Не спешите наказывать монтера. Стратегия текущего содержания пути в Великобритании. Гидравлический способ удаления покрытий, страница 57

Рис. 9. Зависимость разницы уровня шума от скорости движения

Влияние износа рельсов и лубрикации на взаимодействие экипажа и пути

Замена изношенных рельсов в крутых кривых существенно увеличивает расходы по содержанию пути. Поэтому важное значение имеет выяснение основных факторов, вызывающих боковой износ наружных рельсов кривых, а также прогнозирование и оценка интенсивности износа с учетом влияния этих факторов. Профилактическое шлифование позволяет значительно уменьшить вероятность контактно-усталостных дефектов на поверхности катания в виде темных пятен. Следует ожидать, что прогнозирование бокового износа позволит снизить объемы и стоимость путевых работ.

Ниже приведены результаты исследований по оценке влияния некоторых динамических показателей взаимодействия экипажа и пути на величину бокового износа рельсов на линиях сети Синкансен и узкой колеи железных дорог Японии. Динамические показатели измеряли на трех участках пути. Два опытных участка выбрали в кривых радиусом 400 и 900 м одной из линий Синкансен, в которых имел место интенсивный боковой износ рельсов при отсутствии смазки. Третий участок находился на линии узкой колеи в крутой кривой, где рельсы смазывали. Для снижения износа в этой кривой наружные рельсы смазывали и раньше, однако о полученных результатах подробно не сообщали. Некоторые результаты исследований по влиянию смазывания внутренней рельсовой нити в кривой на волнообразный износ рельсов были обнародованы только в 2002 г. Напротив, сообщения об исследованиях по оценке влияния смазывания наружных рельсов на вкатывание гребней колес на головку рельсов при движении с малой скоростью появляются довольно часто.

Влияние профиля изношенных рельсов на динамические показатели

Характеристика опытных участков и экипажей

На двух опытных участках линии Синкансен, расположенных в кривых радиусом 400 и 900 м, измеряли вертикальные и поперечные силы от колеса на рельс, поперечные отжатия головки рельса и угол набегания колеса на рельс. Возвышение наружного рельса в кривой радиусом 400 м составляло 95 мм, в кривой радиусом 900 м — 35 мм. Недостаток возвышения в кривых радиусом 400 и 900 м составлял соответственно 25 и 20 мм. В этих кривых уложены термоупрочненные рельсы типа JIS 60. В табл. 1 приведены технические характеристики экипажей, на которых измеряли динамические показатели.

В кривой радиусом 400 м измерения проводили сразу после замены рельсов и наработки тоннажа 23 млн. т брутто, в кривой радиусом 900 м — после замены рельсов и пропуска 25 и 75 млн. т брутто.

Результаты испытаний

На рис. 1 показано изменение величины бокового износа наружного рельса в зависимости от пропущенного тоннажа в кривых радиусом 400 и 900 м. При этом в кривой радиусом 400 м величина износа почти в 3 раза больше, чем в кривой радиусом 900 м. На рис. 2, а показана степень согласованности изношенных профилей рельса и колеса в кривой радиусом 400 м после пропуска 58 млн. т брутто и пробега 100 тыс. км. На рис. 2, б приведены диаграммы изменения радиусов закругления головки рельса и выкружки гребня колес, показанных на рис. 2, а и рассчитанных по следующему уравнению:

За начало оси абсцисс принята точка на рабочей грани рельса, расположенная на расстоянии 14 мм ниже поверхности катания, в которой обычно измеряют ширину колеи. Из рис. 2, а видно, что все профили изношенных колес и рельса в зоне контакта близки друг к другу. Из рис. 2, б видно, что радиусы закругления головки рельса меньше радиусов выкружки гребня колес в диапазоне расстояний по оси абсцисс от 10 до 25 мм, что свидетельствует о согласованном контакте выкружки гребня колес с рабочей гранью головки рельса.

На рис. 3 показаны поперечные силы, действующие от направляющих колесных пар вагонов разных типов на рельсы с новым и изношенным профилем в кривых радиусом 400 и 900 м. Верхний, средний и нижний отрезки на рис. 3 соответствуют максимальным, средним и минимальным значениям поперечных сил соответственно. Поперечные силы в кривой радиусом 400 м почти в 2 раза больше, чем в кривой радиусом 900 м, из-за того что недостаток возвышения в них практически одинаковый. Поперечные силы, действующие на рельс с изношенным профилем в кривой радиусом 400 м, имеют меньший разброс, чем у нового рельса. Однако эта тенденция не наблюдается в кривой радиусом 900 м. Предполагается в последующих измерениях уточнить эти зависимости.

В кривых радиусом 400 и 900 м также измеряли поперечные перемещения (отжатия) головки нового и изношенного рельсов под направляющими колесными парами экипажей. Так как поперечное отжатие рельса практически пропорционально величине силы, действующей в этом направлении, отжатие рельса колесами вагона старого типа больше, чем нового. В кривой радиусом 900 м выявлены две особенности. Одна заключается в том, что в ряде случаев поперечное отжатие наружного рельса оказалось направленным внутрь колеи. Другая особенность состоит в большем разбросе данных у рельса с изношенным профилем, чем у рельса с новым. Обычно отжатие наружного рельса направлено наружу кривой из-за действия поперечной силы. Однако при небольшой величине поперечной силы в зависимости от положения точки контакта колеса на рельсе и величины колесной нагрузки поперечное перемещение рельса может иметь направление внутрь колеи. В последующих измерениях предполагалось выяснить причину повышенного разброса отжатия изношенных рельсов.