Комплексная система снижения интенсивности бокового износа рельсов на Забайкальской железной дороге

В современных условиях эксплуатации железных дорог Российской Федерации все возрастающую актуальность приобретает внедрение ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих продление срока службы технических средств. В наибольшей степени это относится к хозяйству пути, являющемуся основным элементом инфрастуктуры железных дорог, в котором сосредоточено более 50% стоимости основных фондов.

Одной из наиболее сложных задач ресурсосбережения является продление срока службы рельсов, непосредственно воспринимающих весь спектр нагрузок от колес подвижного состава.

Начиная с конца восьмидесятых годов широкое распространение в кривых участках пути получило повреждение рельсов боковым износом головки. На борьбе с этим видом повреждения рельса сосредоточены усилия научных коллективов и специалистов-практиков. Разрабатываемые мероприятия направлены как на поиск технических решений по продлению сроков службы рельсов, так и на выявление условий возникновения и механизма развития данного дефекта.

Однако, решение этой задачи во многом сдерживалось из-за отсутствия точной и объективной информации о состоянии поверхности катания головки рельсов и, в первую очередь, о величине и интенсивности бокового износа.

Промеры, выполняемые с помощью ручного инструмента работниками различной квалификации 1−2 раза в год, не позволяли создать действенную систему мониторинга состояния рельсов и, соответственно, оценить эффективность принимаемых технических решений по снижению интенсивности износов.

Необходимость решения задач борьбы с боковым износом рельсов потребовала разработки и внедрения новых технических решений как по средствам диагностики, так и по мерам продления сроков службы рельсов.

Актуальность проблемы.

Условия эксплуатации технических средств (пути и подвижного состава) на Забайкальской железной дороге отличаются по сравнению с другими дорогами большей сложностью вследствие географических и климатических условий, а также особенностями прохождения трассы.

Дорога имеет наибольшую по сети долю кривых участков (более 38%). В этой ситуации изменения в характере перевозочного процесса проявляются на дороге наиболее рельефно.

Поэтому, когда на сети дорог в конце восьмидесятых — начале девяностых годов в рамках внедрения интенсивных технологий одновременно решались задачи ускорения пассажирских поездов и пропуска грузовых поездов повышенной массы и длины при одновременном увеличении осевых нагрузок грузовых вагонов до 25, 75 т, это не могло не сказаться на работе дороги и, в первую очередь, на состоянии путевого хозяйства.

В этот же период на восточном полигоне, включающем весь главный ход дороги, был организован пропуск маршрутов из восьмиосных цистерн массой 6000−8000 т. Ежесуточно пропускалось до 10 таких составов.

Все это привело к интенсивному развитию процессов бокового износа рельсов в кривых участках пути и подреза гребней колес подвижного состава.

В этих условиях на дороге, как и на всей сети, начались интенсивные исследования по продлению сроков службы взаимодействующих элементов пути и подвижного состава.

В комплекс исследований входило решение следующих вопросов:

— разработка новых технологий, технических средств и смазок для лубрикации рельсов и колес подвижного состава;

— упрочнение контактирующих элементов пути и подвижного состава;

— совершенствование технических средств диагностики пути и подвижного состава;

— совершенствование режимов вождения поездов и т. д.

Весь этот комплекс исследований возглавил ВНИИЖТ — как головная научно-исследовательская организация железнодорожного транспорта (руководитель темы — кандидат технических наук В.М.Богданов).

Данная работа, выполненная на Забайкальской железной дороге, является составной частью проводившихся исследований.

Основная цель работы.

Основной целью работы, вытекающей из необходимости обеспечения устойчивой эксплуатации технических средств Забайкальской железной дороги в современных условиях, является разработка комплексной системы обеспечения снижения интенсивности износа рельсов и подреза гребней до нормативных уровней.

При этом, разрабатываемая система должна обеспечить пропуск поездопотока с установленными скоростями при минимизации расходов на эксплуатацию технических средств, в части зависящих от износов.

Научная новизна.

Автором лично получены следующие результаты:

— созданы и внедрены в практику диагностики пути и подвижного состава принципиально новые технические средства контроля параметров износов и геометрии пути;

— установлены основные закономерности развития износов рельсов и колес подвижного состава в условиях Забайкальской железной дорогиразработан комплекс мер по снижению интенсивности износов взаимодействующих элементов пути и подвижного состава, базирующийся на полученных закономерностях и новых технологических решениях.

Практическая ценность.

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические разработки, обеспечивающие решение важной прикладной задачи — снижение интенсивности износов рельсов и гребней колес подвижного состава в условиях Забайкальской железной дороги, что позволило продлить сроки их службы за счет:

— применения единой комплексной технологии лубрикации рельсов и колес подвижного состава;

— применения новых технических средств диагностики состояния пути и подвижного состава;

— применения новых технических средств лубрикации и смазочных материалов.

Полученные результаты также позволили:

— повысить скорости пропуска поездов;

— сократить количество предупреждений по состоянию пути;

— повысить безопасность движения поездов.

Реализация работы.

На основе полученных научных и практических результатов разработаны:

— комплексная система прикрытия средствами лубрикации Забайкальской железной дорогипередвижная лаборатория комплексной диагностики объектов железнодорожного транспорта;

Расчетный экономический эффект от проводимых работ составляет по путевому хозяйству Забайкальской железной дороги 16 419 тыс. руб. в год.

Апробация работы.

Достоверность и обоснованность сформулированных в диссертационной работе положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается опытом работы дороги по внедрению комплексных технологий лубрикации взаимодействующих элементов пути и подвижного состава.

Основные научные положения и практические рекомендации были доложены и одобрены:

— на научно-техническом совете МПС РФ 11.09.1998 года;

— на межвузовской научно-технической конференции ДВГАПСа;

— на секции Дальневосточного отделения Академии Транспорта России;

— на региональном совещании главных инженеров дорог и вузов Дальневосточного региона;

— на технических советах Забайкальской железной дороги.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 9 статьях и подтверждено 9 патентами РФ. 6.

3.2.2. Выводы по результатам испытаний и рекомендации по возможностям использования системы.

По итогам проведенных испытаний программно-аппаратный комплекс ПЛКД для измерения ширины колеи, бокового износа рельса, зазора и ступеньки в стыке, температуры рельсов, радиуса кривой, поперечного уровня и уклона пути, высоты и расположения контактного провода в плане, расположения опор контактной сети вдоль пути, а также система хранения, анализа и отображения собранных данных могут быть признаны соответствующими функциональному назначению.

Все компоненты выполнены модульно, на основании использования унифицированных средств сопряжения. Добавление новых возможностей и совершенствование уже имеющихся может происходить в ходе эксплуатации системы.

Достигнутая в ходе испытаний точность измерения уровня, уклона и кривизны пути не позволяет использовать ПЛКД в качестве вагона-путеизмерителя без существенной доработки аппаратуры.

Каналы измерения параметров рельсовой колеи на основе вихретоковых датчиков являются первыми в отечественной практике и по результатам рабочих и настоящих испытаний показали целесообразность их активного использования в составе железнодорожной диагностической аппаратуры. Так же надо использовать канал измерения температуры рельсов.

Подобной уникальностью обладают и каналы измерений расположения контактного провода по высоте и в плане на основе использования систем технического зрения. Опыт разработки системы технического зрения в составе ПЛКД показал целесообразность использования подобных систем и в других диагностических средствах.

Комплексирование отдельных датчиков и подсистем требует трудозатрат совместимых с затратами на разработку самих датчиков. Это обстоятельство необходимо учитывать при желании использовать отдельные подсистемы испытанного комплекса в составе других диагностических комплексов.

Система сбора, хранения, обработки и отображения данных о состоянии пути и контактной сети в составе ПЛКД (ИСС «Путь») является первым м отечественным опытом по комплексному сведению данных о различных объектах инфраструктуры железнодорожного хозяйства.

ИСС «Путь» имеет современный графический интерфейс, рассчитанный на пользователя неспециалиста в вычислительной технике. Опыт эксплуатации этой системы показал его удобство и дружелюбность пользователю при выполнении самых разнообразных операций с системой.

Встроенные алгоритмы обработки собранных данных и аппарат автоматизированного формирования отчетных форм позволяют оперативно, по завершению инспекционного объезда выдать заинтересованным службам дороги ведомости количественных оценок по контролируемым параметрам.

Возможность сравнения данных, собранных на одних и тех же перегонах в различное время может быть информационной основой для анализа тренда изменения параметров и прогноза их будущего состояния.

Совместный анализ данных о состоянии различных объектов открывает возможность делать выводы и о тех параметрах состояния объектов инфраструктуры железнодорожного хозяйства, которые непосредственно не измеряются подсистемами ПЛКД.

Первый опыт использования ИСС «Путь» в сочетании с другими подсистемами ПЛКД показал, что этот комплекс может успешно использоваться как для оперативного контроля состояния, так и для проведения паспортизации объектов инфраструктуры железнодорожного хозяйства.

3.3. Результаты промеров величины износов на дороге с помощью ПЛКД.

Основываясь на положительных результатах испытаний ПЛКД на испытательном кольце ВНИИЖТа, после внесения необходимых коррективов в аппаратно-программный комплекс в апреле 1998 г. были организованы массовые промеры величин бокового износа рельсов на дороге с одновременным измерением всех других параметров инфраструктуры.

Вагон-лаборатория осуществляет проверки состояния пути и контактной сети по утвержденному графику на всем протяжении магистрального хода дороги от станции Петровский Завод до станции Архара. Результаты обследования хранятся в памяти ЭВМ и в дальнейшем по мере накопления информации будут использованы для прогнозирования состояния и планирования ремонтов технических средств.

В процессе эксплуатации ВТП показала высокую надежность в различных климатических и погодных условиях. Одновременно выявлены некоторые недоработки в программном обеспечении. Формы выдаваемой информации по согласованию с пользователями могут быть представлены в различных масштабах при необходимости в виде графиков и таблиц (Рис. 3.12−3.20, таблица 3.6).

В настоящее время совершенствуется программное обеспечение комплекса и дорабатываются датчики положения пути в плане.

Рис. 3.12.

Рис. 3.15.

7 243 500 7 244 ООО.

Расстояние, м.

Рис. 3.19.

7 244 500.

7 245 ООО.

7 245 500.

Ni.

I I I I I I.

7 243 000 7 243 050 7 243 100.

7 243 150 7 243 200 7 243 250.

Расстояние, м.

Рис. 3.20.

7 243 300 i i.

7 243 350 7 243 400 i «I i i i'.

7 243 450 7 2.

4/4.

0188 Улягир — Мадалан — 18.08.98 г.

Дефекты по параметру «Износ правого рельса» (всего 30) Норматив: 0 Допуск «+»: 15 Допуск «- «: 0.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Применение разработанной под руководством автора системы лубрикации на Забайкальской железной дороге позволило по данным за 1997 год снизить интенсивность бокового износа рельсов в среднем по дороге в 2,6 раза.

2. Максимальная интенсивность бокового износа при отсутствии средств лубрикации составляет 0,5 -г- 0,6 мм/млн.т. и находится на уровне максимальной интенсивности износа конца 80-х и начала 90-х годов. Это свидетельствует о том, что продолжают действовать основные факторы, вызывающие повышенную интенсивность бокового износа рельсов в кривых.

3. Наибольшая эффективность от применения средств лубрикации достигнута на участках, где совместно применяются вагоны-рельсосмазыватели, дрезины-рельсосмазыватели и электровозы с устройствами для нанесения смазки. На этих участках средняя интенсивность бокового износа ~ 0,1 мм/млн.т., что обеспечивает нормативный срок службы рельсов. На участках, где интенсивность бокового износа рельсов выше, существующие объемы и частота нанесения смазки являются недостаточными.

4.Созданная на дороге под руководством автора передвижная лаборатория комплексной диагностики состояния пути и контактной сети, использующая принципиально новые вихретоковые датчики измерения параметров рельсовой колеи и системы автоматизации видеоконтроля для промеров контактной сети, является первым отечественным опытом по комплексному сведению данных о различных объектах инфраструктуры железнодорожного транспорта.

5. Система непрерывного контроля бокового износа рельсов с помощью вихретоковых датчиков позволяет организовать непрерывный контроль состояния рельсов и своевременно принимать меры при возрастании интенсивности бокового износа, что позволит существенно снизить затраты на лубрикацию рельсов.

6. Оценка влияния показателей устройств и содержания пути, а также условий его эксплуатации, на интенсивность бокового износа рельсов в кривых показала, что:

6.1.Влияние норматива ширины колеи не превышает 5−7%, но при унифицированных нормах ширины колеи интенсивность расстройства пути и выход из строя деревянных шпал ниже на 20−30%.

6.2.Влияние коэффициента трения колес по рельсам составляет 30−45% от расчетной величины фактора износа.

4 б" .

6.3.Влияние уровня осевых нагрузок зависит от радиуса кривых, возрастая в кривых более пологих радиусов. Для средних условий Забайкальской железной дороги (Я = 540 м) на основании натурных наблюдений и расчетов установлено соотношение: ииз1 Рос! -=(-)¦ и, из2 ос2 с показателем степени п = 0.6.

6.4.Наиболыпая интенсивность бокового износа имеет место на участках действия длительных ограничений скорости при избытке возвышения, приводящим к движению поездов с непогашенными ускорениями до (-0,5) ч- (- 0,6) м/с и доходит до 0,5 мм/млн.т. Наименьшая интенсивность износа имеет место при анп = 0 -4−0,1 м/с2.

7. Проведение на дороге мероприятий по оборудованию локомотивов устройствами автоматического гребнесмазывания, введение прикрепленной езды и методов стимулирования за снижение подреза гребней позволили только в 1997 году по сравнению с 1996 годом добиться снижения интенсивности подреза по пассажирским электровозам на 7%, по грузовымна 25%, по тепловозам на 35%. В то же время разброс интенсивности подреза гребней на машинах одной серии, работающих в одном депо на постоянных участках доходит до 3,5 раз.

8.Проведенные исследования показали, что помимо мероприятий, направленных на снижение бокового износа от воздействия массового подвижного состава, необходимо уделять больше внимания воздействию отдельных единиц подвижного состава, формирующих значительную долю износов.