РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ РОБОТИ РЕЙОК У КОЛІЇ
2.1 Аналіз відмов рейок на залізницях України
Моделювання життєвого циклу рейок у колії потребує детального аналізу їх відмов. Дослідження поодиноких відмов рейок внаслідок різних причини їх виходу проводилось на залізницях України в період з 1999 по 2003 рік на основі статистичної звітності служб колії. Для аналізу опрацьовувались відмови залізничних рейок типу Р65 загартованих і не загартованих, які працюють в різних конструкціях колії, а саме в ланковій і безстиковій. В загальному поодинокі відмови рейок Р65 зростають, що пояснюється збільшенням терміну напрацювання. Зміна відмов рейок по роках показана на рис. 2.1.
Рис. 2.1 - Загальні поодинокі відмови рейок Р65 на дослідних ділянках
На рис. 2.1 приведено загальні поодинокі відмови рейок для кожного року досліджень, який включає сумарну кількість всіх видів дефектів рейок згідно їх класифікації [67]. На кінець експлуатаційних досліджень, а це 2003 рік, спостерігається зростання поодиноких відмов рейок на 50 % в порівнянні з початковим 1999 роком. При цьому в аналізі враховувались тільки ділянки на яких протягом досліджуваного терміну не виконувались такі планово-запобіжні ремонтні заходи, що передбачають заміну рейко-шпальної решітки.
Якщо загальну кількість дефектів рейок розглянути в аспекті конструкції колії і виду зміцнення рейок, то можна зробити висновок, що найбільше дефектів виникає в безстиковій конструкції колії із загартованими рейками, що можна побачити на графіку рис. 2.2. На діаграмі прийняті наступні позначення 0 - незагартовані рейки, 1 - загартовані рейки; 25 - ланкова конструкція колії, 800 - безстикова конструкція колії.
Рис. 2.2 -Розподіл поодиноких відмов рейок Р65 на дослідних ділянках по конструкції і виду загартування.
Але точно побачити вплив конструкції колії, виду загартування рейок на виникнення дефектів можна, виразивши відмови рейок у питомих одиницях, в шт./км, які приведено на графіку рис. 2.3. З графіку видно, що відмови рейок частіше виникають в незагартованих рейках це і для ланкової і для безстикової колії, але розрізняючи по конструкції, то в ланковій колії частіше виникають дефекти.
Рис. 2.3 -Розподіл питомих відмов рейок Р65 на дослідних ділянках по конструкції і виду загартування.
Вище приведений аналіз дає підстави в подальшому розглядати кореляційні рівняння інтенсивності відмов рейок для різних конструкцій колії окремо.
Проаналізуємо зміну поодиноких відмов в залежності від фізики їх виникнення. При цьому рейки, зняті при суцільній заміні чи при переукладанні не враховуємо. Умовно можна розділити всі види дефектів на групи:
- знос рейок;
- дефекти рейок контактно-втомленого походження;
- дефекти рейок, пов'язані з іншими причинами виникнення, такими як заводські дефекти, дефекти пов'язані з порушенням вимог утримання рейок, внаслідок специфічної дії рухомого складу та механічних пошкоджень, корозії та ін.
За період досліджень можна відзначити, що одиночні відмови рейок Р65 в основному спостерігається за рахунок виникнення дефектів контактно-втомленого походження приблизно 80 %, що приведено на графіках 2.4 - 2.5.
Рис. 2.4 - Поодинокі відмови рейок на ділянках з безстиковою конструкцією колії.
Рис. 2.5 - Поодинокі відмови рейок на ділянках з ланковою конструкцією колії.
До групи дефектів контактно-втомленого та втомленого походження відносяться наступні види дефектів, що класифікуються по рисунку, згідно [67]:
- 11 - викришування металу на боковій робочій викружці головки через недостатню контактно-втомлювальну міцність металу;
- 21 - поперечні тріщини в головці у вигляді світлих і темних плям та злами внаслідок недостатньої контактно-втомлювальної міцності металу;
- 24 - поперечні тріщини в головці та злами через них внаслідок специфічної дії рухомого складу;
- 30.В - вертикальне розшарування головки через наявність залишків усадочної раковини;
- 30.Г - горизонтальне розшарування головки через наявність неметалевих включень;
- 52 - повздовжні тріщини і виколи через них в місцях переходу головки в шийку;
- 53 - тріщини в шийці від болтових отворів або інших отворів в рейках.
Відсоткове співвідношення за видами дефектів контактно-втомленого та втомленого походження наступне на ділянках безстикової колії: 11 - 2%, 21 - 36%, 24 - 15%, 30.В - 21%, 30.Г - 8%, 52 - 14%, 53 - 5%; на ділянках ланкової колії: 11 - 0.4%, 21 - 39%, 24 - 33.6%, 30.В - 9.8%, 30.Г - 3.1%, 52 - 6.6%, 53 - 6.1% (відсотки взяті від числа відмов рейок окремо по кожній конструкції). Лідируючим видом в групі дефектів контактно-втомленого походження є поперечні тріщини в головці у вигляді світлих і темних плям внаслідок недостатньої контактно-втомлювальної міцності металу (по рис. 21).
Відмови рейок за іншими причинами показано на графіках 2.4 - 2.5. З графіків видно, дефекти викликані іншими причинами складають значну частину річного виходу рейок і коливається в межах від 10% до 25%. Рейки із бічним зносом переважно знімаються при їх суцільній заміні, одиночна заміна даної групи дефектів незначна і знаходиться в межах 5 %.
2.2 Система утримання рейок на залізницях України
Рейки в процесі експлуатації зазнають пошкоджень і старіння, що спричиняє утворення в них дефектів, які приводять до повних чи часткових відмов.
Для якісного функціонування залізничної колії, система утримання рейок повинна забезпечувати довговічну, надійну та стабільну їх роботу. Тому важливе значення займає підвищення надійності роботи рейок у колії, так як від них, в першу чергу, залежить безпека руху поїздів, допустимі швидкості руху, осьові навантаження, періодичність планово-запобіжних ремонтів колії, а також і витрати на поточне утримання.
На залізницях України система утримання рейок поділяється на поточне утримання і ремонт рейок. Перш за все покажемо сфери застосування нових та старопридатних рейок для головних, станційних та під'їзних колій. Згідно Положення [
- Київ+380960830922