СПОСОБ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ВЫПРАВКЕ И ПОДБИВКЕ РЕЛЬСОШПАЛЬНОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 2024 года по МПК E01B35/12 B61K9/08 

Изобретение относится к способам определения продольных напряжений в рельсовых плетях и может быть использовано для оценки изменения устойчивости бесстыкового железнодорожного пути после проведения работ по выправке и подбивке рельсошпальной решетки, с целью предотвращения выброса пути.

Контроль механических (температурных) напряжений бесстыкового железнодорожного пути производится при проходе путеизмерительной техники, а также при натурном осмотре и промере многих параметров, определяющих состояние рельсовой плети. Определяют текущее состояние неровностей геометрии рельсовой колеи в плане, длину волны и амплитуду неровностей, состояние скреплений (моменты затяжки, силы прижатия клемм), состояние балластной призмы (размеры плеча, полнота балластной призмы в шпальных ящиках). Одним из важных параметров, определяющих устойчивость бесстыкового рельсового пути, является напряжения рельсовой плети, параметры которого определяются паспортной температурой закрепления (ФТЗ). Данная температура указывается в паспорте рельсовую плеть при укладке рельса рельсовый пути. Изменения величина данной температуры связана с вероятностью таких видов отказа, как выброс (внезапное искривление рельсо-шпальной решетки, приводящее путь в негодное для движения поездов состояние) или излом плети. Известно, что со временем эксплуатации рельсового пути, паспортная температура закрепления рельсовой плети изменяется. Измененная паспортная температура закрепления плети является фактической температурой закрепления рельсовой плети. В данном техническом решении фактическая температура закрепления рельсовой плети определяется авторами расчетным путем. Таким образом, при характеристике температурного состояния рельсовой плети используются Оптимальная (паспортная) температура закрепления рельсовой плети, фактическая температура закрепления рельсовой плети, измеренная температура рельсовой плети.

Известен способ определения состояния рельсошпальной решетки эксплуатируемого бесстыкового железнодорожного пути, преимущественно ее продольно-поперечной устойчивости под действием в ней продольных сжимающих температурных сил, заключающийся в том, что путеизмерительными средствами непрерывно измеряют кривизну рельсовых плетей в плоскости пути, плоскости пути, отличающийся тем, что измеряя кривизну рельсовых плетей, периодически измеряют температуру этих же плетей при помощи бесконтактных температурных датчиков, определяют средние значения продольных сжимающих каждую рельсовую плеть сил по выражению:

где F - площадь поперечного сечения рельсовой плети, см²; n - число сечений рельсовой плети, в которых измерена температура T_i;
T₃ - минимальная температура рельсовой плети при ее закреплении, ^oС,
затем непрерывно определяют силы, стремящиеся сдвинуть шпалы поперек пути, по выражению:

где K_пр - кривизна правой рельсовой плети; K_лев - кривизна левой рельсовой плети;
S среднее расстояние между осями соседних шпал, м, и сравнивают значения последних сил H с допускаемыми их значениями для данного участка пути. (Патент RU №2038441)

Недостаток данного технического решения является то, что в расчетах силы, стремящейся сдвинуть шпалы поперек пути, используется минимальная паспортная температура закрепления рельсовой плети при ее закреплении T_3, учетом отступлений (допускаемыми нормативными документами) от норм содержания, которые на бесстыковом пути ослабляют его поперечную устойчивость.  И снижает достоверность полученных результатов

Известен способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в том, что периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей и температурой закрепления рельсовой плети и определяется температурное напряжение соответствующего участка рельсовой плети по соотношению

σ_t=α·E·Δt_i,

где

α - коэффициент линейного удлинения рельсовой плети;

Е - модуль упругости рельсовой плети;

Δt_i - разность между измеренной температурой (t_i) соответствующего участка рельсовой плети и температурой закрепления (t₃) рельсовой плети.

То есть

σ_t=α·E·(t_i-t₃).

В вычислительном блоке машины также определяется продольная деформация каждого участка рельсовой плети, то есть изменение длины каждого участка рельсовой плети относительно первоначальной, которую участок плети имел в начальный период эксплуатации (после укладки плети). По результатам полученных деформаций каждого участка рельсовой плети определяют продольные напряжения на каждом участке рельсовой плети, вызванные этими деформациями, в соответствии с соотношением

где

а_i - величина продольного перемещения в начале i-того участка рельсовой плети (величина продольной подвижки фиксированной точки на рельсовой плети в начале ее i-того участка по ходу движения вагона);

a_i+1 - величина продольного перемещения рельсовой плети в конце i-того участка;

(а_i-а_i+1) - величина продольной деформации рельсовой плети в пределах i-того участка.

Значения а_i, a_i+1 по ходу движения вагона берутся со знаком “+”, а против хода движения - со знаком “-”

После указанного расчета вычислительный блок вычислительной машины суммирует σ_t и σ_д, получает величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети и строит эпюру продольных напряжений по длине рельсовой плети. (Патент 2239574).

Недостаток данного технического решения является принятие в расчетах величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети определяют данным температуры закрепления соответствующей паспортным значениям, что снижает достоверность, получаемых результатов

Известен способ определения фактической температуры закрепления рельсовой плети, заключающийся в том, что дважды определяют интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена в относительных единицах, первый раз, при текущей температуре рельсовой плети, на жестко закрепленном участке, на котором следует определить фактическую температуру закрепления рельсовой плети, при которой укладывалась рельсовая плеть, при этом второй раз, интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена, определяют при текущей температуре рельсовой плети, на концевом участке рельсовой плети, на котором реализуются продольные перемещения, обусловленные суточным и сезонным перепадом температур, по разнице полученных значений интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена и данным о текущей температуре рельса, по программе рассчитывается фактическая температура закрепления рельсовой плети.

Текущее значение температуры рельса и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена определяют на шейке рельса с двух сторон, затем вычисляют среднеквадратичное значение.

На концевом участке рельсовой плети, на котором реализуются продольные перемещения, и на жестко закрепленном участке рельсовой плети, на котором следует определить фактическую температуру закрепления рельсовой плети, текущее значение температуры рельса и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена определяют не менее чем в трех точках на удалении друг от друга 2-5 метров.

В качестве информативного параметра при регистрации шумов Баркгаузена используют среднеквадратичное значение числового ряда амплитуд оцифрованного сигнала шумов Баркгаузена. (Патент 2743650)

Недостаток данного технического решения заключается в том, что он не позволяет, после того как дважды определяют интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена в относительных единицах, и определить фактическую температуру закрепления плети на различных участках рельсовой плети, произвести оценку устойчивости бесстыкового железнодорожного пути.

Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности движения сотавов по железной дороге после проведения выправочно-подбивочных работ.

Технический результат, достигаемый в процесс решения поставленной задачи, заключается в повышении оценки устойчивости бесстыкового железнодорожного пути,

по изменению фактической температуры закрепления рельса, после проведения выправочно-подбивочных работ.

Технический результат достигается способом оценки устойчивости бесстыкового железнодорожного пути, заключающегося в определении фактической температуры закрепления рельса, рассчитанной по температуре рельса и величине действующих в рельсовой плети продольных напряжений, определенных, методом Баркгаузена, при этом оценку устойчивости бесстыкового железнодорожного пути проводят по изменению фактической температуры закрепления рельса, рассчитанной до и после проведения выправочно-подбивочных работ.

Расчет фактической температуры закрепления рельса, проводят с интервалом не более 12 часов, после проведения выправочно-подбивочных работ.

Оценку устойчивости проводят сравнением рассчитанных значений фактической температуры закрепления с паспортной температурой закрепления рельса, оценку устойчивости проводят с учетом знака (плюс или минус) рассчитанной фактической температуры закрепления рельса, относительно паспортной температуры закрепления рельса

Способ оценки устойчивости бесстыкового железнодорожного пути по предлагамому способу проводят следующим способ.

Определяется участок рельсового пути на котором проводятся выправочно-подбивочные работы.

Пример1.Участокт 200 м рельсовой плети. Паспортная температура закрепления Тзп = 32 ^оС. Московская дирекция инфраструктуры. Оптимальная температура закрепления 35±5 ^оС (Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути №2544р).

Результаты вычислений. Фактическая температура закрепления до проведения выправочно-подбивочных работ – Т_зф1=29 ^оС.

Фактическая температура закрепления рассчитана по результатам измерения температуры рельса и продольных напряжений методом шумов Баркгаузена.

Фактическая температура закрепления после выполнения выправочно-подбивочных работ на участке рельса – Т_зф2=34 ^оС.

Изменение фактической температуры закрепления в результате выполнения выправочно-подбивочных работ ΔТзф= Т_зф2 - Т_зф1 = 34-29 = +5 ^оС.

Выводы о качестве выполненных работ (помимо оценок, касающихся геометрии пути).

1.Перед выполнением выправочно-подбивочных работ фактическая температура закрепления рельса, в сравнении с паспортной температурой закрепления, была ниже нижней границы диапазона оптимальных температур закрепления для данной климатической зоны. После выполнения работ фактическая температура закрепления находится вблизи середины диапазона оптимальных температур закрепления и вблизи с паспортной температурой закрепления.

2.Выправочно-подбивочные работы не изменили устойчивость бесстыкового железнодорожного пути.

Пример №2. Участок 350 м рельсовой плети. Паспортная температура закрепления Тзп = 38 ^оС. Северо-Кавказская дирекция инфраструктуры. Оптимальная температура закрепления 40±5 ^оС. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути №2544р.

Результаты вычислений. Фактическая температура закрепления до проведения выправочно-подбивочных работ – Т_зф1=43 ^оС.

Фактическая температура закрепления рассчитана по результатам измерения температуры рельса и продольных напряжений методом шумов Баркгаузена.

Фактическая температура закрепления после выполнения выправочно-подбивочных работ на участке рельса – Т_зф2=49 ^оС.

Изменение фактической температуры закрепления в сравнении с паспортной температурой закрепления, в результате выполнения выправочно-подбивочных работ составила: ΔТзф= Т_зф2 - Т_зф1 = 49-43 = +6 ^оС.

Выводы о качестве выполненных работ (помимо оценок, касающихся геометрии пути).

1. Перед выполнением выправочно-подбивочных работ фактическая температура закрепления рельса, в сравнении с паспортной температурой закрепления, была в диапазоне оптимальных температур закрепления для данной климатической зоны, но выше паспортной температуры закрепления Тзп на 5 ^оС. После выполнения работ фактическая температура закрепления превысила верхнюю границу диапазона оптимальных температур закрепления, и еще дальше удалилась от паспортной температуры закрепления (на 11 °С).

2. Выправочно-подбивочные работы изменили устойчивость бесстыкового железнодорожного пути. Потеря поперечной устойчивости рельсошпальной решетки пути увеличилась за счет превышения нормативных параметров оптимальной температуры закрепления рельсовой плети. При соответствии геометрия пути другим параметрам проекта, необходимо выполнить перезакрепление и ввод в оптимальную Тз данного участка плети, или всей рельсовой плети.

Предлагаемый способ позволит, в совокупности с другими параметрами бесстыкового пути, значительно повысить точность оценки устойчивости бесстыкового железнодорожного пути, по изменению фактической температуры закрепления рельса, после проведения выправочно-подбивочных работ.

Изобретение относится к методам определения продольных напряжений в рельсовых плетях для оценки изменения устойчивости бесстыкового железнодорожного пути после проведения работ по выправке и подбивке рельсошпальной решетки. В способе определяют фактическую температуру закрепления рельса, рассчитанную по температуре рельса и величине действующих в рельсовой плети продольных напряжений, определенных, методом Баркгаузена, оценку устойчивости бесстыкового пути проводят по изменению фактической температуры закрепления рельса, рассчитанной до и после проведения выправочно-подбивочных работ, расчет фактической температуры закрепления рельса, проводят с интервалом не более 12 часов, после проведения выправочно-подбивочных работ. Достигается повышение достоверности оценки устойчивости бесстыкового железнодорожного пути, по изменению фактической температуры закрепления рельса, после проведения выправочно-подбивочных работ. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ оценки устойчивости бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в определении фактической температуры закрепления рельса, рассчитанной по температуре рельса и величине действующих в рельсовой плети продольных напряжений, определенных, методом Баркгаузена, отличающийся тем, что оценку устойчивости бесстыкового пути проводят по изменению фактической температуры закрепления рельса, рассчитанной до и после проведения выправочно-подбивочных работ.

2. Способ п.1, отличающийся тем, расчет фактической температуры закрепления рельса, проводят с интервалом не более 12 часов, после проведения выправочно-подбивочных работ.

3. Способ п.1, отличающийся тем, что оценку устойчивости проводят сравнением рассчитанных значений фактической температуры закрепления с паспортной температурой закрепления рельса.

4. Способ п.3, отличающийся тем, что оценку устойчивости проводят с учетом знака (плюс или минус) рассчитанной фактической температуры закрепления рельса, относительно паспортной температурой закрепления рельса.