756

Т.В.Колмогорова

Колмогорова Татьяна Валентиновна родилась в 1977 г. В 1994 г.окончилаСГУПС,факультет«Строительствожелезныхдо- рог»поспециальности«Инженерпутейсообщения—строитель». Специалистпоучебно-методическойработекафедры«Путьипуте- воехозяйство».Имеет13научныхпубликаций.

Область научных исследований — безопасность движения на пересеченияхжелезныхиавтомобильныхдорог.

Е-mail:koltv2012@yandex.ru

УДК 625.162+656.216.2

Т.В. КОЛМОГОРОВА

МЕРЫ ПО ПОВЫШЕНИЮ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕЕЗДАХ

В статье рассмотрен вопрос, связанный с обеспечением безопасности движения на железнодорожных переездах, рассмотрены пути снижения аварийности и обеспечения надежности технических устройств на переездах.

Ключевые слова: железнодорожный переезд, безопасность движения, надежность технических устройств.

Железнодорожные переезды являются местом совмещения двух транспортных потоков. Обоюдная безопасность движущихся единиц на переезде обеспечивается благодарянадежномуфункционированиюсредстврегулированиядвижениемисоблюдениюпринципаабсолютногоприоритетажелезнодорожныхтранспортныхсредствсо стороны автодорожных.

Аварийная ситуация на переезде возникает, когда эти условия нарушаются. К нарушениямработырегулированияотносятся:отказыавтоматикиипереезднойсигнализации, неисправность или отсутствие дорожных знаков, ограждающих переезд, несвоевременное закрытие дежурным по переезду электрических или механических шлагбаумов, а также невключение заградительных светофоров при загромождении переезда. К этим же нарушениям можно отнести несвоевременное закрытие запасных шлагбаумов при неисправности основных или выходе из строя автоматики и несвоевременную передачу дежурным по станции извещения на переезд о закрытии электрическихилимеханическихшлагбаумов.Вовсехперечисленныхслучаяхпереездостается открытым для автотранспортных средств при приближении поезда.

Нарушение приоритета происходит в тех случаях, когда водители автомобилей пытаются проследовать через закрытый переезд, а также когда из-за неправильных приемов управления или неисправности транспортноесредство загромождает переезд (следует учитывать, что загромождение может произойти при разваливании плохо закрепленногогруза).

Место пересечения железнодорожных и автомобильных дорог всегдабыло и остаетсязонойповышеннойопасностидлядвижения.Запоследниедесятьлетэтапроблема еще больше обострилась в связи с увеличением количества транспортных средств, снижения дисциплины их водителей, пытающихся объехать закрытый шлагбаум. СегоднядлянарушителейПравилдорожногодвиженияшлагбаумнеявляетсязаграждени-

41

ВестникСГУПСа.Выпуск28

ем—еголегкоповредитьилиобъехатьпризапрещающемпоказанииогняпереездных светофоров. Строительство путепроводов позволит полностью ликвидировать такие случаи, но решить эту проблему невозможно из-за отсутствия финансовых средств. Строительствопутепроводовтребуетогромныхкапиталовложений,которыедлябольшинства переездов с малыми и средними размерами движения поездов и автотранспорта никогда не окупятся. Поэтому даже в странах с высокоразвитой экономикой сохраняется значительное количество переездов, многие из которых не оборудованы современными системами переездной автоматики.

Конечно, внедрение устройств заграждения переездов (УЗП) на регулируемых железнодорожных переездах с дежурным работником, которое началось в 1996 г. (рисунок),позволилоснизитьпроцентаварийностинасетижелезныхдорог,нополностьюнерешилоэтупроблему.С2005г.железнодорожныепереездыоснащаютсявторой модификациейУЗП,разработаннойГУП«УральскоеотделениеВНИИЖТ»[1].

Устройствозагражденияпереезда

Важное значение имеет состояние полотна дороги на подходах к переезду и переездный настил. В настоящее время на переездах применяют настилы из дерева, железобетона, резинокордные настилы, но следует учитывать, что материалы настила имеют очень важное значение при организации перевозок крупногабаритных и тяжеловесныхгрузовавтотранспортом.Настилыиздеревабыстрееизнашиваютсяи,следовательно, условия проезда по ним должны систематически проверяться. Примерно такое же положение, хотя и несколько лучше, с настилами из бетонных плит.

Необходимовнедрятьвэксплуатациюновыевидынастилов,вчастности,врамках целевой программы «Обеспечение безопасности движения» компания «Дормашинвест» освоила производство резиножелезобетонного железнодорожного переезда [2]. Такой переезд имеет упрочненную железобетонную основу и покрытие из резины высокогокачества.Креплениерезиновогопокрытиякжелезнобетоннойосновенадеж-

42

Т.В.Колмогорова

но и долговечно. Основные преимущества резиножелезобетонных плит переезда заключаютсявследующем:

—они распределяют колесную нагрузку от автотранспорта равномерно на монолитную железобетонную плиту;

—передают нагрузку на междушпальный балластный слой, не воздействуя на железнодорожные пути;

—решают проблему колейности за счет оптимального соотношения резинового покрытия и бетонного основания;

—смягчаютударнуюнагрузку,способствуютгашениювибрацийишума,возникающих при движении автомобильного транспорта;

—плотно прилегают к железнодорожным путям, защищая рельсы от попадания

грязи;

—отводят водуот железнодорожного полотна, вследствие чего в зимнее время не образуетсяледянаякорка;

—не требуют постоянного технического обслуживания;

—гарантируют долгосрочность эксплуатации 7 лет и более;

—простота конструкции позволяет производить монтаж в кратчайшие сроки. Статистика дорожно-транспортных происшествий (ДТП) на железнодорожных

переездах требует разрабатывать новые технические средства, которые должны их предотвращать:устанавливаются проблесковыемаячкикрасного цветаи сиреныавтомобильноготипа,принятывэксплуатациюэлектронныезвонки,получившиеназвание «извещателиакустическиедляжелезнодорожныхпереездов»,внедряетсярадиотелевизионная система (РТС), предназначенная для предотвращения ДТП на железнодорожныхпереездахбездежурногоработника[3],котораясостоитизприборов,размещаемых на переезде и локомотиве.

НасетижелезныхдорогРФэксплуатируется11432железнодорожныхпереезда,из которых 2 375 обслуживается работниками железнодорожного транспорта.

Несмотря на проводимую железными дорогами работу, значительного снижения количества дорожно-транспортных происшествий на железнодорожных переездах в 2009 г. в сравнении с 2008 г. не произошло. В 2009 г. на переездах допущено 202 ДТП (в 2008 г. — 226). Положение с обеспечением безопасности на железнодорожных переездахпродолжаетоставатьсянеудовлетворительным.Материальныйущерб,нанесенныйкомпанииОАО«РЖД»врезультатеДТП,составилболее36,5млнр.(в 2008 г. — 737, 8 млн р.) [4].

Длясниженияаварийностинапереездахнеобходимоиметьстатистическиеданные опроисшествияхнапереездахзанескольколетиданныеоботказахтехническихсредств переездов.Дляэтихцелейобычноиспользуютсяметодыматематическойстатистикии теории надежности [5, 6].

Показателинадежности—этоколичественнаяхарактеристикаодногоилинесколь- ких свойств, составляющих надежность объекта. Численные значения показателей могут быть выражены размерными или безразмерными величинами. Формулировка показателяобычноотражаетиспособопределенияегочисленногозначениярасчетным или опытным путем.

Для восстанавливаемых объектов безотказность оценивается показателями: средняя наработка до отказа, вероятность безотказной работы, наработкана отказ, среднее число отказов, характеристика и параметр потока отказов. К ремонтопригодности относитсятакжеприспособленностьобъектакпроведениюплановых обслуживанийи ремонтов.

43

ВестникСГУПСа.Выпуск28

Комплексныепоказатели,которыеучитываюткакбезотказность,такиремонтопригодность, называются коэффициентами готовности и технического использования.

Пустьвтечениекакого-топромежуткавремениустройствозаграждениянаходилось в работе tраб, в ремонте tрем, в техническом обслуживании tто и в покое tпок. Последнее могло быть во вторую или третью нерабочие смены, из-за болезни механика и т.д. Очевидно, что полное время

Коэффициентом готовности называется вероятность того, что объект будет работоспособен в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания:

где tраб — суммарная наработка всех объектов в единицах времени; tрем — суммарное время простоев из-за внеплановых ремонтов, т.е. на восстановление работоспособности.

Этоткоэффициентпоказываетдолювремени,втечениекоторогомеханизмработает, поотношению к суммарномувремениработыи ремонта. Еслизатрачивается много времени наремонт, то Кг будет мал, т.е. в промежутках междутехническими обслуживаниями много времени тратится на ремонтные операции.

Когда в руководстве по эксплуатации механизма содержится множество требованийкрегулировкам,подтяжкамсоединений,различнымпроверкамит.п.,занимающим много времени, то, несмотря на сравнительно высокий коэффициент готовности, т.е. безотказность в промежутках между профилактическими обслуживаниями, простои такого механизма будут велики и его надежность будет недостаточной.

Для определения показателей надежности устройств переездов под наблюдение были взяты 6 переездов в районе Новосибирска (таблица). Информация об отказах механизмов и средств автоматики была получена из журналов нарушения правил проездачерезпереездикнигприемаисдачидежурствиосмотраустройствнапереезде

(ДУ 46 и ПУ 68).

Статистика отказов на переездах в период с 2009 по 2010 гг.

В соответствии с формулой (2) коэффициент готовности устройств заграждения составил Кгуз = 0,86, шлагбаумов Кгш = 0,98, оповестительной сигнализации Кгоп = 0,98, что говорит о достаточно низкой надежности этих объектов.

Такимобразом,дляобеспечениябезопасностидорожногодвижениянажелезнодорожных переездах необходимкомплексныйподход, модернизацияивнедрениесовременных средств контроля и оборудования переездов, повышение надежности технических средств напереездах.

44

Т.В.Колмогорова

Необходимо также вводить в действие шлагбаумы, полностью перекрывающие проезжуючастьавтодороги,атакжезаградительныйжелезобетонныйбарьер,который будет препятствовать водителямобъехатьпереездный шлагбаумпо встречной полосе. Вкачестведополнительноймерыможнообеспечитьнаохраняемыхпереездах организацию постов общественных инспекторов безопасности дорожного движения.

Основнымифакторами,определяющимипричиныаварийностинапереездах,остаютсямассовоепренебрежениеправиламипроездачерезнихводителямитранспортных средств, особенно принадлежащих физическим лицам, ошибки водителей в оценке дорожной обстановки на переездах, технические неисправности автотранспортных средств и неадекватное поведение водителей вследствие алкогольного или наркотическогоопьянения.

Учитывая положительный опыт применения систем видеонаблюдения и видеофиксации правонарушений, следует оборудовать переезды этими системами (стоимость менее 2 млн р. на один переезд), предусматривать средства на обновление устройств УЗП на переездах, укладывать новые переездные настилы, финансировать проведение работ по ремонту и модернизации переездов автоматической переездной сигнализацией.

В будущем необходимо внедрять на дорогах ОАО «РЖД» систему контроля за состоянием на переездах, основанную на использовании спутниковых технологий ГЛОНАСС/GPS. Такая система позволила бы в режиме реального времени получать оперативную информацию для принятия решений, давать возможность переводить отдельные узлы и сооружения переездов в режим автоматической работы, т.е. без обслуживающего персонала. Информация со спутников позволяла бы определять на электронной карте местоположение поездов, контролировать прохождение установленных пунктов, маршруты движения за любой промежуток времени, т.е. объективно оценивать обстановку в режиме реального времени.

Библиографический список

1.Чех Н.П., Нетеса А.Г. Новое заградительное устройство для железнодорожных переездов // Ж.-д. транспорт.2008.№7.С.23.

2.СветлицкаяН.Скоростнымтрассам—надежныйпереезд//РЖД-партнер.2009.№7.С.76–77.

3.Косилов Р.А., Анопченко Н.В., Терешин Н.В., Богачев А.П. Видеоконтроль железнодорожного переездаизкабинылокомотива//Ж.-д.транспорт.2007.№7.С.57.

4.ВоробьевВ.Б.Безопасностьдвижениявпутевомхозяйстве//Ж.-д.транспорт.2010.№ 4.С.40–45.

5.ВентцельЕ.С.Теориявероятностей.М.:Наука,2006.576с.

6.ДружининГ.В.Надежностьавтоматизированныхпроизводственныхсистем.М.:Энергоатомиздат, 1986.480с.

T.V. Kolmogorova. Increasing of Safety Measures at Railway Crossings.

Thearticleanalyzestheissuerelatedtotrafficsafetyatrailwaycrossings,thewaysofreducing theaccidentrateandensuringthereliabilityofthetechnicaldevicesatthecrossings.

Key words: railway crossing, traffic safety, reliability of technical devices.

45

ВестникСГУПСа.Выпуск28

Осипов Валентин Георгиевич родился в 1947 г. В 1970 г.

окончил НИИЖТ, факультет «Строительство железных дорог» по специальности«Инженерпутейсообщения—строитель».С1972по 2002гг.руководилотраслевойнаучно-исследовательскойПутеиспы- тательной лабораторией НИИЖТа. В настоящее время работает доцентом кафедры «Путь и путевое хозяйство». Имеет более 70 научныхработ.

Область научных исследований — работа длинных рельсов и бесстыковогопутивусловияхСибири,разработкаавтоматизированных систем управления в путевомхозяйстве.

Е-mail:iaskway@stu.ru

УДК 625.143.482.004

В.Г. ОСИПОВ

ОБОБЩЕННОЕ УРАВНЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЛЬСОВ И ПРОДОЛЬНЫХ СИЛ

Предлагается обобщенное уравнение температурной работы рельсовых плетей бесстыкового пути, увязывающее температурные деформации и продольные силы в рельсовых плетях и позволяющее решать сложные случаи расчетов бесстыкового пути.

Ключевые слова: бесстыковой путь, расчеты, деформации, продольные силы.

Общеизвестно, что при изменении температуры свободно лежащих рельсов изменяетсяихдлина.Вслучаеневозможноститемпературныхдеформацийврельсахвозникают температурные силы, пропорциональные несостоявшимся деформациям. Величина этих температурных сил соответствует внешним силам N, которые необходимо былобыприложитьксвободнолежащемурельсу,чтобывернутьемуисходныеразмеры

[1, 2].

Приравниваятемпературныедеформации lt деформациямрельсовотвоздействия внешних продольных сил lN, определеннымв соответствии сзакономГука, получаем уравнение для определения возникающих температурных сил в неподвижных рельсах при изменении их температуры на t:

где — коэффициент линейного расширения рельсовой стали; l — длина рельса; E — модуль упругости рельсовой стали; F — площадь поперечного сечения рельсов.

Тоестьприналичиивнешнихпродольныхсил,равныхNt,длинарельсаизменяться небудет.Вслучаеесливнешняяпродольнаясила Nбудетотличатьсяот Nt,произойдет деформация рельса на величину, равную сумме lt и lN, т.е.

Примем координаты сечений рельсовой плети по ее длине за x. Выделим на этой плети элементарный участок рельса длиной x. Тогда суммарное изменение длины

46

В.Г. Осипов

этого элементарного участка на величину , которое произойдет при переходе из первого состояния во второеи при соответствующемизменении температуры рельсас t1 доt2,т.е.на tиприизмененииреакциисоседнихграничащихучастковсN1 доN2,т.е. на N, можно будет определить как

Схемы приложения сил для первого и второго состояний приведены на рисунке.

Первое состояние. Температура рельсов — t1

Второе состояние. Температура рельсов — t2

Схемы приложения сил и деформации элементарного участка

Рассмотрим более длинный участок рельсовой плети от сечения x = a до сечения x = b общей длиной lab. Деформацию этого участка lab при изменении температуры от t1i до t2i и продольных сил от N1i до N2i можно определить, просуммировав (проинтегрировав) элементарные участки (при xi 0) на всем протяжении рельсовой плети от сечения a до сечения b. В результате получим

Полученноеуравнениевобщемвидеотражаеткактемпературнуюработурельсовых плетей бесстыкового пути, так и общее изменение напряженно-деформированного состояния от воздействия внешних продольных сил.

В связи с тем, что в практических расчетах значения таких параметров, как , t1, t2, E и F обычно по длине плети принимают постоянными, уравнение (6) может быть представлено в более упрощенном виде:

В этом уравнении N1(x) и N2(x) есть не что иное, как эпюры продольных сил на участке плети от сечения a до сечения b соответственно для первого и второго

47

ВестникСГУПСа.Выпуск28

b

состояний. Выражение N2 x N1 x dx соответствует изменению площади эпюры

a

продольныхсилприпереходерельсовыхплетейнаэтомучасткеизодногосостоянияв другое. Данное обстоятельство может быть использовано при определении деформаций рельсовой плети графоаналитическим способом.

При разной температуре рельсов по длине плети, но постоянных значениях параметров , E и F формула (6) принимает вид:

Представленные выше уравнения (6), (7) и (8) могут быть использованы для решениянестандартныхзадачприрасчетахбесстыковогопути:определениеперемещений сечений рельса в любой точке подвижного (дышащего) участка рельсовой плети; определениетемпературных сил научастках плетей спеременнойплощадью поперечного сечения (при стыковке рельсовой плети со стрелочным переводом или в зоне клееболтовогостыка);оценкахарактерапродольныхсилнаучасткахпроявленияугона рельсовых плетей бесстыкового пути и многих других.

Библиографический список

1.ШахунянцГ.М.Железнодорожныйпуть.М.:Трансжелдориздат,1961.616с.

2.ВаттманнИ.Продольныесилыврельсовомпутижелезныхдорог//Бесстыковыйжелезнодорож- ныйпуть/Пер.снем.М.:Трансжелдориздат,1959.С.9–139.

V.G.Osipov.GeneralizedEquationforDeflectedModeofLengthsunderTemperature

ChangesofRailsandLongitudinalForce.

Ageneralizedequationofthetemperaturefunctionofthelengthscorrelatesthermaldeformations withlongitudinalforcesandallowsmakingcomplexcalculationsforlong-weldedrails.

Keywords:long-weldedrails,calculations,deformations,longitudinalforces.

48

Л.А.Полиновский

Полиновский Леонид Александрович — инженер-механик,

окончил Томский политехнический институт в 1961 г., кандидат техническихнаукс1971г.С1982г.работаетв СГУПСенакафедре «Технология транспортного машиностроения», а с 2006 г. — на кафедретеоретическоймеханики,автормногихстатей,изобретений идвухмонографийповопросампрочности,технологииобработкии ремонтадеталейтранспортногомашиностроения.

Е-mail:lap0339@ya.ru

УДК 621.81

Л.А.ПОЛИНОВСКИЙ

РАЦИОНАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ РЕМОНТНЫХ РАБОТ

Метод определения рациональной периодичности ремонтных работ. Критерием для выбора рациональной системы ремонта служит минимальная стоимость расходов. В качестве примера рассматривается рациональный цикл ремонта локомотивов.

Ключевые слова: планирование, обслуживание, оптимизация, стоимость.

Важной задачей при разработке рациональной системы ремонта является определениепериодичности ремонтных работ. При планировании системы ремонтастремятсясоблюдатькратностьмежремонтныхнаработок,всоответствиискоторойнаработка наремонтбольшегообъемавцелоечислоразпревышаетнаработкунаремонтменьшего объема.Вкачествекритериявыбораоптимальнойсистемыремонтаиспользуютминимальную удельную стоимость ремонтных работ, которая определяется как отношение суммарныхзатраткобъемунаработки.

Зависимости удельных затрат от наработки для каждого вида ремонта имеют характерный вид: пока вероятность отказов мала, удельные затраты с увеличением наработки снижаются, затем по мере увеличения аварийных отказов, функция «удель- ныезатраты—наработканаремонт»достигаетминимума,азатемначинаетвозрастать.

Для j-го вида ремонта удельные затраты

где Срj — стоимость ремонта; f(lj) — функция, определяющая рост затрат при увеличении межремонтной наработки lj за счет роста аварийных отказов и расходов на обслуживание.

Дляизделия, состоящегоиз рядаузлов,проводят разныевиды ремонта.Например, при планировании системы ремонта электровозов [1] предлагается выделить три вида ремонтныхработ.Первыйвключаетобточкуколесныхпар,второй—сменувкладышей моторно-осевых подшипников; третий — смену бандажей колесных пар и ряд дополнительных работ.

Присовмещенииразныхвидовремонта,частьзатратснижается.Удельныезатраты на ремонт изделия

49

ВестникСГУПСа.Выпуск28

где kcj — коэффициент снижения затрат при совмещении разных видов ремонта. Для каждой ремонтной единицы изделия можно определить свое собственное

значениеоптимальнойнаработки,однакоэтизначения,заисключениемредкихсовпадений, не будут кратными друг другу.

Согласно [1] расчет проводится в следующей последовательности:

1)выбираетсякратностьпроведенияремонтов,близкаяксоотношениямнаработок при минимальных значениях удельной стоимости соответствующих ремонтов;

2)приизменениибазовойнаработкиметодомперебораопределяетсярациональная периодичность ремонтных работ.

Для эффективного планирования системы ремонта на основании эмпирических данных аппроксимируем зависимость изменения ремонтных затрат от межремонтной наработкиlj спомощьюстепеннойфункции[2].Коэффициентыфункцииопределяются

врезультате обработки результатов наблюдений для ограниченного участка, соответствующеговозможномудиапазонуизменениямежремонтнойнаработки.Оптимальное базовое значение наработки определяется приравниванием первой производной фун-

кции су к нулю при положительном значении второй производной.

Рассмотрим методику планирования ремонтных работ в пределах одного ремонтного цикла подробнее. Ремонтный цикл соответствует самому длительному периоду наработки и содержит всевиды ремонтов. Расчет производится в следующей последовательности:

1. На основании результатов наблюдений выдвигаем гипотезуо виде аппроксими-

рующей функции f(lj), определяем коэффициенты и проверяем ее адекватность.

2. Находим значения lj*, при котором первая производная суj по lj равна нулю, а вторая — положительна.

3. Выбираем вариант кратности межремонтных наработок. Все интервалы межремонтной наработки lj выражаем через один базовый lБ:

где Срсj — стоимость j-го ремонта при его совмещении; nj — число совмещенных ремонтов за ремонтный цикл; Nj — общее число ремонтов данного вида за тот же период.

5.Находим функцию суммарных удельных затрат cу и значения lБ*, при котором первая производная су по lБ равна нулю, а вторая — положительна.

6.Определяем суммарные удельные затраты при оптимальном значении базовой наработки.

Расчет можно повторять при другом варианте кратности ремонтов, критерием выбора является минимальное значение суммарных удельных затрат.

Зависимостьизмененияремонтныхзатратотмежремонтнойнаработкиlj вомногих случаях можно представить в виде степенной функции [2]:

где aj, l0j — параметры уравнения регрессии.

50