автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Внедрение бесстыкового пути на железных дорогах Сирийской Арабской республики

1

л ..

о.

Л

-4

Министерство путей сообщения Российской Федерации Московский государственный университет _путей сообщения - МИИТ_

На правах рукописи

Фарван Надер

УДК 625.143.482(369.1)(043.3)

ВНЕДРЕНИЕ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ СИРИЙСКОЙ АРАБСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

05.22.06 - Железнодорожный путь

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук зав. кафедрой "Путь и путевое хозяйство проф. Воробьев Э.В.

Москва - 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................4

Глава 1. Анализ технического состояния и содержания железных дорог Сирийской Арабской республики (САР).

1.1. Анализ эксплуатационных условий и технического состояния пути...................................................................................8

1.2. Организация текущего содержания пути железных дорог САР..................................................................................................17

1.3. Краткий анализ безопасности движения поездов на железных дорогах САР.......................................................................19

1.4. Выводы по первой главе..........................................................23

Глава 2. Цели, задачи и структура исследований.

2.1. Обоснование основных параметров конструкций бесстыкового пути для эксплуатационных и климатических условий железных дорог САР......................................................................26

2.2. Анализ результатов расчетов пути на прочность и устойчивость. Определение рациональных интервалов температур закрепления бесстыкового пути на постоянный режим...............31

2.3. Обоснование рациональной схемы уравнительного пролета бесстыкового пути для железных дорог САР...........................39

2.3.1. Обоснование расчетных параметров стыковых и погонных сопротивлений для условий САР...........................................41

2.3.2. Методика и результаты расчетов по обоснованию рациональной схемы уравнительного пролета.................................48

2.4. Выводы по второй главе..........................................................55

Глава 3. Разработка технологии и организации работ по сварке эксплуатируемых рельсов звеньевого пути в бесстыковые плети.

3.1. Виды сварки рельсов в пути, выбор рациональной для Сирии по опыту их применения в РФ и других странах...................57

3.1.1. Термитная сварка.................................................................60

3.1.2. Сварка рельсов в пути ПРСМ..............................................63

3.2. Краткий анализ возможных схем организации работ по сварке рельсов в пути машиной ПРСМ.........................................65

3.3. Разработка технологического процесса работы в "окно", организация их по дням.................................................................69

3.4. Технико-экономическая оценка эффективности годовых объемов работ по сварке рельсов в пути для условий Сирии......78

3.5. Выводы по третьей главе.........................................................85

Глава 4. Разработка рекомендаций по совершенствованию системы контроля пути.

4.1. Необходимость организации комплексного контроля пути......................................................................................................86

4.2. Структура дефектов рельсов типа Р-50 на железных дорогах России и выбор дефектоекопных средств по их разрешающей способности.....................................................................88

4.3. Организация работ съемных средств диагностики верхнего строения пути.............................................................................97

4.4. Выводы по четвертой главе.....................................................101

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................103

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................105

ВВЕДЕНИЕ.

Сирийские железные дороги являются важнейшей транспортной структурой республики.

Основная часть современной сети железных дорог Сирийской Арабской республики с шириной колеи 1435 мм была построена с помощью инженеров СССР и составила к середине 1984 г. около 1400 км.

В настоящее время общее ее протяжение достигло 1800 км однопутных линий на тепловозной тяге с полуавтоблокировкой [1]. Основным типом подвижного состава являются тепловозы серии ТЭ-114, более 4000 грузовых четырехосных вагонов и около 500 пассажирских. Скорости движения пассажирских поездов 100 км/ч, грузовых 70 км/ч. Наиболее массовыми видами перевозимых грузов являются фосфаты, цемент, нефтепродукты, стройматериалы, зерно и др. Большая доля грузооборота приходится на транзитные перевозки между странами ближневосточного региона [1,2,3].

Особенностью конструкции верхнего строения пути является звеньевой путь с рельсами Р-50 длиной 25 м на железобетонных шпалах на щебне.

Как известно, деревянные шпалы по своим упругим характеристикам, по восприятию динамических нагрузок, особенно в зоне стыка, значительно более предпочтительнее для звеньевого пути. Однако, в условиях Сирии с её сухим и жарким климатом, при наличии (320-330) солнечных дней в году, средних температур января (4-12)°С и июля (26-33)°С, малым количеством осадков (100-300) мм в год [2], и из-за отсутствия лесных ресурсов от использования импортных деревянных шпал (сосна, ель) пришлось отказаться. Кроме того, выбор в пользу железобетонных шпал был осуществлен в связи с существенно большим сроком службы и отсутствием на дорогах Сирии пучин.

Развитие экономики республики, расширение международных связей с близлежащими Ираком, Иорданией, Ливаном и др., а также с Европой через Турцию определяют необходимость увеличения на перспективу объемов перевозок и повышения скоростей движения поездов а, следовательно, дальнейшего развития сети железных дорог и их технического оснащения.

В связи с указанным, актуальной для железных дорог Сирии на современном этапе становится проблема совершенствования конструкции верхнего строения пути, решение которой должно быть направлено прежде всего на устранение недостатков эксплуатируемого звеньевого пути.

Хорошо известно, что в стыках, вследствие разрыва непрерывности рельсовой нити и местного ослабления жесткости, даже при деревянных шпалах, ударные воздействия в принимающей конец рельса достигают (250 - 400) кН (25 - 40) т. В результате этого происходят смятие и выколы головки рельсов, возникает угроза излома накладок и рельсов по болтовым отверстиям, а при железобетонных шпалах интенсивно ослабляются болтовые соединения, разрушаются прокладки-амортизаторы. Стыковые неровности приводят к более интенсивному износу ходовых частей подвижного состава, способствуют возрастанию одной из составляющих основного сопротивления движению поездов, которое увеличивается по мере износа стыков, что обусловливает дополнительный расход дизельного топлива или электроэнергии, пропорциональный механической работе локомотива.

С целью уменьшения количества стыков в странах с развитым железнодорожным транспортом исторически, по мере совершенствования конструкции верхнего строения, осуществлялся переход на использование рельсов увеличенной длины по отношению к начальному стандарту. Так, например, [4] в Англии, Франции, Италии вместо рельсов длиной 18 м применялись рельсы 36 м, в США - вместо рельсов длиной 11,89 м ис-

пользовались рельсы 23,78 м, в Германии и Австрии от стандарта 15 м перешли к 30 и даже 60 м.

В послевоенные годы во многих странах и в СССР начато применение бесстыкового пути - Конструкции более эффективной, чем звеньевой путь по техническим, экономическим и экологическим параметрам.

Эффективность бесстыкового пути, температурно-напряженного типа, по многолетним исследованиям ВНИИЖТа, МИИТа, ЛИИЖТа, РИ-ИЖТа, ВЗИИТаи др., [5,6,7,8,9,10,11,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71] а также зарубежных ученых может характеризоваться следующими его достоинствами:

1) По техническим параметрам:

1.1. Уменьшением колебаний подвижного состава, а следовательно более комфортабельным движением;

1.2. Снижением металлоемкости до 4 тыс. т на 1000 км пути за счет отсутствия (минимума) рельсовых накладочных стыков;

1.3. Резким сокращением в (4-8) раз повреждаемости рельсов дефектами, что повышает безопасность движения поездов;

1.4. Практически полной ликвидацией характерных для звеньевого пути стыковых неровностей за счет неравномерного износа рельсов, шпал и балласта.

2) По экономическим параметрам:

2.1. Сокращением на (15 - 20) % затрат труда на текущее содержание, за счет уменьшения объема выправочных работ связанных с просадками и выплесками в стыках, экономией материалов;

2.2. Уменьшением до 15 % основного сопротивления движению поездов, и соответственно экономией до 4 тыс. т дизельного топлива и до 7 млн. кВт. ч на 1000 км пути.

2.3. Снижением расходов на ремонт ходовых частей подвижного состава.

3) По экологическим параметрам:

3.1. Снижение уровня шума при взаимодействии пути с колесами подвижного состава;

3.2. Меньшим уровнем отработанных продуктов сгорания дизельного топлива вследствие экономии последнего (по пункту 2). Перечисленные выше преимущества бесстыкового пути на долговечных железобетонных шпалах определили его как наиболее рациональную конструкцию для скоростных и высокоскоростных магистралей.

Несмотря на резкое с 1988 г. снижение грузонапряженности железных дорог России с 42,3 до 18 млн. т км брутто/км год на них предусматриваются постоянное увеличение объемов до 45% к 2005 г. от объемов общего протяжения пути, и расширение сфер применения бесстыкового пути.

В странах западной Европы, в частности Германии, Франции до (80 - 95)% протяжения главных путей имеют верхнее строение пути со сварными плетями. Такая же доля протяжения бесстыкового пути на железных дорогах Японии. В США из 198 тыс. км главного пути более 150 тыс. км бесстыкового пути в основном правда на деревянных шпалах из твердых пород. Но очевидно и это обстоятельство лишний раз подтверждает высокую степень рациональности конструкции бесстыкового пути.

В связи с отмеченной актуальностью совершенствования конструкции верхнего строения пути на железных дорогах Сирийской Арабской республики в диссертации определена необходимость перехода на бесстыковой путь и проведены исследования по обоснованию его параметров, решению технических и технологических вопросов внедрения и повышения уровня безопасности пути в целом.

Глава 1. Анализ технического состояния и содержания железных дорог Сирийской Арабской республики.

1.1. Анализ эксплуатационных условий и технического состояния пути.

До 1976 года Сирийская Арабская республика имела практически одну единственную железнодорожную линию, соединяющую гг. Алеппо и Хомс, протяжением порядка 600 км, построенную 90 лет назад с легким (не более 30 кг/пм) рельсами на металлических шпалах.

Интенсивное экономическое развитие САР, начавшиеся в конце 60-х годов, потребовало строительство относительно развитой сети железных дорог на территории республики.

К 1976 г. с помощью СССР было построено порядка 1000 км железных дорог, соединивших основной порт САР г. Латакия с экономическими центрами гг. Алеппо и Камышлы и обеспечивших выходы к границам Турции и Ирака.

В последующие годы сеть железных дорог была развита через гг. Тартус и Хомс до столицы республики г. Дамаск. И одновременно реконструирована ранее существовавшая линия Алеппо - Хомс.

В настоящее время общее протяжение железных дорог САР, принципиальная схема которых представлена на рис. 1.1, составляет около 1800 км однопутных магистральных линий, на тепловозной тяге с полуавтоблокировкой.

Основными характеристиками, определяющими перевозочный процесс и работу железнодорожного пути, как известно, являются такие параметры как грузонапряженность, веса и скорости движения поездов, нагрузка на ось подвижного состава и техническая оснащенность пути, его конструкция в целом и отдельных элементов.

Схема железных дорог Сирийской Арабской Республики

Рис. 1

В соответствии с классификацией, установленной Генеральной Дирекцией железных дорог САР, в начале 90-х г. вышеуказанные параметры поставлены в зависимость от категории линий и должны соответствовать приведенным в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Классификация путей, установленная

Генеральной Дирекцией железных дорог САР на перспективу.

11арамстры Единица Категория линии

шморения 1 2 3 4 5

1. Эксплуатационные: млн. т км бр. км год

1.1. Грузонапряженность; до 25 доЮ до 5 доЗ до 1

1.2. Максимальная ско- км/ч до ДО ДО ДО до

рость; 140 100 80 60 40

1.3. Максимальная на- кН/ось ДО до ДО до до

грузка на ось локомотива; 230 215 215 215 190

1.4. Максимальная на- кН/ось ДО ДО ДО ДО до

грузка на ось вагона. 215 215 215 215 170

2. Техническая осна-

щенность пути:

2.1. Погонный вес рельса; Н/м 490 490 490 420 420

2.2. Род шпал; - жб жб жб жб жб

2.3. Эпюра шпал; шт./км 1840 1760 1680 1600 1520

2.4. Род балласта; - щеб. щеб. щеб. щеб. щеб.

2.5. Толщина балласта

под шпалой; см 35 30 30 25 25

2.6. Плечо балластной

призмы:

- В кривых; см 35 30 25 20 20

- В прямых; см 25 25 20 20 20

2.7. Ширина колеи; мм 1435 1435 1435 1435 1435

2.8. Ширина основной

площадки з.п.:

-В глинистых грунтах м 7,0 6,5 6,1 6,0 6,0

и мелких недренирующих

песках;

- В скальных, крупно- 6,0 5,8 5,2 5,0 5,0

обломочных грунтах и м

дренирующих песках.

Как видно из табл. 1.1, основными параметрами, определяющими категорию линии, являются грузонапряженность и скорость движения, точнее их сочетание, то есть те же параметры, которые определяют в настоящее время новую классификацию путей Российских железных дорог по приказу 12 Ц от 16.08.94 г. [12, 58].

Интересно отметить, что по Сирийской классификации для путей 1-го класса имеет место совпадение с Российской только с путями 1.Г.1, пути 2-го класса по Сирийской классификации соответствуют по Российской классификации путям 3-го класса, группы Д, 3-ей категории (ЗДЗ).

Возможно, в будущем следует провести уточнения в классификации Сирийских дорог с учетом требований технических условий к пути Российской классификации, разработанной в 1994 г., то есть несколько позже Сирийской, но базирующейся на существенно большем опыте устройства, эксплуатации и содержания пути.

Главным отличием, очевидно, более рациональным, в технических требованиях к пути 3-го класса Российских железных дорог является возможность использования на них до 50 % старогодних материалов верхнего строения пути, обеспечивающая ресурсосбережение за счет повторного их использования.

Но вместе с тем, исходя из требований действующей ныне классификации Сирийских железных дорог, следует отметить, что большая часть железнодорожной сети САР по объемам перевозок и интенсивности работы пути может быть разделена условно на 3 основные линии, эксплуатационные условия которые приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Эксплуатационные параметры железных дорог САР 1-ой и 2-ой категории.

Категория линий Линия Протя-жстиге (км) Средняя 1 р\ юна-пряженное ] ь 1 у» (млн. гкм бр/км год) Вес поезда, т Ггру/ Гиас Скорость, км'ч ^гру/^пас

2 Латакия -Алеппо -Камышлы 750 6,0 1500/800 70/100

1 Латакия -Тартус -Хомс 185 10,0 1800/800 70/100

2 Алеппо - Хомс- Дамаск 365 3,0 1200/800 70/100

В дополнение к табличным данным следует отметить, что средняя нагрузка на ось локомотивов (тепловозов) производства СССР, ЧСФР и США, составляет 220 кН/ось, а для вагонов » 180кН/ось. Основными единицами подвижного состава являются: локомотивы ТЭ-114, ТЭМ-1, грузовые вагоны советского производства 4-х и 6-и осные, пассажирские производства Германии.

Размеры движения от 2-х пар пассажирских поездов и 2-х пар грузовых в сутки на участках с наиболее низкой грузонапряженностью до 6-и пар пассажирских и до 10-и пар грузовых поездов в сутки на участках большой грузонапряженности.

Средняя грузонапряженность на железнодорожной сети САР постоянно увеличивается:

- В 1980 г. - 2,4 млн. т км бр/км год;

- В 1984 г. -3,9 млн. ткмбр/кмгод;

- В 1990 г. - 5,2 млн. т км бр/км год;

- В 1996 г. - 6,8 млн. т км бр/км год.

На перспективу до 2010 года намечается дальнейший рост объема перевозок (грузонапряженности) в 2 раза [1] за счет повышения веса грузовых поездов с 1500 до 2500 т брутто и количества всех видов поездов, в том числе на 50 % пассажирских, а также планируется повышение максимальных скоростей движения грузовых поездов до 90 км/ч и пассажирских до 120 км/ч.

Сопоставляя данные табл. 1.2. с классификационными параметрами железных дорог САР (табл. 1.1), можно констатировать следующее:

Линия Камышлы - Алеппо - Латакия в настоящее время относится ко 2-ой категории, переходящей в перспективе в 1-ую; что потребует в будущем - пока как формальный вывод - на ней усиления шпального хозяйства.

Линия Латакия - Тартус - Хомс является линией 1-ой категории, а линия Алеппо - Хомс - Дамаск на период до 2010 г. по своим эксплуатационным параметрам, по видимому, сохранит 2-ую категорию , к которой она относится в настоящее время по грузонапряженности.

Верхнее строение пути железных дорог САР, как указано ранее, характеризуется нормальным (легким) типом с рельсами Р-50 длиной 25 м на железобетонных шпалах со щебеночным балластом. Сводные данные основных характеристик конструкции верхнего строения пути приведены в табл. 1.3 и конкретно для основных линий 1-го и 2-го классов в табл. 1.4.

Таблица 1.3

Основные характеристики верхнего строения пути на железных дорогах САР.

1[аимеиовгнис параметров Характеристика параметров

Тип рельсов; Р-50

Длина звена рельсов