Разработка алгоритма основных состояний и системы управления надежности бесстыкового пути. Расчетное прогнозирование полных отказов и показателей долговечности рельсов. Износ крестовин и сроки службы стрелочных переводов. Расчет вероятности безотказной работы элементов стрелочного перевода, страница 9

                                         первой  и второй перекладках вследствие работы их в более легких

                                         условиях и ремонта на базе; принимаются соответственно 1,10 и 1,07.

5.  Расчет вероятности безотказной работы элементов стрелочного перевода

. Теоретические сведения

Анализ сроков службы и отказов стрелочных переводов и их основных элементов выполнен Ю.Н.Радыгиным [1] на основании данных, полученных с железных дорог России, материалов наблюдений путеобследовательских станций и данных лаборатории стрелочного хозяйства ВНИИЖТ.

Отказы стрелочных переводов возникают по причине выхода из строя их основных элементов по износу или дефектам, а также из-за общего расстройства узлов и скреплений.

Наиболее распространенная причина изъятия стрелочных переводов из пути связана с состоянием остряков и рамных рельсов. Средняя наработка остряков и рамных рельсов составляет соответственно 157,6 и 185,2 млн. тонн брутто пропущенного груза при нормативном сроке службы стрелок 320 млн. тонн брутто. Эти данные хорошо согласуются с фактической потребностью железных дорог России в ремкомплектах стрелок (остряк в сборе с рамным рельсом).

На первом этапе эксплуатации вероятность безотказной работы рамных рельсов выше, чем остряков (рис.1). Это связано с тем, что на стрелках с интенсивным движением по боковому направлению часть остряков заменяется по боковому износу без одновременной замены прямых рамных рельсов. При дальнейшей наработке вероятности безотказной работы остряков и рамных рельсов сближаются и после пропуска 300 млн. тонн брутто практически одинаковы и изменяются по одной закономерности. Интенсивность отказов остряков и рамных рельсов в период всего их срока службы остается практически постоянной и находится на уровне 3,5 – 4,0х10^-3 млн. тонн брутто.

Основной причиной выхода остряков и рамных рельсов на ранней стадии эксплуатации, т.е. до достижения среднесетевой наработки, является их боковой износ и выкрашивание головки остряков в тонких сечениях.

Выход остряков по другим видам дефектов происходит на более поздней стадии эксплуатации. По исследованиям Радыгина Ю.Н. эти дефекты имеют следующее распределение: 41% - дефекты контактно-усталостного происхождения; 25% - выкрашивания и выколы, как правило, в остроганной части; 23% - седловины в зоне выпрессовки; около 9% - выколы головки рельса в стыках; до 1% - трещины от концентраторов в отверстиях остряка; около 1% - вертикальный выгиб остряков при эксплуатации. Из общего количества, по дефектам, на образование которых влияет конструкция стрелочных переводов, из пути изымается не менее 23% остряков.

Проблема бокового износа стрелок может решаться совершенствованием геометрических характеристик  бокового направления стрелочных переводов и профилей остряков в зоне перекатывания в сочетании с повышением качества стали остряков, а также применением лубрикации.

Выход крестовин в значительной степени отличается от выхода основных элементов стрелки (рис.2). В конструкции стрелочных переводов крестовины с литым сердечником обладают наименьшим сроком службы, среднее значение которого с учетом наплавок в пути составляет 130 млн. тонн брутто. На момент достижения нормативной наработки (90 млн.тонн брутто) отказ получают 36% крестовин, а вероятность их безотказной работы составляет 0,64.

Наиболее частой причиной отказа крестовин является их износ в зоне перекатывания колеса с усовика на сердечник и обратно. По износу из пути изымается в зависимости от условий эксплуатации от 60 до 80 процентов всех крестовин.

Значительную роль в процессе износа крестовин играет его вторая стадия, когда под воздействием колес подвижного состава формируется приработанный профиль поверхности катания крестовины.

С формированием профиля крестовины связано образование дефектов зоны перекатывания: выкрашиваний и выколов металла, которые составляют 17% и более. По остальным видам дефектов из пути изымается около 9% крестовин.

Из анализа выхода крестовин следует, что работы по продлению их срока службы, в первую очередь, следует проводить в направлении повышения их надежности в начальный период эксплуатации, т.е. в период приработки зоны перекатывания к профилю колес подвижного состава и выявления дефектов изготовления. Это совершенствование геометрии зоны перекатывания и повышение качества металла сердечника. Исключение случаев изломов крестовин в зоне заднего стыка и дефектов врезок литых сердечников в усовики возможно за счет изменения их конструкции.

Контррельсовые узлы не являются лимитирующими в сроке службы стрелочных переводов. Интенсивность отказов контррельсов с начала эксплуатации стрелочных переводов и до пропуска ими 650-700 млн. тонн брутто близка к постоянной.

Повышение надежности контррельсов возможно за счет совершенствования их конструкции с обеспечением крепления к ходовым рельсам без сверления отверстий, являющихся концентраторами напряжений и зоной зарождения дефектов.

Вероятность безотказной работы соединительных путей при достижении стрелочным переводом нормативной наработки выше, чем у остряков и рамных рельсов соответственно в 1,5 и 1,3 раза.

При двукратной нормативной наработке всего перевода ресурс рельсов соединительных путей используется на 88%.

Выход рельсов соединительных путей происходит по причинам, аналогичным выходу рельсов обычного пути.

Работы по повышению надежности работы рельсов соединительных путей необходимо проводить в направлении снижения количества их стыков в направлениях, принятых для рельсов обычного пути.