632

Количество отказавших шпал: пш(t1) = 1845∙0,00219 = 4,0 шт.

и nш(t2) = 1845∙0б00402 = 7б4 шт.

Сравнение полученных расчетных значений с фактическими данными(табл.3.7)показывает хорошуюсходимостьрезультатов.

Оценканадежности балластногослоя. Повышениенагрузок искоростейдвиженияпоездовнажелезныхдорогахРФпредъявляет все более высокие требования к расчету и конструированию железнодорожного пути и, в частности, к обеспечению надежности балластной призмы и верхней части земляного полотна.

Для того чтобы выполнить свою функцию, балластный слой должен:

—передавать наиболее равномерно давление от рельсовых опор на возможно большую площадь земляного полотна;

—обладать возможно большей равноупругостью;

—оказывать максимально возможное сопротивление поперечному и продольному сдвигу шпал;

—позволять наиболее качественно и удобно выполнять выправочные работы;

—устраиваться из прочного материала, хорошо сопротивляющегося механическому износу и выветриванию, не пылящего при проходе поездов с высокими скоростями;

—обеспечивать по возможности более постоянный влажностный режим вокруг деревянных шпал.

Наиболее пригодным материалом, могущим одновременно удовлетворять всем перечисленным требованиям, является щебень, приготовленный из прочных каменных пород.

Недостаточная устойчивость подшпального основания проявляется, во-первых, в наличии отрясенных шпал.

Наличие выплесков также характеризует недостаточную устойчивость пути. Известно, что если шпала будет плотно лежать даженаполностьюзагрязненномбалласте,товыплескнепоявится. Наличие выплеска свидетельствует о том, что у данных шпал имеется неустойчивая постель.

При подбивке таких участков после прохода небольшого количествапоездов путь снова дает осадку, появляются отрясенные шпалы, выплески,отступления поуровню, иследовательно, после короткогопериодаэксплуатациивозникает необходимость

вповторной выправке. При частых подбивках на участках с

111

интенсивным загрязнением балластного слоя сыпучими грузами засоритель в значительном количестве попадает в подшпальную зону,загрязняяполностьювсесечениещебеночнойпризмы,аэто приводит к появлению выплесковсо всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями.

Средний ремонт пути предназначен для сплошной очистки щебеночной балластной призмы, замены дефектных шпал и элементов скреплений в объемах, предусмотренных нормативными документами [9, 10, 15].

Средний ремонт включает в себя сплошную очистку щебеночного балласта на глубину под шпалой не менее 25 см с добавлением нового балласта или обновление загрязненного балласта других видов на глубину не менее 15 см под шпалой и сплошную выправку пути.

Критерии назначения работ по среднему ремонту приведены в табл. 3.8.

Состояние балластного слоя принято оценивать засоренностью щебня, протяженностью пути и выплесками загрязненного балласта у шпал или количеством отступлений по показателям вагона-путеизмерителя. Наиболее просто и наглядно оценивать состояние балласта по доли протяженности пути с выплесками

(3.63)

где — протяженность пути с выплесками в метрах в момент времени или наработки

Таблица 3.8

Критерии выбора участков, подлежащих среднему ремонту пути

Примечание. Загрязненность щебня и количество выплесков оценивается в год, предшествующий назначению ремонта пути. При этом выплески, устраненные в течение года, также входят в эту сумму.

112

По результатам наблюдений строится упорядоченный ряд m(ti) по мере возрастания ti, определяются частости F(ti) и квантили нормального распределения UPi, а по ним указанным ранее способом — Tcp и t этого ряда наблюдений. По этим параметрам можно определить наработкудля любой доли протяженности пути с выплесками. В Инструкции по текущему содержанию пути [9] доля протяженности пути с грязевыми выплескамиварьируетсяот5до30%,приэтомскоростидвижения поездов ограничиваются от 140 до 25 км/ч.

Например, если математическое ожидание и среднее квадратическоеотклонениепоявлениявыплесковсоставитTcp =607 млн т брутто и t = 209 млн т брутто, то квантили нормального распределения для наработки млн т брутто и млн т брутто по формуле (3.44) будут равны UP1 = –1,95 и UP2 = –0,99.

По табл. Ж1 для этих квантилей находим соответствующие вероятности отказов

F(t1) = 1 – 0,97441 = 0,02559; F(t2) = 1 – 0,8389 = 0,1611.

Протяженность участков пути с выплесками составит

m(t1) = 0,2559∙1000 = 25,6 м; m(t2) = 0,1611∙1000 = 161,1 м.

По этим данным можно планировать выправочные ремонты пути.

3.7. Оценка надежности бесстыкового пути

Оценка надежности рельсов бесстыкового пути может быть осуществлена так же, как для обычных рельсов, при этом плети условно делят на отрезки длиной 12,5 м (таковадлинарельсовой вставки, ввариваемой при восстановлении лопнувшей плети). Рельсы уравнительных пролетов из рассмотрения исключаются, так как интенсивность их отказов в 5–6 раз выше, чем на длине плетии засрокслужбыплетей этирельсыменяют несколько раз. Надежность рельсов и скреплений оценивается таким же порядком, как уже описано.

Вкачествепредельных величин негодныхэлементоврельсошпальной решетки бесстыкового пути приняты основные и дополнительные критерии назначения реконструкции и капитального ремонта пути в зависимости от его класса в соответствии с нормативными документами [10, 15] (табл. 3.9).

113

Для пути 1-го класса исходя из табл. 3.9 вероятность отказов рельсов Fp(ti), шпал Fш(ti) и скреплений Fc(ti) составят

При этом вероятность безотказной работы рельсошпальной решетки бесстыкового пути

P(ti) = Pp(ti)Pш(ti)P(ti) = 0,975∙0,96∙0,85 = 0,7956. (3.64)

Однако это не вероятность возникновения аварийной ситуациинарассматриваемомкилометре,авероятностьсущественных экономическихпотерь.Дело втом, чтовероятность необнаружения и излома дефектного рельса под поездом не превышает 0.0045 (222 замены на один излом), вероятность крушения или авариипоездапри изломе рельса составляет0,018(55 изломовна один сход). То есть вероятность аварии или крушения при появлении дефектного рельса не превышает 0,000081, что соответствует замене 12346 дефектных рельсов.

Железобетонные шпалы являются высоконадежными и их состояниевпервом межремонтномциклебезопасностидвижения обычно не угрожает.

Недостаточно надежными элементами бесстыкового пути являются рельсовые скрепления и, прежде всего, изолирующие детали(прокладки,втулки).При отказе15...20%этихэлементов появляются отказы автоблокировки, что ведет к задержкам поездов (экономические потери) и создает угрозу безопасности движения поездов.

114

Если вероятность безотказной работы P(ti) задана в виде таблицы или графика, формула для определения Tcp может быть записана в виде

(3.65)

Если разбиение по t сделать с постоянным шагом t = ti+1, то можно записать

Пример.Для определенияпараметровнормальногораспределения наработки рельсошпальной решетки бесстыкового пути используем данные табл. 3.10.

По формуле (3.66) определим

Tcp = 100(1 + 0,9955 + 0,9809 + 0,9431 + 0,7940 + 0,6419 +

+0,3894 + 0,2401) = 598,5 млн т брутто; t = 0,35∙598,5 = 209,5 млн т брутто.

Квантиль нормального распределения U0,25 = 0,674. Тоннаж, при котором нужно производить ремонт пути, найдем из форму-

лы (3.48)

tк = 598,5 – 0,674∙209,5 = 457,3 млн т брутто.

При такой наработке должны быть заменены все негодные детали скреплений (20 %), например, при среднем ремонте пути и надежность верхнего строения существенно повысится.

115

Рекомендуемая литература

1.Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения его надежности / МПС ВНИИЖТ. М., 2000. 38 с.

2.Вериго М.Ф. Вертикальные силы, действующие на путь при прохождении состава: Тр. ЦНИИ МПС. М.: Трансжелдориздат, 1955. Вып. 97.

3.Вериго М.Ф., Крепкогорский С.С. Общие предпосылки для корректировки правил расчетов железнодорожного пути на прочность и предложения по изменению этих правил: Сб. науч. тр. / ЦНИИ МПС. М., 1972. Вып. 466.

С. 3–82.

4.Железнодорожный путь / Т.Г. Яковлева, Н.И. Карпущенко, С.И. Клинов и др.; Под ред. Т.Г. Яковлевой. 2-е изд., с изм. и доп. М.: Транспорт, 2001. 407 с.

5.Расчеты и проектирование железнодорожного пути: Учеб. пособие для студентов вузов ж.-д. трансп. / Под ред. В.В. Виноградова и А.М. Никонова.

М.: Маршрут, 2003. 486 с.

6.Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути / МПС России. М.: Транспорт, 2000. 96 с.

7.Технические указания по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути / ЦП МПС РФ. М.: Транспорт, 1992. 72 с.

8.Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Феде-

рации. ЦРБ-756 от 26.05.2000 г. / МПС РФ. М: Транспорт, 2000. 190 с.

9.Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. ЦП-492

/МПС РФ. М.: Транспорт, 2000. 224 с.

10.Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредитель- ной выправке пути ЦПТ-53 от 30.09.2003 г. / ОАО «РЖД». М.: ИКЦ

«Академкнига», 2004. 182 с.

11.Карпущенко Н.И., Тарнопольский Г.И. Надежность железнодорож-

ного пути. Новосибирск: НИИЖТ, 1989. 104 с.

12.Надежность железнодорожного пути / Под ред. В.С. Лысюка. М.: Транспорт, 2001. 286 с.

13.Строительно-технические нормы МПС РФ. Железные дороги колеи

1520мм / СТН Ц-01-95. М.: Транспорт, 1995. 199 с.

14.Управление техническим состоянием пути / Н.И. Карпущенко, В.А. Грищенко, Г.К. Щепотин и др. Новосибирск: СГАПС, 1995. 205 с.

15.Положение о системе ведения путевого хозяйства ОАО «Российские железные дороги» / Распоряжение № 2211р от 30.10.2009 г. М.: ОАО

«РЖД», 2009. 57 с.

16.Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ: ЦП-485. М., 1997. 184 с.

17.Правила по охране труда при содержании и ремонте железнодорожного пути: ПОТ РО-32-ЦП-652-99. М., 1999. 112 с.

116

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Характеристики подвижного состава

Таблица А1

Расчетные характеристики подвижного состава

117

Таблица А2

Коэффициенты f, учитывающие действие горизонтальных нагрузок подвижного состава на рельс

119

Приложение Б

Характеристики пути

Таблица Б1

Расчетные характеристики пути

Примечания:

1.W0 и W6 – момент сопротивления рельса по низу подошвы соответственно при износе 0 и 6 мм.

2.Шифр характеристики пути в таблице обозначает:

—тип рельса Р75, Р65, Р50;

—приведенный износ рельса (в скобках), мм;

—количество шпал на один километр;

—тип шпал (в скобках) жб — железобетонные, I — деревянные первого типа, II — деревянные второго типа;

—род балласта щ — щебеночный

120