X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Российские железные дороги – одна из крупнейших железнодорожных магистралей мира, являющаяся ключевым звеном транспортной системы нашей страны.

Наиболее дорогостоящим и ответственным элементом железнодорожного пути, состояние которого в первую очередь определяет бесперебойное и надёжное движение поездов, являются рельсы.

Условия эксплуатации рельсов и сроки их службы во многом зависят от некоторых основных факторов, таких как грузонапряженность, план и профиль железнодорожного пути, от которых также зависят режим и скорость движения поездов; конструкция верхнего строения пути; тяга и масса поездов. Климатические условия и класс подрельсового грунта являются не менее существенными факторами , особенно для Сибири и Дальнего Востока.

Уход за рельсами в настоящее время - это рутинное мероприятие, осуществляемое в рамках технического обслуживания верхнего строения пути. Шлифование рельсов является необходимой составной частью экономичного технического содержания верхнего строения пути. На основе используемых стратегий шлифования можно дать рекомендации по оптимальному применению шлифовальной техники.(Рис 1.)

В процессе эксплуатации оптимальный профиль головки можно поддерживать путем регулярной обработки рельсов с помощью шлифовальной техники. В последние годы разработаны специальные поперечные профили, отличные от обычно применяемых.

Рисунок 1: Шлифовальная техника

Шлифование рельсов проводят с небольшими допусками относительно поперечного профиля, так как его изменение в значительной степени влияет на процессы в зоне контакта колеса и рельса.

Очень важно правильно выбрать параметры шлифования. Точно установить размер повреждения довольно трудно. О скорости развития дефекта в настоящее время судят по величине трещины в зоне поверхности катания головки рельса. Небольшие видимые, но очень тонкие трещины не позволяют определить, как быстро развивается процесс повреждения. В настоящее время существуют лишь ограниченные возможности определения степени повреждений метрологическими методами. В связи с этим необходимость применения и режимы шлифования определяются установленной цикличностью работ.

Шлифование требуется выполнять с помощью специальных технических средств, причем объем снимаемого материала и получающийся поперечный профиль должны регламентироваться специальной документацией. Существует три категории шлифовальных мероприятий:

1. Превентивные мероприятия. Осуществлять в том случае, когда еще не возникли дефекты на тех участках, где на базе имеющегося опыта ожидается их появление. При этом реализация этих мероприятий возможна, если темп развития дефектов не превысил определенного установленного предела, требующего съема слоя металла между двумя вмешательствами, например 0,2 мм.

2. Корректирующие мероприятия. Выполняют наиболее часто, чтобы избежать возникновения крупных дефектов. Это могут быть как небольшие интенсивные работы, так и крупные, соответствующие результатам проведенных в определенные сроки измерений.

3. Циклические работы. Предназначены для устранения дефектов поверхности катания на ранней стадии, когда они еще не представляют опасности, но поддаются контролю. Шлифование рельсов может эффективно гарантировать съем металла в небольших и средних количествах при относительно высокой поездной нагрузке на путь.

Повторяющиеся воздействия колес подвижного состава провоцируют возникновение в рельсах усталостных дефектов. Для уменьшения усталостных дефектов требуется такой профиль головки рельса, при котором зона контакта колеса и рельса по возможности удалена от критической рабочей грани. Решение этой же проблемы возможно за счет применения такого профиля, при котором происходит постепенное перемещение поверхности катания в поперечном направлении. Это также уменьшает износ в зоне контакта. Подшлифовывание внутренней грани головки рельса уже давно успешно практикуется на линиях с большой нагрузкой.

На высокоскоростных магистралях также учитывается происходящее в процессе эксплуатации изменение стандартного профиля. При шлифовании рабочей грани головки рельса предусматривается допуск ± 0,3 мм.

Запатентованная компанией Vossloh технология высокоскоростного шлифования рельсов предусматривает использование вращающихся шлифовальных камней специальной конфигурации, каждый из которых расположен под определенным углом α относительно

оси пути (Рис. 2).

Рисунок 2: Принцип высокоскоростного шлифования рельсов

В связи с этим необходима стратегическая защита рельсов, которая предусматривает проведение циклических работ с учетом размера снимаемого поврежденного материала и поддержания специального (целевого) профиля для обеспечения хорошего состояния поверхности катания в течение всего срока службы.

При этом следует проводить регулярный съем металла в зоне усталостных дефектов, сохраняя поперечный профиль в заданных пределах. Значение геометрии поперечного профиля. В процессе шлифования снимается слой металла с поверхности рельса; при этом удаляются волны и вмятины, а также различные усталостные дефекты. В зависимости от глубины дефектов снимается необходимое количество металла, чтобы колеса подвижного состава контактировали с поверхностью катания, не имеющей дефектов. Для поддержания необходимого соотношения сил в контакте используют специальные профили колес и рельсов.

Строго придерживаясь принятой геометрии профилей колеса и рельса, можно избежать сосредоточения нагрузок на небольшой площади и обеспечить стабильное движение подвижного состава. Если геометрия головки рельса не является оптимальной по отношению к геометрии колеса, то напряжения в зоне контакта могут превысить значение, допустимое по прочности рельсовой стали.

Чтобы гарантировать оптимальные условия контакта, в последнее время некоторые железнодорожные компании применяют специальные профили, которые характеризуются увеличенным расстоянием между гребнем бандажа и рабочей гранью головки рельса. В соответствии с местными условиями предложены различные варианты профиля. При этом при шлифовании рабочей грани головки рельса допускается съем до 1 мм материала по отношению к стандартному профилю.

Таким образом, стратегия шлифование рельсов и соответствующие инструкции разрабатывают, основываясь на детальных теоретических исследованиях и практическом опыте.

Литература:

Стреблов, Н.А. Железные дороги мира / Н.А. Стреблов //Шлифование рельсов. – 2016.- № 3. – С. 73-74с.;

Крейнис, З.Л. Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути. З.Л. Крейнис. - М.: УМК МПС, 2001, - 768с.

Код для цитирования: Скопировать