Методика определения интегрального распределения сил, действующих на путь

Необходимым условием внедрения тяжеловесного движения на железных дорогах мира является комплексная оценка его эффективности, включающая исследование влияния повышенных осевых нагрузок на деградацию элементов верхнего строения пути, деформационные параметры балластного слоя и нижнего строения пути и мероприятий по соответствующему усилению железнодорожной инфраструктуры. Необходимо достаточно точно учитывать силовые факторы, воздействующие на путь со стороны разных типов подвижного состава сразличной осевой нагрузкой. Распределение силовых факторов для конкретного участка железнодорожного пути является многофакторным процессом, количественные параметры которого зависят от структуры поездопотока, типа подвижного состава иего доли всуточном пакете поездов, проходящем по данному участку, установленной скорости движения, профиля пути (прямая, кривая), технического состояния подвижного состава и элементов верхнего строения пути.

Целью работы явилась разработка методики определения интегрального закона распределения вертикальных и боковых сил, воздействующих на путь от колёс разного типа подвижного состава в зависимости от его доли в суточном пакете поездопотока. Использовались методы математической статистики.

В процессе экспериментальных исследований воздействий разного типа подвижного состава определены статистические распределения вертикальных и боковых сил. Гистограммы вертикальных и боковых сил аппроксимированы теоретическими законами. Для подтверждения справедливости выбранных функций аппроксимации использовался критерий согласования Колмогорова–Смирнова. Для смешанного движения на железных дорогах разработана методика, позволяющая учитывать вклад доли каждого типа подвижного состава в силовое воздействие на путь при расчёте суммарного воздействия. Методика базируется на реальных, экспериментально установленных распределениях с учётом сезонности (зима, лето) вертикальных и боковых сил, скорости движения по рассматриваемому участку пути и может использоваться на участках, где внедряется тяжеловесное движение.

1. Czyczuła W., Chudyba Ł. Dynamic response of rail track in longitudinal direction // Transportation Overview [Przegląd Komunikacyjny]. – No. 7. – July 2018. – pp. 1–9. – DOI: 10.35117/A_ENG_18_07_01.

2. Askarinejad H., Barati P., Dhanasekar M., Gallage C. Field studies on sleeper deflection and ballast pressure in heavy haul track // Australian Journal of Structural Engineering. – Vol. 19. – Iss. 2. – March 2018. – pp. 1–9. – DOI: 10.1080/13287982.2018.1444335.

3. Pengfei Liu, Wanming Zhai, Kaiyun Wang. Establishment and verification of three-dimensional dynamic model for heavy-haul train–track coupled system // Vehicle System Dynamics (International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility). – Vol. 54. – Iss. 11. – August 2016. – р p. 1511–1537. – D O I : 10.1080/00423114.2016.1213862.

4. Rhodes D. Technical Standards for Heavy Haul Track Components in the Middle East // 9th International Heavy Haul Conference. – 2009. – pp. 993–997. – [Электронный ресурс]: http://railknowledgebank.com/Presto/content/GetDoc.axd?ctID=MTk4MTRjNDUtNWQ0My00OTBmLTllYWUtZWFjM2U2OTE0ZDY3&rID=MjYyOA==&pID=Nzkx&attchmnt=VHJ1ZQ==&uSesDM=False&rIdx=MjE5MQ==&rCFU=. Доступ 29.07.2019.

5. Gräbe H., Shaw F. J. Design life prediction of a heavy haul track foundation //Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. – 2010. – Vol. 224. – Iss. 5. – pp. 337–344. – DOI: 10.1243/09544097JRRT371.

6. Gerlici J., Nozhenko O., Cherniak G., Gorbunov M., Domin R., Lack T. The development of diagnostics methodological principles of the railway rolling stock on the basis of the analysis of dynamic vibration processes of the rail. – MATEC Web of Conferences 157, 03007. – January 2018. – DOI: 10.1051/matecconf/201815703007.

7. Koziol P., Kudla D. Vertical vibrations of rail track generated by random irregularities of rail head rolling surface. – Journal of Physics: Conference Series. – Modern Practice in Stress and Vibration Analysis (MPSVA) 2018. – 1106 012007. – DOI: 10.1088/1742–6596/1106/1/012007.

8. Об актуализации основных параметров генеральной схемы развития сети железных дорог РЖД до 2020 и 2025 гг. в региональном разрезе. – Заседание НТС ОАО «РЖД» от 16.03.2016 г. [Электронный ресурс]: http://www.rzd.ru/best/public/ru? STRUCTURE_ID=886&layer_id=5176&refererLayerId=5175&id=354. Доступ 12.08.2019.

9. Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г. Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2008 г. № 877-р. [Электронный ресурс]: https://www.mintrans.ru/documents/1/1010. Доступ 29.07.2019.

10. Виленкин С. Я. Статистическая обработка результатов исследования случайных функций. – М.: Энергия, 1979. – 210 с.

11. Андерсен Т. Статистический анализ временных рядов. – М.: Мир, 1976. – 767 с.

12. Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения его надёжности: ЦПТ-52. Утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 22.12.2017 г. № 2706р. [Электронный ресурс]: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=713998&dst=4294967295&date=18.10.2019. Доступ 29.07.2019.

13. Коссов В. С., Лунин А. А. Исследования продольной динамики и воздействия на путь соединённых поездов массой 12600 т // Тяжёлое машиностроение. – 2016. – № 9. – С. 21–26.

14. Коссов В. С. Результаты экспериментальных и теоретических исследований воздействия подвижного состава на путь в перспективных условиях эксплуатации // Бюллетень Объединённого учёного совета ОАО «РЖД». – 2013. – № 5. – С. 27–36.

15. Коссов В. С., Лунин А. А., Краснов О. Г., Спиров А. В. Оценка воздействия на путь грузовых вагонов с осевыми нагрузками 23,5, 25 тс // Железнодорожный транспорт. – 2018. – № 3. – С. 63–68.

16. Коссов В. С., Лунин А. А., Краснов О. Г., Спиров А. В. Воздействие на путь грузовых вагонов с повышенными осевыми нагрузками // Путь и путевое хозяйство. – 2018. – № 3. – С. 19–23.

17. Третьяков В. В., Петропавловская И. Б., Певзнер В. О., Громова Т. И. и др. Воздействие на путь вагонов с повышенной осевой нагрузкой // Вестник ВНИИЖТ. – 2016. – № 4. – С. 233–238.

18. Степов В. В. Эксплуатация вагонов с повышенной осевой нагрузкой на участке Ковдор–Мурманск // Железнодорожный транспорт. – 2016. – № 10. – С. 19–22.