Дипломная работа: Проект модернізації колії

ЗМІСТ

Вступ

1. Загальний розділ

1.1 Загальна характеристика ділянки, що підлягає модернізації

1.2 Проектувальні заходи щодо ділянки модернізації

2. Техніко-економічне обґрунтування вибору конструкції колії

2.1 Загальні положення

2.2 Визначення ефективності збільшення довжини рейкових плітей

3. Організація і технологія модернізації колії

3.1 Загальні положення

3.2 Технологія заміни рейко-шпальної решітки

3.3 Технологія улаштування безстикової колії з довгими рейковими плітями

4. Розрахунки безстикової колії на міцність та стійкість

4.1 Загальні положення

4.2 Розрахунок будови колії на міцність

4.3 Розрахунки безстикової колії на стійкість

4.4 Визначення температурних умов укладання й експлуатації безстикової колії

5. Визначення кошторисної вартості з модернізації верхньої будови колії на ділянці Жмеринка-Ярошенка

6. Заходи з охорони праці та безпеки руху поїздів при виконанні робіт в процесі модернізації колії

6.1 Характеристика проектованого об‘єкту

6.2 Аналіз потенційних небезпек на об‘єкті

6.3 Заходи по створенню безпечних умов праці

6.4 Розрахунок захисного занулення

7. Визначення температурних умов улаштування безстикової колії з урахуванням зміни її стану в процесі експлуатації

7.1 Основні положення існуючої методики розрахунку безстикової колії

7.2 Особливості розрахунків безстикової колії з урахуванням зниження службових властивостей рейок

1. ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

1.1 Загальна характеристика ділянки, що підлягає модернізації

Ділянка залізниці, що підлягає модернізації – двоколійна електрифікована, обладнана автоблокуванням. Загальна довжина модернізації колії становить 20,244 км. Ділянка розташована в межах Жмеринської дистанції колії Південно-західної залізниці. Вантажонапруженість ділянки складає:для парної колії – 21.3 млн. т км брутто на 1 км за рік;для не парної колії – 25.3 млн. т км брутто на 1 км за рік.Система руху на ділянці – вантажна та пасажирська. Серії локомотивів, що обертаються:ВЛ-60,80 ЧС-4. Швидкість вантажних потягів складає 80 км/год, а пасажирських – 120км/год.Після виконання модернізації колії швидкість пасажирських потягів в прямих становитиме 140 км/год, а в кривих – дивись таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 Відомість розрахунку підвищення зовнішньої рейки в кривих на ділянці Жмеринка-Ярошенка.

Мінімальний радіус кривої складає 558м, а максимальний уклон -9.0‰. Верхня будова колії має наступні характеристики:

а) тип рейок – Р65;

б) шпали – залізобетонні;

в) рід баласту – щебінь;

г) товщина баласту під шпалою – 40 см.

На ділянці модернізації укладена безстикова колія. В межах ділянки, що ремонтується розташовано:

а) роздільних пунктів – 1: станція Ярошенка

б) стрілочних переводів – 9: на станції Ярошенка

в) переїздів – 2: на кілометрах 25/43

г) пасажирських платформ – 2: на кілометрах 1123,1144.

д) залізобетонних труб – 4:

В плані колія виражена : прямих – 11,817 км (68%);

кривих – 8,427 км (42%).

В процесі експлуатації криві зберегли своє проектне положення.

Модернізація на даній ділянці призначається в зв’язку з тим, що існуюча верхня будова колії пропустила понад 500 млн.т. брутто і більше не задовольняє експлуатаційним вимогам.

1.2 Проектувальні заходи щодо ділянки модернізації

План запроектований з умов мінімально можливих рихтувань і розміщення кривих в межах існуючого земляного полотна із збереженням існуючої ширини узбіччя і габарита щогл світлофорів. Довжини перехідних кривих забезпечують розгін підвищень уклоном 1 ‰ і менше.

Поздовжній профіль запроектований у відповідності з технічними умовами проектування (СНиП – 39-76) та умовою виконання робіт на існуючому земляному полотні.

Поздовжній профіль запроектований підйомками. Вирізка щебеню зі шпальних ящиків і нижче підошви шпали допущена в місцях викривлення профілю, де їх усунення без вирізки викликає надвеликі обсяги робіт.

Поздовжній профіль колії запроектований з урахуванням габаритності платформ по горизонталі і вертикалі.

Величина підвищення зовнішньої рейки в кривих визначена по середньозваженій квадратичній швидкості руху всіх категорій потягів, що обертаються на ділянці.

Поперечні профілі земляного полотна запроектовані у відповідності до „Альбому типових поперечних профілів баластної призми".

Ширина основної площадки земляного полотна забезпечує розташування баластної призми важкого типу із збереженням мінімально допустимої ширини узбіччя.

Крутість укосів земляного полотна 1:1,5.

По всій ділянці модернізації колії по земляному полотну передбачені роботи по зрізу узбіччя. Баласт в місцях підрізки і відходи від очистки щебеню видаляються за межі земляного полотна.

На ділянці передбачається укладка безстикової колії з рейками Р65 і щебеневим баластом. Щебеневий баласт повинен бути очищений на глибину не менш 40 см під шпалою. Очистка щебеня передбачена машиною RM – 80.

Інвентарні рейки після ущільнення баластної призми повинні бути замінені зварними рейковими плітями.

На ділянці модернізації переїзди були відремонтовані у 2007 році. Пасажирські платформи по станції Ярошенка,та зупиночних пунктах ремонтувати не передбачається. Залізобетонні труби, що знаходяться в межах ділянки, переулаштовуватись не будуть.

В межах станції також вкладається безстикова колія на залізобетонних шпалах. Баласт після вирізки біля платформ видаляється з навантаженням на платформи і вивозиться за межі станції.

На ділянці модернізації :Жмеринка-Ярошенка по земляному полотну передбачено наступні види робіт:

1 На ділянці кювети замулені або засипані, що не забезпечує відвід води. Проектом передбачено розчистку і заглиблення кюветів,а також нарізку нових кюветів.

2 Проектом передбачено зрізка завищеного узбіччя на всьому протязі модернізації ділянки.

3 Після підняття колії проектом передбачено досипання узбіччя в місцях де це необхідно.

Покілометрові відомості обсягів робіт з верхньої будови колії, з земляного полотна та облаштування наведені в таблицях 1.2 -1.4.

Таблиця 1.2 По кілометрова відомість обсягів робіт з верхньої будови колії

Таблиця 1.3 По кілометрова відомість обсягів робіт з земляного полотна

Таблиця 1.4 По кілометрова відомість обсягів робіт з облаштування

1.2.1 Розробка перебільшеного профілю колії

Вихідними даними для проектування є відмітки існуючої головки рейки 1ГР, низу баластного шару НБШ, товщина існуючого баластного шару.

Поздовжній профіль існуючої колії повинен бути приведений у відповідності до сучасних норм, пред’явленими ПТЕ, СНиП, Технічними вказівками [1], і з урахуванням конструктивної висоти проектної верхньої будови колії

, (1.1)

де: – товщина піщаного баласту; – товщина щебеневого баласту під шпалою; – товщина шпали; – висота проектної рейки з підкладкою.

Низ баластного шару можна визначити за формулою

, (1.2)

де: – висота існуючої верхньої будови колії.

Відмітка РГР обчислюється відносно відмітки ІГР

, (1.3)

де: – товщина щебеневого баласту;

– різниця між товщиною проектної і існуючої шпали;

– різниця між висотою проектної і існуючої рейки.

Існуючий баласт сильно забруднений, тому відмітка розрахункової головки рейки визначається за формулою

, (1.4)

При збільшенні товщини баластної призми збільшується і її ширина знизу, що призводить до зменшення узбіччя. Тому збільшувати висоту баластної призми можна до тих пір, доки ширина узбіччя не зменшиться до мінімальної величини, прийнятої для даної лінії залізниці. Для того, щоб уникнути небажаних робіт, зрізок або розширення основної площадки, необхідно проектну лінію розташувати так, щоб витримати умову

, (1.5)

Внаслідок модернізації, ІГР займає нове положення, яке називається ПГР. Такі зміни досягаються шляхом підіймання колії на баласт або зрізки існуючою баласту при достатній його товщині. Зміну положення ІГР викликає:

а) підіймання коли ІГР за рахунок збільшення товщини баласту або підвищення відмітки основної площадки земляного полотна піднімається на визначену висоту

, (1.6)

б) зрізка , коли ПГР<ІГР, тобто за умовою, проектування поздовжнього профілю не можна витримати нерівність ПГР≥РГР

, (1.7)

При проектуванні поздовжнього профілю необхідно намагатися, щоб підіймання не відрізнялись різко між собою, в іншому випадку механізована реконструкція профілю буде ускладнена.

При різниці ухилів елементів більш ніж 2,8 уводиться поправка на вертикальну криву

, (1.8)

де: К – відстань від ближчого початку вертикальної кривої до точки, що розглядається, м.

1.2.2 Розробка схеми розкладання рейкових плітей

Укладання рейкових плітей безстикової колії на ділянці проводиться після виконання модернізації колії з укладанням інвентарних рейок типу Р65 довжиною 25 м на роздільному скріпленні типу КБ, залізобетонних шпал з епюрою 1840 шт/км на щебеневому баласті товщиною 40 см під шпалою.

– Загальна довжина ділянки модернізації колії – 20.244м. безстикової колії.

Розрахунком передбачається укладання температурно-напруженої безстикової колії без періодичної розрядки напружень по всій ділянці.

Остаточна довжина рейкових плітей визначається натурним проміром після укладання інвентарних рейок і ретельного виправлення колії в плані і профілі.

Всього на ділянці передбачається укласти 28 пару рейкових плітей і 16комплектів ізолюючих стиків, з яких 12 комплектів - клеєболтових і 4 комплекта – збірних.

Оскільки зі збільшенням довжини рейкових плітей ефективність безстикової колії зростає, то після проведення модернізації ділянки передбачається впродовж півроку зварювання рейкових плітей до довжини блок - ділянки. У зв’язку з тим, що за півроку температура повітря не зможе досягнути своїх екстремальних значень, то замість зрівняльних прольотів будуть укладені рейкові вставки довжиною 10 м. З’єднання плітей, зварених до довжини блок-ділянки, буде за рахунок застосування клеєболтових стиків підвищеної міцності. Використання таких стиків згідно з [1] не потребує улаштування зрівняльних прольотів. Зразок високоміцного ізолюючого стику наведений на рисунку 1.1

Розрахунком передбачається укладання рейкових плітей безстикової температурно-напруженої колії в прямих і кривих ділянках без сезонної розрядки напружень з укороченням внутрішньої нитки в кривих на величину, що визначається розрахунками.

Зазор між рейковими вставками орієнтовно приймається рівним 1 см.

Розкладання і з’єднання рейкових плітей між собою і з ланковою колією виконуються у суворій відповідності до [1], ПТЕ, інструкції і технологічних процесів.

Зварка рейкових плітей виконується електроконтактними способом на РЗП з наступним транспортуванням до місця укладання.

Клеєболтові стики передбачаються бути вклеєними в рейку довжиною 10м.

1 – болт; 2 – ізолююча втулка; 3 – рейка; 4 – повнопрофільна металева накладка; 5 – ізоляційна прокладка; 6 – гайка; 7 – шайба; 8 – клейка паста; 9 – металева обичайка.

Рисунок 1.1 Високоміцний ізолюючий стик

1.2.3 Визначення температурних умов укладання і експлуатації рейкових плітей

І Характеристика колії:

1 Тип рейок – Р65;

2 Шпали залізобетонні – 1840 шт/км в прямих і 2000 шт/км в кривих R≤1200м.

3 Баласт – щебінь.

4 В обороті знаходяться наступні локомотиви: ЧС-4 пасажирський зі швидкістю 120 км/год; ВЛ-60,80 – вантажний зі швидкістю 80 км/год.

5 Температура рейок для станції Жмеринка:

Річна температура амплітуда Т_А =84⁰ С.

II Режим експлуатації безстикової колії і межі температурного інтервалу закріплення плітей.

1 В прямій ділянці колії:

Локомотив ЧС-4 V-120 км/год:

,

[Т] = 86 + 54 - 10=130°С>Т_А ,

Локомотив ВЛ-80, V = 80 км/год:

[Т] = 83 + 54 - 10 =127°С > Т_А ,

Якщо [Т] > Т_А , то при максимальній швидкості локомотива безстикову колію можна експлуатувати в прямих ділянках колії без сезонної розрядки напружень.

Межі інтервалу закріплення:

Локомотив ЧС-4, V-120 км/год:

maxt₃ =-37+86 = 49°C,

mint₃ =58-54 = 4°C.

Локомотив ВЛ-80,

V = 80 км/год:

maxt₃ = -37+83 = 46°C,

mint₃ =58-54 = 4°C.

В кривих

R = 800м:

Локомотив ЧС-4, V-120 км/год:

[Т] = 85 + 47- 10=122°С>Т_А ,

ruaxt₃ =-37+85 = 48°C,

mint₃ =58-47 = 11 °С.

Локомотив ВЛ-80,

V = 80 км/год:

[Т] = 75+47- 10=112⁰ С>Т_А ,

maxt₃ = -37+75 = 38°C,

mint₃ =58 - 47= 11°С.

В кривих

R = 600м:

Локомотив ЧС-4, V-120 км/год:

[Т] = 81 +42 - 10= 113°С> Т_А ,

maxt₃ = -37+ 81 = 44°С,

min t₃ =58-42= 16°C.

Локомотив ВЛ-80,

V = 80 км/год:

[Т] = 72 + 42- 10=104°С>Т_А ,

maxt₃ = -37 + 72 = 35°C,

mint₃ = 58 – 42 = 16°C.

Таблица 1.5 Температурні інтервали закріплення рейкових плітей безстикової колії

Примітка – Оскільки передбачається укладка довгих рейкових плітей, то нижня межа інтервалу закріплення повинна бути не менше, ніжна 8°С вище від нижньої межі встановленої для коротких рейкових плітей. Всі розрахунки безстикової колії на міцність і стійкість в цьому пункті виконані за допомогою таблиць, наведених в [1].

Більш детально методика розрахунків безстикової колії на міцність і стійкість розглядається у 4 розділі даного дипломного проекту.

1.2.4Визначення строків служби рейок за дефектністю (за одиночним виходом)

В сучасних умовах експлуатації строки служби рейок в прямих і кривих радіусом 1000 м насамперед визначається їх виходом по дефектності, яка враховується або загальною кількістю рейок , що вилучаються з колії на 1 км за весь їх строк служби, або їх найбільшим річним виходом на 1 км – .

Передчасний вихід рейок по дефектності (до набуття допустимого зносу) відбувається внаслідок цілого ряду причин, пов'язаних або з недоліками виготовлення рейок, або недоліками утриманням колії, або з ненормальним впливом рухомого складу чи інших причин. В цілях забезпечення безпеки руху поїздів дефектні рейки повинні бути замінені в межах строку їх життєздатності, тобто до того часу, поки дефект не досягає небезпечного рівня.

Для прикладу порівняння сроку служби рейок до вилучення їх з коліїї за наявності дефектів розглянемо одні з найбільш розповсюджених варіантів конструкції ВБК:

1. Рейки Р65, епюра шпал 1840 шт/км, скріплення КБ, товщина баласту h_б = 55 см

2. Рейки UIC60, епюра шпал 1840 шт/км, скріплення КБ, товщина баласту h_б = 55 см

3. Рейки Р65, епюра шпал 1840 шт/км, скріплення КПП-5, товщина баласту h_б = 55 см

Для визначення сумарного виходу рейок по дефектності , шт/км, за строк проходу тоннажу Т (млн. т брутто) використовуємо формулу (1.15)

, (1.10)

де - погонна маса рейки, кг;

0,85;

- річна вантажонапруженість в рік перед ремонтом, млн. т км/км за рік;

- середньозважене по тоннажу динамічне навантаження на вісь, т/вісь, яке визначаємо за формулою (1.16)

, (1.11)

де 0,012;

- середньозважена по тоннажу швидкість по ділянці, км/год;

- середньозважене статичне навантаження на вісь, т/вісь, що визначаємо з виразу:

, (1.11 -а)

де ε_лок , ε_ваг , – частка по вазі коліс локомотивів і вагонів у поїзді. Фактори, що впливають на одиночний вихід рейок враховуються як добуток коефіцієнтів:

. (1.12)

Коефіцієнти, що входять до формули (1.12) знаходяться наступним чином:

- - вплив довжини рейок , м, знаходиться по формулі:

; (1.13)

- для ланкової колії

;

- для безстикової колії .

- - вплив радіуса кривизни колії в плані , м, знаходиться по формулі:

. (1.14)

(Причому, при 1200 м слід прийняти с = 0. При 1200 м с = 800 м). Проведення в кривих різних заходів, що змінюють умови взаємодії рухомого складу і колії (наприклад, змащування бокових робочих граней рейок), враховуються величиною . При відсутності заходів = 1. Якщо ці заходи прирівнюють вихід рейок на кривих з виходом рейок на прямих, то = 0. Приймаємо, що = 0, тоді

.

Якість рейок враховується коефіцієнтом . Для об'ємно загартованих рейок сучасного виробництва можна прийняти 1,75.

Вплив якості підрейкової основи враховано коефіцієнтом (дерев'яні чи залізобетонні шпали, плитна або інша основа) і коефіцієнтом (що враховує епюру укладання шпал, їх конструкцію та конструкцію скріплень). Коефіцієнт визначаємо з формули:

, (1.14 -а)

де – коефіцієнт, що враховує конструкцію верхньої будови колії (конструкцію шпал і епюру їх укладання, конструкцію скріплень і тип рейок). Коефіцієнт визначено по формулі (2.6). Тоді розрахунки по формулі (1.14-а), коефіцієнтів для прийнятих варіантів ВБК дали такі результати: =1,95; =1,91; =1,97. Вплив кліматичних умов - , своєчасності і якості утримання колії - , вплив будь-якого іншого фактору – коефіцієнтом . Якщо на колії з залізобетонними шпалами застосовуються прокладки підвищеної пружності, то одиночний вихід рейок буде не більше ніж на колії з дерев'яними шпалами, тому для шпальної основи можна прийняти =1. Для щебеневого баласту 1; для звичайного справного земляного полотна 1; для середьомережевих умов 1; 1; якщо вплив будь-яких інших факторів спеціально не враховується, то інші значення =1.

Користуючись формулою (1.12) рахуємо добуток коефіцієнтів . Для прийнятих шести варіантів ВБК колії значення відповідно дали такий результат:

- для першого варіанту =7,22; для другого варіанту –7,07; для третього варіанту –7,30.

Після розрахунку значень , користуючись формулою (1.10), визначаємо сумарний одиночний вихід рейок , шт/км в залежності від пропущеного тоннажу , млн. т брутто. Розрахунки виконано в табличному вигляді по рокам (див. табл. 2.16). Значення допустимого пропущеного по рейкам тоннажу (Т) визначається з табл. 2.16 у відповідності до встановлених нормативів сумарного одиночного виходу рейок 5 шт/км.

Розрахунковий сумарний одиночний вихід рейок по дефектності на розрахунковий рік перед ремонтом колії буде рівним таким значенням:

- для першого варіанту (рейки Р65 зі скріпленнями КБ і епюрою шпал 1840 шп/км):

,

- для другого варіанту (рейки UIC60 зі скріпленнями КБ і епюрою шпал 1840 шп/км):

,

- для третього варіанту (рейки Р65 зі скріпленнями КПП-5 і епюрою шпал 1840 шп/км):

,

Далі наведена графічна залежність сумарного одиночного виходу рейок на 1 км по дефектності γ (шт/км) в залежності від пропущеного тоннажу Т (млн. т брутто) для прийнятих сучасних варіантів конструкції верхньої будови колії (варіанти 1-3 при різних типах рейок, різних епюрах шпал і різних скріпленнях).

Найбільший річний вихід рейок , шт/км в рік перед ремонтом визначаємо по формулі для кожного з варіантів конструкцій ВБК:

- в першому варіанті:

, (1.15)

де ; (1.16)

- в другому варіанті:

,

де ;

- в третьому варіанті:

,

де ;

Таблиця 2.16 Розрахунок сумарного одиночного виходу рейок , шт/км в залежності від пропущеного тоннажу Т млн. т брутто

Роки,	Вантажонап-руженість, , млн. т км бр/км на рік	Тоннаж, , млн. т брутто	Сумарний одиночний вихід рейок , шт/км, тип Р65 зі скріпленнями КБ і епюрою 1840 шт/км	Сумарний одиночний вихід рейок , шт/км, тип UIC60 зі скріпленнями КБ і епюрою 1840 шт/км	Сумарний одиночний вихід рейок , шт/км, тип Р65 зі скріпленнями КПП-5 і епюрою 1840 шт/км
1	2	3	4	5	6
1	35	35	0	0	0
2	36,4	71,4	0,02	0,02	0,02
3	37,86	109,26	0,04	0,05	0,04
4	39,37	148,63	0,07	0,09	0,07
5	40,94	189,57	0,11	0,15	0,12
6	42,58	232,15	0,17	0,23	0,17
7	44,28	276,43	0,24	0,33	0,25
8	46,06	322,49	0,33	0,45	0,34
9	47,9	370,39	0,45	0,60	0,45
10	49,82	420,21	0,58	0,78	0,59
11	51,81	472,02	0,73	0,99	0,75
12	53,88	525,9	0,92	1,24	0,94
13	56,04	581,94	1,13	1,53	1,16
14	58,28	640,22	1,38	1,87	1,41
15	60,61	700,83	1,67	2,26	1,70
16	63,03	763,86	2,00	2,70	2,04
17	65,55	829,41	2,37	3,21	2,42
18	68,17	897,58	2,80	3,79	2,86
19	70,9	968,48	3,29	4,45	3,35
20	73,73	1042,21	3,84	5,19	3,91
21	76,68	1118,89	4,46	6,03	4,55
22	79,75	1198,64	5,16	6,98	5,26
23	82,94	1281,58	5,94	8,04	6,06

Найбільший допустимий річний вихід рейок на 1км встановлений =2шт/км нарік – для усіх типів рейок.

При цьому порогові значення допустимого пропущеного тоннажу брутто , після проходу якого необхідна перша суцільна заміна рейок, згідно Положень [13] і [4], встановлені наступними:

а) для рейок без термозміцнення:

- типу Р50 – 350 млн. т брутто;

- для типу UIC60, Р65 і Р75 – 550 (650) млн. т брутто;

б) для рейок з термозміцненням:

- типу Р50 – 420 млн. т брутто;

- для типу UIC60,Р65 і Р75- 700 (800) млн. т брутто;

В дужках наведені нормативи для безстикової колії, без дужок – для ланкової колії.

Як видно з таблиці 2.16 і графіків залежності одиночного виходу рейок γ від пропущеного тоннажу (рис. 2.1) отримані розрахункові значення пропущеного тоннажу в рік перед ремонтом Т для ділянки колії, що розглядається, у трьох варіантах верхньої будови колії виявились більшими, ніж це встановлено нормативним документом [4].

Розрахункові показники річного виходу рейок γ₁ в рік перед ремонтом для всіх прийнятих варіантів верхньої будови колії виявились меншими в порівнянні з прийнятими нормативами γ_1доп =2 шт/км за рік.

Визначаємо розрахунковий строк служби рейок по дефектам за формулою (1.9) для усіх розглянутих варіантів ВБК:

- перший варіант:

;

- другий варіант:

;

- третій варіант:

;

2. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ КОНСТРУКЦІЇ КОЛІЇ

2.1 Загальні положення

Останні роки в колійному господарстві характеризуються гострою нехваткою матеріалів верхньої будови колії і насамперед дерев’яних шпал, пов’язану з недостатнім його фінансуванням. Тому у цій ситуації, що склалася, найбільш прогресивною і найбільш економічною конструкцією колії є безстикова колія на залізобетонних шпалах. Використання залізобетонних шпал дає економію гостродефіцитних дерев'яних.

Але крім цього безстикова колія має низку наступних безперечних переваг:

- зменшення коливань рухомого складу, що позначається на взаємодії його з залізничною колією, тому його рух стає більш плавним;

- значне скорочення зламів рейок в зоні стику та зменшення кількості виникнення стикових дефектів, як наслідок цього підвищення надійності роботи колії та забезпечення безпеки руху поїздів;

- зменшення опору руху поїздів, що призводить до економії енергоносіїв та видатків на утримання рухомого складу;

- зниження трудових витрат і витрат матеріалів на ремонти та поточне утримання колії на 25-30%;

- скорочення витрат на улаштування і утримання засобів системи автоблокування та подачі струму.

Поряд з вказаними перевагами безстикова колія, а насамперед з короткими рейковими плітями, має і суттєві недоліки. Одним із недоліків такої конструкції є наявність зрівняльних прольотів. Зрівняльні прольоти становлять найбільш слабке місце. Як показує досвід з експлуатації безстикової колії, в зоні зрівняльних прольотів інтенсивно накопичуються залишкові деформації. Саме ліквідація цих деформацій є найбільш складною роботою, що призводить до значних матеріальних і трудових витрат. Приблизно 40% робіт з виправлення безстикової колії припадає на зрівняльні прольоти. Оскільки в зоні зрівняльних прольотів діють значні сили динамічного характеру, то це призводить до підвищеного виходу матеріалів верхньої будови колії.

Значне збільшення виходу елементів верхньої будови колії в зрівняльних прольотах, більші обсяги робіт по виправленню нерівностей колії в профілі і плані та ряд додаткових робіт призводять до суттєвого збільшення трудових витрат. Це збільшення має місце головним чином в межах зрівняльних прольотів і рухомих кінців рейкових плітей. Як показують дослідження, до 70% всіх витрат при поточному утриманні безстикової колії складають витрати на утримання зрівняльних прольотів і температурно-рухомих кінцевих ділянок рейкових плітей, тобто питомі витрати у зрівняльних прольотах в 6-8 разів більше ніж на пліті.

Для ліквідації вищевказаних недоліків безстикової колії впроваджуються наступні заходи:

- зменшення жорсткості колії на залізобетонних шпалах за рахунок укладання прокладок підвищеної пружності;

- вдосконалення проміжних скріплень;

- укладання в зрівняльні прольоти термозміцнених рейок;

- виконання в межах зрівняльного прольоту та на відстані 12,5м від кінців плітей під час середнього ремонту переборки і заміни непридатних проміжних скріплень, наплавлення рейкових кінців.

- поліпшення системи ремонтів та утримання безстикової колії.

Найголовнішим заходом, за рахунок якого можна суттєво збільшити економічну ефективність, а також і надійність такої колії, є скорочення числа зрівняльних прольотів. Скорочення можна досягнути шляхом укладання довгих рейкових плітей.

Як відомо, рейкові пліті можуть бути необмеженої довжини, проте на практиці цьому перешкоджають місцеві умови (стрілочні переводи, штучні споруди, криві малих радіусів).

Виходячи з графіку виходу рейок в конструкції безстикової колії, який приведено на листі 3 , видно, що зі збільшенням довжини сумарний вихід рейок зменшується.

Проте після 2000м сумарний вихід рейок зменшується незначно. Отже, при укладанні довгих рейкових плітей бажано, щоб їх довжина була не менш за довжину блок-ділянки.

Остаточне рішення про довжину рейкових плітей повинно прийматись на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням місцевих умов експлуатації.

2.2 Визначення ефективності збільшення довжини рейкових плітей

Як вже було зазначено вище, найбільш слабким місцем безстикової колії є зрівняльний прольот, на утримання" якого припадають значні витрати матеріальних і трудових ресурсів. Тому скорочення кількості прольотів за рахунок збільшення довжини рейкових плітей є найбільш дієвим заходом підвищення ефективності безстикової колії. Очевидно, що безстикова колія з рейковими плітями понад 800 метрів потребує менших витрат за рахунок такого скорочення, ніж безстикова колія з плітями до 800 метрів.

Розрахунки ефективності збільшення довжини рейкових плітей виконуються без урахування економії під час виконання середнього ремонту, тому що у порівнянні з поточним утриманням її величина не досить значна. В межах дипломного проекту для полегшення обчислень величиною цієї економії можна знехтувати.

Витрати на поточне утримання 1 км колії визначаються за формулою

, (2.1)

де: 12 – число місяців у році;

Р_ПУ – середньомісячна ставка для однієї штатної одиниці:

К_п – коефіцієнт додаткових нарахувань до фонду заробітної плати (приймається К_П = 1,3);

Н_ПУ – норма витрат робочої сили на утримання 1км колії (для заданих умов експлуатації Н_П\у = 0,665 люд. на рік на 1км розгорнутої довжини колії)

грн., (2.2)

де: 3,35 – погодинна середньомісячна ставка для середнього розряду 3,1, грн/год;

8 – кількість годин у робочому дні;

22 – середня кількість робочих днів у місяці.

Тоді

грн.

Для визначення витрат на 1 км безстикової колії із зрівняльними прольотами в залежності від довжини плітей, від загальних витрат на 1км безстикової колії необхідно перейти до витрат на один зрівняльний проліт і 1км плітей.

Одна пара плітей і один зрівняльний проліт мають довжину

, (2.3)

де: L_ПЛ – довжина пліті;

– довжина зрівняльного прольоту.

Кількість зрівняльних рейок залежить, як відомо, від довжини плітей, що з’єднуються, і наявності ізолюючих стиків (при довжині плітей коли їх напівсума складає більше 600м, відповідно з Технічними вказівками [1], кількість зрівняльних рейок приймається рівною трьом).

Отже,

м

Довжина рухомих кінців плітей становить 60-70м, тобто середня величина - 65м. Таким чином, довжина зрівняльного прольоту з двома рухомими кінцями плітей становитиме

м, (2.4)

При існуючій середній довжині плітей 540м протягом зрівняльного прольоту і двох рухомих кінців плітей витрачається 70% трудових витрат, а в межах пліті без рухомих кінців (540-130=410м) - 30%. Отже, витрати на поточне утримання ділянки колії довжиною L будуть складати

, (2.5)

в тому числі на довжині витрати складатимуть

, (2.6)

грн./км,

а на частині пліті без рухомих кінців -

(2.7)

грн/км.

Питомі витрати а_пл на поточне утримання 1 км пліті без рухомих кінців складатимуть

(2.8)

а_пл = 0,421 · 6116,51 = 2575,05 грн,

а загальні витрати на 1 км безстикової колії разом із зрівняльними прольотами в залежності від довжини плітей будуть дорівнювати

(2.9)

Після відповідних перестановок та перетворень, а також спрощень з урахуванням того, що довжина довгих плітей непомірно більша, ніж довжина зрівняльних прольотів, формула (2.9) буде мати вигляд

(2.10)

де - довжина рейкової пліті в км.

Щоб побачити, як змінюються витрати на поточне утримання безстикової колії в залежності від довжини рейкових плітей, задамося рядом значень довжини. Розрахунки зручно вести у табличній формі.

Таблиця 2.1 Залежність загальних витрат на 1км безстикової колії разом зі зрівняльними прольотами від довжини рейкових плітей.

, км	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0і	1,2
АПУ , грн./км	13217,78	9670,2	7896,41	6832,14	6122,63	5235,73	4703,60	4348,84
, км	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8
АПУ , грн./км	4095,44	3905,39	3757,58	3639,32	3542,57	3461,94	3393,72	3267,24

Як видно з цієї таблиці і графіку, поступове збільшення довжини рейкових плітей приводить до зменшення загальних витрат на поточне утримання 1 км безстикової колії. Але приблизно вже після 2км витрати починають зменшуватись незначно, тобто мінімальна довжина рейкових плітей повинна досягати довжини блок-ділянки, бо такої довжини відбувається значне зниження витрат на утримання.

Порівняємо за витратами існуючу безстикову колію з короткими рейковими плітями з майбутньою, де планується улаштувати довгі рейкові пліті.

Сумарна довжина існуючих рейкових плітей складає м, а всього укладено 21 пліть, звідси середня довжина дорівнює

м

Користуючись побудованим графіком, визначаємо загальні витрати, які складають грн/км.

Після проведення модернізації колії буде укладена безстикова колія з високоміцними ізолюючими стиками, яка за своєю температурною роботою аналогічна до температурної роботи безстикової колії з безперервними рейковими плітями такої ж довжини. Таку конструкцію планується укласти на всьому перегоні.

Аналізуючи формулу (2.10) бачимо, що зі збільшенням довжини рейкової пліті загальні витрати зменшуються. При укладанні рейкових плітей довжиною з перегін можна припустити, що укладається пліть необмеженої довжини. З математики відомо: якщо знаменник прямує до нескінченості, то дріб дорівнює нулю. Виходячи з нього формула (2.10) спрощується і має вигляд

(2.11)

тобто при укладанні безстикової колії з плітями довжиною до перегону загальні витрати становитимуть

грн/км

Економія за рахунок укладання такої колії визначається за формулою

(2.12)

грн/км,

або на всю ділянку

грн/км,

За такою методикою можна обчислити економію від укладання рейкових плітей довжиною до блок-ділянки. Довжина блок-ділянки приблизно складає від 1,2км до 2,6км. Орієнтуючись на ці граничні значення довжини, в таблиці 2.1 знаходимо загальні витрати. Тоді економія для блок-ділянки протяжністю 1.2км у порівнянні з існуючою довжиною плітей дорівнює

грн/км,

а для 2,6км

грн/км,

Як видно з виконаних розрахунків, безстикова колія з довгими рейковими плітями, що з’єднані між собою високоміцними ізолюючими стиками, дає найбільшу економію. Отримані від цього кошти можна спрямовувати на покращення обслуговування колії, забезпечуючи її стабільну і безперебійну роботу. Утримання колії у відмінному стані дає змогу зменшити витрати на ремонт рухомого складу за рахунок зменшення динамічних сил під час його руху.

3. ОРГАНІЗАЦІЯ І ТЕХНОЛОГІЯ МОДЕРНІЗАЦІЇ

3.1 Загальні положення

На ділянці колії, що підлягає модернізації, укладена безстикова колія. Відомі два основних методи заміни старої безстикової колії:

- зі збереженням цілісності плітей;

- з розрізанням рейкових плітей на частини довжиною 12,5м або 25м.

Останній метод використовується, коли рейкова пліть має знос понад допустимі норми. Коли ж після обстеження пліть планується укласти на менш вантажонапруженій ділянці, використання цього методу недоцільне, тому що місця розрізання бензорізом потребують додаткового обрізання рейкорізним верстатом РЗП. Обрізані кінці рейок йдуть на переробку в металобрухт. Розрізання рейкової пліті за допомогою рейкорізних верстатів досить довге за часом і досить велике за витратами. До цього ж розрізані частини потребують повторного зварювання на РЗП.

Виходячи з цього, на ділянці модернізації запланована заміна безстикової колії зі збереженням цілісності рейкових плітей. Збережена пліть може бути укладена на менш вантажонапруженій ділянці або використана для підсилення колійного господарства приймально-відправних колій.

Модернізація ділянки колії зі збереженням цілісності рейкових плітей виконується за сім основних етапів.

Перший – проектно-вишукувальний, на якому виконуються діагностика земляного полотна і баластної призми, вишукувальні роботи, розробка проекту. Всі ці роботи виконуються заздалегідь.

Другий – підготовчий, у якому виконується заміна плітей безстикової колії інвентарними рейками за спеціальним технологічним процесом.

Третій – підготовчий, у якому виконується підготовка ділянки до основних робіт.

Четвертий – основний, в якому стара рейко-шпальна решітка замінюється на нову.

П'ятий – основний, в якому баластна призма очищується від сміття на необхідну глибину.

Шостий – опоряджувальний, у якому виконуються остаточна виправка колії у плані і профілі, опорядження колії, очищення і ремонт відповідних споруд.

Сьомий – опоряджувальний, у якому інвентарні рейки замінюються на пліті за спеціальним технологічним процесом.

Окремим етапом після модернізації колії є зварювання коротких рейкових плітей в довгі. Цей етап може виконуватись як силами КМС, так і силами дистанції колії.

Зварювання рейкових плітей виконується електроконтактним способом на РЗП з наступним транспортуванням до місця укладання. Зварювання коротких рейкових плітей в довгі також виконується електроконтактним способом безпосередньо в колії. Зварювання рейкових плітей в колії виконується пересувною рейкозварювальною машиною ПРЗМ.

Процес заміни інвентарних рейок новими плітями складається з:

- доставки зварних рейкових плітей до місця укладання;

- усунення інвентарних рейок і укладання зварних плітей безстикової колії;

- евакуація знятих з колії інвентарних рейок.

На початку впровадження безстикової колії всі ці роботи виконувались вручну. Згодом було запроваджено різне навісне обладнання для укладальних кранів. Інженером Костенко І.Д. було розроблено спеціальна траверса до підіймальної лебідки укладального крану, за допомогою якої одним краном проводилось укладання зварних рейкових плітей, другим, що йде попереду - зняття і навантажування інвентарних рейок.

На сучасному етапі відомі такі основні засоби заміни інвентарних рейок плітями: навісне обладнання для укладальних кранів; пристрої саночного типу; візки різноманітних конструкцій.

Всі ці засоби використовуються при насуванні плітей, що були попередньо вивантажені всередину колії. Таке попереднє вивантаження має ряд недоліків: вивантаження виконується як окрема робота, що погребує перерви в русі поїздів, тривалий час знаходження всередині колії рейкових плітей призводить до їх угону; пліті, що лежать всередині колії, перешкоджають виконанню колійних робіт.

Тому доцільно укладання рейкових плітей без їх попереднього вивантаження під час заміни інвентарних рейок.

Під час виконання модернізації колії при укладанні рейкових плітей буде використовуватись пристрій саночного типу. Саме він і навісне обладнання для укладального крану найбільш розповсюджені на залізницях України.

3.2 Технологія заміни рейко-шпальної решітки

3.2.1 Умови виконання робіт

Вікна для ремонту колії даються три рази на тиждень, при цьому одне основне вікно тривалістю 9 год., одне основне вікно тривалістю 8 год. і одне основне вікно тривалістю 7 год. 20 хв. У день дається тільки одне вікно, при цьому вікно може бути сполученим - для виконання на ділянці декількох видів робіт одночасно або несполученим - для виконання однієї роботи.

Тривалість сполучених основних вікон – 9 і 8 год. Довжина ділянки заміни рейко-шпальної решітки й опоряджувальних робіт – 1500 м. Довжина ділянки очищення щебеневого баласту – 500 м. Тривалість основного вікна для очищення щебеневого баласту – 7 год. 20 хв. на ділянці довжиною 500 м. Тривалість технологічних вікон для навантаження сміття – 4 год. При очищенні баласту у межах платформ продуктивність щебенеочищувальних машин знижується у 1,5 рази.

Обсяги основних робіт, що підлягають виконанню на 1 км колії:

- збирання зайвого баласту з обочини й укосу земляного полотна – 1000 м.

- заміна рейко-шпальної решітки – 1000 м.

- очищення щебеневого баласту від сміття (3600 м) – 1000 м.

- укладання у колію нового щебеневого баласту – 400 м³ .

Роботи з ліквідації складних деформацій земляного полотна виконуються за окремими проектами і даним технологічним процесом не враховуються. Складання нової, розбирання і перебирання старої рейко-шпальної решітки виконується на виробничій базі відповідно до типових технологічних процесів. Заміна плітей безстикової колії інвентарними рейками виконується за спеціальним технологічним процесом. Витрати праці даним процесом враховуються. Заміна інвентарних рейок на рейкові пліті виконується відповідно до типових технологічних процесів. Витрати праці даним процесом враховуються. Для забезпечення нормальної роботи машин при підготовці ділянки до ремонту за габарит робочих органів видаляються перешкоди, що можуть викликати припинення роботи або ушкодження техніки, влаштовуються місця для заїзду і з’їзду з колії розпушувача й автогрейдера. Рейко-шпальна решітка знімається й укладається ланками довжиною 25 м колієукладальними кранами УК-25/9-18. Необхідна кількість ланок має інвентарні клеєболтові ізостики. У день основних робіт рейко-шпальна решітка підривається електробаластером, а спресований баласт з шпальних ящиків навісним пристосуванням обрушується на баластну призму. Колія на вісь і нормальні стикові зазори установлюються при укладанні ланок за допомогою трактора з торцевою плитою. При прив’язці осі колії, що ремонтується, до сусідньої слід враховувати стан останньої у плані (особливо "заводини") і, у випадку відступів від норм, робити відповідне коригування у розрахунку при укладанні. Рубки на відводі готуються заздалегідь за попереднім розрахунком.

Перед укладанням нових ланок розпушувачем і автогрейдером баластна призма приводиться в стан, підготовлений для укладання ланок. Очищення засміченого щебеневого баласту викопується щебенеочищувальною машиною RM-80 на глибину 0,4 м під шпалою з відвантаженням сміття у спеціальний состав обладнаний транспортерами.

У процесі очищення баласту машиною RM-80 поверхня зрізання влаштовується з ухилом 4% у польову сторону.

Виправка колії з суцільним підбиванням шпал виконується:

- на ділянці заміни рейко-шпальної решітки машиною ВПО-3000 суцільно машиною ВПР-02 у місцях зарядки і розрядки машини ВПО-3000, у місцях перешкод для її роботи й у місцях відступів за рівнем після її роботи;

- на ділянці очищення баласту машиною ВПР-02;

- на ділянці опоряджувальних робіт машиною ВПР-02.

Виправка колії машиною ВПР-02 виконується тричі у обсязі 100% (після очищення баласту від сміття машиною RM-80, в опоряджувальних роботах і після заміни інвентарних рейок плітями безстикової колії).

Рихтування колії виконується:

- на ділянці заміни рейко-шпальної решітки машиною ВПО-3000 суцільно моторним гідравлічним рихтувальником у обсязі 50%;

- машиною ВПР-02 двічі у обсязі 100% після очищення баласту від сміття машиною RM-80 і в опоряджувальних роботах, у тому числі у кривих за розрахунком.

Колія стабілізується динамічним стабілізатором DGS тричі після роботи машини ВПР-02. Перерозподіл баласту в колії, опорядження баластної призми виконується швидкісним планувальником – ПБ. Новий баласт доставляється на місце робіт і вивантажується з хопер-дозаторів.

Зрізання обочини, очищення кюветів виконується колійним стругом, а в місцях перешкод для його роботи – машиною КТМ. Відновлення лотків і їх очищення виконується вручну. Очищення нагірних канав виконується екскаватором.

Підтягування клемних і закладних болтів виконується машиною ГІМГ.

Колійні знаки знімаються у підготовчий період перед основними роботами і встановлюються в заключній стадії опоряджувальних робіт.

Зайвий баласт біля опор контактної мережі й у місцях перешкод прибирається грейферною установкою автомотриси АГД-1М у комплекті з причепом УП-4. Ця ж машина влаштовує виходи з кюветів.

Рейкові пліті, призначені для укладання в колію, доставляються на перегін на рейковозному составі. Таким же составом прибираються з перегону старопридатні рейкові пліті.

До закриття перегону господарчі поїзди зосереджують на станції „К", що обмежує перегін за ходом робіт. На перегін господарчі поїзди відправляють відповідно до Інструкції з руху поїздів і маневрової роботи на залізницях України.

Швидкості руху поїздів на ділянці колії, що ремонтується, та після закінчення ремонтних робіт визначаються Інструкцією з забезпечення безпеки руху поїздів при виконанні колійних робіт.

При виконанні ремонту колії необхідно дотримуватись Правил технічної експлуатації залізниць України, інших інструкцій та нормативних документів, що мають відношення до виконання ремонту колії на залізницях України.

3.2.2 Організація робіт

Роботи з модернізації колії виконуються на ділянці за сім етапів. З третього по шостий етап – протягом 15 робочих днів.

На виробничій базі відповідно до типових технологічних процесів виконують комплекс робіт з монтажу і демонтажу рейко-шпальної решітки. Робота ведеться цілий рік. Витрати праці технологічним процесом враховані.

Перший і другий етапи виконуються заздалегідь до основних робіт у сприятливий для робіт час за типовими технологічними процесами і встановленими нормативами.

На третьому етапі протягом трьох днів виконуються підготовчі роботи.

Основні роботи виконуються на четвертому і п’ятому етапах (лист 4).

Опоряджувальні роботи виконують на шостому і сьомому етапах.

Підготовчі роботи

За три дні перед основними роботами у вікно для укладання решітки 3 монтери колії (1-3) виконують розбирання постійного переїзного настилу з укладанням тимчасового. Потім вони знімають колійні знаки і стелажі для по кілометрового запасу рейок. На другий день 3 монтери колії (5-7) починають випробування і змащування стикових болтів. Закінчують цю роботу в той же день 2 монтери колії(56-57), що прийшли з ділянки опоряджувальних робіт. У третій день підготовчих робіт на ділянці працює машина СМ-2, що очищає колію від сміття. Машину обслуговують 3 машиністи.

Основні роботи

Основні роботи виконуються на четвертому і п’ятому етапах і початку на ділянці довжиною 1,5 км замінюється рейко-шпальна решітка у вікно тривалістю 4 год. 10 хв., потім виконується очищення баласту від сміття на фронті робіт 500м. Це робиться на 2-, 4- і 5-й день після заміни рейко-шпальної решітки у вікно тривалістю 7 год. 20 хв. При цьому останнє вікно для очищення баласту сполучається з вікном по заміні рейко-шпальної решітки на наступній ділянці колії (див. лист 4).

Роботи по заміні рейко-шпальної решітки виконуються у вікно 4 год. 10 хв. на ділянці довжиною 1500 м. Роботу виконують 55 монтерів колії і 28 машиністів (лист 4).

Першим господарчим поїздом на перегін відправляють ЭЛБ-3, обладнаний пристроєм для обрушення кірки баласту, з локомотивом у голові; другим – колієрозбиральний поїзд із локомотивом у голові, чотиривісною платформою, обладнаною електролебідкою, 24 чотиривісними платформами з роликовим транспортером, у тому числі двома моторними платформами і колієукладальним краном УК-25/9-18; третім – колієукладальний поїзд, у голові якого знаходиться колієукладальний кран УК-25/9-18, потім 24 чотиривісні платформи, обладнані роликовим транспортером і завантажені пакетами нових ланок, у тому числі чотири моторні платформи без пакетів ланок і локомотив у хвості поїзду; четвертим – хопер-дозаторна вертушка з локомотивом у голові; п’ятим – виправно-підбивально-опоряджувальна машина ВПО-3000 з локомотивом у голові; шостим – машина ВПР-02. Потім на попередню ділянку приходить комплекс машин на чолі зі щебенеочищувальною машиною RM-80 для виконання другого етапу основних робіт з очищення баласту (його робота буде описана нижче).

Під час оформлення закриття перегону 6 монтерів колії (7-12) розбирають тимчасовий переїзний настил, а 6 монтерів колії (1-6) від’єднують заземлення опор від рейкової нитки.

Після знімання напруги в контактній мережі, від’єднання заземлення опор від рейкової нитки машина ЭЛБ-3, яку обслуговують 3 машиністи, відриває рейко-шпальну решітку від баластної призми й обрушує брудну кірку баласту у шпальних ящиках.

За ЭЛБ-3 26 монтерів колії (7-32) починають розболчування стиків з установкою штирів ОПМС-8. Після підготовки фронту робіт для колієукладального поїзда цю роботу продовжують 8 монтерів колії (7-14).

Колієрозбиральний поїзд з краном УК-25/9-18 розбирає рейко-шпальну решітку на ланки довжиною 25 м і формує їх у пакети. Пакети переміщують на платформи і закріплюють. Роботу виконують 10 монтерів колії (39-48) і 5 машиністів. Шпали, що відірвались, підв'язують до рейок.

За колієрозбиральпим поїздом виконується розпушування баласту розпушувачем на базі трактора Т-130, що обслуговує один машиніст. За ним автогрейдер, що обслуговує один машиніст, планує поверхню баластної призми.

За автогрейдером колієукладальний кран УК-25/9-18 укладає нову рейко-шпальну решітку ланками довжиною 25 м. Роботу виконують 18 монтерів колії (21-38) і 6 машиністів, з них два монтери колії встановлюють нормальні стикові зазори за допомогою трактора з торцевою плитою, що обслуговується одним машиністом.

За головною частиною колієукладальника 12 монтерів колії (1 -6 і 15-20) установлюють накладки, стикові болти, зболчують стики електрогайковими ключами і поправляють шпали по мітках, а за ними 5 монтерів колії (49-53) рихтують колію моторним рихтувальником РГУ-1.

По закінченні робіт із розбирання колії 6 монтерів колії (39-44) заготовляють і укладають рейкові рубки на відводі.

За колієукладальником хопер-дозаторна вертушка вивантажує щебінь для засипання шпальних ящиків. Потім машина ВПО-3000 виправляє і рихтує колію з суцільним підбиванням шпал. Обслуговують машину 7 машиністів.

Виправку колії у місцях зарядки, розрядки, перешкод і відступів після роботи машини ВПО-3000 робить машина ВПР-02, яку обслуговують 3 машиністи.

Слідом за цим 4 монтери колії (11-14) установлюють заземлювачі опор контактної мережі, інші 4 монтери колії (7-10) укладають тимчасовий переїзний настил.

По закінченні вищевказаних робіт і перевірки стану колії на всій ділянці перегін відкривають для руху поїздів.

Усі монтери колії після обідньої перерви переходять на ділянку опоряджувальних робіт. На цьому роботи четвертого етапу закінчуються.

На п’ятому етапі (другому етапі основних робіт) очищають баласт машиною RM-80 і виправляють колію (лист 5).

Першою на перегін відправляється машина RM-80 з універсальними піввагонами, обладнаними транспортерами, у голові й одним хопер-дозатором у хвості. Другим на перегін відправляється поїзд з опоряджувальною машиною ВПО-3000 і локомотивом у голові або швидкісний планувальник ПБ, потім машина ВПР-02 і динамічний стабілізатор колії. Виробіток комплексу машин складає 500 м за одне вікно. При цьому одне вікно сполучається з вікном по укладанню решітки.

На початку вікна 6 монтерів колії (56-61) готують місце для зарядки машини RM-80 і розбирають тимчасовий переїзний настил, потім 2 монтери колії (60-61) знімають заземлювачі опор контактної мережі. Потім машина RM-80 очищає баласт, її обслуговують 4 монтери колії (56-59) і 5 машиністів. Причеплений у хвості машини хопер-дозатор висипає щебінь у місцях нестачі (в основному у місці зарядки RM-80).

Слідом за RM-80 машина ВПО-3000 (ПБ) виконує планування баласту. Її обслуговують 7 машиністів (2 машиністи для ПБ). Потім машина ВПР-02 виправляє і рихтує колію з підбиванням шпал по всій ділянці робіт. Далі динамічний стабілізатор колії ущільнює баластну призму. Його обслуговують З машиністи. По завершенні роботи 2 монтери колії (56-57) укладають тимчасовий переїзний настил, а інші 2 (58-59) – установлюють заземлювачі контактних опор.

По закінченні вищевказаних робіт і перевірки стану колії на всій ділянці перегін відкривають для руху поїздів. На цьому основні роботи закінчуються.

Опоряджувальні роботи

Опоряджувальні роботи виконуються на шостому етапі на ділянці довжиною 1500 м. У перший день 2 монтери колії (56-57) виконують планування нагірних канав після їх очищення екскаватором, який обслуговується одним машиністом. Після обідньої перерви 2 монтери колії (56-57) виконують підтягування стикових болтів, а потім переходять на ділянку підготовчих робіт. На третій день 55 монтерів колії (1-55), що звільнилися після вікна з укладання решітки, починають виконувати роботи з очищення закритих водовідвідних залізобетонних лотків і їх відновлення. Закінчують ці роботи на наступний (четвертий) день 6 монтерів колії (56-61).

На п’ятий день виконують роботи комплектом машин для опоряджувальних робіт під прикриттям вікна для очищення щебеню.

Першою на перегін відправляється машина ПМГ, потім машина ВПР-02. Слідом за нею – друга машина ВПР-02, потім іде струг-снігоочисник з локомотивом у голові. П’ятою на перегін відправляється машина КТМ, потім автомотриса АГД у комплекті з причепом УП-4, потім динамічний стабілізатор колії, за ним – хопер-дозаторна вертушка. Дев’ятим на перегін відправляється швидкісний планувальник баласту і останньою – машина РОМ-3.

На початку вікна 6 монтерів колії (56-61) розбирають тимчасовий переїзний настил, потім машина ПМГ підтягує і змащує закладні і клемні болти (її обслуговують 3 машиністи), потім машина ВПР-02, яку також обслуговують 3 машиністи, виконує рихтування кривих за розрахунком. Після цього друга машина ВПР-02 виконує виправку із підбиванням шпал на всій ділянці робіт і рихтування колії в прямих. Потім струг-снігоочисник СС-1 зрізає обочини, очищає кювети і частково збирає баласт з укосів насипів і виїмок. Його обслуговують 2 машиністи. Потім машина КТМ виконує роботи у місцях перешкод для струга, її обслуговують 2 машиністи. Потім автомотриса АГД у комплекті з причепом УП-4 прибирає грейферною голівкою зайвий баласт біля опор контактної мережі і сміття після очищення лотків, а також влаштовує виходи з кюветів; її обслуговують 2 машиністи. Потім динамічний стабілізатор виконує повторне ущільнення баластної призми; його обслуговують 3 машиністи. Після цього вивантажується щебінь тю кінцях шпал і в місцях нестачі хопер-дозаторною вертушкою, яку обслуговують 2 монтери колії (60-61) і 2 машиністи. Потім швидкісний планувальник виконує опоряджування баластної призми і планування міжколійя. Його обслуговують 2 машиністи. Завершує роботу машина РОМ-3, що обслуговується 3 машиністами. Вона підрізає баласт під підошвами рейок. У кінці дня 2 монтери колії (60-61) укладають тимчасовий переїзний настил.

На шостий день 4 монтери колії (1-4) ремонтують переїзд з укладанням настилу із залізобетонних плит.

На сьомий день 2 монтери колії (1-2) починають встановлювати й фарбувати колійні знаки і влаштовувати стелажі для покілометрового запасу. Потім вони ж на дев’ятий день закінчують ці роботи. На цьому опоряджувальні роботи закінчуються.

Таблиця 3.1 Відомість витрат праці за технічними нормами

3.3 Технологія улаштування безстикової колії з довгими рейковими плітями

3.3.1 Укладання безстикової колії з короткими рейковими плітями

3.3.1.1 Умови виконання робіт

Заміна інвентарних рейок рейковими плітями виконується з застосуванням колієукладального крана УК-25/9-18 у вікно тривалістю 6 год. 30 хв. на фронті робіт 1800 м.

Суцільне закручування гайок клемних болтів виконується за допомогою машини ПМГ.

Швидкості руху поїздів на ділянці колії, що ремонтується, та після закінчення ремонтних робіт визначаються Інструкцією з забезпечення безпеки руху поїздів при виконанні колійних робіт.

При виконанні ремонту колії необхідно дотримуватись Правил технічної експлуатації залізниць України, інших інструкцій та нормативних документів, що мають відношення до виконання ремонту колії на залізницях України.

3.3.1.2 Організація робіт

Роботи з заміни інвентарних рейок на пліті безстикової колії діляться на підготовчі й основні.

Підготовчі роботи

Підготовчі роботи виконуються на виробничій базі і перегоні.

На виробничій базі КМС перед виїздом на перегін свердлять додаткові отвори на кінцях зрівнювальних рейок, вантажать пліті, зрівнювальні рейки, накладки і болти на платформи колієукладального поїзда, розпилюють дерев'яні шпали на напівшпали для опорних прокладок, вкладають їх у пакети для навантаження на дрезину.

На перегоні на ділянці довжиною 1800 м 11 монтерів колії (33-43) розбирають тимчасовий переїзний настил, наприкінці підготовчих робіт його укладають 8 монтерів колії (58-65). Шість монтерів колії (44-49) укладають опорні прокладки в шпальні ящики.

Рейкові пліті перевозять до місця їхнього укладання на спеціальному рухомому складі.

Шість монтерів колії (38-43) і два машиністи вивантажують зварені рейкові пліті і зрівнювальні рейки у середину колії. Рейкові пліті вивантажують парами, одночасно для правої і лівої ниток. Для цього одні кінці пари вивантажувальних тросів спеціальними захватами прикріплюють до правої і лівої рейкових ниток колії, а інші кінці цих же тросів, що пропущені через похилі лотки і протикантувальні пристрої, прикріплюють до правої і лівої рейкових плітей, які підлягають вивантаженню. На початку вивантаження кожної пари плітей плавне зрушення рухомого складу з місця стоянки виконується за вказівкою керівника робіт і продовжується зі швидкістю 3 км/год, поки кінцеві частини плітей, що вивантажуються, не пройдуть проти канту вальні пристрої і похилі лотки і не опустяться на прокладки, що вивантажені у середину колії. У той же час можливо точне суміщення кінців плітей, що вивантажуються, для з'єднання їх із кінцями раніше покладених у колію зрівнювальних рейок.

Основну частину довжини пари рейкових плітей вивантажують при прямуванні поїзда зі швидкістю 15...20 км/год. Перед закінченням вивантаження кожної пари плітей швидкість руху поїзда зменшують до 3 км/год для того, щоб плавно пропустити кінці плітей через протикантувальні пристрої і похилі лотки.

Потім 8 монтерів колії (50-57) зболчують пліті і зрівнювальні рейки. Слідом за ними 12 монтерів колії (26-37) закріплюють пліті костилями через 15 м і встановлюють захисні башмаки по торцях кожної пліті.

На ньому підготовчі роботи закінчуються, і монтери колії переходять на ділянку основних робіт.

Основні роботи.

Основні роботи на ділянці довжиною 1800 м виконуються до закриття перегону протягом 1 год. 30 хв., під час закриття перегону на 6 год. 30 хв. і закінчуються після обідньої перерви.

Роботи, що виконуються до закриття перегону.

До закриття перегону 48 монтерів колії (17-64) двома групами протягом 1 год. 30 хв. відкручують гайки клемних болтів на 1/3 різьблення зі зняттям клем на кожній другій шпалі. Шістнадцять монтерів колії (1-16) виконують розшивку тимчасово закріплених на дерев'яних прокладках рейкових плітей, вивішування рейкових плітей з установкою на ролики, установку рейкових плітей по створах і розбирання тимчасового переїзного настилу.

Роботи, що виконуються у вікно.

Після проходу останнього графікового поїзда, закриття перегону й огородження місця робіт сигналами зупинки і зняття напруги з контактної мережі 6 монтерів колії (26-31) знімають заземлювачі опор контактної мережі. Далі 20 монтерів колії (1-20) відкручують гайки клемних болтів на 1/3 різьблення, вилучають болти з гнізд підкладок, залишаючи вісім болтів із затягнутими гайками на кожних 25 м колії. Потім 5 монтерів колії (21-25) розболчують стики із зніманням накладок.

Потім 12 монтерів колії (26-37) знімають захисні башмаки з початкових торців рейкових плітей, зболчують початкові стики і заряджають пристосування для насування плітей.

Після цього виконується знімання і навантаження інвентарних рейок, а також насування рейкових плітей на підкладки за допомогою колієукладального крана УК-25/9-18, який обслуговують 12 монтерів колії (26-37) і 5 машиністів.

Наприкінці ділянки бригадою укладального крана виконується розрядка пристосування для насування плітей, знімання захисних башмаків із кінцевих торців плітей і зболчування кінцевих стиків. Потім 6 монтерів колії (26-31) заготовлюють і укладають рейкові рубки.

Слідом за колієукладачем 8 монтерів колії (58-65) установлюють клемні болти в гнізда підкладок і загвинчують гайки електрогайковими ключами на кожній п'ятій шпалі.

За ними 20 монтерів колії (38-57) установлюють клемні болти в гнізда підкладок на інших шпалах. Слідом за цією бригадою закріплюють клемні болти за допомогою ПМГ, її обслуговують 3 машиністи.

Потім дві машини ВПР-1200 роблять суцільну виправку колії (кожна на одній половині ділянки), на кожній із них зайнято по 3 машиністи. За ними динамічний стабілізатор колії ущільнює баластну призму, його також обслуговують 3 машиністи.

Після обідньої перерви 3 монтери колії (26-28) установлюють заземлювачі опор контактної мережі.

Роботи, що виконуються після вікна.

Після обідньої перерви 12 монтерів колії (1-12) укладають переїзний настил із залізобетонних плит. Десять монтерів колії (13-22) опоряджують баластну призму і 3 монтери колії (23-25) перевозять опорні прокладки на іншу ділянку.

На цьому роботи із заміни інвентарних рейок плітями безстикової колії закінчуються.

3.3.2 Виготовлення довгих рейкових плітей безпосередньо в колії

Особливістю технології виготовлення довгих рейкових плітей в процесі модернізації колії є те, що рейкові пліті, які укладають при заміні інвентарних рейок, з'єднують між собою не звичайною конструкцією зрівняльних прольотів, а короткими тимчасовими рейковими вставками. Це дозволяє зменшити трудомісткість робіт і час їх виконання при нарощуванні довжини рейкових плітей і створює ідентичні умови проведення робіт з технологією остаточного відновлення цілісності рейкових плітей зварюванням способом попереднього вигину.

Виготовлення довгих рейкових плітей проводиться в два етапи. На першому етапі у „вікно" на підкладки замість інвентарних рейок укладають і в розрахунковому інтервалі закріплюють клемами пліті довжиною до 800 м з болтовими отворами на кінцях. Між плітями укладають по одній рейковій вставці довжиною 8,0—11,0 м з болтовими отворами. Всі пліті і рейки з'єднують шести дірчастими накладками із затяжкою стикових болтів крутним моментом не менше 600 Н-м. У це ж „вікно" в місцях тимчасового з'єднання плітей вивантажують рейки без болтових отворів довжиною по 12,5 м для наступного вварювання їх замість тимчасових рейкових вставок. На другому етапі також у „вікно" проводять зварювальні роботи по технології остаточного відновлення цілісності рейкових плітей з дотриманням всіх необхідних умов і характерних для зварювального процесу параметрів. Попередній вигин рейкових плітей може виконуватися як в горизонтальній площині, так і у вертикальній, послідовно по кожній рейковій нитці або одночасно по обох нитках. При виготовленні довгих рейкових плітей як в процесі модернізації колії, так і в процесі експлуатації поряд з технологічними вимогами необхідно дотримувати і цілий ряд вимог відносно температурних умов закріплення. По-перше, короткі рейкові пліті, які підлягають зварюванню, повинні бути закріплені після їх укладання в розрахунковому температурному інтервалі, більш того — в його верхній половині. По-друге, різниця в температурі закріплення суміжних рейкових плітей, що зварюються, повинна бути не більше 5°С. По-третє, зварювання з попереднім вигином закріплених плітей повинно проводитися при температурі, що відповідає середній температурі закріплення двох плітей, які зварюються, з допустимим відхиленням ±5°С. Дозволяється проводити зварювання при температурах, які відрізняються від середньої і на більше значення (до ±15°С), але з обов'язковим наступним перерозподілом напружень з ослабленням гайок клемових болтів і встановленням плітей на кожній 15-й шпалі на поліетиленові пластини протягом 150м в кожну сторону від місця зварювання.

4. РОЗРАХУНОК БЕЗСТИКОВОЇ КОЛІЇ НА МІЦНІСТЬ І СТІЙКІСТЬ

4.1 Загальні положення

Верхню будову колії (ВБК) розраховують на: міцність при сумісній дії поїзного навантаження та температурних сил; стійкість проти викиду та умови експлуатації (безстикова колія); довговічність, з визначенням строків і схем організації ремонтів, економність.

При розрахунках ВБК вирішуються такі інженерні задачі:

1 Визначення напружень і деформацій в елементах колії при заданих умовах експлуатації.

2 Визначення максимальних швидкостей рухомого складу за несучою здатністю ВБК.

3 Визначення необхідної потужності ВБК для заданих умов експлуатації.

4 Розрахунок колії при пропусканні епізодичних навантажень.

5 Вибір найбільш доцільного виникнення низьких температур рейкових плітей.

В реальних умовах на колію діють різноманітні сили як від рухомого складу та навколишнього середовища, так і сили, що виникли при виготовленні, укладанні та експлуатації. При цьому ж деякі сили не є постійними за місцем та часом, тобто змінюються. Врахування усіх сил, що діють на колію, створює дуже складну розрахункову схему, за якою важко проводити обчислення. Тому в практичних розрахунках використовують ряд припущень, які істотно спрощують розрахунки та ідеалізують розрахункову схему колії. Як видно з практики, такі припущення дають незначні похибки. Таким способом користуються при вирішеній вищезазначених інженерних задач.

При практичних розрахунках напруження визначаються в наступних елементах: кромка головки () та кромка підошви () рейки; на шпалах під підкладкою (); на баласті під шпалою (); на основній площадці земляного полотна ().

Вважається, що за міцність ВБК приймається міцність рейки за напруженням вигину. Напруження на шпалах і в баласті характеризують інтенсивність накопичення залишкових деформацій. їх перевищення не потребує зниження швидкості руху поїздів, а вказує на необхідність посилення ВБК; перевищення напружень на основній площадці земляного полотна потребує зниження швидкості та посилення ВБК.

У температурно-напруженій безстиковій колії виникають зусилля, що є наслідком нездійснених поздовжніх переміщень при нагріванні або охолодженні, які викликають додаткові напруження в рейках. Ці напруження при досягненні певної величини можуть призводити до втрати стійкості рейко-шпальної решітки, тобто викиду колії. Розрахунки безстикової колії на стійкість зводять на першому етапі до визначення найбільшого допустимого значення поздовжньої температурної сили, а потім і допустимої зміни температури в бік її підвищення.

Існують два основних підходи для рішення такої задачі: аналітичний і експериментальний. Відомі два методи аналітичного визначення сили, при якій може відбутись викид колії: енергетичний метод і метод диференційних рівнянь. Перший метод, який є найбільш розповсюдженим, базується на законі збереження енергії, тобто рівності робіт зовнішніх і внутрішніх сил на ділянці рейкової пліті, що деформується. Другий метод розглядає рейко-шпальну решітку як балку на суцільній пружній основі, що знаходиться в умовах поздовжньо-поперечного згину. Але він не охопив усіх реальних умов роботи колії і дає задовільні результати для колії з великими початковими нерівностями. В свою чергу енергетичний метод також можна розділити на два способи рішення. За одним способом рішення використовується спрощена розрахункова схема, що бере до уваги середні значення вихідних даних. Другий спосіб намагається враховувати всі сили, що реально протидіють деформаційним змінам положення рейко-шпальної решітки.

Для визначення умов стійкості безстикової колії в Україні в основному використовуються три методи: метод К.Н. Міщенка, метод С.П. Першина і експериментальний метод (метод Є.М. Бромберга), які будуть застосовані в подальшому.

4.2 Розрахунок будови колії на міцність

4.2.1 Визначення напружень в елементах верхньої будови колії

Величина середнього тиску колеса на рейку визначається за формулою

, (4.1)

де: Р_ст – статичне навантаження від колеса на рейку;

0,75 Р_р – середня величина додаткового тиску, обумовленого максимальним стисненням ресор під час проходження колесом ізольованої нерівності колії;

Для рухомого складу, що має центральне ресорне підвішування, максимальна величина додаткового стиснення ресор Z_MAX визначається за формулою

Z_MAХ = a + bV² , (4.2)

де: а і b – емпіричні коефіцієнти, що приймаються в залежності від роду рухомого складу;

V – швидкість руху, км/год.

Для тепловозів з двоступеневим ресорним підвішуванням – Р_р визначається за такою формулою

, (4.3)

де: q – величина непідрееореної ваги, віднесеної до одного колеса;

К_д – коефіцієнт вертикальної динаміки підресореної частини локомотивів, визначається за формулою

, (4.4)

де: f_ст – загальний статичний прогин ресорного підвішування, мм;

V – швидкість руху, км/год;

Для рухомого складу з центральним ресорним підвішування Р_р визначається за формулою

, (4.5)

де: Ж_р – жорсткість ресорного комплекту, віднесена до одного колеса.

Середньоквадратичне відхилення змінної сили Р_р

, (4.6)

Максимальна додаткова вертикальна сила Р_н.п , що виникає від впливу на колесо плавної ізольованої нерівності на колії, обчислюється за формулою

, (4.7)

де: 0,8 – коефіцієнт, що враховує усереднену форму нерівності колії;

β – коефіцієнт, враховуючий тип рейки;

γ – коефіцієнт, що враховує рід баласту;

l –відстань між осями сусідніх шпал, см;

К – коефіцієнт відносної жорсткості підрекової основи і рейки, см^-1 ;

U – модуль пружності підрейкової основи, кг/см² ;

q – непідресорена вага, віднесена до одного колеса, кг;

V – швидкість, км/год;

ε – коефіцієнт урахування матеріалу шпали;

α₁ – коефіцієнт, що дорівнює відношенню коефіцієнтів, враховуючих співвідношення мас коліс, що коливаються, та колії.

, (4.8)

де: U – модуль пружності підрейкової основи, кг/см (або погонне розподілене навантаження, що викликає осідання основи на 1 см);

Е – модуль пружності рейкової сталі, Е=2,1 · 10⁶ кг/см² ;

І_в – момент інерції перерізу рейки відносно горизонтальної нейтральної вісі при вигину у вертикальній площині, см⁴ .

Середньоквадратичне відношення сили інерції Р_н.п. дорівнює

, (4.9)

Отож

, (4.10)

Максимальна вертикальна сила інерції (в кг), що виникла при відхиленні центра непідресореної маси від прямолінійної траєкторії з-за безперервних плавних нерівностей на колесі, що є наслідком нерівномірного зносу (прокату) його поверхні кочення, визначається за формулою

, (4.11)

де: К₀ = 0,231 – для вагонних, тепловозних, електровозних коліс;

d – діаметр коліс, см;

α_o –коефіцієнт урахування опору мас, що коливаються.

Решта позначень попередні.

Середньоквадратичне відхилення сили Р_н.н.к . складає

, (4.12)

де: К₁ = 0,225К₀ = 0,052

Решта позначень попередні.

При прокочуванні колеса своєю ізольованою нерівністю по рейці без відриву від неї, виникають вертикальні коливання, внаслідок чого в масі колеса і зв'язаних з ним непідресорених частинах (вісі, буксах і т.п.) виникають сили інерції, що є додатковим навантаженням на колію (Р_і.н.к ), визначене за формулою

, (4.13)

де: Y_max – максимальний додатковий прогин рейки, віднесений до одиниці глибини нерівності, при проходженні колесом косинусоідальної нерівності, безрозмірна величина; а_г глибина ізольованої нерівності на колесі, см.

Можлива глибина нерівності на колесі визначається, виходячи з допустимої глибини вибоїни. За Правилами технічної експлуатації залізниць України, на поверхні кочення локомотивних коліс та моторвагонного рухомого складу з роликовими буксовими підшипниками глибина вибоїни а допускається до 0,7 мм, з підшипниками ковзання не більше 1 мм, а вагонних коліс з роликовими буксовими підшипниками не більше 1 мм, з підшипниками ковзання не більше 2 мм. Враховуючи те, що краї нерівностей швидко закатуються, в розрахунках вводять глибину а₁ = 2/3а.

При швидкостях руху V ≥ V_кp , У_mах = 1,47, величина швидкості V_кр (критична) визначається за формулою

, (4.14)

де: g – 981 см/с² – прискорення вільного падіння;

0,81 – коефіцієнт приведення розмірностей, при довжині ізольованої нерівності l₀ = 20 см та співвідношенні періоду проходження нерівності по рейці і періоду власних коливань системи колесо-рейка Т₀ /Т=0,71.

Так як а , то

,(4.15)

При V < V_кр величина У_тах визначається за формулою

, (4.16)

Середньоквадратичие відхилення сили інерції Р_і.н.к визначається за формулою

, (4.17)

Професор Вериго М.Ф. зазначив на необхідності урахування в розрахунках колії ще і нерівномірність передачі навантаження від рейок на різні шпали, що пояснюється нерівномірністю опор (різні зазори між елементами колії, нерівномірне підбиття шпал, їх різна кількість).

При залізобетонних шпалах, за пропозицією Вериго М.Ф., середнє квадратичне відхилення реакції на шпалах через нерівномірність опор S_нep , дорівнює

, (4.18)

Величина середнього квадратичного відхилення S, обумовленого усіма змінними вертикальними силами, визначається з виразу

, (4.19)

де: q₁ – відсоток коліс, що мають ізольовані нерівності на колесі, від загальної кількості; звичайно при відсутності точних даних приймають q₁ =5%.

При дії на колію системи колісних навантажень в Правилах виконання розрахунків верхньої будови колії розглядається урахування впливу сусідніх коліс при середніх значеннях навантаження, тобто мається на увазі не співпадіння імовірного максимуму тиску розрахункового колеса в розрахунковому перетину рейки з імовірним максимумом тиску сусідніх коліс. Виходячи з цього, окрема сила, еквівалентна дії системи навантажень (навантажень від коліс), визначається за такою формулою

, (4.20)

де: Р_розр – розрахунковий імовірний максимум тиску колеса в розрахунковому перетині (розрахункове значення навантаження), обчислюється за формулою

, (4.21)

де: Р_ср – середній тиск колеса на рейку;

λ_р – нормуючий множник, λ_р = 2,5 при імовірності не перевищення максимуму Р=0,994;

S – середньоквадратичне відхилення, обумовлене появою змінних вертикальних сил, викликаних недосконалостями колії і коливань ресор;

– ординати лінії впливу згинального моменту в розрахунковому перетині. розташовані під вісями, що навантажують рейку (рисунок 4.1), можуть бути визначені за формулою

, (4.22)

Згинальний момент в розрахунковому перетині обчислюється за формулою

, (4.23)

Рис. 4.1 – Розрахункова схема для визначення величини еквівалентного навантаження

Величина найбільшої вертикальної поперечної сили, що передається рейкою на основі, визначається за формулою

, (4.24)

де: l – відстань між вісями шпал, см; .

–еквівалентна одинока вертикальна сила, до якої зведено вплив колісних навантажень при визначенні величини тиску на шпалу, обчислюється за такою формулою

, (4.25)

де: η_і – ординати лінії впливу для вертикальної поперечної сили в розрахунковому перетині, розташовані під вісями, що навантажують рейку (рисунок 4.2), можуть бути визначенні за формулою

, (4.26)

Для обчислення максимальної величини добавки від впливу сусідніх вісей належить розглядати всі можливі варіанти розташування навантажень відносно розрахункового перетину, розміщуючи кожного разу над ним розрахункове навантаження Р_розр , значення якого обчислюється за формулою (4.21).

Найбільші нормальні напруження в кромках підошви рейки визначається за формулою

, (4.27)

де: М_дин – величина згинального моменту в розрахунковому перетині при динамічному впливі навантаження кг-см;

W_П – момент опору перерізу внизу підошви рейки, см';

f – коефіцієнт урахування горизонтальних сил і крутного моменту, утвореного позацентровістю передачі вертикальних сил на рейку.

Рис. 4.2 – Розрахункова схема для визначення величини еквівалентного навантаження

Найбільші нормальні напруження в кромках головки рейки обчислюються за формулою

, (4.28)

де: Z_Г – відстань від горизонтальної нейтральної вісі інерції поперечного перегину рейки до найбільш віддалених волокон голівки рейки, см;

Z_П – теж саме, до найбільш віддалених волокон підошви рейки, см;

– ширина головки рейки зверху, см;

– ширина підошви рейки знизу, см;

Нормальні напруження під підкладкою на поверхні гумових прокладок під рейкою визначаються за формулою

, (4.29)

де: Q – величина тиску на полушпалу в підрейковому перетині;

Wn – площа підкладки, см² ;

Напруження на поверхні баласту під нижньою постіллю шпал обчислюються за формулою

, (4.30)

де: – ефективна опорна площа полушпали з урахуванням її вигину.

Напруження, що виникають в елементах ВБК, не повинні перевищувані встановлених допустимих значень. Для рейок вони складають 201МПа (2050 кг/см² ). Напруження на гумових прокладках можна допускати до 4МПа (40 кг/см² ). Граничні, рекомендовані в умовах нормальної експлуатації, напруження в баласті під шпалою знаходяться на рівні 0,5МПа (40 кг/см² ).

Всі розрахунки напружень в лементах ВБК виконуються з використанням ЕОМ. За цими результатами побудовані графіки залежності σ = f(V)е. Як видно, напруження, що виникають в елементах ВБК, при експлуатації заданого типу локомотива не перевищують встановлених допустимих. Тобто така конструкція ВБК здатна забезпечувати безпеку руху поїздів з установленими швидкостями.

РЕЗУЛЬТАТИ РАСЧЕТА

РЕЗУЛЬТАТИ РАСЧЕТА

4.2.2 Визначення напружень на основній площадці земляного полотна

Напруження, що виникають на основній площадці земляного полотна, на глибині h_Б > 15см від нижньої постелі шпал, визначаються за формулою

, (4.31)

де: – напруження на основній площадці земляного полотна від впливу розрахункової шпали, тобто шпала, над якою знаходиться розрахункове навантаження

– теж саме, від тиску (впливу) сусідньої розрахункової шпали, що знаходиться поперед неї

Величина напруження визначається за допомогою зведення формул

, (4.32)

де: b – ширина шпали, см;

h_б –глибина, на якій визначається величина напруження, h>15 cm;

– напруження на поверхні баласту під нижньою постіллю розрахункової шпали

Величина напружень визначається за таким зведенням формул

, (4.33)

де: β₁ – кут між вертикаллю і прямою, що з‘єднує початок полосового навантаження (епюра напружень) з точкою А, в якій визначають напруження

β₂ – кут між вертикаллю і прямою, що з‘єднує кінець полосового навантаження з точкою А;

Кути β₂ і β₁ обчислюється в радіанній мірі;

j – номер навантаження, величина якого дорівнює середньому значенню, тобто P_j =P_cep

Для обчислень найбільшої величини напруження на основній площадці земляного полотна треба по черзі ставити кожну вісь (навантаження) в розрахунковий перетин (над точкою А) по вісі розрахункової шпали, припускаючи при цьому, що навантаження від колеса, яке знаходиться над точкою А, буде найбільшим, тобто дорівнюватиме розрахунковому. В цьому випадку необхідно кожного разу при новому положенні розрахункового навантаження обчислювати напруження під нижньою постіллю сусідніх шпал з розрахунковою і самої розрахункової шпали.

При кожному навантаженні визначається сумарне напруження за формулою (4.31) і порівнюється з попередньо отриманим. Максимальна величина напруження на основній площадці є розрахунковим значенням. Як правило, напруження на основній площадці земляного полотна визначають тільки від тимчасового навантаження, з урахуванням типів і кількості вагонів кожного типу, що обертаються.

Напруження, що виникають на основній площадці земляного полотна,не повинні перевищувати допустимих, які встановлені на рівні 0,08 МПа (0,8 кг/см² ). Всі розрахунки напружень на основній площадці за даною методикою виконані на ЕОМ. Для напружень, що виникають при походженні ЧС-4, побудовано графік залежності їх від швидкості.. Як видно з розрахунків, напруження, що виникають, не перевищують допустимих значень. Це означає, що земляне полотно здатне витримувати навантаження, що виникають при проходженні локомотивів з заданими швидкостями руху.

4.3 Розрахунки безстикової колії на стійкість

4.3.1 Метод К.Н. Міщенка

Використавши енергетичний метод, професор К.Н. Міщенко розробив теоретичні основи розрахунку безстикової колії на стійкість. Користуючись розробленою теорією розрахунку колії, він поряд з точним методом, що потребує великої і клопіткої обчислювальної роботи, запропонував і спрощені розрахункові формули для визначення поздовжньої критичної сили Р_к і довжини ділянки l _к . Стійкість безстикової колії в горизонтальній площині на прямій перевіряється за формулами

, (4.34)

Як приклад, розглянемо криву ділянку колії з тепловозом 2ТЭ116. В такому випадку стійкість безстикової колії в горизонтальній площині перевіряється за формулами

, (4.35)

де: Р_к – поздовжня стискаюча критична сила, що діє в рейках, при якій можлива втрата стійкості колії, кг;

F – площа перерізу однієї рейки, для Р65 F=82,56 см² ;

Е – модуль пружності рейкової сталі, Е=2,1 · 10 кг/ см² ;

q – погонний опір колії поперечному переміщенню, при епюрі шпал 1840 шт/км q = 8,5 кг/см;

р – теж саме, поздовжньому переміщенні, при епюрі шпал 1840 шт/км р=13 кг/см;

l к – довжина викривленої ділянки колійної решітки при викиді, см;

R – найменьший радіус кривої на ділянці укладання безстикової колії, R=63000cm;

(і_рш )_г – момент інерції рейко-шпальної решітки в горизонтальній площині.

При залізобетонних шпалах момент інерції рейко-шпальної решітки в горизонтальній площині обчислюється за формулою

, (4.36)

де: І_Г – момент інерції перерізу рейки в горизонтальній площині для Р65 І_Г = 569 см⁴ ;

см⁴

Визначення Р_к виконується методом послідовних наближень при сумісному розв‘язанні рівнянь (4.35). Задаються значенням Р_к і обчислюють l к = Ø(Рк). Підставляють отримані значення l к і Рк (якими задавались) в формулу для обчислення Рк = F(l к). Таким чином отримують декілька значень l к =Ø(Рк) і Рк=f(l к), за якими будують два графіки, точка перетину дає потрібну величину Рк і l к – спільні корені рівняння (4.35). Отримані значення перевіряють, підставляючи до виразу (4.35), і якщо розбіжність не перевищує 2%, то розрахунки завершують.

Розрахунки виконуються в формі таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 Допоміжна таблиця для розрахунку безстикової колії на міцність за методом К.Н. Міщенка

На основі таблиці 4.1 побудовано графіки залежності l к =Ø(Рк) і Рк=f(l к). З цих графіків знайдено величину поздовжньої критичної сили, яка дорівнює Рк = 190000 кг, при цьому довжина викривленої ділянки колійної решітки складає l к = 2460см. Підставляємо ці значення до формули (4.35) і отримуємо, що Рк= 188561 кг.

Тоді розбіжність буде складати

Це означає, що розрахунок закінчено.

Величина допустимої поздовжньої сили приймаємо з урахуванням запасу стійкості

, (4.37)

де: К_з – коефіцієнт запасу (в даному методі рекомендується приймати К_з =1,2).

кг = 158,333 т = 1,58 МН

4.3.2 Метод С.П. Першина

Використовуючи той же експериментальний метод, С.П. Перший вирішив задачу про стійкість колії, застосувавши більш досконалу розрахункову схему, в якій було прийнято до уваги нелінійність опору деформаціям зі сторони баластного шару і вузлів проміжних рейкових скріплень, а також врахована наявність початкових нерівностей колії. На основі енергетичних умов рівноваги він вивів формулу для визначення так званої закритичної сили Р_з , яка приводить до викиду колії в горизонтальній площині. В результаті ряду спрощень і багатоваріантних числових розрахунків формула приведена до виду, зручному для практичних розрахунків

, (4.38)

де: А й α – параметри, які залежать від типу рейки і плану лінії; А-322 т, α=0,343;

і – середній уклін початкової нерівності, і=3%о;

К₁ – коефіцієнт, який залежить від опору Q баласту зміщенню шпали, К,=1,2;

К₂ – коефіцієнт, який залежить від епюри шпал, для епюри 1840шт/км, К₂ =1,0;

К₃ – коефіцієнт, який залежить від величини затягування гайок клемових болтів, К₃ =0,93;

т

Допустима поздовжня сила за умови стійкості дорівнює

, (4.39)

де: К_у – коефіцієнт запасу за умовами стійкості, К_у =1,5

т = 1,65 МН

4.4 Визначення температурних умов укладання й експлуатації

У нерухомій частині рейкової пліті виникають температурні напруження стискаючі влітку і розтягуючі взимку. Поряд з цим під дією сил від коліс рухомого складу в рейках виникають напруження згину – розтягуючі по підошві і стискаючі по головці рейки. Тому міцність рейок в конструкції безстикової колії визначається із умови, що сумарні напруження в рейках від дії поїзного навантаження і температурних сил не повинні перевищувати допустимих значень, тобто

, (4.42)

де: , – кромкові напруження, що виникають, відповідно, в головці та підошві рейки;

, – температурні напруження, відповідно, стискаючі влітку і розтягуючи взимку;

Кзп – коефіцієнт запасу міцності (для рейок першого терміну служби Кзп=1,3);

– допустимі напруження в рейках.

За допустимі напруження приймається умовна межа текучості рейкової сталі, яка становить для об‘ємнозагартованих рейок =392МПа.

Кромкові напруження в рейках від рухомого складу визначаються згідно з Правилам розрахунку верхньої будови колії на міцність, при цьому напруження в підошві визначають для зимових умов, а напруження в головці – для літніх (приймається відповідне значення модуля пружності підрейкової основи), тому = 112,407 МПа, =103,778 МПа. Беручи до уваги те, що із (4.42) визначаються за умови міцності, допустимі зміни температури рейкової пліті по відношенню до температури її закріплення:

в сторону зниження (по міцності підошви)

, (4.43)

в сторону підвищення (по міцності головки)

, (4.44)

Розрахункові значення допустимого зниження (при розтягуванні) – і допустимого підвищення (при стискуванні) – температури рейкових плітей визначаються з урахуванням умов

, (4.45)

, (4.46)

де: – допустиме підвищення температури рейкової пліті з урахуванням можливого перенапруження головки рейки в період максимальних температур (може мати місце при рейках Р50);

– допустиме підвищення температури рейкової пліті за умовами стійкості проти викиду, яке визначається за формулою (4.41)

Можливість укладання безстикової колії, особливості її конструкції та методи утримання визначаються на основі порівняння розрахункової (допустимої) річної температурної амплітуди рейки Т і фактичної амплітуди Т_А , отриману за тривалий час в даному кліматичному районі.

Фактична амплітуда Т_А визначається за Технічними вказівками [1] як алгебраїчна різниця між найбільшою t_maxmax і найменшою t_minmin температурами рейки вданому кліматичному районі

, (4.47)

Для Жмеринки

t_maxmax =54°C, t_minmin =-30°C, звідки

Т_А =54-(-30)=84°С

Допустима амплітуда [Т] визначається як

, (4.48)

де: – інтервал температур, в межах якого можна остаточно закріплювати рейкові пліті. Звичайно обирають виходячи з умов виконання робіт, але не менше 10°С.

[Т]= 106+39-10= 135 °С

Оскільки виконується умова

[Т]≥Т_А (4.49)

135 > 95,

то можливо улаштування і експлуатація безстикової колії температурно-напруженого типу, тобто без сезонних розрядок.

В цьому випадку, виходячи з фактичної температурної амплітуди, інтервал укладання і закріплення пліті безстикової колії за формулою

, (4.50)

Межі інтервалу закріплення, тобто сама низька температура інтервалу maxt₃ і верхня межа maxt₃ , визначаються за формулами

, (4.51)

, (4.52)

На ділянці колії планується укладання довгих рейкових плітей. Тому за методикою розрахунку температурних умов укладання безстикової колії, що наведена в Технічних вказівках [1], нижня межа інтервалу закріплення має бути збільшена не менше ніж на 8°С від нижньої межі, встановленої для коротких рейкових плітей. Згідно з цим, нижня межа становитиме

Технічні вказівки [1] встановлюють додаткові вимоги до температурних умов закріплення і експлуатації рейкових плітей. Згідно з ними, допустиме зниження температури рейкових плітей з умов максимального розкриття зазору при зломі рейки становитиме для типу Р65 = 72°С. Таке значення допустимого зниження температури рейкових плітей встановлено, виходячи з того, що величина зазору в разі зламу рейки при мінімальних температурах не повинна перевищувати 50мм.

Тоді

Для рейок типу Р65 різниця між верхньою і нижньою межею температурного інтервалу закріплення ≥ 20°С. Оскільки ця різниця досить суттєва, то Технічними вказівками [1] встановлюється оптимальний інтервал закріплення.

Призначення цього оптимального температурного інтервалу закріплення пов‘язано з необхідністю виконання двох вимог:

- можливість зварювання в колії суміжних коротких рейкових плітей (до 800м) одну з другою в одну довгу пліть без розрядки напружень;

- можливість виконання колійних робіт з використанням колійних машин важкого типу по всій зварній рейковій пліті великої довжини (від 1,5 до 20 км) без розрядки температурних напружень, так як вона може бути виконана після розрізання довгої пліті на відрізки до 1 км.

Оптимальний інтервал враховує всі кліматичні умови та єдиний на всій території України і встановлений в межах від +25°С до +35°С.

Як видно, нижня межа закріплення довгих рейкових плітей і верхня межа встановлена умовою недопущення розкриття зазору при зламі понад 50мм, знаходяться в оптимальному інтервалі, тобто при такому закріпленні довгих рейкових плітей будуть створені найбільш сприятливі умови їх утримання та ремонту..

5. ВИЗНАЧЕННЯ КОШТОРИСНОЇ ВАРТОСТІ РОБІТ З МОДЕРНІЗАЦІЇ ВЕРХНЬОЇ БУДОВИ КОЛІЇ НА ДІЛЯНЦІ ЖМЕРИНКА-ЯРОШЕНКА

Кошторисна вартість будівництва визначається зведеним кошторисним розрахунком будівництва, який складається на основі визначення кошторисної вартості окремих видів робіт.

Кошторисна вартість робіт з модернізації колії визначена у відповідності з Правилами визначення вартості будівництва ДБН Д.1.1-1-2000 в поточних цінах по стану на 22.3.2005 в наведеному нижче локальному кошторисі.

Вихідними даними для складання локального кошторису стали:

- відомість фізичних обсягів робіт з модернізації колії (дивись розділ 1);

- нормативно-розрахункові показники в поточних цінах трудових і матеріально-технічних ресурсів.

Прямі витрати з модернізації колії визначені на основі нормативних показників державних будівельних норм (ДБН) в поточних цінах, що наведені в збірниках одиничних розцінок (№2 і №28).

До складу прямих витрат виконання робіт з модернізації колії входять витрати на:

- основну заробітну плату робітників;

- матеріали, вироби, конструкції;

- експлуатацію будівельних машин і механізмів.

Нормативні витрати на основну заробітну плату і експлуатацію машин і механізмів прийняті за відповідними збірниками одиничних розцінок.

Нормативні кошторисні ціни на будівельні матеріали, вироби, конструкції визначені за збірниками кошторисних цін на матеріали.

Решта витрат, які враховані у вартості будівельних робіт з модернізації колії, визначені не за нормативами, а розрахунковим шляхом.

До таких витрат відносяться загальновиробничі витрати, величина яких складає 6,48% від суми прямих витрат за локальним кошторисом.

Розрахунковим шляхом визначені трудомісткість робіт в загальновиробничих витратах в людино-годинах (К=0,0740 – для наземних інженерних споруд; К=0,0620 – для земляних робіт), а також заробітна плата в загальновиробничих витратах (К=0,3060 – для наземних інженерних споруд; К=0,2640 – для земляних робіт).

Всього кошторисна вартість робіт з модернізації ділянки колії по кошторису склала 10002,699 тис.грн., кошторисна трудомісткість 344,205тис.люд/год, кошторисна заробітна плата 1142,06тис.грн.

Нижче наведено розроблену кошторисну документацію.

Таблиця 5.1 Локальний кошторис на модернізацію колії на ділянці Жмеринка-Ярошенка

Прямі витрати будівельних робіт грн. 9394119

вартість матеріалів та конструкцій грн. 7627375

всього заробітна плата грн. 1083485

Загальновиробничі витрати грн. 608580

В тому числі

262506*0.074*4.24*0.60+262506*0.306+937802*0.3977 грн. 502632

58639*0.062*4.24*0.60+58639*0.264+204257*0.3977 грн. 105948

трудомісткість в загальних витратах люд-г 58575 23061

заробітна плата в загально виробничих витратах грн.

Всього вартість будівельних робіт грн. 10002699

Прямі витрати по кошторису грн. 9394119

Вартість матеріалів та конструкцій грн. 7627375

всього заробітна плата грн. 108348

всього трудомісткість люд-г 321145

Загальновиробничі витрати грн. 608579

в тому числі

262506*0.074*4.24*0.60+262506*0.306+ грн.

502632+937802*0.3977

58639*0.062*4.24*0.60+58639*0.264+ грн.

105948+204257*0.3977

трудомісткість в загальновиробничих витратах - люд-г 23060

заробітна плата загальновиробничих витратах - грн. 58575

ВСЬОГО по кошторису грн.. 10002699

Кошторисна трудомісткість: люд-г 344205

Кошторисна заробітна плата: грн. 142060

Таблиця 5.2 Зведений кошторис вартості модернізації колії на ділянці В-К

Зведений кошторисний розрахунок у сумі 14095.752

в тому числі зворотних сум 54.015

6. ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКИ РУХУ ПОЇЗДІВ ПРИ ВИКОНАННІ РОБІТ В ПРОЦЕСІ МОДЕРНІЗАЦІЇ КОЛІЇ

6.1 Характеристика проектованого об’єкту

В даному дипломному проекті розглядаються роботи, пов’язані з виконанням модернізації ділянки колії між станціями Жмеринка і Ярошенка. Ці роботи виконує колійна колона, яка є структурним підрозділом ЦМКР ПЗЗ. Основні роботи, які виконує колійна колона, є роботи з модернізації, капітального та частково середнього ремонтів колії. Іноді її працівники ще можуть бути залучені до виконання робіт з поточного утримання колії.

Основні роботи, які виконує колійна колона при модернізації ділянок:

- заміна рейкових плітей інвентарними рейками;

- знімання старої рейко-шпальної решітки і укладання нової;

- заміна інвентарних рейок новими рейковими плітями.

Наказом начальника ЦМКР ПЗЗ встановлено 8-годинний робочий день. Роботи починаються о восьмій годині ранку і закінчуються о сімнадцятій. З 12.00 до 13.00 встановлено обідню перерву.

Для виконання вищезазначених робіт колійна колона обладнана різними машинами і механізмами:

- для заміни рейкових плітей інвентарними рейками використовується колієукладач УК 25/9-18 з пристроєм саночного типу;

- для знімання та укладання рейко-шпальної решітки колієукладач УК 25/9-18;

- для транспортування нових і старих ланок рейко-шпальної решітки призначені платформи УСО.

- підготовка баласту для укладання нових ланок рейко-шпальної решітки виконується трактором-розпушувачем та автогрейдером;

- при стикуванні відремонтованої колії до існуючої використовується рейкосвердел і рейкорізний верстат;

- при стикуванні ланок між собою використовується електрогайковий ключ;

- остаточна обробка місця зварювання двох рейок виконується шліфувальним верстатом.

Окрім цих машин і механізмів, що знаходяться в розпорядженні колійної колони, залучаються колійні машини інших підприємств:

- для підривання колійної решітки - машина ЗЛБ-3;

- для очищення колії від сміття - машина СМ-2;

- для зрізання узбіччя земляного полотна - струг СС-1;

- для підтягування клемних і закладних болтів - ПМГ;

- для виправки, підбивання і опорядження колії - ВПО-3000;

- для роботи в місцях перешкод ВПО-3000 - машина ВПР-02;

- для роботи в місцях перешкод для струга - машина КТМ;

- для улаштування виходів з кюветів та прибирання сміття після очищення кюветів - машина АГД;

- для очищення баласту - RM-80;

- для транспортування щебеню - состав з хопер-дозаторів;

- для стабілізації колії - динамічній стабілізатор DGS;

- для опорядження баластної призми - швидкісний планувальник ПБ;

- для підрізання баласту з-під підошви рейки - машина РОМ-3;

- для зварювання коротких рейкових плітей в довгі - ПРЗМ.

Ділянка колії, що підлягає модернізації, двоколійна електрифікована. Живлення робочих органів важких колійних машин відбувається за рахунок автономних силових установок, встановлених на них, або за рахунок тепловозів, які водночас є і засобом пересування машин, і джерелом живлення. Забезпечення ручного електроінструменту енергією відбувається за рахунок використання пересувних електростанцій.

Під час виконання робіт з модернізації, колія, на якій вона відбувається, закривається для руху поїздів. Всі машини, в залежності від характеру робіт, що виконуються, формуються в господарчі поїзди. Керує початком, послідовністю і кінцем виконання робіт начальник КМС. Безпосередньо наглядає за виконанням робіт виконроб. Виконробу підпорядковані дорожні майстри і майстри колійних машин. В свою чергу майстрам відповідно підпорядковані монтери колії і машиністи. До обов'язків майстра входить: нагляд за працюючими підлеглими; проведення інструктажів; нагляд за дотриманням правил з охорони праці працюючими; попередження про виникнення небезпеки для робітників. Монтери колії і машиністи повинні безпосередньо безпечно виконувати роботу з дотриманням всіх вимог. Для контролю за якістю виконання робіт колійними машинами передбачається закріплення за кожною з них робітника за посадою не нижче дорожнього майстра.

6.2 Аналіз потенційних небезпек на об'єкті

У відповідності до ГОСТу 12.0.002-80 ССБТ "Терміни та визначення" до небезпечних відносять виробничі чинники вплив яких на працюючих в певних умовах призводить до травм чи іншому раптовому погіршенню здоров’я. Небезпечним вважають виробничі фактори, вплив яких на працюючих в певних умовах призводить до захворювання або зниження працездатності. Небезпечні і шкідливі виробничі фактори поділяються на 4 групи за походженням їх впливу: фізичні, хімічні, біологічні і психофізіологічні.

При виконанні модернізації колії існують такі небезпечні фактори:

- наїзд колійних машин або тракторів на працюючих;

- ураження електричним струмом;

- травмування працюючими механізмами;

- небезпека виникнення пожежі;

- наявність кисневих балонів під тиском;

- наїзд рухомого складу, що прямує по сусідній колії. Також виникають різні шкідливі фактори:

- при виконанні робіт бензорізом виникає загазованість місця роботи;

- запилення під час знімання строї рейко-шпальної решітки та вивантаження щебеню з хопер-дозаторі в, а також при шліфуванні рейок;

- при роботі машини і механізмів з'являться підвищений рівень шуму;

- при ущільненні баластної призми виникає вібрація;

- промениста енергія при зварюванні рейкових плітей;

оскільки роботи виконуються на відкритому повітрі, на працюючих мають вплив кліматичні умови (спека, дощ).

6.3 Заходи по створенню безпечних умов праці

Заходи з попередження небезпечних факторів:

1 Для того щоб не було наїзду колійних машин на працюючих, встановлюється відстань безпеки між машиною і робітниками на колії, яка дорівнює 25 метрів попереду і ззаду від машини. Для уникнення наїзду тракторів дорожні майстри слідкують за тим, щоб під час роботи тракторів з підготовки баластної призми ніхто не знаходився на їх фронті робіт [9].

2 До силових установок, що знаходяться на колійних машинах, допускаються тільки ті працівники, які пройшли навчання і мають відповідні посвідчення. Пересувні електростанції передбачено заземлювати заземлювачами на глибину не менше їм на відстані 2м від крайньої рейки. Весь електроінструмент зануляється на корпус електростанції за допомогою чотирижильного кабелю [9]. (ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление).

3 Виконувати роботи дозволяється тільки налагодженим інструментом. Заборонено допускати до роботи працівників, у яких одяг застібнуто не на всі ґудзики. Встановлювати і знімати верстати можна тільки в неробочому стані. Закріплення верстатів на рейках виконується спеціальними кріпленнями [9], (ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ Средства защиты работающих. Общие требования и классификация)

4 Для попередження виникнення пожежі проектом передбачається на всіх колійних машинах встановлення засобів першочергового пожежогасіння. Встановлення вогнегасників передбачено на пересувних електростанціях і в місцях використання бензорізів (СНиП 2.01.02-85 Противопожарные нормы, ГОСТ 12.4.009-83 ССБ Пожарная техника для защиты обьектов).

5 Для використання в бензорізі допускаються балони, що пройшли огляд і мають справи вентилі. Заправка балонів киснем виконується на спеціальних заводах. Для транспортування балонів по фронту робіт використовуються спеціальні візки. Зберігання балонів виконується в вертикальному положенні (ГОСТ 12.2.052-81 ССБТ. Оборудование, работающее с газообразным кислородом. Общие требования безопасности.).

6 Для уникнення наїзду рухомого складу, що прямує по сусідній колії, виконується відповідне огородження місця робіт сигналами зменшення швидкості і подачі звукового сигналу. Окрім цього ще виділяються сигналісти. На час проходження поїзду передбачається припинення робіт. На цей час всі робітники сходять на закриту колію, а машини зупиняються і прибирають робочі органи за межі габариту рухомого складу [9], [10].

Заходи, направлені на зменшення впливу шкідливих факторів:

1 Застосування для захисту очей спеціальної маски унеможливлює при роботі бензорізом використання респіратора. Тому для зменшення впливу загазованості на робітника йому надається посилене харчування і пільги при наданні відпустки (ТОСТ 12.1.005-88 ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны, ГОСТ 12.1.007-76 Вредные вещества. Классификация. Общие требования безопасности).

2 Для захисту від впливу, що виникає при розбиранні рейко-шпальної решітки, вивантаженні щебеню, а також при шліфуванні місця зварювання рейок всім робітникам, зайнятих на цих роботах, видані захисні окуляри і респіратори. Виконується періодичне очищення техніки від пилу і бруду (ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны, ГОСТ 12.1.007-76 Вредные вещества. Классификация. Общие требования безопасности ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ Средства защиты работающих. Общие требования и классификация).

3 Захист від шуму шляхом одягання навушників під час виконання колійних робіт заборонено. Для зниження рівня шуму виконується своєчасний ремонт техніки. Кабіни машиністів оздоблені шумопоглинаючими матеріалами. Всі підшипники сковзання у механізмах замінено підшипниками кочення. Де можливо встановлені захисні кожухи (ДСН 3.3.6.037-99 Санитарные нормы производственного шума, ультразвука и инфрозвука ГОСТ 12.029-80 ССБТ Средства и методы защиты от шума. Классификация.).

4 Всі робітники, що пов'язані з вібрацією, проходять медичний огляд. Для них передбачено скорочений робочий день. В динамічному стабілізаторі колії DGS передбачено дистанційне керування машиною (ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ Вибрационная безопасность общие требования).

5 Для захисту від несприятливих погодних умов всі робітники забезпечуються відповідним спецодягом. В спеку всі працівники мають головні убори, а також додатково забезпеченні питною водою. На випадок дощу монтери колії забезпечуються плащами (ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ Средства защиты работающих. Общие требования и классификация).

6.4 Розрахунок захисного занулення

Занулення застосовують в трифазних чотирипровідних мережах з глухозаземленою нейтраллю трансформатора напруженням до 1000В (електричні мережі 380/220Ви 220/127В).

При зануленні корпуси електрообладнання приєднуються до багаторазово-заземленого нульового проводу, і тому будь-яке замикання на корпус перетворюється в однофазне коротке замикання, і ушкоджене обладнання або ділянка мережі вимикається плавкими вставками або автоматами.

При напруженні до 1000В в мережі з заземленою нейтраллю опір заземлення, до якого під’єднані нейтралі генераторів (трансформаторів) або виводи однофазних джерел живлення електроенергії з урахуванням природних заземлювачів і повторних заземлювачів нульового проводу повинен бути не більше 8 Ом при міжфазному напруженні 220В трифазного джерела живлення.

Ціль розрахунку занулення: визначити переріз нульового проводу, що задовольняє умові спрацювання максимально-струмового захисту. Вставка захисту визначається напруженістю підключеної електроустановки.

Номінальні струми плавких вставок в усіх випадках обираються за розрахунковими струмами відповідних ділянок мережі, при цьому вставка не повинна плавитися при короткочасних перевантаженнях - пусковий струм електродвигуна.

Для вибору запобіжника необхідно брати значення пускової сили струму, яке орієнтовно в 5-7 разів більше номінального значення сили струму двигуна. В межах пускового процесу (до 10 секунд) запобіжник витримує силу струма, що перевищує його номінальну.

В даному дипломному проекті розглянемо занулення електричного рейкосвердла типу 1024-Б. Він має асинхронний двигун потужністю 0,75кВт. Рейкосвердл живиться від пересувної електростанції напруженням 220В. Коефіцієнт корисної дії двигуна η = 0,8, коефіцієнт потужності cosØ = 0,85, кратність пускового струму К_j = 5, довготривалість пуску до 10 секунд. Відгалуження виконано мідними проводами з гумовою ізоляцією, що проложені відкрито.

Плавка вставка повинна витримати не перегораючи пусковий струм двигуна, її номінальний струм обчислюється за формулою

, (6.1)

де: 1_П – пусковий струм двигуна;

коефіцієнт а=2,5, оскільки пуск двигуна продовжується не більше 10 секунд.

, (6.2)

де: K_j – кратність пускового струму (K_j = 5);

І_ном – номінальний струм двигуна;

, (6.3)

де: U – лінійне напруження (U=220B);

Р_НОМ – потужність (Р_НОМ =0,75 кВт);

η – коефіцієнт корисної дії (η = 0,8);

cosØ – коефіцієнт потужності (cos0 = 0,85).

А

А

А

Приймаю найближчу плавку вставку, для якої А. Обрано триполюсний пакетний вимикач і 3 запобіжника ПР-2 тип ЯВП 3-15, виконання закрите (захищене з ущільненням).

Переріз проводу визначається за допустимим для нього струмом, величина якого визначається із умови

; , (6.4)

де: 3 – коефіцієнт надійності при захисті плавкими вставками, прийнятий у відповідності з Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ)

А; А

Беремо найбільшу величину з отриманих І_Д0ІІ > 0,0029A. Прийнято переріз проводу 1,5 мм , тип ПР, для якого допустимий струм дорівнює 23А.

7. ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ УМОВ УЛАШТУВАННЯ БЕЗСТИКОВОЇ КОЛІЇ З УРАХУВАННЯМ ЗМІНИ ЇЇ СТАНУ В ПРОЦЕСІ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

7.1 Основні положення існуючої методики розрахунку безстикової колії

Можливість укладання безстикової колії та вибір її конструкції (темпратурно-напруженого типу або з сезонними розрядками температурних напружень) згідно з Технічними вказівками [1] встановлюється порівнянням допустимої температурної амплітуди [Т] для конкретних умов експлуатації з фактичною температурною амплітудою Т_А , що спостерігається в конкретній місцевості.

Допустима температурна амплітуда залежить від ряду факторів, а саме: виду рухомого складу, швидкості руху поїзда, виду та потужності верхньої будови колії та плану лінії.

Вона складається із допустимого підвищення температури рейкових плітей по відношенню до температури закріплення [Δt_С ], яке визначається із умов стійкості безстикової колії проти викиду, і допустимого зниження температури рейкових плітей [Δt_p ].

Критеріями для визначення розмірів допустимого зниження температури рейкових плітей, а отже і призначення безпечної верхньої межі інтервалу закріплення плітей є:

- міцність рейок при сумісній дії поїзних та температурних навантажень;

- величина розкриття зазору у випадку зламу пліті при низьких температурах;

- міцність стикових з'єднань у зрівняльних прольотах під дією температурних сил.

Все ж головним критерієм є міцність рейок, яку слід розглядати з різних позицій:

- неперевищення межі текучості в підошві рейки при одноразовому навантаженні;

- відповідності циклічного еквівалентного навантаження в підошві рейки межі витривалості;

- забезпечення міцності підошви рейки від втоми.

На вітчизняних залізницях [1] та на більшості зарубіжних залізниць розрахунок міцності рейкових плітей в безстиковій колії виконується з умови недопустимості пластичних деформацій підошви від сумісної дії найбільш можливих розтягуючих температурних напружень і максимальних напружень від дії рухомого складу. При цьому за розрахунковий приймається такий стан, при якому рейка зі зносом головки 6 мм має фізико-механічні характеристики металу як у нової рейки, а саме

, (7.1)

де: – максимальні розтягуючі температурні напруження;

– максимально-ймовірні розтягуючі напруження в кромках підошви рейки від згину та кручення її під навантаженням від коліс рухомого складу;

К_м – коефіцієнт запасу міцності;

– допустиме напруження, що дорівнює мінімальній величині умовної межі текучості рейкової сталі.

7.2 Особливості розрахунків безстикової колії з урахуванням зниження службових властивостей рейок

В початковий період експлуатації показники роботи безстикової колії з новими рейками близькі до розрахункових. Але по мірі напрацювання тоннажу службові властивості рейок поступово погіршуються у зв'язку зі зміненням геометричного окреслення їх головок та корозією підошви, а також фізико-механічних характеристик металу.

Знос головки рейки, якщо він відбувається досить рівномірно, при рейках типів Р65 і Р75 несуттєво знижує момент опору. На прямих ділянках та пологих кривих після проходження міжремонтного тоннажу знос головки незагартованої рейки, як правило, не перевищує 3 – 4 мм, на об'ємно загартованих рейках він суттєво менший.

При коченні коліс через розрахунковий переріз рейки в головці під контактною площиною практично миттєво змінюється напружений стан рейкового металу. Якщо колесо знаходиться над розрахунковим перерізом, в головці рейки виникають досить високі напруження, що формуються в основному в результаті контактної дії колеса та згину рейки. Максимум цих дотичних напружень знаходиться здебільшого на глибині 4 – 7 мм від поверхні кочення. З підвищенням осьових навантажень вагонів максимуми цих напружень зміщуються до середини головки рейки.

Виникнення дефектів в головці рейки здебільшого починається в перерізах, де періодично виникають максимуми дотичних дій, і в цих місцях розташовані ланцюжки неметалевих включень. Зародженню тріщини втомленого характеру передають мікрозсуви і початкові тріщини, які поступово змінюються, переходять в основну або магістральну тріщину. Далі в цій зоні починає з'являтися і розвиватися тріщина втомленого характеру.

Зараз вже встановлено, що для незагартованих рейок Р65 при осьових навантаженнях вагонів 190 – 210 кН і швидкостях руху до 70 – 90 км/год вже після проходу 200 – 250 млн.т вантажу на всьому протязі головки починають з’являтися внутрішні мікротріщини. По мірі подальшої експлуатації вони розвиваються нерівномірно, і деякі з них, як правило, до моменту проходу 500 – 600 млн. т досягають біля 20% площі перерізу головки. В цей час вони виявляються типовими дефектоскопами і відмічаються як перерізи з гостродефектними пошкодженнями. Але до моменту суцільної заміни рейок, крім двох гостродефектних перерізів, протягом всієї зварної пліті може бути ще багато місць, де внутрішні пошкодження малі і не виявляються типовими дефектоскопами.

Крихкі наскрізні руйнування шийки під поїздами відбуваються в тих випадках, коли поперечні тріщини втомленого походження поступово збільшуючись, досягають такого критичного значення, при якому опір даного перерізу рейки динамічній дії коліс стає недостатнім. Сучасними методами розраховується міцність рейок, що характеризується останньою стадією розвитку втомленої тріщини при досягненні її критичного розміру, при якому відбувається крихке руйнування. Під час експлуатації рейок в металі при періодичності дій знакоперемінних навантажень відбуваються складні взаємозв'язані процеси на всьому протязі головки рейки, які супроводжуються загальним зниженням фізико-механічних характеристик рейки по мірі збільшення пропущеного тоннажу, в тому числі і її міцність.

Розвиток дефектів контактно-втомленого походження також суттєво знижує міцність рейок. Особливо небезпечні дефекти за 21-м малюнком, розвиток яких до розмірів 20% площі перерізу головки значно вичерпує стійкість, пластичність та енергоємність рейок (руйнуюче навантаження знижується на 25%).Розвиток тріщин знижує опір рейок крихкому руйнуванню в колії, особливо при роботі головки в зоні розтягуючих напружень при згині.У зв’язку з цим в розрахунки необхідно ввести додатковий критерій, який дозволив би встановлювати допустимі розтягуючі напруження в головці рейки при різних розмірах дефектів по мірі напрацювання тоннажу. І це не дивлячись на те, що прийняті в свій час мінімальні значення умовної межі текучості рейкової сталі 350 МПа і 400 МІІа відповідно для незагартованих і загартованих рейок, для сучасних рейок складають 470 МПа і 780 МПа.

В основі розрахунку безстикової колії на міцність за таким підходом лежить формула

, (7.2)

де: – максимальні розтягуючі температурні напруження, МПа;

– залишкові напруження металургійного походження в головці рейок;

Км – коефіцієнт запасу міцності;

– максимально ймовірні нормальні розтягуючі напруження в головці рейки від коліс рухомого складу, МПа;

– допустимі напруження для рейки з тріщиною, МПа.

Нормальні розтягуючі напруження в головці рейки від коліс рухомого складу, коли вона працює в зоні від'ємного прогину, в умовах рівнопружної основи колії можуть досягати до 25% стискуючих напружень, а при нерівнопружній основі колії та наявності нерівностей на рейці або колесі - до повної величини стискуючих напружень. Сполучення розтягуючих напружень від згину рейки з залишковими напруженнями того ж знаку при наявності в поверхневих шарах головки концентратів в вигляді тріщин суттєво знижують міцність рейок (табл. 7.1)

Таблиця 7.1 Залежність руйнуючого навантаження від напрацьованого тоннажу

Виходячи із нерівностей (7.2), допустиме зниження температури рейкових плітей за умовою гарантії відсутності крихкого зламу рейки з дефектом, тобто коли ще не відбувається крихкий злам рейки з дефектом заданого розміру, визначається таким чином

, (7.3)

або

, (7.4)

де: – зниження температури рейкових плітей, еквівалентне дії поїзного навантаження по відношенню до головки рейки.

Значення розтягуючих напружень в головці рейки типу Р65 в зоні оберненого прогину для колії з залізобетонними шпалами взимку можуть складати від 20 до 40 МПа від дії рухомого складу. Проте при проходженні колеса з повзуном, а також в місцях просідань колії до 40 мм в головці рейки можуть з'явитися розтягуючі напруження біля 160 – 200 МПа.

В нових рейках стандартного виробництва в поверхневих шарах, що межують з поверхнею кочення головки, мають місце розтягуючі залишкові напруження, які складають в середньому 80 МПа для нетермозміцнених рейок і 120 МПа – для термозміцнених. Максимальна величина таких напружень може доходити на глибині 4-5 мм до 200 МПа.

Під дією зовнішніх сил відбувається інтенсивне змінювання залишкових напружень. В нетермозміцнених рейках залишкові напруження на поверхні головки зменшуються більше, ніж вдвічі в початковий період експлуатації, в термозміцнених рейках залишкові напруження змінюються в процесі експлуатації протягом більш тривалою періоду. В зв’язку з певною невизначенністю, в розрахунках прийнято, що залишкові напруження в нетермозміцнених рейках в глибині головки складають 20 МПа, а в термозміцнених – 60 МПа.

Значення приймається із умови недопущення при мінімальній температурі крихкого зламу рейки з дефектом, який ще не може бути виявленим дефектоскопними засобами. Зі зниженням температури знижується і критичний розмір тріщин, які приводять до крихкого руйнування рейки. Але в кожному конкретному випадку при одній і тій же температурі рейки ламаються від тріщин різного розміру і навпаки – рейки з однаковими тріщинами ламаються при різних температурах. Іншими словами, рейка з малою тріщиною може зламатися і при малих поїзних навантаженнях, якщо велика різниця між температурою закріплення пліті і температурою, при якій відбувся злам.

Спостереження та статистична обробка фактичного матеріалу по зламу рейок показала, що значення температурних розтягуючих напружень при зламі рейкових плітей не перевищує 80 – 100 МПа при величині площі поперечної тріщини в головці за 21-м малюнком від 20 до 90% перерізу головки для незміцнених рейок. Тому з позиції забезпечення безпеки руху допустимий рівень розтягуючих напружень в головці з дефектами контактно-втомленого походження необхідно пов'язувати з чутливістю дефектоскопних пристроїв та періодичності контролю рейок в колії. Зараз сучасними дсфектоскопними засобами може бути виявлений мінімальний розмір внутрішньої тріщини втомленого походження, який складає 12 мм.

Аналіз температурних умов роботи безстикової колії на залізницях України [1] показує, що мінімальні температури рейок t_minmin знаходяться в межах від - 26°С до - 40°С (крім Севастополя - 22°С та Феодосії - 25°С). Тому для температурних умов залізниць України допустимі величини розтягуючих напружень в головці рейки типу Р65 складають [28]:

= 390 МПа для термічнозміцнених;

= 270 МПа для незміцнених.

З урахуванням залишкових напружень в головці рейки і прийнятого запасу міцності.Км = 1,3, згідно з (7.3), допустиме зниження температури рейки по відношенню до температури закріплення можна визначити за формулами

- для термозміцнених рейок

, (7.5)

- для незміцнених рейок

, (7.6)

Виходячи із величини реально можливих максимальних розтягуючих напружень в головці рейки значення допустимих знижень температур рейкових плітей за вказаними вище умовами будуть складати:

- для термозміцнених рейок від 111°С до 122°С;

- для незміцнених рейок від 79°С до 90°С.

Аналізуючи ці значення [Δtp] та порівнюючи їх зі значеннями, приведеними в технічних вказівках [1], видно, що різниця між ними (в першу чергу для термічно незміцнених рейок) практично не суттєва. Тому оцінка міцності рейкових плітей і температурні умови їх закріплення за існуючою методикою формально не протирічить реальним умовам роботи безстикової колії. А допустимі напруження у підошві [σ] = 350 МПа та [σ] = 400 МПа відповідно для незміцнених та термозміцнених рейок можуть розглядатися вже як допустимий рівень деякого узагальненого показника, що характеризує роботу плітей безстикової колії на витривалість в зоні підошви рейок.