Прогнозування ресурсу роботи рейок в різних умовах експлуатації залізничної колії
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро, Україна
Abstract
UKR: В різних умовах експлуатації залізничної колії строк служби рейок відрізняється. Це вказує на те, що існують зовнішні фактори, які мають значний вплив на процес зношення рейок. В роботі проведено аналіз впливових факторів та визначено їх ступінь впливу в порівнянні між собою та в статистичній сукупності. Для вивчення даної проблеми обрана найскладніша на регіональній філії «Львівська залізниця» ділянка колії Славсько-Лавочне-Бескид-Воловець. Здійснено збір та обробку статистичних даних, виконано обміри рейкової колії та виміри зносу рейки. Процес бічного зношення рейки залежить від різних факторів, серед яких можна виділити ті, що являються однаковими для всієї кривої, і ті, що відмінні для різних перетинів кривої. Для всієї кривої однаковими є пропущений тонаж, радіус, встановлена швидкість, підвищення зовнішньої рейки, поздовжній ухил, тип рейок та скріплення. Ці параметри можна назвати глобальними для кривої, і знос, що від них залежить, глобальним. Вздовж кривої виникають локальні нерівності, тобто відхилення в плані, профілі, по шаблону та нахилу рейки в середину колії. Ці параметри можна назвати локальними для кривої, і знос, що від них залежить, локальним. Локальний знос носить додатковий характер. Сумарний боковий знос може проявлятися в більшій або меншій мірі залежно від зовнішніх умов: змащення, посипання рейок піском, надмірного впливу коліс, що враховується коефіцієнтом зовнішніх умов. Так результати обмірів колії показують, що при появі на кривій ділянці горизонтальної нерівності, збільшується стріла вигину, і в таких місцях спостерігається збільшення бічного зношення. При збільшенні ширини колії в кривих понад встановлені норми спостерігається також збільшення величини зносу. Надмірне підвищення призводить до того, що колісна пара сповзає до внутрішньої рейки. При цьому більший круг катання опиняється не на зовнішньому колесі, а на внутрішньому. Вертикальна сила, що передається від колеса на рейку, також більша по внутрішній нитці. Це призводить до сковзання колеса по зовнішній нитці, що і збільшує бічне зношення рейки. Як показали вимірювання, при зростанні нахилу рейки з 1:20 до 1:10 збільшується величина бічного зношення. Використання лубрикаторів, що змащують бічну поверхню голівки рейки, може збільшити строк її служби в 3 рази. Збільшення шорсткості поверхні рейки на 20 мкм призводе до зменшення зносостійкості на 20-25%. На основі отриманих емпіричних даних створено математичну модель бічного зносу голівки рейки від 16-ти параметрів. На основі норм допустимого зносу рейок та створеної математичної моделі в роботі встановлено строк служби рейок залежно від кривизни колії. Прогнозування ресурсу рейок дозволяють впроваджувати ресурсозбереження на залізничному транспорті.
ENG: In different operating conditions of the railway track, the service life of the rails is different. This indicates that there are external factors that have a significant impact on the process of rail wear. In the work, the analysis of influential factors was carried out and their degree of influence was determined in comparison with each other and in the statistical population. To study this problem, the most difficult section of the Slavsko-Lavochne-Beskid-Volovets track on the regional branch of Lviv Railway was chosen. The collection and processing of statistical data was carried out, measurements of the rail track and measurements of rail wear were carried out. The process of lateral wear of the rail depends on various factors, among which it is possible to single out those that are the same for the entire curve, and those that are different for different intersections of the curve. For the entire curve, the tonnage passed, the radius, the set speed, the rise of the outer rail, the longitudinal slope, the type of rails and the binding are the same. These parameters can be called global for the curve, and the wear that depends on them is global. Along the curve, there are local irregularities, that is, deviations in the plan, profile, pattern and inclination of the rail in the middle of the track. These parameters can be called local for the curve, and the wear that depends on them is local. Local wear is additional. The total side wear can be manifested to a greater or lesser extent depending on external conditions: lubrication, sanding of rails, excessive impact of wheels, which is taken into account by the coefficient of external conditions. The results of track measurements show that when a horizontal unevenness appears on a curved section, the bending radius increases, and in such places, there is an increase in lateral wear. When the width of the track in the curves exceeds the established norms, there is also an increase in the amount of wear. Over-inflating causes the wheelset to slide to the inner rail. At the same time, the larger rolling circle is not on the outer wheel, but on the inner one. The vertical force transmitted from the wheel to the rail is also greater along the inner thread. This leads to slipping of the wheel on the outer thread, which increases the lateral wear of the rail. As the measurements showed, when the slope of the rail increases from 1:20 to 1:10, the amount of lateral wear increases. The use of lubricators that lubricate the side surface of the rail head can increase its service life by 3 times. An increase in the surface roughness of the rail by 20 μm leads to a decrease in wear resistance by 20-25%. Based on the received empirical data, a mathematical model of lateral wear of the rail head based on 16 parameters was created. Based on the norms of permissible wear of the rails and the created mathematical model, the service life of the rails is determined in the work depending on the curvature of the track. Forecasting the resource of rails allows to implement resource-saving in railway transport.
ENG: In different operating conditions of the railway track, the service life of the rails is different. This indicates that there are external factors that have a significant impact on the process of rail wear. In the work, the analysis of influential factors was carried out and their degree of influence was determined in comparison with each other and in the statistical population. To study this problem, the most difficult section of the Slavsko-Lavochne-Beskid-Volovets track on the regional branch of Lviv Railway was chosen. The collection and processing of statistical data was carried out, measurements of the rail track and measurements of rail wear were carried out. The process of lateral wear of the rail depends on various factors, among which it is possible to single out those that are the same for the entire curve, and those that are different for different intersections of the curve. For the entire curve, the tonnage passed, the radius, the set speed, the rise of the outer rail, the longitudinal slope, the type of rails and the binding are the same. These parameters can be called global for the curve, and the wear that depends on them is global. Along the curve, there are local irregularities, that is, deviations in the plan, profile, pattern and inclination of the rail in the middle of the track. These parameters can be called local for the curve, and the wear that depends on them is local. Local wear is additional. The total side wear can be manifested to a greater or lesser extent depending on external conditions: lubrication, sanding of rails, excessive impact of wheels, which is taken into account by the coefficient of external conditions. The results of track measurements show that when a horizontal unevenness appears on a curved section, the bending radius increases, and in such places, there is an increase in lateral wear. When the width of the track in the curves exceeds the established norms, there is also an increase in the amount of wear. Over-inflating causes the wheelset to slide to the inner rail. At the same time, the larger rolling circle is not on the outer wheel, but on the inner one. The vertical force transmitted from the wheel to the rail is also greater along the inner thread. This leads to slipping of the wheel on the outer thread, which increases the lateral wear of the rail. As the measurements showed, when the slope of the rail increases from 1:20 to 1:10, the amount of lateral wear increases. The use of lubricators that lubricate the side surface of the rail head can increase its service life by 3 times. An increase in the surface roughness of the rail by 20 μm leads to a decrease in wear resistance by 20-25%. Based on the received empirical data, a mathematical model of lateral wear of the rail head based on 16 parameters was created. Based on the norms of permissible wear of the rails and the created mathematical model, the service life of the rails is determined in the work depending on the curvature of the track. Forecasting the resource of rails allows to implement resource-saving in railway transport.
Description
А. Радкевич: ORCID 0000 -0001-6325-8517
Keywords
прогнозування, ресурс, зношення рейки, forecasting, resource, rail wear, КТІ, КБВ
Citation
Радкевич А. В., Арбузов М. А., Арбузова Є. В. Прогнозування ресурсу роботи рейок в різних умовах експлуатації залізничної колії. Транспортні системи та технології перевезень. Дніпро, 2022. Вип. 24. С. 81–88. DOI: 10.15802/tstt2022/272311.