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:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 11 |

«ОБОБЩЕНИЕ передово-о.опыта тяжеловесно-о.движения: вопросы.взаимодействия ;олеса.и.рельса ox GUIDELINES ...»

-- [ Страница 5 ] --

4. Повреждения внтреннео рельса ривых чаще всео происходили из-за ширения олеи.

Канадсие омпании — изотовители рельсов пришли вывод, что по лчить леированню обычным образом сталь с большим пределом те чести и при этом ислючить ее повышенню хрпость весьма трдно. По этом с 1984. Canadian Pacific пристпила ладе рельсов с термопроч ненной оловой из хромистой стали твердостью 350 – 390 HB, изото вленных в Японии. Сталь этих рельсов была том же металлричеси более чистой, посоль имела меньше примесей в виде хрпих осидных влючений, оторые являлись местами зарождения поперечных трещин.

Для лади в ривых железная дороа запила рельсы массой 68 /м, чтобы полчить дополнительные преимщества за счет величения на 5 мм допса на вертиальный износ рельсов.

Рельсы из Японии с прочненной оловой имели меньшие износ и пластичесю деформацию, а таже величенный на 25 – 100 % сро слжбы. Кроме тоо, эти более металлричеси чистые рельсы не имели выходов из строя в начальный период эсплатации, оторый обычно ха ратеризется ранним появлением большоо оличества поперечных тре щин. С дрой стороны, неоторых японсих рельсов с прочненной оловой появились лбоие вырашивания на рабочей вырже, ото рые, а полаали, происходили из-за тоо, что профиль олови проч ненных рельсов не мо быстро приходить в соответствие с профилем о лес, вследствие чео выржа подвералась значительным «точечным»

нарзам.

Для предотвращения ширения олеи в ривых шпалы из мяой древе сины были заменены шпалами длиной 274 см из древесины твердых пород.

Рельсовые подлади длиной 36 см заменили подладами длиной 41 см с длинением в наржню сторон пти для меньшения вероятности рас антови рельсов.

Исследования методов шлифования рельсов, проведенные с четом по ложительноо опыта железной дорои Pilbara в Австралии, де при восста новлении профиля рельсов ем придавали асимметричню форм, поаза ли, что избирательное шлифование наржной стороны внтреннео рельса ривых может обеспечить снижение на 40 % интенсивности нарастания волнообразноо износа. Это таже обеспечивает неоторое облечение o 4-11 x при онтате поверхности атания олес с проатом в ртых обратных ривых при ширении олеи. На наржном рельсе избирательное шлифо вание рабочей выржи привело снижению темпа образования выра шиваний. Внедрение этих мероприятий было облечено блаодаря перво начальном шлифованию олови рельсов по радис 200 мм. Периодич ность шлифования таже была постепенно изменена с доведением интер вала межд очередными шлифованиями до наработи 16 млн. т (по воз можности за один проход) с целью лчшения профиля рельсов и предот вращения поверхностноо трещинообразования. Все это вместе с исполь зованием более металлричеси чистых и прочных рельсовых сталей оа залось весьма полезным с точи зрения странения волнообразноо износа рельсов а основной причины их преждевременной замены.

В отношении олес СРR начала эспериментировать с различными их профилями еще в онце 1970-х одов, предполаая, что придание новым олесам «изношенноо» профиля странит приработочное изнашивание, соращающее сро слжбы олес типа AAR 1 с онсностью 1:20, оторые применялись в то время. Профиль «изношенноо олеса» был введен в Ев ропе в 1934. проф. Хойманном (Heumann), оторый полаал, что про филь, обеспечивающий одноточечный онтат при движении в ривых, бдет лчше работать, чем в слчае обычноо двхточечноо онтата.

Эта идея впоследствии была по достоинств оценена специалистами железной дорои Canadian National (CN), де в начале 1970-х одов внедри ли профиль Хойманна с толстым ребнем на олесах лоомотивов, рабо тающих в орных словиях. Кода эсперименты поазали, что сро слж бы олес до полноо износа (первоначально ораничивавшийся износом ребня) величился в 2 раза по сравнению с олесами, имевшими обычный профиль AAR 1:20 с более тоним ребнем, профиль Хойманна с толстым ребнем (профиль А) был принят на CN в ачестве стандартноо. Ассо циация америансих железных доро (AAR), внимательно следившая за спехами CN, на основании исследований различных олес и рельсов раз работала аналоичный профиль изношенноо олеса, представленный в 1986. в ачестве стандартноо профиля AAR 1B.

Впоследствии разработанный CN профиль олес А был постепенно за менен новым AAR 1B а стандартным для отрасли. Профиль 1В, помимо тоо, что обладал мноими достоинствами профилей изношенноо олеса, обеспечивал таже хороший баланс параметров, необходимый для лчше ния вписывания в ривые и меньшения виляния тележе, хотя имел меньшю толщин в области основания ребня олес по сравнению с про филем А.

Соласно резльтатам испытаний, проведенных затем на несольих железных дороах Канады, оазалось, что олеса с профилем AAR 1B, од нао, не вполне соответствют рельсам. Та, CN пришла вывод, что о леса AAR 1B вплоть до достижения примерно 60 тыс. м приработочноо пробеа имеют двхточечный онтат с рельсами в ривых малоо радиса, из-за чео имеет место высоий ровень просальзывания, вызывающео износ. В то же время использемым на CN олесам с профилем Хойманна o 4-12 x Рис. 4.1(б). Второе пооле- Профиль AAR 1B с тонким гребнем ние профилей олес NRC, Профиль AAR MK стойчивых вырашива нию (NRC-ASW) в сравне- 1,5 мм 1,5 мм нии с профилем AAR для приработи требовалось ооло 30 тыс. м, а с последющими ео мо дифиациями – менее 8000 м. На железной дорое Quebec Cartier Mining (QCM) профиль ААR 1В был признан основной причиной выхода из строя олес в период первых 20 тыс. – 30 тыс. м пробеа из-за большоо числа вырашиваний на поверхности атания, вызванных онтатной ста лостью. После тоо а QCM применила на своих олесах профиль Хой манна, в ходе сравнительных эсплатационных испытаний выявилось, что этот профиль соратил примерно на 60 % вырашивания на поверх ности атания. Достоинства оптимизированноо профиля олес QCM по бдили в 1996. Ассоциацию железных доро Канады дать порчение раз работать профиль стойчивоо вырашиваниям олеса (NRC-ASW) для пара специализированных ваонов, использемых для перевози зерна и ля.

Профиль NRC-ASW представляет собой профиль изношенноо олеса и разработан для минимизации просальзывания и онтатных напряже ний, вызывающих онтатно-сталостное вырашивание на поверхности атания стальных олес. Этот профиль имеет следющие еометричесие отличия в сравнении с профилем ААR 1В (рис. 4.1(б)):

! в зоне, прилеающей основанию ребня, толщина обода величена на 1,5 мм, что значительно лчшает харатеристии вписывания олес ной пары в олею и меньшает просальзывание и износ;

! онсность 1:20 в зоне онтата олеса с рельсом (таая же, а про филя ААR 1B) сохраняет стойчивость олеса против виляния в прямом пти стандартной олеи;

! еще одно заметное изменение профиля сделано наржноо рая оле са в зоне сбеа для дальнейшео лчшения вписывания олесной пары в олею и сщественноо длинения сроа до образования ложноо ребня.

Помимо исследования профиля NRC-ASW, железная дороа CPR про вела испытания олес восьми разных типов из сталей различноо хими чесоо состава и чистоты. Колеса с миролеирющими добавами счита ются перспетивными, однао их оцена продолжается.

o 4-13 x 4.6(б)." Преим(щества"само(станавливающихся"тележе со"связями"межд("бо5овинами CPR заинтересовалась радиальными тележами (оси олесных пар та их тележе автоматичеси ориентирются по радис ривой) после хо довых испытаний в начале 1980-х одов ваонов с тележами типов Barber Sheffel и DR-2, олеса оторых имели износ ребня в 4 раза меньший, чем олеса онтрольных тележе. Дальнейшие расширенные эсплатацион ные испытания с 240 ваонами, оснащенными самостанавливающимися тележами, подтвердили азанный положительный эффет, а таже по азали дополнительный, залючающийся в том, что таих тележе со ратилось на 2/3 число слчаев вырашивания на поверхности атания за счет меньшео поперечноо просальзывания при движении в ривых.

Важным с эономичесой точи зрения было то, что модернизированные тележи имели ходовые харатеристии, оторые оазались сравнимыми с харатеристиами новых тележе. С 1989. тележи с поперечными связя ми стали стандартными для левозных ваонов CPR.

Недавно выполненный анализ поазал, что связи межд боовинами лчшают примерно на 40 % ходовые харатеристии олесных пар ле возных ваонов, тем самым величивая их средний сро слжбы с 325 тыс.

до 453 тыс. м, при том что масса бртто ваонов возросла со 120 до 130 т.

Кроме тоо, измерения поазали, что при работе с поездами, оторых ваоны оснащены радиальными тележами, потребление топлива лоомо тивами на тя поездов меньшается на 5,8 %.

Помимо лчшения ходовых харатеристи олесных пар и повышения топливной эономичности, проведенная недавно разбора при ремонте тележе со связями поазала, что после 225 260 м пробеа их злы имели износ настольо малый, что они моли бы выполнить еще больший пробе без ремонта.

Для онтроля за выходом из строя рельсов, олес и подшипниов вследствие вырашивания CPR становила в 1987. в двх местах на марш рте следования левозных поездов дететоры для выявления олес с пол знами. Датчии дететоров реаировали на дарные воздействия от по движноо состава на рельсы, превышающие 63,5 т, отмечая при этом неис правные ваоны, оторых необходимо произвести замен олес. В на стоящее время в стратеичеси важных местах на сети CPR становлено 11 таих дететоров дефетных олес.

4.7(б)." Высо5о5ачественные"рельсовые"стали и"(величение"сро5а"сл(жбы"рельсов"по"износ( Опыт эсплатации японсих рельсов с поверхностно прочненной о ловой поазал преимщества применения более металлричеси чистой стали, обладающей более высоими твердостью и пределом течести. Бы ла становлена таже необходимость онтроля за онтатными напряже ниями при взаимодействии олеса и рельса, в значительной мере завися o 4-14 x щими от степени онформности их профилей. Посоль за счет примене ния сталей повышенноо ачества дается снизить рис выхода рельса из строя, то можно допстить больший износ поперечноо сечения олови.

Впоследствии Canadian Pacific пристпила реализации прораммы ро ста величины масимально допстимоо износа рельсов. Эта прорамма влючала:

1. Частое восстановление профиля рельса для снижения онтатных напряжений;

2. Релярное измерение с помощью лазера поперечноо сечения рель сов, чтобы иметь сведения о фатичесом состоянии рельсов во всех ри вых сети;

3. Более частое проведение льтразвовой дефетосопии рельсов с целью меньшения риса возниновения внтренних дефетов;

4. Компьютерный анализ интенсивности износа для пронозирования оптимальных сроов замены рельсов;

5. Улчшение металлричесоо ачества рельсовых сталей на большей лбине от поверхности олови рельса в предвидении более высоих на пряжений в основном металле.

Были становлены допси на масимальные отлонения профиля рельса от эталона, оторые затем использовались для разработи про раммы шлифования рельсов, с тем чтобы меньшить повреждения, вы званные повышенными онтатными напряжениями. В это же время эта лонные параметры профиля были изменены с целью придания ем боль шео соответствия с профилем изношенноо олеса, а величина подреза рабочей выржи олови рельса меньшена для сохранения баланса межд требованиями обеспечения хорошео вписывания олесных пар в олею и меньшения вероятности сталостных повреждений рабочей вы ржи. В прямых, в ривых малоо, среднео и большоо радиса пред смотрено применение рельсов с разными профилями. Чем меньше радис ривой, тем большими должны быть подрез рабочей выржи олови внтреннео рельса и снятие ее наржной рани. Периодичность шлифова ния рельсов была сохранена, чтобы обеспечить заблаовременное даление поверхностных трещин, прежде чем они приведт вырашиванию метал ла на поверхности. Блаодаря постоянном онтролю за образованием тре щин на поверхности рельса достинто ислючение больших поврежде ний, оторые способствют возниновению волнообразноо износа.

Более тщательная льтразвовая дефетосопия рельсов еще больше снизила рис возниновения сталостных повреждений и значительно по высила вероятность обнаржения дефетов в рельсах еще до их развития до выбраовочной величины и тем более до тоо, а они бдт представ лять сщественню роз разршения рельса в эсплатации.

Еще одним фатором, способствовавшим меньшению сталостных повреждений рельсов, было внедрение в 1987. японсих рельсов из леи рованной стали с лбоим термопрочнением олови. Твердость рельсов с лбоим прочнением олови на поверхности атания достила 370 – 390 НВ, повысился предел течести, а таже сохранилась твердость по o 4-15 x ряда 340 HВ на лбине 18 мм от поверхности олови. В прямых и ри вых среднео радиса CPR применила рельсы промежточноо ласса твердостью 325 – 340 НВ, выпс оторых с обеспечением достаточной ме таллричесой чистоты освоен в настоящее время анадсими изотови телями. У этих рельсов предел течести поверхностноо слоя оазался ве личины, при оторой ранее отмечались сильная пластичесая деформация и волнообразный износ. Кроме тоо, CPR стала запать рельсы, изна чально имеющие радис олови 200 мм, т. е. таой же, а полчаемый при шлифовании рельсов в пти.

После внедрения азанных мероприятий, а именно шлифования рель сов за один проход, более частой дефетосопии и применения рельсов с более лбоим прочнением и более высоим пределом течести преоб ладающей причиной замены рельсов в ривых стал износ. Это побдило СРR изчить возможность величения масимально допстимоо износа, что сраз дало бы большю эономию за счет соращения затрат на замен рельсов.

Новые нормы допстимоо износа рельсов привели том, что средняя потеря металла олови по износ может быть величена с 25 до 35 – 40 %.

Эти предельные величины были подреплены тщательным анализом на пряжений в рельсах по метод онечных элементов и рассчитаны та, что бы внтренние напряжения в рельсе не превышали 2/3 предела течести в лбине олови рельса, де чаще всео отмечается зарождение наиболее опасных дефетов, таих, а вертиальные трещины.

Было становлено, что новые величенные значения допстимоо из носа не повышают вероятность разршения рельсов, но при превышении этих значений рельс бдет изнашиваться быстрее. Более тоо, при значи тельном их превышении может произойти (и происходит) разршение рельса.

Ключевыми элементами в ислючении превышения предельно допс тимоо износа в эсплатации являются точное знание состояния рельса и возможность пронозирования оптимальноо сроа ео замены. Это до стиается применением оптичесой технолоии измерения параметров рельса. СРR впервые применила систем оптичесоо измерения рельсов LITESLICE на птеизмерительном ваоне в 1992. и затем в 1994. заме нила ее на более точню лазерню измерительню систем LASERAIL. В настоящее время СРR измеряет износ рельсов 3 раза в од и имеет ом пьютерню прорамм, оторая позволяет пронозировать износ на 5 лет вперед. Это таже позволило обеспечить централизованное планирование деятельности рельсовоо хозяйства железной дорои, посоль полчен ные с помощью омпьютера пронозы представляют исходню информа цию для таоо планирования.

o 4-16 x 4.8(б)." Увеличение"на+р-з/и"на"ось"и"применение"тя+и с"эле/тричес/ой"передачей"переменно+о"то/а Достинтый онтроль износа рельсов и олес стал атализатором по вышения осевых нарзо а наиболее эффетивноо способа снижения эсплатационных затрат. Увеличение рзоподъемности ваонов и мень шение отношения массы их тары рзоподъемности соращает пробе ваонов, требемый для освоения определенноо объема перевозо, и рас ходы на их техничесю эсплатацию. Если пть находится в хорошем со стоянии и соответствет расчетном объем перевозо, затраты на ео со держание и ремонт возрастают всео на 12 – 14 % от всей сммы перемен ных затрат на перевози, и этот прирост перерывается меньшением рас ходов на топливо, оплат трда лоомотивных бриад и техничесю эс платацию лоомотивов.

В 1995. Canadian Pacific становила предельню масс бртто четырех осноо рзовоо ваона равной 125 т, а затем повысила ее до 130 т. Ис пользование радиальных тележе со связями межд боовинами обеспечи ло снижение повреждаемости рельсов на линии с ривыми малоо радиса. Были приобретены левозные ваоны новой онстрции с алю миниевыми зовами, оторых странены сталостные разршения свар ных швов, свойственные прежним алюминиевым онстрциям. Блаода ря этим ваонам отношение рзоподъемности таих ваонов массе тары доведено до 5,2 при массе бртто 130 т.

В 1996. CPR перешла на тепловозы мощностью 4400 л. с. с элетри чесой передачей переменноо тоа. Эти новые лоомотивы использова лись сначала для провери их влияния на поверхность атания рельсов с целью отработи алоритмов онтроля босования. При оэффициенте сцепления лоомотивов, возросшем с 19 до 38 % в продолжительном ре жиме и до 48 % при троании с места, на рельсы действют значительные продольные асательные силы, но, и это более важно, необходимо, чтобы в таих словиях сцепления в зоне онтата олеса с рельсом не происхо дило просальзывания. После модернизации омпьютеризированной системы онтроля за миробосованием олес ранее отмечавшиеся по вреждения поверхности рельса прератились, и теперь лоомотивы с эле тричесой передачей переменноо тоа не вызывают таих повреждений рельсов, оторые не моли бы быть странены обычным шлифованием. В настоящее время изчается возможность использования для вождения левозных поездов лоомотивов мощностью 6000 л. с. с радиальными те лежами. Полаают, что их внедрение обеспечит дальнейшее соращение эсплатационных расходов.

4.9(б)." Дальнейшие"меры"по"снижению"расходов В эсплатации было замечено, что повреждаемость рельсов величива ется, если происходит ширение олеи более чем на 13 мм. Это, вероятно, обсловлено тем, что олесо начинает более часто онтатировать изно o 4-17 x шенной до проата частью поверхности атания с наржной ранью олов и внтреннео рельса ривой.

Та а на Canadian Pacific преимщественно использются деревян ные шпалы, дороа была вынждена на линиях западной части сети страны, де эсплатирются лоомотивы с элетричесой передачей пе ременноо тоа и имеют место большие осевые нарзи, применить в ривых малоо радиса заершенные остыли. Была принята таже про рамма замены остыльных рельсовых среплений среплениями с ата ной пластиной, держиваемой пятью шрпами с пржинными шайбами и е-образными собами типа Pandrol. Срепления этой системы созданы для обеспечения дополнительной безопасности с точи зрения расантови рельсов и меньшения износа деревянных шпал, лавным образом, за счет предотвращения смещения рельсовых подладо и последющео среза ния волоон древесины в местах опирания рельсов. Однао самым важ ным побочным эффетом от ее применения стало величение в 2 раза сро а слжбы рельсов в ривых блаодаря том, что ширина олеи находится под онтролем, а рельс не имеет возможности свободноо поворота, чем обеспечиваются хорошие словия ео онтата с олесом.

Кроме тоо, положительный эффет был достинт от продолжающей ся лади в ривых рельсов из более твердых и металлричеси чистых сталей. Измерения профиля рельсов поазали, что рельсы из твердых ста лей в течение более длительноо времени сохраняют низий ровень по верхностных напряжений, меньше подвержены возниновению поверх ностных трещин и обладают высоой сопротивляемостью пластичесой деформации и образованию волнообразноо износа. В резльтате CPR на ольном маршрте соратила число шлифований рельсов с четырех до трех в од и стала выполнять шлифование преимщественно за один про ход. Интервал межд очередными шлифованиями рельсов по пропс по ездной нарзи в настоящее время составляет 23 млн. т бртто, а ежеод ная эономия – 676 тыс. анад. дол. Шаблоны для шлифования рельсов настроены таим образом, чтобы обеспечивалась онформная еометрия профиля, что позволило снизить толщин даляемоо при шлифовании слоя металла с 60 % общей потери металла олови рельса по вертиали за счет шлифования до 40 % при одновременном обеспечении онтроля за образованием на поверхности сталостных повреждений.

Недавно CPR применила в ривых рассматриваемоо маршрта рельсы из низолеированных заэвтетоидных сталей с минимальной твердостью 370 НВ. Эти стали содержат больше лерода и цементита с большей тол щиной пластин. Резльтаты эсплатационных испытаний поазали, что сро слжбы таих рельсов по износ величился на 10 % для внтренних рельсов ривых и на 25 % для наржных рельсов. Рельсы оазались более стойчивыми поверхностном трещинообразованию и хорошо работали на смятие. На железной дорое испытывали таже рельсы типа AREMA 141 массой 71 /м. Эти рельсы привлеательны тем, что допсают допол нительное величение на 5,6 мм допстимоо вертиальноо износа и пол ностью совместимы с ложенными ранее рельсами типа 136RE.

o 4-18 x В 1999. CPR залючила онтрат на исследование ситации с лбриа цией рельсов с помощью новой станови для измерения оэффициента трения. Резльтаты исследования поазали наличие больших возможно стей величения сроа слжбы рельсов за счет становления и последю щео поддержания оптимальноо оэффициента трения на боовой по верхности олови рельсов.

CPR предприняла попыт реализовать на 80-м испытательном поли оне реомендации Центра транспортных технолоий США (TTCI) по правлению трением. Эти доменты разработаны в целях защиты внт ренней поверхности рельсов, меньшения ширения олеи и повышения топливной эономичности. В них предсмотрено следющее:

! поддержание разности оэффициентов трения на поверхности атания олови рельса слева направо не более 0,1;

! поддержание оэффициента трения олеса на поверхности атания о лови рельса не менее 0,30;

! обеспечение оэффициента трения на боовой поверхности рельса ме нее 0,25.

Для достижения азанных целей в оптимально выбранных местах пти становили новые элетронные лбриаторы с двмя подающими штанами длиной 140 см с 48 смазывающими соплами на аждом рельсе. Была приме нена более эффетивная и дороая онсистентная смаза. Несмотря на двоенное по сравнению с обычным расстояние межд лбриаторами, они обеспечивали заданный оэффициент трения на боовой поверхности рельсов (0,25 µ). Вместе с тем поддержание заданноо оэффициента тре ния на поверхности атания рельсов оазалось трдной задачей. Тем не менее резльтаты испытаний поазали, что боовой износ рельсов снизил ся на 75 %, вертиальный износ наржноо рельса на 10 %, но вертиаль ный износ внтреннео рельса величился на 15 %. Ожидают, что в бли жайшем бдщем блаодаря дальнейшем совершенствованию технолоии смазывания поверхности атания бдт в полной мере реализованы воз можности лбриации в отношении эономии топлива.

Дрим важным новшеством является планиремая начиная с 2001.

лада рельсов из низолеированных заэвтетоидных сталей в ривых малоо радиса. Новые рельсовые стали имеют большее содержание ле рода, повышенные твердость и предел течести, но без потери пластич ности, обычно наблюдающейся при величении содержания лерода. Это достинто за счет величения толщины пластин цементита. На ранней стадии испытаний таих рельсов в эсплатации было отмечено величе ние на 10 % сроа слжбы внтренних рельсов и на 25 % наржных рель сов ривых по сравнению с рельсами из низолеированной стали с лбо им прочнением олови.

Эономичесие выоды ожидаются таже от замены в ачестве стан дартных рельсов типа 136RE на рельсы типа AREMA 141. Рельсы типа допсают больший на 20 % вертиальный износ при повышении затрат на лад всео на 5 – 7 %. Сейчас эти рельсы проходят испытания перед o 4-19 x их принятием в ачестве стандартных для маистральных линий западной части сети дорои.

Проведены исследования влияния проата на поверхности атания о лес левозных ваонов, чтобы определить, стоит ли восстанавливать про филь олес, имеющих лбин проата более 3 мм, при отором имеет место хдшение харатеристи движения в ривых. Было выявлено, что доля таих олес левозных ваонов составляет всео 4 % их общео чис ла, т. е. меньше, чем 6 %-ная доля олес той же атеории в ваонном пар е железных доро США, определенная ТТСI.

4.10(б)."Рез&льтаты Стратеия лчшения онтроля за износом олес и рельсов на ольном маршрте железной дорои Canadian Pacific предсматривает непрерывный эволюционный процесс, в ходе отороо постоянно обеспечиваются ба ланс межд износом рельсов, правление рисом выхода их из строя, со ласование профилей олес и рельсов в меняющихся словиях эсплата ции. Работа в этом направлении ниода не бдет завершена, посоль онрентное давление на мировом рыне ля требет непрерывноо снижения эсплатационных затрат. На железной дорое CPR стратеия онтроля за износом олес и рельсов доазала свое большое значение не тольо а средство соращения затрат в олесном и рельсовом хозяйстве, но и а средство снижения эсплатационных расходов за счет повыше ния осевых нарзо и меньшения расхода топлива.

Если сравнить с прошлым, то в 1970. средний сро слжбы олес по пробе составлял всео 280 тыс. м, тода а в настоящее время он дости ает 453 тыс. м. Средний сро слжбы рельсов по пропс поездной на рзи на ольном маршрте с большим оличеством ривых возрос с 293 млн. до 612 млн. т бртто. В сочетании с вводом в эсплатацию новых лоомотивов с элетричесой передачей переменноо тоа и повышенны ми осевыми нарзами все это позволило соратить на 25 % дельные (в пересчете на 1 ваоно-м) эсплатационные расходы и на 15 % затраты на топливо.

o 4-20 x Часть&4(в).&РАБОТА&КОЛЕС&И&РЕЛЬСОВ НА&ЖЕЛЕЗНОЙ&ДОРОГЕ&CARAJAS Авторы: Риардо Шмитт МАРТИНС (Ricardo Schmitt Martins) и Роналдо Жозе КОШТА (Ronaldo Jos Costa), CVRD 4.1(в).& Введение Железная дороа Carajas является частью омплеса Carajas Iron Ore Project, объединяющео рдни по добыче железной рды, железню доро, порт и принадлежащео омпании CVRD/EFC (Companhia Vale do Rio Doce). По этой железной дорое осществляются рзовые и пассажирсие перевози на севере и северо-востое Бразилии. Она представляет собой одноптню линию длиной 892 м с шириной олеи 1600 мм, соединяю щю район Каражаса с портом Сан-Лис. Основной перевозимый по ней рз – железная рда. Ка правило, рдовозный поезд состоит из двх ло омотивов и 206 ваонов массой 122 т бртто аждый.

4.2(в).& Предыстория 4.2.1(в).& Колеса Соласно первоначальном проет в ваонах для перевози железной рды типа GDT применялись олеса диаметром 965 мм, допсающие од н переточ для восстановления профиля. Ожидалось, что с четом осо бенности линии, на 73 % длины состоящей из прямых и на 27 % из ривых минимальным радисом 783 м, средний сро слжбы олес без обточи б дет равным 500 тыс. м. Однао сраз же после начала эсплатации же лезной дорои в 1985. на олесах стали появляться поверхностные дефе ты, и поэтом сро их слжбы оазался ораздо меньше ожидаемоо и со ставил 350 тыс. м (рис. 4.1(в)).

В первое время поверхностные дефеты были обнаржены 10 % олес.

Они возниали и ованых, и литых олес в том же соотношении и с одинаовой периодичностью.

Доля годных колес, % Рис. 4.1(в). Кривая сро а слжбы олес без 0 300 600 900 1200 переточи Пробег, тыс. км o 4-21 x Вначале предполаали, что причиной возниновения дефетов были тольо тормозные силы, мнооратно повторяющиеся из-за большоо о личества останово на боовых птях, посоль на железной дорое си нализация отстствовала.

Для снижения вредноо влияния дефетов были приняты меры, опи санные ниже.

4.2.2(в)." Обзор"проведенных"работ 4.2.2.1(в)." 1986"0од В 1986. CVRD/EFC становила онтаты с омпаниями — изотовите лями ваонов, тормозноо обордования и тормозных олодо для обсж дения вознишей проблемы. Представители сторон решили образовать техничесю рпп по сбор информации для последющео анализа про блемы.

Резльтаты. Грппа работала без особоо спеха и не мола выработать соответствющие реомендации.

4.2.2.2(в)." 1987"0од В 1987. CVRD/EFC залючила онтрат с Бразильсим ниверсите том для изчения данной проблемы. Для исследований использовали ин стрментованные тележи и олесные пары, для оцени динамичесих ха ратеристи тележи и выделения тепла при взаимодействии олес и тор мозных олодо во время торможения. Оба этих параметра исследовались на всем протяжении маршрта следования поезда.

Уже в 1987. CVRD/EFC на основе полченных резльтатов предпри няла определенные меры:

1) расширила область применения динамичесоо торможения;

2) пристпила обточе олес при появлении дефетов;

3) меньшила оличество останово в пти;

4) странила С-РЕР;

5) начала использовать олеса с тоним ребнем, чтобы обеспе чить бльшю свобод перемещения олесной пары относительно рельсов;

6) стала время от времени менять направление движения ваонов;

7) провела измерения фатичесих оэффициентов тормозноо нажа тия ваонов;

8) испытала ваоны с изолированным тормозом;

9) залючила онтрат с межднародной инжинириновой омпанией. В ходе онтратных работ были предприняты следющие действия:

9.1) создано измерительное обордование для эсплатационных испытаний, обеспечивающее:

9.1.1) измерение профиля олес;

9.1.2) оцен дарных нарзо;

9.1.3) измерение ла набеания олеса на рельс;

o 4-22 x 9.1.4) измерение онтатных нарзо;

9.2) измерены остаточные напряжения в олесах, имеющих дефе ты на поверхности атания в различных стадиях развития;

9.3) проведены терморафичесие измерения олес при торможе нии;

9.4) осществлен мониторин состояния олес и создана система обработи данных;

9.5) обработаны данные мониторина и проведен анализ образцов дефетных олес;

9.6) составлен отчет.

10) Испытала импортные тормозные олоди.

11) Провела исследования материалов.

Резльтаты. Залючение Бразильсоо ниверситета свидетельствовало, что нарева олес в резльтате трения тормозных олодо о поверхность атания недостаточно, чтобы быть причиной повреждений, а силы, возни ающие от динамии тележи, являются допстимыми.

Обточой олес можно величить сро их слжбы.

Межднародная инжинириновая омпания пришла вывод, что не обходимо разработать и внедрить новый профиль олес.

Все дрие мероприятия не дали сольо-нибдь сщественноо лч шения.

Главными проблемами оставались:

1) большое оличество ваонов, отправляемых для ремонта в депо, что сщественно снижало эсплатационню отовность пара;

2) не поддающиеся восстановлению дефеты бсовых подшипниов из-за значительных дарных нарзо;

3) повреждения пти из-за больших динамичесих сил;

4) разршения олес.

4.2.2.3(в)." 1988"#од В 1988. CVRD/EFC решила снизить зарз ваонов на 10 т, чтобы оценить эффет меньшения осевой нарзи, а таже начала использо вать олеса, допсающие переточ два раза.

В этом же од CVRD/EFC вновь залючила онтрат с межднародной омпанией, той самой, оторая реомендовала применить новый профиль олес. Главной целью новоо онтрата было продолжение работ по созда нию новоо профиля олеса. В резльтате были предложены два лчшен ных профиля.

Резльтаты. Снижение осевой нарзи не повлияло на повреждаемость олес.

Внедрение олес, оторые можно перетачивать два раза, обеспечило продление сроа слжбы олес (рис. 4.2(в)), та а стало возможным сни мать больший слой металла.

o 4-23 x Рис. 4.2(в). Кривая сро Доля годных колес, % а слжбы олес с двх 80 разовой переточой 0 300 600 900 1200 Пробег, тыс. км Однао олеса с предложенными модифицированными профилями не поазали лчшения в сравнении с олесами, имеющими стандартный профиль с онсностью 1:20.

4.2.2.4(в)." 1989"#од В 1989. CVRD/EFC залючила новый онтрат с дрой межднарод ной оранизацией, оторая предположила, что появление дефетов на по верхности атания связано с словиями взаимодействия олеса с рельсом и реомендации по их странению должны основываться на теории меха нии онтатноо взаимодействия. Отсюда следовало, что необходимо обеспечить низие онтатные напряжения в онтате олесо — рельс и использовать олеса из материала большей твердости. С этой целью пред сматривалось обеспечить следющее:

1) низие онтатные напряжения за счет:

1.1) правления еометрией олеса птем:

1.1.1) снижения интенсивности изнашивания за счет странения виляния тележе, смазывания ребней лоомотивных олес, лчшения прохождения ривых;

1.1.2) профилатичесой обточи олес;

1.2) правления еометрией рельса птем:

1.2.1) механичесой обработи рельсов (шлифования олови и строжи), первоначально тольо для исправления, а затем в профилатичесих целях;

1.2.2) меньшения пластичесой деформации металла олови применением лбриации;

1.2.3) странения износа рабочей выржи олови рельса при менением лбриации и лчшением словий прохождения по движным составом ривых;

2) бльшю твердость за счет:

2.1) недопщения использования олес с низой исходной твер достью металла;

2.2) недопщения перерева олес.

o 4-24 x Резльтаты. Неоторые реомендации помоли лчшить взаимодей ствие олес и рельсов, обеспечив, лавным образом, снижение повреждае мости рельсов.

4.2.2.5(в)." 1990"#од В 1990. CVRD/EFC запила портальный олесотоарный стано, чтобы пристпить реализации прораммы обточи олес.

Резльтаты. С помощью новоо тоарноо стана стало возможным на чать систематичесю обточ олес, чтобы избежать роста эсплатаци онных расходов и продлить сро слжбы олес.

4.2.2.6(в)." 1992"#од В 1992. CVRD/EFC меньшила с 30 до 25 мм предельно допстимю минимальню толщин обода олес.

Резльтаты. Стало возможным при обточе для восстановления профи ля олес далять больше металла, что величило сро их слжбы.

4.2.2.7(в)." 1993"#од В 1993. CVRD/EFC пристпила эсплатации олес, допсающих мнооратню переточ.

Резльтаты. Блаодаря использованию олес с мнооратной переточ ой стало возможным снимать больше металла, что дополнительно спо собствовало продлению сроа слжбы олес (рис. 4.3(в)).

В итое основными мероприятиями стали:

1) обточа олес (а паллиативное решение);

2) применение олес с более толстым ободом (олес, допсающих мнооратню переточ). Вначале использовались олеса с двмя пере точами, затем с мнооратной переточой.

Доля годных колес, % Рис. 4.3(в). Кривая сроа слжбы олес с мноо- 0 300 600 900 1200 ратными переточами Пробег, тыс. км o 4-25 x 4.3(в)." Модернизация К онц 1993. из-за недостаточной резльтативности предыдщих ме роприятий было принято решение сонцентрировать силия на решении тольо двх задач: первая залючалась в создании модели правления ре срсом олес, чтобы добиться масимальноо снижения затрат по повреж даемости олес и эффетивности использемых технолоичесих процес сов;

вторая — в поисе решения или смячения остроты проблемы вели чения сроа слжбы олес. Вторая задача неизбежно повлела за собой не обходимость чета фатора рельсов.

4.3.1(в)." Модель"0правления"рес0рсом"4олес" В первю очередь было необходимо создать баз данных, чтобы л бить понимание имеющих место процессов. После продолжавшихся нео торе время исследований было становлено следющее.

А – Колеса в среднем обтачивались аждые 7 мес, при этом средневад ратичесое отлонение составляло ооло 3 мес.

В – Приблизительно 20 % олес ваонноо пара имели дефеты.

С – Средняя толщина слоя даляемоо металла при обточе олес со ставляла 6 мм при средневадратичесом отлонении 2,5 мм.

На основании этой информации была составлена расчетная матрица взаимозависимостей межд затратами и эффетивностью, чтобы выявить, аая ситация сложилась в CVRD/EFC в данном вопросе и а она мо жет измениться в дальнейшем. Часть матрицы представлена на рис. 4.4(в).

Прояснение ситации позволило определить необходимость меньше ния доли олес с поверхностными дефетами, оторые мот быть причи ной повреждений рельсов и требют снятия большоо оличества металла для восстановления исходноо профиля. На этой основе были иницииро ваны весьма лбоие и детальные исследования, чтобы становить время возниновения дефетов и интенсивность их развития до настпления ритичесой ситации. На основании этих фатов стала возможной разра бота более совершенной прораммы обточи олес.

По итоам очередноо этапа исследований были полчены неожидан ные резльтаты. После их сопоставления с базой данных было отмечено, что, хотя желательное число олес, подлежащих обточе, было достинто, не вседа это были именно нжные олеса, т. е. была решена проблема тольо оличества, но не ачества. После изменения процесса обработи была решена и она.

По достижении приемлемой доли олес с дефетами стало возможным довести до масимма две дрие важные и зависимые переменные вели чины: время межд обточами олес и толщин снимаемоо металла.

На рис. 4.5(в) – 4.11(в) поазаны достинтые величины параметров, оторые считались важными при разработе и внедрении данной модели правления.

На рис. 4.5(в) поазано изменение доли олес с поверхностными де фетами.

o 4-26 x Средняя лбина материала, мм 3,0 4,5 5,0 5,0 5,5 5,5 6,0 6,0 6, Средний износ, мм 1,0 1,2 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1, Средняя толщина снимаемоо при обточе металла, мм 4,0 5,7 6,0 6,5 6,5 7,0 7,0 7,5 7, Периодичность вос- Параметры Число обточе становления профиля 8 6 5 5 5 5 5 4 олес, мес.

Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Сммарный пробе, м Расходы на восстановление Расходы с четом замены олеса Сммарные расходы Удельные расходы Рис. 4.4(в). Матрица затрат o 4-27 x Доля дефектных колес,% / / / / / / / / / Янва Янва Янва / Янва Янва Янва Янва Янва / Янва рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ / / / / / / / / Май Май Май Май Май Май Май Май Май ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь Сент Сент Сент Сент Сент Сент Сент Сент Сент Сент Месяцы и годы Всего E1 E2 E3 T Рис. 4.5(в). Изменение доли дефетов на поверхности олес на железной дорое EFC в период с 1989 по 1998.

Доля дефектных колес,% т/ / ь/ т/ / ь/ т/ / ь/ т/ / ь/ т/ / ь/ Янва Мар Нояб / Нояб / Нояб / Нояб / Нояб / рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ Май Май Май Май Май ябрь ябрь ябрь ябрь ябрь Мар Мар Мар Мар Июл Июл Июл Июл Июл Янва Янва Янва Янва Сент Сент Сент Сент Сент Месяцы и годы Всего E1 E2 E3 T Рис. 4.6(в). Изменение доли дефетов на поверхности олес на железной дорое EFC в период с 1994 по 1998.

Рис. 4.6.(в) представляет собой фрамент рис. 4.5(в) в величенном мас штабе, чтобы лчше отразить ситацию с дефетами олес в 1994 – 1998., т. е. в период, ода их число заметно снизилось.

На рис. 4.7(в) представлено распределение времени межд обточами олес с сопоставлением поазателей 1994 и 1998 одов. Видно, что среднее значение этоо параметра возросло и, что особенно важно, меньшилось средневадратичесое отлонение, а это позволяет более точно пронози ровать процесс.

Ка и на рис. 4.7(в), на рис. 4.8(в) отражено лчшение ситации со средним оличеством снимаемоо при обточах металла и средневадра o 4-28 x Рис. 4.7(в). Распределение 1994 г.

периодичности обточи 1998 г.

олес Доля Периодичность, мес Рис. 4.8(в). Распределение 1994 г.

толщины снимаемоо при 1998 г.

обточе олес металла Доля Толщина, мм Рис. 4.9(в). Кривая сроа Доля годных колес, % слжбы олес с мноо- ратной переточой 0 300 600 900 1200 Пробег, тыс. км Число колес 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Годы Рис. 4.10(в). Ежеодное потребление олес диаметром 965 мм на CVRD/EFC o 4-29 x Число колес ь/ ь/ ь/ ь/ ь/ ь/ ь/ ь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ рь/ Июл Июл Июл Июл Июл Июл Июл Июл Янва Янва Янва Янва Янва Янва Янва Янва Месяцы Рис. 4.11(в). Ежемесячное потребление олес диаметром 965 мм на CVRD/EFC тичесим отлонением этоо параметра. Эти поазатели определяют фа тичесий ожидаемый сро слжбы олес, поазанный на рис. 4.9(в).

И, наонец, на рис. 4.10(в) и 4.11(в) приведены объемы запо CVRD/EFC олес диаметром 965 мм. Хотя запи по-прежнем неравно мерны, однао более стабильны и несольо меньшие, чем в прошлом, и блаодаря большем сро слжбы олес затраты на их приобретение та же снизились.

4.4(в)." Рельсы При строительстве железной дорои Carajas было использовано ооло 120 тыс. т рельсов четырех изотовителей.

Постепенный рост объема перевозо с начала эсплатации дорои привел меньшению сроа слжбы рельсов и рост их замены.

Последовательность происшедших событий хронолоичеси представ лена ниже.

4.4.1(в)." Предыстория" 4.4.1.1(в)." 1987"0од На рельсах, изотовленных омпанией CSN, стали обнарживаться внтренние дефеты, обсловленные технолоией их изотовления, а та же поверхностные дефеты.

4.4.1.2(в)." 1987"–"1999"0оды Было заменено 39 766 т (53,7 %) рельсов омпании CSN, из них 33 % по причине внтренних и поверхностных дефетов и 67 % по причине по вреждений сталостноо харатера.

o 4-30 x 4.4.1.3(в)." 1988"#од На рельсах типа NHH, изотовленных японсими омпаниями NKK и NSC, начали проявляться заметные поверхностные дефеты, что вынди ло CVRD/EFC начать их плановю замен.

4.4.1.4(в)." 1990"#од CVRD/EFC пристпила восстановлению профиля олови рельсов для странения поверхностных дефетов и ввела льтразвовю дефето сопию для выявления внтренних дефетов рельсов, с тем чтобы вели чить сро их слжбы и снизить вероятность повреждений в процессе эс платации. Хотя расчетный сро слжбы рельсов CSN по пропс поезд ной нарзи составлял 450 млн. т, однао дефеты рельсов появились же после 200 млн. т.

На рельсах, изотовленных омпанией Voest Alpine, таже начали появ ляться поверхностные дефеты.

Было приобретено и ложено 20 тыс. т рельсов типа DHH японсоо изотовления с механичесими и металлричесими харатеристиами иными, чем рельсов, применявшихся ранее, но и этих рельсов стали об нарживаться таие же дефеты.

4.4.1.5(в)." 1991"#од CVRD/EFC пристпила шлифованию рельсов, и блаодаря этом оа залось возможным величить сро слжбы рельсов до 800 млн. т.

4.4.1.6(в)." 1993"–"1996"#оды CVRD/EFC сняла все японсие рельсы.

4.4.1.7(в)." 1997"#од CVRD/EFC ложила 5600 т рельсов, изотовленных омпанией Sydney Steel Corporation и не подверавшихся термообработе. Технио-эспла тационные харатеристии этих рельсов оазались довлетворительными.

4.4.1.8(в)." 1998"#од CVRD/EFC пристпила ладе рельсов, изотовленных польсой омпанией Huta Katowice.

4.5(в)." Поис*и"решения В 1992. была сформирована мноофнциональная рабочая рппа из специалистов по техничесом обслживанию подвижноо состава и пти, а таже эсплатационной деятельности. Основной задачей рппы было изчение проблем, связанных с взаимодействием олеса и рельса, и на опленноо в мире опыта по их решению.

o 4-31 x Исходя из резльтатов работы этой рппы CVRD/EFC залючила в 1996. онтрат с Центром транспортных технолоий США (TTCI) для реализации прораммы внедрения повышенных осевых нарзо. Однао, прежде чем пойти на это, необходимо было определить возможные отри цательные последствия данной прораммы и заблаовременно предпри нять меры, оторые бы в итое дали резльтаты. Анализ ситации пред сматривалось дополнить реомендациями по слаживанию отрицатель ноо эффета повышенных осевых нарзо и масимально возможном лчшению эсплатационных поазателей.

4.5.1(в)." Введение Резльтаты и выводы мноочисленных исследований, проведенных на железной дорое Carajas, были положены в основ последющео технио эономичесоо анализа преимществ и недостатов перехода на повы шенные осевые нарзи и поиса омпромиссных решений по снижению связанных с этим затрат с четом оцени эономичесих последствий та оо перехода. При этом принимались во внимание резльтаты мноолет них исследований в Северной Америе, асающихся изчения влияния по вышения осевых нарзо на эсплатационню деятельность и состояние подвижноо состава и пти, в ходе оторых были выработаны различные техничесие решения по оптимизации ситации применительно осевым нарзам 32,5 и 35 т. В ТТCI изчали их влияние на состояние пти, вы бор оптимальных материалов для олес и рельсов, методы техничесоо обслживания и ремонта, оторые моли бы обеспечить безопасность дви жения поездов, повысить производительность и минимизировать дель ные (на 1 тм) затраты на перевози.

Первоначально срои слжбы олес и рельсов оптимизировались ис ходя из обеспечения в системе CVRD баланса межд повреждениями двх видов: от изнашивания и сталостноо харатера. Таже были оптимизи рованы ходовые ачества рдовозных ваонов с использованием модели рования и эспериментов с тензометричесими олесными парами. Дви жение поездов оценивалось на основе модели движения поезда и потреб ления энерии (TOES) с разработой предложений по меньшению дина мичесих сил в поезде для величения сроа слжбы подвижноо состава, снижения расходов на тещее содержание и ремонт пти и повышения безопасности движения. Воздействие на птевю стртр повышенных осевых нарзо и поездов величенной массы изчалось на основе пае та приладных прорамм TTCI для технио-эономичесоо анализа.

Системный анализ взаимозависимостей межд оранизацией движения поездов и нарзами на пть и подвижной состав позволил CVRD/EFC выбрать соответствющю инженерню стратеию для обеспечения без опасности и снижения расходов при переходе на повышенные до 32,5 т осевые нарзи.

Основная цель прораммы состояла в решении связанных с олесами и рельсами проблем, оторые проявились же при имеющейся осевой на o 4-32 x рзе 30,5 т. TTCI сосредоточил свои силия на оптимизации сроа слж бы олес и рельсов железной дорои Carajas исходя из опыта решения этой задачи Ассоциацией америансих железных доро (AAR) на железных до роах Северной Америи с минимизацией повреждаемости олес и рель сов в словиях движения поездов с высоими осевыми нарзами. Подход AAR залючался в изчении механизма двх основных видов поврежде ний — от изнашивания и сталостных — и достижении баланса межд ними в системе CVRD/EFC. Железная дороа Carajas в первые 10 лет своей рабо ты имела серьезные проблемы, связанные с вырашиванием металла на поверхности атания олес, что вындило ее выполнить ряд мероприятий по оптимизации работы олес еще до тоо, а в отябре 1996. была нача та прорамма ее сотрдничества с TTCI.

Сро слжбы олес и рельсов CVRD был оптимизирован с четом влия ния таих фаторов, а станова олесных пар в рельсовой олее, боо вое и продольное просальзывание (рип), изнашивание олес и образова ние ложноо ребня, изнашивание рельсов и восстановление их профиля шлифованием, сталостные повреждения олес и рельсов, правляемая птевая лбриация рельсов.

Динамичесие харатеристии рдовозных ваонов железной дорои Carajas изчались птем а испытаний, та и посредством моделирования.

Харатеристии пти оценивались с четом ориентирования олесных пар в олее, вписывания в ривые и дрих процессов. Оптимизация онстр ции пти таже была достинта блаодаря сочетанию аналитичесоо мо делирования и испытаний с тензометричесими олесными парами.

Последствия ввода в эсплатацию ваонов с повышенными осевыми нарзами для подвижноо состава и пти, а таже для системы их техни чесоо обслживания и ремонта были изчены с точи зрения рассмотре ния системы в целом. Опыт железных доро Северной Америи, связан ный с повышением осевых нарзо с 23,5 до 30 т, свидетельствет о зна чительном росте преждевременных сталостных повреждений онстр тивных элементов ваонов, таих, а центральные опоры, шворневые бали и пржины. Для решения этих проблем TTCI разработал для желез ных доро Северной Америи методи анализа сталостной доловечнос ти, чтобы на основе ео резльтатов можно было вносить изменения в он стрцию ходовой части и совершенствовать способы эономичесой оцени системы техничесоо обслживания и ремонта подвижноо соста ва. TTCI предложил использовать подобню методи сталостноо анали за и на железной дорое Carajas для оцени ожидаемых сроов слжбы эс платиремоо ваонноо пара с четом возможных вариантов ео моди фиации, анализиря собранные в ходе реальной эсплатации данные о нарзах на шворневю бал и боовые опоры тележи, а это пред смотрено в прорамме мероприятий, завершающейся в 2001.

Применительно омпонентам онстрции пти опыт железных до ро Северной Америи по внедрению повышенных осевых нарзо был использован лавным образом в части соращения затрат на техничесое o 4-33 x обслживание и ремонт по дефетам рельсовых стыов и сталостным по вреждениям рельсов.

При определении последствий повышения осевых нарзо для инфрас тртры железной дорои Carajas TTCI применил собственное прорамм ное обеспечение системы общео анализа и стоимостных расчетов пти (TRACS). TRACS представляет собой сочетание основанной на инженер ных расчетах модели хдшения параметров пти и оцени стоимости ео жизненноо цила, применяемой для оптимизации тещео содержания, ремонта и обновления пти и соответствющих затрат в фнции еометри чесих параметров, онстрции пти железной дорои Carajas и объема перевозо.

Резльтаты пронозов по системе TRACS содержали стоимость и требо вания техничесом обслживанию пти, связанные с проблемами ста лости, изнашивания и повреждаемости рельсов, деревянных шпал, баллас та, рельсовых среплений и стрелочных переводов. Эти резльтаты CVRD/EFC мола использовать для оптимизации стоимости жизненноо цила пти применительно различным осевым нарзам и объемам пе ревозо.

4.6(в)." Общие"принципы"и"методоло2ия"4омпле4сной про2раммы"TTCI"для"железной"доро2и"Carajas Ниже перечислены основные задачи по оптимизации сроа слжбы о лес и рельсов на железной дорое Carajas, сформлированные на основе реомендаций по совершенствованию онстрций ваонов, шлифованию рельсов и лбриации при внедрении повышенных осевых нарзо.

1) Измерение с помощью становленных на рдовозных ваонах борто вых стройств ходовых харатеристи тележе сществющих онстр ций при сществющих осевых нарзах (30,5 т).

2) Измерение с помощью напольных стройств сил, действющих в онтате олесо — рельс.

3) Исследования динамии рдовозных ваонов и пересмотр онстр ции тележе:

! моделирование с помощью прораммы NUCARS (модель TTCI для исследования динамии эипажа) движения рдовозноо ваона при сществющих и повышенных осевых нарзах;

! моделирование с помощью прораммы NUCARS движения рдо возноо ваона при различных онстрциях боовых опор тележи.


4) Модернизация тележе сществющей онстрции за счет повыше ния сопротивления переашиванию для лчшения ходовых харатери сти.

5) Полномасштабные натрные испытания рдовозных ваонов с моди фицированными тележами с измерением сил в онтате олесо — рельс с помощью напольных стройств и ходовых харатеристи тележе посред ством бортовых стройств.

o 4-34 x 6) Изчение сществющей технолоии шлифования рельсов на желез ной дорое Carajas.

7) Установа на линии двх напольных рельсовых лбриаторов в эс периментальных целях.

8) Разработа реомендаций по правляемом профильном шлифова нию рельсов на выбранных частах в эспериментальных целях.

9) Приобретение двх высооточных тензометричесих олесных пар.

10) Полномасштабные натрные испытания стандартных и модифици рованных тележе, обордованных тензометричесими олесными парами при осевых нарзах 30,5 и 32,5 т.

11) Применение моделей TRACS и расчета стоимости жизненноо ци ла олес для эономичесоо анализа последствий повышения осевых на рзо и совершенствования рессорноо подвешивания тележе на желез ной дорое Carajas.

4.7(в)." Реализация"разработанной"ТТСI"про4раммы 7величения"сро:а"сл7жбы":олес"и"рельсов на"железной"доро4е"Carajas В этом разделе ацент сделан на оцене ходовых харатеристи тележе, лчшении онстрции пти и эономичесом анализе, связан ных с величением сроа слжбы олес и рельсов на железной дорое Carajas.

4.7.1(в)." Оцен:а"и"моделирование"хара:теристи:

тележе:"р7довозных"ва4онов Необходимость данноо исследования обсловлена тем фатом, что железная дороа Carajas имела серьезные проблемы из-за вырашива ния на поверхности атания олеса и рельсов при осевой нарзе, рав ной 30,5 т. Грппа эспертов ТТСI посетила железню доро и обсле довала дефеты олес и рельсов, фоторафии оторых представлены на рис. 4.12(в) и 4.13(в).

Было сделано залючение, что основным видом дефетов является воз ниновение и развитие небольших поперечных трещин на поверхности олес и рельсов из-за явления «ретчетина». т. е. наопления пластичесих деформаций на поверхности олеса или рельса, вызываемых силами рипа при однонаправленном ачении с просальзыванием олеса по рельс (см. таже п. 3.12 и словарь). Поверхностные трещины, обнарженные на олесах и рельсах железной дорои Carajas, топорафичеси схожи с тре щинами при деформациях этоо вида. Направление пластичесоо течения материала рельсов вблизи поверхностных трещин соответствовало направ лению действия на рельсы продольных сил рипа, оторые, а правило, вызываются нарзой от олес рженоо ваона.

Деформации приводят образованию трещин на поверхности рельсов, возниающих вследствие пластичесой деформации материала вблизи по o 4-35 x Рис. 4.12(в). Типичные вырашивания ме талла на поверхности атания олеса ваона для перевози рды CVRD верхности, в резльтате оторой пластины арбида и раницы межд зер нами смещаются и располааются параллельно поверхности рельса. Ка видно из рис. 4.14(в), вследствие наопления таой пластичной деформа ции материал исчерпывает свои пластичесие свойства, и в нем образют ся трещины. Это приводит образованию на поверхности рельса серии мелих поперечных трещин.

Подобные сдвиовые деформации в форме збчатой рейи возниают тода, ода большие продольные и поперечные силы рипа, прилааемые олес или рельс, постоянно действют в одном направлении. Посоль Рис. 4.13(в). Типичные отслаи вания металла на поверхности рельса на железной дорое Carajas o 4-36 x Рис. 4.14(в). Сдвиовые Направление продольных однонаправленные де сил крипа, прилагаемых формации в материале к рельсу от колеса рельса, вызываемые боль шими продольными сила- Отслаивание, ми рипа в онтате оле- трещины са и рельса Однонаправленные сдвиговые деформации Материал рельса Слои микроструктуры по железной дорое Carajas рженые поезда пратичеси вседа идт в одн сторон (рда перевозится из рдниа Каражас в порт Сан-Лис) и направление ачения олесных пар ваонов меняют тольо один раз в 3 мес, продольное просальзывание в зоне онтата олеса и рельса мож но рассматривать ислючительно а однонаправленное. Интенсивность, с оторой наапливаются сдвиовые деформации, зависит от несольих фаторов, влючая амплитд продольноо и поперечноо просальзыва ния, а таже ровень трения межд олесом и рельсом.

Была проведена серия измерений на пти для определения рдовоз ных ваонов CVRD/EFC вертиальных и поперечных сил, действющих от олес на рельсы, а таже лов набеания олесных пар на рельсы, чтобы проверить механизм, соласно отором повторные сдвиовые однона правленные деформации вызывают появление поверхностных трещин на олесах и рельсах железной дорои Carajas. Большие продольные и попе речные силы рипа и лы набеания олесных пар часто имеют место ваонов, оторых есть проблемы с поворотом тележе или направлением в оризонтальной плосости.

Резльтаты измерений продольных и поперечных сил рипа рдовоз ных ваонов CVRD/EFC поазали, что они в среднем выше, чем ваонов таоо же типа на пти с подобными параметрами на железных дороах Северной Америи. Это подтверждало предположение, что большие про дольные и поперечные силы рипа мот быть основной причиной, спо собствющей появлению однонаправленных пластичесих деформаций в поверхностном слое при мнооратном пластичесом деформировании.

Таже было обнаржено, что лы набеания олесных пар на рельсы ва онов CVRD/EFC были в среднем несольо больше, чем ваонов таоо же типа на пти с подобными параметрами на железных дороах Северной Америи, особенно в прямых. Это подтверждало предположение, что со противление поворот тележи рдовозных ваонов в среднем больше, чем обычных ваонов маршртных поездов в Северной Америе. При измере ниях с помощью напольных стройств было идентифицировано несольо ваонов, оторых отмечены весьма большие поперечные силы при вза имодействии олес и рельсов, а таже лы набеания олесных пар на рельсы. Эти ваоны были отобраны для последющих измерений с по мощью бортовых стройств.

o 4-37 x 10,0 20, Угол поворота шкворневой балки, мрад Поворот шкворневой балки 5,0 15, Угол перекоса тележки, мрад 0,0 10, –5,0 5, Перекос тележки –10,0 0, –15,0 –5, –20,0 –10, –25,0 –15, –30,0 –20, 0 1000 2000 3000 Время, с Рис. 4.15(в). Улы поворота шворневой бали и переоса тележи, измеренные в ривых с использованием бортовых стройств Измерения с помощью бортовых стройств с целью определения пара метров поворота и переашивания тележе были проведены при движе нии отобранных ваонов непосредственно на железной дорое Carajas. Пе реашивание тележе является отрицательным свойством трехэлементных тележе, посоль при этом боовины отлоняются от перпендилярно о относительно шворневой бали положения, что приводит величе нию лов набеания олесных пар. Измерения положения шворневой бали тележе относительно зова ваона поазали, что тележи с трдом поворачивались в оризонтальной плосости и это затрдняло оптималь ню станов олесных пар в большинстве ривых и в неоторых прямых.

Измерения переоса тележе таже поазали, что тележи переашива лись в большинстве ривых и имели тенденцию оставаться переошенны ми в отдельных прямых. В совопности эти резльтаты позволили сделать вывод, что сществющих ваонов сопротивление поворот тележе слишом большое и это не дает им возможности оптимально станавли ваться в олее. На рис. 4.15(в) приведены лы поворота шворневой бал и и лы переоса, измеренные с помощью бортовых стройств в несольих ривых в ходе испытаний.

Моделирование динамии рдовозных ваонов железной дорои Carajas с использованием прораммы NUCARS было осществлено по заверше нии динамичесих испытаний. В ходе этих испытаний измеряли собствен ные частоты олебаний рженых и порожних ваонов в следющих видах перемещения относительно пти: вертиальные олебания (подпрыива ние), поворот вор оризонтальной оси, поперечной оси пти (алопи рование), поворот вор вертиальной оси (виляние), боовое расачива ние при низом и высоом расположении центра масс. Затем данные из мерений собственных частот олебаний ваонов были использованы для расчета инерционных сил расачивания, алопирования и виляния, верти o 4-38 x альной и поперечной жестости тележе и положения центра масс рже ных и порожних ваонов. При анализе с помощью прораммы NUCARS читывались нарза от шворневых бало на пржины второй стпени рессорноо подвешивания и подрессоренная масса ваона. Уазанные дан ные использовались при разработе моделей NUCARS, позволяющих рас считывать параметры рдовозных ваонов с рессорным подвешиванием различных модифиаций.

TTCI разработал несольо модифиаций рессорноо подвешивания тележи с боовыми сользнами постоянноо онтата (CCSB) и стройством, препятствющим переашиванию. Все варианты исполнения тележе с боовыми сользнами постоянноо онтата и разной величи ной предварительноо наржения (11,25;

4,95 и 13,5 Н при стандартном наржении 16,2 Н) были оценены птем моделирования по прорамме NUCARS и ходовых испытаний. Сделан вывод, что лчшения ходовых ха ратеристи за счет применения боовых сользнов с постоянным он татом недостаточно, и поэтом ТТСI предложил применить поперечные связи межд боовинами рамы тележи в сочетании с боовыми ролио выми опорами и работающими на сдви проладами в первой стпени рессорноо подвешивания а оптимальный для железной дорои Carajas способ предотвращения переашивания тележе. Резльтаты ходовых ис пытаний стандартных тележе и оснащенных стройствами против пере ашивания приведены на рис. 4.16(в) и 4.17(в).

Предварительная оцена резльтатов поазала, что стандартные тележи ваонов железной дорои Carajas по-прежнем имеют тенденцию переаши ванию, не страняющемся должным образом в прямых после выхода из ри а) Угол перекоса тележки, град – – 0 2000 Расстояние, м б) 0, шкворневой балки, град 0,20 Рис. 4.16(в). Улы Угол поворота переоса наржен 0, ной стандартной те –0, лежи CVRD (а) и поворота шворневой –0, бали (б) при движе –0, нии межд 19-м и 13-м м со соростью –0, 0 2000 4000 65,5 м/ч Расстояние, м o 4-39 x Рис. 4.17(в). Улы а) переоса (а) и пово рота шворневой Угол перекоса тележки, град бали (б) наржен ной тележи с попе речными связями при движении межд – 19-м и 13-м м со соростью 65,4 м/ч – 0 2000 Расстояние, м б) шкворневой балки, град 0, 0, Угол поворота 0, –0, –0, –0, –0, 0 2000 Расстояние, м вых, тода а величение жестости тележи на переашивание значительно меньшает лы переоса и поворота шворневой бали а в ривых, та и в прямых. Измерения сил взаимодействия олеса с рельсом в пнтах, ста новленных TTCI вдоль линии железной дорои Carajas, таже подтвердили, что стандартные тележи оазывают более высоие боовые нарзи на рельсы в ривых и прямых по сравнению с тележами, в онстрции ото рых предсмотрены меры по предотвращению переашивания.


По завершении азанных испытаний в эсплатацию был введен опытный ваон с тележами, оснащенными стройствами, препятствю щими переашиванию. Наблюдения с авста 1997. за состоянием ео о лес поазали, что на поверхности атания этих олес не отмечено дефе тов даже после тоо, а их пробе превысил 320 тыс. м. Обычный же сро слжбы по пробе олес стандартных ваонов межд обточами для восстановления профиля составляет всео 160 тыс. – 170 тыс. м.

4.7.2(в)." Полномасштабные"испытания"тележе стандартных"и"со"связями"межд8"бо3овинами с"использованием"инстр8ментованных 3олесных"пар" Для железной дорои Carajas TTCI специально изотовил, оснастил вы сооточным измерительным обордованием и аттестовал две тензометри чесие олесные пары (IWS). Главным назначением этих олесных пар была оцена различий в рабочих харатеристиах тележе стандартной и с o 4-40 x стройством против переашивания при повышении осевых нарзо. Обе инстрментованные олесные пары были приняты эсплатации с р жеными ваонами, рассчитанными для движения с разными соростями.

Резльтаты измерений этими олесными парами вертиальных и попереч ных сил сопоставили с резльтатами измерений сил во взаимодействии о леса с рельсом, полченными от напольных стройств. Обнаржена хоро шая орреляция обеих систем измерений.

Стандартная тележа CVRD/EFC и модифицированная тележа со связями межд боовинами подверлись испытаниям при осевых нарзах 30,5 и 32,5 т. Испытания проводились на часте длиной 40 м железной до рои Carajas с целью определения ходовых харатеристи опытноо ваона со стандартной и модифицированной тележами при сществющей и по вышенной осевых нарзах. На рис. 4.18(в) приведена диарамма превыше ния боовых сил во всех вариантах испытаний при движении ваона межд отметами 13-о и 18-о м. Измерение боовых сил для аждой тележи построено в фнции процентной доли их превышения.

При обычных осевых нарзах поперечные силы стандартной тележ и CVRD/EFC выше, чем тележи с стройством против переашивания в сходных словиях. При повышенных нарзах, а и ожидалось, разни ца в ровне поперечных сил межд стандартной и модифицированной те лежами в одинаовых словиях еще больше. Из рис. 4.18(в) таже видно, 99,99% 99,95% 99,9% 99,5% 99% 1 — стандартная тележка — стандартная нагрузка 98% 2 — стандартная тележка — повышенная нагрузка 95% 3 — тележка с поперечными связями — 90% повышенная нагрузка Процент превышения 4 — тележка с поперечными связями — 80% стандартная нагрузка 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 5% 2% 1% 0,5% 3 0,1% 0,05% 0,01% –5 0 5 10 Суммарная боковая сила тележки, т Рис. 4.18(в). Сравнение сммарных боовых сил тележе при движении по част межд 18-м и 13-м м o 4-41 x что стандартная тележа при повышенной осевой нарзе плохо вписыва ется в ривые и прямые из-за значительных поперечных сил.

У тележи со связями межд боовинами даже при повышенной осе вой нарзе 32,5 т выявлены меньшие поперечные силы, чем стандарт ной тележи при обычной осевой нарзе 30,5 т. Разница межд ровня ми поперечных сил стойчиво поддерживается равной примерно 6,75 Н.

На рис. 4.19(в) представлены диараммы превышения продольных сил первой по направлению движения олесной пары тележе обоих типов при обычной и повышенной осевых нарзах. У тележи с поперечными связями выявлены ораздо меньшие продольные силы в сравнении со стандартной тележой при всех словиях наржения, и это свидетельств ет, что тележа с стройством, препятствющим переашиванию, требет меньшео силовоо воздействия для вписывания в ривые и ориентирова ния в прямых. Осществленные TTCI лчшения тележи CVRD чето по азали, что однонаправленные сдвиовые деформации, вызывающие па раллельные трещины, наблюдаемые при стандартных тележах, значи тельно меньшаются, ода тележи оснащены стройствами против пере ашивания.

Из полченных резльтатов видно, что тележи с стройством, препят ствющим переашиванию, имеют более низие поперечные и продоль ные направляющие силы, чем стандартные тележи. Сопоставляя ривые превышения сил (см. рис. 4.18(в) и 4.19(в)), можно видеть, что тележа, об 99,99% 99,95% 99,9% 99,5% 99% 98% 95% 90% Процент превышения 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 1 — стандартная тележка — стандартная нагрузка 5% 2 — стандартная тележка — повышенная нагрузка 2% 3 — тележка с поперечными связями — 1% повышенная нагрузка 0,5% 4 4 — тележка с поперечными связями — 0,1% стандартная нагрузка 0,05% 0,01% –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 Продольная сила первой колесной пары, т Рис. 4.19(в). Сравнение продольных сил первых олесных пар тележе при движении по част межд 18-м и 13-м м o 4-42 x ладающая сопротивляемостью переашиванию при повышенной и обыч ной осевых нарзах, способствет меньшению поперечных и продоль ных сил по сравнению со стандартной тележой.

Основная причина данноо явления залючается в том, что в отличие от стандартной модифицированная тележа не переашивается. Известно, что переашивание способствет величению ла набеания олеса на рельс, оторый тем больше, чем больше переос, и это ведет рост попе речных сил, что, в свою очередь, приводит величению направляющих силий, действющих на первю олесню пар для омпенсации величи вающихся поперечных сил. Колесная пара при движении пытается вернть ось в радиальное положение, что вызывает величение продольноо про сальзывания, оторое, в свою очередь, приводит возниновению парал лельных трещин на поверхности олеса и рельса вследствие однонаправ ленных сдвиовых деформаций.

4.8(в)." Ре%омендации"по"шлифованию"рельсов При посещении железной дорои Carajas эсперты ТТСI отметили, что помимо проблем с вырашиванием металла олес CVRD испытывала та же серьезные затрднения в связи с возниновением дефетов и изнаши ванием рельсов. Было становлено, что сталостные повреждения рельсов принимают различные формы, таие, а вырашивания, сети налон ных параллельных трещин на вырже олови рельса, темные пятна, вы щербины и отслаивание металла. Дрой проблемой была пластичесая де формация в зоне сварных швов рельсов. На рис. 4.20(в) и 4.21(в) представ лены неоторые из дефетов рельсов на железной дорое Carajas, а именно вырашивания и выщербины на темных пятнах.

В прорамм, разработанню ТТСI для железной дорои Carajas, были влючены все виды дефетов рельсов, оторые читываются при проведе нии техничесоо обслживания и ремонта. Соласно этой прорамме спе циалисты TTCI и CVRD/EFC разработали новю технолоию шлифования профиля рельсов, совмещенноо с нанесением ораниченноо оличества Рис. 4.20(в). Вырашивания на рельсах при Рис. 4.21(в). Типичный слчай выщербины любой еометрии пти на месте темных пятен на поверхности ата ния рельса o 4-43 x Рис. 4.22(в). Контат оле Место контакта на новом са с новым рельсом 136 RE рельсе CVRD При изношенном Исходный профиль рельсе CVRD смази на боовю поверхность олови рельса. Далее приведено описание методии, разработанной по прорамме TTCI для сведения минимм по вреждаемости рельсов и лчшения технолоии их тещео содержания.

Основная причина сталостных дефетов рельсов на железной дорое Carajas состояла в том, что большинства находящихся в эсплатации олес восстановление профиля при обточе производилось после 100 тыс. м про беа и по этой причине на пратие ниода не спевала достиаться он формность профилей олес и рельсов. Полоса онтата при этом вседа оста валась зой, а онтатные напряжения — высоими, что в онечном счете вызывало сталость металла рельса в ораниченной зоне онтата. Хотя для железной дорои Carajas харатерны в основном ривые меренноо радиса, в резльтате изнашивания ребень олес становится таим, а поазано на рис. 4.22(в), де представлены в сравнении новый стандартный профиль CVRD/EFC (ААR 1:20, тоний ребень) и изношенный профиль олеса в со четании с новым рельсом типа 136 RE (таие рельсы недавно стали лады вать на железной дорое Carajas). Ка новые, та и изношенные олеса он татирют с рельсом почти в одном и том же месте, и при этом ребень олеса прижат рабочей вырже олови рельса. Это может быть лавной причи ной сталостных дефетов рельсов, не оворя же о наличии избыточных про дольных сил рипа из-за переашивания стандартных тележе CVRD.

ТТСI рассматривал два лавных аспета шлифования рельсов: прида ние рельсам нжноо профиля в прямых и ривых и частот шлифования.

Основным предназначением предложенной ТТСI технолоии шлифования рельсов и поддержания их профиля является меньшение сталостной по вреждаемости и изнашивания рельсов с соблюдением оптимальноо ба ланса межд ними для достижения следющих целей:

1) обеспечение требемых ходовых харатеристи подвижноо состава за счет меньшения виляния и лчшения вписывания в ривые;

2) предохранение рельсов за счет шлифования от сталостных повреж дений птем слаживания тех зон олови рельсов, оторые испытывают чрезмерно высоие онтатные давления;

3) сведение минимм онтатных давлений при взаимодействии о леса и рельса, что необходимо для достижения азанной выше цели по предохранению рельсов и олес от онтатно-сталостных повреждений;

4) сведение минимм интенсивности изнашивания рельсов, что та же необходимо для предохранения рельсов от сталостных повреждений.

o 4-44 x Рис. 4.23(в). Реомендован- 177, 203, 44, ные ТТСI профили олови рельсов CVRD для шлифо вания 12, 19,05 12, 14, Рекомендованный ТТСI Рекомендованный ТТСI профиль наружного профиль внутреннего рельса кривых рельса кривых и рельсов прямых Сторона колеи a b c 10 км, боковой путь, прямая;

427 км, шлифование внутрен 146,465 км, после шлифо рекомендованный ТТСI него рельса не проводилось;

вания внутреннего рельса;

профиль внутреннего рекомендованный ТТСI рекомендованный ТТСI рельса кривых и рельсов профиль внутреннего профиль внутреннего прямых рельса кривых и рельсов рельса кривых и рельсов прямых прямых Рис. 4.24(в). Реомендованные ТТСI профили для внтреннео рельса в ривых и рельса в прямых (на разных частах пти) Исходя из этих задач для железной дорои Carajas были предложены дрие формы профилей рельсов, базирющиеся на совершенствованной технолоии шлифования рельсов, ранее проверенной на полионе для соренных испытаний TTCI в Пэбло, штат Колорадо, США.

После всестороннео анализа словий эсплатации и изменений, пред ложенных реализации на подвижном составе железной дорои Carajas в соответствии с прораммой ТТСI, была разработана новая методиа восста новления шлифованием профиля рельсов в прямых и ривых (рис. 4.23(в) и 4.24(в)). Эта методиа с спехом внедрена на ряде частов дорои. Очерта ния новых профилей рельсов рассчитаны на лчшение вписывания по движноо состава в ривые, меньшение виляния, предохранение рельсов от высоих онтатных напряжений и сталостных повреждений, а таже сведение минимм интенсивности изнашивания рельсов.

4.8.1(в)." Техноло)ия"л,бри/ации Эсперименты, проведенные ТТСI на полионе для соренных испы таний, поазали, что при одинаовых словиях бльшая часть сталостных повреждений поверхностей атания олес и рельсов, изнашивания рель сов и олес, волнообразноо износа рельсов и смятия сварных стыов об o 4-45 x словлена неправильной становой олесных пар в рельсовой олее. Дей ствительной причиной этих проблем являются силы рипа, возниающие из-за азанноо неоптимальноо положения олесных пар. В ходе испы таний после лбриации рельсов было отмечено снижение сил рипа и, соответственно, меньшение частоты возниновения всех вышеназванных аномалий. После же применения модифицированных тележе и, соответ ственно, еще большео снижения сил рипа эти аномалии стали возниать еще реже, а в неоторых слчаях были странены вовсе. Таим образом, лбриация дала определенные выоды, а за счет лчшения ходовых ха ратеристи тележе можно полчить еще больший положительный эф фет. Изменение онстрции тележе требет длительноо сроа, та а необходимо время для нахождения наилчшео варианта модифиации те леже и осществления соответствющих изменений. Специалисты TTCI и CVRD/EFC намеревались изчить эффетивность снижения сил рипа за счет ораниченной лбриации.

Для оцени эффетивности лбриации рельсов была использована прорамма NUCARS, позволяющая пронозировать величины онтатных сил, возниающих в зоне взаимодействия олеса и рельса для рженоо ваона при шлифованных рельсах и тележах сществющей онстрции.

Были рассчитаны продольные силы, посоль большая часть поврежде ний олес и рельсов, наблюдаемых на всей длине железной дорои, была вызвана чрезмерными продольными силами.

Расчеты с использованием прораммы NUCARS поазали, что величи на продольных онтатных сил на смазанных рельсах в прямых снижается и составляет ооло половины величины тех же сил на схих рельсах.

Специалисты TTCI и CVRD/EFC пришли вывод, что это мероприя тие не дает полноо решения проблемы, та же а и тольо модифиация тележе. Уменьшение сил рипа, достинтое за счет лбриации, позво ляет таже сдить об эффетивности применения совершенствованных тележе.

В австе 1997. специалисты TTCI и CVRD/EFC становили перед од ной из ривых железной дорои Carajas напольный лбриатор с идравли чесим приводом, чтобы изчить влияние смазывания на эсплатацион ные харатеристии рельсов. Прилеающий лбриатор отрезо рельса а в прямой, та и в ривой был подвернт шлифованию по предложен ной TTCI технолоии. Для сравнения в дром месте в аналоичных ри вой и прямой таже было проведено шлифование рельсов по технолоии TTCI. Это позволило сравнить эффетивность новой технолоии шлифо вания рельсов TTCI при смазанных и схих рельсах. Было подтверждено, что за счет восстановления шлифованием нормальноо профиля рельса и применения лбриации можно достичь не тольо меньшения износа рельсов, но и снижения частоты возниновения сталостных повреждений на поверхности рельса.

o 4-46 x 4.8.2(в)." Применение"моделей"TRACS"и"расчета стоимости"жизненно3о"ци5ла"5олес Для оцени технио-эономичесой эффетивности внедрения лбри ации рельсов, повышения осевых нарзо и использования тележе со связями межд боовинами на железной дорое Carajas применили две сложные модели: TRACS и расчета стоимости жизненноо цила олес.

Система общео анализа и эономичесих расчетов пти TRACS влю чает прораммный пает, читывающий расстройства элементов пти, и использется для оцени техничесих и эономичесих последствий хд шения состояния рельсов, деревянных шпал, балласта и стрелочных пере водов. Гибость этой системы позволяет использовать ее для мноих видов анализа, влючая следющие.

1) Техничесая оцена влияния движения поездов на пть.

2) Оцена эффетивности системы тещео содержания и ремонта п ти и отдельных мероприятий, таих, а совершенствование технолоии лбриации и применение альтернативных онстртивных элементов пти.

3) Стоимостной анализ влияния отдельных фаторов, например опре деление роста расходов на содержание пти при величении числа прохо дящих по нем ваонов.

4) Планирование затрат, например определение общей длины рельсов, подлежащих замене в течение определенноо периода времени.

Модель расчета стоимости жизненноо цила олес использется для определения сроа слжбы олес и эвивалентных ежеодных расходов (EUAC) при эсплатации олес, допсающих одно-, дв- и мноорат ню переточ по мере изнашивания. Эта модель позволяет оценить раз личия в затратах для олес трех видов, а таже выоды, полчаемые за счет снижения объема работ по техничесом обслживанию и ремонт олес за счет меньшения сопротивления ачению, достиаемоо блао даря лбриации пти и внедрению тележе с стройствами против пере ашивания.

При проведении исследований, связанных с лбриацией, модель TRACS была использована для определения влияния станови лбриа торов на маршрте Сан-Лис — Каражас на меньшение изнашивания рельсов. Данный анализ выполнен для оцени снижения износа смазан ных рельсов в сравнении с схими. Посоль сществет прямая зависи мость межд изнашиванием олеса и рельса, степень снижения износа рельсов можно использовать в ачестве ритерия для оцени ожидаемоо величения сроа слжбы олес. Поэтом резльтаты моделирования TRACS были использованы в ачестве исходных данных по величению сроа слжбы олес в модели расчета стоимости их жизненноо цила.

Анализом, в частности, становлено снижение износа рельсов, варьи рющееся от 14,55 % в прямых до 43,14 % в ривой радисом 839 м. Расчет ное средневзвешенное значение снижения интенсивности изнашивания рельсов и олес для всей линии Сан-Лис — Каражас составляет 17,73 %.

o 4-47 x Соласно резльтатам анализа эффетивности применения тележе со связями межд боовинами для меньшения переоса от этой меры ожида ются еще бльшие выоды. Полаают таже, что блаодаря странению та оо распространенноо дефета, а вырашивание металла на поверх ности атания олес, бдет достинто значительное, более чем на 50 %, соращение затрат на техничесое обслживание и ремонт олес.

4.9(в)."Выводы CVRD применила на железной дорое Carajas мноофаторный систем ный подход решению проблемы оптимизации сроа слжбы олес и рельсов при тяжеловесном движении. Из анализа следет, что для сниже ния затрат на техничесое обслживание и ремонт и повышения надеж ности необходимо решить проблем недовлетворительноо состояния о лес и рельсов при сществющих осевых нарзах до 30,5 т, прежде чем вводить повышенные осевые нарзи с целью повышения производитель ности железной дорои.

Использование резльтатов начных исследований и теоретичесих расчетов позволяет решить проблем величения сроа слжбы олес и рельсов на основе лчшения динамичесих харатеристи рдовозных ва онов. Та, для железной дорои Carajas были найдены пти достижения баланса межд изнашиванием и сталостными явлениями в онтате оле са и рельса.

На опытных ваонах быстрое развитие вырашивания на поверхности атания олес было странено за счет применения модифицированных те леже на опытных ваонах. У тележе со связями межд боовинами, бо овыми ролиовыми опорами и прими, работающими на сдви про ладами не отмечены вырашивания на поверхности атания олес по сле пробеа 320 тыс. м, что свидетельствет об величении в 2 раза сроа слжбы олес межд обточами для восстановления профиля в сравнении со стандартными трехэлементными тележами (160 тыс. – 170 тыс. м).

Дрим важным выводом является то, что хорошие резльтаты, пол ченные для тележе с стройствами, препятствющими переашиванию, побдили CVRD/EFC проанализировать харатеристии этой онстр ции тележе, испытав партию из 24 опытных ваонов. Блаоприятные ре зльтаты испытаний модифицированных тележе привели CVRD/EFC решению оснастить тележи части своео ваонноо пара стройствами против переашивания. К настоящем времени 750 ваонов железной до рои Carajas имеют тележи с стройствами, предотвращающими переа шивание, и планирют оснастить ими еще 820 ваонов. Стало возможным оценить эффетивность и альтернативных вариантов, например тележи с люлечным подвешиванием типа Swing Motion. Таими тележами было оснащено 20 ваонов, и исследования таже дали положительные резль таты. В табл. 4.1(в) приведены в сравнении параметры работы олес на различных тележах: стандартной, с стройством против переашивания и с люлечным подвешиванием.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 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.