Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ стабильности земляного полотна при увеличении нагрузок и скоростей движения поездов 9
1.1 Анализ функционирования земляного полотна 9
1.2 Анализ методов усиления ПБЗ и расчетов железнодорожного пути 15
1.3 Анализ методов усиления ПБЗ и расчетов пути 24
1.4 Аналитический анализ влияния состояния грунтовой среды подбалластной зоны на стабильность железнодорожного пути 32
2. Исследование состояния ПБЗ при динамическом поездном воздействии
2.1 Анализ параметрических зависимостей состояния ГС 32
2.2 Анализ влияния упругости ГС на состояние железнодорожного пути 36
3. Физическое моделирование состояния грунтовой среды подбалластной зоны 51
3.1 Определение пересчетных коэффициентов моделирования 51
3.2 Определение упругих осадок пути и напряжений в ПБЗ на модельном стенде 59
3.3 Математическое планирование эксперимента 62
3.4 Определение физико-механических свойств образцов грунта Обсуждение результатов 67
3.5 Использование асфальтобетона в зарубежной практике 73
4. Разработка способа усиления подбалластной зоны 78
4.1 Технология усиления ПБЗ 78
4.2 Технологический процесс усиления ПБЗ 80
4.3 Технологический процесс производства работ по укладке стрелочного перевода № 21 по ст. Таганрог-1 85
4.4 Технология усиления ОП ПБЗ битумогеотекстильным покрытием .93
5. Оценка состояния железнодорожного пути 98
5.1 Выбор способов оценки состояния 98
5.2 Результаты наблюдении за опытными объектами 99
5.3 Виброакустический метод оценки состояния пути 103
5.4 Экономические показатели 116
Основные выводы 119
Список использованной литературы 120
Приложения 130
- Анализ методов усиления ПБЗ и расчетов железнодорожного пути
- Анализ влияния упругости ГС на состояние железнодорожного пути
- Определение физико-механических свойств образцов грунта Обсуждение результатов
- Технологический процесс производства работ по укладке стрелочного перевода № 21 по ст. Таганрог-1
Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития авиационной и ракетно-космической техники связан с широким применением в системах управления беспилотных летательных аппаратов быстродействующих гидроприводов. Однако результаты полетных испытаний с фиксированием поведения рулевых машин показывают, что в реальных условиях на динамику рулевых машин большое влияние оказывают параметры, носящие случайный или переменный характер, такие как: иежесткость связи с нагрузкой, сухое и вязкое трение, переменный модуль упругости сжимаемости жидкости, гидродинамическое воздействие обратных струй на струйную трубку, стохастический разброс параметров гидроусилителя, достигающий 40%. Особое внимание следует уделить недостаточно изученным процессам, протекающим в гидрораспределителе, так как именно они влияют на управляемость и устойчивость привода. Одной из особенностей струйного гидрораспределителя является наличие обратных потоков жидкости в зоне распределения основного потока. Гидродинамические силы, создаваемые реакцией вытекающих из окон приемной платы струй жидкости, сила вязкого трения и инерционная сила воздействуют как на основной поток жидкости, вытекающей из струйной трубки, так и на струйную трубку. Комплекс переменных факторов, оказывающих влияние на струйную трубку, приводит к снижению устойчивости привода и возникновению автоколебаний. Переменные условия эксплуатации усугубляют сложность адекватного исполнения команд, поступающих от системы управления летательного аппарата. Результатом влияния этих факторов является работа рулевых машин по упорам и, как следствие, - «хлопанье» рулевыми плоскостями, зафиксированные при полетных испытаниях. Одним из вариантов устранения данных недостатков является введение дополнительных обратных связей в гидропривод для увеличения устойчивости и управляемости привода, уменьшение статической ошибки, уменьшение зависимости привода от внешних условий. Все это обуславливает актуальность исследований, посвященных изучению влияния нелинейных параметров привода на его динамику с учетом введения дополнительных обратных связей. Дополнительные обратные связи могут быть реализованы в виде электрогидравлических, гидромеханических и электронных корректирующих устройств.
Представленная работа посвящена исследованиям динамических характеристик электрогидравлического следящего привода со струйным гидрораспределителем с дополнительными обратными связями. Разработаны размерные и безразмерные математические модели СГРМ с гидромеханическими и электронными устройствами коррекции, предложены новые конструкции и схемные решения. При численном моделировании использовались технические данные, полученные на ФГУП «Государственный ракетный центр им. Академика В. П. Макеева».
Основания для выполнения работы. Работа явилась обобщением исследований автора в период с 1999 года по настоящее время и выполнена на кафедре "Прикладная гидромеханика" Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ), Начальная стадия исследований была отражена в магистерской диссертации, выполненной в УГАТУ и защищенной в 2001 году. В работу вошли результаты НИР проведенных на кафедре ПГМ 1994-2005гг. по проектам "Разработка и исследование струйных гидравлических рулевых машин систем автоматического управления летательных аппаратов" и "Кавитационные явления в струйных гидравлических рулевых машинах; п. 14 по программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2002-2004гг,).
Целью работы является исследование СГРМ с устройствами коррекции, используемых в системах управления исполнительными механизмами летательных аппаратов, разработка рекомендаций по синтезу и анализу их параметров. Задачи исследования:
1. Разработать математическую модель рулевой машины с учетом нелинейностей, доступных экспериментальному определению;
2. Разработать математические модели струйных гидравлических рулевых машин с гидромеханическими устройствами коррекции;
3. Разработать математические модели устройств электронной коррекции;
4. Разработать методики расчета параметров рулевой машины с устройствами коррекции.
К основным физическим процессам и факторам, определяющим функционирование быстродействующего гидропривода, оснащенного устройствами коррекции, отнесены изменение статических и динамических характеристик рулевой машины при влиянии: нежесткости связи с нагрузкой, сухого трения, переменного модуля упругости сжимаемости жидкости, гидродинамического воздействия обратных струй на струйную трубку и стохастического разброса параметров гидроприводов, а также переменной внешней нагрузки.
Методы исследования. Работа основывается на использовании классических теоретических и экспериментальных методов исследования струйных течений, проведения стендовых испытаний, определения внутренних и внешних параметров гидроприводов.
Теоретические исследования базируются на научных основах теории машино- и ракетостроения, теории гидродинамики сплошных и двухфазных сред, теории проектирования гидроприводов, аппарата теории вероятности и математической статистики, положений классической и экспериментальной механики. Использованы численные методы, методы дифференциального и интегрального исчислений, специальные функции.
В работе использованы экспериментальные материалы Государственного ракетного центра, накопленные за 40 лет разработки и эксплуатации струйных гидравлических рулевых машин. При подготовке, проведении экспериментов и обработке их результатов применяются методы теории планирования эксперимента и статистической обработки результатов.
Достоверность результатов работы обосновывается соответствием численного моделирования и экспериментальных исследований быстродействующих гидроприводов полученных при натурных испытаниях в ФГУП «Государственный ракетный центр им. Академика В. П. Макеева».
На защиту выносятся результаты исследований способов и эффективности коррекции динамических характеристик быстродействующих гидроприводов с помощью устройств коррекции, а именно:
1. Нелинейная математическая модель рулевой машины;
2. Математические модели устройств коррекции струйных гидравлических рулевых машин;
3. Результаты численного моделирования рулевых машин с гидромеханическими и электронными устройствами коррекции;
4. Методики расчетов параметров рулевой машины с устройствами коррекции.
Научная новизна. Разработана математическая модель с учетом нелинейностей, а именно: нелинейности сухого и вязкого трения, переменного модуля упругости жидкости, нелинейности обобщенной характеристики, а также модель с учетом гидродинамического воздействия обратных струй на струйную трубку. На основе исследований быстродействующих гидроприводов предложены: гидромеханическое устройство коррекции; система электронной коррекции; разработаны рекомендации по проектированию струйных гидравлических рулевых машин. Научные результаты, определяющие научную новизну:
1. Нелинейная математическая модель с учетом гидродинамического воздействия обратных струй; 2. Обобщенная модель быстродействующего гидропривода в безразмерных комплексах;
3. Новые экспериментальные данные по расчету и проектирования быстродействующего гидропривода с устройствами коррекции, новые технические решения.
Теоретические основы проектирования СГРМ базируются на научных основах теории машино- и ракетостроения, теории проектирования гидроприводов, положений классической и экспериментальной гидромеханики.
Практическая ценность результатов исследований состоит в том, что новые теоретические положения позволили создать методический и компьютерно - программный комплекс, обеспечивающий интенсификацию производства и применения быстродействующего гидропривода в системах управления летательными аппаратами на основе внедрения наукоемких технологий в условиях освоения новой конкурентоспособной техники. Полученные результаты позволяют получить существенный технический эффект, заключающийся в следующем:
• рекомендации по выбору рациональных параметров устройств коррекции позволят снизить затраты времени и средств на разработку, проектирование и доводку быстродействующих гидроприводов;
• применение разработанных схем коррекции позволит на этапе доводки подобрать рациональные параметры, моделировать применение различных вариантов корректирующих устройств;
• разработанная математическая модель с учетом гидромеханического воздействия обратных струй на струйную трубку позволяет определить конструктивные параметры привода для исключения этого влияния.
Результаты настоящего исследования могут быть рекомендованы для использования в КБ авиационных двигателей, НИИД, НИАТ, НИТИ и др. отраслевых организациях при создании исполнительных механизмов двигателей и летательных аппаратах нового поколения. Результаты работы используются в учебном процессе Уфимского государственного авиационного технического университета для студентов энергетических специальностей.
Апробация работы. Основные результаты работы апробировались при выполнении хоздоговорных тем с Государственным ракетным центром и госбюджетных тем по исследованию характеристик струйных гидравлических рулевых машин. Отдельные этапы работы докладывались и обсуждались на 7 научно - технических конференциях «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» г. Пермь 2001, 2002, 2003; «Исследование, проектирование и отработка регулируемых энергоустановок» Уфа, 2001; «Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей» Уфа, 2001; «Гидропневмоавтоматика и гидропривод-2005». Ковров, 2005; «Мавлютовские чтения» УГАТУ, 2006. В полном объеме работа докладывалась на кафедре "Прикладная гидромеханика" УГАТУ, на заседании НМС по направлению 657400 «Гидравлическая, вакуумная и компрессорная техника».
Структура и объем работы. Публикации.
Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 164 рисунка, состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 92 наименований. Основные положения выполненных теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 16 работах.
Анализ методов усиления ПБЗ и расчетов железнодорожного пути
Исследованиям усиления ПБЗ посвящены работы Е.С. Ашпиза, Л.С. Блажко, В.В, Виноградова, В.И. Грицыка, П.И, Дыдышко, Г.С. Переселенкова, П.Г. Пешкова, И.В. Прокудина, Е.С. Свинцова, Г.М. Стояновича и др. Анализ и обобщение проектных материалов показали, что мерами усиления подрельсового основания (ПРО) могут быть применение железобетонных шпал и брусьев (вместо деревянных); увеличение количества (эпюры) шпал на километр, применение шпалоплит, конструкций рамных, лежневых, плитных, полимер-бетонных, блочных, бетонных (монолитных) [76]. Усиление подшпального основания (ПНЮ) может быть достигнуто [37] увеличением толщины балластного материала (устройством защитных слоев), плеч балластной призмы [74], армированием (одно- и многослойным) геотекстилем, георешетками, устройством железобетонных коробов (бездонных), габионных бордюров, укладкой цементобетонных плит и других конструкций.
Методами усиления ПБЗ [63, 85] служат защитные слои, противодеформационные подушки из песчаных, песчано-гравийных материалов [68, 69], покрытия ОП геосинтетиками [4, 6, 8, 9, 83]; геотекстилями, создающими разделительный слой между щебнем чистым (при ремонтах пути) и подстилающим старогодним (в уровне ОП); георешетками (плоскими и объемными), обеспечивающими армирование ГС [75]; пенопластами, позволяющими уменьшить глубину промерзания Z ,1р [25, 84]. При этом технология укладки рулонных геотекстилеи и пенополистирольных плит отработана, определена технологическими процессами и реализуется в процессе глубокой вырезки балласта тяжелыми путевыми машинами при усиленном капитальном ремонте пути [75]. Вместе с тем, следует отметить, что многие применяемые для усиления ОП геосинтетики слабо сопротивляются нагрузкам, дренируют воду, не исключают избыточное увлажнение грунтов и потерю ими прочностных свойств, функционируют практически только в качестве разделительного слоя; армирующая функция георешеток повышается немного (в пределах 7 %) [40,77] и снижается при увлажнении грунта. Геосинтетики широко применяются в зарубежной практике. Имеются различные оценки их эффективности. Геосинтетики применяются в виде геотекстилей (тканных и нетканных) и геосеток, в виде покрытий, мембран в подбалластной зоне. Геосетки выпускаются разными фирмами в большом количестве, до 400 видов и имеют самые различные технические свойства. Их изготовляют путем прессования толстых полимерных листов, штампованием в них отверстий с последующим вытягиванием их в требуемом направлении для предания необходимой формы. Геосетки позволяют укреплять основную площадку, подбалластную зону от возможного смещения и осадок, повышают прочностные качества конструкции. Возможно применение при реконструкции станционных путей, на стрелочных переводах. Использование геотекстиля в сочетании с геосеткой позволяет более эффективно повышать несущую способность грунта, что подтверждают результаты исследований проведенных в Канаде. Вместе с тем следует особо отметить, что синтетические материалы не могут полностью ликвидировать больные места в земляном полотне без надлежащего дренажа.
Эффективность состоит в том, что происходит армирование грунтовой среды, улучшается распределение нагрузки, воспринимаемой грунтом (но лишь на 10%).
Геотекстиль выполняет функции разделительной полосы между балластом и глинистым грунтом и способен лишь предотвращать загрязнение балластного материала грунтом. Геотекстиль обладает высокой влагоемкостью, но при обильном выпадении атмосферных осадков не снижает увлажняемость подстилающего глинистого грунта.
На железной дороге British Rail планируется испытание составляющих геотекстилей, включая различные компоненты или процессы, такие как плетеные, термообработанные или прошитые элементы, в нескольких сочетаниях. Ожидается использование геотекстилей более широко, и не только как фильтрующего материала. Но фильтрующие материалы - плетеные и пресованные могут играть роль в обновлении методов земляных работ, и непосредственно в укреплении земляного полотна.
Железная дорога Southern Railways (США) достигла хороших результатов с прошитой материей из полиэстера, которая уложена не менее чем на 45,7 см под подошвой шпалы, и с термообработанным полипропиленом, уложенным на 35,6 см под подошвой шпалы, оба эксперимента имели одинаковый успех. Для основной магистрали Southern Railways использовали геосинтетики лишь в зонах нуждающихся в укреплении, такие как зоны с высокой интенсивностью движения и аварийной опасностью, а так же на уклонах. Их преимущества в способности устранения воды за пределы зон подверженных циклическими нагрузками, и тем самым в продлении срока службы шпал и балласта.
Вместе с тем некоторые железные дороги, включая Deutsche Bundestahn фВ) не получили положительного эффекта от испытания материала из геотекстиля, которые были сразу же удалены из грунта как только в них обнаружили одинаковые отверстия, пробитые шпалоподбойками или случайными камнями. DB в настоящее время используют геотекстили под путь только в исключительных случаях, и всегда между песчаным и гравийным материалом. Геотекстили, уложенные непосредственно под балласт без покрытия песком, не обеспечивают хороших результатов.
Анализ влияния упругости ГС на состояние железнодорожного пути
Во многих странах (Японии, ФРГ, Англии, Франции и др.) разрабатываются и применяются различные конструкции верхнего строения пути (ВСП) с использованием асфальтобетона [71,72].
Британские железные дороги (BR) с 1974 г накопили опыт эксплуатации пути на асфальтном основании, который, как считают специалисты в перспективе позволит «свести к минимуму расходы на текущее содержание в течение многих десятилетий». Достоинство в том, что путь на асфальтовом основании может быть уложен в течение нескольких часов. Асфальтовое основание толщиной до 0,25 м на ширине 3,5 м устраивается дорожным асфальтоукладчиком. В течение 6-ти лет «не производилось никаких исправлений рельсовых путей по уровню» при скоростях движения до 100 км/ч. Считают, что на содержание пути с асфальтобетоном требуется 20 % расходов от пути обычных конструкций. Такое основание пути может служить 40-50 лет. На таком пути требуется только натяжение клемм рельсовых скреплений при текущем содержании пути немногочисленными мобильными бригадами. Исключаются трудоемкие работы по выправке, необходимые в процессе эксплуатации рельсо-балластного пути.
На железных дорогах Германии асфальтовые несущие основания используются для рельсо-шпальной решетки согласно «Временным ТУ на укладку асфальтовых несущих слоев при строительстве балластного железнодорожного пути».
На железных дорогах США с 1980 г использовали горячую асфальтовую смесь (НМА) для укладки ее в подрельсовое основание пути на балласте с целью его упрочнения. «В последние годы сфера применения технологии НМА значительно расширилась», в том числе на стрелочных переводах, станциях. Ширина асфальтового покрытия НМА 3,7 м (на однопутных участках). В наиболее крупных объемах асфальтовое покрытие НМА уложила железная дорога BN6F на высокоскоростной, грузонапряженной, трансконтинентальной магистральной линии в штате Техас, Оклахома, Канзас (к 1999 г. более 90 тыс. км НМА). Подрельсовое основание пути состоит из подбалластного слоя крупнозернистого песка 0,15 м, асфальтового покрытия НМА 0,10 м, балластной призмы 0,30 м. Рельсы 60 кг/м на железобетонных шпалах.
Отмечаются преимущества укладки асфальтового слоя НМА: - упрочнение подрельсового основания пути: снижение и распределение более равномерно давления, передаваемого балластной призмой на земляное полотно; - выполняет функции водозащитного покрытия, поддерживая несущую способность нижележащих слоев основания пути на устойчивом уровне; - обеспечивает устойчивую опору для балластной призмы и повышает сопротивление частиц балласта сдвигу; - представляет всепогодную, единообразную, устойчивую поверхность основания ОП. Считается наиболее эффективным применение асфальтового слоя НМА в подрельсовом основании пути на грузонаряженных и высокоскоростных линиях, где затруднено техническое содержание балластной призмы, затруднено понижение уровня грунтовых вод, высокие динамические нагрузки, на стрелочных переводах, на ослабленных участках пути. Специалисты США утверждают, что использование горячей асфальтовой смеси для усиления пути на неустойчивом основании - это метод, который способен обеспечить требуемую несущую способность, ослабить нагрузки на нижележащий грунт, создать водонепроницаемый слой между балластом и земляным полотном, предотвратить проникновение влаги и грязи в полотно и улучшить геометрические характеристики пути. Одна из основных причин нарушения «геометрии» железнодорожного пути снижение несущей способности полотна. Без применения защитных мер путь, уложенный на слабом грунте, может подвергаться значительным деформациям при прохождении подвижного состава с большими осевыми нагрузками, что, в свою очередь, приводит к увеличению расходов по текущему содержанию и ремонту пути, а в худшем случае - к сходам подвижного состава. Эффективность применения горячей асфальтовой смеси в конструкции пути исследовали в двух местах: на полигоне ускоренных эксплуатационных испытаний (FAST) Центра транспортных технологий (ТТС) в Пуэбло (штат Колорадо, США) и на одном из участков эксплуатируемой линии железной дороги Burlington Northern and Santa Fe (BNSF) (Нью-Мексико). На рис. 3.19 приведены результаты испытаний при статической нагрузке 180 кН. Видно, что средние значения модуля пути при наличии слоев асфальтовой смеси толщиной 100 и 200 мм существенно увеличились в 1,5-2,0 раза, а напряжения в грунте полотна при наличии асфальтовых слоев заметно снизились в 1,5-1,8 раза.
Определение физико-механических свойств образцов грунта Обсуждение результатов
Протяженность участка работ - стрелочный перевод Р-65 марки 1/11 с подходами 12,5м. Продолжительность «окна» - 7 часов 40 мин. Работы восстановительным краном ЕДК-300/5 в данном технологическом процессе приняты со снятием напряжения и с закрытием движения по стрелочному переводу по прямому и боковому направлениям. Для пропуска обратного тока и обеспечения безопасности при смене одного из крайних (входного и выходного пути примыкания) стрелочных переводов на станциях однопутного или двухпутного электрифицированного участка перед разборкой стрелочного перевода работниками дистанции пути устанавливается временная продольная перемычка параллельно разрыву рельсового пути. Перемычка надежно закрепляется к подошвам рельсов ремонтируемого пути струбцинами или крюковыми болтами. Работа по смене стрелочного перевода на деревянных брусьях и шпалах на стрелочный перевод на железобетонных брусьях и шпалах с усилением основной площадки выполняется в три основных этапа. На первом этапе в «окно» стрелочный перевод демонтируется блочно, начиная с 3 (закрестовинной) части. На втором нечетном пути напротив стрелочного перевода находятся платформы с новым стрелочным переводом и порожняя платформа № 1, кран ЕДК 300/5 расположена на 1 пути. На втором этапе бульдозером и экскаватором вырезается загрязненный щебеночный балласт на глубину 0,4 м ниже подошвы бруса, затем на основной площадке распределяется слой нового щебня толщиной 0,07-0,1 м, подготовленное основание поливается битумом, распределяется асфальтобетонная смесь толщиной 0,04-0,05 м, которая затем уплотняется. Сверху укладывается слой щебеночного балласта. На третьем этапе с платформы укладывается новый стрелочный перевод на слой щебеночного балласта. Пополнение балластной призмы новым щебнем производится при помощи 2-х хопер-дозаторов. Подбивка стрелочного перевода производится ЭШП силами работников дистанции пути. Затем стрелочный перевод выправляется в плане, профиле и по уровню с доведением отметок до проектного уровня. Укладка нового стрелочного перевода производится восстановительным краном ЕДК-300/5. Кран ЕДК-300/5 оборудован телескопической стрелой длиной до 18,0м изменяющейся по длине в зависимости от веса поднимаемого груза. Для обеспечения устойчивости восстановительного крана при работе с блоками должна производится установка выносных опор (аутригеров) на каждой стоянке крана. Новый стрелочный перевод на железобетонных брусьях, собран и погружен на платформу №2 и разделен на блоки. 1 часть - рамный блок. Вес - 9,98 тн. 2 часть - соединительный блок. Вес -10,8 тн. 3 часть - крестовинный блок. Вес -19,5 тн. Выгрузка нового балласта производится из хоппер-дозаторов после укладки стрелочного перевода. Перераспределение и оправку балласта производят монтеры пути вручную. Сплошная выправка стрелочного перевода в плане, профиле и по уровню производится после укладки стрелочного перевода, сначала по прямому, а затем по боковому направлениям. Выправка стрелочного перевода производится ЭШП, в местах отступлений для открытия стрелочного перевода для движения, до полной стабилизации балластной призмы. Для установки на стрелке электропривода в помощь работникам дистанции сигнализации и связи выделяются монтеры пути. 1.10 Перед открытием перегона, после выполнения основных работ по смене стрелочного перевода, путь приводится в состояние, обеспечивающее безопасный пропуск первых, одного-двух поездов по месту работ со скоростью не более 25 км/час, а последующих со скоростью не менее 60 км/час. Скорость, установленная для данного участка, восстанавливается после завершения всего комплекса выправочных работ и полной стабилизации пути, прохода вагона-путеизмерителя и проверки состояния стрелочного перевода руководителем работ, но не более чем по приказу Начальника дороги. Приемоотправочный путь станции, выходящий на главный путь, закрывается для движения и отстоя графиковых поездов на период производства работ по замене старого стрелочного перевода на новый. Закрытый путь используется для отстоя хозяйственных поездов в период производства работ.
Технологический процесс производства работ по укладке стрелочного перевода № 21 по ст. Таганрог-1
Согласно ЦПТ-53 в межремонтные сроки капитальных ремонтов стрелочных переводов (СП) предусматриваются работы - «В», «В», («PC»), «В», «П». Стоимость работ по «В» на СКЖД составляет 1800 руб. Стоимость материала (щебень) составляет 60 м3 154 = 9240 руб. (без учета тарифа). Тогда общая стоимость работ по «В» составит 1800 + 9240 = 11040 руб. Стоимость работ по «П» составляет 8500 руб. На СКЖД при общем объеме укладываемых на железобетонных брусьях стрелочных переводов до 350 комплектов в год 30 % (120 комплектов) расположены на деформативных участках. При этом количество работ по «В» на таких стрелочных переводах увеличивается в 3 раза. Тогда общая стоимость работ в межремонтный срок составит (11040 9) + 8500 = 107860 руб. При усилении ОП на СП по предложенному методу предусматривается снижение напряжений в элементах верхнего строения пути, повышение несущей способности ОП за счет исключения избыточного увлажнения атмосферными осадками (при увеличении удельного сцепления и угла внутреннего трения грунтовой среды), уменьшения величины упругой осадки в межремонтный срок исключаются две «В» и остаются «П». Стоимость этих работ составляет 11040 + 8500 = 19540 руб. Тогда при стоимости капитального ремонта стрелочного перевода 500000 руб. и удорожании на усиление ОП на СП щебнеасфальтовым покрытием (на длине 50 м) 40000 руб. экономический эффект от усиления ОП на СП составляет (500000 + 107860)/18 - (500000 + 40000 + 19540)/18 = 2684 рубУгод. На весь объем деформируемых стрелочных переводов ежегодный экономический эффект составит 2684 120 = 322080 руб. На установленный ЦПТ межремонтный срок 18 лет на стрелочных переводах с усилением ОП не исключаются работы по текущему содержанию элементов СП, а также «PC». Усилие ОП предлагаемыми покрытиями позволяет исключить многократные работы по выправке пути, особенно на стрелочных переводах, продлить межремонтные сроки на 20 - 25%. Согласно ЦПТ-53 в межремонтные сроки капитальных ремонтов СП предусматриваются работы «В»-выправка, «В», («РС»-смена рельсов), «В», «П»-подъемочный ремонт (при межремонтном сроке 18 лет). Практически выправок «В» на СП проводят в 2-3 раза больше, стоимость «В» с учетом расхода материала (щебня) составляет (без учета тарифа) 11040 руб.; стоимость побъемочного ремонта «П» - 8500 руб. Ежегодно на СКЖД укладывается до 350 комплектов СП из которых до 30 % (по данным Службы пути) размещаются на деформативных участках (и требуется усиление ОП). Удорожание при устройстве щебнеасфальтового покрытия (под СП на площади 160-200 м ) определяется ценой, установленной субподрядчиком. Так, цена 1 м2 покрытия фирм: «Агат» (г. Тихорецк, 2002) составляла 80 руб.; ДорРСУ (ст, Кущевская, 2003 г) - 120 руб.; «Фемида» (г. Ростов-на-Дону, 2004 г.) - 200 руб.; «РостовАвтодорСтрой» (г. Ростов-на-Дону, 2005 г.) - 300-350 рублей и, таким образом, стоимость покрытия на 1 СП достигает 40 тыс. руб. При условиях такого удорожания стоимости капитального ремонта СП 500 тыс. руб. и оставляя в межремонтный срок работы по одной «В», «П», «СР», и учитывая продление межремонтного срока на 20 %, экономический эффект на 1 СП составляет 9,5 тыс. руб., на объем работ до 100 СП может быть 950 тыс. руб., на весь межремонтный срок - более 20 млн. руб.. Но, кроме того, следует учитывать значительное на 20-30 % увеличение объема перевозок, снижение износа элементов пути и подвижного состава (при повышении осевых нагрузок и скоростей движения поездов). Упругие осадки пути тем меньше, чем больше обобщенный модуль деформации Яобощ- Слой асфальта, имеющий Е 120 МПа и более следует учитывать в обобщенном Яо&щ при его увеличении и, следовательно, снижении упругих осадок. Таким образом, предложенные мероприятия по усилению ОП покрытиями с применением органических вяжущих создают экономичную малообслуживаемую конструкцию железнодорожного пути, обеспечивают снижение напряженно-деформированного состояния, регулирование упругих осадок пути при движении поездов с высокими динамическими нагрузками и скоростями движения поездов. 1. Установлена необходимость регулирования упругих осадок и снижения напряженного состояния ПБЗ для повышения нагрузок и скоростей движения поездов. 2. Определены зависимости состояния ГС с учетом влажности, плотности, модуля деформации для обеспечения стабильности ПБЗ. 3. Предложена двухмассовая математическая модель системы «Подвижной состав-верхнее строение-грунтовая среда», позволяющая оценивать влияние упругости ГС на состояние железнодорожного пути при динамическом поездном воздействии. 4. Методом физико-математического моделирования получены зависимости влияния нагрузки, модуля деформации и плотности ГС на упругую осадку и напряженное состояние железнодорожного пути. 5. Предложен способ усиления ПБЗ, обеспечивающий регулирование упругих осадок пути при исключении избыточного увлажнения и повышении модуля деформации, снижение напряженного состояния ГС. 6. Разработаны конструкция и технология усиления ПБЗ покрытиями с использованием органических вяжущих, обеспечивающих сокращение затрат ресурсов на техническое обслуживание пути. 7. Разработаны «Методические указания по георадиолокационной диагностике объектов земляного полотна железнодорожного пути» (ЦП ОАО «РЖД», 2005).
