. Методика проведения экспериментов.

4.2. Анализ экспериментального материала.

4.3. Динамическое воздействие тепловоза ТУ7 на переносные конструкции элементов временных путей.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ УСОВ ЛЕСОВОЗНЫХ УЖД.

5.1. Обоснование эффективности использования переносных конструкций.

5.2. Сравнение технико-экономических показателей строительства временных дорог.

5.2.1. Выбор и расчеты базового варианта.

5.2.2. Ручной способ укладки пути.

5.2.3. Машинный способ укладки пути.

5.2.4. Затраты на монтаж и демонтаж рельсошпальной решетки.

5.2.5. Дорожные затраты (базовый вариант).

5.2.6. Сборка и перевозка инвентарных конструкций.

5.2.7. Калькуляция строительных затрат.

Одна из характерных особенностей лесозаготовительного производства заключается в необходимости освоения больших территорий, что связано со сравнительно малой концентрацией древесины на единице площади. В результате объем транспортного строительства в лесной промьшшенности весьма значителен. По данным ЦНИИМЭ для вьшозки 1 млн.мЛ древесины необходимо вновь построить 7 км лесовозной магистрали, 33 км веток и 160-170 км временных путей (усов).

Временные пути (усы) являются частью общей транспортной сети по освоению лесного массива, их протяженность достигает 80-85 % общей длины всех категорий путей по освоению лесного массива. Так как продолжительность их эксплуатации обычно не превьппает 1 года, а скорость движения подвижного состава незначительна, то они технически менее совершенны, чем постоянные пути (магистраль и ветки).

Временные пути устраиваются силами и средствами непосредственно лесозаготовительного предприятия, а связанные с этим затраты относятся на себестоимость продукции. Строительство временных путей входит в круг вопросов производственной деятельности леспромхозов и является одним из решающих условий обеспечения ритмичности лесозаготовительного производства. Выбор рациональной конструкции уса и их размещение на местности влияют на ряд важных статей затрат лесозаготовительного производства. Работы по устройству и содержанию усов составляют свьппе одной трети трудозатрат по всем подготовительным работам.

Железнодорожный путь на усах сзтцественно отличается от его конструкции на магистралях и ветках. Нельзя не учитьшать, что конкретная конструкция уса в определяющей мере зависит от почвенно-грунтовых условий местности. Однако применяющиеся на практике конструкции лесовозных усов УЖД и качество их постройки часто не обеспечивают безаварийную работу подвижного состава.

Совершенствование конструкции и технологии строительства усов лесовозных УЖД предусматривает в разработках типовых конструкций усов с учетом почвенно-грунтовых условий. Содержание исследований предусматривает изучение размещения, конструкции, технического состояния и технологии строительства усов УЖД.

Узкоколейные железные лесовозные дороги зарекомендовали себя как надежный вид транспорта, устойчиво работающий в течение года независимо от сезонных и атмосферных условий.

Большая протяженность ежегодного строительства временных лесовозных дорог (усов), небольшой срок эксплуатации отдельного уса вьщвигают особые требования к конструкциям верхнего строения УЖД, а именно минимальные материальные затраты и неоднократное использование деловой древесины.

На строительстве временных путей используются различные конструкции верхних строений узкоколейных железных дорог.

Традиционным является путь, в виде уложенной рельсошпальной решетки с последующей балластировкой. На болотистых местах, грунт которых не пригоден для возведе1пш насьши (балластировки), а продольная ввозка балласта связана со значительными затратами, рекомендуется применять при строительстве временньк путей безбалластные конструкции различного вида. При этом расход условной древесины колеблется от 80-180 и более мЛ на один километр пути. Повторно лесоматериалы практически в дальнейшем не используется.

Целью работы является создание на основе теоретических и экспериментальных исследований сборно-разборных, переносных конструкций временных лесовозных дорог. В отличие от существующих конструкций, они обладают высокими эксплуатационными качествами, низкой стоимостью, многократностью в использовании их в технологическом процессе.

В работе рассматриваются следуюшце вопросы;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая результаты теоретических и экспериментальных исследований, можно сделать следующие вьшоды:

1. Одним из перспективных направлений строительства временных железных дорог является использование переносных инвентарных конструкций, которые укладываются непосредственно на грунтах с различными несущими способностями. Эти конструкции могут использоваться многократно.

2. Транспортное освоение лесных массивов обусловлено строительством временных дорог на дренирующих грунтах и с низкой несущей способностью. Существующие способы строительства временных узкоколейных железных дорог, особенно на грунтах с низкой несущей способностью, трудоемкие, с большими расходами лесоматериалов, которая повторно не используется. Предложенные конструкции позволяют укладьшать путь непосредственно на различные виды грунтов, с многократным их применением

3. Для всех предложенных конструкций обоснованы технология изготовления, размеры и допуски деревянных конструкций, возможность применения комплексной механизации на изготовление конструкций, монтаж и демонтаж временных дорог.

4. Изготовление переносных конструкций вьшолняется непосредственно на лесосеке (звеносборочная база). Рекомендуется использовать древесину хвойных пород диаметром от 12 см, что обеспечивает экономию лесоматериалов на 1 км пути не менее 70 мА

5. Предложено целесообразное размещение временных дорог, что в большинстве случаев сокращает общую протяженность путей и, в свою очередь, обеспечивает ресурсосбережения.

6. При использовании переносных конструкций нарушение мохорасти-тельного слоя не наблюдается, что благоприятно отражается на водно-тепловом режиме почв. Грунты в меньшей степени подвергаются термокарстам, эрозии, солифлюкции, промерзанию. Уменьшается экологическая напряженность и сохраняется окружающая среда.

7. Случайнью непрерьшные геометрические и силовые неровности железнодорожного пути распределяются по закону близкому к нормальному распределения. Основными вероятностными параметрами, характеризующими случайные непрерьшные неровности пути, являются корреляционная функция и спектральная плотность. Обе эти функции зависят в основном от

144 формы и разрьшов геометрических и силовых неровностей и скорости движения подвижного состава.

8. Теоретические результаты исследований показьшают, что на временных дорогах с переносньпли конструкциями дисперсия находится в пределах 14,89-24,82, время корреляционной связи 5-7 с. На традиционных временных дорогах дисперсия колеблется в пределах 35,41-46,04, время корреляционной связи 13-16 с. Спектральная плотность на участке с инвентарными конструкциями в 1,3-3 раза меньше, поэтому ровность пути предлагаемьгх конструкций вьппе.

9. Средние силовые осадки рельсовых нитей на опытных участках составили 20,8-33,7 мм, осадки стьпсов инвентарных конструкций того же порядка, что и рельсовой колеи. В традиционных конструкциях пути осадки рельсовых нитей меньше на 15-20%. Осадка стьпсов больше, и наблюдается характерный перелом для данных конструкций. Следовательно, предлагаемая временная дорога работает как единая конструкция.

10. Опытно-промьппленная проверка предлагаемых конструкций подтверждает их работоспособность на слабых основаниях. После пяти месяцев эксплуатации предлагаемой конструкции и балластированного участка пути абсолютные осадки не превьппают 0,22м, при этом технические характеристики аналогичны. На предлагаемой конструкции пути эксплуатационная скорость движения в 2 - 2,5 раза вьппе, чем на временных дорогах.

П. Первоначальные стоимости 1 км традиционного пути и предлагаемой конструкции одного порядка. При 8-кратном использовании инвентарных конструкций стоимость снижается в 3 раза.

1. Общесоюзные нормы технологического проектирования лесозаготовительных предприятий. - Л.: Леей, пром-сть, 1986. - 229 с.

2. Павлов Ф.А. Покрытия лесных дорог. М.: Лесн. пром-сть, 198°. - 86 с.

3. Проблемы железнодорожного транспорта на лесозаготовках // Лесоэкс-плуатапдя и лесосплав/ ВНИПИЭИлеспром, 1998. вьш. 8. - 35 с.

4. Технические указания по проектированию лесозаготовительных предприятий. Л.: Лесн. пром-сть, 1964. - 64 с.

5. Технологические карты на строительство временных железнодорожных путей колеи 75° мм с применением строительно-ремонтного поезда. М., 1967. - 168 с.

6. Строительство лесовозных узкоколейных железных дорог с применением СРП-2//лесоэксплуатация и лесосплав/ВНИПИЭИлеспром, 1975.-вьш. 1.26 с.

7. Исавнин Н.В. Строительство временных дорог на Алапаевской УЖД // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИПИЭИлеспром, 1975, №13. С. 7-8.

8. Дожанов И.В. Организация механизированного строительства магистралей, веток и усов УЖД в объединении «Удмуртлес» // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИПИЭИлеспром, 1974. №12. - С. 7.

9. Кузнецов Э.А. Механизация дорожно-строительных и ремонтных работ на лесовозных УЖД Кировской области // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИПИЭИлеспром, 1974. №12. - С. 9.

10. Ю.Приходько В.И. Строительство и содержание УЖД в Зебялковском леспромхозе // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИПИЭИлеспром, 1972. -№25.-С. 11.

11. Меркушев Н.К., Колесов Н.И., Павлов В.В. Опыт строительства усов УЖД // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИПИЭИлеспром, 1973. №5. - С. 18.

12. Гутерман Л.Г., Головкин Г.А. Организация работы узкоколейных желез-Бпых дорог, их строительство и содержание // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИПИЭИлеспром, 1972. №2°. - С. 7-8.

13. Глазьиев В. А., Поздеев И. А., Долговых Г.П. Развиваем мощности УЖД // Лесн. пром-сть. 1982. - №2. - С. 8-9.

14. Герц Н.Ф. Надежная УЖД основа ритмичной работы // Лесн. пром-сть. -1982. № 2.-С. 13-14.

15. Гурьев Т.А. Исследование работы шпал временных узкоколейных железных дорог.: Диссертация. Архангельск. - 1963.

16. Гурьев Т. А. Расчет узкоколейного пути на продольных лежнях. // Изв. ВУЗов. Лесн. журн. 1959. - №8 - С. 15-16.

17. Гурьев Т. А. О расчете рельсов и лежней // Изв. ВУЗов. Лесн. журн. 1960.- №2. -С. 12.

18. Гурьев Т.А. О влиянии смежных шпал на осадку дуги // Изв. ВУЗов. Лесн. журн. 1960. 33. - С. 22.

19. Гурьев Т.А. О расчете узкоколейных шпал. // Изв. ВУЗов. Лесн. журн. -1961.-№3.-С. 11.

20. Гурьев Т.А. остаточные осадки шпал и перекосы рельсов временньж узкоколейных железнодорожных путей. // Изв. ВУЗов. Лесн. журн. 1963.-№6.- С. 34.

21. Гурьев Т.А. Конструкция верхнего строения лесовозных дорог УЖД // Лесн. пром-сть. 1970. - №12. - С. 29.

22. Совершенствование конструкции техническим норм строительства и организации эксплуатаици временных путей лесовозных УЖД. // Отчет по научно- исследовательской работе./ АЛТИ; Руководитель В.В. Щелкунов. -Архангельск. 1976.

23. Разработка и совершенствование конструкции, технологии и организации строительства временных автомобильных лесовозных дорог (усов). // Отчет по научно-исследовательской работе. / СевНИИП. 1982. -Тема 4.

24. Совершенствование конструкции усов лесовозных УЖД: (Промежуточный отчет) / АЛТИ; Руководитель темы Калинин Г.А.; № х-28-82. - Архан-гельск-1982. - 92 с.

25. Галин Л.А. Контактные задачи теории упругости. М., - 1953. - 264 с.

26. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М., - 1953. - 659 с.

27. Ильин Б.А., Кувалдин Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. М.: Лесн. пром-сть. - 1982. - 384 с.

28. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1969. - 615 с.

29. Технологические указания по содержанию лесовозных железных дорог колеи 750 мм. М.: Лесн. пром-сть. - 1968. - 168 с.

30. СНиП 2-25-80. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат. - 1982.

31. Правила производства расчетов узкоколейного пути (колея 750 мм) на прочность . М.: Трансжелдориздат. - 1963. - 64 с.

32. Евгеньев И.Е. Защита природной среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог. М.

33. Моркавцов Г.Ф. Временнью пути лесовозных железных дорог. М: Лесн. пром-сть. - 1989. - 70 с.

34. Технические указания по содержанию узкоколейных железных дорог. М.: Лесн. пром-сть. 1985.- 197 с.

35. СНиП 2.05.07-91. Промьдпленный транспорт./Госстрой СССР. М.,1992. -120 с.

36. Правила технической эксплуатации узкоколейных железных лесовозных дорог. М.: Лесн. пром-сть. - 1981. - 109 с.

37. Анастасюк Ю.М., Плакса Л.Н. Состояние и пути совершенствования строительства временных лесовозных дорог: Обзор. Информ / ВНИПИЭИ-леспром. М., 1991. - 52 с.

38. Казанцев В.В., Калинин Г.А. Определение оптимального расстояния между усами. // Лесн. пром-сть. №9. - С. 26-27.

39. Невский Б.Л. Справочная книга по номографии. М., 1951. 376 с,

40. Проблема железнодорожного транспорта на лесозаготовках // Лесоэксплуатация и лесосплав / ВНИГШЭИлеспром. М., 1998. - Вьш. 8. - 35 с.

41. Калинин Г.А. Воздействие узкоколейного железнодорожного пути и лесовозного подвижного состава . Архангельск. - 1973. - 62 с.

42. Разработка новой технологии содержания и ремонта УЖД, обеспечивающей продление срока службы элементов верхнего строения пути: Отчет ОНИР / АЛТИ; Руководитель Г.А. Калинин. Архангельск, - 1985. - 95 с.

43. Калинин Г.А. Размещение транспортной сети в лесном массиве. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Архангельск: РИО АЛТИ, 1988. - 19 с.

44. Калинин Г.А. Узкоколейные усы с переносным основанием // Лесн. промсть. 1970. - №12. - С. 9.

45. Буторин H.H., Казанцев В.В., Калинин Г.А. Расчет на прочность переносного элемента временного пути УЖД.//Изв. ВУЗов. Леей, жури.- 1986. -№2.- С.43-47

46. Вырко Н.П. Сухопутный транспорт леса. Минск, 1987. - 437 с.

47. Венцель Е.С., Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. М.- 1983.-414 с.

48. Смирнов Н.В., Дзшин И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М. - 1969. - 511 с.

49. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механика грунтов. М.- 1986. 239 с.

50. Финицкий СМ., Недорезов И.А. Путь и путевое хозяйство железных дорог США.-М.- 1987.-215 с.

51. Роттенберг Р.В. Подвеска автомобиля и колебания. М.; Мапназ, 1960.354 с.

52. Хайнер З.Э., Нерсетт С. Решение обьпсновенных дифференциальных зфав-нений. М.: Мир, 1990. - 512 с.

53. Жабин В.И., Калинин Г.А., Щелкунов В.В. Воздействие лесовозного подвижного состава на железнодорожный путь. Архангельск; Сев. зап. из-дат-во, - 1976 - 100 с.

54. Безухов Н.И. Теория упругости и пластичности. М.: Гостехиздат, 1953.420 с.

55. Горбунов-Посадов М.Н., Маликова Т.А., Соломин Д.И. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1984. - 679 с.

56. Единые нормы трудоемкости лесозаготовительных работ // Минлесбум-пром ЦБНТИ. Архангельск. - 1973. - 50 с.

57. Общесоюзные нормы технологического проектирования лесозаготовительных предприятий: ОНТП 02-85 / Минлеспром. Л., 1981. - 233 с.

58. Сборник норм вьфаботки (времени) и расценок на основные, подготовительно-вспомогательные и хозяйственные работы на лесозаготовках / Ар-хангельсклеспром . Архангельск, 1985. -232 с.

59. СНиП 2.05.07-91. Промьппленный транспорт / Госстрой СССР. М.: АПП.1491. ЦБНТИ . 1992. 120 с.

60. Коган А.Я. Вертикальные динамические силы, действующие на путь. Труды ЦНИИ МПС, вьш. 402. М., Транспорт, 1969. 58 с.

61. Казанцев В.В. Применение переносных конструкций усов на УЖД // Тезе-сы докладов международной научно-технической конференции / Под ред. А.И. Сафронова. Екатеринбург; УГЛТА. Екатеринбург, 2001. - С196 -197.

62. Узкоколейные тепловозы ТУ6 и ТУ7/ Под ред. A.A. Глызина. М.: Транспорт, 1976. - 208 с.

63. Казанцев В.В., Жабин В.И. Оценка состояния деревянных шпал промьпп ленных железных дорог. // Изв. вузов Лесной журнал. 1999. №2 - 3. - С. 84-86.