Определение сроков службы элементов верхнего строения пути

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ

Срок службы рельсов в наработке, млн.т брутто, определяется одиночным выходом по дефектности Т_р^один и износом головки рельса Т_р^изн. Последний критерий оказывается, как правило, преобладающим для кривых участков пути с радиусом R≤650 м и перевальных участков железных дорог, где используется песок для увеличения сцепления колес с рельсами и кратная тяга.

2.1.Определение сроков службы рельсов по дефектности

Для определения срока  службы рельсов по дефектности сначала оределим допустимый тоннаж по условию выхода рельсов в дефектные и суммарный выход рельсов по формулам (2.1) и (2.2). Затем суммарный выход рельсов сравним с γ ^норм (7). Если γ ^норм≥γ , то Т_р^один определяемое по формуле (2.1) является показателем срока службы рельсов. Если это условие не выполняется, то срок службы рельсов по дефектности определяют исходя из заданного зна­чения суммарного выхода рельсов по дефектности γ ^норм по формуле (2.3).

                       Т_р^один =λ_р,                                 (2.1)

где λ_р - параметр, учитывающий качество рельсовой стали (для     

             незакаленных рельсов 1-го сорта I группы λ_р = 1,2, незакаленных

             1-го сорта II группы λ_р = 1,0, термообработанных 1-го сорта I                                                                                         

               класса λ_р=1,8 и 1го сорта II класса λ_р =1,5;

   1,2- 2,5/l _p  - параметр, учитывающий влияние длины рельсов;

      l _p -  длинарельсов, м;

  1+    - параметр, учитывающий влияние плана линии (при R< 1200 м А    

                       = 800, при R ≥ 1200 м А = 0);

  α_лубр - коэффициент, учитывающий наличие лубрикации (смазку) 

             рабочей грани головки упорной нити кривой; при отсутствии           

             лубрикации   α_лубр =1,0, при наличии лубрикации этот параметр 

             принимают равным 0,2 (среднее значение для круглогодичного  

             цикла работы пути);

     R  -  радиус кривой, м;

     Р_дн - средневзвешенное по тоннажу нормативное значение динами­

             ческой нагрузки на рельсы от колесной пары, кН:

Р_дн =∑ (1+0,0432V)q_0-iε_i;

    V - скорость движения по участку, м/с;

 q_0-i -  нагрузка на рельсы от колесных пар подвижного состава, кН;

    ε_i - доля по тоннажу нагрузок q_0-i  от об­щей массы проходящих по             

         участку нагрузок; в расчетах принимают:  для рельсов типа Р65 q_o-н=     

         180 кН, и  V_н=16,7 м/с и Р_дн = (1 +  0,0432*16,7)*180 = 310 кН;

           Р_д - средневзвешенное по тоннажу фактическое значение динамической       

                  нагрузки на рельсы от колес­ных пар, кН:

Р_д =(1+0,0432 V_о) q₀;

         q₀  - средневзвешенная по тоннажу статическая нагрузка на рельсы от        

                колес­ной пары расчетного поезда, обращающегося по заданному 

                участку со скоростью V_о , м/с:

             q₀₌ q_0-л,

где   Q_л - вес  локомотива, кН;

         Q_п - вес поезда, кН;

         q_0-i- статическая нагрузка от колесной пары каждого вида    

                подвижной нагрузки в расчетном поезде (локо­мотива,   

                четырех-, шести- и восьмиосных груженых и порожних

                 вагонов);

 α_Г и α_П - доля в расчетном поезде соответственно груженых и порожних     

                вагонов;

  β₄,β₆  -   доля четырех-, шести- и восьмиосных вагонов в расчетном   

                поезде;

       V_о -  средняя скорость движения расчетного поезда по участку, м/с;

       q_р  -  мас­са 1 м рельса, кг/м.

Суммарный выход рельсов по дефектности:

               (2.2)

Срок службы рельсов по дефектности, исходя из заданного зна­чения суммарного выхода рельсов по дефектности γ ^норм :

    Т_р^один =λ_{р,                                          (2.3)}

 γ^норм  - допустимое значение суммарного одиночного изъя­тия рельсов за

            период до капитального ремонта пути (принимаем по (7));

   α_р - коэффициент, учитывающий особенно­сти работы рельсов при

          средних статических нагрузках q₀> 190 кН; принимает­ся по данным

          опыта эксплуатации пути в зависимости от доли обращающихся на

          участке вагонов с нагрузкой от колесных пар на рельсы 250—260   

           кН. При на­грузках на рельсы от колесных пар вагонов 250 кН, а с

           учетом перегруза при нагрузках 270 и 290 кН поражаемость и  

           выход рельсов по контактно-усталостным дефектам в    

           совокупности с ростом стыковых дефектов (при четырехдырных    

           накладках) увеличились по сравнению со среднесетевыми

           условиями работы железных дорог (q₀ = 150 кН) в 2 раза и более. При q₀> 250 кН с учетом пе­регруза следует принимать q₀ = 0,5.

Определим срок службы рельсов по дефектности на участке Черёмуха – Виледь (1117 км – 1133 км, нечётный путь) с гузонапряженностью Т_о=30,1 млн. ткм брутто/км в год. По пути следуют поезда, состоящие из четырех-, шести-, восьмиосных вагонов, весом Q_п=60000 кН и локомотивы 2ТЭ-10л весом 1290 кН; скорость движения поезда 80 км/ч; на участоке имеется прямая R=1210 м. Харак­теристика пути: звеньевой, рельсы Р65, деревянные шпалы.

Определим среднюю статическую нагрузку, кН.

q₀=  = 154кН

          Динамическая нагрузка на рельсы от колесной пары поезда, кН,

Р_д =(1+0,0432*80)154,36=687,83 кН

Допустимый тоннаж по условию выхода рельсов в дефектные:

Т_р^один= млн. т брутто

Суммарный выход рельсов:

Так как γ^норм=6 шт/км и более для 1.В.2, то допустимый тоннаж по условию выхода рельсов в дефектные, определяемый по формуле (2.1) является показателем срока службы рельсов на данном участке.

2.2.Определение сроков службы балластного слоя

Срок службы балластного слоя Т_б, млн. т брутто, определяется, во-первых, процессами измельчения его частиц при ремонте, текущем содержании пути и под подъездной нагрузкой и, во-вторых, внешними засорителями в результате действия ветра, осыпания перевозимых материалов в подвижном составе (угля, руды, торфа, инертных материалов, а на участках налива – нефтепродуктов) и др.

В приближенных расчетах при определении Т_б пользуются формулой:

Т_б =                                             (2.4)

где D – допустимый процесс по (массе) эксплуатационного загрязнения       

              балласта;

        d – процент загрязнения балласта (по массе) перед укладкой его в

              путь;

    C_б –   процент загрязнения балласта (по массе) на 1 млн. т брутто   

              пропущенного груза (табл. 1.9(8));

      к_б-   параметр, учитывающий влияние конструкции пути (для    

              звеньевого пути к_б=1,0).

Определим срок службы щебеночного балласта на участке звеньевого пути с рельсами Р65 на деревянных шпалах, удаленном от места  погрузки угольных маршрутов более чем на 200 км

Срок службы балласта:

до первой очистки

  млн.ткмбрутто / км в год

до второй очистки

млн.ткмбрутто / кмв г од