Проект модернізації колії

км

10.2605

174848.01

1402.60

1794027

33739

14391

1018.05

10445

3288.30

402.43

4129

113.45

1164

3

Е28-4-1

Складання ланок рейко-пальної решіти на базі із застосуванням механізованого інструменту на залізобетонних шпалах із рейок типу Р65 довжиною 25м, кількість шпал на 1 км 2000шт. км

3.643

189293.27

1424.40

689595

12891

5189

1095.60

3992

3538.79

410.15

1494

115.67

421

4

С115-139

Рейки старопридатні 1 групи т

1862.5

986.03

1836481

5

С1416-8602

Шпали залізобетонні шт.

27616.0

37.09

1024277

15253 1707

Разом прямих витрат по розділу: №1 5632544 49265

21219

15253

6061

1707

Розділ №2 Роботи на перегоні

Коеф. урахування умов здійснення будівельних робіт - 1.4

6

Е28-56-1

Сезонне зняття напруги безстикової колії км шляху

13.8

3833.59

2705.95

52904

15492

37342

311.85

4304

1122.66

448.69

6192

127.07

1754

7

Е28-13-1

Заміна зварних рейкових плітей інвентарними довжиною 25м типу Р-65 км

13.8

14511.80

7024.80

200262

102840

96942

2224.53

30698

7452.18

1398.88

19.304

354.56

4892

8

Е28-17-3

Розбирання колії ланками на залізобетонних шпалах км

14.692

12549.16

9201.97

184371

49176

135195

1062.60

15611

4686.07

1389.52

20414

367.92

5405

9

Е1-35-2

Зрізання засміченого баласту бульдозером 1000м³

4.158

988.35

988.35

4109

-

4109

-

-

-

215.44

896

44.92

187

10

Е1-35-5

Додавати на кожні наступні 10м переміщення грунту (понад 20м) при улаштуванні дорожніх насипів бульдозерами, група грунтів 2-3

1000м³

4.158

1192.85

1192.85

4960

4960

-

-

-

260,01

1081

54.22

226

11

Е28-7-1

Укладання колії ланками з рейок типу Р65 і легше довжиною 25м на залізобетонних шпалах колієуклада-льниками на залізничному ходу

км

13.9015

5476.71

3230.13

76134

31033

44904

697.62

9698

2232.38

545.20

7579

133.30

1853

12і

Е28-7-6

Укладання колії ланками з рейок типу Р65 і легше довжиною 12,5м на залізобетонних шпалах коліс-укладальника-ми на залізничному ходу

км

0.7905

18026.01

14701.96

14248

2617

11621

1034.88

818

3311.62

2058.85

1627

496.14

392

13

Е28-27-5

Баластування колії на залізобетонних шпалах баласту вальними машинами без застосування робочої колії, баласт щебеневий 1000м³

17.631

60049.58

5949.44

1058734

111661

104895

1942.71

34252

6333.23

1620.82

28577

415.74

7330

14

Е28-32-4

Виправлення і оброблення колії на залізобетонних шпалах на щебенево-му баласті із застосуванням вирівнювально-підбивально-опоряджувальної машини

[ВПО-3000] км

14.692

8429.69

2930.51

123850

80651

43056

1619.31

23791

5489.46

618.61

9089

162.17

2383

Разом прямих витрат по розділу: №2 1719570393470

483024

119172

94759

24422

Розділ №3 Заміна інвентарних рейок рейковими плітями

Коеф. урахування здійснення будівельних робіт - 1.4

15

Е28-13-1

Укладання зварних рейкових плітей замість рейок типу Р65 нормальної довжини км

13.90352

217782.91

7024.80

3027945

103612

97669

7452.18

1398.88

19449

354.56

4930

16

СІ 15-

139

Рейки старопридатні 1 групи

-1862.5

986.03

-1836481

17

Е28-32 -4

Виправлення і оброблення колії на залізобетонних шпалах на щебенево-му баласті із застосуванням вирівнювально-опоряджувальної машини [ВПО-3000] км

14.692

8429.69

2930.51

123850

80651

43056

1619.31

23791

5489.46

618.61

9089

162.17

2383

Разом прямих витрат по розділу: №3 1315314184263

140725

54720

28538

7313

Розділ №4 Інші роботи

Коеф. урахування умов здійснення будівельних робіт - 1.4

18

Е28-208-3

Установлення ізолюючих стиків у колії з лігнофолевими накладками [на здвоєних шпалах] без різання рейок 10 пар

0.9

3338.75

428.26

3004

1154

385

369.60

333

1282.51

88.75

80

20.71

18

19

С118-65

Стики ізолюючі комплект

18.0

282.38

5083

20

Е28-208-1

Установлення ізолюючих стиків у коли з металевими накладками без різання рейок 10 пар

0.4

1631.29

140.23

652

596

56

457.38

183

1491.06

29.06

12

6.78

3

21

СІ 18-65

Стики ізолюючі комплект

8.0

282.38

2259

22

С311-1-8

Перевезення ланок рейко-шпальної решітки з бази до місця укладання на відстань до 70км

14.692

485.40

485.40

7132

7132

23

С31 1-1-9

Перевезення зварних рейкових плітей

13.9035

329.34

329.34

4579

4579

24

С311-1-10

Перевезення рейкових ланок на відстань від розбирання колійної решітки на базу КМС, км

14.692

485.40

485.40

-

7132

7132

-

-

-

25

Е28-37-1

Покілометровий запас матеріалів верхньої будови безстикової колії на залізобе-тонних шпалах, тип рейок Р65

100 км

0.14682

544557.35

7603.20

18726.38

5356.69

226926

1117

2751

787

2376.00

1432.86

349

210

26

Е28-31-1

Виправлення колії на залізобе-тонних шпалах на щебенево-му баласті перед здаванням у постійну експлуатацію

км

14.658

11957.92

8232.84

3721.78

659.02

93994

120677

54554

9660

2494.80

182.04

36568

2668

Разом прямих витрат по розділу: №4 432046 123544

76589

37433

10539

2899

27

Е1-36-2

Розділ№5 Роботи по земляному полотну

К5 = 1.4

Коеф. урахування умов здійснення будівельних робіт - 1.4

Улаштування зливної призми і кюветів у виїмках 100 м³

124.96

1292.53

993.04

161514

37424

124090

36352

91.87

83.59

11480

10445

299.49

290.91

28

Е1-37-3 К5=1.4

Розроблення поздовжніх водовідвідних і нагірних канав

1000 м³

9.02

14751.84

1903.27

133062

115894

17168

3360

3941.28

82.95

35550

12848.57

372.44

748

29

Е1-35-2 К5=1.4

Досипка насипів бульдозерами 1000 м³

0.05

1383.69

1383.69

69

-

69

-

-

-

301.61

16

62.89

3

Разом прямих витрат по розділу: №5 294645 153318

141327

47030

39728

11196

Разом прямих витрат по кошторису: 9394119903860

862884

273608

179625

475337

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

№ робіт	№ кошторисів і розрахунків	Найменування глав, об`єктів, робіт і витрат	Кошторисна вартість, тис.грн	Інші витрати тис.грн	Загальна кошторисна вартість тис.грн
			будівельних робіт	монтажних робіт	устаткув. меблів та інвентарю
1	2	3	4	5	6	7	8
Глава 5. Об`єкти транспортного господарства і зв`язку
1	5-1-1	Модернізація верхньої будови колії (67км-82км парної колії) Разом по главі №5	10002.699 10002.699	-	-	-	10002.699 10002.699
Разом по главах №1-7	10002.699	-	-	-	10002.699
Глава 8. Тимчасові будівлі і споруди
2	ДБН Д1.1-1-2000 Прб ТІ.п.1	Тимчасові будинки і споруди - 3.6%	360.097				360.097
	Разом по главі №8: Зворотні суми	360.097 -	-	-		360.097 54.015
	Разом по главах № 1-8 Зворотні суми	10362.795	-	-		10362.795 54.015
Глава9. Інші роботи і виграти
3	ДБН 1.1-1-2000 ДодБ. п.39	Витрати на перевезення робітників будівельно-монтажних організацій автомобільним транспортом	-	-	-	290.238	290.238
4	ДБН1.1-1-2000 Дод Б. п.38	Кошти на доплату робітникам у зв`язку з втратами часу на проїзд від місця розташування будівельно-монтажної організації до об`єкта будівництва	-	-	-	774.461	774.461
	Разом по главі № 9 Разом по главах № 1-9	-	-	-	1064.699 1064.699	1064.699 11427.494
Глава 10. Утримання служб замовника і авторський нагляд
5		Утримання служби замовника, технічний нагляд - 2,5%	-	-	-	285.688	285.688
	Разом по главі № 10 Разом по главах № 1-10	- 10362.795	-	-	285.688 1350.387	285.688 11713.182
Глава 12. Проектні та вишукувальні роботи
1	2	3	4	5	6	7	8
6	ДБН Д.1.1.-7-2000 Доповнен-ня №1	Вартість проектних робіт ПР=14820.0	-	-	-	14.820	14.820
	Разом по главі № 12 Разом по главах № 1-12 Зворотні суми	10362.795	-	-	14.820 1380.027	14.820 11742.822 54.015
	Разом	10362.795	-	-	1380.027	11742.822
7	ДБН 1.1.-1-2000 п.3.1.22	Комунальний податок	-	-	-	3.628	3.628
	Всього по зведеному кошторисному рахунку	10362.795	-	-	1383.665	11746.46
8	Закон України	Податок на додану вартість - 20%	-	-	-	2349.292	2349.292
	Всього по зведеному кошторисному розрахунку з ПДВ	10362.795	-	-	3732.957	14095.752
		в т. ч. зворотні суми	-	-	-	-	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 ? = 0,8, коефіцієнт потужності cosO = 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);

? - коефіцієнт корисної дії (? = 0,8);

cosO - 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 [?t_С], яке визначається із умов стійкості безстикової колії проти викиду, і допустимого зниження температури рейкових плітей [?t_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

Напрацьований тоннаж, млн.т. брутто	0	200	300	400	500	600	700
Зниження руйнуючого навантаження для рейок Р65,%	100	97	94	90	85	82	75

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 [?tp] 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 [?] = 350 МПа та [?] = 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.