Підвищення строку експлуатації рейок в кривих ділянках колії зі скріпленнями роздільного типу

Abstract

UA: Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної проблеми підвищення терміну експлуатації рейок безстикової рейкової колії з залізобетонною підрейковою основою та проміжними скріпленнями роздільного типу шляхом комплексного аналізу конструктивних та експлуатаційних факторів, а також експериментальних досліджень взаємодії вертикальних та бічних сил, які діють на рейкову нитку та їх впливу на величину пружних горизонтальних відтиснень головки рейкової нитки. По розробленій та приведеній автором методиці експериментальних вимірювань пружних бічних відтиснень головки рейки рейкової нитки виконані оригінальні дослідження, результати яких дозволяють аналітично розраховувати реальні бічні відтиснення при будь-яких значеннях вертикальних та бічних сил для колії зі скріпленнями роздільного типу. Автором наведено методику та результати дослідження умов розпору колії з проміжними рейковими скріпленнями роздільного типу та його впливу на визначення небезпечної ширини рейкової колії для найбільш небезпечних ремонтних профілів коліс сучасного рухомого складу залізниць України. Отримані результати розрахунків максимальної небезпечної ширини рейкової колії для ділянок руху рухомого складу для умов застосування службового або екстреного гальмування та окремо для умов руху до застосування службового або екстреного гальмування та приведено сумарні величини пружних розширювань колії за рахунок відтискань головок рейок під впливом бічної сили одночасно з силами розпору. Техніко-економічними розрахунками визначено економію матеріалу – старопридатних рейок та соціальний ефект від скорочення небезпечних умов праці при виконанні робіт зі зміни ушкоджених бічним зносом рейкових плітей старопридатними зі зміною робочого канту. RU: Диссертация посвящена решению научно-технической проблемы повышения срока эксплуатации рельсов бесстыкового рельсового пути с железобетонным подрельсовым основанием и промежуточными скреплениями раздельного типа, а также экспериментальных исследований взаимодействия вертикальных и боковых сил, действующих на рельсовую нить и их влияния на величину упругих горизонтальных отжатий головки рельсовой нити. Выполнены оригинальные исследования, результаты которых позволяют аналитически рассчитывать реальные боковые отжатия при любых значениях вертикальных и боковых сил для пути со скреплениями раздельного типа. Исследованы условия распора колеи и его влияние на определение опасной ширины рельсовой колеи для наиболее опасных ремонтных профилей колес современного подвижного состава. Рассчитана максимальная опасная ширина рельсовой колеи для участков движения до и после служебного или экстренного торможения. Приведены суммарные величины упругих расширений пути за счет отжатий головок рельсов под влиянием боковой силы одновременно с силами распора. Технико-экономическими расчетами определено экономию материала – старогодных рельс и социальный эффект от сокращения опасных условий труда при выполнении работ по замене поврежденных боковым износом рельсовых плетей старогодных с изменением рабочего канта. EN: The study deals with the solution to a longer operational life of continuous welded rails with the KБ-65 and CKД-65 intermediate rail fastenings on concrete foundation in curves with radii up to 450 m. It is achieved through scientifically substantiated requirements for the maximum safe track gauge. Especially, it is of great significance for sections with intensive side wear of continuous welded rails on concrete foundation in the curves with radii less than 450 m. The maximum permissible track gauge disregards rail foundation material, elastic parameters of intermediate rail fastening, new re-profiled wheels put into operation, operational factors impacting the physical state of intermediate rail fastenings, effect from braking modes of a locomotive regarding temperature deformations of wheel treads, excising tolerances taken during their production, lateral pressure of the track, etc. Content of the thesis. The Introduction section scientifically substantiates the relevance of the subject matter and its value for introduction of modern structures of track and rolling stock with implementation of new re-profiled wheels. It deals with the factors which impact the object and the subject of the research, presents the objective and the tasks of the research, shows connection with research programs, plans, subject matters, describes the academic novelty, the practical value of the results obtained, and approbation of the results together with personal contribution of the applicant and his publications. Section 1 deals with the historical stages in formation of the modern rolling profile surface and basic principles for determination of the maximum safe rail track gauge regulated by technical requirements for the rail track. The section presents the experiments during which the horizontal gaps in the КБ intermediate rail fastening were determined for the first time. It was concluded that calculation of the allowable rail track gauge should include the type of rail fastening, and maximum potential values of all gaps with consideration of their distribution along the rail track. Section 2 presents the technique and results of the experimental research into the impact of the vertical and lateral forces from the rolling stock wheels on the lateral displacements of the rail head for a rail track on concrete foundation. The existing scientific and technical literature does not provide information on the value of horizontal gaps in the KБ-65 intermediate rail fastening. The statistic characteristics for distribution were researched experimentally on the track maintenance train КМС-39. The research was made on the rails with inter-repair tonnage, which were removed from rail sections during track modernization. The technique presented stipulates measurement of horizontal gaps of track rails used for curves. Chapter 3 presents the technique and the results of the research into the lateral pressure to the track with intermediate rail fastenings, and the impact of this lateral pressure to determination of the allowable track gauge for the most unsafe re-profiled wheels of modern rolling stock used on Ukrainian railways. The study presents the results of the research into the maximum allowable rail track for sections before and during application of the service and emergency braking, and the total values of elastic pressure of the track due to the displacements of the rail head due to lateral and pressure forces. Section 4 gives the feasibility study for new standards for a safe track gauge with the КБ-65 intermediate rail fastening for continuous welded rails on concrete sleepers for Ukrainian railways. For the Southern Railway with its average annual 13-km rail replacement the annual cost saving may reach 90% out of the new rails and account for 21,932,352 hrn per year; by comparison, the residual cost of used rails for the track is just 10% out of the new rails.