авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
-- [ Страница 1 ] --

ОБОБЩЕНИЕ

передово-о.опыта

тяжеловесно-о.движения:

вопросы.взаимодействия

;

олеса.и.рельса

ox

GUIDELINES

TO

BEST PRACTICES

FOR HEAVY HAUL

RAILWAY OPERATIONS:

WHEEL AND RAIL

INTERFACE ISSUES

First Edition, First Printing, May 2001©

International Heavy Haul Association

2808 Forest Hill Court

Virginia Beach, Virginia 23454 USA ox ОБОБЩЕНИЕ передового опыта тяжеловесного движения:

вопросы взаимодействия колеса и рельса Первое&издание Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения 2808 Форест-Хилл-орт, Вириния-Бич, штат Вириния, США Издание на рссом язые Мосва, ox УДК 656.222. Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения: вопросы взаимодействия олеса и рельса: Пер. с анл. / У. Дж.Харрис, С. М.Захаров, Дж. Ландрен, Х. Трне, В. Эберсен. М.:

Интест, 2002. — 408 с.

Книа посвящена изложению опыта стран, входящих в Межднародню ассоциацию тяже ловесноо движения (IHHA) по проблемам олеса, рельса и их взаимодействия, оторые яв ляются фндаментальными для железнодорожноо транспорта, работающео в словиях боль ших осевых нарзо, масс поезда и рзонапряженности.

Рассмотрены общие вопросы взаимодействия подвижноо состава и пти и влияние видов рессорноо подвешивания на работ системы. Изложены основы механии онтатноо вза имодействия олеса и рельса, применяемые материалы, методы правления трением, а таже виды и причины повреждений олес и рельсов и реомендации по их снижению. Приведены опыт совершенствования работы системы олесо — рельс и таблицы вариантов решений по всем элементам системы для разных словий работы железных доро. Излааются способы оп тимизации системы техничесоо обслживания и ремонта олес и рельсов, имеющие целью обеспечение эономичеси эффетивной работы системы олесо — рельс.

Приведен словарь наиболее потребительных терминов. На прилааемом в онце нии омпат-дисе приведен ее полный тест. Книа рассчитана на инженерно-техничесих ра ботниов железных доро разных ровней.

Ил. 219.

Перевод с анлийсоо: С. М. Захаров, С. С. Карцев, В. Л. Мельниов, Б. М. Райсин Под редацией С.М.Захарова и В.М.Боданова Редатор Б. М. Райсин О 3602030000-005 Заказное 356(03 )- ©International Heavy Haul Association, 2808 Forest Hills Court, Virginia Beach, Virginia 23454, USA. ISBN 5 89277 037 0 © Перевод на русский язык «Интекст». ox Эта ниа подотовлена Техничесим омитетом по инициативе и при поддерже Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA) в ачестве пособия при принятии решений по оранизации эсплатаци онной деятельности на железных дороах, работающих в словиях тяжело весноо движения. Настоящее издание является резльтатом совместных силий авторов — членов Техничесоо омитета и рецензентов. Оно не содержит ни обязательных применению решений, ни полноо обзора и анализа обширной техничесой литератры по вопросам тяжеловесноо движения. Кроме тоо, сществют особые сочетания словий, для ото рых оптимальные решения мот отличаться от рассмотренных в ние.

Поэтом ниа не может слжить единственным источниом информации по методам достижения оптимальных харатеристи системы олесо — рельс.

Рссое издание настоящей нии подотовлено и выпщено в свет с разрешения Совета диреторов Межднародной ассоциации тяжеловесно о движения (IHHA) при словии, что данное издание распространяется не с целью полчения прибыли.

В рссое издание внесены ряд изменений для исправления обнар женных опечато и неточностей, а таже поправи, связанные с введением в России новых ГОСТов.

ox Н астоящее издание подотовлено по инициативе и при поддерже Межднародной ассоциации тяжеловес ноо движения (IHHA) в лице Совета диреторов, членами отороо являются:

Австралия:

Брайен Дж. Бо (Brian G. Bock), председатель Совета ди реторов, осдарственные железные дорои Австралии;

Майл Дарби (Michael Darby), частные железные дорои Австралии Бразилия:

Роналдо Кошта (Ronaldo Costa), Companhia Vale Do Rio Doce Канада:

Майл Рони (Michael Roney), Ассоциация железных до ро Канады Китай:

Цзян Лисинь (Qian Lixin), железные дорои Китая МСЖД:

В. С. Шарма (V. C. Sharma), начальни всемирноо отдела Россия:

Алесандр Леонидович Лисицын, диретор Всероссий соо начно-исследовательсоо инститта железнодо рожноо транспорта США:

Рой А. Аллен (Roy A. Allen), Ассоциация америансих железных доро Швеция/Норвеия:

Томас Нордмар (Thomas Nordmark), Северная ассоциа ция тяжеловесноо движения (Nordic Heavy Haul Association) ЮАР:

Гарри Трне (Harry Tournay), железные дорои ЮАР (Spoornet) Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения (IHHA):

У. Сотт Лавлейс (W. Scott Lovelace), исполнительный диретор ox Авторы Книа подотовлена Техничесим омитетом, чрежденным Советом диреторов IHHA:

Д-р Уильям Дж. Харрис (William J. Harris), почетный председатель IHHA, США;

Д-р, проф. Серей Захаров, заведющий лабораторией Всероссийсоо начно-исследовательсоо инститта железнодорожноо транспорта;

Д-р Джеймс Ландрен (James Lundgren), помощни вице-президента Центра транспортных технолоий, США;

Гарри Трне (Harry Tournay), помощни енеральноо правляющео Spoornet (железных доро ЮАР);

Проф. Виллем Эберсён (Willem Ebershn), бывший заведющий афедрой железнодорожной технии ниверситета Претории, ЮАР, в настоящее время роводитель техничесой слжбы омпании Amtrak, США.

oix Предисловие Обращение председателя Совета диреторов IHHA читателям нии «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения:

вопросы взаимодействия олеса и рельса»

Ооло 50 лет назад железные дорои мноих стран мира в целях созда ния словий для повышения эономичности и эффетивности массовых перевозо навалочных рзов пристпили повышению осевых нарзо.

При этом вознили серьезные проблемы с рельсами и птевой стртрой, олесами и ваонами. Различные омпании и администрации развернли исследования с целью преодоления этих проблем. Ход и резльтаты иссле дований впервые были рассмотрены на Межднародной онференции по тяжеловесном движению, состоявшейся в Перте, Австралия, в 1978. С четом положительных отзывов об этой онференции была оранизована вторая онференция, проведенная в Колорадо-Спринс, США, в 1982.

Участнии онференции выразили пожелание иметь постоянно действю щий оран для прощения обмена информацией по тяжеловесном движе нию.

В начале 1983. д-р Уильям Дж. Харрис (William J. Harris), бывший то да вице-президентом по начно-исследовательсим работам Ассоциации америансих железных доро, приласил частниов онференции 1982.

в Вашинтон, чтобы обсдить вопросы создания таоо постоянноо ора на. Летом 1983. представители железных доро Австралии, Канады, Ки тая, Южной Африи и Соединенных Штатов официально объявили об ч реждении Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA).

В 1994. в Ассоциацию вошли представители железных доро России, а в 1995. — железных доро Бразилии. Позже, в 1999., ним присоедини лись железные дорои Норвеии и Швеции а члены Северной ассоциа ции тяжеловесноо движения. В 1999. ассоциированным членом Ассо циации стал межднародный отдел МСЖД, представитель отороо при нимает частие в заседаниях Совета диреторов IHHA.

В 1991. на онференции в Ванвере (Канада) Бриан Ле-Р (Brian le Roux), тода исполнительный диретор железных доро ЮАР (Spoornet), поднял вопрос о выпсе справочниа по передовом опыт железных до ро с тяжеловесным движением. Таой справочни должен был базиро ваться на оллетивных знаниях, отраженных в материалах, представлен ных а на этой, та и на дрих онференциях IHHA. Этим было положе но начало онцепции создания обобщений по разным областям и техноло иям тяжеловесноо движения.

Чтобы способствовать обмен информацией по начным исследовани ям и разработам в области тяжеловесноо движения, IHHA оранизовала o ii x шесть общих и десять тематичесих межднародных онференций. Совет диреторов Ассоциации определил, что, хотя все эти онференции яви лись чрезвычайно важным инстрментом распространения передовых тех нолоий, специалистам-эсплатационниам на местах трдно пользо ваться материалами всех 16 онференций. Поэтом Совет пришел сола шению, что полезным владом в развитие тяжеловесноо движения во всем мире бдет выпс справочниа-роводства, содержащео обобщен ню информацию по передовом опыт в азанной области. Совет дире торов чредил Техничесий омитет и порчил ем подотовить обобще ние передовоо опыта по тяжеловесном движению с особым вниманием вопросам взаимодействия олеса и рельса. Члены Техничесоо омитета по подотове нии работали весьма добросовестно, им оазывалась все сторонняя помощь. Осществлению замысла способствовало финансиро вание со стороны IHHA;

следет отметить таже поддерж Министерства птей сообщения России, Всероссийсоо начно-исследовательсоо ин ститта железнодорожноо транспорта, железных доро ЮАР, частных и осдарственных железных доро Австралии, Центра транспортных техно лоий, США.

Читатель обнаржит в настоящей ние подбор технолоичесих ре шений, полченных на основе анализа их эономичесой эффетивности.

Они представлены в форме, оторая позволит специалистам железных до ро найти оптимальный способ применения на пратие приведенных в ние резльтатов исследований и разработо.

По мере тоо а бдет наоплен достаточный объем новых мате риалов, отражающих резльтаты дальнейших исследований, испытаний и эсплатационноо опыта, бдет выпщено второе издание нии.

Техничесий омитет прилашает читателей направлять омментарии и предложения по лчшению настоящео издания Сотт Лавлейс (Scott Lovelace), исполнительном диретор IHHA, по элетронной почте:

ihha@erols.com.

Председатель Совета диреторов IHHA Брайен Дж. Бо (Brian G. Bock) o iii x Предисловие к русскому изданию Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения (IHHA) является авторитетной межднародной неправительственной, неоммерчесой нач но-техничесой оранизаций, в оторю входят железные дорои и орани зации Австралии, Бразилии, Канады, Китая, России, США, Швеции и Норвеии, Южной Африи, а таже Межднародный cоюз железных доро.

Под тяжеловесным движением понимается технолоия обеспечения ор анизации работы рзовых поездов, имеющих большю осевю нарз, масс и длин. Россия начала развивать эт технолоию в середине 1980-х одов, ода вознила потребность в величении провозной способности, а рзонапряженность по основным маистралям достиала 100 – 120 млн. т.

Особенностью технолоии было наличие смешанноо (рзовоо и пасса жирсоо) харатера движения и ее оранизация на сществющем пти.

Были проведены лбоие исследования по взаимодействию пти и по движноо состава, тормозам, принципам оранизации распределенной тя и, радиоправлению лоомотивами, определению ритичесой массы по езда и оэффициента сцепления и ряд дрих вопросов. В эти же оды по сложном част Транссибирсой маистрали был проведен опытный по езд массой 42 тыс. т.

В настоящее время на Российсих железных дороах в постоянном об ращении находятся поезда массой 6 тыс. т. В период до 2010. для пере вози рды, ля и нефти планирется оранизовать движение поездов массой от 6 до 18 тыс. т. В настоящее время проводятся омплесные ис следования по применению осевой нарзи 30 т, оторю планирется вводить на отдельных направлениях железных доро.

Проблемы взаимодействия олеса и рельса, оторые вседа были пред метом исследований и разработо на Российсих железных дороах, при обретают особое значение для тяжеловесноо движения. Железные дорои стран, входящих в Ассоциацию тяжеловесноо движения, наопили боль шой опыт в обеспечении работоспособности и величении сроа слжбы олес и рельсов в самых разных словиях работы железнодорожных линий с тяжеловесным движением: от специализированных маистралей до ли ний с большой долей смешанноо движения, в разных лиматичесих зо нах, с разным ровнем рзонапряженности, планом и профилем пти, разными традициями в оранизации перевозо.

Совет диреторов Ассоциации, идя навстреч потребностям специалис тов разных стран, работающих в областях, связанных с тяжеловесным дви жением, же давно планировал обобщить этот разнообразный опыт желез ных доро. В ачестве первой темы для обобщения были выбраны пробле мы олеса и рельса и их взаимодействия а основы обеспечения работы o iv x железных доро. Первым шаом в создании таоо домента стало прове дение в 1999. в Мосве межднародной онференции, посвященной этим проблемам, оранизацию оторой взял на себя ВНИИЖТ, а член Ассо циации тяжеловесноо движения, при поддерже Министерства птей со общения и железных доро Российсой Федерации. Далее последовала почти двходичная работа творчесоо оллетива, назначенноо Сове том диреторов из ведщих ченых и специалистов разных стран по соз данию данноо трда.

Ценность нии состоит в том, что был собран ниальный мировой опыт железных доро с тяжеловесным движением.

Хочется особенно подчернть, что Совет диреторов поставил перед оллетивом по созданию нии задач не тольо обобщить имеющийся опыт разных стран по данной проблеме, но и изложить ео в простой и до стпной форме. Материал, представленный в ние, обращен прежде все о инженерно-техничесим работниам разных слжб железных доро и на разных ее ровнях. Вместе с тем он, несомненно, бдет полезен всем специалистам, та или иначе связанным с данной проблемой.

Рссое издание нии «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения: вопросы взаимодействия олеса и рельса» осществлялось при частии заместителя диретора ВНИИЖТ анд. техн. на В. М. Бодано ва, на всех этапах рировшео работ по нем, а таже заведющео лабо раторией ВНИИЖТ д-ра техн. на, проф. С. М. Захарова, являющеося членом творчесоо оллетива по созданию нии, одним из ее авторов, переводчиом несольих разделов и редатором рссоо теста.

Совет диреторов планирет выпстить второе издание данноо трда, в отором бдт чтены постпившие замечания, а таже отражен новый опыт и резльтаты работы, в частности, тяжеловесных железных доро Сандинавсих стран.

Униальный опыт совместной работы специалистов разных стран над данной ниой, несомненно, бдет полезен при создании бдщих обоб щений по дрим аспетам тяжеловесноо движения.

Диретор ВНИИЖТ, член Совета диреторов IHHA А. Л. Лисицын ovx Пояснения к русскому изданию Взаимодействие олеса и рельса является физичесой основой движе ния поездов по железным дороам. Именно оно во мноом определяет без опасность, а таже таие важнейшие технио-эономичесие поазатели, а масса и сорость движения поездов. По оценам различных авторов, потери, обсловленные изнашиванием в системе олесо — рельс, состав ляют от 10 до 30 % расходемых на тя поездов топливно-энеретичесих ресрсов.

В разных странах мира релярно проводятся начные онференции, симпозимы, семинары, посвященные проблеме взаимодействия олеса и рельса. Особое внимание решению этой проблемы деляет Межднарод ная ассоциация тяжеловесноо движения (IHHA). Входящие в нее желез ные дорои первыми столнлись с необходимостью чета влияния повы шенных осевых нарзо и продольной динамии в тяжеловесных и длин носоставных поездах.

Вашем вниманию предлаается «Обобщение передовоо опыта тяже ловесноо движения на железных дороах: взаимодействие олеса и рельса» — трд, в отором отражены резльтаты работы Ассоциации в этой области начиная с 1978. Этот трд привлеает широтой охвата и лбиной проработи материала, ясностью постанови задачи и мастерством инже нерноо анализа на предельно достпном для широоо читателя ровне.

Книа может широо использоваться а в пратичесой работе специа листов железных доро на всех ровнях правления, та и в ачестве чеб ноо пособия по взаимодействию олеса и рельса.

Отечественным специалистам при работе с ниой необходимо иметь в вид ряд различий в эсплатации Российсих и зарбежных железных до ро, оторые в сил ораниченности объема издания не моли быть в нем чтены.

1. В зарбежной пратие тяжеловесное движение поездов осществ ляется, а правило, на специализированных одноптных линиях. Нормы стройства и содержания пти на этих линиях станавливаются исходя из динамичесих харатеристи подвижноо состава онретных типов, ис польземоо для перевози рзов, и мот не совпадать с общепринятыми.

Кроме тоо, при смешанном движении рзовых и пассажирсих поез дов использются в основном одноптные линии и двхптные части, построенные по абаритам одноптных (ислючение составляют железные дорои европейсих стран). При таом стройстве линий странена воз можность попадания сошедшео подвижноо состава на соседний пть, т. е. пратичеси ислючается столновение с ним поезда, следющео по дром пти. Это позволяет ряд железных доро принимать сбо эо o vi x номичесие ритерии оцени безопасности движения и допсать сще ственно менее жестие нормы стройства и содержания пти, чем на Рос сийсих железных дороах.

2. Введению в обращение тяжеловесных поездов и подвижноо состава с повышенными осевыми нарзами на зарбежных железных дороах, а правило, предшествют работы по силению пти. Особое внимание деляется вопросам прочности и стойчивости земляноо полотна, созда нию высооэффетивных систем дренажа, водоотвода и специальных за щитных слоев. Жестие требования предъявляются ачеств балластных материалов. Вводится онтроль жестости пти а в вертиальной, та и оризонтальной плосости. Применяются деревянные шпалы, изотовлен ные тольо из твердых пород древесины. Предпочтение отдается рельсо вым среплениям раздельноо типа, обеспечивающим постоянню вели чин прижатия подошвы рельса шпале. Таие меры позволяют не тольо обеспечить прочность и надежность верхнео строения пти, но и сще ственно снизить затраты на ео тещее содержание.

3. При использовании одноо и тоо же термина «трехэлементная» в отношении тележе рзовых ваонов, эсплатирющихся на отечествен ных и зарбежных железных дороах, необходимо понимать принципи альное различие в их онстрции. Отечественная тележа модели 18- создавалась а бессвязевая, допсающая радиальню станов направ ляющих олесных пар в рельсовой олее. Вызываемый этим «забе» боо вин не приводит величению воздействия ваона на пть и даже, наобо рот, меньшает ол набеания олеса на рельс. Однао с величением за рзи ваонов режим работы тележе модели 18-100 вышел из расчетноо. В связи с этим планирется их модернизация.

Тележи рзовых ваонов железных доро зарбежных стран, и в пер вю очередь США, обладают жестой связью боовин. В этих онстрци ях высоий эффет полчается за счет применения стройств принди тельной станови олесных пар в радиальное положение при движении в ривых.

Следет таже обратить внимание на широое применение адаптеров в злах сочленения боовины и орпса бсы, оторые не тольо величи вают связность тележи, но и представляют собой дополнительню ст пень подвешивания в вертиальной плосости. Параметры адаптеров, а и дрих элементов рессорноо подвешивания, выбираются исходя из рас четной рзоподъемности ваона.

4. В достижении эономии топливно-энеретичесих ресрсов, расхо демых на тя поездов, а таже величения ресрса олес и рельсов значи мая роль принадлежит соласованности их профилей в зоне онтата. Пе реход онформным профилям — это, безсловно, одно из решающих до стижений зарбежных железных доро в решении проблем системы олесо — рельс. На отечественных железных дороах внедрение таих про филей сдерживается недостаточным ровнем оснащенности железных до ро рельсошлифовальными поездами и, лавным образом, онстрцией и техничесим состоянием станочноо пара для обточи олесных пар.

o vii x Грамотное применение на отечественных железных дороах «ремонтных»

профилей обточи олес позволило несольо величить их ресрс. Одна о одной из важнейших задач является разработа и широое внедрение специальноо обордования, обеспечивающео поддержание в эсплата ции профилей поверхности атания олес с допсом не более 2 мм. Ка один из вариантов перехода онформным профилям целесообразно рас смотреть эономичесий аспет создания «одноразовых» олес, не обтачи ваемых в процессе эсплатации. Литые одноразовые олеса нашли широ ое применение на железных дороах США.

5. Оптимизация взаимодействия пары трения олесо — рельс требет содержания рельсовой олеи и ходовых частей подвижноо состава в рам ах чето определенных допсов. Система их тещео содержания и ре монта должна базироваться на мониторине техничесоо состояния с пронозом ео изменения а на ближайшю, та и на отдаленню пер спетив. В этих целях на пти и подвижном составе монтирются специ альные омплесы дианостичесих средств, железные дорои оснащают ся средствами оперативной передачи и обработи данных с этих омпле сов, а таже системами выработи предложений для принятия правленче сих решений. Базы данных систем мониторина содержат информацию не тольо по объетам инфрастртры и подвижноо состава, но и по формированию и режим вождения аждоо поезда.

o viii x Введение Это издание представляет собой обобщение передовоо опыта тяжело весноо движения на базе анализа ео эономичесой эффетивности. Ре зльтаты исследований и разработо представлены в форме, позволяющей специалистам железных доро решить, аим образом можно использо вать их в онретных словиях эсплатации.

Рассмотрение резльтатов, полченных на основе эономичесоо ана лиза, представленных в части 5 нии, и изчения онретных слчаев ора низации тяжеловесноо движения и связанных с ним проблем, представлен ных в части 4, поазывает, что администрации железных доро имеют воз можность выбора птей оптимизации эсплатационной деятельности при тяжеловесном движении с обеспечением ео эономичесой эффетив ности. Приведенные в ние онретные примеры поазывают, что процесс оптимизации должен быть основан на системном подходе, в отором след ет одновременно рассматривать единиц подвижноо состава, олесо, рельс и пть в целом. В одном слчае речь идет о железной дорое от рдниа до порта, перевозящей рзы по специализированной линии с использованием предназначенных для этоо ваонов и лоомотивов, в дром — о железной дорое, оторой на тяжеловесное движение приходится относительно не большая доля общео объема перевозо на данной линии, в третьем — о пе реводе железнодорожной линии со смешанным движением на тяжеловес ное. Помимо этоо приведены таблицы, в оторых представлено разнообра зие словий эсплатации железных доро с широим диапазоном осевых нарзо, радисов ривых и рзонапряженности.

Выбор решения из имеющихся вариантов должен быть осществлен ис ходя из особенностей эсплатационной деятельности. Для специализиро ванных линий, на оторых использются тольо лоомотивы и ваоны особых онстрций, мот быть приемлемы решения, не подходящие для тяжеловесноо движения на линиях, де обращаются и обычные поезда.

Рассмотренные онретные примеры, а таже помянтые таблицы по азывают, что не сществет единоо оптимальноо решения, приодноо для всех словий. Разнообразие вариантов решений азывает на множе ственность подходов, оторые следет изчить, перед тем а принимать решение для аждоо частноо слчая.

Посоль сществет множество возможных решений, в частях 2 и нии содержится обзор современных решений, лчшающих взаимодей ствие эипажа и пти, а таже работ олеса и рельса.

Предсмотрен пересмотр настоящео издания через определенные ин тервалы времени по мере постпления предложений по ео совершенство ванию, развития новых технолоий и наопления свежей информации по опыт эсплатации.

o ix x Благодарности Техничесий омитет по подотове нии «Обобщение передовоо опыта тяжеловесноо движения: вопросы взаимодействия олеса и рельса»

(TRC) осознает значение 16 общих и тематичесих онференций, прове денных при содействии оранизаций, представленных в Совете дирето ров Межднародной ассоциации тяжеловесноо движения (IHHA). Без интересных техничесих доладов и сообщений, представленных авторами на этих онференциях, было бы невозможно подотовить это издание.

Уазания на авторов разделов нии помещены в начале соответствющих частей.

TRC блаодарит железнодорожные омпании BHP (Австралия), Cana dian Pacific (Канада) и CVRD (Бразилия) за отовность поделиться данны ми их опыта и резльтатами исследований онретных примеров орани зации и решения проблем тяжеловесноо движения, помещенными в час ти 4 нии. Авторы этих исследований азаны в тесте.

В дополнение признательности за поддерж, оазанню Советом ди реторов IHHA, TRC хотел бы таже поблаодарить за оазанню помощь:

д-ра Алесандра Лисицына, члена совета диреторов IHHA, диретора Всероссийсоо начно-исследовательсоо инститта железнодорожноо транспорта Министерства птей сообщения Российсой Федерации. Он и дрие специалисты инститта очень эффетивно оранизовали в июне 1999. в Мосве специальню онференцию IHHA по вопросам взаимо действия олеса и рельса;

д-ра Вардина Оанна (Wardina Oghanna) за содействие в спешной ора низации онференции в Мосве, материалы отороо во мноом были ис пользованы при подотове нии;

железные дорои Китая и Китайсю железнодорожню аадемию за постоянное содействие в работе IHHA и принятие в Китае двх онферен ций Ассоциации, материалы оторых таже лели в основ части настоя щео издания;

-на Майла Рони (Michael Roney), енеральноо правляющео тех ничесими слжбами и системами железнодорожной омпании Canadian Pacific, оторый частвовал в работе Комитета и написал одн из частей нии;

-на Сотта Лавлейса (Scott Lovelace), исполнительноо диретора IHHA, за роводство решением сложных задач в ходе подотови нии;

-на Роя Аллена (Roy Allen), президента Центра по транспортным тех нолоиям (TTCI), -на Джима Ландрена (Jim Lundgren), помощниа ви це-президента по финансам и орпоративном развитию, -ж Пеи Л. Херман (Peggy L. Herman), менеджера по доментации, и дрих со трдниов Центра за своевременню пблиацию нии.

oxx Большая часть нии была написана членами Техничесоо омитета.

Вместе с тем прилашались и дрие авторы для подотови специальных материалов. Их фамилии азаны в соответствющих местах.

Техничесий омитет по подотове нии создал межднародню рпп рецензентов из признанных специалистов по тяжеловесном дви жению для предварительноо рассмотрения ее материалов. Эта рппа сде лала мноо очень полезных замечаний, оторые нашли отражение в оон чательной редации.

Членами рппы рецензентов являются:

д-р Стюант Грасси (Stuant Grassie), омпания Consulting Engineer, Ве лиобритания, д-р Джо Калосе (Joe Kalousek), Национальный исследовательсий совет, Канада, д-р Стивен Марич (Steven Marich), омпания Consulting Services, Ав стралия, -н Эри Мейел (Eric Magel), Национальный исследовательсий совет, Канада, д-р Вардина Оанна (Wardina Oghanna), Начно-исследовательсий ин ститт железнодорожноо транспорта, Австралия, проф. Клас Райсберер (Klaus Reisberger), ниверситет. Граца, Ав стрия, -н Майл Рони (Michael Roney), омпания CP Rail, Канада, д-р Йосохио Сато (Yoshohiko Sato), омпания Nippon Kikai Hosan, Япония, д-р Кевин Соли (Kevin Sawley), TTCI, США, -н Дан Стон (Dan Stone), TTCI, США, проф. Евений Шр, ВНИИЖТ, Россия, проф. Конрад Эсвелд (Conrad Esveld), омпания Esveld Consulting, Ни дерланды, -н Джон Этинс (John Etkins), омпания RVD Consulting, США.

o xi x Замечание Перечень использованной в аждой части литератры в онце нии не помещен. Вместо этоо ссыли приведены в онце соответствющих частей. Техничесий омитет (TRC) осознает, что неоторые читатели мо т пропстить отдельные части, читая тольо те, оторые представляют для них интерес. Поэтом TRC счел целесообразным, чтобы аждая часть имела собственный перечень использованной литератры. Комитет бдет приветствовать любые предложения по лчшению омпонови нии при подотове ее следющео издания.

o xii x Часть&1.&ВВЕДЕНИЕ&И&ПОЯСНЕНИЯ К&КНИГЕ Авторы: д-р Уильям Дж. ХАРРИС (William J. Harris), председатель Техничесоо омитета по подотове нии (TRC), Гарри ТУРНЕ (Harry Tournay), член Совета диреторов IHHA, член TRC, д-р Виллем ЭБЕРСЁН (Willem Ebershn), д-р техн. на. Серей ЗАХАРОВ, д-р Джеймс ЛАНДГРЕН (James Lundgren), члены TRC 1.1. Введение Настоящее издание расрывает сщность птей оптимизации эспла тационной деятельности при тяжеловесном движении. В разделе 1.2 отра жена важность изчения процессов с использованием системноо подхода.

Раздел 1.3 представляет собой расширенное рассмотрение взаимодействия олеса и рельса, раздел 1.4 — оцен эономичесой эффетивности. Вве дение завершается разделами 1.5 – 1.8, содержащими ратие оммента рии аждой из последющих четырех частей нии.

1.2. Системный&подход В ние подчернто, что нецелесообразно вносить изменения в одн из частей железнодорожной системы, не читывае влияния этих измене ний на дрие части системы. Та, например, величение массы ваонов может оазать ощтимое воздействие на состояние пти и мостов, измене ние харатеристи рельсов может привести непредвиденным изменени ям в работе олес. Таим образом, основные положения нии слжат под тверждением взаимозависимости отдельных омпонентов и важности рас смотрения проблемы взаимодействия олеса и рельса а системы.

Ожидается, что применение системноо подхода проетированию и содержанию области взаимодействия олеса и рельса в виде обобщения передовоо опыта приведет минимизации изнашивания боовой поверх ности олови рельса и ребней олес, снижению числа дефетов олес и рельсов, обеспечению стойчивой работы тележе, влючая вопросы без опасности и минимизации ровня выделяемоо шма.

1.3. Пояснения&&взаимодействию&олеса&и&рельса Взаимодействие олеса и рельса является лючевым в проблемах тяже ловесноо движения. В этом взаимодействии должен быть по возможности низий ровень трения, чтобы обеспечить движение больших масс с ма лым сопротивлением, но вместе с тем ровень трения должен быть доста точным, чтобы обеспечить требемю сил тяи. Констртивные материа o 1-1 x лы должны обладать достаточной прочностью, чтобы обеспечить сопроти вляемость вертиальным силам, возниающим вследствие высоих нар зо, и динамичесим реациям во взаимодействии олес и рельсов, вызы ваемым вертиальными и поперечными сорениями элементов подвиж ноо состава, оторые обсловлены неровностями пти и нерлостью олес. Однао ни темпы изнашивания, ни темпы развития сталостных де фетов не должны быть столь высоими, чтобы создавать роз эономи чесой эффетивности тяжеловесноо движения.

Выдающаяся способность стальноо олеса, атящеося по стальном рельс, нести чрезвычайно высоие нарзи азалась почти чдом 175 лет назад, ода началась эсплатация железных доро. Конечно, нарзи тоо времени были весьма низими по сравнению с современными. Повы шение осевых нарзо происходило постепенно, но нелонно в течение десятилетий.

Более 50 лет назад темп повышения осевых нарзо возрос. Вследствие этоо стало необходимым лчшить харатеристии основания пти, бал ласта, а таже шпал и рельсовых среплений, повысить твердость рельсов и ачество рельсовоо металла, в ряде слчаев применить термичесое прочнение олово рельсов. Выявилась таже надобность в совершен ствовании олес и рессорноо подвешивания подвижноо состава. Для меньшения числа наршений безопасности движения и повышения а чества транспортноо обслживания потребовалось лчшить технолоию онтроля состояния техничесих средств и величить частот проверо.

Эти требования по лчшению онстрций, материалов и методов тех ничесоо обслживания и ремонта основаны на эсплатационном опыте и резльтатах исследований и разработо там, де это было возможно. Ка ов бы ни был харатер проблем, возросшее внимание ачеств и техно лоиям, связанным с олесами и рельсами, создало основ для дальнейше о повышения осевых нарзо. В материалах нии предлааются вариан ты птей совершенствования исходных омпонентов и систем, а таже ме тодов обеспечения повышения эффетивности работы системы олесо — рельс по мере величения осевых нарзо.

Технолоия стальноо олеса, атящеося по рельс, полностью подхо дит для эсплатации в словиях тяжеловесноо движения с высоими осевыми нарзами. Униальные харатеристии онтата «сталь по ста ли» позволяют минимизировать деформации обоих онтатирющих тел под нарзой. Это выражается в онтате ачения с минимальными поте рями энерии на трение в зоне онтата и минимальным демпфированием внтри материалов онтатирющих тел. Именно поэтом сопротивление ачению, лежащем в основе железнодорожной технолоии, мало и дает возможность перевозить большие объемы рзов.

Площада онтата чрезвычайно мала, и это обсловливает высоие онтатные напряжения. В типичном слчае онтат имеет место на ва зиэллиптичесой площаде, по размер подобной небольшой монете диа метром 13 мм (рис. 1.1). Это значит, что весь поезд массой 20 тыс. т опира o 1-2 x ется на поверхность, площадь оторой примерно равна площади хонно о стола (1,31,3 м).

Непосредственно под площадой онтата металл а олеса, та и рель са находится под высоим давлением, действющим со всех направлений, посоль онтатное давление поддерживается давлением реации со сто роны оржающео материала. На рис. 1.1 это поазано стрелами, сходя щимися единичном элемент металла под площадой онтата. Таое со стояние материала называется объемным напряженным состоянием. Все «стрели напряжения», а поазано, воздействют на металл пратичеси единообразно, та что металл не имеет свободноо направления для дефор мации или течения и может выдержать нарз. В этих словиях и при ис пользовании высоопрочных сталей в перспетиве в эсплатации возмож ны осевые нарзи, достиающие 60 т и более.

Причины, по оторым на железных дороах таие осевые нарзи не применяются, а мноие железные дорои имеют проблемы и при с ществющих значениях осевых нарзо, роются в том, что словия иде альноо онтата, описанные выше, не вседа обеспечиваются вследствие тоо, что:

! состояние пти и подвижноо состава может обсловить динамичесие нарзи, оторые намноо превосходят статичесие и зачастю вызы вают содарения олеса и рельса;

! размер площади онтата может быть сщественно меньше при нео торых неонтролиремых словиях онтата олеса и рельса;

! хрпое равновесие объемно-напряженноо состояния может быть на ршено:

" силами трения, действющими попере площади онтата или при смещении онтата раям поверхностей атания олеса или рельса;

Рис. 1.1. Контат олеса и рельса при их центральном расположении o 1-3 x " при двхточечном онтате, при отором имеет место значительное относительное просальзывание по одной или обеим площадам онтата с соптствющим этом соренным изнашиванием.

На рис. 1.2 – 1.6 представлены типичные примеры неблаоприятных словий онтата олеса и рельса. Каждом рисн соптствют ратие пояснения.

Рис. 1.2. Динамичесие дарные нарзи обсловлены наличием полз нов, наваров и дрих дефетов на поверхности атания олеса или прохож дением олеса по рельсовом сты, деформированном сварном шв в со Рис. 1. Рис. 1. o 1-4 x единении рельсов, местам с волнообразным износом рельсов или наршени ем непрерывности поверхности атания рельсов на стрелочных переводах.

Рис. 1.3. Интенсивный одноточечный онтат основания ребня олеса и рабочей выржи рельса приводит возниновению налонных парал лельных трещин или вырашиванию металла олови рельса.

Рис. 1.4. Интенсивный «выплый» онтат наиболее высоой точи профиля рельса и олеса может вызвать течение и вырашивание металла в центральной части поверхности атания рельса и/или олеса. Вознино вение пластичесоо течения силивается, если онтатирование происхо дит ближе наржным поверностям олеса или рельса, де нет материала, чтобы «поддержать» область, находящюся под плащадой онтата.

Рис. 1.5. Поперечное просальзывание олеса относительно рельса в ривых имеет место при недовлетворительном вписывании ходовой части подвижноо состава в рельсовю олею. Силы, действющие попере пло щади онтата в резльтате просальзывания или миросольжения, вы зывают деформацию элементов металла под площадой онтата. При этом наршается блаоприятная артина давлений и напряжений в элементе, что вызывает течение металла и может привести неравномерном изнашива нию поверхности атания рельса и деформациям, выражающимся в виде волнообразноо износа или большоо перемещения металла.

Рис. 1.6. Недостаточный онтроль за профилем онтатирющих тел может привести меньшению размера и изменению формы площади онтата, что влечет за собой интенсифиацию напряжений, течение ме талла и возниновение онтатно-сталостных повреждений. Наличие де Рис. 1. o 1-5 x Рис. 1. Рис. 1. фетов в металле рельса или олеса в зоне интенсивных онтатных на пряжений сбляет данные словия.

Железная дороа, оторая может свести минимм азанные явле ния, полчит возможность повысить осевые нарзи или меньшить рас ходы на техничесое обслживание и ремонт с полчением за счет этоо соответствющих преимществ перед онрентами.

o 1-6 x 1.4. Пример&э(ономичес(о-о&анализа Помимо техничесих аспетов, харатеризющих систем олесо — рельс, имеются и очень важные эономичесие аспеты. В процессе обос нования техничесих решений необходимо принять во внимание резльта ты эономичесоо анализа с четом предполааемых затрат и ожидаемоо эффета. Это проиллюстрировано приведенными ниже примерами.

Рельс представляет собой наиболее дороой элемент птевой стрт ры. На мноих железных дороах расходы в рельсовом хозяйстве стоят на третьем месте после затрат на оплат трда и топливно-энеретичесих ре срсов. Пропщенный тоннаж, выдерживаемый рельсом до снятия с пти, варьирется от 100 млн. до 2,5 млрд. т бртто.

В ачестве примера правления расходами в рельсовом хозяйстве пред положим, что лада 1 м рельсов стоит 180 тыс. дол. США. Специалис ты-птейцы пришли вывод, что на поверхности атания рельсов обра зовалось мноо дефетов сталостноо происхождения и это привело ис черпанию ресрса рельсов по сро слжбы. Было принято решение о за мене рельсов, имеющих том времени ливидационню стоимость 18 тыс. дол.

Предположим далее, что вместо замены рельсов выполнили их орре тирющее шлифование, обошедшееся в 1800 дол., и оставили рельсы в п ти. Затем железная дороа вложила в строительство новоо объета ин фрастртры 180 000 – 18 000 – 1800 = 160 200 дол. При оэффициенте опаемости апитальных вложений, равном 20 %, полченный в первом од доход составил 160 000 20 % = 32 000 дол.

В следющем од птейцы становили, что рельсы достили допсти моо предела износа, и запланировали замен рельсов, что обошлось те перь в 187 200 дол. из-за роста цены на 4 %. Но при этом железная дороа обеспечила себе эономию 32 000 – (187 200 – 180 000) = 24 800 дол. за счет отсрочи замены рельсов на рассматриваемом илометре без последствий за дополнительный од слжбы.

Блаодаря масимально возможной отсроче замены рельсов без риса для безопасности движения поездов можно эономить значительные сред ства. В обязанности специалистов-птейцев входит обеспечение маси мально эффетивноо использования рельсов. В достижении этой цели действенными средствами являются поддержание оптимальноо профиля рельсов и тщательный онтроль их техничесоо состояния.

1.5. Пояснения&(&части&2:& Взаимодействие&подвижно-о&состава&и&п9ти В части 2 нии рассмотрены вопросы взаимодействия подвижноо со става и пти. Этом деляется особое внимание при строительстве желез ной дорои и приобретении лоомотивов и ваонов. Объетом рассмотре ния в части 2 является влияние системы рессорноо подвешивания и др их элементов онстрции ваонов, а таже основания пти, балласта, o 1-7 x шпал и рельсовых среплений на эсплатационные харатеристии системы подвижной состав — пть;

при этом азываются возможные ва рианты оптимизации этой системы.

1.6. Пояснения()(части(3:( Взаимодействие()олеса(и(рельса В части 3 нии рассмотрены вопросы взаимодействия олеса и рельса.

Здесь содержатся основные положения механии онтата олеса и рельса, обзор харатеристи металла олеса и рельса, применения лбри ации и методов правления трением, видов повреждений и механизмов их возниновения и развития. Рассмотрены резльтаты исследований по ведения олес и рельсов в работе. Через объяснение механизма, харатера и причин повреждений дано обоснование принятых решений. Часть 3 со держит реомендации, неоторые из оторых мот быть использованы персоналом слжб техничесой эсплатации для оптимизации системы.

1.7. Пояснения()(части(4:( Исследование()он)ретных(примеров Часть 4 содержит материалы исследования несольих онретных сл чаев тяжеловесноо движения. Первый из них относится опыт одной из рпных и спешно фнционирющих железных доро с тяжеловесным движением — BHP в Австралии. Уазаны пти, оторыми ВНР оптимизи ровала эсплатационню деятельность при перевозах железной рды из рдниа в порт в словиях тяжеловесноо движения по специализирован ной линии с использованием специально предназначенных для этоо ло омотивов и ваонов. В таих обстоятельствах далось наладить четю ра бот железнодорожной системы. Посоль все ваоны одинаовые или различия в их онстрции незначительные, а таже блаодаря единообра зию харатеристи пти стало возможным оранизовать мониторин со стояния всех элементов системы и оптимизировать принятие решений по их замене, а таже оранизовать наиболее подходящю систем техни чесоо обслживания и ремонта.

Второй слчай относится опыт железной дорои Canadian Pacific, оторой 10 % объема перевозо приходится на специализированню ли нию с тяжеловесным движением, а остальное — на линии со смешанным движением. Изчение примера азанной железной дорои поазывает, что можно добиться частичной оптимизации эсплатационной деятель ности птем правильноо определения аспетов, относящихся тяжело весном движению, но при этом нельзя полностью использовать все пре имщества, оторые наиболее эффетивно проявляются на специализиро ванной железной дорое, де система в целом находится под правлением и онтролем операторов тяжеловесных перевозо.

Третий пример относится железной дорое Compahnia Vale do Rio Doce (CVRD) в Бразилии. Эта линия первоначально использовалась для o 1-8 x смешанноо движения, но постепенно была преобразована в специализи рованню для тяжеловесноо движения. При переобордовании дорои и ладе пти первоначально не были приняты решения, отражающие осо бенности эсплатации в словиях тяжеловесноо движения, а это было сделано на железной дорое ВНР. Тем не менее опыт CVRD поазывает, что можно добиться сщественноо проресса в оптимизации эсплата ционной деятельности птем принятия оранизационных и техничесих мер по совершенствованию в процессе преобразования линии в специа лизированню для тяжеловесноо движения.

Залючительный материал части 4 содержит таблицы вариантов опти мизационных решений в тяжеловесном движении. Здесь представлена ин формация по предлааемым изменениям в стройстве и харатеристиах техничесих средств в соответствии с изменениями словий эсплатации.

Рассмотрены, в частности, изменения, наиболее подходящие для линий с ривыми относительно малоо радиса, возможности, оторые необходи мо читывать при величении рзонапряженности, а таже влияние, оа зываемое изменениями осевых нарзо на решения по рельсам, олесам, пти и подвижном состав в целом. Приведенные в таблицах этоо разде ла части 4 сведения мот слжить основой при выборе возможных на правлений совершенствования техничесих средств, оторые следет при нимать во внимание по мере изменения словий эсплатации, харатера перевозо и профиля.

Из анализа рассмотренных слчаев становится очевидным, что не с ществет единоо наилчшео решения. Имеется передовой опыт, оторый может быть использован в онретных словиях данной линии при опреде ленных рзонапряженности, осевых нарзах и дрих обстоятельствах, харатеризющих эсплатационню деятельность. Это стало причиной то о, что Техничесий омитет (TRC) попытался изложить в части 2 нии реомендации, относящиеся эипаж и пти, а в части 3 — взаимо действию олеса и рельса для использования их роводителями и специа листами железных доро, работающих в специфичесих для них словиях.

По этой же причине в ни влючена часть 5 с реомендациями по техни чесом обслживанию и ремонт.

1.8. Пояснения()(части(5:( Оптимизация(системы(техничес)о4о(обсл7живания и(ремонта(при(тяжеловесном(движении В части 5 рассмотрены вопросы техничесоо обслживания и ремонта подвижноо состава, пти, олес и рельсов. После принятия первоначаль ноо решения важно создать систем техничесоо обслживания, осно ванню на эффетивном измерении изменений рабочих харатеристи и выявлении их наршений, а таже систем ремонта для приведения олес и рельсов, подвижноо состава и пти в требемое состояние. Система онтроля, техничесоо содержания и ремонта должна обеспечивать воз можность идентифиации и странения серьезных повреждений и дефе o 1-9 x тов в онстртивных элементах. Таим образом, сочетание правильных решений по выбор техничесих средств на базе понимания процессов взаимодействия олеса и рельса, подвижноо состава и пти с созданием правильной омплесной технолоии техничесоо обслживания и ре монта может способствовать достижению желаемоо оптимма в тяжело весном движении на железных дороах мноих стран мира.

o 1-10 x Часть&2. РЕШЕНИЯ,&УЛУЧШАЮЩИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ&ЭКИПАЖА И&ПУТИ Автор: Гарри ТУРНЕ, член совета диреторов IHHA, член Техничесоо омитета по подотове нии 2.1. Взаимодействие&подвижноIо&состава&и&пJти Железнодорожный подвижной состав составляет подмножество назем ных транспортных средств, ходовая часть оторых поддерживается и на правляется в поперечном направлении посредством железнодорожноо пти. Транспортные средства автомобильноо транспорта составляют др ое подмножество, в отором дороа тольо поддерживает их ходовю часть, а водитель правляет автомобилем посредством рлевоо олеса или дроо механизма. Это правление меняет ориентацию ачения опреде ленных олес и тем самым направление движения автомобиля.

Связанная с железнодорожным птем ходовая часть подвижноо соста ва реаирет на топорафию пти и следет заранее становленном на правлению, определенном рельсами. Поверхность ачения рельсов обес печивает не тольо вертиальню поддерж, но и поперечное направле ние олес. Правильно оранизованное взаимодействие олеса и рельса допсает очень высоие осевые нарзи. С дрой стороны, неправиль но сонстрированное и не обеспеченное в достаточной мере техниче сим обслживанием и ремонтом взаимодействие олеса и рельса может привести быстрой дерадации элементов системы и поставить под ро з эономичесие поазатели эсплатационной деятельности железных доро.

Цель данной части нии состоит в описании значимых механизмов силовоо взаимодействия олеса и рельса и выяснении влияния он стрции ходовой части подвижноо состава на эти механизмы. Отмече ны типичные признаи неправильноо харатера взаимодействия, с тем чтобы специалист мо распознать их и принять необходимые оррети рющие меры. Приведены онфирации систем рессорноо подвешива ния и азаны ритичесие параметры их оптимальной работы. Предло жены оптимальные профили олеса и рельса. Кроме тоо, рассмотрено влияние еометричесих отлонений на работ ходовой части при движе нии по пти.

Все аспеты взаимодействия олеса и рельса рассмотрены ачественно с делением особоо внимания том, что считается важнейшим в механиз ме взаимодействия. Сделаны ссыли на источнии, де приведены более подробные изложения рассматриваемых вопросов.

o 2-1 x 2.2. Колесная)пара)и)п-ть Традиционно ходовая часть железнодорожноо подвижноо состава оснащается олесными парами с олесами, жесто становленными на об щей оси (рис. 2.1). Колесные пары с независимо вращающимися олесами в ораниченной мере использются в пассажирсих ваонах неоторых ти пов, но не применяются для тяжеловесноо движения. Поверхность ата ния олеса обрабатывается та, что создается онс с лом оси олес ной пары. В настоящее время для описания профилей поверхности атания использются термины «вонтый (орытообразный)», «изношенный», «профилированный». Эти профили описываются параметром «эффетив ная онсность », определение отороо приведено в приложении.

Железнодорожный пть состоит из двх рельсов, ложенных на шпалы с обеспечением заданной ширины олеи, а поазано на рис. 2.2. Рельсы налонены внтрь олеи под лом поверхности шпал та, чтобы их положение соответствовало л профиля поверхности олеса. Таое стройство пти способствет предотвращению ватывания олеса на рельс, та а формирет нормальню реацию онтата олеса с рельсом, проходящю через подошв рельса.

Кода использются железобетонные шпалы, соединение рельса со шпалой осществляется с помощью рельсовой подлади и прой про лади, оторая размещается межд подладой и шпалой для тоо, чтобы поасить высоочастотные вибрации и защитить шпал. Для прирепле ния рельсов шпале использются пржинные срепления. Деревянные шпалы, с дрой стороны, дают возможность дополнительноо ашения олебаний.

Шпалы поддерживаются слоем балласта. Балласт обеспечивает правиль ню станов пти в плане, а таже ео стабилизацию в вертиальном, по перечном и продольном направлениях. Он таже способствет ашению вертиальных олебаний при движении поездов и защищает земляное по лотно за счет распределения нарзи и рассеяния энерии олебаний.

Пстоты в балласте обеспечивают дренирование и в определенной степени r 2l Рис. 2.1. Железнодорожная 2b олесная пара o 2-2 x Рис. 2.2. Колея железно- Ширина колеи дорожноо пти Рельсовая прокладка Рельсовая подкладка полощение мелодисперсных материалов без сщественноо влияния на положение и прие харатеристии пти.

Пть в ривых обычно ладывают с возвышением наржноо рельса, чтобы обеспечить восприятие центробежных сил при движении с высоой соростью без заметноо перераспределения нарзи межд наржным и внтренним рельсами при вписывании подвижноо состава в ривю. В ритичесих ситациях возвышение наржноо рельса помоает предот вратить опроидывание подвижноо состава при движении в ривой. Од нао несоответствие возвышения пти сорости движения отрицательно сазывается на ачестве вписывания подвижноо состава в ривю, что в свою очередь приводит интенсифиации изнашивания и повышению на пряжений в олесах и рельсах.

Участо межд прямой и ривой называется переходной ривой, и хо довая часть подвижноо состава воспринимает ее а поворот пти отно сительно продольной оси. Это приводит том, что площади онтата разных олес мот находиться не в одной плосости, что, в свою очередь, обсловливает разрз неоторых олес при неправильно сонстриро ванном или отрелированном рессорном подвешивании. Кроме тоо, по верхность атания прерывается в зоне стыов и на стрелочных переводах и пересечениях неоторых типов. В резльтате возниают дарные нарзи на олесо и рельс и смещается зона онтата на профиле олеса. Это, в свою очередь, может оазать влияние на направление олесной пары.


При онтате стальноо олеса со стальным рельсом обеспечивается чрезвычайно низое сопротивление ачению подвижноо состава. Геомет рия олесной пары, математичеси описываемая а двойной онс (два онса, помещенные основаниями др др, с лом онсности 2), придает олесной паре ниальное свойство самостанови, т. е. само центрирования при движении в прямой, а поазано на рис. 2.3, и спо собность вписыванию в ривые, а поазано на рис. 2.4. Колесная пара o 2-3 x Рис. 2.3. Самоцентрирование при движении в прямой RC y Середина Осевая ширины линия колесной пути пары Рис. 2.4. Положение олесной пары в ривой обладает таже способностью полощать различие межд диаметрами а чения двх олес, смещаясь в поперечном направлении для омпенсации этоо различия. Эти способности определяются разностью в радисах а чения, возниающей в олесах, жесто насаженных на одн ось. Гребень олеса необходим там, де имеются разрывы пти или сщественные не ровности, а таже если рессорное подвешивание подвижноо состава тао во, что свойства самостанови олесной пары недостаточно для ее на правления в олее без ребневоо онтата.

2.2.1. Верти&альные,силы,межд1,&олесом,и,рельсом Для тоо чтобы обеспечить азанные выше направляющие силы, тре бется определенный ровень вертиальных сил межд олесом и рельсом.

Если достаточный ровень вертиальных сил не обеспечивается, это мо жет привести сход подвижноо состава с рельсов. Сход является первым и наиболее серьезным по последствиям поазателем неправильноо вза o 2-4 x имодействия эипажа и пти. Минимальный ровень вертиальных сил приведен в резльтатах исследований Европейсоо железнодорожноо исследовательсоо инститта [2.1].

Масимально допстимое соотношение межд боовой и вертиальной нарзами, действющими на одиночное олесо, известное а отноше ние Y/Q, использется для оцени слонности сход в резльтате ваты вания олеса на рельс. Этот ритерий был изначально предложен Надалем (Nadal) [2.2]. Посоль ритерий Надаля является онсервативным, осо бенно для малых или отрицательных лов набеания, Уэйнсто (Weinstock) предложил более реалистичный ритерий, основанный на см ме величин Y/Q для олесной пары [2.6]. Однао, прежде чем бдет дости нта предельная величина этоо ритерия, либо вертиальные отлонения пти значительно превысят допстимые или/и сщественно интенсифици рется онтат ребня олеса с рельсом. Действительно, онтат ребня с рельсом зачастю является поазателем неправильно оранизованноо на правления олесной пары в олее и причиной изнашивания и потерь энерии и поэтом должен быть объетом особоо внимания.

Вертиальная нарза в зоне онтата зависит от массы подвижноо состава, сорости ео движения, харатеристи системы рессорноо под вешивания и еометричесих параметров пти. Эти параметры сазывают ся на нарзах на подшипнии и, в свою очередь, на наржении площад и онтата.

2.2.2. Поперечные)силы)межд0)1олесом)и)рельсом В этом разделе рассмотрены различные силы, действющие в оризон тальной плосости, особенно силы рипа и силы на ребне олеса.

2.2.2.1. Силы)1рипа Наиболее эффетивный способ обеспечения направления подвижноо состава или олесной пары обеспечивается посредством сил рипа. Силы рипа — это силы, оторые возниают при ачении железнодорожной о лесной пары а двойноо онса (см. рис. 2.3 и 2.4). Крип возниает в ре зльтате сочетания сцепления и миропросальзывания в зоне взаимо действия олеса и рельса (см. таже часть 3 нии и [2.3]). Силы рипа воз ниают тода, ода олесная пара отлоняется от словий чистоо аче ния, определяемых инематиой движения, и находится под действием сил, возниающих в бсовых подшипниах. Продольный и поперечные омпоненты рипа более подробно рассмотрены в следющих разделах.

2.2.2.1.1. Продольный)1рип Предположим, что олесная пара смещена в поперечном направлении от положения чистоо ачения на расстояние y. На рис. 2.5 и 2.6 это поло жение обозначено а начальное. В прямой (см. рис. 2.5) положение чистоо ачения имеет место при совпадении середины олесной пары и o 2-5 x Фактическое конечное положение колесной Fs пары Fs Fj Фактическое конечное положение Fj колесной Fj Fj пары Предпочитаемое Fs колесной парой V конечное положение V Fs Предпочитаемое колесной парой Начальное положение конечное y колесной пары y положение Начальное Осевая положение линия колесной Положение Осевая пути пары чистого линия качения пути Рис. 2.5. Продольное просальзывание Рис. 2.6. Продольное просальзывание в прямой в ривой оси пти. В ривых (см. рис. 2.6) положение чистоо ачения соответствет таом смещению олесной пары наржном рельс, при отором раз ность диаметров ачения двх олес позволяет олесной паре инематиче си атиться по рельсам. При ачении со соростью V смещенная олес ная пара бдет стремиться предпочтительном положению, поазанном на обоих риснах пнтиром.

Если олесная пара вынждена оставаться на пти в положении, соот ветствющем начальном состоянию, при ачении имеет место рип или относительное просальзывание (см. Словарь). В слчае, поазанном на рис. 2.6, наржное олесо, атящееся по большем диаметр, просальзы вает назад по отношению постпательном движению олесной пары, в то время а дрое олесо, атящееся по меньшем диаметр, просаль зывает вперед. На олесной паре возниают силы просальзывания Fs, о торые действют в направлении, противоположном действию держиваю щих сил Fj на подшипниах. Силы, противоположные Fs, действют на рельс. Величина рипа (просальзывания) и возниающие силы рипа прямо пропорциональны смещению олесной пары y и л онсности олеса. Коэффициент пропорциональности зависит, помимо прочео, от осевой нарзи и еометрии онтата. Механизм рипа более подробно описан в части 3. Для простоты приведенные выше соображения отнесены вазистатичесом состоянию. Подобная модель может быть построена и с отнесением динамичесом состоянию с четом дополнительных сил, обсловленных инерцией олесной пары и онстрцией рессорноо под вешивания.

o 2-6 x Сетка параллельных трещин на выкружке головки рельса Течение металла в месте контактной Выкрашивание сварки Рис. 2.7. Сета параллельных трещин и по- Рис. 2.8. Пластичесое течение материала следющее вырашивание на вырже о- рельса в зоне температрноо влияния лови рельса Влияние повышенных продольных сил рипа вместе с высоими он татными напряжениями часто проявляется в пластичесом течении мате риала рельса, вызывающем появление сети параллельных трещин на по верхности олови рельса с последющим вырашиванием (рис. 2.7) или в зоне шва онтатной свари на вырже олови рельса (рис. 2.8).

2.2.2.1.2. Поперечный*+рип Подобным образом может быть описан и поперечный рип. Предполо жим, что олесная пара располаается под лом оси пти, а поазано на рис. 2.9. Соответствющее предпочтительном состоянию положение Fs Fj Конечное положение Fs V Предпочитаемое колесной парой конечное положение Начальное положение колесной пары Осевая линия Рис. 2.9. Поперечное просальзывание в пути прямой o 2-7 x Зоны пластического Силы течения металла Силы поперечного крипа Силы поперечного крипа Сила Зона высокого на гребне Изнашивание гребня контактного колеса и головки напряжения рельса Рис. 2.10. Изнашивание и пластичесое течение материала рельса и олеса при поперечном рипе олесной пары при ачении в азанном стрелой направлении поазано пнтиром. Та а олесо ораничено в перемещениях системой рессор ноо подвешивания или силами на ребне, то, чтобы оставаться на пти в положении, соответствющем начальном состоянию, олесо должно про сальзывать в поперечном направлении. Поперечный рип и связанная с ним сила пропорциональны л. Коэффициент пропорциональности за висит, помимо прочео, от осевой нарзи и еометрии онтата.

Повышенное поперечное просальзывание проявляется в пласти чесом течении материала на поверхности атания рельса в ривых малоо радиса, а таже в течении материала олеса, а поазано на рис 2.10.

При этом таже возниают большие силы в зоне онтата ребня с рель сом, а рассмотрено ниже.

2.2.2.2. Силы%на%(ребне Кода правление положением олесной пары в олее не может обеспе чиваться с помощью сил рипа, возниает ребневой онтат и появляются боовые силы на ребне, предохраняющие олесню пар от схода. Гребне вой онтат часто связан с нахождением олесной пары под лом оси пти и свидетельствет о наличии поперечноо рипа (просальзывания).

Схема действия сил на олесню пар, находящюся в словиях ребневоо онтата и поперечноо просальзывания, поазана на рис. 2.10. Здесь при ведены типичные причины и форма изнашивания боовой поверхности о лови рельса в ривых.

С силами на ребне связаны и составляющие сил трения, оторые мот приводить снижению нарзи в зоне онтата, способствющем ва тыванию олеса на рельс и последющем сход. Влияние этих сил чтено в теории Надаля, о оторой поминалось ранее.

2.2.2.3. Др-(ие%силы Дрие силы, таие, а силы рипа вращения и равитационные, та же действют на олесню пар, но часто в меньшей степени, чем рассмот ренные выше, и не ирают заметной роли. Формлы для их расчета приве дены в работе [2.3] и дрой литератре по динамие подвижноо состава.

o 2-8 x Крип вращения (спин) возниает, ода разные зоны площади он тата атятся по различным радисам ачения по отношению оси олес ной пары. В резльтате при больших лах онтата появляется вращатель ное «сребщее» действие. С этим действием при больших онтатных на пряжениях связывают образование сети параллельных трещин на вы рже олови рельса. В то же время момент сил, связанный с рипом вращения, оазывает слабое влияние на силы взаимодействия олеса и рельса.


Гравитационные силы возниают на олесной паре, ода поперечные составляющие нормальной площаде онтата реации становятся не равными. Эти силы обсловлены поперечным перемещением олесной пары и применением олес с наршенной онсностью или профилиро ванных (см. Приложение части 2).

2.3. Основные(виды(рессорно,о(подвешивания железнодорожно,о(э5ипажа Система рессорноо подвешивания тележи может быть разделена на:

! оризонтальное подвешивание (поперечное и продольное), определяю щее харатер движения в олее и вписывания в ривые;

! вертиальное подвешивание, оторое воспринимает нарз и оазы вает влияние на вертиальные силы, действющие в системе олесо — рельс.

Любая единица железнодорожноо подвижноо состава имеет по мень шей мере две олесные пары. Способ, с помощью отороо эти олесные пары связаны с основной онстрцией, оазывает сщественное влияние на стоимость подвижноо состава, работ олеса и рельса, направляемость и динами ходовой части. Хотя имеется сильная взаимосвязь межд ори зонтальной и вертиальной динамиой, элементы рессорноо подвешива ния (вертиальное и оризонтальное, продольное и поперечное) рассмат риваются раздельно. Динамиа эипажа не может быть рассмотрена без чета харатеристи пти (еометрии, жестости), и эти харатеристии пристствют в анализе систем рессорноо подвешивания.

2.3.1. Верти5альное(подвешивание Вертиальное подвешивание должно обеспечить выполнение трех а занных ниже фнций.

2.3.1.1. Гашение(верти5альных(5олебаний Эипаж, движщийся по пти, испытывает олебания различных час тот, оторые возбждают различные олебательные перемещения элемен тов ходовой части, зова и рза. К таим олебательным перемещениям относятся подпрыивание, алопирование, боовая и продольная ача, o 2-9 x боовой относ, виляние. В число механизмов возбждения этих олебаний входят:

! длинноволновые вертиальные неровности и переашивание пти. Эти отлонения вызывают олебания частотой от 0,5 до 30 Гц;

! длинноволновые изменения жестости пти, оторые вызывают оле бания таих же частот и типов;

! оротоволновые изменения жестости пти, связанные с различием харатеристи балласта под шпалами, оторые вызывают олебания частотой до 40 Гц;

! высоочастотные дарные нарзи при наршениях непрерывности поверхности атания рельсов, в частности, на стыах, часто вызываю щие вертиальные олебания зова, в свою очередь приводящие воз ниновению та называемых низочастотных сил реации.

2.3.1.2. Выравнивание)на*р+зо.)на).олеса)с)помощью рессорно*о)подвешивания Эипаж опирается а минимм на четыре площади онтата, находя щиеся на неровном пти, представляет собой статичеси неопределимю стртр, подобню стол, стоящем на неровном пол. Ка азано в разделе 2.2.1, для обеспечения эффетивноо направляющео силия нж на достаточная вертиальная нарза. Для предотвращения разрзи о леса, движщеося по пти с переосом, требется определенная жестость вертиальноо подвешивания.

2.3.1.3. Гашение)верти.альных).олебаний, передаваемых)на)п+ть В резльтате вертиальной динамии подвижноо состава динамиче сая нарза от нео передается через олеса на верхнее строение и осно вание пти. Динамичесие харатеристии подвижноо состава оазывают непосредственное влияние на элементы пти, таие, а рельсы, рельсо вые подлади, шпалы, балласт и подбалластный слой.

Типичными механизмами возбждения олебаний являются:

! вертиальная динамиа зова, возбждающая олебания в диапазоне частот от 1 до 30 Гц;

! нерлость олес (10 – 20 Гц);

! ползны и навары на олесах (10 – 20 Гц);

! неровности рельсов, таие, а стыи, следы босования.

Ораничениями, оторые препятствют созданию системы рессорноо подвешивания с оптимальными харатеристиами, являются:

! предел по минимальной вертиальной жестости в связи с ораничени ем разницы высот автосцепи соседних ваонов в порожнем и рже ном состоянии;

! пространство, отведенное для системы подвешивания, а таже напря жения, возниающие в ео онстртивных элементах;

o 2-10 x ! начальная стоимость системы подвешивания и расходы по ео техни чесом обслживанию и ремонт.

Точно та же имеются ораничения, препятствющие созданию опти мальноо пти, среди оторых наиболее типичными являются:

! стоимость рельсовых среплений;

! ораничения по стоимости материалов, оторые использются для бал ласта и в основании пти, и их объем;

! затраты на строительство, тещее содержание и ремонт пти.

Большинство аналитичесих моделей динамии пти влючает та на зываемю ерцевсю (Hertzian) жестость, оторая связана с деформаци ей олеса и рельса в зоне онтата под действием приложенной нарзи.

Это жестость высооо поряда, ассоциированная с высоочастотными вибрациями и дарами. Данные модели являются предметом исследова ния специалистов-птейцев и по этой причине рассмотрены в разделе, по священном подрельсовом основанию.

(Имеются и дрие модели пти: см., например, Коан А. Я. «Динамиа пти и ео взаимодействие с подвижным составом». М., «Транспорт», 1998, 326 с. — Прим. перевод.) 2.3.1.4. Типы%верти*ально0о%подвешивания Концептально в простейшем виде рессорное подвешивание по движноо состава состоит из четырех пржин, соединяющих верти ально четыре подшипниовых бсы двх олесных пар с зовом (рис. 2.11). Эти четыре пржины рассчитываются в пределах отведен ноо для них пространства на нарз от сравнительно небольшоо и леоо эипажа. Однао по мере величения размеров и массы по движноо состава должны приниматься во внимание следющие фа торы:

! возможность полощения неровностей пти пржинами входит в про тиворечие с предельной разностью высот автосцепи ваонов в рже ном и порожним состоянии;

Первичное Рис. 2.11. Простейшая систе- подвешивание ма рессорноо подвешивания o 2-11 x Рис. 2.12. Простейшая же лезнодорожная тележа ! пространство, занимаемое пржинами и асителями олебаний в зоне бс, ораничено;

! по мере величения вместимости ваонов величивается и их олесная база, что приводит повышению требований вертиальным проибам для обеспечения полощения неровностей пти.

Решение данной проблемы найдено в применении тележе. Тележа представляет собой онстрцию, сочетающю а минимм две олесные пары с соответствющим рессорным подвешиванием и шворневым со единением с зовом, а поазано на рис. 2.12. В аждой единице по движноо состава использются а минимм две тележи. Тележа яв ляется эвивалентом оротобазноо эипажа с ораниченным, но доста точным для полощения неровностей пти вертиальным проибом. К то м же несщая центральная опора имеет ораниченный диаметр. В он стрции тележи заложена возможность полощения дополнительноо переоса пти посредством обеспечения достаточноо зазора в боовых опорах.

Боковая рама Центральная опора Рис. 2.13. Тележа с жестой рамой o 2-12 x Применение тележе стало стандартным решением для железнодорож ноо подвижноо состава. С точи зрения восприятия вертиальной на рзи тележи бывают двх основных типов: с жестой рамой и трехэле ментными. Эти типы тележе отличаются а по онстрции, та и по системе рессорноо подвешивания.

2.3.1.4.1. Тележ%а'с'жест%ой'рамой Тележа с жестой рамой в вертиальном направлении ведет себя при мерно та же, а и модель простейшео эипажа, описанная выше. Она имеет жестю рам в форме бвы «Н», а поазано на рис. 2.13. Нарз а от зова передается через центральню опор и Н-образню рам на пржины, расположенные над бсами. Эти пржины, образющие верти альное рессорное подвешивание, выполняют все азанные выше фн ции.

Тележи этоо типа не нашли применения в тяжеловесном движении а способ передачи вертиальной нарзи по причинам:

! ораниченноо пространства для размещения пржин, имеющих необ ходимю несщю способность и проибы, в зоне бс;

! стоимости станови на тележе четырех отдельных омплетов пр жина/аситель олебаний;

! величенной стоимости Н-образной рамы из-за сложности изотовле ния с соблюдением требемых допсов.

Среди разных вариантов исполнения Н-образной рамы имеются, роме прочих, и таие, оторые за счет меньшенной жестости на изиб способ ны полощать переосы пти. Однао ни одна из таих онстрций не нашла широоо пратичесоо применения.

2.3.1.4.2. Трехэлементная'тележ%а Трехэлементная тележа, а видно из названия, состоит из двх боо вых рам (боовин), аждая из оторых в продольном направлении опира ется на подшипниовые бсы олесных пар. На рис. 2.14 поазана схема типичной трехэлементной тележи. Боовины поддерживают третий, по перечный элемент, именемый надрессорной (шворневой) балой. На этой бале расположены центральная шворневая опора, оторая соеди няет тележ с зовом. Каждый из этих трех элементов (две боовины и одна поперечная бала) представляет собой просто нарженню бал.

Блаодаря этом тележа является статичеси определимой стртрой, что позволяет ей работать в словиях неровностей пти без разрзи олес от вертиальной нарзи. Достоинствами таой онстрции для верти альноо рессорноо подвешивания являются:

! эффетивное восприятие переоса пти;

! сосредоточение пржин рессорноо подвешивания в двх омплетах, что обеспечивает преимщество в отношении числа и стоимости эле ментов подвешивания;

o 2-13 x Рис. 2.14. Трехэлементная тележа ! расположение пржин подвешивания в местах, де больше свободноо пространства, чем в зоне бс.

Недостатом онстрции является то, что масса боовин прибав ляется неподрессоренным массам олесных пар. К том же при таой онстртивной схеме динамиа тележи в поперечном направлении не оптимальна.

2.3.1.5. Демпфирование,в,рессорном,подвешивании С вертиальным рессорным подвешиванием объединены неоторые средства диссипации энерии, выделяющейся при движении подвижноо состава по пти с неровностями. В тяжеловесном движении для этоо обычно применяются фриционные элементы тоо или иноо типа. Фри ционные элементы имеют ряд недостатов, залючающихся в том, что они:

! имеют нелинейные харатеристии в фнции сила/перемещение;

! слонны проявлению сачообразноо трения (схватывание/соль жение);

! пропсают высоочастотные вибрации;

! подвержены изнашиванию.

Однао эти недостати фриционных элементов перерываются их до стоинствами, основными из оторых являются:

! низая начальная стоимость;

! простота онстрции и низая стоимость обслживания и ремонта.

2.3.2. Соединение,1олесных,пар,и,поперечное подвешивание В этом разделе рассмотрены способы, с помощью оторых использют ся присщие олесным парам направляющие свойства, а таже азаны их недостати. Ка отмечено в п. 2.1, одиночная несвязанная олесная пара o 2-14 x имеет таю онстрцию, что может обеспечивать вписывание в ривю без ребневоо онтата с рельсами и самоцентрирование при движении в прямой. Еще на ранней стадии развития технии железных доро было становлено, что свойство самоцентрирования (см. рис. 2.3) не сохраняет ся во всем диапазоне соростей движения единичной олесной пары. Это явление нестойчивости движения называется вилянием олесной пары.

Виляние олесной пары приводит величению амплитды поперечноо смещения, циличеси повторяющемся онтат ребней олес с рельса ми в прямых и ривых относительно большоо радиса и даже сход, ес ли сорение поперечноо перемещения достаточно для ватывания оле са на рельс. Однао довольно быстро было обнаржено, что нестойчи вость движения можно странить связыванием в оризонтальной плосос ти двх олесных пар, оторое способствет вписыванию в ривые и на правлению в прямых. Установлено, что жестость системы подвешивания межд тележой и зовом в поперечном направлении оазывает влияние на стойчивость движения и ходовые харатеристии подвижноо состава.

Создание системы рессорноо подвешивания, обеспечивающей опти мизацию способности а вписывания в ривые, та и направления в пря мых, ходовых харатеристи в поперечном направлении, а таже сопроти вляемость вилянию в словиях требований низой начальной стоимости и ремонтоприодности, вседа было проблемой для разработчиов таих систем.

2.3.2.1. Динами&а'э&ипажа В последние 30 лет было достинто лчшее понимание динамии системы подвешивания железнодорожноо эипажа. Устойчивость против виляния зависит прежде всео от поворотной (изибной) и сдвиовой жест ости межд двмя олесными парами. Эти понятия рассмотрены ниже.

Изибная жестость. Если две олесные пары разворачиваются одна относительно дрой в противоположных направлениях, а поазано на рис. 2.15, противодействие этом движению называется сопротивлением ловом поворот. Если это сопротивление линейно, то применительно олесным парам оно называется изибной жестостью.

Сдвиовая жестость. Если две олесные пары перемещаются одна от носительно дрой в поперечной плосости в противоположных направле ниях, сохраняя параллельность осей, это явление называется сдвиом (рис. 2.16). Если сопротивление этом перемещению линейно, то оно на зывается сдвиовой жестостью.

На рис. 2.17 приведены варианты онстртивных схем с разными ровнями жестости на изиб и/или сдви.

Исследования поазывают, что для обеспечения необходимой сопроти вляемости вилянию двх соседних олесных пар необходимо оптимальное сочетание жестости на изиб и сдви. Можно подобрать омбинацию этих параметров для оптимизации харатеристи проетиремой тележи.

Хотя мот быть выбраны самые разные величины жестости, однао с o 2-15 x Рис. 2.15. Режим изиба Рис. 2.16. Режим сдвиа Сдвиговая жесткость Изгибная жесткость Пример 1: Если выбран вариант с большой жестостью на изиб, нельзя в то же время вво дить в онстрцию тележи большю жестость на сдви. Это, а правило, справедливо для трехэлементной тележи, тележи с жестой рамой и приндительно станавливаю щейся тележи Пример 2: Если выбран вариант с малой жестостью на изиб, для обеспечения необходимой стойчивости против виляния требется ввести в онстрцию тележи большое сопротивле ние сдви. Это требование в общем слчае применимо самостанавливающейся тележе Рис. 2.17. Разные степени ораничения изибных и сдвиовых связей o 2-16 x ществет минимальная жестость в одном аспете, оторая требет отно сительно высоой жестости в дром, и наоборот. На рис. 2.17 рассмотре ны два примера возможных решений.

Выбором оптимальноо варианта с промежточными значениями жест ости а на изиб, та и на сдви можно достичь очень высоой стойчи вости при движении тележи. Причина, почем таой вариант не вседа принимается, связана с высоой начальной стоимостью, сложностью из отовления и техничесоо обслживания. Кроме тоо, онстрция с оп тимальными для новой тележи харатеристиами может не сохранять этот оптимм в течение всео сроа эсплатации, а онстрция, способ ная сохранять первоначальные оптимальные харатеристии в межре монтный период, может иметь слишом высою начальню стоимость. С дрой стороны, словия эсплатации и топорафии пти мот вносить орретивы в онретню онстрцию. С требованиями жестости не разрывно связаны требования более высоой точности соблюдения до псов в онстртивных элементах, посоль отлонения в элементах жестости рессорноо подвешивания ведт ачественном хдшению движения тележи.

Дрой важной чертой систем рессорноо подвешивания является на личие поперечной связи межд олесными парами и зовом через рам тележи и центральню опор. Сравнительно мяая связь, оторой зача стю трдно достинть, помоает в разделении масс зова и олесных пар, подобном меньшению неподрессоренных в вертиальном направле нии масс. Необходимо очень тщательно выбирать величин жестости та ой связи, посоль собственная частота подпрыивания зова лео входит в резонанс с периодичесими неровностями пти, таими, а рельсовые стыи, а таже с собственной инематичесой частотой пово ротных олебаний олесной пары.

2.3.2.2. Способность)*)вписыванию)в)*ривые и)направлению)в)прямых Ка же отмечалось, при наличии более чем одной олесной пары для обеспечения стойчивости при движении с обычными на пратие соро стями требется соединение олесных пар в оризонтальной плосости.

Способ, оторым это соединение осществлено, оазывает влияние на способность соединенных олесных пар вписываться в ривые.

2.3.2.2.1. Тележ*и)с)большой)жест*остью)на)из;

иб Высоая жестость на изиб приводит том, что две олесные пары остаются параллельными др др и, таим образом, не занимают ради альное положение при движении в ривых. Таие тележи имеют предел по способности вписываться в ривые без онтата ребней олес с рель сами. Этот предел зависит от ширины олеи, олесной базы тележи, о нсности олесных пар, зазора в олее и сопротивления тележи ловом поворот. Вписывание в ривю без асания рельсов ребнями олес поа o 2-17 x Положение чистого качения a 2C колесной пары Rc a = Rc a = Rc y y C11 C r0 r r0l V y Rc 2l Осевая ли ния пути y y C11 C r0 r 2a Rc a 2C Rc Рис. 2.18. Вписывание в ривю без онтата ребней олес с рельсами зано на рис. 2.18. Моменты в направлении по часовой стреле, возниаю щие от сил продольноо рипа, находятся в равновесии с моментами в на правлении против часовой стрели, возниающими от сил поперечноо рипа, и таим образом тележа находится в равновесии.

Обычно тележи для нормальной олеи (1435 мм), имеющие олесню баз ооло 1,8 м, мот вписываться в ривые радисом от 1500 до 2000 м без ребневоо онтата. В этих словиях и при достаточной точности вза имноо расположения элементов тележи поперечный и продольный рип мал, а вредное воздействие тележи на рельс и пть сведено минимм.

Изнашивание поверхности атания и рабочей рани олови рельса мини Rc — радиус кривой, м Поперечное смещение, мм Поперечное смещение, мм 2l = 1507 мм Rc = 200 м Rc = 200 м 2a = 1830 мм r = 457 мм Rc = 500 м Rc = 1000 м Конусность 0, 14 Rc = 500 м 7 Конусность 0,2 Rc = 1000 м 0 200 700 1200 1700 2200 1250 1750 2250 2750 3250 3750 4250 Радиус кривой, м База тележки, мм Рис. 2.19. Зависимость поперечноо смещения Рис. 2.20. Зависимость поперечноо смеще олесной пары от радиса ривой при различ- ния олесной пары от олесной базы тележи ной онсности олесной пары при различных радисах ривой o 2-18 x Рис. 2.21. Контат ребня Fa олеса с рельсом при дви жении в ривой Fпрод Fпрод P V 2l P Fпрод Fпрод 2a Fa мально, но после пропса поездной нарзи поряда 200 млн. т бртто обнарживается неоторое пластичесое течение металла с поверхности атания внешним сторонам наржноо и внтреннео рельсов. Это явле ние может быть исправлено шлифованием.

На рис. 2.19 и 2.20 поазана взаимосвязь азанных переменных вели чин (радиса ривой, онсности олеса, базы тележи, поперечноо сме щения).

В ривых радисом менее 1500 м, при малой онсности олес, мень шенном зазоре в олее, больших наршениях непрерывности поверхности атания рельсов, а таже ода в составе поезда есть ваоны с плохо на правляемыми в олее тележами, имеет место ребневой онтат, а тележ а занимает положение, поазанное на рис. 2.21.

Моменты сил Fa поперечноо рипа, возниающие от наличия лов набеания олеса на рельс и направленные против часовой стрели, оа зываются больше моментов в направлении по часовой стреле, возниаю щих от сил Fпрод продольноо рипа, и поэтом должны быть дополнены силами на ребне. При этом имеет место онтат межд олесом и рельсом, подобный поазанном на рис. 2.10 и сопровождающийся боль шим изнашиванием зоны выржи олови рельса и повышенным плас тичесим течением материала в направлении внешней стороне внтрен нео рельса. Лбриация не изменяет баланс сил на тележе при движении в ривой, но вводит механизм пониженноо изнашивания межд олесом и рельсом.

Дальнейшие исследования позволили оценить варианты словий рабо ты системы олесо — рельс и дать неоторые реомендации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.