Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ методов и средств определения напряженного состояния плетей бесстыкового пути 11
1.1 Анализ технических средств для контроля напряженного состояния рельсовых плетей 11
1.1.1. Оптические способы 14
1.1.2. Механические способы 14
1.1.3. Магнитные способы 18
1.1.4. Ультразвуковые способы 21
1.2. Анализ расчетных методов и программных средств определения устойчивости бесстыкового пути и напряженного состояния плетей 23
1.2.1. Энергетические методы 24
1.2.2. Методы дифференциальных уравнений 26
1.2.3. Метод конечных элементов 27
1.2.4. Моделирование отрезка пути как балки на опорах 29
1.2.5. Экспериментально-теоретический метод 31
1.2.6. Анализ программных средств определения устойчивости бесстыкового пути 31
Выводы 35
Глава 2 Исследование факторов, влияющих на формирование продольных сил в плети 38
2.1. Характеристики, определяющие напряженное состояние бесстыкового пути 38
2.2. Причины неравномерного распределения продольных сил в плети. Состояние маячных шпал 41
2.3. Возможные случаи нарушения расчетного температурного режима бесстыкового пути 48
2.3.1. Укладка рельсовых плетей 48
2.3.2. Разрядка напряжений в рельсовых плетях 49
2.3.3. Ремонтные работы с применением машин тяжелого типа 50
2.3.4. Восстановление или удлинение плетей сваркой с предварительным изгибом 52
2.3.5. Угон бесстыкового пути 53
2.3.5.1. Угон рельсошпальной решетки в процессе ремонта и в период стабилизации 53
2.3.5.2. Угон рельсовых плетей 54
2.4. Экспериментальное исследование продольных сил в плетях путем измерения подвижек 63
2.4.1. Методика экспериментов по определению подвижек плети относительно неподвижных точек 65
2.4.2. Источники погрешности измерения подвижек плети . 71
2.4.3. Расчет дополнительной продольной силы в плети при смещении ее относительно контрольных створов 73
2.5. Перспективные направления исследований в области диагностики бесстыкового пути 74
Выводы 81
Глава 3 Метод определения напряженного состояния плети 82
3.1. Взаимосвязь продольных, и поперечных подвижек плети 52
3.2. Оценка безопасности эксплуатации бесстыкового пути по условию его выброса с учетом фактического состояния 85
3.2.1. Определение результирующего значения продольного напряжения для конкретного участка плети 85
3.2.2. Взаимосвязь критического значения продольного напряжения в плети с амплитудой и длиной неровности 88
3.3. Обоснование предлагаемой методики определения напряженного состояния плетей 102
3.3.1. Основные положения предлагаемой методики определения напряженного состояния плетей 102
3.3.2. Обоснование выбора расстояния между реперами 103
Выводы 104
Глава 4 Автоматизированная система контроля напряженного состояния плетей бесстыкового пути 105
4.1. Принцип действия, устройство, конструкция 105
4.2. Общая блок-схема сбора и обработки данных 110
4.3. Алгоритм ввода исходной информации, структура базы данных исходной информации 113
4.4. Алгоритм ввода результатов измерения, структура базы данных результатов измерения 113
4.5. Алгоритм программы обработки информации о подвижках, температуре и границах плети 115
4.6. Результаты испытаний автоматизированной системы контроля напряженного состояния плетей бесстыкового пути на вагоне ЦНИИ-4М 116
4.7. Технико-экономическое обоснование автоматизированной системы контроля напряженного состояния плетей 126
Выводы 133
Заключение 134
Список использованных источников 136
- Анализ программных средств определения устойчивости бесстыкового пути
- Методика экспериментов по определению подвижек плети относительно неподвижных точек
- Определение результирующего значения продольного напряжения для конкретного участка плети
- Алгоритм ввода результатов измерения, структура базы данных результатов измерения
Введение к работе
Один из путей снижения эксплуатационных расходов на содержание пути это расширение полигона укладки бесстыкового пути, который имеет ряд преимуществ по сравнению со звеньевым. Это прежде всего снижение затрат на содержание стыков. Эти затраты на звеньевом пути составляют до 80% эксплуатационных расходов. Снижается сопротивление движению подвижного состава на 8-12%, увеличивается плавность хода. Чем больше на дороге протяженность бесстыкового пути, тем меньше на ней возникает отказов рельсов по ряду опасных дефектов. Число поперечных изломов рельсов в бесстыковом пути примерно в 4 раза меньше, чем в звеньевом. Рельсы в бесстыковом пути до их замены пропускают тоннаж на 10% больше, чем в звеньевом. Интенсивность бокового износа в кривых в бесстыковом пути меньше, чем в звеньевом. В настоящее время протяженность бесстыкового пути составляет более 42 тыс. км, это 34 % от развернутой длины главных путей рис. 1. На многих зарубежных дорогах эта цифра составляет от 60 до 90%. Такое различие связано с рядом особенностей отечественных железных дорог: наличие регионов с годовым перепадом температуры 115 С, и более; конструктивные особенности скреплений, не позволяющие обеспечить равномерное по длине плети и одинаковое во времени прижатие рельса к подкладкам и подкладок к шпалам; несовершенство механизма контроля соблюдения требований действующих технических указаний на бесстыковой путь, как в процессе укладки, так и при эксплуатации.
Опыт эксплуатации бесстыкового пути показывает, что значительная часть выбросов происходит из-за несоблюдения норм и требований технических указаний на бесстыковой путь.
Бесстыковой путь предъявляет дополнительные требования к технологии укладки и текущего содержания. Основное требование это обеспечение должного температурного режима при укладке и контроль его изменения в процессе эксплуатации. Перечисленные причины не позволяют обеспечить постоянство температурного режима бесстыкового пути в процессе эксплуатации. Поэтому необходимы средства диагностики температурного режима плетей, их продольно-напряженного состояния, для того чтобы своевременно принять меры по разрядке напряжений. Такая диагностика особенно актуальна, когда плети достигают длины блок-участка, перегона, и в условиях, когда используется вваривание в плети стрелочных переводов и применение тональной автоблокировки. Протяженность бесстыкового пути с плетями длиной до перегона постоянно увеличивается (см. рис. 2) и составляет 480 км.
С ростом длины плетей возрастет неравномерность распределения продольных напряжений по их длине. Это вызвано рядом факторов, среди которых: неравномерное закрепление при укладке, неравномерность свойств балласта и геометрии балластной призмы, разность температуры закрепления коротких плетей сваренных в длинную, различные условия эксплуатации в плане и профиле, ремонтные работы на отдельных участках плети, наличие участков, восстановленных сваркой с предварительным изгибом, угон рельсошпальной решетки, угон плетей.
Эти факторы или их сочетание могут стать причиной концентрации продольных напряжений на отдельных участках плети, что может привести к выбросу пути летом и излому плети зимой. Распределение этих факторов по длине плети и во времени имеет случайный характер. В этих условиях возникает необходимость контролировать продольно-напряженное состояние бесстыкового пути.
На основании анализа сходов отнесенных на выброс пути с 1995 по 1999 г.г. получено: среднее время задержки в движении поездов при выбросе пути -10 ч.; средняя протяженность поврежденного при выбросе пути - 171,6 м; среднее число поврежденных до исключения единиц подвижного состава при выбросе пути - 7.
Эти данные еще раз говорят о необходимости создания средств диагностики напряженного состояния бесстыкового пути.
Вопросами устойчивости бесстыкового пути занимались отечественные ученые Альбрехт В.Г., Ангелейко В.И., Боченков М.С, Бромберг Е.М., Вериго М.Ф., Виногоров Н.П., Грищенко В.А., Ершков О.П., Ершов В.В., Зверев Н.Б., Клинов СИ., Коган А.Я., Крейнис З.Л., Маркарьян М.А.., Мищенко К.Н.,Морозов СИ., Новакович В.И., Перший СП., Путря Н.Н., Членов Т.С, Чирков НС, Шахунянц Г.М. и другие. За рубежом исследованиями устойчивости бесстыкового пути занимались Ваттман И., Майер Г., Рааб Ф., Амман О., Грюнвельдт С, Бирман Ф., Немешди Е., Немчик Я., Надь И., Нумат М., Сакмауер Л., Леви Р., Мартине А. и другие.
При всем многообразии имеющихся моделей и методов расчета устойчивости бесстыкового пути, до настоящего времени не существует общепризнанного метода, следовательно, нет оценки устойчивости его различных эксплуатационных состояний при отступлениях от норм содержания. Известно достаточно много приборов и методик для контроля температурного режима, но до сих пор наиболее доступным и распространенным является контроль по маячным шпалам [106]. Трудоемкость этого метода и отсутствие наглядной картины распределения по всей длине плети резко снижают его эффективность. Достаточно часто качество нанесения меток возле маячных шпал сводит к нулю возможность контроля по ним температурного режима рельсовых плетей бесстыкового пути. В то же самое время ведутся активные работы по усовершенствованию систем диагностики пути, в частности, путеизмерителей системы ЦНИИ-2 и ЦНИИ-4. Предлагается ввести в качестве дополнительного параметра состояния пути - продольно- напряженно состояние плетей. Для этого путеизмерительные вагоны оборудуются соответствующей диагностической системой.
Следует отметить, что в действующих технических указаниях по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути (ТУ) [106] заложены достаточные коэффициенты запаса по устойчивости против выброса при соблюдении установленных норм и требований. Однако далеко не всегда эти нормы и требования соблюдаются. Поэтому для диагностики бесстыкового пути предлагается контролировать не только текущее продольно-напряженное состояние, но и проверять соблюдение норм и требований действующих ТУ. Для этого необходимо создание электронной базы данных по бесстыковому пути, а так же механизма ее заполнения и проверки.
Целью работы является разработка методики и создание надежных диагностических средств для мониторинга бесстыкового пути, позволяющих повысить безопасность движения и сократить эксплуатационные расходы на содержание пути.
Увеличение протяженности бесстыкового пути на сети дорог
30 J : : ; : 1
Рис. 1.
Увеличение протяженности плетей длиной до блок-участка, перегона на сети дорог -до блок-участка до перегона
1998,5
1999,5
2000,5
Рис. 2.
Анализ программных средств определения устойчивости бесстыкового пути
Механические способы заключаются в измерении относительных перемещений отдельных точек рельсовых плетей (т.е. деформаций А1 участков длиной /) под действием приложенной нагрузки с пересчетом в напряжения а = Еє= Е (АН I ). На этом принципе основано большинство известных тензометров (измерителей напряжений). Хорошо себя зарекомендовал механический тензометр МТ-200. Имея базу 20 см и рычажную передачу деформаций рельсов на индикатор (мессуру) с соотношением плеч 1:5, он измеряет удлинения или укорочения базы (расстояния между двумя метками — кернами — на наружной грани головки плети) с точность 0,002 мм (цена деления мессуры — 0,01 мм), что соответствует примерно 2,1 МПа. Это равносильно нагреву или охлаждению закрепленного рельса приблизительно на 1С. С учетом возможных помех и погрешностей в полевых условиях можно считать реально достижимой точность измерений прибором МТ-200 в пределах 2,5—5,0 МПа, что соответствует изменению температуры рельсов на 1—2С. В процентном отношении такая точность вполне приемлема, если учесть, что практически напряжения могут достигать 250—300 МПа (2500—3000 кгс/см ). Диапазон измерений МТ-200 достаточен.
Прибор простой конструкции, изготавливается из легко доступных материалов (корпус — из рельсовой стали, индикатор — стандартная мессура с ходом ножки 10 мм, термометр — типовой бытовой малогабаритный с ценой деления 1С). Его можно сделать в любых механических мастерских. Размеры прибора 22x10x2 см, масса 1 кг. Ножки (одна — неподвижная, другая — на шарнире) со сферическими окончаниями, что обеспечивает четкую центровку в конических кернах на головке рельсов. Термометр связан "термически" с корпусом для учета температурных деформаций самого прибора.
В 80-х годах опытный завод ВНИИЖТа изготовил механический тензометр ИПН, в основу которого заложен стандартный микрометр. База измерений 140 мм. Цена деления эквивалентна 2,5 МПа. Для устранения влияния на показания прибора температурных деформаций самого прибора рабочая часть его изготовлена из инвара. Прибор дороже МТ-200 из-за применения микрометра, его устанавливать в местах измерений сложнее.
Еще в 1977 г. в ЦНИИ МПС Н.А. Карпов разработал механический прибор на базе путевого шаблона ЦУП. Вместо штанг для измерения ширины колеи применены две встречные штанги: одна — подвижная с пружиной и рукояткой (рычагом), другая — неподвижно соединенная с корпусом шаблона. Наружные концы штанг имеют сферические окончания и колодочки для опирання на башмаки в пазухе рельсовой плети. Башмаки изготовлены из того же типа металла, что и плеть, у них по два болтовых отверстия, сквозь которые и через шейку рельса проходят болты, стягивающие башмаки с двух сторон шейки. Для предотвращения возможных сдвижек башмаки дополнительно вклеены в пазухи и расположены так, что расстояния в свету между гранями, в которые упираются концы штанг при измерениях, равны 2100 мм. Это сделано потому, что измерительная база (аналогично кернам в МТ-200), равная 2100 мм, — начальная длина и, если начальные напряжения (ст0 равны 0, то при изменениях базы (во время нагрева, охлаждения или угона и т.п.) каждое деление шкалы прибора, равное 0,1 мм, будет соответствовать "круглой" величине а = 10 кгс/см" (1 МПа). Значения б пропорциональны модулю упругости стали Е - 2,1 ТО кгс/см". Для учета возможных температурных деформаций на его корпусе установлен малогабаритный термометр (как и в МТ-200). В транспортном положении прибор складывается.
В 80-х годах в Венгрии применили механический прибор "Деформометр НИИЖТ ВНР" для определения действительной нейтральной температуры плетей. Прибор подобен рассмотренным, но имеет конструктивные отличия. Например, напряжения не определяются, а сразу показывается изменение начальной температуры плети: t0 = 1С при удлинении (укорочении) линейки прибора на 0,01 мм. Точность измерений t0 - ±2С. Линейка изготовлена из инвара (кроме короткого конца, где крепится мессура). База прибора равна 870 мм.
В Германии изготовлен прибор, аналогичный МТ-200, но с двойной системой ножек (на обе стороны рельса, с кернами на верху подошвы). Его предлагали в 80-х годах внедрить в России. Вместо индикаторов использованы линейные нониусы с микроскопами для чтения показаний. Цена деления — 1 Мпа. база — 300 мм. Немецкие специалисты назвали свой прибор оптико-механическим (из-за упомянутого микроскопа). Существенное отличие от МТ-200 заключается в измерении одновременно с продольными и поперечных деформаций. Подошва рельсов в поперечном направлении — свободный стержень, и при нагреве или охлаждении изменяет размеры точно пропорционально изменениям температуры. Между продольными и поперечными деформациями существуют определенные зависимости. В данном приборе измерения обрабатываются с учетом этого по довольно сложным формулам.
К механическим способам можно отнести способ, рекомендованный в 1983 г. В.А. Межелайтисом для оценки изменений продольных напряжений в плетях в кривых при работе тяжелых путевых машин по изменениям проектной стрелы кривой. Указывается, что искажение начального температурно-напряженного состояния бесстыкового пути при работе этих машин в 80 % случаев равно 18— 20 С.
В Венгрии, кроме упомянутого деформометра, в кривых при работе машин и в других случаях, также предложен способ, сходный с предыдущим: измеряют стрелы, пересчитывают их в продольные силы и "нейтральные" температуры.
Методика экспериментов по определению подвижек плети относительно неподвижных точек
Необходимость комплексного подхода к диагностике бесстыкового пути, да и пути вообще неоднократно отмечалась рядом специалистов, например, Путря Н.Н., Мишин В.В., Певзнер В.О. в работах [94], [78], отмечали, что параметры пути необходимо рассматривать только в их совокупности. Отмечалось так же, необходимость накопления данных о изменении параметров пути во времени для последующего статистического анализа с целью оценки эффективности проводимых ремонтных работ.
Необходимость создания базы данных о предшествующем состоянии пути обуславливается еще и тем, что в действующих ТУ на бесстыковой путь заложены достаточные коэффициенты запаса для обеспечения надежной работы бесстыкового пути, но нет методики и технических средств для контроля соблюдения требований и норм этих ТУ. Этот аспект подробнее будет рассмотрен ниже.
Как отмечалось в работе Б.Н. Зверева [42]. в настоящее время идет активное внедрение информационных технологий в путевом хозяйстве. В частности, разработаны и внедрены программные средства ведения технического паспорта дистанции пути в электронном виде - рельсо-шпало-балластные карты (РШБК). Также разрабатываются аппаратно-программные комплексы как для средств диагностики пути - вагоны-путеизмерители (ЦНИИ-2 и ЦНИИ-4), вагоны-дефектоскопы, путеизмерительные и дефектоскопные мот-рисы и тележки, так и для средств путевой механизации, в основном, для управления и автоматизации машин для выправочно-подбивочно-рихтовочных работ.
Однако, необходимо отметить, что в силу ряда причин, в основном субъективного характера, практически отсутствует информационная связь этих систем, например, вагоны-путеизмерители лишь выдают ведомость состояния пути, но не дают данных по реальному состоянию пути в виде электронной эпюры в базы данных "паспорт пути". Также, выправочно-подбивочно-рихтовочные машины, для управления рабочими процессами которых в последнее время разработано и внедряется много вариантов систем автоматизации, благодаря чему значительная часть парка этих машин уже оснащена средствами информатизации, не используют информацию из электронного паспорта пути и данные путеизмерителей; автоматизированные дефектоскопы не формируют ведомости дефектных рельсов (ПУ-2 и ПУ-2а). Кроме того, машины со средствами автоматизации выправки и рихтовки могут играть роль своего рода путеизмерителя, записывая данные о том, в каком состоянии оставлен путь после работы, а также проводя паспортизацию проводимых работ, т.е. вести автоматизированный протокол работы машины для формирования баз данных соответствующих подсистем АСУ путевого хозяйства.
Но, несмотря на объективные и субъективные проблемы автоматизации и информатизации путевого хозяйства, да и железнодорожного транспорта в целом, уже сейчас можно говорить о достаточно развитой информационной инфраструктуре отрасли. Следовательно, можно говорить и о прикладных аналитических задачах и автоматизации управления состоянием объектов путевого хозяйства. Во ВНИИЖТе, в том числе и с участием автора, ведется работа по аккумулированию в одной базе данных информации о состоянии бесстыкового пути с различных автоматизированных средств диагностики (вагоны-путеизмерители, дефектоскопы и др.) с целью ее анализа и повышения эффективности тех или иных путевых работ.
В настоящей работе рассмотрен вопрос формирования автоматизированной системы управления путевым хозяйством (АСУ ПХ) в части контроля и управления состоянием бесстыкового пути. Этот вопрос рассматривался в рамках темы НИОКР 3.3.01 «Автоматизированная система управления инфраструктурой железнодорожного транспорта».
Элемент задачи управления, это - анализ, отвечающий за сравнение показателя с нормативом и принятие решения о качественном состоянии объекта. Однако, для нормального функционирования надо прежде всего выявить необходимые параметры, характеризующие состояние объекта. Кроме того, для принятия решения о качестве состояния объекта, необходимо иметь, во-первых, норматив для сравнения, а во-вторых - методику расчета и сравнения параметров.
Из сказанного выше следует, что для реализации современных принципов управления путевым хозяйством на основе анализа и прогноза состояния отрасли и ее объектов с использованием современных информационных технологий необходимы три основных компонента: - наличие системы сбора актуальной информации; - наличие корректного и обоснованно сформированного комплекса, позволяющего однозначно проанализировать и оценить качественное состояние объекта контроля; - наличие системы выработки рекомендаций по принятию управляющих решений, позволяющих принять правильные меры по поддержанию работоспособности отрасли с максимальной технической и экономической эффективностью. Использование современных информационных технологий для управления устойчивостью участков бесстыкового пути на основе автоматизированных оценки и прогнозирования состояния бесстыкового пути обеспечит своевременное предупреждение нарушения устойчивости и минимизацию затрат на текущее содержание пути. Но, в то же время, для информационного обеспечения этой задачи потребуется развитие парка диагностических средств, а также ускорение внедрения на линейных предприятиях путевого хозяйства средств вычислительной техники и средств передачи данных.
Также следует отметить, что применение информационных технологий для задач определения устойчивости бесстыкового пути позволит провести технический мониторинг и моделирование применения бесстыкового пути в тех регионах, где по климатическим особенностям до сих пор его не укладывали. Это позволит повысить долю бесстыкового пути как наиболее прогрессивной конструкции верхнего строения пути в общем объеме сети железных дорог России.
Совершенствование диагностики особенно актуально, так как в действующих ТУ заложены достаточные коэффициенты запаса для обеспечения надежной работы бесстыкового пути, но нет методики и технических средств для контроля соблюдения требований и норм этих ТУ.
Определение результирующего значения продольного напряжения для конкретного участка плети
В главе 1 описано множество способов и устройств контроля напряженного состояния рельсов и рельсовых плетей. Эти способы основаны на фиксации изменения различных физических параметров рельса при воздействии продольной силы: изменение линейных размеров, электрического сопротивления, скорости распространения ультразвука, магнитной проницаемости, шума Баркгаузена и др. Эти способы применяются в основном для исследовательских целей, широкого использования на сети дорог они не нашли из за ряда существенных недостатков. Например, известно устройство для определения угона рельсов, защищенное авторским свидетельством SU1786220, (автор Е.И. Соколов), заключающееся в том, что смещение рельса определяется по интервалу времени между импульсами от датчика стыкового зазора и датчика клемно-болтового соединения, при этом скорость движения устройства учитывается датчиком пути представляющим собой колесо катящееся по рельсу, соединенное со счетчиком. Недостатком этого устройства является низкая точность из-за возможного проскальзывания колеса счетчика пути по рельсу и возможность перемещения шпалы при угоне рельсошпальной решетки. К недостаткам относится и то, что удлинение рельса определяется только на его концах, в то время как при эксплуатации напряженного бесстыкового пути могут происходить подвижки отдельных ее частей (перераспределение напряжений как по величине, так и по знаку) при этом концы плети могут быть неподвижны.
Разработанная с участием автора, система позволяет исключить указанные недостатки за счет измерения подвижек по длине плети, т.е. смещение отдельных ее участков. Кроме того, повышается точность измерения подвижек плети. Этот результат достигается тем, что подвижки определяются относительно неподвижных точек расположенных по всей длине плети на определенном расстоянии друг от друга и результаты измерения не зависят от скорости движения считывающего устройства. В расчетах напряженного состояния плети принимается не средняя температура плети, а температура по каждому ее участку, измеренная в процессе движения. Эта мера вызвана тем, что при длине плети в несколько километров температура ее различных участков неодинакова.
В настоящее время на сети железных дорог России используется система контроля угона плетей по маячным шпалам [106], предполагающая визуальный контроль подвижек плети. Разработанная автором система контроля напряженного состояния плетей бесстыкового пути позволит автоматизировать процесс сбора и обработки данных о подвижках плети. Данные о распределении температуры по длине плети, деформации отдельных ее участков и величине стыковых зазоров позволят получать достоверную информацию о распределении напряжения по длине плети, а не среднее значение напряжения в ней. Затем информация о распределении напряжения по длине плети анализируется с учетом плана и профиля пути, расположения и параметров мостов, наличия участков разгона/торможения и др. Если полученное значение напряжения близко к критическому значению, то выдаются соответствующие рекомендации о производстве разрядки напряжений или ограничении скорости.
Разработанное с участием автора устройство позволяет определять смещения рельсовой плети и отдельных ее участков в автоматизированном режиме без учета скорости движения считывающего устройства посредством отслеживания изменения положения меток на рельсовой плети относительно неподвижных меток (реперов), например, опор контактной сети, маячных шпал.
Способ измерения продольных подвижек рельсовых плетей бесстыкового пути предложенный автором, осуществляется следующим образом. При укладке плети, когда плеть находится в ненапряженном состоянии, в створе реперов или возле грани подкладки маячной шпалы на плеть наносится метка. Метки на маячных шпалах или реперах являются неподвижными, метки на плети - подвижными вследствие температурной работы плети и воздействия дополнительных сил.
Принцип действия: (рис. 4.1.1, рис. 4.1.2.) датчики 1 и 3 смонтированы в одной плоскости на фиксированном расстоянии d между собой и предназначены для обнаружения метки на рельсовой плети. Датчик 2 предназначен для обнаружения неподвижной метки. С датчиков сигналы через формирователь импульсов 4 подаются на счетчики 6 и 7, куда подается и тактовая частота генератора 5.
Расстояние S между меткой на шейке рельса и неподвижной меткой определяется умножением скорости движения оптических датчиков V на время Ti_2 между сигналами от датчиков 1 и 2.
Алгоритм ввода результатов измерения, структура базы данных результатов измерения
Для расчетов примем, что в течении одного часа простаивают : один пассажирский ( ЧС 7 ) и один грузовой поезд ( ВЛ - 80 ), а также два пригородных поезда ЭР22. Расходы по задержкам поездов зависят от следующих основных факторов: продолжительность задержки; среднесуточных размеров движения грузовых Nrp и пассажирских Nn поездов на участке; массы поездов брутто; ходовой скорости, скорости и времени предупреждения; доли поездов, направляемых по неправильному пути; удаленности ремонтируемого участка от станции; возможности отцепки локомотивов при простое поездов на станциях; возможности остановки поездов на перегонах. Время простоя поездов и их количество при разной продолжительности перерыва движения отражены в таблице: при условии, что работы ведутся на двухпутных линиях, оборудованных автоблокировкой. 132 280220,2 тыс. руб. - Средняя стоимость ликвидации последствий одного выброса пути Экономический эффект между первым и вторым вариантом: Э = 640,8 - 7400 + 280220,2 = 273461 тыс. руб. Экономический эффект между вторым и третьим вариантом: Эксплуатационные испытания опытного образца автоматизированной системы контроля напряженного состояния плетей показали возможность ее использования для оценки устойчивости пути. Отказов и ложных срабатываний устройства измерения подвижек плети и устройства определения стыковых зазоров не зафиксировано. Точность измерения температуры ± 2С. Точность измерения стыковых зазоров ±1 мм. Точность измерения подвижек плети ±2 мм. Конструктивное исполнение блока датчиков подвижек плети и электронного блока обработки сигналов с него, позволяют использовать это устройство даже при наличии снежного покрова. На снег датчик не реагирует.
По сравнению с макетным образцом существенно повышена чувствительность и помехозащищенность устройства измерения подвижек плети.
Применение бесстыкового пути является одним из эффективных способов улучшения технического состояния пути и уменьшения расходов на его содержание. Укладка и эксплуатация бесстыкового пути в точном соответствии с техническими указаниями обеспечивает его надежную работу в расчетном интервале температур. Контроль температурного режима плетей, предусмотренный этими указаниями, является трудоемким и потому неэффективным. В целях снижения эксплуатационных расходов на содержание пути и повышения безопасности движения автором разработан ряд предложений по диагностике напряженного состояния бесстыкового пути. 1. Анализ возможности использования различных приборов для контроля напряженного состояния плетей бесстыкового пути показал, что в настоящее время нет достаточно надежных аппаратных средств, позволяющих диагностировать напряженное состояние плетей с высокой производительностью. Существует множество математических моделей и методов расчета напряженного состояния бесстыкового пути, но эти методы приемлемы только для исследовательских целей. Их нельзя использовать для диагностики устойчивости действующего бесстыкового пути в больших объемах. 2. Исследование факторов, влияющих на устойчивость бесстыкового пути, позволяет сделать вывод о том, что наиболее информативными параметрами его состояния являются: температура закрепления плети; фактическая температура по длине плети; продольные подвижки участков плети. Разработанные в диссертации средства диагностики напряженного состояния бесстыкового пути учитывают именно эти параметры. При дальнейшем совершенствовании методов и средств диагностики бесстыкового пути необходимо учесть: неровности пути в плане; очертание балластной призмы; пропущенный тоннаж. В настоящей работе автором показана возможность определения напряженного состояния рельсовых плетей с учетом ее продольных и поперечных подвижек. По ней определяется: результирующая продольная сила Npe3 как сумма температурной и дополнительной сил по длине плети; критическая длина LK и критическая амплитуда неровности для результирующей продольной силы; амплитуда Сбк периодической неровности длиной LK\ коэффициент безопасности эксплуатации бесстыкового пути Кб как отношение разности амплитуд Сбк иСб к амплитуде Сбк. Таким образом, при дальнейшем совершенствовании системы диагностики бесстыкового пути напряженное состояние рельсовых плетей можно определять не только коэффициентом запаса, который равен отношению критической продольной силы к результирующей, но и коэффициентом безопасности эксплуатации бесстыкового пути с учетом неровностей в плане. Для нормирования этого коэффициента необходим ряд дополнительных экспериментальных исследований. 4. Предложенная автором автоматизированная система контроля напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути устанавливается на путеизмерительном вагоне ЦНИИ-4МД. Все датчики, входящие в систему, являются бесконтактными. Информация с датчиков обрабатывается и хранится в ПЭВМ. Это позволяет повысить точность измерения и обработки данных. Испытания показали, что автоматизированная система позволяет производить измерения на скорости до 100 км/ч. Таким образом, производительность контроля многократно возрастает. 5. Периодическая диагностика напряженного состояния плетей способствует предотвращению выбросов бесстыкового пути. Это позволяет сократить эксплуатационные расходы на содержание пути, повысить безопасность движения и расширить полигон укладки бесстыкового пути.
