автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Устранение условий преждевременного выхода рельсовых плетей железнодорожного пути

МЕЖДУНАРОДНЫЙ МЕЖАКАДЕМИЧЕСКИЙ СОЮЗ

На правах рукописи УДК 625.143.3;625.031.4

ДАНЬКОВ СЕРГЕЙ ФЕДОРОВИЧ Инженер

УСТРАНЕНИЕ УСЛОВИЙ ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО ВЫХОДА РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Специальность: 05.02.22 Организация производства

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Москва - 2012

Работа выполнена на Горьковской железной дороге - филиале ОАО «РЖД»

Научный руководитель: доктор технических наук профессор Иванов Петр Степанович

Официальные оппоненты:

1. доктор технических наук профессор Спиридонов Эрнст Серафимович

2. кандидат технических наук Букин Михаил Николаевич

Защита состоится « С\5~» С^ОН^ 2012 г. На заседании диссертационного Совета Д-011.024 МАИ.032, Высшей Межакадемической Аттестационной Комиссии.

С диссертацией можно ознакомиться в диссертационном Совете МАИ, г.Москва, Минаевский переулок, дом 2, ауд. 7518

Автореферат разослан: « »_елл-я. 2012 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экз., заверенные печатью, просим направлять по адресу: 603011, г.Н.Новгород, пл.Комсомольская, дом 3, НФ МИИТа. Ученому секретарю Совета Г.Е.Лазареву.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Д-011.024. МАИ.032, академик, Лазарев

Доктор технических наук профессор Георгий Евграфович

... -

с I

-у

";У.1|ЛІ'І .-||>І і (• ід« !.:1І,: ІИ:); і.кд

:• о і

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Железнодорожный транспорт Российской Федерации в настоящее время работает в рыночных условиях и находится на этапе структурных преобразований, нацеленных на снижение эксплуатационных расходов и повышение эффективности его работы. На долю железнодорожного транспорта приходится около 50% пассажирооборота и более половины внутреннего грузооборота.

Для полного удовлетворения потребностей населения в перевозках грузов и пассажиров с требуемой надежностью и безопасностью, железнодорожный путь всегда должен находиться в исправном состоянии, обеспечивать требуемую стабильность и надежность, а также характеризоваться низкими эксплуатационными расходами и низкой балльностью по лентам вагона-путеизмерителя.

Под воздействием природных условий и поездной динамической нагрузки, железнодорожный путь расстраивается, что характеризуется появлением многочисленных неисправностей, таких как уширение и сужение колеи, появление перекосов, просадок, толчков, выплесков, пучин, угона пути и прочих остаточных деформаций пути, ведущих к ускоренному износу и выходу из строя всех элементов рельсошпальной решетки.

Появление перечисленных и многих других расстройств, отказов и разрушений элементов рельсошпальной решетки связано с действием дополнительных локальных напряжений, возникающих в рельсовых плетях железнодорожного пути. Особое значение в появлении в рельсах дополнительных нагрузок связано с качеством взаимодействия пути и подвижного состава и особенно с качеством изготовления железобетонных шпал и элементов рельсового скрепления, которое можно охарактеризовать как качество рельсошпальной решетки.

На некачественной рельсошпальной решетке с отклонениями по параметрам рельсовой колеи, при движении поезда возникает нерасчетное взаимодействие пути и подвижного состава с локальной перегрузкой элементов взаимодействия по длине пути. Как правило, нерасчетное взаимодействие пути и подвижного состава сопровождается ударным воздействием колеса о рельс с перегрузкой зоны взаимодействия. При ударном взаимодействии колеса и рельса в головке рельса возникают напряжения, превышающие предел выносливости. При этом в головке рельса зарождаются и начинают развиваться трещины контактно-устшюстного происхождения имеющие горизонтальную или вертикальную или поперечную ориентацию.

В результате, в головке рельса появляются дефекты контактно-усталостного происхождения по кодам 10,11, 17, 21, 30, доля которых от общего количества дефектов в рельсах достигает 70%.

Исследованию вопросов зарождения и развития дефектов в головке рельсов контактно-усталостного происхождения посвящены работы Альбрехта В.Г.,Абдурашимова А., Ангелейко В.И., Барабошина В.Ф., Барыкина Ф.Д.,

Вериго М.Ф., Варазгина Е.С., Волошко Ю.Д., Ефремова Ю.В., Евдокимова Б. А., Иванова П.С., Клинова С.И., Кохова Л.Д., Крысанова Л.Г., Лысюка B.C., Соломонова С.А., Сырейщикова Ю.П., Смирнова М.Г., Терехова Л.Н., Цуканова П.П., Чередниченко СП., Шура Е.А. и многих других исследователей.

Поскольку вопрос зарождения и развития дефектов в рельсах контактно-усталостного происхождения связан с напряженно-деформированным состоянием рельсовой плети, теорией прочности и теорией усталости, то в теоретическом и расчетном плане представляют интерес работы Афанасьева H.H., Болотина В.В., Волкова С.Д., Гребенюка В.М., Давыденкова H.H., Карненко Г.В., Кликова H.A., Когаева В.П., Нефедова С.Ф., Одинга И.А., Самохоцкого А.И., Серенсена СВ., Соколова Л.Д., Трощенко В.Г., Ужика Г.В., Яковлева В.Ф. и других. А также зарубежных ученых Бакофен У.А., Вуд У.А., Гарисс У.Дж., Томисон Н., Паркер Э.Р., Фенкор А.Дж, Гролер Г.Дж, Коффен Л.Ф., Майнер М.А., Форст Н.Е., Хомнель М. и другие.

Настоящая работа посвящена исследованию условий зарождения и развития дефектов контактно-усталостного происхождения в головке рельсов, на начальной стадии эксплуатации железнодорожного пути, которые определяют преждевременный выход рельсов из строя и снижают рабочий ресурс рельсовых плетей.

Цель работы. Исследование природы зарождения и развития усталостных трещин головке рельса при взаимодействии пути и подвижного состава. Сбор и обработка статистических данных. Метрологические исследования и контроль качества изготовления рельсошпальной решетки. Расчет напряженно-деформированного состояния рельсовой плети под поездной нагрузкой. Разработка методики натурного обследования мест зарождения и развития дефектов. Поиск причин и механизма усталостного разрушения рельсов.

Методы исследований. В работе методом натурного обследования установлена природа усталостных дефектов в головке рельса, а также методом математического моделирования был исследован процесс зарождения и развития усталостных дефектов в головке рельсов. Результаты статистического анализа по дефектам рельсов были обработаны методом математической статистики.

Научная новизна. Заключается в разработке и исследовании рабочей гипотезы о зарождении и развитии усталостных дефектов в головке рельса в результате ударного взаимодействия колесной пары подвижного состава с боковой рабочей гранью рельса. По степени отступлений в рельсошпальной решетке рассчитывается величина удара колеса о рельс. Получена зависимость силы удара от скорости движения поезда, осевой нагрузки и величины бокового смещения колесной пары подвижного состава как для номинальных параметров колесной пары, так и для колесных пар подвижного состава с искажениями по геометрическим размерам.

Достоверность. Достоверность научных положений работы подтверждается данными натурных обследований по методике НИЦ-ПУТЬ на опытных участках пути Горьковской ж.д. с наибольшим количеством изломов рельсов в пути под поездами и на участках с наибольшим количеством

усталостных дефектов в рельсах, а также высокой сходимостью результатов расчета и фактических данных.

Практическая ценность. Установлена природа усталостных дефектов в головке рельса, как результат ударного воздействия колесной пары подвижного состава с боковой рабочей гранью рельса при поперечном смещении колесной пары в пути на рельсах с разной подуклонкой в колее.

Реализация исследований. Разработана система повышения качества рельсошпальной решетки, собираемой на звеносборочных базах ПМС, которая внедрена во всех ПМС Горьковской ж.д.

Основные результаты работы внедрены в технологические процессы капитального ремонта пути на ГЖД и используются в дипломном проектировании по кафедре «Железнодорожный путь, машины и оборудование» НФ МИИТ и методические указания «Система контроля качества рельсошпальной решетки железнодорожного пути», МИИТ, Москва, 2010 год.

Апробация работы. Основное содержание работы доложено на научных семинарах кафедр «железнодорожный путь», машины и оборудование», «Путь и путевое хозяйство», на научно-практических, конференциях «Безопасность движения поездов» в 2008, 2009, 2010, 2011 годах г. Москва, МИИТ.

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 17 печатных работ.

1 АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПО ДЕФЕКТАМ РЕЛЬСОВ НА ГЖД И НА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

1.1 Статистические данные по дефектам рельсов

В Таблицах 1.1 и 1.2 представлено общее количество изъятия дефектных и остродефектных рельсов с пути за год по основным дефектам с 1991г. по 2010 год, как на ГЖД, так и на сети дорог РФ в соответствии с отчетными формами ПО-1 и ПО-4. Здесь же приведены сведения о суммарном изъятии рельсов по группам дефектов, по суммарному количеству дефектов в головке, шейке и подошве рельсов, общее годовое изъятие рельсов и значения коэффициента выхода рельсов. В Таблицах 1.3 и 1.4 представлены количество дефектных и остродефектных рельсов наибольших по количеству, снимаемых с пути на сети дорог РФ и на ГЖД в период с 2000 по 2010 год (форма ПО-4). В Таблице 1.5 представлены количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с пути на ГЖД в 2007г. с разбивкой по пропущенному тоннажу.

Статистические данные по количеству дефектных и остродефектных рельсов на ГЖД и на сети железных дорог РФ представлены графически на Рис. 1.1 и Рис. 1.2. На Рис. 1.3 представлено количество изломов рельсов в пути под поездами по годам на ГЖД и на сети дорог РФ, а на Рис. 1.4 - дана структура дефектов рельсов, снимаемых с пути на сети железных дорог РФ. На Рис. 1.5 в графическом виде представлен общий грузооборот на сети дорог РФ с 1991г. по 2010г. в миллионах тарифных ткм брутто. На Рис. 1.6 представлены значения коэффициентов выхода рельсов по годам на сети дорог РФ с 1991г., а на Рис.1.7 представлена общая структура дефектных рельсов, снимаемых с пути ежегодно также с 1991 года.

По статистическим данным, приведенным в табличной и графической форме, можно констатировать:

1. Общее количество дефектных рельсов на ГЖД, лежащих в пути, увеличилось с 8900 шт. в 1990г. до 58000 шт. в 1994г. и снизилось до 4300 рельсов в 2011 году.

2. Количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с пути на ГЖД за год увеличилось с 3600 шт. в 1990г. до 20000 в 1994г. и снизилось до 7500 шт. в 2011 году.

3. Количество дефектных рельсов на сети дорог РФ увеличилось с 92000 в 1991г. до 490000 в 1995г. и снизилось до 58000 шт. в 2011 году.

4. Количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с пути на сети ж.д. РФ за год увеличилось с 87000 шт. в 1991г. до 157000 штук в 1995г. и снизилось до 105000 шт. в 2011 году.

5. Наибольшее количество изломов рельсов под поездами на сети дорог имело место в 1992г. - 426 изломов, в 1993 г. - 490 изломов и в 1994г. -492 излома. В 2011 году на сети ж.д. произошел 41 излом рельсов под поездами.

6. Наибольшее количество изломов рельсов на ГЖД было в 1992г. - 73 излома, в 1993г. - 75 изломов, в 1994г. - 70 изломов. В 2011г. на ГЖД имело место 3 излома рельсов под поездами.

7. Количество дефектных рельсов по боковому износу увеличилось с 18000 шт. в 1991г. до 47000 в 1995г. и снизилось до 8000 шт. в 2010 году.

8. Количество дефектов по коду 17 увеличилось с 7700(5) рельсов в 1992г. до 21600(2) в 1996г., и начиная с 1991 года по 2010 год уверенно занимает первое место с общим количеством в последние годы в 17000( 1) шт.

9. Количество дефектов по коду 10 имеет тенденцию к постоянному увеличению и возросло с 4100(8) шт. в 1991г. до 16400(2) шт. в 2010 году.

10. Суммарное количество дефектов в головке рельсов, составляющее, как правило, 90% от общего количества дефектов, имело наибольшее значение в 145000 шт. в 1995 году, в последующие годы ~ 100000 шт., и в 2010 году- 95000 шт.

11. Количество дефектов пятой группы снизилось с 13 тысяч в 1992г. до 5-и тысяч в 2010 году.

12. Количество дефектов шестой группы с 1992 по 2010 год находится в пределах до одной тысячи штук.

13. Большие вопросы вызывают дефекты 9-ой группы, а вернее дефект 99, количество которого было 1453 в 1992г. и увеличилось до 9010 шт. в 2010 году.

14. Количество дефектов заводского происхождения очень незначительно. Например, количество поперечных изломов рельсов по всему сечению по дефекту 70 составляет 0-1 изломов в год. Количество дефектов заводского происхождения, а именно дефектов по Рис.60, по Рис.50, по Рис. 40, по Рис.20, как правило, не превышает 200 дефектов в год.

15. Наибольшее количество дефектов, представленных в Таблице 1.1, относится к дефектам усталостного происхождения, возникающих в рельсах при их значительной перегрузке. Сюда, можно отнести все дефекты первой группы, дефект 21 - это практически вторая группа, всю третью группу дефектов, дефект 41, дефекты 52 и 53 - это тоже практически пятая группа, дефекты 69 и 79 и многие дефекты девятой группы. В общей сложности дефекты усталостного происхождения составляют 60-80% всех дефектов в рельсах.

1.2 Статистические данные по дефектам рельсов на Горьковской

железной дороге

Как следует из сведений, представленных на Рис. 1.1, количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на Горьковской железной дороге резко увеличилось с 1990 года по 1994 год. Максимальное количество дефектных рельсов, лежащих в пути на ГЖД, в 1994 году составило ДР 58000 шт., а количество ОДР было равно 20000 штук. Начиная с 1995 года количество дефектных и остродефектных рельсов на ГЖД стало снижаться и в 2011 году ДР=4363 шт. и ОДР=7494 шт. Наибольшее количество изломов рельсов в пути под поездами на ГЖД было в 1993 году - 75 изломов, а в 2011 году произошло 3 излома рельсов в пути. Характер изменения количества дефектных и остродефектных ж.д. рельсов, а также количества изломов рельсов в пути на ГЖД и на сети дорог РФ - идентичный.

6. Наибольшее количество изломов рельсов на ГЖД было в 1992г. - 73 излома, в 1993г. - 75 изломов, в 1994г. - 70 изломов. В 2011г. на ГЖД имело место 3 излома рельсов под поездами.

7. Количество дефектных рельсов по боковому износу увеличилось с 18000 шт. в 1991г. до 47000 в 1995г. и снизилось до 8000 шт. в 2010 году.

8. Количество дефектов по коду 17 увеличилось с 7700(5) рельсов в 1992г. до 21600(2) в 1996г., и начиная с 1991 года по 2010 год уверенно занимает первое место с общим количеством в последние годы в 17000( 1) шт.

9. Количество дефектов по коду 10 имеет тенденцию к постоянному увеличению и возросло с 4100(8) шт. в 1991г. до 16400(2) шт. в 2010 году.

10. Суммарное количество дефектов в головке рельсов, составляющее, как правило, 90% от общего количества дефектов, имело наибольшее значение в 145000 шт. в 1995 году, в последующие годы ~ 100000 шт., и в 2010 году- 95000 шт.

11. Количество дефектов пятой группы снизилось с 13 тысяч в 1992г. до 5-и тысяч в 2010 году.

12. Количество дефектов шестой группы с 1992 по 2010 год находится в пределах до одной тысячи штук.

13. Большие вопросы вызывают дефекты 9-ой группы, а вернее дефект 99, количество которого было 1453 в 1992г. и увеличилось до 9010 шт. в 2010 году.

14. Количество дефектов заводского происхождения очень незначительно. Например, количество поперечных изломов рельсов по всему сечению по дефекту 70 составляет 0-1 изломов в год. Количество дефектов заводского происхождения, а именно дефектов по Рис.60, по Рис.50, по Рис. 40, по Рис.20, как правило, не превышает 200 дефектов в год.

15. Наибольшее количество дефектов, представленных в Таблице 1.1, относится к дефектам усталостного происхождения, возникающих в рельсах при их значительной перегрузке. Сюда, можно отнести все дефекты первой группы, дефект 21 - это практически вторая группа, всю третью группу дефектов, дефект 41, дефекты 52 и 53 - это тоже практически пятая группа, дефекты 69 и 79 и многие дефекты девятой группы. В общей сложности дефекты усталостного происхождения составляют 60-80% всех дефектов в рельсах.

1.2 Статистические данные по дефектам рельсов на Горьковской

железной дороге

Как следует из сведений, представленных на Рис. 1.1, количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на Горьковской железной дороге резко увеличилось с 1990 года по 1994 год. Максимальное количество дефектных рельсов, лежащих в пути на ГЖД, в 1994 году составило ДР 8000 шт., а количество ОДР было равно 20000 штук. Начиная с 1995 года количество дефектных и остродефектных рельсов на ГЖД стало снижаться и в 2011 году ДР=4363 шт. и ОДР=7494 шт. Наибольшее количество изломов рельсов в пути под поездами на ГЖД было в 1993 году - 75 изломов, а в 2011 году произошло 3 излома рельсов в пути. Характер изменения количества дефектных и остродефектных ж.д. рельсов, а также количества изломов рельсов в пути на ГЖД и на сети дорог РФ - идентичный.

Таблица 1.1 Сравнительные данные о рельсах снятых с путей вследствие изломов, дефектов и повреждений на сети дорог РФ с 1991г. по 2010г. (форма ПО-4).

Вид дефекта рельсов Код дефекта Выход по годам

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Дефекты по поверхности Катания 10 6542 5570 5478 6092 9795 9958 10194 9870 11599 8968

11 11313 8572 9018 10184 11912 11368 7483 7063 6328 4282

14 6555 4650 4091 6614 8490 9864 8118 9197 9286 7551

17 11561 9742 12231 16631 15742 21612 18508 17547 21123 16856

1-ая группа Итого 36853 28943 31314 40175 46640 53855 44909 44618 49681 38700

Поперечные трещины в Головке Рельса 20 740 330 221 248 313 321 198 168 199 200

21 28740 16743 14169 12765 13748 12264 19574 10051 10350 9845

24 1495 1162 1029 1119 1406 1794 1451 1404 1349 1438

26 3149 1486 1486 1671 2416 2641 2291 1990 2110 2042

2-ая группа Итого 34477 19953 17167 16441 18623 17825 15292 14464 14665 14168

Продольные трещины в головке рельса ЗОв 2006 1199 1253 1556 1504 1381 1208 1039 873 721

ЗОг 6862 4051 3672 3730 3813 3698 3642 3190 3494 3838

38 798 483 530 652 741 677 666 621 667 669

3-я группа Итого 9666 5733 5455 5938 6058 5756 5516 4853 5034 5228

Смятие и Износ Головки 40 1698 625 892 290 428 317 232 179 201 64

41 13586 8976 13264 11160 18314 13109 6551 6933 9107 4411

43 2126 1281 1569 2251 2462 3852 8709 1143 647 522

44 33317 23640 28722 29275 47631 37803 27707 17744 15168 14519

46 1857 829 857 984 1058 1485 1176 923 911 731

47 4072 3979 3925 3090 4386 2513 2671 2000 1702 1165

4-ая группа Итого 57152 39498 49546 47350 74370 59209 47193 29242 27871 21443

Всего по головке Итого 13814 8 94127 103482 109904 145691 136639 112910 93177 97251 83539

Дефекты в Шейке Рельса 50 361 100 105 135 146 134 133 92 91 106

52 7719 3114 2744 2554 2253 1793 1364 1276 1382

53 19847 8629 7377 7365 4342 3348 2877 2192 2174 1831

56 417 203 231 220 386 405 370 421 378 480

59 68 23 25 19 23 39 7 21 17 12

5-ая группа Итого 28911 13492 10815 10597 7530 6258 5119 4379 4409 3928

Дефекты в Подошве Рельса 60 309 134 107 126 176 182 179 176 188 139

62 146 94 68 83 128 82 125 70 70 78

65 442 72 46 73 113 98 89 104 111 103

66 196 102 141 164 256 261 235 205 238 257

69 1295 236 251 245 467 286 304 229 381 236

6-ая группа Итого 2388 638 613 691 1140 909 932 784 938 813

Изломы рельсов по всему сечению 70 158 37 27 18 18 10 4 9 4 14

74 38 5 6 9 1 2 2 3 1 6

79 181 102 94 88 43 41 24 9 86 24

7-ая группа Итого 377 144 127 115 62 53 30 21 91 44

Изгибы рельсов 8-ая группа 95 82 50 60 174 112 73 258 354 138

Прочие Дефекты 9-ая группа 2902 1453 1002 1965 3237 3676 2488 4496 3783 2940

Всего 87962 108866 116089 123032 157834 147653 121552 103167 106882 87402

Коэффициент выхода рельсов К 0,050 0,055 0,072 0,103 0,13 0,131 0,11 0,101 0,089 0,064

Продолжение таблицы 1.1

Вид дефекта рельсои Код дефекта Выход по годам

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Дефекты по поверхности катания 10 9757 12107 13549 11773 12022 13782 15477 16558 16047 16471

11 3428 3687 4228 4461 4120 4952 6215 7236 6986 8269

14 7152 8068 8814 9756 9769 9678 10391 10547 9517 10198

17 16069 19626 20292 19623 19852 90610 19862 19398 17508 17059

1-аи группа Итого 37714 45462 48666 47612 48065 51555 54679 56947 53409 55404

Поперечные трещины Б головке Рельса 20 139 146 235 167 154 174 125 156 334 74

21 11516 14802 14775 16352 18330 16621 16166 14707 14057 11448

24 1620 2190 2082 2582 2870 2309 2317 1642 1348 970

26 2010 2518 2518 2728 2918 2738 2674 2433 2391 2241

2-ая группа Итого 16056 20708 20509 22687 25567 22961 22332 19789 18776 15311

Продольные трещины в головке рельса ЗОв 683 887 732 750 666 505 494 482 249 227

ЗОг 4289 9402 9555 10735 11183 11317 11413 8907 8649 8153

38 850 851 1111 1177 1063 965 726 589 576

3-я группа Итого 5666 11138 11140 12596 13026 12885 12872 10110 9487 8956

Смятие и Износ Головки 40 79 217 36 216 77 42 33 49 27 632

41 5928 5144 4555 4344 5258 4861 4649 4951 4400 3943

43 654 529 389 350 187 161 158 108 180 88

44 11751 14387 9788 11803 10033 10353 12123 12021 9504 8494

46 681 1146 932 1222 ИЗО 1215 1407 1497 1585 2324

47 1308 1211 832 689 539 665 552 510 358 345

4-ая группа Итого 20460 22704 16842 18640 17245 17323 18963 19152 16110 15352

Всего по головке Итого 78996 100012 97155 10135 103903 104724 108846 105998 97772 95023

Дефекты в Шейке Рельса 50 77 83 134 128 178 220 205 204 112 1 14

52 1012 1058 1227 1164 1334 1616 2016 1530 1311 1165

53 2076 2412 2749 3208 3927 3975 3220 3070 2163 2497

56 _ 339 456 411 493 506 309 310 300 289 429

59 10 12 24 17 13 27 56 27 17 65

5-ая группа Итого 3887 4624 5414 6289 7400 7683 7613 6780 5220 5895

Дефекты в Подошве Рельса 60 168 166 172 184 175 128 127 72 65 67

62 92 85 82 103 86 107 54 50 44 57

65 173 137 130 203 164 187 179 152 143 122

66 209 279 314 440 513 425 425 317 284 299

69 208 226 296 304 326 282 278 277 271 319

6-ая группа Итого 850 893 994 1234 1264 1129 1063 868 807 864

Изломы рельсов по всему сечению 70 6 2 0 1 11 0 0 4 1 0

74 1 0 1 5 3 0 1 3 0 1

79 31 31 34 46 8 6 4 5 4 2

7-ая группа Итого 38 33 35 52 22 6 5 12 5 3

Изгибы рельсов 8-ая группа 174 85 158 90 114 60 39 35 22 24

Прочие дефекты 9-ая группа 1932 2288 2893 3407 7262 8218 8025 8218 6974 10034

Всего 86777 107935 106651 112607 119965 121820 125591 121911 110810 111840

Коэффицисн т выхода рельсов К 0,060 0,0715 0,064 0,062 0,0625 0,062 0,0484 0,038 0,0364 0,044

Таблица 1.2 Сравнительные данные о рельсах, снятых с путей вследствие изломов, дефектов и повреждении па ГЖД. с 2000г. по 2010г. (Форма ПО-4)._

Виды дефектов или повреждения рельсов Код дефекта Снято с главных путей

2000г. 2001г. 2002г. 2003г. 2004г.

Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катання головки рельса 10 798 923 1199 1085 1239

11 524 391 472 584 533

14 221 210 379 240 367

17 959 1535 1515 1332 1374

18 49 104 68 79 147

Всего 1 группа 2551 3163 3633 3320 3660

Поперечные трещины в головке рельса л изломы из-за них 20 10 18 17 15 0

21 722 879 1608 1560 1751

24 16 29 42 37 45

25 6 0 1 3 0

26 164 161 289 301 296

27 9 18 28 42 40

Всего 2 группа 927 1105 1985 1958 2132

Продольные горизонтальные и вертикальные трещины в головке рельса 30 494 576 994 969 1063

38 61 51 60 75 99

Всего 3 группа 555 627 1054 1044 1162

Смятие, равномерный и неравномерный износ головки 40 19 23 15 21 17

41 367 741 827 687 614

43 62 43 40 20 27

44 673 438 459 412 567

46 181 235 370 264 316

47 324 250 350 381 99

Всего 4 группа 1630 1731 2066 1786 1645

Всего по головке 5663 6626 8738 8108 8599

Дефекты и повреждения Шейки рельса 50 01 1 4 6 1

52 91 98 111 117 93

53 241 260 205 283 260

55 17 30 43 50 65

56 17 18 21 18 17

59 0 2 0 2 6

Всего 5 группа 366 409 384 476 442

Дефекты и повреждения подошвы рельса 60 6 8 14 6 7

62 7 3 1 7 4

65 2 5 7 4 4

66 2 4 8 5 18

69 29 45 53 76 42

Всего 6 группа 46 65 83 98 75

Изломы рельсов по всему сечению 70 2 0 0 0 0

74 0 0 0 0

79 4 4 3 1 3

Всего 7 группа 6 4 3 1 3

Изгибы рельса в вертикальных и 85 4 1 1 0 0

горизонтальных плоскостях 86 3 2 4 1 3

Всего 8 гр. 7 3 5 1 3

Прочие 99 18 2 15 30 47

Всего 9 группа 18 2 15 30 47

Итого: 6106 7109 9228 8714 9208

Продолжение таблицы 1.2

Виды дефектов или повреждения рельсов Код дефекта Снято с главных путей

2005г. 2006г. 2007г. 2008г. 2009г. 2010г.

Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания головки рельса 10 1455 1304 2005 2151 2229 2160

11 555 622 669 784 719 612

И 403 391 354 288 408 276

17 1268 1302 1448 1447 1189 976

18 184 180 196 265 214 181

Всего 1 группа 3865 3799 4672 4935 4759 4205

Поперечные трещины в головке рельса и изломы из-за них 20 5 2 0 0 0 1

21 1643 1562 1174 1101 1024 8)8

24 47 41 16 20 33 15

25 2 3 2 3 1 0

26 219 195 156 133 148 119

27 30 32 13 24 11 4

Всего 2 группа 1997 1871 1417 1344 1268 981

Продольные горизонтальные и вертикальные трещины в головке рельса 30 905 964 790 608 464 396

38 77 63 43 48 49 37

Всего 3 группа 982 1027 833 656 513 438

Смятие, равномерный и неравномерный износ головки 40 13 9 8 7 9 5

41 573 549 521 577 381 493

43 9 6 4 1 3 4

44 274 422 336 343 228 162

46 305 300 427 438 598 562

47 110 40 80 58 45 47

Всего 4 группа 1285 1330 1379 1428 1277 1275

Всего по головке 8129 8027 8301 8363 7817 6899

Дефекты и повреждения шейки рельса 50 5 3 5 0 3 ?

52 210 227 213 135 111 130

53 411 466 347 328 189 303

55 38 46 42 35 49 74

56 12 14 19 10 20 32

59 6 5 2 2 7 11

Всего 5 группа 682 761 628 510 379 552

Дефекты и повреждения подошвы рельса 60 3 4 3 0 2 3

62 4 2 3 2 7 2

65 I 4 1 2 1 2

66 48 23 12 17 27 14

69 25 23 11 24 29 38

Всего 6 группа 96 58 30 51 75 61

Изломы рельсов по всему сечению 70 0 0 0 0 0 0

74 0 0 0 0 0 0

79 1 0 2 0 2 0

Всего 7 группа 1 0 2 0 2

Изгибы рельса в вертикальных и горизонтальных плоскостях 85 1 0 0 0 1 1

86 2 0 2 6 1 4

Всего 8 группа 3 0 2 6 2 0

Прочие 99

Всего 9 группа 292 1046 1141 1524 1291 1099

Итого: 9203 9892 10104 10454 9566 8794

Таблица 1.3 Структура дефектных и остродефектных рельсов, снимаемых с пути на сети железных дорог РФ за год (в скобках указано место по количеству дефектов в структуре за конкретный год)

Код дефекта по НТД/ЦП-93 Количество Д и ОД рельсов, смятых с путей на сети ж.д. РФ по годам

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

17 16856(1) 16069(1) 19626(1) 20242(1) 19653(1) 19852(1) 20610(1) 19862(1) 19398(1) 17508(1) 17059(1) 15933(2)

10 8964(4) 9757(4) 12107(4) 18549(3) 11713(3) 12022(3) 13782(3) 15477(3) 16535(2) 16047(2) 16471(2) 16334(1)

21 9845(3) 11516(3) 14802(2) 14775(2) 16352(2) 18330(2) 16621(2) 16186(2) 14707(3) 14057(3) 11448(3) 9349(3)

30 3338(8) 4289(7) 9402(5) 9555(4) 10795(4) 11183(4) 11317(4) 11413(5) 8907(6) 8649(6) 8153(6) 8032

Всего дефектов в пути (РЛ) на конец года 199453 177016 167413 156661 150889 138123 121185 111986 92553 81049 71047 57918

Таблица 1.4 Структура дефектных и остродефектных рельсов, снятых с пути на ГЖД за год (в скобках указано место по количеству дефектов за конкретный год).

Код дефекта по НТД/ЦП-93 Количество Д и ОД рельсов, снятых с путей на сети ж.д. РФ по годам

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

10 1310(2) 923(2) 1199(3) 1670(2) 1239(3) 1455(2) 1304(2) 2005(1) 2151(1) 2229(1) 2210(1) 1943(1)

17 2678(1) 1535(1) 1515(2) 2793(1) 1374(2) 1208(3) 1302(3) 1448(2) 1447(2) 1189(2) 976(2) 1216(2)

21 893(3) 854(3) 1562(1) 1532(3) 1751(1) 1643(1) 1562(1) 1174(3) 1164(3) 1075(3) 874(3) 655(3)

30 497(4) 576(4) 994(4) 769(4) 1063(4) 905(4) 964(4) 790(4) 608(4) 464(4) 399(4) 237(4)

Всего дефектов в пути (РЛ) па конец года 14405 10938 11004 10590 8312 7597 7390 6568 5915 5925 5517 4363

Таблица 1.5 Количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с путей на ГЖД в 2007г., с разбивкой по ___тоннажу, млн. т км_

Тоннаж Длина пути Количество дефектных и остродефектных рельсов снятых с пути

км % 10 11 14 17 18 21 24 25 26 27 30 38 40 41 43 44

0<Т<=100 946,12 12,01 215 85 66 136 9 190 4 1 42 2 102 6 1 78 0 16

100<Т<=200 1275,11 16,19 234 64 48 141 24 118 7 0 23 1 87 5 1 80 0 27

200<Т<=300 902,64 11,46 198 53 64 98 15 73 0 0 9 0 66 1 1 58 0 52

300<Т<=400 897,14 11,39 177 26 24 100 19 104 1 0 29 2 64 2 2 71 1 101

400<Т<=500 972,72 12,35 217 50 38 135 20 99 0 0 18 1 63 8 1 110 1 23

500<Т<=600 770,80 9,79 334 133 37 188 30 200 0 0 14 1 140 4 2 43 1 38

600<Т<=700 680,29 8,64 305 88 29 266 40 176 2 0 9 3 109 8 0 42 0 23

700<Т<=800 677,52 8,60 197 106 14 269 26 126 2 0 8 1 61 4 0 20 0 26

800<Т<=900 431,04 5,47 66 41 21 67 11 78 0 0 4 2 57 2 0 И 1 23

900<Т<=1000 176,93 2,25 49 18 5 33 2 52 0 0 0 0 32 2 0 7 0 6

Т>1000 145,29 1,84 13 5 8 15 0 14 0 1 0 0 9 1 0 1 0 1

Итого: 7875,6 100 2005 669 354 1448 196 1230 16 2 156 13 790 43 8 521 4 336

Продолжение таблицы 1.5

Тоннаж Количество дефектных н остродсфсктных рельсов, снятых с пути

46 47 49 50 52 53 55 56 59 60 62 65 66 69 79 86 99 Итого: %

0<Т<=100 25 6 0 0 25 52 10 7 0 1 0 0 6 0 0 1 281 1367 13,5

Ю0<Т<=200 32 10 0 0 30 65 6 2 1 0 0 1 2 2 1 0 179 1991 11.8

200<Т<=300 40 5 1 1 17 41 4 3 0 0 0 0 1 2 0 0 102 905 9,0

300<Т<=400 64 6 1 0 23 33 4 0 0 1 0 0 1 2 1 0 81 940 9,3

400<Т<=500 91 7 0 0 26 40 4 3 0 0 1 0 1 0 0 0 103 1060 10,5

500<Т<=600 94 7 1 2 29 43 5 2 1 0 0 0 0 0 0 0 151 1500 14,8

600<Т<=700 38 6 0 1 27 28 5 1 0 1 1 0 0 0 0 1 142 1351 13,4

700<Т<=800 24 4 0 1 16 23 3 0 0 0 0 0 1 2 0 0 61 995 9,8

800<Т<=900 11 3 0 0 9 7 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 20 437 4,3

900<Т<=1000 8 0 0 0 9 7 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 13 244 2,4

Т>1000 0 26 0 0 2 8 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 8 114 1,1

Итого: 427 80 3 5 213 347 42 19 2 3 3 1 12 11 2 2 1141 10104 100

СТАТИСТИКА ДЕФЕКТОВ

Количество дефектна: рельсов, находящихся в пути по состог"ию на кокэцгсда (ПО-1)

Количество остродефектных рельсов, снятых спути за год, вследствие изломов, дефектов и повреждений (ПО-4)

Рис1.1 Количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на Горьк. ж.д.

6 0 0000

500000

400000

300000

200000

100000

Количество дефектных р'ъсов, шходяи*1>еяв пут по ссстожию наконец года(ПО-1)

Количество остродефектных рельсов, снятых с гута за год, вследсгЕие изломов, дефааов иповреждвмй (ПО-4)

Рис.1.2 Количество дефектных и остродефекткь х рел: сов по годам на сети дорог РФ.

ИЗЛОМЫ РЕЛЬСОВ В ПУТИ ПОД ПОЕЗДАМИ НА СЕТИ ДОРОГ РФ И НА ГЖД

Изломы, (шт.)

Количество изломов рельсов п пути по годам на сети дорог РФ Количество изломов рельсов в пути по годам на ГЖД

Рнс.1.3 Количество изломов рельсов в пути под поездами по годам.

СТРУКТУРА ДЕФЕКТОВ РЕЛЬСОВ, СНИМАЕМЫХ С ПУТИ НА СЕТИ ДОРОГ РФ

—■—дефект 21 • дефект 17 ■ дефект 44 * дефект 41

Рис. 1.4 Структура дефектов рельсов

Т, 1000

ОБЩИЙ ГРУЗООБОРОТ

2 500

N 1 967064 СП •ч- р- см СП со" 'о 801,601 -Й— о СМ -ёбп о" ю О) см

см со см \ о со ч со г*. 3 13711 ю см СП со см со о ю ю хр 1 373179 1 433618 см о ю >

V V- см СО - СП о

1 000

" Грузооборот на сети дорог РФ, млн.тарифных т.км

Рис. 5. Грузооборот на сети дорог РФ КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫХОДА РЕЛЬСОВ

' коэффициент Код

* коэффициент Кд

" коэффициент Кв=Код+К

Рис.1.6 Значения коэффициентов выхода рельсов по годам на сети дорог

СТРУКТУРА ДЕФЕКТНЫХ РЕЛЬСОВ, СНИМАЕМЫХ С ПУТИ ЗА ГОД, НА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РФ

С\Г г? л с? I с\Г £ я 19626(1) 1 к 1 1 & I 1 СМ _ло 1 1 1

8 1 1 е 5 Я 1 V £ V 1 V 1 гч ! я ж К" Л л- Я" ч«^ 1

5? СО 1 г 5 X •5Г ь * Ж % Л А -т- со Е 1 1 ё к

Е, С1 1 рй 1 л со" I 1 1 со" I -Ш 6 7 1 1 1 2 СО ъг ¡5 2 *

т ПО й 1 аГ аГ I о Ж я -*- 0 1 8 о & зг ¥ я со I I У

0501010101010)0)0)0000000000

оооооооооооо счемсмсчсчсмсчсасчсчсмсм

" дефект 17

' дефект 30

дефект 10

' дефект 21

50000 N

I—II—' >—I I_II__I_I и '_Р -

' дефект 44

' дефект 41

' дефект 14

' дефект 11

12000 10000 •Цш а ю I ш „ о р сГ о 5- р 1 I 1 I 1

8000 1 У 1 | ! о я § * г 1 & 1 аг £ £ 6974(8)

6000 1 Ч I 8Г 1 I 1 |й I # д оГ

4000 2000 § О \ 1 со 1| г 1 1 Л Я ё й -к

е.

0 О * У г? II ? -«г V А' И

см00 5 н ё от о> „д о о ° а о $ о й о и о о О - 3 ч;

оооооооо — ЕВ сч см м

■ дефект 53 * дефект 52 ""в- дефект 99 ~дефект 26 Рис1.7 СТРУКТУРА ДЕФЕКТНЫХ РЕЛЬСОВ, СНИМАЕМЫХ С ПУТИ, ЗА ГОД

Количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с путей на ГЖД, с разбивкой по пропущенному тоннажу в 2007 году, представлено в Таблице 1.5. На Рис. 1.8 в графическом виде представлено количество дефектных рельсов, лежащих в пути на ГЖД по годам, а на Рис. 1.9 - количество остродефектных рельсов, снятых с путей на ГЖД по годам, для наиболее характерных дефектов в головке рельсов.

Из представленных сведений, следует, что наибольшее количество дефектов приходится на дефект но коду 17 - трещины, отслоение и выкрашивание металла по поверхности катания в головке рельса. (Первое место по количеству). Далее следует дефект по коду -10 - трещины, отслоение и выкрашивание металла по поверхности катания головки рельса (Второе место по количеству). Дефект по коду 10 часто совмещается с дефектом по коду 1 1 - трещины и выкрашивание металла по боковой рабочей выкружке головки рельса (Седьмое место в структуре).

Третье место по количеству в структуре дефектов занимает дефект по коду 21 - поперечные трещины в головке в виде светлых или темных пятен. Как правило, на четвертом месте в структуре дефектов - дефект по коду 30 -горизонтальная трещина в головке рельса.

Все, вышеперечисленные дефекты в головке рельса, имеют усталостную природу и являются предметом настоящих исследований.

1.3 Причины резкого увеличения количества дефектных и остродефектных рельсов в пути на железных дорогах Российской Федерации

В 60-х годах прошлого столетия ширина рельсовой колеи составляла 1524мм+6,-2мм. В начале 70-х годов была введена унифицированная ширина колеи в 1520мм с допусками +6,-2мм. В настоящее время поле допусков рельсовой колеи +8,-4 мм. Минимально допустимая ширина рельсовой колеи, уменьшилась с 1522мм до 1516мм. Следовательно, рельс приблизился к гребню колеса на 6 мм.

Высота измерительных лапок путевого шаблона в 60-х года была уменьшена с 25 мм на 16 и 13 мм и ширина колеи стала измеряться на уровне боковой выкружки головки рельсов, что искажает зауженную ширину колеи в сторону уширения.

В конце 60-х-70-х годов было принято стратегически не точное решение, что чем меньше зазор между колесом и рельсом, тем лучше для их взаимодействия. Такое решение допускает между рельсом и колесом и нулевой зазор, и даже отрицательный, когда идет подрезка боковой грани рельса и гребня колеса со значительной их перегрузкой и перенапряжениями, при которых происходит зарождение и развитие усталостных дефектов.

При допускаемых, и особенно при сверхнормативных отклонениях в размерах элементов рельсошпальной решетки, рельс при взаимодействии с подвижным составом испытывает продольное кручение с поперечным смещением головки рельса до ±3, ±4мм. Когда головка рельса под нагрузкой упирается (ударяется) в гребень колеса, в элементах взаимодействия возникают

1500

1000

РЕЛЬСЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ПУТИ НА ГЖД, ПО СОСТОЯНИЮ НА КОНЕЦ ГОДА (РЛ)

6000 Миъ;

2500

—дефект 10 —•—дефект 11 —■ дефект 17 * дефект 21 * дефект 30

Рис. 1.9 Структура дефектных рельсов, снятых с пути

"дефект 10 ~дефект 11 ■ дефект 17

Рис. 1.8 Структура дефектов рельсов, лежащих в пути

РЕЛЬСЫ, СНЯТЫЕ В ПУТИ НА ГЖД, ПО СОСТОЯНИЮ НА КОНЕЦ ГОДА (РС)

локальные усилия перегрузки, что создает условия для развития усталостных, заводских и технологических дефектов.

Была заужена ширина колеи на ж.б. шпалах, выпускаемых по ГОСТ 1062988 «Шпалы железобетонные предварительно напряженные для железных дорог колеи 1520 мм». Шпалы, выпускаемые по данному ГОСТу имели сверхнормативные отклонения в сторону заужения по колею-образующим размерам. Вышеуказанный ГОСТ был отменен в 1996 году и заменен ТУ 5864024-11337151-96, где колеюобразущие размеры были скорректированы.

Имели место и другие причины, связанные с подвижным составом, его техническим состоянием, введением тяжеловесных и длинносоставных поездов, увеличением статнагрузки и многим другим.

В 1995-96 годах были скорректированы колеюобразующие размеры на ж.б. шпалах в сторону их увеличения, была введена лубрикация и шлифовка рельсов и были приняты другие меры, что снизило интенсивность износа рельсов и колес и уменьшило количество дефектных рельсов. Это подтверждается снижением коэффициента выхода рельсов, который в 1996 году был равен 0,131, в 1997г. -0,110, в 1998г. - 0, 101, в 1999г. -0,089. С 2008г. по 2010г. Кв снизился до 0,04.

Анализ статистических данных по контактно-усталостным дефектам в головке рельсов позволяет сделать следующие выводы:

1. Количество дефектных и остродефектных рельсов на ГЖД и на сети железных дорог РФ резко увеличилось с 1990 года и достигло своего максимума в 1994-95 годах.

2. Подавляющее большинство дефектов контактно-усталостного происхождения в головке рельсов проявляются в виде трещин.

3. Преждевременный выход из строя объемнозакаленных рельсов Р65 в пределах гарантированного срока службы до 300 млн. т.км брутто превышает 35% от общего изъятия рельсов.

4. Резкое увеличение количества дефектных и остродефектных рельсов в пути, связано со сверхнормативным заужением ширины рельсовой колеи на ж.б. шпалах, изготавливаемых по ГОСТ 10629-88.

5. Высокое металлургическое качество выпускаемых отечественных рельсов подтверждается отсутствием дефектов или их незначительным количеством по кодам 40,50,60,70,79.

6. Срок службы рельсов в пути и их рабочий ресурс по дефектам не зависят от пропущенного тоннажа.

2 ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ НА КАЧЕСТВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУТИ И ПОДВИЖНОГО

СОСТАВА

2.1 Влияние ширины рельсовой колеи

Сведения по дефектным рельсам, приведенные в первой главе настоящей работы указывают на резкое увеличение количества дефектных и остродефектных рельсов в пути с 1990 по 1995 год. В эти же годы появилось множество публикаций, в которых высказывались возможные причины резкого увеличения интенсивности износа рельсов и колес [21,22,23,24,25]. Ситуацию, сложившуюся на железных дорогах Российской Федерации характеризовали как катастрофическую, критическую для безопасности движения поездов, говорили о «колесно-рсльсовом спиде» и других негативных явлениях на железнодорожном транспорте, которая в дальнейшем получила название проблема «Колесо-рельс».

Многие специалисты локомотивного и вагонного хозяйства видели причину интенсивного износа рельсов и колес в изменении номинального размера ширины рельсовой колеи с 1524мм на 1520мм. Но фактическая ширина рельсовой колеи в массовом объеме могла иметь значения в 1510мм 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 зауженной колеи с 1510 мм и менее на колею 1520 с предельно допускаемыми отклонениями. Результаты этой работы оказались положительными. При ширине рельсовой колеи в 1510мм 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 этгос 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 10мм от поверхности катания. Номинальный размер колесной колеи для локомотивов и вагонов по ПТЭ равен: 1440+ЗЗх2=1506мм. Но это неверно, так как гребень колеса на расчетном уровне по внутренней поверхности колесного диска уменьшается на 1мм. Следовательно, номинальная ширина колесной колеи на расчетном уровне равна 1508мм. Для колесной пары с максимальным допуском ширина колесной колеи -1508+3 = 1511мм.

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 подукпонки 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 Р65 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.

Фактически зауженная ширина рельсовой колеи искажается и вагоном-путеизмерителем в сторону уширения, так как его измерительные лыжи расположены с заглублением 22-24 мм от поверхности катания, настройка или сверка ширины колеи выполняется путевым шаблоном с высотой измерительных лапок 13 или 16 мм. Расхождения в измерениях представлены в Таблице 2.1.

Таким образом, одна из причин, способствующая сверхнормативному заужению рельсовой колеи, которая приводит к значительной перегрузке рельсов - это измерение ширины рельсовой колеи на уровне боковой выкружки головки рельсов, а именно на расстоянии 13мм или 16 мм от измерительной базы шаблона.

Для подтверждения изложенного на Горьковской железной дороге был организован опытный проход вагона-путеизмерителя со сверкой ширины колеи по трем поверенным путевым шаблонам с высотой измерительных лапок 13мм, 16мм и 25мм. Измерение рельсовой колеи выполняли под нагрузкой вагона-путеизмерителя, поочередно размещая шаблоны около предохранительных роликов. Полученные результаты представлены в Таблице 2.1, 2.2, из которых

видно, что наибольшее различие в измерении ширины рельсовой колеи на звеньевом пути достигает 3 мм, а на бесстыковом превышает 6 мм. Максимальное расхождение ширины рельсовой колеи, измеренное шаблонами с высотой лапок в 13 мм и 25 мм, достигало 8 мм.

Далее были проведены метрологические исследования ширины рельсовой колеи на лабораторном тарировочном стенде (Рис. 2.1). Рельсы, в виде рубок, устанавливаются на единой опоре с заданной подуклонкой и жестким креплением на опоре с помощью струбцин.

Таблица 2.1 Звеньевой путь с деревянными шпалами и костыльным скреплением

Шаблон Ширина колеи, мм

1 2 3 4 5 6

Ц08-808 1527,0 1536,5 1515,0 1520 ,0 1518, 0 1516,5

ЦУП-2Д 1526 ,5 1534,0 1514,0 1518 ,5 1517, 5 1516,0

НЩ-ПУТЬ 1525 ,2 1533 ,5 1512,0 1518,2 1516, 7 1513,5

Разница в измерениях: НИЦ-ПУТЬ и Ц08-808 1,8 3,0 3,0 1,8 1,3 3,0

НИЦ-ПУТЬ и ЦУП-2Д 1,3 0,5 2,0 0,3 0,8 2,5

Таблица 2.2. Бесстыковой путь с ж/б шпалами и скреплениями КБ-65

Шаблон Ширина колеи, мм

1 2 о ^ 4 5 6

Ц08-808 1519,2 1516,0 1516,0 1519,5 1521 ,0 1517,0

ЦУП-2Д 1516,0 1514,0 1513,5 1517,5 1518 ,0 1515 ,0

НИЦ-ПУТЬ 1514,0 1511, 0 1510,5 1512 ,8 1515 ,3 1511 ,5

Разница в измерениях: НИЦ-ПУТЬ и Ц08-808 5,5 5,0 5,5 6,7 5,7 5,5

НИЦ-ПУТЬ и ЦУП-2Д 2,0 3,0 3,5 4,2 2,7 3,5

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 10 мм с интервалом в 1мм. Часть результатов измерений представлена в таблице 5.2. Из нее следует, что результаты измерений ширины колеи шаблонами с разной высотой упоров и при разной подуклонке рельсов неодинаковые. Причем при упорах 13 мм и 16 мм во всех случаях

подуклонке рельсов

вания ширины колеи

получаем искажение колеи в сторону уширения. Наименьшее расхождение с эталонным значением получили при высоте лапок 25 мм.

В заключение следует отметить, что если изменение номинальной ширины колеи с 1524 мм на 1520 мм заузило колею на 4мм, то применение шаблона Ц08-808 с высотой измерительных лапок 13 мм, заузило колею дополнительно, в зависимости от фактической иодуклонки рельсов и, следовательно, локально по длине пути, до 8 мм.

2.2. Влияние подуклонки на взаимодействие колеса с рельсом

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 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.

В «Правилах технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (Москва, МПС, 2002г.) определены только два параметра рельсовой колеи - это п. 3.9. о номинальном размере ширины колеи и п. 3.10. о возвышении одной рельсовой нити над другой. Понятие о подуклонке рельсов и ее предельных отклонениях в ПТЭ упущены. В Инструкции по текущему содержанию пути (Москва, «Транспорт», 2001г.). также нет требований к отступлениям по подуклонке рельсов в пути. Изложенные сведения позволяют утверждать, что потерян важнейший параметр рельсовой колеи подуклонка рельсов. Она стала свободной и неконтролируемой величиной рельсовой колеи.

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 значения 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 является основной причиной, создающей условия для зарождения и развития усталостных дефектов в головке рельсов железнодорожного пути и колесах подвижного состава.

Недостаточно 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 «бешеный таракан» с ударным воздействием колесной пары о боковую грань рельса на прямых и кривых участках пути.

Последствия ударного взаимодействия «плачевны» для рельсов и пути, а также для колес вагонов и конструкций подвижного состава. И никакая лубрикация или шлифовка рельсов этого явления не устранит.

Большинство дефектов в рельсах и колесах, элементах колесных тележек и вагонов возникают при эксплуатации и проявляются в виде трещин усталостного происхождения. Усталость стали следует понимать как свойство материала к трещинообразованию при перегрузках, когда возникающие напряжения в элемент их взаимодействия превышают предел выносливости. Если же возникающие напряжения в рельсах и колесах ниже предела выносливости стали, то они служат неограниченно долго без разрушения.

Отсюда следует главный вывод, что наработка усталостного дефекта в рельсах и колесах не зависит от пропущенного тоннажа, а зависит от уровня дополнительных напряжений возникающих при перегрузках.

Основная задача исследователей условий зарождения и развития усталостных дефектов в элементах пути и подвижного состава заключается в определении характера перегрузок и их устранения. Эти положения теории прочности были использованы первоначально на Горьковской ж.д., а позднее и на сети дорог, что привело к многократному снижению общего количества дефектных рельсов в пути, предотвращению многих изломов рельсов в пути под поездами, увеличению срока службы рельсовых плетей и другим положительным результатам.

Металлургическое качество выпускаемых рельсов является только необходимым условием бездефектной работы рельсов в пути, но не достаточным. Работа рельсовой комиссии по контролю за качеством выпускаемых и поставляемых МПС рельсов является наиважнейшей, но только качеством рельсов затронутые проблемы отрасли не решить. А у достаточным условиям бездефектной работы рельсов в пути относятся требования по качеству рельсошпальной решетки, качеству шпал и рельсовых скреплений, которые сегодня перечеркиваются действующими НТД/ЦП-93 по дефектам рельсов.

Так что же происходит с рельсом в пути при его взаимодействии с подвижным составом? Почему в качественных рельсах появляются усталостные дефекты и происходят изломы под поездами? Почему мы не можем прогнозировать дефекты и изломы в рельсах? Как повысить рабочий ресурс объемнозакаленных рельсов Р65 в пути? Ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с дефектами рельсов, поможет решить специальная методика НИЦ-ПУТЬ по натурному обследованию мест зарождения и развития усталостных дефектов и мест излома рельсов в пути под поездами. Методика предусматривала проведение металлографических исследований срезов сломавшихся рельсов, точное (с погрешностью 0,1мм) и сверхточное (с погрешностью 0,01мм) измерение всех параметров рельсовой колеи, в том числе измерение подуклонки рельсов по обеим рельсовым нитям.

Для измерения подуклонки в пути нами использовался шаблон ВНИ-ИЖ'Га, схема которого представлена в кн. «Путевое хозяйство» под редакцией И.Б. Лехно (Москва, «Транспорт», 1990г.) на стр. 45 и шаблон НИЦ-ПУТЬ, описание которого представлено в Информационном листке ГЖД, 1998г. и в

журнале «Путь и путевое хозяйство» № 4 и 5 за 1998 г. Шаблон НИЦ-ПУТЬ для измерения подуклонки рельсов представляет собой изолирующую рейку-брусок, на концах которого установлены и выверены металлические измерительные башмаки, опорные площадки которых представляют единую поверхность. При измерении подуклонки рельсов в пути шаблон размещается в шиальном ящике и башмаками прижимается к подошвам рельсов. Зазоры между башмаками и подошвами рельсов измеряются зазорником с наружной стороны колеи. Измерительная база в данном случае равна ширине подошвы рельса и для Р65 составляет 150мм. При его подуклонке 1:20 зазор между башмаком и наружной кромкой подошвы составляет 7,5мм.

Исследования были сконцентрированы на прямых участках пути при отличном и хорошем его состоянии, без просадок, перекосов и выплесков. Количество фиксируемых параметров не так уж велико - это ширина рельсовой колеи, возвышение одного рельса над другим, подуклонка рельсов в колее по каждой рельсовой нити, отводы рельсовой колеи, вертикальные и крутильные деформации рельса под поездной нагрузкой и некоторые другие. Отличительной особенностью методики, является то, что измерения производились над каждой шпалой и в каждом шпальном ящике. Для измерения перечисленных параметров НИЦ-ПУТЬ разработаны ряд шаблонов и приспособлений.

Фактические значения подуклонки рельсов, измеренные нами в пути на деревянных и железобетонных шпалах, изменялись в пределах 1,5мм до 30 мм, что соответствует подуклонке рельсов от 1/100 до 1/5. Здесь следует отметить, что существовавший ранее норматив по подуклонке рельсов на деревянных шпалах допускал ее изменение от 1/60 до 1/12.

На рельсошпальной решетке с отступлениями, при взаимодействии с поездной нагрузкой, в рельсах возникают дополнительные циклические напряжения, превышающие поездные изгибные в 10 и более раз, или происходит соударение колесной пары с рабочей гранью рельса на пути с разной подуклонкой рельсов в колее. Причем ударное воздействие колесной пары о боковую грань рельса происходит и на прямом участке пути из-за разной подуклонки рельсов в колее, практически не фиксируемой визуально.

И здесь на помощь приходит закон Ньютона (Р=та), который позволяет рассчитать силу удара проходящей колесной пары о боковую рабочую грань рельса при известных значениях осевой нагрузки и скорости движения поезда. Величина рыскания или поперечного смещения колесной пары в горизонтальной плоскости и длина волны сверхнормативного изменения подуклонки рельсов фиксируется натурными измерениями. Для новой колесной пары с номинальными размерами по колесной колее, сила удара колесной пары о рельс при осевой нагрузке в 25 Тс и скорости поезда в 60 км/час и при ее боковм смещении на 6мм достигает значения в ЮООКГс. При сверхнормативных отклонениях в рельсовой колее и колесной пары и при повышенных параметрах воздействия величина удара колеса о рельс может достигать значений в 2000+3000 КГс и более. Последствия ударного воздействия колесной пары подвижного состава о боковую рабочую грань рельса хорошо фиксируется статистикой дефектов рельсов на дорогах. В настоящее время наибольшее количество усталостных дефектов в

головке рельса развивается по рисункам 21,30,10,11. Причем очень часто, особенно при поперечных изломах рельсов, наблюдается наложение этих дефектов.

Следовательно, основной причиной, вызывающей зарождение и развитие перечисленных дефектов в головке рельсов является удар колесной пары о боковую грань рельса при движении поезда, за счет разной подуклонки рельсов в колее. А как на это ударное воздействие реагирует грузовой вагон с максимальной осевой нагрузкой и без амортизатора в горизонтальной плоскости? Удар колесной пары о боковую грань рельса воспринимается тем или иным колесом и передается через ось колесной пары на буксы, затем на зев боковин и надрессорные балки и далее через подпятник, шкворень, на хребтовую балку и автосцепки. Все перечисленные элементы пути и подвижного состава претерпевают перенапряжения при ударном взаимодействии, что ведет к зарождению и развитию в них усталостных трещин с последующим разрушением. Вот поэтому последствия ударного взаимодействия колес и рельса при рыскании (вилянии) подвижного состава в горизонтальной плоскости в колее, столь «плачевны» для вагона.

Отсюда, главная причина, заставившая грузовой вагон «метаться» в колее и работать на износ, заключается в том, что была потеряна физическая сущность явления, характеризующая процесс взаимодействия пути и подвижного состава, связанная с отступлениями в параметрах рельсовой колеи и особенно по подуклонке рельсов.

По результатам работы, представленным в данном разделе можно сделать следующие выводы:

1. Сверхнормативное заужение ширины рельсовой колеи до 1506мм и менее на бесстыковом пути железобетонными шпалами приводит к интенсивному износу рельсов и колес.

2. Подуклонка рельсовых нитей жд. пути имеет большой разброс от 1/12 до 1/60, что вызывает ударное взаимодействие колеса с рельсом.

3. Удар колесной пары о боковую рабочую грань рельса является основной причиной зарождения и развития усталостных трещин в головке рельсов.

4. Высота измерительных лапок путевого шаблона при измерении ширины рельсовой колеи должна быть равна 25мм.

3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУТИ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Устойчивость невозмущенного движения подвижного состава является необходимым, но недостаточным условием того, чтобы рельсовый экипаж обладал хорошими динамическими качествами. Кроме того, необходимо, чтобы перемещения, скорости, ускорения и усилия, возникающие вследствие колебаний при движении по рельсовому пути, не превосходит заданных значений.

При исследовании колебаний подвижного состава следует принимать во внимание деформации пути и подрельсового основания. Движущийся экипаж, рельсовый путь и основание приходится рассматривать как единую динамическую систему. Возникает задача о взаимодействии пути и подвижного состава [1,3,8].

Рассматриваются пространственные колебания четырехосного грузового вагона при движении по рельсовому пути, лежащему на сплошном упругом основании по гипотезе Г.М. Шахунянца. Вычисление приведенных параметров пути несколько осложняется, так как рельсовый путь в этом случае следует рассматривать как систему перекрестных балок, лежащих на упругом основании. Для исследования пространственных колебаний четырехосного вагона на стандартных тележках получается система обыкновенных дифференциальных уравнений 42-ого порядка. Эта система уравнений решается численно с помощью ЭВМ. Возмущения задают как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Если расчетную схему рельсового экипажа взять в виде дискретной многомассовой системы, то случайные его колебания можно описать системой семи дифференциальными уравнениями в матричной форме, первые шесть которой имеют вид:

Мц + Вц + Сд = () (3.1)

Части экипажа, отделенные от ходовых частей рессорами, называют обрес-соренными, а находящиеся ниже рессор - необрессоренными. Свободное тело в пространстве, на которое не наложены связи, имеет шесть степеней свободы. Поэтому наряду с поступательным перемещением экипажа вдоль пути нужно рассматривать перемещение его кузова и тележек вследствие колебаний.

Для классической системы координат, имеем:

± х - подергивание;

± у - боковой относ;

± ъ - подпрыгивание.

Параметры линейного перемещения вдоль осей Ох, Оу, Ог, где боковая (поперечная) качка;

±ф- галопирование (продольная) качка;

± ^ - виляние (рыскание). Вращательные (угловые) перемещения происходят относительно осей Ох, Оу, Ог.

Пространственный динамический расчет рельса как балки, лежащей на сплошном упругом основании, сводится к совместному решению дифференциального уравнения динамического равновесия рельса под воздействием вертикальных сил, уравнений поперечного изгиба и кручения рельса. При этом учитываются продольные силы N. Система дифференциальных уравнений имеет вид:

d'y m d2y N д2у f0dyU Р N 32tj , 1

—f +---f +---т + — — + — У =-----f; (л)

дх' EJ dt2 EJ дх1 EJ dt EJ EJ EJ dx2

д"z m, d2z N d2z /0_2 dz U2 , , ч P„ N Nd2ij.

—r + —---- +---r + --+ ——( z-hncp) = —i--- '

a*4 EJ dt2 EJ„ dx2 EJ„ dt EJ„ v " ' " '

EJy EJy EJydx2 '

d2<p

{6)

1 (¿"г îi dV ~™ {dîT~ Ht2

д ч дч

+ J.

' dt2

-0

M

(3.2)

В уравнении (3.26) для общности случая аналогично Р указано Р2 , в обычных конструкциях Pz = 0.

Таковы общие принципы и исходные уравнения пространственной динамики рельса, частный случай которого - плоская задача изгиба рельса в вертикальной плоскости под воздействием вертикальных и горизонтальных продольных сил - рассмотрен в 1961г. [1].

В случае статического действия сил без учета упругих сопротивлений со, эти уравнения преобразуются в следующие:

d'y H d2y U

______ _Р__Н_ 9V

дхА + EJ dx2 Ej'y~ EJ EJ дх1 '

d*z H d2z U. , . ч n

—7 +---r + ——x[z-hnq>) = —2----

dx4 EJ dx2 EJ„ V nYJ EJ„ EJ„ dx

H_ 8%

h

дх dx'

N = H

(а)

(б)

(«)

(г)

(3.3.)

Из уравнений (3.2) и (3.3) определяем у, г, ф.

В практике расчетов получило распространение приближенное и при этом раздельное рассмотрение изгиба в вертикальной плоскости, изгиба в горизонтальной плоскости и кручения рельса по следующим формулам,

вытекающим из (3.2) при исключении некоторых членов соответствующих уравнений:

/"+ — у = 0 ЕЗ

4 V- Л

г4 = О

ЕЗ „

-Ск<р" +иу<р = 0

(а)

(б) (»)

(3.4)

Решив эти уравнения получим зависимость угла кручения от действующего крутящего момента:

Мп (ГЛл' Л

<Р =

2 д/да-л2]'

Л Л

У

Здесь X!, >е - постоянные интегрирования. В сечении, где приложены горизонтальная сила Ру и момент Мо, то есть при х = 0, имеем

"г

21/,

иу=<2ги/,

и.

4£У„

(а)

р9 = 20,^2 (Г, +г2)=Ар^ + /Зри9 (б)

(в)

г, =

Ск . АЛ2'

г, =

(3.5)

Здесь <2г = [1-0,135(Р:Р2)]"' - коэффициент учёта вертикальной нагрузки. Остальные обозначения известны.

Момент М2_о от горизонтальной нагрузки Ру, изгибающий рельс в горизонтальной плоскости в сечении под этой нагрузкой, сила давления на опору и реактивный момент основания М^о от закручивания рельса на угол фо, приходящийся на опору в сечении, где приложена сила Ру и момент Мо определяются следующими формулами:

= ; вг-о = А- (*„ - <Р„ ь„) ■ I; = д>иг1

(3.6)

Здесь Ьп - расстояние от центра кручения до низа подошвы рельса.

Система уравнений (3.2) полностью решает задачу пространственного расчёта рельса. Различия в решении могут быть лишь в способах определения всех составляющих факторов, входящих в уравнения или дополняющих их, если в этом окажется надобность. Так, в этих уравнениях равновесия не были учтены

ввиду ничтожного их влияния на изгиб и кручение рельсов продольная динамика рельсов и момент сил инерции, возникающий при повороте рельсов на изгибе. Учёт продольной динамики ничем принципиально не отличается от учёта вертикальной и горизонтальной поперечной динамики. Для учёта достаточно в уравнение равновесия по продольной оси рельса (3.2,г) ввести соответствующие члены:

dN дН

—— = —— + со + in? + гпр - Р, ах дх

пр 1 'ПР ' ПР (3-7)

Здесь со - погонные силы упругого сопротивления продольному перемещению \ аналогичные упругому отпору q в вертикальной и cjz в горизонтальной плоскостях поперёк пути; inP - продольная погонная сила инерции, связанная с продольными линейными перемещениями рельсов: d2X

1пр = тпр , «'пр - приведенная погонная масса рельса с присоединенной

массой основания , участвующие в продольных колебаниях.

Неупругие сопротивления rnp=f0.npdx/dt- fi_npx sign dx/dt.

В формуле (3.7) pnp - погонная постоянно действующая в продольном направлении сила, аналогичная погонному весу балки р при рассмотрении условий равновесия в вертикальной плоскости.

Значения N и f можно выразить через нормальные напряжения апр ,

возникающие от продольных сил и линейных деформаций £пр. Исходя из закона Гука,

дх ' дх дх ( '

Далее, если, например, предположить, что к поверхности катания головки рельсов приложена некоторая погонно распределённая сила шгол, отстоящая на расстоянии Ьгол от продольной оси рельса, то она создаёт такой же эффект, как и сила о), приложенная к подошве рельса с учётом правила знаков.

Исходя из решения уравнений (3.2), (3.7), (3.8) или их частных случаев, находятся все компоненты деформации и по известным формулам соответствующие им общие напряжения.

3.1 Местные и дополнительные напряжения, возникающие в рельсах

Кроме общих (основных) напряжений, в элементах пути возникают и местные напряжения. В рельсе к ним относятся напряжения в местах сопряжения шейки с головкой и подошвой, а также напряжения по контуру болтового отверстия в стыке. Вблизи места опирания колеса на рельс шейка подвергается сжатию и изгибу (изгиб вследствие эксцентриситета приложения нагрузки). Если рельс опирается на подкладку краями подошвы, то подошва изгибается в поперечном направлении; в ее нижних волокнах возникают растягивающие, а в верхних - сжимающие напряжения, действующие в перпендикулярном

продольной оси рельса направлении. Даже при плотном прилегании подошвы рельса к опорам вследствие местной упругости опорой под рельсом подошва также изгибается в поперечном направлении. Особенно большую роль в работе рельсов играют местные напряжения, возникающие в небольшой области металла под поверхностью контакта колеса с рельсом, называемые контактными.

Применяя теорию Герца-Беляева, рассмотрим колесо как правильный круговой цилиндр, опирающийся на перпендикулярную к нему круглоцилиндрическую выпуклую поверхность головки рельса [8].

Имеем:

ч1 У? У2 ,

д0 а в

а = т\

з лМ1).

V 2Е(А + в)'

А + В

2т = 0,63д0 =

0,63риг0

9о =

Щ<Р.

2 кш'

П А 1 Я 1

в= — а; А =-; 5 =-

а = лав\

РНЕ1

2г.

2тп =

0,6Ъ(рПц

2 п

РКЕг

{а)

(б)

(о)

(3.9)

При этом горизонтальная ось х направлена вдоль оси головки рельса, горизонтальная ось у перпендикулярна оси х ; а (вдоль оси х) и Ь - полуоси эллипса упругого контакта колеса с рельсом, в центре которого расположено начало координат;

Рк- вертикальная сила, передаваемая от колеса на рельс; ц0 - максимальное сжимающее напряжение, возникающее в центре эллипса, площадь которого — и (2-4 см2);

q - текущее (в любой точке эллипса) значение сжимающего напряжения; 1'к и 1р - радиусы колеса по среднему кругу катания и головки рельса по поверхности катания соответственно;

|В-А| - абсолютное значение разности (В - А);

и - коэффициент Пуассона (0,25-0,30);

Е - модуль упругости стали колеса и рельса;

т и п находятся по таблице 1.5.10 [1] в зависимости от угла 0;

1П0 и п0 также находятся по таблице 1.5.10 [1] в зависимости от отношения

Кф - коэффициент, учитывающий разницу между фактической площадью контакта и расчетной;

ф - коэффициент, учитывающий влияние касательных сил, действующих в месте контакта колеса с рельсом.

Наибольшие касательные напряжения г (касательное напряжение равно полуразности наибольшего и наименьшего главных напряжений) возникают на концах большой оси эллипса при гр : гк > 0,33 на следующих глубинах от поверхности контакта: Ь = 0,48а при Ь = а; Ь = 0,41а при Ь = 0,75а; Ь = 0,31а при Ь = 0,5а. При гр : гк < 0,33 наибольшие касательные напряжения возникают на поверхности в центре эллипса тп.

Расчеты по формулам (3.9) для случая новых колес и рельсов при Кф = 1 и ф = 1 показывают, что касательные напряжения весьма значительны. Еще более они возрастают при «неидеальных» взаимодействиях колеса с рельсом, то есть при К,|, иф> 1.

В настоящее время еще не накоплен материал по надежному установлению значения Кф. Однако знание этого коэффициента необходимо особенно в связи с термической обработкой рельсов, увеличением твердости рельсовой стали в головке рельса в зоне упругого смятия колесом поверхности катания.

Коэффициент ф учета касательных сил может быть приблизительно определен следующим образом. Согласно исследованиям на ЭВМ динамических нагрузок, возникающих при взаимодействии рельсов и экипажа при его движении по пути, коэффициент ф =1,40, если касательные силы тяги составляют треть нормальных (условие, практически соответствующее использованию максимальной силы тяги по сцеплению). При меньших значениях касательных сил значение ф меньше, а при отсутствии этих сил ф = 1.

При рассмотрении движения колеса по рельсу как цилиндра и плоскости и введении для учета влияния касательных сил коэффициента ф:

л ■ ав

со =-

2

Здесь Ь - ширина (поперек рельса) площадки контакта.

Если принять, что в результате износа поверхность катания в границах до боковых закруглений превратилась в плоскость, то для рельсов типа Р65 Ь = 4,91 см.

Особенно опасны проскальзывания колес относительно головки рельса.

Наибольшие контактные напряжения не должны выходить за пределы контактной выносливости металла.

При изношенных колесах, если они катятся вогнутой частью аб поверхности катания, можно ожидать снижения контактных напряжений. Наоборот, при качении колеса выпуклой частью бв поверхности катания контактные напряжения могут в несколько раз увеличиваться.

В головке рельса в области контакта ее с колесом возникают не только контактные напряжения под действием вертикальной и горизонтальной сил, но и

(ЗЛО)

напряжения от изгиба рельса под нагрузкой. Кроме того, действуют внутренние (собственные) напряжения.

Работа головки рельса чрезвычайно сложная и напряженная, особенно в месте перехода от поверхности катания к боковой рабочей грани, где в неблагоприятных условиях могут возникать выщербины, трещины или иные дефекты.

Уменьшение местных напряжений в местах взаимодействия колеса с рельсом и рельса со скреплениями является одной из важнейших задач, решать которую, можно увеличивая качество рельсошпальной решетки, добиваясь оптимального взаимодействия колеса и рельса.

3.2 Воздействие на путь поперечных сил и крутящего момента

При взаимодействии пути и подвижного состава в рельсах возникают напряжения, связанные с основными и дополнительными нагрузками, в том числе с появлением локальных поперечных нагрузок и крутящего момента. Дифференциальное уравнение поперечного изгиба рельса в горизонтальной плоскости, относительно оси Ъ, под воздействием поперечных и продольных сил выражается аналогично уравнению изгиба (3.2) в вертикальной плоскости, относительно оси У, под воздействием вертикальных и продольных горизонтальных сил.

Сохраним ту же систему координат по осям Х,У,2 с линейными перемещениями х,у,г по этим же осям. В этом случае, уравнениям совместного действия вертикальных и горизонтальных продольных сил (3.2) и (3.3) относительно оси У, можем записать аналогичные уравнения горизонтальных и продольных сил, относительно оси Ъ, в виде

й2у т (12у Н й2у /о йу и р Нд2л

—- +---— +---— + —---— +--у = —---- п 1 ГУ)

Ах2 ЕЗ й12 ЕЗ йх2 ЕЗ А ЕЗ ЕЗ ЕЗдх2 '

Дальнейшие преобразования позволяют получить обыкновенное дифференцивльное уравнение с постоянными коэффициентами

йАу то2 +Н с12у /0и <1у У у _ р

(3.11)

скА ЕЗ йх2 ЕЗ сії ЕЗ ЕЗ

Так как осевая нагрузка Р и горизонтальная сила Ру приложены к рельсу эксцентрично, то в комплексе с продольной горизонтальной силой, в рельсах возникает крутящий момент

М0 = Ру£у + Рі р (3.12)

Момент М0 создает кручение рельса. Обозначим крутящий момент в любом сечении рельса Мк. Часть его Мі расходуется на кручение рельса в целом, а часть М2 - на поперечный изгиб головки и подошвы рельса, при этом

МК =М1 +М2

Из теории кручения

ах

где С* - жесткость рельса на кручение;

ф - текущий угол закручивания рельса в целом.

Момент М2 может быть представлен как момент пары <3К Ьк, где (),.- -поперечная сила, возникающая при изгибе головки и подошвы рельса; Ь,- -расстояние между центрами тяжести. Выражая значения <3К поперечной силы через третью производную и учитывая знак при М2, получим

мг = ал = ^тК = е/л ^Ч

ах дх

Здесь 1г, 1п , уг, уп - соответственно моменты инерции головки и подошвы рельса относительно вертикальной оси и текущие координаты у центров тяжести головки и подошвы рельса. Обозначим расстояния центров тяжести головки и подошвы до центра кручения (до упругой линии рельса, подвергаемого изгибу в

вертикальной и горизонтальной плоскостях и кручению) соответственно Л* и к к • В связи с этим у г = <р- и ул =<р- ¡ц .

Будем считать, что ^ / А* = /л / /г. Так как Ьк + 1гк = кк, то

К =-/п^п+-1г)К

К=——К

Jп+Jг

Подставив эти значения в М2 и вводя условное обозначения Ок, получим: ах дх

А = {а)

/я + 3 г

дх к к дх* к дх1 '

(3.13)

Выразим значение —действующее в интервале между

дх

сосредоточенными силами, через реактивные крутящие моменты. В любом сечении оно равно реактивному моменту кручения со стороны основания балки. Если текущий угол закручивания рельса ф, то подошва рельса повернется на своем основании на угол ф и реактивный момент упругого противодействия кручению, действующий на единице длины балки при закручивании ее на угол ф = 1. Под влиянием горизонтальной поперечной силы Ру центр кручения рельса переместится на величину у, на ту же величину переместится весь рельс. Однако вследствие закручивания рельса на угол ф против часовой стрелки подошва

рельса повернется в противоположном направлении на величину Іі„ф, где Ьп -расстояние от центра кручения до низа подошвы рельса. В итоге последняя повернется в сторону положительной оси у на величину у - 1гпф. Если модуль упругости подрельсового основания в горизонтальной плоскости вдоль оси у обозначить иу, то упругий отпор основания д,, = иу(у- Ьп ф).

Следует иметь в виду, что V- является функцией вертикального давления на опору, или что то же, функцией вертикального погонного отпора д, или вертикального упругого прогиба г (3.7) и предварительного сжатия упругих элементов. Значения 11ф также зависят от монтажных сжатий упругих элементов и вертикального упругого отпора ц.

Кроме упругих реакций, действуют еще упругие сопротивления и инерция колеблющихся масс. Приведя неупругие сопротивления, как и ранее к сопротивлениям, пропорциональным скорости перемещения, найдем, что реактивный момент от неупругих сопротивлений, полагая их приложенными к подошве рельса, будет равен

Реактивный момент от сил инерции колеблющихся масс, приведенных к

подошве рельса, будет равен \

сі2у й2ср п1?

■А -3

п * ¿I2

Здесь и - соответственно параметры пропорциональности скоростям линейных и угловых колебаний; Iф - момент инерции масс, подвергающихся крутильным колебаниям. В таком случае общий погонный реактивный момент

+ Tn.hr

д.1 г й1(р уй? п сіі1 ,

(3.15)

_ т

' Л1

Приравнивая это значение ^^ его выражению по формуле (3.13), получим

дх

основное дифференциальное уравнение кручения рельса, как балки, лежащей на сплошном упругом основании.

По материалам данного раздела можно сделать следующие выводы:

1. Классическая теория взаимодействия пути и подвижного состава определяющим фактором в нагружении рельса считает вертикальную нагрузку от колес подвижного состава.

2. Взаимодействие пути и подвижного состава при его вилянии в рельсовой колее в теоретическом плане не изучено.

3. Дополнительные нагрузки и перегрузки в системе «Колесо-рельс» является главными причинами, определяющими срок службы рельсов в пути.

4. Характер взаимодействия пути и подвижного состава при его вилянии в рельсовой колее требует дальнейших исследований.

4. МЕХАНИЗМ ЗАРОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ

4.1 Влияние дополнительных нагрузок на преждевременный выход рельсов из строя при эксплуатации пути

Существовавшая ранее на сети железных дорог планово-предупредительная система ремонта пути не особенно утруждала транспортную науку исследованием природы усталостных дефектов в рельсах. Однако, еще тогда возникал вопрос: «Почему необходимо проводить капитальный ремонт пути, находящегося в отличном состоянии, пропустившим 500-700 млн. тонн брутто?

В соответствии с приказом Министра путей сообщения № 12Ц от 16.08.1994 года «О переходе на новую систему ведения путевого хозяйства на основе повышения технического уровня и внедрения ресурсосберегающих технологий», осуществлен переход от планово-предупредительной системы ремонта пути к ресурсосберегающей системе эксплуатации с ремонтами пути по его состоянию. В связи с приказом 12Ц вопрос о природе усталостных дефектов стал чрезвычайно актуальным, что вынудило дороги активизировать исследования в данном направлении.

Развивая предложение Кузнецова В.В. и Лысюка B.C. [16], можно утверждать, что за счет повышения качества взаимодействия в системе «Колесо-рельс», и прежде всего за счет качества рельсошпальной решетки, рабочий ресурс объемнозакаленных рельсов Р65 может быть увеличен, при прочих равных условиях, в 2-3 раза. Гарантированный срок службы объемнозакаленных рельсов Р65 может быть доведен до 1,0 миллиарда тонн км брутто на км пути, причем максимальный срок службы рельсов Р65 может быть доведен до 2,0-2,5 миллиардов тонн км брутто, без усталостных дефектов и изломов. Для этого нужно повысить качество взаимодействия в системе «Колесо-рельс» прежде всего за счет повышения качества рельсошпальной решетки, а также пересмотреть и переработать НТД/ЦП-93.

Для определения показателей качества рассмотрим влияние ширины колеи пути на качество взаимодействия колеса с рельсом, а также проблему измерения ширины колеи пути. Затем проведем анализ значения подуклонки рельсов и параметров железобетонных шпал, одного из важнейших колеюобразующих элементов.

Схема расчетного взаимодействия пути и колесной пары подвижного состава представлена на Рис. 4.1. В данном случае колесная пара свободно перемещается в рельсовой колее и никаких дополнительных нагрузок и перегрузок в системе «Колесо-рельс» не возникает.

Исследования природы усталостных дефектов в рельсах и причин излома рельсов в пути под поездами, позволило разработать рабочую гипотезу причин возникновения дефектов в рельсах, по которой первопричиной их зарождения и развития является ударное воздействие колесной пары подвижного состава о боковую грань рельса ж.д. пути. Удар колеса о боковую грань рельса происходит при рыскании (вилянии) подвижного состава из-за отступлений в параметрах рельсовой колеи в рельсошпальной решетке. Конечно, ударное воздействие

подвижного состава на рельс в одном и том же месте, приводит к зарождению и развитию усталостных дефектов в виде трещин и изъятию рельса из пути как остродефектного. Но это ударное воздействие колесной пары о рельс не может проходить без последствий для подвижного состава.

При разной подуклонке левого и правого рельсов в колее, колесная пара при движении поезда смещается в поперечном направлении и наносит удар по рабочей грани рельса с большей подуклонкой. Это хорошо фиксируется визуально на прямых участках пути по смещению полосы наката на головке рельса. Смещение полосы наката на головке рельса имеет волнообразный характер с длиной волны от 3-5 метров до 50-60 метров и амплитудой смещения в 8-12мм. Выполнив инструментальные измерения участка пути, где проявился усталостный дефект, или где произошел поперечный излом рельса, можно провести расчет ударной силы колесной пары о боковую грань рельса при ее боковом перемещении.

Расчетная сила удара колесной пары о боковую грань рельса - величина многофакторная и достигает значений до 10000КГС и более. Многократное соударение колесных пар проходящего подвижного состава с боковой гранью рельса приводит к зарождению и развитию в головке рельса многих дефектов контактно-усталостного происхождения.

Ударную природу зарождения и развития усталостных дефектов в рельсах подтверждает статистика дефектных рельсов, фиксируемая журналом ПУ-2а, где 90-95% дефектов по рисункам 10 и 11 имеют глубину от 4мм до 5мм и очень редко другие значения, выходящие за указанный интервал.

Основной причиной, вызывающей зарождение и развитие дефектов 21,30,10,11 в головке рельсов является удар колесной пары о боковую грань рельса при движении поезда, за счет разной подуклонки рельсов в колее.

Схема нерасчетного взаимодействия пути и колесной пары подвижного состава представлена на Рис. 4.2. В точке С происходит перегрузка головки рельса. Именно в этой точке реализуется удар колеса о рельс, возникает значительные контактные напряжения, последствиями которых являются зарождение и развитие горизонтальных трещин в головке рельса (дефект ЗОГ), которые сопровождаются другими дефектами, а именно дефектами 17,10,11 и другими.

Предлагается следующее объяснение причин зарождения и развития дефекта 21. Он возникает в местах совместного воздействия на рельс ударного воздействия колесной пары и продольного кручения рельсовой плети. От удара колеса о рельс в головке рельса развивается внутренняя продольная наклонная трещина (ВПНТ), а от кручения плети развивается внутренняя поперечная трещина (ВПТ) по дефекту 21. Если при взаимодействии колеса и рельса имеет место только ударное воздействие, а кручение рельсовой плети отсутствует, то идет зарождение и развитие только дефекта 17, а дефект 21 отсутствует.

Дефект по коду 10, отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания из-за недостатков технологии изготовления рельсов по НТД/ЦП-93. Однако, причиной появления и развития данного дефекта ударное взаимодействие (нерасчетное) колеса и рельса в местах сверхнормативного

заужения рельсовой колеи. В результате в точке удара зарождается и развивается микротрещина.

Также ударное воздействие колеса о рельс является одной из причин развития дефекта 18.

Нарушение подуклонки, односторонняя нагрузка рельсов наряду с другими факторами способствует развитию дефекта 52.

4.2 Методика натурного обследования мест излома и мест появления дефектов железнодорожного пути

На Горьковской железной дороге отмечались участки пути, где наблюдалось наибольшее количество изломов рельсов в пути под поездами и где проявлялось наибольшее количество усталостных дефектов в рельсах. На начальной стадии обследований были сделаны срезы с мест разрушения рельсовых плетей по дефектам 69,79,21 и переданы в металлографические лаборатории для проведения параллельной и независимой оценки качества рельсовой стали. В результате было установлено, что рельсовая сталь в местах излома является качественной и не имеет никаких сверхдопустимых отклонений по химическому составу, физико-механическим свойствам и термообработке. Отсюда сделан вывод, что зарождение и развитие усталостных дефектов в рельсах, и их последующие изломы под поездами происходят в качественных объемнозакаленных рельсах. В предыдущем разделе, по кривым усталости было показано, что очень велика доля вины рельсошпальной решетки в усталостных изломах рельсов. Чтобы ответить на вопрос в чем виноват путь и рельсошпальная решетка в изломах рельсов, была разработана специальная методика НИЦ-ПУТЬ, по натурному обследованию пути. Основой методики обследования является карта излома рельсовой плети и схема излома, содержащие более 100 вопросов по плану и профилю пути, времени и месту излома, характеристике элементов верхнего и нижнего строения пути, сроке службы и пропущенному тоннажу, балльности пути по ленте вагона путеизмерителя и многому другому. Карта излома рельсовой плети сопровождалась ведомостью измерений параметров пути и рельсошпальной решетки. Измеряемые параметры - это ширина рельсовой колее, фиксируемая над каждой шпалой, отводы рельсовой колеи, подуклонка рельсов, фиксируемая в каждом шпальном ящике по обеим рельсовым нитям и величина вертикальных и крутильных деформаций рельса, фиксируемые прогибомерами при проходе поездов. Для измерения вертикальных и крутильных деформаций рельсовой плети под поездной нагрузкой были разработаны и изготовлены специальные прогибомеры, устанавливаемые под подошву рельса. Схемы измерения деформации рельсов железнодорожного пути на асбестовом и щебеночном балласте представлены на Рис. 4.3.

Прогибомеры устанавливаются в середине шпального ящика под подошву рельса с внутренней и наружной стороны рельса, и измерение производится в режиме ожидания. После прохода поезда упоры со стойкой или движки штангенциркулей перемещаются вниз, и между подошвой рельса и упорами образуется зазор, равный упругой деформации рельса в точке установки прогибомера. Если рельс испытывает только вертикальную деформацию, то

Рис.4.3 Схемы измерения вертикальных и крутильных деформаций рельсовой плети на щебеночном и асбестовом балласте

Рис.4.4 Одиночная силовая система

показания прогибомеров будут одинаковы. Если же показания прогибомеров отличаются, то рельс испытывает кручение, причем при динамическом уширенпи колеи показания наружного прогибомера будут больше показаний внутреннего прогибомера, а при динамическом заужении рельсовой колеи показания наружного прогибомера будут меньше показаний внутреннего. После прохода поезда и фиксирования упругой деформации, винт ослабляется, упор подводится под подошву рельса, закрепляется винтом на стойке и прогибомер готов к последующему измерению. Точность измерения вертикальных и крутильных деформаций рельса при применении штангенциркуля составила 0,05мм, а при применении измерительных клиньев 0,1мм.

Для измерения вертикальных деформаций рельсовых плетей были изготовлены комплекты прогибомеров в количестве 50 штук. Результаты натурных измерений деформации рельсовой плети в месте ее излома при проходе различной поездной нагрузки по наружным прогибомерам рельсовой плети представлены на Рис. 4.5, а характер крутильных деформаций в месте излома по наружным и внутренним прогибомерам представлен на Рис. 4.6. Наибольшее кручение рельсовой плети было зафиксировано по правой рельсовой нити в шпальном ящике 3-4, а излом произошел по шпале 3.

Методика НИЦ-ПУТЬ по натурному обследованию участков пути с отказами и изломами рельсов

Изломы рельсов под поездами по контактно-усталостным дефектам происходят локально по длине пути. Для обследования мест излома рельсовых плетей выбирались прямые участки пути с отличной или хорошей оценкой по балльности вагона-путеизмерителя.

Методика обследования мест излома рельсовых плетей, разработанная НИЦ-ПУТЬ, предусматривала следующие операции:

1. Измерение ширины колеи путевым шаблоном Ц08-808, выполненное над каждой шпалой, с высотой измерительных лапок 13мм.

2. Измерение ширины колеи шаблоном НИЦ-ПУТЬ с высотой измерительных лапок 25мм, выполненное над каждой шпалой.

3. Измерение фактической подуклонки рельсов по его подошве в каждом шпальном ящике с помощью шаблона НИЦ-ПУТЬ.

4. В каждый шпальный ящик в месте излома рельсовой плети, устанавливаются два прогибомера, снаружи и внутри колеи. Упоры подводятся под подошву рельса и фиксируются на стойке.

5. После прохода поезда производится измерение упругой деформации рельса по двум точкам подошвы.

6. После измерения упругой деформации рельса упоры ослабляются, подводятся под подошву рельса и фиксируются на стойки для повторного измерения.

7. Измерение вертикальных и крутильных деформаций с помощью прогибомеров повторяются не менее 7-8 раз под поездной нагрузкой.

8. Фиксируется перегон, километр, пикет, план и профиль кривой, выемка (насыпь) и состояние пути.

в месте её излома

9. Фиксируется завод-изготовитель рельсов, месяц и год их выпуска, ж/б шпалы, завод-изготовитель и год выпуска, тип балласта и его состояние, а также состояние рельсовых скреплений.

10. Все сведения заносятся в ведомость обследования мест излома рельсовых плетей.

Натурное обследование мест излома рельсовых плетей на Горьковской железной дороге, проведенное по методике, разработанной НИЦ-ПУТЬ, показали, что рельсошпальная решетка в местах излома рельсов имеет значительные отклонения по параметрам колеи. Сверхнормативные отклонения в рельсошпальной решетке приводят к нерасчетным схемам взаимодействия колеса и рельса и появлению локальных перегрузок в рельсовых плетях. В результате в рельсах возникают дополнительные касательные напряжения, связанные с кручением рельсовой плети.

Для измерения вертикальных и крутильных деформаций рельсовой плети под поездной нагрузкой были разработаны и изготовлены специальные прогибомеры. Схемы измерения деформации рельсов железнодорожного пути на асбестовом и щебеночном балласте представлены на Рис.4.3.

Прогибомеры устанавливаются в середине шпального ящика с внутренней и наружной стороны рельса, и измерение производится в режиме ожидания. После прохода поезда упоры на стойке или движки штангенциркулей перемещаются вниз, и между подошвой рельса и упорами образуется зазор, равный упругой деформации пути в точке установки прогибомера. Если рельс испытывает только вертикальную деформацию, то показания флексометров будут одинаковы. Если же показания прогибомеров отличаются, то рельс испытывает кручение, причем при уширении колеи показания наружного прогибомера больше показаний внутреннего прогибомера, а при заужении колеи показания внутреннего прогибомера больше наружного. После прохода поезда и фиксирования упругой деформации винты ослабляются, упор подводится под подошву рельса, закрепляется винтом на стойке и прогибомер готов к последующему измерению.

Для измерения вертикальных и крутильных деформаций рельсовых плетей были изготовлены комплекты прогибомеров по 50 штук.

Таким образом, впервые удалось зафиксировать продольное кручение рельсовой плети под поездной нагрузкой в реальных условиях эксплуатации бесстыкового пути и на этом основании ввести в расчет напряженно-деформированного состояния рельсовой плети касательные напряжения, возникающие локально по длине пути на рельсошпальной решетке с искажениями.

4.3 Методика расчета ударного воздействия колесных пар подвижного состава о боковую грань рельсов железнодорожного пути

Дефекты по головке рельса контактно-усталостного происхождения, возникающие при эксплуатации железнодорожного пути, достигают 90-92 процентов от всех полных и частичных отказов рельсов, ежегодно снимаемых с путей на сети железных дорог РФ. В Таблице 5 представлено количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с путей на ГЖД в 2004 году с

разбивкой по тоннажу в млн.ткм брутто на км пути. Аналогичная картина наблюдается и на других железных дорогах. Из приведенных сведений Таблицы 5 возникает вопрос: Почему же отечественные объемнозакаленные рельсы Р65 не обеспечивают наработку по пропущенному тоннажу в 1 миллиард т. км брутто без дефектов контактно-усталостного происхождения и без изломов рельсов под поездами?

Для ответа на поставленный вопрос необходимо разобраться с условиями зарождения и развития массовых контактно-усталостных дефектов в головке рельса. (Дефекты 10,11,17,21,30,44 и др.).

Известно, что при движении колесной пары в прямом участке пути её центр совершает в горизонтальной плоскости колебательные поперечные смещения, согласно уравнению Клингеля

У = .к2+— +

V Ч [\г0Л у0

(4.1)

где: х - абцисса центра колесной пары вдоль оси пути;

У - поперечные смещения колесной пары относительно продольной оси пути;

¿о - подуклонка поверхности катания колеса к оси вращения колесной пары;

Уо'Уо- соответственно поперечное смещение и угол поворота колесной пары вокруг вертикальной оси в начале движения.

При У о = 0, будем иметь:

. • [V

у=у°п (4-2)

Отсюда, варируя подуклонку рельсов в колее при неизменной подуклонке бандажей, получаем поперечное расчетное смещение колесной пары в несколько десятков миллиметров.

Если фактический зазор между колесом и рельсом меньше потребного поперечного смещения колесной пары, то взаимодействие колеса и рельса происходит с ударом.

Исходными данными для расчета ударного воздействия колесных пар подвижного состава о боковую рабочую грань рельсов железнодорожного пути являются результаты натурного обследования параметров рельсовой колеи по методике НИЦ-ПУТЬ.

В местах зарождения и развития усталостных дефектов в головке рельсовых плетей имеет место смещение полосы наката по поверхности катания головки рельса.

Длина волны, характеризующая смещение полосы наката в поперечном направлении обозначим как Ь [м].

Длина полуволны Ь/2 [м].

Расстояние поперечного смещения колесной пары, фиксируемое по полосе наката, обозначим через А [мм].

Скорость движения поезда V[км/час].

Скорость поперечного смещения колесной пары в рельсовой колее

V = -^-[ж/сек]

Осевая нагрузка подвижного состава Р [тс].

Расстояние по рабочей грани головки рельса, где колесные пары наносят удар по рельсу - £[м, см].

Время удара колесной пары о боковую грань рельса -1 [сек].

Ускорение при ударе колесной пары о боковую рабочую грань рельса обозначим как а [м/сек"].

Силу удара колесной пары о рельс обозначим через Б [Н, кГс].

Все геометрические параметры колесных пар считаем номинальными без отклонений.

Расчет ударного воздействия производится в следующей последовательности:

1. Время движения колесной пары подвижного состава по длине полуволны

Ь/2 определяется соотношением: Т = сек].

2. Скорость поперечного смещения колесной пары на полуволне Ь/2 будет равна: V = сек\.

3. Время удара колесной пары о боковую грань рельса определяется соотношением:

к1 J

4. Ускорение при ударе колеса о боковую грань рельса, будет равно:

Ду а = — Д1

За время удара колесной пары о боковую грань рельса на расстояние £, скорость бокового смещения колесной пары изменяется ОТ V до о.

5. Сила удара колеса о рельс рассчитывается по формуле Ньютона:

Б = ш а Кд [Н, кГс]

где Кд <1 - коэффициент демпфирования.

Расчетная сила удара колеса о рельс достигает нескольких тонн и ведет к наклепу зоны взаимодействия, зарождению и развитию трещин, вплоть до разрушения рельса. Результаты расчета представлены в таблице 16 раздела 4 настоящей работы.

В результате многократного соударения в головке рельса зарождаются трещины, которые затем приводят к разрушению рельса. Это наглядно представлено на фото 1 (приложения), где совмещены трещины по дефектам 10,11,21,30.

Следовательно, основная причина зарождения и развития указанных дефектов рельсов заключается в ударном воздействии колеса о рельс при вилянии подвижного состава в рельсовой колее.

Для снижения количества дефектов контактно-усталостного происхождения в головке рельса необходимо снизить процесс виляния подвижного состава в рельсовой колее. Это может быть достигнуто за счет повышения качества рельсошпальной решетки, собираемой на звеносборочных базах ПМС, при введении предлагаемой системы качества.

Контактно-усталостные дефекты в головке рельсов - последствия ударного взаимодействия колеса и рельса

Натурное обследование участков железнодорожного пути с дефектами и изломами рельсов подтвердило гипотезу о действии дополнительных ударных нагрузок на рельс от подвижного состава при его вилянии в колее. Главными параметрами, определяющими виляние подвижного состава являются разная подуклонка рельсовых плетей, ширина колеи и их отводы.

При разной подуклонке рельсов колесная пара смещается в рельсовой колее к рельсу с большей подуклонкой и это взаимодействие происходит либо с прижатием колесной пары к рельсу, либо с ударном колеса о рельс.

В случае, если колесная пара прижимается к рельсу, то при таком взаимодействии идет интенсивный износ рабочей грани рельса (дефект 44) и подрезка гребней колесных пар. Если же взаимодействие колеса и рельса происходит с ударом, то в головке рельса зарождаются горизонтальные, вертикальные, поперечные и другого рода трещины, которые при их развитии могут привести к полному разрушению рельса. Аналогичные процессы при ударном взаимодействии происходят и в гребне, и в ободе колеса подвижного состава.

Локальные отступления в параметрах рельсовой колеи приводят к тому, что колесные пары наносят удар по рельсу, именно в этом месте. Особенность ударного взаимодействия колеса и рельса заключается в том, что взаимодействуют две криволинейные поверхности - боковая выкружка головки рельса и выкружка гребня колеса, выполненные радиусом 15мм. При разной подуклонке рельсов эти выкружки расходятся на высоте 3-5мм от поверхности катания рельса. То есть, при ударе колеса о рельс зарождение трещин в рельсе должно происходить на этой высоте.

В таблице 7 представлены сведения из журнала учета дефектных рельсов по форме ПУ-2а. Статистическая обработка этих сведений, по ряду дистанций пути ГЖД, указывает на то, что абсолютное большинство трещин на рабочей грани рельсов по дефекту 11, а также трещина по поверхности катания головки по дефекту 10 имеют глубину залегания от 4 до 5мм. Как правило, эти дефекты проявляются одновременно и зачастую накладываются, с дефектами 30Г,30В,21 и другими. На этой же глубине в головке рельса проявляются дефекты 17,18,41.

Следовательно ударный характер взаимодействия колеса и рельса на рельсошпальной решетке с отступлениями в параметрах рельсовой колеи является основной причиной зарождения и развития трещин в головке рельсов.

4.4 Недостатки современной классификации дефектов рельсов

Действующая в настоящее время на сети дорог РФ Нормативно-техническая документация НТД/ЦП-93 [7], содержащая «Классификацию дефектов рельсов», «Каталог дефектов рельсов» и «Признаки дефектных и остродефектных рельсов», вызывает множество вопросов и нареканий поскольку содержит устаревшее воззрение на природу усталостных дефектов в рельсах, сложившиеся еще в 19 века.

Нельзя согласится с НДТ/ЦП-93, общие положения, п. 1.1, согласно которому «Рельсы в процессе эксплуатации по мере наработок тоннажа (млн.т. брутто) подвергаются естественному старению, приводящему к образованию в них дефектов вызывающих отказы рельсов». Термин «старение рельсовой стали» в далеком прошлом связывали с усталостным разрушением и еще в начале 20 века был признан ошибочным.

Еще больше нареканий и вопросов возникает по причинам появления дефектов, изложенных в НТД. Например, что такое «недостаточная контактно-усталостная прочность металла», по которым развиваются дефекты 11,21,30,41 и другие НТД отвечает - «Недостаточное металлургическое качество рельсовой стали, определяющее недостаточную контактно-усталостную прочность металла, с. 15». Еще более сложно и запутано НТД 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». Далее, горизонтальные трещины в головке рельса НТД разделяет на дефекты по кодам: 30Г и 17.2, а практически это один и тот же дефект.

На следующий вопрос «В чем причина излома рельсов под поездами по дефекту 69?» НТД/ЦП-93 отвечает, что это коррозия подошвы рельса и коррозионно-усталостная трещина. Далее поясняется где появляется коррозия и даются указания «При коррозии подошвы глубиной у ее края не более 7мм для Р65 рельсы 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, стр.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 таюке вследствие хрупкости и хладноломкости рельсовой стали» НТД/ЦП-93.

Далее 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. НТД/ЦП-93, объясняя причины зарождения и развития большинства дефектов в рельсах только металлургическим качеством рельсовой стали, совершает грубейшую ошибку. Это положение считаем неверным и ошибочным, так как

большинство дефектов в рельсах возникает при эксплуатации из-за дополнительных нагрузок.

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, представлен ряд редакций новых НТД, но на настоящий момент работа не завершена.

Существующая классификация дефектов рельсов по НТД/ЦП-93 представлена в Таблице 4.19.

Наши предложения по переработке НТД/ЦП сведены в Таблицу 4.20, которая сохраняет 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,...). Группы дефектов по элементам сечения рельса остаются неизменными. Дефекты по поверхности катания - это дефекты (10,11,12,13,...) и так далее. Все поперечные 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 7 и 8, на случай появления в пути новых дефектов.

Для дальнейшего анализа рассмотрим статистические данные по дефектам рельсов на ГЖД представленные в Таблицах 3,4,5. Из них следует, что до 30% дефектов в рельсах возникает в период гарантийного срока службы объемнозакаленных рельсов Р65 и здесь встает вопрос, с одной стороны, о качестве рельсов, а с другой стороны, почему нет претензий дорог к металлургическим заводам о качестве рельсов.

Претензии дорог к заводам, конечно, были, но в 99 случаях из 100 качество рельсовой стали соответствовало требованиям ГОСТ. Поэтому причины зарождения и развития дефектов в рельсах не связаны с качеством рельсовой стали.

Классификация дефектов рельсов по НТД/ЦП-93 (существующая)

Таблица 19

Группы дефектов по элементам сечения рельса Разновидность (тип) дефекта по основному признаку

Заводского происхождения Усталостного происхождения Без выраженной усталостной трещины В стыке От повышенного воздействия подвижного состава Последствия механического воздействия В сварном стыке Недостатки технологии закалки Нарушении технологии наплавки при приварке соединителей Коррозия рельса

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

код дефекта

Головка рельса 1 10 14 17 18

2 7(1 ■ 21 24 25 ■ 26 27

3 38

4 43 44 46 47 | 49

Шейка рельса 5 ВИВ Ш 55 56 59

Подошва рельса 6 1 66 62 65 66 69

Изломы по всему сечению 7 74

Изгибы рельса в горизонтальной и вертикальной плоскостях 8 85 86

Прочие дефекты и повреждения рельса 9 99 шш

Классификация дефектов рельсов (предлагаемая) Кодирование дефектов рельсов

Таблица 20.

Группы дефектов по элементам сечения рельса (Первая цифра кода) Разновидность (тип) дефекта по основному признаку (вторая цифра кода)

Заводские н металлургические дефекты. Нарушение технологии изготовления рельсов Усталостные трещины от перегрузок рельсов. Некачественная РШР Трещины от перегрузок рельсов. Некачественная РШР Нарушение целостности рельса в стыке. Повышенное ударное воздействие в рельсовом стыке Неудовлетворительное состояние подвижного состава. Повышенное воздействие подвижного состава Внешнее воздействие. Повышенное механическое воздействие на рельс Дефекты электроконтактной сварки стыка. Некачественная РШР Дефекты термитной сварки. Некачественная РШР Резерв Коррозия и другие перегрузки рельсов

0 1 2 3' 4 5 6 7 8 9

Код дефекта

Головка рельса 1 11 (10) 12 (11) 13 14 (14) 15 16 17 - -

2 20 (20) 21 22 ■ 23 24 25 26 (26) 27 - -

3 31 32 33 шиї - 36 (38) 37 - -

4 40 (40) 41 42 43 (44) 45 46 (46) 47 - -

Шейка рельса 5 50 (50) 51 52 (52) 55 (55) 56 (56) 57 - 59 (59

Подошва рельса 6 60 «Т ҐАО^ 62 (Ь2) 63 64 65 66 (66) 67 -

Изломы по всему сеченню 7 70 (70) 71 11 (79) р 74 (74) 75 76 77 - -

Изгибы рельса в горизонталь-нон п вертикальной плоскостях 8 ■ 80 - - - 85 (85) 86 (86) 87 - -

Прочие дефекты II повреждения 9 90 «1 92 90 £ 95 96 97 - -

Это положение подтверждает и статистика дефектов по заводским причинам. Так ежегодное количество дефектов по рисункам 20,40,50,60,70 на дорогах лежит в диапазоне от нуля до нескольких штук. Это говорит о высоком металлургическом качестве поставляемых рельсов.

Принципиальные отличия существующей классификации дефектов рельсов по НТД/ЦП-93 и предлагаемой НИЦ-ПУТЬ отражены на диаграммах, представленных на Рис. 14. По НТД/ЦП-93 основными причинами, поясняющими природу усталостных дефектов рельсов являются металлургические недостатки рельсовой стали, а по предлагаемой классификации - отступления в рельсошпальной решетке.

Таким образом, в настоящее время необходима существенная переработка нормативно-технической документации по дефектам рельсов.

Представленные результаты раздела 4 позволяют сделать следующие выводы:

1. Усталостные дефекты в головке рельсов развиваются в качественных объемнозакаленных рельсах, не имеющих никаких сверхнормативных отклонений по химическому составу, физико-механическим свойствам и термообработке.

2. Основной причиной, способствующей зарождению и развитию усталостных дефектов в головке рельсов, является ударное воздействие колеса о рельс при вилянии подвижного состава в рельсовой колее.

3. Заводских и металлургических дефектов в головке рельсов очень незначительное количество и они не являются причиной зарождения и развития усталостных дефектов.

4. Поперечное смещение колесной пары в рельсовой колее с ударным взаимодействием колеса и рельса приводит к наклону зоны взаимодействия с зарождением усталостных трещин в головке рельсов.

5. Основные приемы борьбы с усталостными дефектами в головке рельсов сводятся к повышению качества взаимодействия в системе «Колесо-рельс».

5. ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Срок службы отечественных объемнозакаленных рельсов Р65 от их укладки в путь до изъятия является важнейшей технико-экономической характеристикой работы ОАО «РЖД». Железнодорожный рельс является самым ответственным, самым дорогостоящим и самым дефицитным элементом верхнего строения пути, во многом определяющим безопасность движения поездов. Несмотря на значительное снижение количества дефектных и остродефектных рельсов в пути в последние годы, а также уменьшение изломов рельсовых плетей под поездами, общее их количество остается тревожным, поскольку они ухудшают показатели перевозочного процесса на сети дорог.

Статистические данные по дефектным и остродефектным рельсам, а также по количеству изломов рельсов под поездами и структура дефектов как на ГЖД, так и на сети дорог Российской Федерации представлены в первом разделе. Резкое увеличение количества дефектных и остродефектных рельсов в пути, максимум которых пришелся на 1994-95гг., рост количества изломов рельсов под поездами с максимальным их количеством в 1992,1993,1994 годах, всплеск дефектов по боковому износу к 1995 году, связаны со сверхнормативным заужением рельсовой колеи на железобетонных шпалах, изготавливаемых по ГОСТ 10629-88 «Шпалы железобетонные для колеи 1520мм». По предложению НИЦ-ГГУТЬ ГЖД ЦП МПС отменил неверный ГОСТ и вместо него ввел новые ТУ 5864-024-96, где колеюобразующие размеры были скорректированы в сторону уширения рельсовой колеи до 1520мм. Введение новых условий на изготовление железобетонных шпал с нормализованной шириной рельсовой колеи явилось важнейшей ресурсосберегающей технологией, снизившей все показатели дефектности рельсов, что наглядно отображено в разделе статистики дефектов.

Любой излом рельсовой плети железнодорожного пути под поездом является потенциальным крушением, браком особого учета, отрицательно характеризующим безопасность и надежность перевозочного процесса. Наибольшее количество изломов рельсов в пути под поездами имело место на железных дорогах Российской Федерации в 1992г.- 426 изломов; в 1993г.- 490 изломов; в 1994г.- 492 излома. Причем, большинство изломов рельсовых плетей в пути под поездами (до 70%) приходилось на дефект 69, который по действующей, в настоящее время, Нормативно-технической документации по дефектам рельсов НТД/ЦП-93, классифицируется как коррозионно-усталостная трещина в подошве рельса, а причина его появления и развития объясняется коррозией подошвы рельса. В случае обнаружения поперечной усталостной трещины в подошве рельса, рельс считается остродефектным и его необходимо заменить без промедления [7].

Однако, проведенными ранее исследованиями нами было установлено, что условия зарождения и развития усталостной трещины в подошве рельса по дефекту 69 никак не связаны с коррозией, а создаются дополнительными нагрузками и перегрузками рельсовой плети при ее продольном кручении, на некачественной рельсошпальной решетке. В случае предельной затяжки

клеммных болтов рельсового скрепления КБ-65, при кручении рельсовой плети возникают дополнительные, значительные по величине касательные напряжения в подошве рельса по сечению рельса возле клемм. Согласно принципу Сен-Венана наибольшее напряжение возникает в подошве рельса по сечению возле клемм, а на некотором расстоянии от заделки оно не зависит от способа приложения нагрузки, а зависит только от их равнодействующей.

При совместном действии поездных изгибных напряжений в рельсе и дополнительных касательных напряжений, возникающих при кручении, суммарное напряжение, возникающее в подошве рельса, вычисляется по формуле:

Чтобы не допускать предельной перезатяжки клеммных болтов, в рельсовом скреплении КБ-65 и устранить появление дополнительных касательных напряжений, нами был предложен способ установки накладок на рельс в местах обнаружения усталостной трещины в подошве рельса, защищенный патентом РФ на изобретение [46]. Установка накладок на рельс с усталостной трещиной в подошве производится на крайние болты.

В этом случае затянуть до предела клеммные болты в рельсовом скреплении становится невозможным, даже при всем желании. Подошва рельса получает некоторую свободу при кручении, касательное напряжение резко снижается и разрушения рельса не происходит при неограниченно долгом сроке эксплуатации.

В данном случае дефект 69 с накладками классифицируется как дефект 69Н. На ГЖД такие дефекты эксплуатировались в пути до 10 лет и более до капитального ремонта пути, без ограничения скорости и пропускали при эксплуатации до 500 млн. ткм брутто!

С 1995 года на ГЖД было установлено более 1000 пар накладок на обнаруженные усталостные трещины в подошве рельса, и ни одного излома рельсовой плети по дефекту 69Н, нами не зафиксировано. Установка накладок на усталостную трещину в подошве рельса экономит, как правило до 50 м объемнозакаленных рельсов Р65, предотвращает излом рельсовой плети, сохраняет целостность рельса и устраняет затраты труда на замену дефектного рельса.

Таким образом, установка накладок на рельс с усталостной трещиной в подошве, значительно повышает рабочий ресурс рельса, исключает излом рельса в пути под поездом, что повышает безопасность движения поездов.

Кроме того, в новой классификации дефектов рельсов код дефекта 69 должен быть заменен на код 61 - усталостная трещина в подошве рельса, а причина его зарождения и развития определена как перегрузка подошвы рельса при его продольном кручении.

Далее, как следует из структуры дефектов рельсов, рассмотренной в первом разделе, наибольшее количество дефектов возникает в головке рельсов, и это дефекты первой, второй, третьей и четвертой групп, в общей сложности достигающие 90% от всех дефектов. В результате исследований НИЦ-ПУТЬ ГЖД

было установлено, что условия зарождения и развития большинства дефектов в головке рельсов связаны с ударным воздействием колесных пар подвижного состава с рабочей гранью рельсов при вилянии подвижного состава в рельсовой колее. Сила удара колеса о рельс связана с интенсивностью изменения параметров рельсовой колеи по длине пути. Поскольку интенсивность изменения параметров колеи разная по длине пути, то и сила удара колеса о рельс также разная, а следовательно интенсивность зарождения и развития дефектов в головке рельсов также разная.

Данное положение подтверждает, в полной мере, количество дефектных и остродефектных рельсов, снятых с путей на ГЖД в 2007 году, представленное в Таблице 1.5. Из Таблицы 1.5 следует, что один и тот же дефект приводит к изъятию рельсов из пути при различном пропущенном тоннаже, а именно до 100 млн ткм брутто, до 200, 300 и так далее до миллиарда и более. Представленные в Таблице 1.5 сведения, позволяют утверждать, что наработка рельсов по многим дефектам не зависит от пропущенного тоннажа! Следовательно, существуют другие причины зарождения и развития дефектов в головке рельсов, и автор утверждает, что это удар колесной пары о рельс при вилянии колесной пары в колее при изменении её параметров вдоль пути.

Исходя из этого положения, нами был предложен способ переукладки или продольного смещения рельсовой плети, хорошо апробированной на ГЖД, да и на других железных дорогах России. Способ переукладки или продольного смещения рельсовых плетей также защищен нами Патентом РФ [45].

Переукладка и продольное смещение рельсовых плетей проводилась и проводится во многих дистанциях пути ГЖД, и НИЦ-ПУТЬ ГЖД проводит постоянные наблюдения за переуложенными рельсами. Наше мнение, что переукладка и продольное смещение рельсовых плетей является ресурсосберегающей технологией, так как этот прием задерживает проявление дефектов и изломов рельсов до 3-х лет и более при прочих равных условиях. Как правило, переуложенные рельсовые плети в течение нескольких лет работают как новые.

Таким образом, нормализация рельсовой колеи, установка накладок на рельс с усталостной трещиной в подошве, продольное смещение и переукладка рельсовых плетей являются важнейшими ресурсосберегающими технологиями в путевом хозяйстве железных дорог, позволяющие, наряду с другими предложениями довести бездефектный срок службы отечественных объемнозакаленных рельсов Р65 до 2-х миллиардов ткм брутто 1руза.

На Рис. 5.1 и Рис. 5.2 представлено количество дефектных и остродефектных рельсов по годам по Горьковской железной дороге и на сети дорог РФ с прогнозом на ближайшие годы. За счет повышения качества взаимодействия в системе «Колесо-рельс» количество дефектных и остродефектных рельсов на ГЖД уменьшится к 2016 году до 2000 штук, а на сети железных дорог до 15-20 тысяч штук. Значительное снижение количества дефектных и остродефектных рельсов в пути приведет к уменьшению количества изломов рельсов под поездами и повышению рабочего ресурса рельсов при эксплуатации.

12000

9000

6000

3000

■ КоличестБо дефектных рельсов, находящихся í пути tío состоянию на конец года (ПО-1) . Количеси О дефектных И остр О дефектных peíliCOI, снятых с пути за год (ПО-4)

N, шт. 15000

СТАТИСТИКА ДЕФЕКТОВ С ПРОГНОЗОМ

180000 160000 140000

120000 100000 80000 80000 40000 20000

■ Ко/иггеств о деф-лггных рельсог, кзходяздупсс:: г пути (ПО-1) . Колмчестао дефеКТНЫХ и остр о дефектных реДЬСО!, СНЯТЫХ С пути 31 год |ПО-4)

Рис.5.1

N, шт. 200000

Количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на Горьк. ж.д.

Рис.5.2. Количество дефектных и остродефектных рельсов по годам на

сети дорог РФ

По пятому разделу можно сделать следующие выводы:

1. Нормализация рельсовой колеи и приведение её к номинальному значению в 1520мм, явилась важнейшей ресурсосберегающей технологией, значительно снизившей дефектность рельсов.

2. Переукладка и продольное смещение рельсовых плетей бесстыкового пути в два и более раза повышают рабочий ресурс рельсов.

3. Установка накладок на рельс с усталостной трещиной в подошве рельса предотвращает излом рельсовой плети по дефекту 69.

4. Повышение качества сборки рельсошпальной решетки с допуском на ширину рельсовой колеи в пределах ±1,0мм снижает дополнительные нагрузки в системе «Колесо-рельс» и повышает рабочий ресурс.

5. Общий рабочий ресурс объемнозакаленных рельсов Р65 может быть доведен до 2,5-3,0 миллиардов ткм брутто.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Для повышения рабочего ресурса объемнозакаленных рельсов Р65 и устранения их преждевременного изъятия из пути в пределах гарантированного срока эксплуатации и по результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы.

1. Усталостные дефекты в головке рельсов развиваются в качественных объемнозакаленных рельсах, не имеющих никаких сверхнормативных отступлений по химическому составу физико-механическим свойствам и термообработке.

2. Основной причиной, способствующей зарождению и развитию усталостных дефектов в головке рельсов, является ударное воздействие колесной пары о рельс при вилянии подвижного состава в рельсовой колее.

3. Для снижения ударного взаимодействия в системе «Колесо-рельс» необходимо повысить качество рельсошпальной решетки.

4. Ширина рельсовой колеи, собираемая из новых материалов, должна быть во всех случаях 1520±1,0мм, а для скоростного движения поездов 1520±0,5мм.

5. Все элементы железобетонных шпал и элементы рельсовых скреплений, образующие колею, должны иметь допускаемые отклонения от номинальных значений в десятые доли миллиметра.

6. Упорядочить требования по подуклонке рельсов в колее, номинальное значение которой в 1:20 необходимо строго выдерживать, с предельным допуском от 1:19 до 1:21.

7. Минимально допустимый зазор между колесом и рельсом на расчетном уровне должен быть обеспечен в пределах 5мм.

8. Предлагается разработать и ввести в эксплуатацию путевой шаблон для измерения ширины колеи с высотой измерительных лапок 25мм.

9. Выход рельсов по дефектам и их изъятие из пути не зависит от пропущенного тоннажа.

10. За счет повышения качества взаимодействия в системе «Колесо-рельс» срок службы отечественных объемнозакаленных рельсов Р65 может быть доведен до 2,5-3,0 миллиардов тонн брутто груза.

11. Переработать действующую нормативно-техническую документацию НТД/ЦП-93 по дефектам рельсов.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Даньков С.Ф., Юзык О.В. Опыт эксплуатации звеньевого пути с заменой асбестового балласта на щебеночный. Информационный листок ДЦНТИ ГЖД, 1999 г., Зс.

2. Даньков С.Ф. Селективная сборка рельсошпальной решетки на звеносборочной базе ПМС. Информационный листок ДЦНТИ ГЖД, 2002 г., Зс.

3. Даньков С.Ф., Юзык О.В., Шишмарев A.A. Механизм зарождения и развития усталостных трещин в головке рельсов железнодорожного пути. Информационный листок ДЦНТИ ГЖД, 2008 г., Зс.

4. Даньков С.Ф., Иванов П.С. и др. Диагностика и прогнозирование дефектов рельсовых плетей с позиций современной теории рисков. Труды XI научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2010 г., C.XIV- 11.

5. Даньков С.Ф., Шишмарев A.A., Юзык О.В. Контроль колесообразующих размеров железобетонных шпал. Труды XI научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2010 г., c.XIV - 12.

6. Даньков С.Ф., Иванов П.С., Юзык О.В., Шишмарев A.A. Необходим новый классификатор дефектов рельсов железнодорожного пути. Труды XI научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва. МИИТ, 2010 г., C.III-1.

7. Даньков С.Ф., Иванов П.С., Зайцев Н.И. и др. Некоторые проблемы взаимодействия пути и подвижного состава при скоростном движении поездов. Труды XI научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2010 г., c.III - 29.

8. Даньков С.Ф., Иванов П.С., Юзык О.В., Шишмарев A.A. Новые ресурсосберегающие технологии в рельсовом хозяйстве. Журнал «Путь и путевое, хозяйство», № 7,2011 г., с.23-25.

9. Даньков С.Ф., Иванов П.С. и др. Классификация дефектов рельсов -важнейшая ресурсосберегающая технология в системе «колесо-рельс». Журнал «Путь и путевое хозяйство», № 8, 2011 г., с.25-27.

10. Даньков С.Ф., Юзык О.В. и др. Почему отступил коварный дефект 69. Труды XII научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2011 г., c.III - 22.

11. Даньков С.Ф., Юзык О.В. и др. Причины зарождения и развития трещин в головке рельсов железнодорожного пути. Труды XII научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ,2011г., c.III - 20.

12. Даньков С.Ф., Юзык О.В. и др. Спектральный анализ мест перегрузки рельсов по лентам вагона-путеизмерителя. Труды XII научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва,МИИТ,2011г., c.XIV - 6.

13. Способ диагностики дефектов рельсовых плетей. Авторская заявка № 2010129536 от 19.07.2010г. Патентозаявитель Даньков С.Ф.

14. Способ прогнозирования дефектов рельсовых плетей железнодорожного пути. Авторская заявка № 2010129537 от 19.07.2010г. Патентозаявитель Даньков С.Ф.

15. Даньков С.Ф., Юзык О.В. и др. Устранение условий зарождения дефектов в подошве рельса - важнейшая ресурсосберегающая технология. Сдана в печать.

16. Даньков С.Ф., Иванов П.С. и др. Анализ дефектов рельсов - путь к значительному ресурсосбережению. Сдана в печать.

17. Даньков С.Ф., Иванов П.С., Катаева Л.Ю. Применение методов спектрального анализа для выявления мест перегрузки рельсов по лентам вагон а-путеизмерителя. Сдана в печать.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ РАБОТЕ НАД ДИССЕРТАЦИЕЙ

1. Шахунянц Г.Н. Железнодорожный путь. М., Транспорт, 1987г., 479с.

2. Железнодорожный путь. Под редакцией Т.Г. Яковлевой. М., Транспорт, 1999,405с.

3. Альбрехт В.Г., Зверев Н.Б., Чирков Н.С., Шульга В.Я. Бесстыковой путь. М., Транспорт, 1982г., 206с.

4. Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М., Транспорт, 1986г., 559с.

5. Амелин СВ., Смирнов М.П., Рязанцев В.И. и др. Устройство, ремонт и текущее содержание железнодорожного пути. М., Транспорт, 1981г., 286 с.

6. Вибрация в технике. Справочник в 6 томах. Колебания железнодорожного состава, том 3. Москва, «Машиностроение», 1980 г.

7. Нормативно-техническая документация дефектов рельсов НТД/ЦП-93 М., Транспорт, 1993 г., 63 с.

8. Вертинский СВ., Данилов В.Н., Хусидов В.Д. Динамика вагона. Москва, «Транспорт», 1991,360с.

9. Лазарян В.А. Динамика вагона. Москва, «Транспорт», 1964, 255с.

10. Шмитт-Томас. Металловедение для машиностроения. Справочник, М., Металлургия, 1995 г., 386 с.

11. Колесников В.А., Кадырбеков Б.А. Основы инженерных расчетов на усталость. Алма-Ата, Мектеп, 1981 г., 260 с.

12. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. М., Транспорт, 2000 г., 95 с.

13. Яковлев В.Ф. Исследование сил взаимодействия колеса и рельса с учетом нелинейных односторонних связей и переменных масс. Труды ЛИИЖТа, вып. 238, 1964г., с.46-75.70.

14. Исследование контактной прочности рельсов. Под редакцией Амелина СВ., Л., ЛИИЖТ, 1961 г., 125с.

15. Лысюк B.C. Накопление остаточных деформаций в пути. Журнал ППХ, № 1973 г., с. 44-45.

16. Управление надежностью бесстыкового пути. Под редакцией Лыскжа

B.C., М. Транспорт, 1999 г., 373 с.

17. Расчеты на прочность в машиностроении. Под редакцией Пономарева

C.Д., в трех томах, М., Машгиз, 1956-1959 г., том 1 - 884 с, том II - 974 с, том III-118с.

18. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М., Машиностроение, 1977 г., 230 с.

19. Серенсен СВ., Когаев В.П., Шнейдерович Р.Н. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. М., Машиностроение, 1975 г.

20. Серенсен СВ. Динамика машин для испытания на усталость. М., Машиностроение, 1967г.

21. Вопросы механической усталости. Сборник статей под редакцией Се-ренсена СВ., М. Машиностроение, 1964г.

22. Вопросы усталостного разрушения сталей. Сборник переводных статей под редакцией Серенсена СВ., М-Л., Машгиз, 1957 г.

23. Усталость и выносливость металлов. Сборник переводных статей. Под редакцией Ужика Г.В. М., издательство ИЛ, 1963 г., 497 с.

24. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М., Металлургия, 1963г., 272с.

25. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М., Металлургия, 1975 г., 455 с.

26. Усталость и вязкость разрушения металлов. Под редакцией Ивановой B.C., М., Наука, 1974г.

27. Усталость металлов и сплавов. Под редакцией Ивановой B.C., М, Наука, 1971г., 122с.

28. Иванова B.C. Фрактографический метод определения длительности роста усталостных трещин в образцах и деталях. М., АН СССР, 1977 г.

29. Иванова B.C. Разрушение металлов. М., Металлургия, 1979 г. 167 с.

30. Шур Е.А. Повреждаемость рельсов. М., Транспорт, 1971 г., 1 Юс.

31. Шур Е.А. Конструктивная прочность стали и термическая обработка железнодорожных рельсов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., М., 1980г.

32. Иванов П.С, Клочко В.А. Природа усталостных дефектов рельсовых плетей бесстыкового пути. Тезисы докладов, Днепропетровск, Украина, 2000 г.

33. Иванов П.С, Клочко В.А. Механизм разрушения рельсовых плетей железнодорожного пути. Журнал Техническая механика, HAH Украины, № 1, 2000 г.

34. Иванов П.С, Клочко В.А. Снижение касательных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути. Тезисы докладов. С-П., ЛИИЖТ, 2001 г.

35. Иванов П.С., Масягин СВ., Клочко В.А. Почему заужена колея. Журнал ППХ,№ 5,2001г.

36. Иванов П.С, Малов Е.В., Кулемин В.Н. Усталостное разрушение рельсов бесстыкового пути. Журнал illIX, №№ 2, 3, 4, 5, 1998 г.

37. Иванов П.С, Малов Е.В., Русин А.Н. Улучшить качество рельсошпальной решетки. Журнал ППХ, №11, 1998 г.

38. Иванов П.С, Галунин А.П. Системная причина. Журнал ж.д. транспорт, № 12, 1996 г.

39. Иванов П.С, Сейкетов А.Ж. и др. Способ стыковки рельсов звеньевого пути. Патент №2037597 от 21.12.90 г.,БИ№ 17,1995 г.

40. Иванов П.С, Галунин А.П. и др. Устройство для очистки и подрезки щебеночного балласта. Патент 2093633 от 18.04.95 г., БИ29, 1997г.

41. Иванов П.С, Галунин А.П. и др. Рельсовое клеммно-болтовое скрепление. Патент 2105095 от 24.01.96 г., БИ 5, 1998 г.

42. Иванов П.С, Кулемин В.Н. и др. Рельсовое скрепление. Патент 2112823 от 09.06.97 г., БИКо 16, 1998 г.

43. Подрельсовая прокладка. Патент РФ № 2121029 от 18.1297г.. Патентообладатель Иванов П.С.

44. Рельсовое скрепление КБ-65. Патент РФ № 2131954 от 23.07.98г. Патентообладатель Иванов П.С.

45. Способ увеличения срока службы рельсовых плетей. Патент РФ № 2153151 от 03.06.99г. Патентообладатель Иванов П.С

46. Способ предотвращения изломов рельсовых плетей. Патент РФ № 2153552 от 03.06.99г. Патентообладатель Иванов П.С.

47. Способ сборки высококачественной рельсошпальной решетки железнодорожного пути. Патент РФ № 2334039 от 20.02.2004г. Патентообладатель Иванов П.С

48. Способ повышения качества рельсошпальной решетки железнодорожного пути. Патент РФ № 2334040 от 20.02.2004г. Патентообладатель Иванов П.С.

49. Иванов П.С. Кинетика усталостного разрушения рельсовых плетей железнодорожного пути, Н.Новгород, ДЦНТИ, 2009, 85с.

50. Иванов П.С. Условия зарождения и развития усталостных трещин в головке рельсов железнодорожного пути, Н.Новгород, ДЦНТИ, 2009, 83с.

51. Воробьев И.А., Иванов П.С., Лесун А.Ф., Благин Е.Г. Предельная деформация транспортных систем и оценка их эксплуатационного ресурса, Н.Новгород, «Книга», 2011, 336с.

52. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения. Вопросы взаимодействия колеса и рельса. Издание США. Перевод на русский язык. Москва, 2002г.

53. Оценка степени влияния искаженной рельсошпальной решетки на возникновение трещин коррозийной усталости в подошве рельсов. Отчет ЗАО «ОНИЦ Перспективные технологии», Москва, 2001 г. 87 стр.

54. Шпалы железобетонные предварительно напряженные для железных дорог колеи 1520мм ГОСТ 10629-88 Государственный стандарт Союза ССР, Москва, 1988 г.

55. Шпалы железобетонные предварительно напряженные для железных дорог колеи 1520мм Российской Федерации. Стандарт отрасли ОСТ 32.152-2000. МПС РФ, 2000 г.

56. Рельсы железнодорожные типа Р65. Конструкция и размеры. ГОСТ 8161-75, Государственный стандарт Союза ССР, Москва, 1975г.

57. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. ГОСТ Р51685 -2000, Госстандарт России, Москва, 2000 г.

58. Лесун А.Ф. Кинетика усталостного разрушения рельсовых плетей по дефектам в подошве рельса и меры по их предотвращению. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. в форме научного доклада, Москва, 2005г.

59. Волков В.И. Условия зарождения и развития усталостных трещин в головке рельсов и повышение эксплуатационной стойкости рельсовых плетей. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. в форме научного доклада, Москва, 2005г.

60. Яковлев В.Ф., Кудрявцев И.А. Контактно-усталостная прочность рельсовой стали при действии вертикальных и касательных сил. Вестник ВНИИЖТа, 8,1980 г., с.44-46.

61. Яковлев В.Ф., Кудрявцев И.А. Влияние схемы приложения нагрузок на контактную выносливость рельсов. Вестник ВНИИЖТа, 8,1971г., с. 33-35.

62. Шур Е.А. О выборе допускаемых напряжений при прочностных расчетах рельсов. Вестник ВНИИЖТа, 8,1977г., с. 38-41.

63. Майр Р., Гроенхут И.Р. Развитие поперечных усталостных дефектов в головке железнодорожных рельсов. Железные дороги мира, 10,1981г., с. 44-53.

64. Homm Дж.Ф. Основы механики разрушения. М.,Металлургия, 1978г.. 256с.

65. Orowan Е.О. Fundamentals of brittle behavior of Metals-Fatigue and Fracture of Metals/NL Wiley. 1950r,c.l39-167.

66. Jrwin G. R., Trans. Am.. Soc. Mech . Engrs - Jnt. Appe. Mech.. 1957г., 24p., p.361-376.

67. Rice J.R., Rosengren G.F. Plane stpain Deformation Near A Grack Tip in a Power Lam hardening Material. Journal of the Mechanics and Physics Solids, 1968, №l,p 1-12.

68 . LandesJ.D, Begley J. A.. Fractrure Anlysis, ASTM,STP, 1974r.,p 170-186.

69. Clarke G.A., Andrews W.R., Paris P.C. Schmidt D.W. Single Specimen Test for Jic Determination, Mechanics of Crack Growth, ASTM, STR., 1976г., p 272.

70. Shih СТ., Delorenzi H.G. Andrews W.R. Stadies on Grack Initiation and stable Grack Grooowth Elastik-PIastic Fracture ASTM, STP, 1979r,p 65-120.

71. Paris P.C, Tada H., Sahoor A., Ernst H. The of instability of the Tearing Mode of Elastik - Plastic Grack Grooowt h. Elastik - Plastic - Fracture. ASTM, STP, 1979, p 5-36.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ............................................3

1. АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПО ДЕФЕКТАМ РЕЛЬСОВ НА ГЖД И НА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ...............................................................................6

2. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ НА КАЧЕСТВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУТИ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА...................21

3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУТИ

И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА.........................................................30

4. МЕХАНИЗМ ЗАРОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ....................................................40

5. ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, НАПРАВЛЕННОЕ НА УМЕНЬШЕНИЕ ДЕФЕКТОВ В РЕЛЬСАХ.........................................56

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.....................................................................61

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.............................................................................62

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ РАБОТЕ НАД ДИССЕРТАЦИЕЙ............................................................................63

ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................. 68

Отпечатано в ДЦИР ГЖД Тираж 50 экз. Заказ № 21

Рис 1 Общий вид поперечных сечений рельсов с внутренней продольно-наклонной трещиной (ВПНТ) в головке рельса

по дефекту 17.

Характерный излом рельсовой плети по дефекту 21с наложением дефектов ЗОГ, ЗОВ, 10, 11 и ; ругих

Типичное разрушение рельсовой плети, в поперечном сечении излома которого, кроме дефекта 21 просматриваются дефекты 10, 11, 17, ЗОГ, ЗОВ, 44.

Как правило, в поперечном сечении излома рельсовой плети по дефекту 21 просматриваются дефекты 10, 11, 17, ЗОВ, 30Г, 44 и другие

Излом рельсовой плети по дефекту 21, усталостная трещина которого перекрыта горизонтальной трещиной по дефекту 17.2 или 30Г с наложением дефектов по кодам 10 и 11

Во всех представленных изломах по дефекту 21 имеет место проявление других дефектов по горизонтальным и вертикальным трещинам

Во всех представленных изломах имеет место наложение дефектов в головке рельсов по различным дефектам (21, 10, 11, 1.7, ЗОВ, ЗОГ, 44 и другим)

КРИВЫЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ 0 2СЮ 400 6 00 600 1000 1200 Т[МЛН.ТКМ

Рис. Кривые предельной наработки объемнозакаленных рельсов Р65

Рис. Кривые усталостного разрушения объемнозакаленных рельсов Р65

ГОРЬКОВСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА -- ФИЛИАЛ ОАО «РЖД»

Нормы и допуски содержания рельсовой колеи на железных дорогах России

Наименование показателей Пост. Главного упр. Путями сообщения № 1 от 18.03.1860 г. «О пред. размеров подв. состава и приближения строений к путям железных дорог России» Совещательные съезды инженеров службы пути русских железных дорог Приказ нкпс № 11368 от 30.08. Врем.пост, к произв. работ по рем. верх, стр. пути-- ЦУЖТ--1927 г. брошюра П-225 утв. приказом НКПС №68 от 09.08. 1927 г. Циркулярное распоряжение НКПС № зу-9/2 от 25.01. 1931 г. Инст. о нормах сод. пути по шаблону и уровню, утв. Зам. Наркома ПС 20.08. 1935 г. ПТЭ--1936 Инструкция ЦП 2023 Распоряжение МПС 592 от 02.05. 1962 г. ПТЭ--1970 г. Приказ бЦот 06.03. 1996г. птэ- 2000г. Телегр. ЦП ..РЖД» 21.11.09г. птэ 2010 г. (проект) ЦПТ-53 ТУ-2004Г

1 Время установ ления норм 1860 г. 1 съезд XI 1881г. 16 съезд 1898 г. 33-34 1923--24 г. г. 1 1923г. о 1927 г. 1931 г. 1935 г. 1936 г 1960 г. 1962 г. О 1996г. 2000г. 2009 г. [ 2010г. 1 кУ

2 Ширина колеи в прямых участках и на кривых И более 0,714 саж --5 фут 1524 мм 0,714 саж 1524 1524 мм Я 1000 м и более 0,714 саж 1524 1524 мм И 1100 м и более 1524 мм П 450 м и более 1524 мм И 651 м и более 1524 мм Я 350 м и более 1524 мм Я 350 М и более 1520 мм ñ 350 м и более 1520 Я 350 м и более 1520 Я 350 м и более 1520 Я 350 м и более 1520 Я 350 м и более

+0,003 саж +0,003 + + 10; -3 +6; -2

3 Допуски -0,001 саж +6; -2 мм (Эти нормы уст. циркуляром департамента от 17/19.01. 1868г. № 1132) саж +6 мм при R > 500 саж +6; -2 0,003 саж +6; -0 мм +5; -0 мм при условии, чтобы отступления на одном звене не превышали Я мм при условии. что разница шаблона на двух соседних шпалах не превышала при У>60км/ч - - 3 мм \/<60км/ч - - 5 мм при условии, чтобы разница не превышала 1 мм на 1 м уГ +6; -2 / при условии, [ чтобы разница 1 не превышала \ 1 мм на 1 м \ 1°/м \ +8; -4 отводы 1 +8; -4 ОТВОДЫ 1%, +8: -4 отводы 1% +2;-2 отводы Г/»

1 фут = 0,3048 м; 5 футов = 1,524 м; 1 сажень = 2,1345 и

Рис. 6. Нормы и допуски рельсовой колеи

1 2 - 1 7 0 00

2012091712

2012091712