Введение к работе
Актуальность проблемы... Успешное решение стоящих пс-
ед железнодорожным транспортом задач по своевременному
качественному удовлетворению потребностей народного хо-
яйства и населения в перевозках связано с интенсификацией
еревозочного процесса на основе прогрессивных технологий
повышения надежности технических средств.
Одним нз основных направлений повышения надежности
эффективности железнодорожного пути является расшире-
не сферы применения бесстыкового пути, который в пер-
пективе должен стать ведущей конструкцией верхнего строс-
пя железных дорог.
Опыт эксплуатации показал, что наряду с известными реимуществамп (сокращение выхода рельсов, снижение рас-одов на содержание пути и тягу поездов, улучшение ком-юртабелыюсти езды пассажиров) в бесстыковом пути воз-икаюг как технические (физико-механнческие), так и про-зводственные п эксплуатационные (технологические) отка-ы, существенно снижающие надежность и эффективность іупкционнрования железных дорог. Ряд отказов имеет спс-нфический для бесстыкового пути .характер, определяемый собенностями его конструкции. Возникновение физико-меха-нческих и технологических отказов, их устранение влияют а пропускную и провозную способность участков железных орог, особенно в сложных климатических и экеллуатацпон-ых условиях Урала, Сибири и Казахстана, характеризуго-шхея высоким уровнем отказов бесстыкового пути. Решение роблемы обеспечения надежности и эффективности бесеты-ового пути в сложных условиях эксплуатации возможно на снове комплексного рассмотрения как физнко-мехаппчеекпх, ак и технологических его отказов, разработки технических ешений и соответствующих технологий по их устранению и окращению влияния на перевозочный процесс.
В связи с этим, проведение комплекса теоретических и кспериментальных исследований закономерностей формиро-ания физико-механических и технологических отказов бес-гыкового пути с разработкой методов оценки его надежно-
era, а также разработка технологий и технических средст для их устранения являются весьма актуальными,
Тема диссертационной работы тесно связана с планам научно-исследовательских работ Министерства путей сооС щения, ВНИИЖТа и НИИЖТа, с отраслевыми научно-то нпчеекпми программами по путевому хозяйству.
Целью работы является создание методологии п ішжсне| ных методов расчета и прогнозирования надежности функщ опнровання бесстыкового пути в сложных условиях эксплуг тацнп, а также разработка комплекса технологий и техничс ски\ средств, направленных на повышение качества функщ опнровання и эффективности применения бесстыкового путі
К основным задачам исследования относятся:
разработка общих методов исследования надежности фуі кцпонирования участка бесстыкового пути;
разработка методов оценки и прогнозирования надежпс стп рельсов на участке железнодорожного пути;
исследования закономерностей формирования отказов прг дольных связей рельсов с основанием с построением матемг тнческих моделей и выполнением расчетов по оценке ИХ Не дежностн;
исследование влияния условий эксплуатации на падея ность рельсов и продольных связей рельсов с основанием;
разработка метода оценки критических параметров ш чальных неровностей и их влияния на устойчивость бессть кового пути;
теоретические и экспериментальные исследования пзмеш пня напряженно-деформированного состояния рельсовых плі тей в процессе их продольного механического погружения;
разработка комплекса технических решений, технологий технических средств для ввода рельсовых плетен' в расче" пып режим как при укладке, так и в процессе эксплуатацп бесстыкового пути.
Научная новизна. В диссертационной работе дан новы методологический подход к решению проблемы обеспеченп надежности и эффективности бесстыкового пути, основанны на учете влияния физико-механических н технологических ег отказов на перевозочный процесс;
разработана модель функционирования участка бесстьїкі го пути как сложной восстанавливаемой системы, позволяй щая получить оценки надежности н эффективности беесп кового пути;
созданы технологии и технические средства, обеспечивающие повышение качества функционирования п эффективности применения бесстыкового пути.
Наряду с указанным автором получены следующие новые результаты:
разработан метод оценки и прогнозирования надежности рельсов на участке бесстыкового пути, основанный на использовании теории восстановления простых систем и асимптотических свойств потока отказов;
разработана методика оценки влияния стохастической неэквивалентности рельсов по длине бесстыкового пути на его надежность;
создана имитационная стохастическая модель изменения во времени продольных связей рельсов с основанием;
разработаны методы определения критических параметров устойчивости бесстыкового пути;
определены закономерности напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей в процессе их продольного механического иагруження;
установлены закономерности формирования ударного импульса и прохождения его по рельсовой плети;
предложен метод расчета напряженно-деформированного состояния рельсовой плети при восстановлении ее сваркой с применением способа предварительного изгиба, учитывающий геометрическую и конструктивную нелинейность расчетной схемы.
Выполненные технологические и конструктивные разработки (а. с. СССР № 1527357, 143916G, 1454682, 1439167, 156237G, 1576614) по вводу рельсовых плетен в расчетный режим как при укладке, гак и в процессе эксплуатации бесстыкового пути направлены на обеспечение надежности и эффективности бесстыкового пути в сложных условиях эксплуатации.
Практическая ценность. Использование разработанных в диссертационной работе методов, моделей позволяет дать оценку надежности и эффективности функционирования бесстыкового пути в различных условиях эксплуатации, в том числе при изменении уровня воздействия на путь, качества текущего содержания пути и разном техническом и технологическом оснащении. Внедрение разработанных конструктивных и технологических решений обеспечивает существенное снижение затрат труда, денежных средств и количества «окон» на выполнение работ по укладке, сварке в пути и со-
держанию рельсовых плетей. Использование разработанные методов позволит иметь оперативную оценку надежности і эффективности функционирования участков бесстыкового пу їй и принимать необходимые организационные п технически; решения по планированию текущего содержания и ремонтої . пути. Расширение внедрения разработок приведет к повыше шно надежности н эффективности путевого хозяйства в цс лом, что имеет важное народно-хозяйственное значение.
Реализация работы. Результаты исследований реалпзова пы во «Временных технических указаниях на укладку, со держание и ремонт опытных участков бесстыкового пути < рельсовыми плетями длиной до блок-участка», «Технологією скнх процессах разрядки температурных напряжений в рель совых плетях бесстыкового пупі с постановкой их па аптн фрикционные пластины», «Технических указаниях на уклад ку, содержание п ремонт участков бесстыкового пути с рель совымп плетями сверхнормативной длины», «Временных тех пнчеекпх указаниях на укладку и эксплуатацию опытны: участков бесстыкового пути в тоннелях метрополитенов с рельсовыми плетями, равными длине участков между каме рамп съездов», «Технических указаниях но устройству, уклад кс п содержанию бесстыкового пути».
Экономический эффект от внедрения методов оценки па дежности и эффективности бесстыкового пути, конструктив пых и технологических разработок на Целинной и Алма Атинской железных дорогах составил 1560 тыс. р. в цепа: 1991 г.
Лпрооация работы. Материалы диссертационной работь докладывались и были одобрены:
на секции путевого хозяйства научно-технического совет; ' .МПС (Москва, "1987 г.);
на секции путевого хозяйства ученого совета ВНИИ/КГ; (Москва, 1989, І 990.' 1991 гг.);
' на научно-технических совещаниях отделения Комплекс пых испытаний и взаимодействия пути п подвижного состав; ВПППЖТа (Москва, 1989, 1990, 1991 гг.);
па совместном научно-техническом совещании отделепш Путевого хозяйства и отделения Комплексных испытаний і взаимодействия пути н подвижного состава ВННИЖТа (Мо сква, 1993 г.);
на Всесоюзной научно-технической конференции «Метода и средства диагностирования технических средств железно дорожного транспорта» (Омск, 1989 г.);
. 4
на научно-технических конференциях НИИЖТа п ДорНТО Западно-Сибирском железной дороги (Новосибирск, 1975— 1001 г..);
па техническом совете службы пути Западно-Сибирском железной дороги (Новосибирск, 1980, 1981, 1982 г..);
на техническом совете службы пути Целинной железном оорогн (Целиноград, 1985—1991 гг.);
па техническом совете службы пути Алма-Атинской жененной дороги (Алма-Ата, 1990, 1991 гг.);
па техническом совете Новосибирского метрополитена (Новосибирск, 1990, 1991 гг.);
па заседаниях кафедры «Пуп. и путевое хозяйство» НИИЖТа (1980—1991 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 60 статей в научно-технических журналах и сборниках трудов.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 555 страницах машинописного текста, иллюстрированного 122 графиками, схемами н фотографиями, а также 82 таблицами. Список литературы вклю-іает 47-1 наименования.