Введение к работе
Актуальность исследования. Несущие конструкции контактной сети, к числу которых относятся опоры, являются ответственными нерезервируе-мыми элементами системы электроснабжения электрических железных дорог. Надежность опор контактной сети определяет бесперебойность и безопасность движения поездов. Поэтому вопросам прочности железобетонных опорных конструкций как на стадии разработки и проектирования, так и на стадии изготовления и эксплуатации всегда уделялось особое внимание.
Для электрифицированных участкоз железных дорог важнейшей проблемой является электрокоррозия железобетонных опор контактной сети. Излом и падение опоры от воздействия электрокоррозии почти неизбежно влекут за собой обрыв проводов контактной сети, нарушение электроснабжения и режима движения поездов.
Протяженность электрифицированных участков железных дорог превышает 43 тыс. км, на них установлено более 1,5 млн железобетонных опор контактной сети, из которых более 475,7 тыс. имеют срок службы свыше 40 лет. Неэффективность технических решений в области коррозионных обследований привела к тому, что на 2008 г. более 56 тыс. железобетонных опор из числа проверенных считаются дефектными. Такие опорные конструкции не могут обеспечивать надежную работу системы тягового электроснабжения в целом и, следовательно, безопасность движения поездов.
Согласно «Стратегическим направлениям научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015 г.» и программе «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г.» одними из основных направлений научно-технической политики компании являются повышение надежности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств. Требуемого уровня безопасности движения можно достичь только при надежных и долговечных опорных конструкциях контактной сети.
В настоящее время разработано несколько методов оценки состояния подземной части опор контактной сети, наиболее перспективными из которых являются электрохимический и вибрационный. Однако существующие приборы неразрушающего контроля не позволяют в эксплуатационных условиях своевременно выявлять конструкции с исчерпанным ресурсом несущей способности.
Сложившаяся ситуация вызывает необходимость проведения целого комплекса измерений и обследований для своевременного выявления дефектных опор контактной сети. В условиях недостаточной защищенности от коррозии эффективность коррозионных обследований становится по сути одним из главных факторов поддержания надежности контактной сети. Поэтому совершенствование методов и приборов диагностирования коррозионного состояния подземной части железобетонных опор без откопки является актуальнейшей задачей, направленной на повышение надежности, снижение затрат на содержание контактной сети и обеспечение безопасности движения поездов.
Цель диссертационной работы - повышение достоверности контроля коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети без их откопки путем использования предложенных информативных показателей коррозии железобетона, которые могут быть получены разработанными методом и техническими средствами диагностирования.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
установить достоверность существующих методов определения коррозионного состояния железобетонных опор контактной сети;
определить параметры границы раздела «арматура - бетон», информативные относительно коррозионного состояния арматуры и бетона;
предложить методику определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети в условиях эксплуатации;
разработать переносной прибор для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети без откопки и провести его испытания в полевых условиях;
дать оценку экономической эффективности использования созданных программно-аппаратных средств определения коррозионного состояния опор контактной сети.
Методика исследования. В диссертационной работе для решения поставленных задач применялись теоретические и экспериментальные методы. Теоретические исследования выполнены с применением преобразования Лапласа к расчету переходных процессов и методов математического анализа. Экспериментальные данные обработаны с привлечением методов регрессионного анализа, математической статистики и программных пакетов MathCad, SPSS, StatSoft Statistica.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложены показатели, информативные относительно коррозионного состояния арматуры и бетона подземной части железобетонных опор контактной сети;
разработана методика определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети без их откопки;
создан алгоритм принятия решения о коррозионном состоянии подземной части железобетонных опор контактной сети.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследованиями, выполненными на участках постоянного тока Западно-Сибирской железной дороги. Адекватность полученной модели зависимости категории дефектности от сопротивления бетона, сопротивления и емкости границы раздела «арматура — бетон» подтверждена по критерию Фишера для 95%-ного порога вероятности.
Практическая ценность диссертации заключается в следующем:
предложенные информативные показатели коррозионного состояния арматуры и бетона подземной части опор контактной сети дают возможность разделить находящиеся в эксплуатации железобетонные опоры по категориям дефектности;
разработанная методика позволяет определить информативные показатели коррозионного состояния арматуры и бетона подземной части опор контактной сети;
созданный алгоритм принятия решения о коррозионном состоянии опоры позволяет повысить точность контроля состояния опор и надежность и безаварийность работы системы тягового электроснабжения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2005), на II всероссийской научно-технической конференции «Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2009), на научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2009), на всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону, 2009), а также на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» и ОмГУПСа (Омск, 2006 — 2009 гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в
том числе — восемь статей, две из которых - в изданиях по перечню ВАК РФ, три патента на изобретения и один - на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, списка литературы из 105 наименований и четырех приложений. Работа изложена на 118 страницах основного текста, содержит 53 рисунка, 19 таблиц.
