ANALYSIS OF DEVIATIONS IN TRACK WIDTH AND DIRECTION IN THE PLAN WITHIN THE LATERAL DIRECTION SWITCHES ON THE CRITERIA OF SAFETY AND IMPACT ON THE PATH

УДК 625.032.432 В. В. РИБКІН, К. Л. КАЛЕНИК (ДІІТ) АНАЛІЗ ВПЛИВУ ВІДСТУПІВ ЗА ШИРИНОЮ КОЛІЇ ТА ЗА НАПРЯМКОМ У ПЛАНІ В МЕЖАХ БОКОВОГО НАПРЯМКУ СТРІЛОЧНИХ ПЕРЕВОДІВ ЗА КРИТЕРІЯМИ БЕЗПЕКИ РУХУ ТА ВПЛИВУ НА КОЛІЮ У роботі аналізується вплив відступів у плані бокового напрямку стрілочних переводів на безпеку руху та величину бокової сили. Наведено результати експлуатаційних досліджень цих відступів. Обґрунтовано передумови для нормування допустимих швидкостей руху по боковому напрямку стрілочних переводів. В работе анализируется влияние отступлений в плане бокового направления стрелочных переводов на безопасность движения и величину боковой силы. Приведены результаты эксплуатационных исследований этих отступлений. Обоснованы предпосылки для нормирования допустимых скоростей движения по боковому направлению стрелочных переводов. The paper analyzes the impact of deviations in terms of lateral turnouts for traffic safety and the magnitude of lateral force. The results of performance studies of these deviations are presented. The preconditions for rationing the permissible traffic speeds on the lateral turnout of switches are substantiated. Ширина колії є однією з найголовніших характеристик колії, яка забезпечує безпеку руху поїздів. На сьогодні існують нормативи ширини колії в межах стрілочних переводів, але не існує нормованих ступенів відступів по впливу на безпеку руху, плавність ходу та інтенсивність накопичення залишкових деформацій. Вплив ширини колії в межах стрілочного переводу на показники безпеки руху аналізувався в роботах [1 – 5]. Теоретичною основою більшості зазначених робіт було використання відомих [2] залежностей при ударі абсолютно жорстких тіл. Використання цього методу не дає можливості аналізувати взаємодію екіпажу та стрілочного переводу в часі. В експериментальній частині досліджень [3 – 4] використовувалась дуже мала кількість тензометричних датчиків, що не давало можливості повною мірою аналізувати вплив ширини колії на напружено-деформований стан колії. Також слід зазначити експериментальні дослідження впливу ширини колії на показники взаємодії колії та рухомого складу в межах стрілочних переводів, проведених під керівництвом проф. Б. Е. Глюзберга. Недоліком цих досліджень було неврахування положення у плані та профілі стрілочних переводів під час випробувань. Цього недоліку були позбавлені експериментальні комплексні випробування стрілочних переводів з відхиленнями від допусків утримання в плані та профілі [5], проведені під керівництвом к.т.н. А. П. Татуревича та д.т.н. Г. Г. Желніна, але в цій роботі були дуже загальні висновки відносно впливу ширини колії на показники безпеки руху поїздів. Основною метою даної роботи є встановлення впливу відступів за шириною колії та за напрямком у плані в межах бокового напрямку стрілочних переводів на допустиму швидкість руху по них. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі: 1. встановити критерії безпеки руху та допустимої дії від рухомого складу на колію в межах стрілочних переводів; 2. розробити математичну модель взаємодії екіпажу та колії в межах бокового напрямку стрілочного переводу; 3. визначити основні особливості взаємодії в межах бокового напрямку; 4. провести експлуатаційні дослідження ширини колії та положення у плані стрілочних переводів; 5. провести обґрунтування використання розробленої моделі шляхом порівняння основних показників взаємодії, які отримані теоретично та експериментально; 6. проаналізувати вплив відступів, що присутні при експлуатації колії, на безпеку руху та не перевищення допустимої дії від рухомого складу на колію за допомогою апробованої математичної моделі. Щоб обрати критерії безпеки руху та допустимої дії на колію в межах стрілочних переводів, було проаналізовано українські та російські нормативні документи з цього питання [6 – 11]. В нормативному документі [11] у якості допус© Рибкін В. В., Каленик К. Л., 2010 116 тимої величини бокових сил використовуються для рейок типу Р50 – 120 кН, а для Р65 – 150 кН. Зазначені величини були отримані д.т.н. Г. Г. Желніним [12], виходячи з фіксування перенапружень у згаданих вище типах рейок при зазначених величинах бокових сил. Але слід зауважити, що напруження у кромці рейки формуються під сумісною дією вертикальних та горизонтальних бокових сил. Ця обставина в дослідженнях Г. Г. Желніна неврахована, тому для використання вищезазначених величин бокових сил необхідно провести додаткові дослідження по сумісному впливу вертикальних та бокових сил на величину кромочних напружень у рейках. Крім того, встановлення допустимих бокових та вертикальних сил з умов недопущення перенапружень у рейках є недоцільним, бо напруження у кромках підошви завжди фіксуються як окремий показник при дослідженні напружено-деформованого стану стрілочних переводів. На наш погляд, критерії допустимої дії бокових сил необхідно встановлювати з умов стійкості та недопущення залишкових деформацій рейкових елементів та скріплень під дією окремих екіпажів. Також необхідно враховувати, крім типу рейок, ще й вид підрейкової основи. Тому, у якості першого наближення, ми обрали окремо критерії для стрілочних переводів на залізобетонних та дерев’яних брусах. Для дерев’яної підрейкової основи, згідно дослідження д.т.н М. Ф. Веріго [13] та досвіду російських вчених [8, 9], було прийнято величину бокової сили 100 кН. Для встановлення допустимої величини для залізобетонних брусів нами було виконано відповідні дослідження згідно [10]. За результатами цих досліджень, допустима величина бокової сили складає 120 кН. У якості показників безпеки руху було обрано експериментально отримані к.т.н. Лисюком коефіцієнти стійкості – відношення бокової сили до вертикальної [6], що визначається за формулою Yб ≤ 0,86 , P де P та Yб – вертикальна та бокова сила, що передається від колеса на рейку, кН. Зауважимо, що вкочення колеса на рейку відбувається не миттєво, а на протязі деякої довжини; згідно досліджень випадків порушення безпеки руху [7], ця довжина складає 0,6…5 м. У якості допустимої нами прийнята нижня границя 0,6 м. До моделювання взаємодії в межах перевідної кривої було обрано 4 проекти стрілочних переводів. Для них встановлена допустима швидкість руху у діючих нормативних документах [14] та діапазон непогашених відцентрових прискорень, що діє в межах перевідної кривої, для цих проектів перекриває практично весь існуючий діапазон для всіх стрілочних переводів, що експлуатуються, наведені в табл. 1. Таблиця 1 Характеристики бокового напрямку стрілочних переводів Встановлена швидкість, км/год Тип Відцентрове прискорення, м/с2 300 1/11 40 Р65 0,41 2064 422 1/9 50 Р50 0,46 Дн060 962 1/18 80 Р65 0,51 2063 540 1/11 70 Р50 0,7 № проекту R, м 1740 М Моделювання виконувалось на розробленій та апробованій математичній моделі вантажного піввагона на візках 18-100 [15, 16]. Аналіз взаємодії проводився в два етапи: теоретичний та експериментальний. На першому етапі аналізувались особливості взаємодії піввагона та зазначених вище стрілочн (...truncated)