669

6.3. Определение параметров кривых и допускаемых скоростей движения по методике, реализуемой вагоном ЦНИИ-4

Приказом МПС РФ с 1 января 2001 г. введены в действие Положение о вагоне — путеобследовательской станции (ВПС) Департамента пути и сооружений МПС России системы ЦНИИ-4 (ЦП-794) и Технические указания по определению и использованию характеристик устройства и состояния пути, получаемых ВПС системы ЦНИИ-4 (ЦПТ-55/22) [108].

Одна из целей, стоящих перед ЦНИИ-4, — определение параметров устройства кривых участков пути и оценка их соответствия установленным скоростям движения.. Взаимное положение рельсовых нитей по уровню здесь регистрируется с помощью высокоточной инерционной навигационной системы (ИНС), учитывающей наклон кузова к горизонтальной плоскости, и двух датчиков вертикальных перемещений букс относительно кузова, фиксирующих наклон колесной пары относительно кузова вагона в поперечной плоскости.

Кривизна пути в плане определяется по изменению угла поворота скользящей в горизонтальной плоскости вдоль пути хорды, равной базе вагона (17 м). Угол поворота рассчитывают по курсовому углу (азимуту продольной оси кузова), который система ИНС измеряет с учетом виляния кузова.

Стоит особенно отметить, что при расчетах параметров устройства пути в плане и по уровню и последующем анализе кривизны и уровня местные (короткие) неровности исключаются. Рассматриваются не мгновенные, а усредненные значения кривизны на скользящем отрезке пути длиной 50 м, а значения уровня — на отрезке 40 м. Интервал усреднения установлен таким, что превышает длину штрафуемых согласно Инструкции ЦП-515/1-02 [109] неровностей пути: до 40 м — для неровностей в плане и до 30 м — для неровностей по уровню.

Программно-математическое обеспечение позволяет ЦНИИ-4 в автоматическом режиме получать, обрабатывать и накапливать информацию о параметрах геометрии пути, а также оценивать и анализировать состояние кривых, благодаря чему становится возможным последовательное решение следующих задач установления допускаемых скоростей движения.

Характеристиками устройства кривой являются:

–непогашенное ускорение αн(x) в каждой точке, рассчитанное по фактическим усредненным значениям кривизны пути R(x) и возвышения наружного рельса h(x);

–скорость изменения непогашенного ускорения ψ(x), определяемая в пределах всей кривой в зависимости от значений R(x) и h(x) (рис. 6.4);

–скорость движения поездов v, установленная по приказу начальника дороги, и скорости, допустимые в

зависимости от фактических параметров кривой (vпр, vкр, vиз, vсопр), км/ч:

vпр — допустимая скорость в зависимости от максимальной крутизны отвода возвышения;

vкр — скорость, при которой непогашенное ускорение αн достигает 0,7 м/с в зависимости от фактических значений (усредненных кривизны и возвышения);

vиз — ограничение скорости из-за превышения допустимой скорости изменения ускорения αн (ψ > 0,6 м/c3 при vпз < 140 км/ч и ψ > 0,4 м/с3 при vпз > 140 км/ч);

vсопр — ограничение скорости из-за недостаточной длины прямой вставки сопрягаемых кривых;

–допустимая скорость или по фактическим параметрам кривой (не превышающая минимального из зна-

чений vпр, vкр, vиз, vсопр и кратная 5).

Выходными формами параметров устройства кривой являются ведомость характеристик устройства кри-

вых участков пути и «карточки кривых».

В них приводятся количественные характеристики круговых и переходных кривых, установленная скорость движения и допустимые скорости движения поездов в зависимости от фактических параметров устройства, интегральный показатель расстройства кривой, максимальные величины αн и ψ при движении с установленной скоростью для пассажирских поездов и их местоположение по пикетажу; скорости движения, при которых величина αн достигает ±0,3 м/с; расстояния до соседних кривых, м; пикеты с ограничением скорости.

Допустимая скорость движения на переходной кривой вычисляется по максимальному значению уклона отвода, измеренному скользящей хордой длиной 30 м в пределах всей переходной кривой.

Величина непогашенного ускорения рассчитывается в каждом i-м сечении кривой

где vmax — максимальная допускаемая скорость движения пассажирских поездов по кривой, км/ч; Ri, м, hi, мм — радиус и возвышение наружного рельса в i-м сечении кривой.

Скорость изменения непогашенного ускорения, измеряемого по записи уровня и стрел, на величину ∆l > 20 м рассчитывается по формуле

143

где ∆αн — разность непогашенных ускорений в смежных точках несовпадения отводов по кривизне и возвышению на длине отвода кривизны ∆l, м/с2.

После подстановки значений αн1 и αн2 в (6.17) получим

При [ψ] = 0,6 м/с3 и ∆l = 30 м р сохранит свое значение, q примет значение

Кривизна отводов возвышения рассчитывается также непрерывно на скользящем отрезке длиной 30 м. Допускаемая скорость движения принимается согласно табл. 6.2.

Таблица 6.2

Допускаемые уклоны отвода возвышения наружного рельса в кривых

Пример определения величин непогашенного ускорения в кривой для пассажирских и грузовых поездов в зависимости от состояния рельсовой колеи в плане и по уровню при проходе ЦНИИ-4 приведен на рис. 6.1.

Из рисунка видно, что основные параметры рельсовой колеи в кривой являются переменными величинами. Существенно меняются и значения непогашенного ускорения, превышая в отдельных случаях допускаемое значение αн ≤ 0,7 м/с2. Связано это с неопределенностью понятия «проектное положение кривой».

а)

б)

144

в)

Рис. 6.1. Изменение непогашенного ускорения в кривой при установленной скорости для пассажирских и грузовых поездов:

а — план (стрелы кривизны); б — уровень; в — непогашенное ускорение

Минимальное расчетное возвышение наружного рельса в кривых, необходимое для пропуска скоростных пассажирских поездов, из условия обеспечения αн ≤ 0,7 м/с2, определяется по формуле

где vmax(п) — максимальная скорость в данной кривой для скоростного пассажирского поезда, км/ч.

В качестве радиуса кривой R здесь применяется некоторая абстрактная величина проектного радиуса. Однако при измерении кривизны пути от скользящей хорды R(x) — переменная величина, и поэтому нужно решать вопрос о допускаемой величине отклонения текущего значения R(x) от проектной величины R.

Кроме того, согласно инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути [77] положение рельсовой колеи по уровню в зависимости от установленной скорости движения имеет допуски в пределах 6–10 мм. С учетом этого для обеспечения требования в любой точке кривой дефицит возвышения в формуле (6.22) нужно принимать равным 105 мм, а не 115 мм.

6.4.Установление наименьших длин прямых вставок

иустройство сопряжений

При равнинном профиле железнодорожной линии кривые устраиваются весьма редко и между ними получаются довольно большие прямые участки. При стесненном напряженном ходе прямые участки между кривыми получаются небольшими и даже весьма короткими (15–25 м). Следует различать три группы кривых, которые в эксплуатационном и динамическом отношениях являются зависимыми.

Кпервой группе кривых относятся те, между которыми прямые вставки короче длины тормозного пути,

ипри установлении допускаемых скоростей необходимо рассматривать эти кривые совместно.

Ко второй группе кривых относятся кривые, прямые вставки между которыми менее участка стабилизации. По данным прямым вставкам происходит затухание поперечных колебаний, вызванных прохождением предыдущей кривой.

К третьей группе относятся кривые, прямые вставки между которыми короче длины экипажа.

Такое разделение кривых важно для выяснения объема переустройства существующего плана линии при введении повышенных и высоких скоростей движения.

В стесненных условиях в целях повышения допускаемых скоростей движения приходится даже выносить трассу на обход.

Исследования семидесятых годов [117] указывают на двойственный характер наличия прямых вставок. Экипажи, не склонные к интенсивному вилянию, движутся в кривых достаточно спокойно (несколько «угнетенно») и довольно плавно выходят из кривой. Здесь достаточно иметь прямую вставку, необходимую для затухания поперечных плавных колебаний или устранения только крена кузова экипажа наружу или внутрь кривой. Экипажи, склонные к вилянию при выходе из кривой, начинают сильно вилять, чем ухудшается и вход их в последующую кривую. Например, исследования [120] показали, что при скоростях движения 80–100 км/ч, прямая вставка короче или длиннее 40 м не обеспечивает плавность движения экипажа.

145

Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что весьма распространена тенденция требовать устройства, когда это можно, достаточно длинных прямых вставок и устранять их, когда они весьма коротки.

Наиболее распространенной формулой для определения необходимой длины прямой вставки является следующая:

d = vq , (6.23)

где v — скорость экипажа, м/с; q — частота затухания колебаний боковой качки экипажа. Гц; q1 — собственная частота колебаний экипажа, Гц.

При q ≈ 1…2,5 Гц, q1 ≈ 2…3,5 Гц и п ≈ 2,5 формула (6.23) принимает вид:

где п — коэффициент.

При подготовке существующих железнодорожных линий для высоких скоростей движения и при сооружении новых стремятся иметь прямые вставки большей длины, чем получается по формуле (7.17).

На линии Нью-Токайдо при vmin = 200 км/ч длина прямой вставки установлена в 100 м; на линии Сан-Йо для vmax = 250 км/ч длина прямой вставки увеличена до 150 м.

Для скоростей движения до 160 км/ч рекомендуется на линиях I категории длина прямой вставки независимо от направления сопрягаемых кривых 150 м.

При реконструкции существующей линии длина прямой вставки должна быть не менее 75 м, а для специальных пассажирских линии, сооружаемых для скоростей движения до 250 км/ч и более, — порядка 150– 200 м. При скоростях движения до 120 км/ч и в стесненных условиях до 160 км/ч для кривых, направленных в одну сторону, целесообразно короткие вставки (менее 25–30 м) переустроить в общую кривую со средним возвышением или с устройством отвода возвышения и кривизны за счет кривой большего радиуса. Для кривых, направленных в разные стороны, при скорости движения до 120 км/ч целесообразно также устранять короткие прямые вставки. Такие участки должны весьма тщательно содержаться по уровню и кривизне.

При решении вопроса о целесообразности увеличения длины переходной кривой за счет устранения короткой прямой вставки или увеличения протяжения последней за счет укорочения переходной кривой следует руководствоваться результатами исследовании, проведенных в ЦНИИ [119]. Эти исследования, а также исследования, проведенные в ДИИТе [121], показали большое значение для обеспечения плавного движения экипажа длины переходной кривой и положены в основу Инструктивных указаний по определению допускаемых скоростей движения по сопряжениям кривых [122].

Технические требования, изложенные выше, использованы при решении вопросов подготовки существующих железных дорог к высоким скоростям движения и рассматриваются в последующих разделах.

6.5. Допускаемые скорости движения поездов по сопряженным кривым

Сопряжения кривых в плане должны осуществляться с таким расчетом, чтобы не допускались ограничения максимальной допускаемой скорости движения, возможной по сопрягаемой круговой кривой наименьшего радиуса. Это требование относится и к составным сопрягаемым кривым.

При наличии сопряжений кривых, не соответствующих техническим условиям (по длине прямых вставок, переходных кривых, крутизне отвода возвышений), необходимо предусматривать выполнение необходимых работ по их переустройству и приведению плана линии в соответствие с действующими техническими условиями и нормами.

Настоящие рекомендации предназначены для определения допускаемых скоростей движения по различным существующим сопряжениям кривых в плане, имеющим недостаточные длины прямых вставок и переходных кривых до их переустройства, или по сопряжениям, которые не представляется возможным переустроить.

При установлении допускаемых скоростей движения по одиночным и сопряженным кривым использованы указания, изложенные в приказе № 41 от 12 11.2001 г. [49] и в инструкции ЦП-515 [109].

Формулы и графики по установлению допускаемых скоростей движения но кривым и сопряжениям кривых в приказе № 41 основываются на непревышении допускаемых значений непогашенных поперечных ускорений и скорости изменения их во времени, характеризующих плавность и безопасность движения поездов, прочность и устойчивость пути, а также комфортабельность езды пассажиров.

Принятые в тексте, таблицах и рисунках буквенные обозначения величин и их единицы приведены в табл. 6.3 и на рис. 6.2.

Значение непогашенного ускорения в круговой кривой определяется по формуле (6.1).

Таблица 6.3

Перечень буквенных обозначений величин и их единиц

146

Рис. 6.2. Параметры сопряжения смежных кривых

При подстановке величин g = 9,81 м/с2; S = 1,6 м — расстояние между осями рельсов, и значении v, км формула (6.1) примет вид:

Допускаемая скорость движения подвижного состава из условия ограничения [αн] определяется из (6.25)

как

Скорость изменения непогашенного ускорения при прохождении подвижного состава по переходной кривой рассчитывается по формуле (6.14).

Подставляя в эту формулу значение αн из (6.25), получим

Заменяя в формуле Rl0 на параметр переходной кривой С, а (h/l0) — на уклон отвода возвышения i, находим

Преобразуя (6.28), можно получить

Для нахождения допускаемой скорости движения исходя из непревышения [ψ] кубическое уравнение (6.29) решается численными методами или с помощью формулы Кардано.

Допускаемые скорости движения поездов с учетом ограничения непогашенного ускорения αн = 0,7 м/с2 можно определить по формуле (6.26), а из ограничения скорости изменения непогашенного ускорения в переходной кривой — по кривым на рис. 6.3.

147

Рис. 6.3. Зависимости допускаемой скорости движения от параметра переходной кривой и уклона отвода возвышения ([ψ] = 0,6 м/с3)

Кроме указанных критериев, характеризующих плавность движения в круговой кривой и переходных кривых, учитывается скорость подъема колеса по отводу возвышения. При этом допускаемая скорость [f] принята в размере 28–45 мм/с в зависимости от допускаемой скорости движения.

Допускаемые скорости движения по сопряженным и несопряженным кривым не должны превышать скорости, определенной по значению уклона отвода возвышения в соответствии с табл. 6.4.

Примечания:

1.Уклон определяется на отрезках переходной кривой длиной не менее 30 м.

2.Допускаемые скорости также распространяются на отводы возвышения в пределах стрелочных съездов при расположении путей

вразном уровне.

В тех случаях, когда отвод возвышения не совпадает с отводом кривизны и часть отвода возвышения устраивается на прямой, за длину прямой вставки следует принимать расстояние между концами отводов возвышения наружного рельса. Для определения допускаемых скоростей движения по сопряжениям, имеющим прямые вставки длиной 25 м и менее или не имеющим их, следует руководствоваться формулами (6.32–6.34), в соответствии с табл. 6.5.

148

Примечания:

1.Рис. 6.3 действителен как для обратных кривых, так и для кривых одного направления.

2.В вариантах 1 и 2 необходимо определять скорость для двух случаев и при сравнении со скоростью по другим показателям принимать наименьшую.

3.При отсутствии переходных кривых скорость движения грузовых поездов должна быть уменьшена на 20 % по сравнению с полученными по формулам и графикам в кривых радиусов менее 1500 м и на 10 % — в кривых радиусов 1500–2999 м. В кривых радиусов 3000 м и более скорости, определенные по формулам и графикам, действительны для грузовых поездов без этого уменьшения.

Рис. 6.4. Зависимости допускаемой скорости движения от приведенных параметров сопряжения Сприв и ∑i для кривых одного направления

при отсутствии прямой вставки ([ψ] = 0,3 м/с3)

На рисунках приняты следующие допускаемые значения непогашенного ускорения [αн] и скорости изменения его [ψ]:

а) при длине прямых вставок 25 м и менее, а также при их отсутствии:

–при наличии переходных кривых и прямой вставки (для обратных кривых и кривых одного направления) [αн] = 0,7 м/с2, [ψ] = 0,3 м/с3;

–при наличии переходных кривых и отсутствии прямой вставки:

для обратных кривых [αн] = 0,7 м/с2, [ψ] = 0,6 м/с3; для кривых одного направления [αн] = 0,7 м/с2, [ψ] = 0,3 м/с3;

б) при длине прямых вставок более 25 м, а также в несопряженных кривых:

–при наличии переходных кривых [αн] = 0,7 м/с2, [ψ] = 0,6 м/с3;

–при отсутствии переходных кривых [αн] = 0,4 м/с2, [ψ] = 0,3 м/с3.

Для уменьшения количества расчетных вариантов введены приведенные характеристики. Приведенный параметр сопряжения

сумма уклонов отвода возвышений в сопрягаемых переходных кривых

Кривые, в которых прямая вставка меньше или равна максимальному расстоянию между крайними осями сцепления наиболее длинного вагона (в приказе № 41 Ц [49] эта длина принята равной 25 м), являются сопряженными.

Так как прямые вставки длиной менее 5 м содержать трудно и их практически нельзя определить по путеизмерительной ленте, то при определении допускаемых скоростей движения в таких случаях можно принимать, что прямая вставка отсутствует.

Если длина переходной кривой оказалась меньше 20 м, то при определении допускаемых скоростей движения следует принимать случай, когда переходная кривая отсутствует.

Скорости, полученные по формулам и рисункам, следует ограничивать до значений, кратных 5.

149

Допускаемые скорости движения в зависимости от варианта сопряжений кривых рассчитываются по формулам при расчетной базе вагона b = 17 м, которая соответствует расстоянию между шкворнями наиболее распространенного пассажирского и восьмиосного грузового вагона:

При длине прямых вставок d от 5 до 25 м кубическое уравнение умножается на величину b/(b + d), что равносильно увеличению допускаемой величины [ψ] на (1 + d/b) = (1 + d/l7). При этом в случае d = 5…14 м, ψ =

=0,39…0,55 м/с3, в случае d = 15…25 м, ψ = 0,56…0,74 м/с3. Это больше, чем в случае отсутствия прямых вставок, когда для обратных кривых [ψ] =

=0,6 м/с3, а для кривых одного направления [ψ] = 0,3 м/с3. Здесь заложено одно из противоречий действующей методики. Проследим это на примерах, приведенных в приказе № 41 от 12.11.2001 г.

6.6. Примеры и анализ результатов определения допускаемых скоростей движения

Пример 1. Определить допускаемую скорость по сопряжению двух обратных кривых, имеющих следующие характеристики:

R1 = 350 м, l01 = 50 м, h1 = 0,075 м, i1 = h1/l01 = 0,0015;

R2 = 400 м, l02 = 40 м, h2 = 0,060 м, i2 = h2/l02 = 0,0015, d = 8 м.

1. Из характеристики сопряжения видно, что оно относится к варианту 1 (табл. 6.4). Определим приведенные характеристики сопряжения:

∑i = h1 + h2 = 0,0015 + 0,0015 = 0,003 .

l01 l02

Для указанной длины прямой вставки пользуемся формулой (6.33), при d = 8 м, по которой определяемая скорость — 65 км/ч.

2.Определяем допускаемую скорость по формуле (6.32). При Сmin =

=С2 = R2l2 = 16000 м2 и i2 = 0,0015, vдоп = 71 км/ч.

3.Определяем допускаемую скорость по круговой кривой наименьшего радиуса по формуле (6.20). При R1 =

350 м и h = 0,075 м, vдоп = 75 км/ч.

4.Далее проверяется допускаемая скорость по величине наибольшего уклона отвода возвышения, т.е. с учетом скорости подъема колеса на возвышение. Согласно табл. 6.2 при уклоне, отвода возвышения 0,0015 скорости не должна превышать 90 км/ч.

5.Определяется допускаемая скорость по условию прочности пути в зависимости от конструкции верхнего

строения и серии локомотива и за допускаемую скорость в эксплуатации принимается наименьшая vдоп = 65 км/ч. Пример 2. Определить допускаемую скорость по сопряжению, указанному на примере 1, но при отсут-

ствии прямой вставки.

Из характеристики сопряжения видно, что оно относится к варианту 2 табл. 6.4. Определим допускаемую скорость отдельно для обратных кривых и для кривых одного направления.

Для обратных кривых

По формуле (6.34) при ранее найденных Спр = 8350 м2 и ∑i = 0,003, vдоп = 73 км/ч.

Ранее было найдено, что допускаемая скорость по кривой наименьшего радиуса (R1 = 350 м, h1 = 0,075 м) равна 72 км/ч, а определенная по наибольшему уклону отвода возвышения при i = 0,0015 равна 90 км/ч.

Таким образом, наименьшая скорость равна 72 км/ч.

Для кривых одного направления

По графику на рис. 6.4 при ранее найденных Спр = 8350 м2 и ∑i = 0,003, vдоп = 63 км/ч.

Допускаемая скорость по круговой кривой наименьшего радиуса согласно формуле (6.26) равна 72 км/ч, а по наибольшему уклону отвода возвышения — 90 км/ч. Таким образом, наименьшая скорость равна 63 км/ч.

Из сравнения этих примеров видно, что в случае обратных кривых при отсутствии прямой вставки допускаемая скорость получилась больше, а для кривых одного направления — практически одинаковой.

Пример 3. Определить допускаемую скорость по сопряжению, указанному в примере 1, но при длине прямой вставки 32 м.

1.Так как прямая вставка больше 25 м, то для определения допускаемой скорости следует пользоваться формулами (6.26), (6.32), рис. 6.3 и табл. 6.2.

2.По формуле (6.26) для кривой наименьшего радиуса (R1 = 350 м и h = 0,075 м) определим vдоп = 72

км/ч.

3. По графику на рис. 6.3 при Снаим = С2 — 16000 м2 и i1 = 0,0015 находим vдоп = 85 км/ч.

150

4.Определяем допускаемую скорость, по величине наибольшего уклона отвода возвышения. Согласно табл. 6.2 при i = 0,0015 скорость равна 90 км/ч,

5.Затем определяется скорость по условию прочности пути. За допускаемую скорость в эксплуатации принимается наименьшая.

Таким образом, наименьшая скорость равна 72 км/ч, как в примере 2 для обратных кривых при отсутствии прямой вставки.

Пример 4. Определить допускаемую скорость по сопряжению двух обратных кривых, имеющих следующие характеристики:

R1 = 200 м, l01 = 40 м, h1 = 0,080 м, i1 = h1/l01 = 0,002;

R2 = 1000 м, l02 = 50 м, h2 = 0,050 м, i2 = h2/l02 = 0,001, d = 25 м.

Из характеристики сопряжения видно, что оно относится к варианту 1 (табл. 6.4). 1. Определим приведенные характеристики сопряжения:

∑i = h1 + h2 = 0,002 + 0,001 = 0,003 .

l01 l02

2.По формуле (6.33) при d = 25 м, Спр = 6900 м и ∑i = 0,003 определяем vдоп = 65 км/ч.

3.По формуле (6.32) при Снаим = С1 = 200 · 40 = 8000 м2 и i = 0,002, vдоп = 58 км/ч.

По формуле (6.32) для кривой наименьшего радиуса R1 = 200 м, h1 = 0,080 м скорость равна 90 км/ч.

4.Допускаемая скорость по уклону при iнаиб = 0,002 равна 75 км/ч.

5.За допускаемую скорость в эксплуатации следует принимать наименьшую скорость из определенных выше с учетом возможностей по условию прочности пути в соответствии с нормами допускаемых скоро-

стей, т.е. vдоп = 55 км/ч из условия непревышения величины непогашенного ускорения. Такая же скорость принимается и для кривых, направленных в одну сторону.

Пример 5. Определим допускаемую скорость по сопряжению, указанному в примере 4, но при длине прямой вставки 26 м. Так как прямая вставка больше 25 м, то для определения допускаемой скорости следует пользоваться формулами (6.26) и (6.32), а также табл. 6.2 (по формулам одиночной кривой), тогда допускаемая скорость определится исходя из условия непревышения величины скорости нарастания непогашен-

ного ускорения [ψ] = 0,6 м/с3 по формуле (6.32) при Снаим = 8000 м2 и i = 0,002 получим vдоп = 63 км/ч.

Из сопоставления примеров видно, что при увеличении длины прямой вставки на 1 м, допускаемая скорость движения возрастает на 5 км/ч.

Анализ результатов расчета допускаемых скоростей движения поездов по сопряженным кривым по методике, изложенной в Приказе 41Ц [49] от 12.11.2001 г., выявил ее существенные недостатки.

Кроме того, расчеты по этой методике можно вести только для проектных значений радиуса кривой, возвышения наружного рельса и длины переходной кривой. Так как в реальных условиях эти величины существенно изменчивы по длине кривых, пользоваться указанной методикой можно только при подборе параметров кривых во время проектирования рельсовой колеи.

Вэксплуатационных условиях допускаемые скорости движения по сопряженным кривым при длине прямой вставки d < 25 м, можно определять по методике, реализованной на путеизмерителе ЦНИИ-4 для одиночных кривых. Длину подвижного отрезка для измерения кривизны пути, возвышения наружного рель-

са и кривизны отводов возвышения нужно принять для всех случаев равным 30 м. В зоне сопряжения кри-

вых при расчете допускаемых скоростей движения по формуле (6.18) следует применять [αн] = 0,7 м/с2; [ψ] = 0,3 м/с3.

7.КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПУТИ

7.1.Общие положения

Вцелях повышения качества содержания пути, определения эффективности проводимых мероприятий по его техническому обслуживанию и ремонту, назначению работ по фактическому состоянию пути на основе данных диагностических средств и результатов комиссионных осмотров, а также соответствия фактических затрат на техническое обслуживание и ремонт пути полученным результатам, рекомендуется использовать методику комплексной оценки состояния пути [123].

Комплексная оценка определяется два раза в год после весенних и осенних генеральных осмотров пути. Изменение оценки может производиться после проведения ремонтных работ на основании заключения специальной комиссии. Результаты работы комиссий утверждаются начальником службы пути.

Базой для получения комплексной оценки являются:

– действующая нормативная документация;

– результаты исследований ВНИИЖТа, СГУПСа по отдельным проблемам;

– учет взаимосвязанных факторов по геометрии рельсовой колеи и состоянию верхнего строения пути, рассматриваемых в настоящее время отдельно друг от друга.

151

Объектом оценки могут являться: участки длиной 5–10 км в одинаковых условиях эксплуатации, обслуживаемые одним подразделением (ПДБ, ПД), отдельные километры и участки пути, короче километра, например, отдельные кривые с повышенной интенсивностью расстройств и износов.

Материалы проверки средствами диагностики, результаты осмотров пути, а также имеющиеся архивные данные должны формироваться в единой базе данных в соответствии с утвержденным перечнем контролируемых объектов. Состав и порядок ведения базы данных утверждается Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД».

7.2. Оценка качества функционирования верхнего строения железнодорожного пути

Понятие «качество функционирования» обычно применяют к техническим, технологическим процессам. При этом техническая система рассматривается как совокупность технических объектов, средств технологического оснащения, обеспечивающих осуществление заданных технологических процессов или операций в заданных условиях [124].

Под качеством функционирования технической системы обычно понимают степень приспособленности системы к выполнению ею своего основного назначения. Соответствующий количественный показатель называют показателем или критерием качества функционирования технической системы. Вид показателя качества функционирования и его значение во многом определяются видом решаемой задачи, зависят от цели, которую при этом стремятся достигнуть.

Для обоснования выбора показателя качества функционирования технической системы целесообразно указать позицию «наблюдателя», оценивающего техническую систему. При этом можно использовать основные положения теории систем, в частности «принцип блокировки», согласно которому любой уровень иерархии можно изучить лишь настолько, насколько это позволит сделать знание о двух соседних уровнях — более высоком и более низком.

Качество функционирования технической системы может быть оценено или с позиций потребителей продукции системы, или с позиций руководства системой более высокого ранга, в которую входит техническая система. Показатели качества функционирования технической системы условно можно разделить на три группы: внешние, внутренние и общие.

При оценке качества функционирования с позиций администрации технической системы необходимо учитывать, что администрация и персонал технической системы должны обеспечивать соответствие системы требованиям потребителей при минимальных трудозатратах и затратах материальных средств. Поэтому внутренние показатели качества функционирования технической системы должны сопоставлять конечные результаты работы системы с затратами.

Из общих показателей качества функционирования железнодорожного пути как технической системы можно выделить два вида показателей: скорость и надежность. Согласно требованию ПТЭ, «все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов со скоростями, установленными на данном участке».

Верхнее строение пути, состоящее из рельсов, рельсовых скреплений, шпал и балластного слоя, образует единую инженерную конструкцию, непосредственно воспринимающую воздействие колес подвижного состава и передающую эти воздействия на земляное полотно и искусственные сооружения. С позиции технической системы железнодорожный путь представляет собой систему, состоящую из ряда функционально связанных подсистем (элементов) и предназначенную для движения поездов.

В процессе эксплуатации системы в ней происходит эволюция, вызывающая изменение состояний. В каждом из состояний система может выполнять заданные функции с определенным уровнем качества.

Количественная оценка качества функционирования K(t) зависит от состояния системы в момент времени t и в общем случае может зависеть от всех предшествующих ее состояний, т.е. от так называемой траектории эволюции системы. Значения K(t) являются мгновенными оценками качества работы системы в момент времени (или наработки) t. Поскольку состояния системы могут измениться со временем случайным образом и система может подвергаться внешним случайным воздействиям, процесс K(t) является случайным процессом. Для железнодорожного пути K(t) — векторный случайный процесс.

Обычно существует наибольшее значение показателя качества функционирования K0 = const, соответствующее некоторой абстрактной системе, полностью работоспособной, с номинальными значениями всех параметров. Часто удобно рассматривать нормированную случайную функцию K(t)/K0, принимающую значения в диапазоне 0–1.

Можно выделить два вида показателей качества функционирования системы: мгновенные и интервальные.

Мгновенные показатели являются характеристиками случайной величины K(ti) − значения случайной функции K(t) при t = ti. Естественно, что полной характеристикой K(ti) является одномерный закон распределения fi (K). Однако для практических приложений удобнее пользоваться первыми двумя моментами этой случайной величины. Поэтому к числу мгновенных показателей качества функционирования системы можно отнести:

среднее качество функционирования при наработке тоннажа t = ti — математическое ожидание

152