ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Основными современными промежуточными рельсовыми скреплениями на железнодорожных путях ОАО «РЖД» являются скрепления с упругими прутковыми клеммами. Конструкция данных скреплений, в том числе самих упругих прутковых клемм, продолжает постоянно развиваться. Одним из главных недостатков в-образных упругих клемм является неэффективное распределение монтажного усилия: на прижатие подошвы рельса направлено около половины от прикладываемого на болт (прикрепитель) усилия. В качестве перспективной конструкции упругой прутковой клеммы для промежуточных рельсовых скреплений рассмотрена клемма в виде пружины кручения (или витковая клемма), главным преимуществом которой является более удачная схема распределения прижимного усилия. В статье приведены результаты многовариантного моделирования геометрических параметров витковых клемм (42 шт.) с анализом их напряженно-деформированного состояния. Расчеты проведены с использованием программно-вычислительных комплексов SolidWorks и Ansys Workbanch. В результате расчетов многовариантных моделей выполнен анализ напряженно-деформированного состояния витковой клеммы и определены степени влияния интервалов варьирования геометрических параметров клеммы: шага витка клеммы (17-30 мм); диаметра прутка клеммы (12-20 мм); числа витков клеммы (1,4-3,4); диаметра витка клеммы (50-70 мм). Исходя из геометрии рельса, взаимного расположения предполагаемых элементов узла скрепления, обеспечения оптимального напряженно-деформированного состояния и как можно меньшей материалоемкости клеммы наиболее оптимальными параметрами конструкции упругих клемм в виде пружины кручения являются: диаметр витка 50 мм, количество витков полуклеммы 2,4; диаметр прутка 16 мм, шаг витка 17 мм.

В статье выполнена оценка интенсивности отказов рельсов на участках Среднесибирской магистрали (на примере Кр и Км дистанций пути). Проведен анализ отказов рельсов в зависимости от пропущенного тоннажа, параметров плана и профиля. Рассмотрены математические модели количества отказов рельсов по I и II путям в зависимости от пропущенного тоннажа, средневзвешенного уклона, средневзвешенного радиуса и доли кривых.

Определено влияние пропущенного тоннажа на количество отказов рельсов: по I пути при увеличении тоннажа от 100 до 1 400 млн т среднее количество отказов рельсов увеличивается с 0 до 24 шт./км, по II пути при тоннаже от 100 до 700 шт./км - с 0 до 1,8 шт./км. Однако на протяжении всего срока эксплуатации наблюдается повышение интенсивности роста отказов рельсов от 0,7 до 4,3 шт./км на 100 млн т в зависимости от интервала тоннажа.

Определено влияние конструктивных параметров плана и профиля пути Среднесибирской магистрали (доли кривых, среднего радиуса, среднего продольного уклона) на отказы рельсов. Зависимость количества отказов рельсов по I пути от доли кривых: интенсивность количества отказов рельсов составляет 2,9 шт./км в среднем на каждые 10 % доли кривых. Влияние средневзвешенного радиуса: при уменьшении радиуса кривой с 3 000 до 1 100 м (на примере уровня наработки тоннажа в 1 000 млн т) количество отказов рельсов увеличивается в 3,5 раза (с 4 до 14 шт./км). Влияние средневзвешенного уклона: при увеличении уклона с 1,5 до 3 %о при тоннаже в 900 млн т, количество отказов рельсов увеличивается в 3 раза (с 4 до 12 шт./км).

Проведен корреляционно-регрессионный анализ количества отказов рельсов в зависимости от пропущенного тоннажа и параметров плана и профиля пути.

В статье проанализированы технологические нарушения, допущенные по причине несвоевременной очистки железнодорожных путей станций от снега. На основе статистических данных построен график зависимости количества нарушений от их продолжительности. Установлено, в Новосибирском регионе за четыре зимних периода с 2019 по 2023 г. около 40 % станций от общего их количества являются метеозависимыми и подвержены риску задержки поездов. Максимальное количество нарушений зафиксировано на станции Обь, при этом максимальная их продолжительность наблюдается на станции Инская.

Основные задачи исследования - оценка риска задержки поездов по причинам, связанным с несвоевременной очисткой железнодорожных путей станций от снега, путем построения матрицы рисков и разработка рекомендаций для его снижения.

Для железнодорожных станций Новосибирского региона Западно-Сибирской железной дороги допустимый уровень риска задержки поездов составил 0,104 поездо-часов в год, что согласуется с нормативными документами. Также определено, что в регионе фактический уровень рисков не превышает допустимого. Построена матрица рисков задержки поездов по причинам, связанным с несвоевременной очисткой железнодорожных путей станций от снега, и определены станции, уровень риска на которых рекомендуется снизить: № 1, 4, 8, 9, 11, 13, 16 и 20.

Для каждого уровня риска разработаны рекомендации, направленные на снижение частоты нарушений и продолжительности задержки поездов. Также удалось определить границы широко приемлемого уровня риска и железнодорожные станции, не требующие разработки краткосрочных мер по снижению риска при наличии нарушений.

В статье рассмотрены наиболее распространенные конструкции волноломов, применяемые для инженерной защиты земляного полотна. Волноломы предназначены для гашения энергии волн и удержания наносов, формирующих волногасящий пляж.

Цель работы - разработка критериев оценки технического состояния элементов волноломов по видам дефектов. Основными методами исследования являлись натурное обследование сооружений и физическое моделирование в гидроволновых бассейнах и лотке. Выполнено обследование волноломов на участке железнодорожной линии Туапсе - Адлер Северо-Кавказской железной дороги с целью определения дефектов как сооружений в целом, так и их элементов.

Проведены экспериментальные исследования взаимодействия волн с волноломами и пляжем на моделях в волновых бассейнах и лотке.

По результатам исследований предложено деление волноломов на отдельные элементы по степени их весомости. Получены критерии технического состояния каждого элемента волнолома по видам дефектов. Разработан алгоритм оценки технического состояния волноломов для определения необходимых мероприятий по обеспечению работоспособности сооружений.

Предложенный алгоритм оценки технического состояния волноломов позволит повысить безопасность эксплуатации железнодорожного пути на прижимных морских участках. Полученные критерии оценки технического состояния волноломов учтены при разработке ГОСТ Р 59241-2020 «Берегозащитные сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

Бесстыковые рельсовые плети являются основным элементом типовой бесстыковой конструкции железнодорожного пути. Разрядка температурных напряжений в таких плетях - одна из распространенных и трудоемких операций в путевом хозяйстве ОАО «РЖД».

В настоящее время известны два основных вида технологических процессов: с использованием гидравлического натяжного устройства (ГНУ); ГНУ и нагревательных установок (съемных однониточных нагревательных установок).

Определены четыре основных парных варианта технологии разрядки температурных напряжений рельсовых плетей для дальнейшего технико-экономического анализа результатов по ряду технологических и экономических показателей: с применением ГНУ (КБ-65, ЖБР-65); ГНУ (ЖБР-65Ш, ЖБР-65ПШМ, ЖБР-65ПШР); ГНУ и нагревательных установок (КБ-65, ЖБР-65); ГНУ и нагревательных установок (ЖБР-65Ш, ЖБР-65ПШМ, ЖБР-65ПШР). Разработана методика определения и оценки технико-экономических показателей технологий, учитывающая ряд факторов: расходы на оплату труда работников, на топливо, на годовое техническое обслуживание оборудования, средние расходы по предоставлению «окон».

Внедрение нагревательных установок в технологию разрядки температурных напряжений в бесстыковых плетях обладает высокой технологической эффективностью; так, снижение времени «окна» составило до 16,7 %, трудозатрат - до 4 %, также уменьшаются размеры оплаты труда и средняя стоимость проведения «окна». Снижение общих экономических расходов по данной технологии составляет до 42 %, и в перспективе эта технология может успешно заменить существующие в настоящее время в путевом хозяйстве ОАО «РЖД» аналогичные технологии.

В статье выполнен анализ загрязненности (частицами менее 25 и 0,1 мм) щебеночного балласта железнодорожного пути в зависимости от удаленности от Кузбасса по Транссибирской и Среднесибирской магистралям на 141 опытном участке. Также приводятся усредненные результаты влияния срока службы (пропущенного тоннажа) на уровень загрязненности балласта на участках с одинаковой удаленностью от Кузбасса.

Загрязненность балласта по Транссибирской магистрали с ростом удаленности (от 300 до 1 100 км) от мест массовой погрузки угля (Кузбасс) по I пути: для фракции менее 25 мм при 700-900 млн т в среднем снижается с 37 до 30 %, при 900-1 100 млн т - с 41 до 38 %; для фракции менее 0,1 мм при 700-1 500 млн т -с 5,5 до 3,5 %; по II пути: для фракции менее 25 мм при 900-1 100 млн т - снижается с 36 до 33 %, при 1 1001 300 млн т - с 36 до 34 %; для фракции менее 0,1 мм при 700-1 300 млн т - находится на уровне 3-5 %.

Уменьшение загрязненности балласта по Среднесибирской магистрали по I пути с ростом удаленности от Кузбасса (от 300 до 900 км): для фракции менее 25 мм при 900-1 100 млн т - с 35 до 32 %; для фракции менее 0,1 мм - с 9 до 6 %.

В данной статье рассмотрен вопрос использования композитных шпал на особогрузонапряженных участках Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры. Представлены результаты комплексной оценки опытного участка с уложенными композитными шпалами на основании данных, предоставленных различными структурными подразделениями Западно-Сибирской железной дороги. Анализ состояния шпал и участка пути в целом проводился посредством натурных осмотров и с использованием результатов оценки путеизмерительным вагоном в период с мая 2023 г. по июнь 2024 г. Для точной привязки графической диаграммы к физическому расположению каждой шпалы использовались результаты видеоконтроля.

Участок с уложенными композитными шпалами оценивался как по состоянию геометрии рельсовой колеи, так и по распределению трудозатрат на линейном участке. Каждая шпала рассматривалась в отдельности по основным параметрам геометрии рельсовой колеи. Наибольший объем работ по содержанию рельсовой колеи на участке с композитными шпалами приходится на весенний период. За весь анализируемый период была выявлена одна неисправность по сужению рельсовой колеи, после регулировки ширины колеи данное отступление не повторялось.

В ходе исследования была разработана опытная технологическая карта работы по замене железобетонной шпалы на композитную. Выполнен хронометраж времени и зафиксированы основные проблемные места в производстве данной работы. Проведен расчет затрат труда на выполнение работ по замене шпал в зависимости от технологии и вида шпал и скреплений. За время эксплуатации композитных шпал продолжительностью один год в рамках текущего содержания участка железнодорожного пути явных трудностей в их эксплуатации, а также дефектов композитных шпал не обнаружено.

В статье представлена оценка остаточного ресурса железобетонных шпал с истекшим первым сроком службы, для проведения которой были выбраны участки особогрузонапряженных направлений ЗападноСибирской железной дороги за период 2014-2023 гг. с наработкой тоннажа более 1 000 млн т на момент проведения капитального ремонта.

Проведена оценка годности железобетонных шпал, демонтированных с участков Транссибирской (43 участка: I путь - 31 шт.; II путь - 12 шт.) и Среднесибирской магистралей (32 участка: I путь - 28 шт.; II путь - 4 шт.) ЗСДИ для повторного применения. Для этих участков были рассмотрены ведомости переборки старогодной путевой решетки с железобетонными шпалами Ш1 для промежуточных рельсовых скреплений типа КБ65, проводимой на базе ряда путевых машинных станций ЗСДРП.

Получены зависимости изменения доли годности железобетонных шпал Ш1 с отечественной схемой армирования (44 * 3 мм) от продолжительности их первого срока службы (1 000 - 1 600 млн т) в особогрузонапряженных условиях.

Определена средняя доля годности железобетонных шпал: по Транссибирской магистрали средний процент годности железобетонных шпал составил для I пути - 67,4 %, для II пути - 59,5 % при средней наработке тоннажа около 1 250 млн т; по Среднесибирской магистрали - для I пути - 59,3 % и для II пути 79 % при средней наработке тоннажа около 1 280 млн т.

Рассчитана средняя интенсивность снижения годности железобетонных шпал: по Транссибирской магистрали для I пути - 4-7 % на 100 млн т в интервале 1 100-1 400 млн т; по Среднесибирской магистрали для I пути - 4-5 % на 100 млн т в интервале 1 300-1 600 млн т.

В статье приведены результаты исследований несущей способности, трещиностойкости и выносливости железобетонных шпал со стержневым армированием, которые изготовлены по итальянской автоматизированной технологии OLMI. Рассчитаны два типа шпал: Ш3-Д 4*10 и Ш3-ДПГ 4*10. Шпалы Ш3-ДПГ 4*10 отличаются от шпал Ш3-Д 4*10 дополнительным косвенным армированием в торцевой части сечения в виде спиралей на концах арматуры и зачеканенными бетонным раствором торцевыми отверстиями. При этом класс бетона по прочности на сжатие у шпал Ш3-Д 4*10 принят не менее В55, а у шпал Ш3-ДПГ 4*10 - не менее В60.

Расчет несущей способности выполнен согласно методу расчета изгибаемых элементов любых форм сечений, направлений действия внешнего момента и любом армировании по общему случаю расчета нормальных сечений изгибаемых элементов. Специфика работы железобетонных шпал под нагрузкой требует обязательного расчета на трещиностойкость и выносливость, поскольку воздействие на шпалу многократно повторяющейся нагрузки вызывает значительный перепад напряжений в бетоне или в растянутой арматуре при большом числе циклов в течение эксплуатационного периода.

По результатам проведенных расчетов определено, что увеличение класса бетона по прочности на сжатие с в55 до В60 практически не влияет на трещиностойкость и несущую способность, а значит не приведет к уменьшению дефектности железобетонных шпал со стержневым армированием на грузонапряженных участках Среднесибирской магистрали.

Обеспечение стабильности геометрии рельсовой колеи является неотъемлемой частью текущего содержания железнодорожного пути. На выправку пути приходится треть от всех трудозатрат на дистанции пути, состояние геометрии рельсовой колеи влияет на уровень безопасности движения поездов и определяет оценку эффективности работы структурного подразделения. Выправка пути по уровню, в плане и профиле осуществляется как вручную бригадой монтеров пути, так и за счет работы машинного комплекса в рамках планово-предупредительной выправки пути. В условиях дефицита рабочих кадров встает закономерный вопрос о снижении затрат труда путем машинизации основных технологических процессов по содержанию пути.

В данной работе представлены результаты исследования по анализу зависимости периодичности планово-предупредительной выправки и состояния геометрии рельсовой колеи, в том числе с учетом потребных трудозатрат на выправку пути вручную. Для анализа выбраны участки Среднесибирского хода с величиной пропущенного тоннажа от 300 до 1 200 млн т, с разной периодичностью проведения машинной выправки. Для обработки исходных данных использовался язык программирования Python, что позволило автоматизировать процесс расчета потребных трудозатрат на выправку пути вручную. В статье приведены зависимости трудозатрат на содержание пути от величины пропущенного тоннажа с учетом периодичности планово-предупредительной выправки. Определена степень эффективности выправки пути машинным комплексом в зависимости от величины пропущенного тоннажа и количества выправок. Отмечено, что в условиях дефицита рабочих кадров для назначения планово-предупредительной выправки рационально использовать дополнительный критерий - величину трудозатрат на выправку пути, так как этот параметр напрямую отражает трудоемкость содержания рельсовой колеи на линейном участке.