Введение к работе
Актуальность темы. Большая часть территории России расположена в регионах с суровыми климатическими условиями, в которых работа транспорта существенно осложняется из-за снегопадов и метелей. Проблема образования снежных заносов пути возникла сразу после ввода в эксплуатацию первых железных дорог и до настоящего времени остается серьёзной на многих дорогах сети. Особенно остро стоит вопрос защиты от заносов снегом железных дорог, проходящих по тундровой зоне, где не могут быть применены лесонасаждения. Кроме того, особенностью этой зоны являются большие годовые объемы снегоприноса, высокие скорости ветра и, как правило, широкий диапазон их направления.
В этих экстремальных условиях единственным средством для защиты пути от снежных заносов на снегозаносимых участках является устройство постоянных снегозадерживающих заборов, конструкции которых были разработаны в середине прошлого века. Эти конструкции включают не долговечные деревянные элементы, имеют большой вес и не обеспечивают эффективно защиту от снега при переменных направлениях ветра, когда угол атаки потока становится меньше 30.
Проблема разработки новых эффективных снегозадерживающих устройств сдерживается недостаточной изученностью процессов переноса и отложения снега у снегозадерживающих устройств для указанных экстремальных условий.
В условиях, когда в соответствии со Стратегической программой развития железнодорожного транспорта в нашей стране на период до 2030 года планируется построить до 8,5 тыс. км линий, проходящих по тундровой зоне с большим объемом переносимого ветром снега и переменности его направления, проблема эффективной защиты железнодорожного пути от снежных заносов существенно возрастает.
Таким образом, актуальность данной темы определяется нерешенностью проблемы эффективной работы снегозадерживающих устройств при острых углах атаки в регионах тундровой зоны с интенсивным снегопереносом.
Цель работы повышение эффективности работы снегозадерживающих устройств для регионов с переменными ветрами в тундровой зоне на основе исследо-
вания особенностей переноса и отложения снега и применения современных полимерных материалов.
Методы исследования - теория гидроаэродинамики, математическое моделирование процесса отложения снега на ЭВМ, физическое моделирование работы снегозащитных устройств в аэродинамической трубе, натурный эксперимент на опытных участках.
Научная новизна работы заключается в выявлении основных закономерностей работы снегозадерживающих устройств для регионов с переменными ветрами, позволяющих разработать меры по повышению их эффективности. При этом основные научные результаты работы, полученные лично автором, состоят в следующем:
- на основе численного моделирования, на ЭВМ и физического моделирова
ния в аэродинамической трубе исследованы зависимости изменения скоро
сти снеговетрового потока и формирования снежного вала у препятствий
различной конструкции;
- обоснованы и предложены два принципиально новых вида конструкции
снегозадерживающих устройств: с обрешеткой в виде восходящих профи
лей Жуковского и с гибкими флагами;
предложен схема и параметры силового воздействия тающего снега на снегозадерживающее устройство, позволяющие оценить прочность его отдельных элементов;
в натурных условиях получены формы снежных валов у экспериментальных конструкций снегозадерживающих устройств с применением полимерных материалов и доказана их эффективность.
Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций по проектированию и технологии сооружения снегозадерживающих устройств для регионов с переменными ветрами, а также создании опытных конструкций снегозадерживающих заборов с использованием полимерных материалов и проверке их эффективности.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, были использованы при разработке проектной документации защиты пути от снега на участке Полярный Урал- 110 км линии Чум - Ла-бытнанги Северной железной дороги, на основе которой с участием автора в 2006 году были возведены 1,5 км опытных конструкций снегозадерживающего забора. Последующая эксплуатация опытной конструкций доказала ее эффективность.
По результатам исследований в 2008 году разработано учебное пособие для студентов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докла
дывались на второй научно-технической конференции с международным участи
ем «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации зем
ляного полотна и искусственных сооружений» (Москва, МИИТ, 2005), на третьей
научно-технической конференции с международным участием «Современные
проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пу
ти» (Москва, МИИТ, 2006), на четвертой научно- технической конференции с
международным участием «Современные проблемы проектирования, строитель
ства и эксплуатации железнодорожного пути» (Москва. МИИТ, 2007), на научно
практической конференции Неделя науки -2007 «Наука МИИТа - транспорту»
(Москва. МИИТ, 2007), V-ой международной научно-технической конференции
«TRANS-MECH-ART-CHEM» (Москва, МИИТ, 2008), на 5 международной
строительной конференции «5th INTERNATIONAL
ENGENNER1NG&CONSTRUCTION CONFERENCE» (Irvine, California, USA, 2008).
Публикации. По теме диссертации было опубликовано 11 работ, в том числе получен патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников и приложений. Объем работы составляет 174 страниц, включая страниц машинописного текста, 103 рисунка, 14 таблиц. 5 приложений. Список использованных источников составляет 90 наименований.
