Повышение эксплуатационного ресурса крестовин для рельсовых пересечений железных дорог промышленного транспорта

• Введение
• Ретроспектива и современное положение в развитии проблемы износостойкости крестовин
• Особенности эксплуатации соединений и пересечений железных дорог промышленного транспорта
• Стрелочные переводы и глухие пересечения железных дорог
• Постановка проблемы и направления исследования
• Выводы по главе

Ретроспектива и современное положение в развитии проблемы износостойкости крестовин

Современное состояние промышленного железнодорожного транспорта

На железнодорожных путях промышленного железнодорожного транспорта зарождается и погашается более 80 % грузопотока железнодорожного транспорта общего пользования [18].

Промышленный железнодорожный транспорт Российской Федерации включает в себя около 7 тыс. организаций, располагающих собственными железнодорожными подъездными путями, а также подвижным составом, погрузочно-разгрузочными машинами, средствами СЦБ и связи.

Среднегодовая численность работников данного вида транспорта составляет около 450 тыс. человек. Объем перевозок грузов промышленным железнодорожным транспортом почти в три раза превышает соответствующий показатель железнодорожного транспорта общего пользования, а годовой грузооборот меньше соответствующего показателя в 63 раза из-за разницы в дальности перевозок.

Промышленный железнодорожный транспорт в России по установившейся практике включает в себя железнодорожный транспорт необщего пользования и технологический железнодорожный транспорт организаций.

Железнодорожный транспорт необщего пользования — это совокупность производственно-технологических комплексов, включающих в себя железнодорожные пути необщего пользования, здания, строения, сооружения, в отдельных случаях железнодорожный подвижной состав, а также другое имущество; и предназначенных для обеспечения потребностей физических и юридических лиц в работах (услугах) в местах необщего пользования на основе договоров или для собственных нужд.

Железнодорожные пути необщего пользования — железнодорожные подъездные пути, примыкающие непосредственно или через другие железнодорожные подъездные пути к железнодорожным путям общего пользования; и предназначенные для обслуживания определенных пользователей услугами железнодорожного транспорта на условиях договоров или выполнения работ для собственных нужд.

Технологический железнодорожный транспорт — железнодорожный транспорт организаций, предназначенный для перемещения товаров на территориях этих организаций; и для выполнения начально-конечных операций с железнодорожным подвижным составом для собственных нужд этих организаций

Перевозки и погрузочно-разгрузочные работы на железнодорожных путях промышленного железнодорожного транспорта выполняются силами транспортных управлений и цехов промышленных предприятий, самостоятельных специализированных транспортных предприятий межотраслевого промышленного железнодорожного транспорта (ГТПЖТ), железнодорожными комплексами морских и речных портов, а также ОАО «Российские Железные Дороги».

Потребителями транспортных услуг ППЖТ являются предприятия различных отраслей экономики, для которых ППЖТ выступает в роли естественного продолжателя функций железнодорожного транспорта общего пользования. В настоящее время в Российской Федерации функционирует 130 ППЖТ. Ежегодно ими перевозится свыше 250 млн. тонн грузов и выполняется более 180 млн. тонн погрузочно-разгрузочных работ. ППЖТ осуществляют обслуживание 5600 грузоотправителей и грузополучателей [18].

Эксплуатационная длина промышленных железнодорожных путей узкой колеи в последние годы сокращается, в настоящее время она составляет 6 тыс. км. Инвентарный парк подвижного состава узкой колеи насчитывает 45 электровозов, 1100 тепловозов, 2100 универсальных, 8600 специализированных вагонов и 850 пассажирских вагонов.

При строительстве и ремонте железнодорожных путей промышленного транспорта традиционно использовались старогодные рельсы, снимаемые при капитальном ремонте железнодорожных путей общего пользования. В настоящее время около 70 % рельсов и шпал промышленного железнодорожного транспорта имеют дефекты и нуждаются в замене [18].

Технический уровень подвижного состава промышленного железнодорожного транспорта, путевых машин, погрузочно-разгрузочной техники по параметрам надежности, производительности, материало- и энергоемкости, экологичности не соответствует достигнутому уровню мировых и отечественных образцов. Значительная часть подвижного состава работает за пределами нормативного срока службы

Более 40 % погрузочно-разгрузочной техники, вагоно- опрокидывателей, тепляков для размораживания смерзшихся грузов требуют замены, а 20 % — существенной модернизации. Оснащенность промышленного транспорта средствами и системами автоматизации и информатики осталась на уровне 1980 года.

В последние 15 лет недостаточными темпами проходило обновление парка технологических вагонов в металлургической и горнорудной промышленности (чугуновозы, миксеры, шлаковозы, трансферкары, коксотушильные вагоны, думпкары, слитковозные, мульдовозные, сталевозные тележки, тележки для изложниц) и локомотивов промышленного типа

Развитие промышленного железнодорожного транспорта идет в двух главных направлениях — это расширение железнодорожной сети в отдаленных субъектах федерации — важнейших источниках сырьевых ресурсов; и попытка разгрузить центральные регионы страны. В связи с этим основными задачами на ближайшие годы, согласно принятой в 2007 году «Стратегии развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года», становятся:

• Опережающее строительство подъездных железнодорожных путей к месторождениям полезных ископаемых для возможности скорейшего ввода в эксплуатацию природных ресурсов, шахт, карьеров, угольных разрезов, рудников черных и цветных металлов, месторождений нефти и газа.

Сооружение дополнительных примыканий к магистральным железнодорожным путям с целыо повышения маневренности работы промышленного железнодорожного транспорта и возможности пропуска маршрутов с магистрали на грузовые пункты и фронты промпредприятий.

• Проведение системы мероприятий, направленных на повышение безопасности работы промышленного железнодорожного транспорта, в том числе строительство путепроводных развязок, оборудование железнодорожных переездов новыми системами СЦБ и связи, а также средствами оповещения водителей автотранспортных средств о приближающемся поезде или маневровом составе.
• Увеличение скорости доставки грузов и расширение полигона движения тяжеловесных поездов.
• Замена по большей части устаревшего на данный момент тягового и подвижного состава, прокладка рельсов, соответствующих новейшим требованиям надежности, скорости и грузоподъемности в сфере железнодорожного транспорта.

Таким образом, указанная стратегия включает в себя не только количественный, но и качественный аспект развития транспорта, направленный на совершенствование объектов техники подвижного состава, путевых, и в частности, стрелочных хозяйств промышленных предприятий с учетом специфики их эксплуатации в заводских условиях.

Особенности эксплуатации соединений и пересечений железных дорог промышленного транспорта

Железные дороги промышленного транспорта в отличие от магистральных характеризуются большим разнообразием эксплуатационных условий:

• Нагрузки на путь от колёс подвижного состава на заводском транспорте достигают Р_о=560 кН на ось и Р=380 кН на погонный метр пути, эго соответственно в 2,5 и 5 раз выше нагрузок от подвижного состава дорог общего пользования;
• Минимальные диаметры колёс вагонов на заводских путях нормальной колеи составляют 850 мм, что на 20% меньше диаметров колёс дорог общего пользования; известно, что уменьшение диаметров колёс приводит к повышению контактных напряжений в зоне взаимодействия колеи рельса.

В особо тяжёлых условиях эксплуатации работают пути и стрелочные переводы на металлургических предприятиях в районах движения технологического подвижного состава, где указанные диаметры колёс сочетаются с повышенными осевыми нагрузками;

Наибольшие углы разветвлений стрелочных переводов, эксплуатируемых на заводских дорогах, почти вдвое превышают угол разветвления самого крутого стрелочного перевода путей общего пользования, каким является перевод марки 1/9 с углом разветвления 6° 20’25 «[59].

Это обстоятельство позволяет обеспечить относительную компактность путевых схем, а, следовательно, и генеральных планов промышленных предприятий. Но следует учитывать, что за счёт уменьшения радиусов R переводных кривых увеличивается угол набегания на остряки стрелочных переводов;

• Наличие кривых малых радиусов является характерной чертой не только стрелочных переводов, но и заводских путей в целом.
• Протяжённость кривых участков на путях промышленного железнодорожного транспорта радиуса 11=56 — 300 метров составляет порядка 30% от общей протяжённости путей, а на металлургических заводах дореволюционной постройки этот показатель достигает 50 — 60%. На дорогах общего пользования кривые радиуса 11=180 метров просто не укладываются, а доля кривых участков составляет всего 2,5% от развёрнутой длины путей;
• Большие уклоны пути. 25% заводских путей уложено на уклонах от 0,025 до 0,060, а на карьерных путях открытых горных разработок уклоны достигают 0,070.
• Это вызывает интенсивный продольный угон рельсов и их ускоренный износ, а также частые расстройства рельсошпальной решетки;
• Устройство пути с заглубленным балластным слоем, необходимое по условиям планировки площадок заводов;
• Насыщенность территории подземными инженерными коммуникациями (водопровод, канализация, теплофикация, газопровод, кабельные галереи);
• На горнорудных предприятиях и в районах отвалов металлургических заводов наличие участков пути, находящихся в специфических условиях, требующих систематической их сдвижки или переукладки;
• Наличие нетиповых конструкций пути (эстакады, площадки цехов, отвалы), по которым перемещаются специальные транспортные агрегаты, требуют применения нестандартных и неунифицированных деталей [59].

При имеющем место многообразии конструкций путевых соединений на заводских путях на 93,5% они представлены обыкновенными одиночными односторонними стрелочными переводами марок 1/11, 1/9, 1/7, 1/6 и 1/5. На промышленных железных дорогах Российской Федерации наиболее часто встречаются стрелочные переводы марки 1/9 [18].

На путях промышленных предприятий нашей страны эксплуатируется свыше 120 тыс. стрелочных переводов, в среднем, полтора перевода на 1 км пути, а па отдельных участках плотность их укладки достигает шести — семи конструкций на 1 км, — в то время как на 1 км пути магистральных дорог приходится не более 1,1 перевода. Уровень их исполнения и технического состояния в пути в заводских условиях эксплуатации несопоставимо ниже, чем на дорогах общего пользования.

Стрелочные переводы на заводских площадках работают в более жестких условиях, чем на путях общего пользования. И дело не только в повышенных осевых и погонных нагрузках технологических вагонов.

При наличии на территории заводов большого числа подземных коммуникаций обеспечить равноупругость земляного полотна невозможно.

Помимо общих дефектов пути, вызванных местными просадками рельсошпальной решетки в зонах пересечений, для стрелочных переводов свойственно нарушение нормальной работы целых конструктивных узлов, то приводит к ускоренному образованию эксплуатационных дефектов и даже к авариям. Фактор не равно-упругости основания рельсошпальной решетки должен учитываться при расчетах элементов стрелочных переводов на прочность, так как вызванные им дефекты (нарушение взаимного положения остряков к рамным рельсам и др.) существенно влияет на уровень напряжений. К тому же с повышением грузоподъемности технологических вагонов и интенсивности движения поездов условия эксплуатации еще более ужесточаются.

Объекты стрелочного хозяйства обладают самым низким ресурсом работы по сравнению с остальными участками пути и, в силу своих конструктивных особенностей, наиболее остро реагируют на повышение частоты и интенсивности силовых воздействий.

Не случайно 12,5% [18] стрелочных переводов, эксплуатируемых в нестоящее время на наших заводах, являются дефектными и работают с отступлением от установленных норм и требований безопасности движения, что создает угрозу жизни и здоровью людей, работающих на территориях предприятий, приводит к непроизводительным затратам, связанным с ликвидацией последствий сходов экипажей с рельсов и других аварий, а также к снижению ресурса работы основных несущих элементов стрелочных переводов и подвижного состава.

Таким образом, проблема конструктивного совершенствования стрелочных переводов для железных дорог промышленного транспорта стоит сегодня даже более остро, чем для дорог общего пользования.

В процессе дальнейшего совершенствования стрелочных переводов должны соблюдаться два непреложных правила.

Первое заложено в основе всей нашей транспортной политики: при принятии решений по любым компромиссным вопросам совершенствования конструкций отдавать предпочтение удовлетворению требований безопасности движения поездов.

Второе правило совпадает с актуальным требованием сегодняшнего дня: сам процесс совершенствования должен идти по пути сокращения материальных, энергетических и финансовых ресурсов, что соответствует одному из главных направлений творческой мысли в условиях рыночной экономики, которое под рубрикой «Ресурсосбережения» уверено завоевывает лидирующее положение среди первоочередных проблем во всех отраслях хозяйственной деятельности Российской Федерации.

Стрелочные переводы и глухие пересечения железных дорог

Соединения и пересечения путей являются одними из сложных и многодетальных конструкций верхнего строения пути. Они достаточно ши­роко распространены. На магистральных железных дорогах приходится примерно один стрелочный перевод на километр развернутой длины, а на промышленных дорогах плотность их укладки достигает на отдельных предприятиях 4-5 стрелочных переводов на километр пути. В ведущих отраслях промышленности эксплуатируется по 30 — 50 тыс. стрелочных переводов [18].

Соединения и пересечения рельсовых путей служат для перевода подвижного состава с одного пути на другой, переезда через другие железнодорожные пути в одной плоскости, поворота подвижного состава на 180° [47].

Наличие подвижных элементов рельсовых нитей, углов удара, от­сутствие возвышения рельсов в переводных кривых, перекатывание колес с усовика на сердечник и с рамного рельса на остряк вызывают дополнительные силы взаимодействия колеса и рельса. Все это является причиной возникновения особых условий конструирования и эксплуатации стрелочных переводов.

Соединения и пересечения рельсовых путей представлены большим разнообразием конструкций и их сочетаний. Их можно подразделить на четыре основные группы (рис 1.1).

В одиночных стрелочных переводах (рис. 1.2а) путь разветвляется по двум направлениям (/ и II).
При этом если основное направление, подходящее на схеме слева, сохраняется, то стрелочный перевод называется обычным односторонним. Если пути расходятся от основного направления, то перевод называется разносторонним. Разносторонние переводы могут быть симметричными (при а! = аг) и несимметричными (при ои Ф а₂). Если оба разветвляющихся пути отходят в одну сторону от основного, такой перевод называется криволинейным.

Рисунок 1.2 — Схемы (в осях) стрелочных переводов и глухих пересечений

В двойных стрелочных переводах(рис. 1.2. б) основной путь развет­вляется на три направления (/, II, III). По аналогии с одиночными переводами двойные могут быть разносторонними (симметричные и несимметричные) и односторонними.

Перекрестные стрелочные переводы (рис. 1,2.в)компонуются при пересечении двух путей в одной плоскости. Они могут быть одиночными, когда поезда идут по направлениям /-///, II-IV и II-III, или двойными, когда поезда идут по направлениям I-IV, I-III и II-IV, II-III. Один двойной перекрестный перевод заменяет два одиночных обыкновенных стрелочных перевода и требует меньшей плошали для укладки. Такие переводы применяются в стесненных участках станций.

Совмещенные стрелочные переводы устраиваются на участках совмещенной широкой S]H узкой колеи S2 (при трехниточном пути). По ним может проходить подвижной состав широкой и узкой колеи.

Глухие пересечения являются устройством, укладываемым в месте взаимного пересечения двух железнодорожных путей в одном уровне (в одной плоскости). Глухие пересечения (рис. 1.2.г)могут быть прямоугольными, косоугольными и криволинейными. Ширина рельсовой колеи одного и второго пути может быть различной.

Соединения путей представляют собой комбинации укладки различных стрелочных переводов (одиночных, перекрестных, глухих пересечений), позволяющие создавать различные путевые схемы. Наиболее распространенными из них являются стрелочные улицы, съезды и сплетения.

Стрелочные улицы (рис. 1.3. а) служат для создания парков путей на станциях и бывают оконечные (по концам парков) и серединные (внутри парков). В большинстве случаев их разбивают под углом крестовины, однако для уменьшения длины парков применяют сокращенные, веерные и другие стрелочные улицы.

Рисунок 1.3 — Схемы соединений путей и поворотных устройств: а — стрелочные улицы (оконечная, серединная, сокращенная); б- съезды и сплетения (одиночный съезд, сплетение путей, сплетение стрелочных переводов); в — поворотные устройства (треугольник, пятиугольник, петля, круг)

Съезды (рис. 1.3. б) соединяют два параллельных (или не параллельных), рядом уложенных пути. Съезды бывают нормальные, соеди­нительная часть которых прямолинейна, и сокращенные, соединительная часть которых имеет прямые участки, сопряженные круговыми кривыми. Сплетения путей устраивают на двухпутных участках или при наличии устройств (например, мостов, путепроводов), где два отдельных пути не уложить. Сплетение стрелочных переводов является конструктивно сложным соединением: устраивают такие соединения в местах, где последовательно невозможно уложить два стрелочных перевода.

Поворотные устройства (рис. 1.3, в) служат для разворота на 180° отдельных экипажей или целых поездов.

Стрелочные переводы промышленных железных дорог имеют ряд существенных особенностей по сравнению с применяемыми на дорогах общего пользования. Вызываются они специфичностью условий их ук­ладки, эксплуатации и содержания. Условия укладки сопряжены с необходимостыо проектирования генерального плана предприятия с высо­кими технико-экономическими показателями.

Генеральный план — графическое изображение комплексного решения расположения всех объектов и сооружений с учетом технологических, транспортных, архитектурно-строительных, санитарных и противопожарных требований, обеспечивающих эффективность строительства и эксплуатации предприятия. На генеральном плане осуществляется увязка многочисленных цехов и хозяйств, энергетических сооружений и транспортных служб, всех подземных и наземных сооружений в единый производственный комплекс.

Одним из основных требований к генеральному плану является компактность размещения, предусматривающая наилучшее использование отведенной для строительства территории, обеспечение производства максимального объема продукции на каждом гектаре площади предприятия, сокращение затрат на освоение и подготовку территории и сооружение различных энергетических и транспортных коммуникаций.

Поэтому транспортные коммуникации и сооружении должны занимать минимальную площадь.

При всем многообразии разновидностей пересечений и разветвлений путей, эксплуатируемых на железных дорогах, их общим конструктивным элементом является крестовина, которая устанавливается в месте пересечения рельсовых нитей и обеспечивает беспрепятственный проход колес подвижного состава через это пересечение. Он относится к наиболее сложным и дорогостоящим частям стрелочных переводов и глухих пересечений. От конструкций и геометрических параметров крестовин зависят не только условия движения поездов по путевым развитиям, но и компактность этих развитии, сроки их службы, затраты на их содержание ремонт. Учитывая их область применения в технических объектах стрелочных хозяйств и удельный вес эксплуатационных расходов на их содержание, можно утверждать, что совершенствование конструкций крестовин относится к числу наиболее актуальных направлений в техническом перевооружении железнодорожного транспорта.

Классификация конструкций крестовин и области применения их отдельных видов.

Крестовины можно различать по конструкции, углу пересечения, очертанию в плане, наличию подвижных элементов. По конструкции крестовины бывают цельнолитые, сборные с литым сердечником и сборные из рельсов.

Цельнолитые крестовины (рис. 1.4 а) из легированных термически обработанных сталей считаются лучшим типом конструкции. Большая прочность и устойчивость, небольшое число деталей вот преимущества этих крестовин. Основным их недостатком является сложность отливки больших деталей (около 5-6 м) из легированных сталей.

На некоторых промышленных железных дорогах применяют только цельнолитые крестовины. Кроме отмеченных выше достоинств, в крестови­нах этой конструкции можно запроектировать наиболее оптимальные по условиям перекатывании колес очертания поверхностей катании усовика и сердечника.

Сборные крестовины с сердечником в виде общей отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков являются наиболее мощными из сборных конструкций (рис 1.4 б). Литая часть делается из легированной высокомарганцовистой стали. Для повышения срока службы усовые части повышаются над поверхностью катания рельсов. Такие крестовины имеют немного деталей и прочное болтовое соединение усовиков с сердечником.

Сборно-рельсовые крестовины (рис. 1.4. г) полностью делаются и рельсов и собираются с помощью вкладышей, болтов, накладок в общую конструкцию. Такие крестовины недостаточно стабильны и быстро изнашиваются в эксплуатации. Их достоинство заключается лишь в простоте изготовления. Такие крестовины имеют ограниченное применение на магистральных и промышленных дорогах. Для увеличения стабильности в некоторых странах для изготовления таких крестовин применяют рельсы специального профиля и сварку детален сердечника, изготовленного из отдельных рельсов. При небольших скоростях движения поезда иногда применяют острые крестовины с отбойными ребордами, в которых не нужно укладывать контррельсы, так как колесо направляется в соответствующий желоб повышенными ребордами. Некоторое распространение такие крестовины получили на промышленных дорогах. Они могут быть цельнолитыми и сборными.

По углу пересечения различают крестовины острые и тупые. В одиночных стрелочных переводах, являющихся основным видом соединений путей, применяются острые крестовины. Крутизна угла сердечника их характеризуется маркой крестовины 1/Ы = tg а. В Российской Федерации применяют стрелочные переводы с крестовинами марок 1/5, 1/6, 1/7, 1/9, 1/11, 1/18 и 1/22. Крестовины марок 1/18 и 1/22 укладываются на высокоскоростных магистралях и на промышленных железных дорогах не встречаются.

По очертанию в плане крестовины бывают прямолинейные и криволинейные. Преимуществом криволинейных крестовин является то, что при одной и той же длине стрелочного перевода они дают возможность су­щественно увеличить радиус переводной кривой. Криволинейные кре­стовины сложнее. Приходится отдельно изготавливать правые и левые крестовины. Кроме этого, уменьшается ширина сердечника в его наиболее изнашивающейся части (сечение 15-30 мм).

Практически сердечник начинается там, где его ширина составляет 9­12 мм (практическое острие сердечника). Промежуток от горла крестовины до практического острия крестовины называется вредным пространством. Вредное пространство в крестовинах вызывает необходимость установки контррельсов.

Контррельсы перекрывают вредное пространство крестовины и служат для направления гребня колеса в соответствующий желоб крестовины. Изготавливаются контррельсы из обычных путевых рельсов или из специального прокатного профиля. Специальный профиль контррельсов имеет большую высоту, чем рельс, на 22 мм. Если для контррельсов применяют обычные рельсы, то зона боковой выкружки фрезеруется для увеличения площади рабочей грани контррельса. Закрепляются контр­рельсы с помощью вкладышей, болтов и упорок.

При движении колес подвижного состава по обычной крестовине в ее зоне перекатывания колес с усовика на сердечник (далее «зона перекатывания») появляются дополнительные силы взаимодействия, вызы­вающие локальный износ крестовин. Поэтому, кроме жестких крестовин, применяются крестовины с подвижными элементами. Подвижными могут быть сердечники или усовики. На дорогах в настоящее время применяются два типа таких крестовин. В первой конструкции сердечники имеют гибкие рельсы, а во второй — поворотные рельсы с вкладышно-наклалочным креплением. Вторая конструкция взаимозаменяема с типовой крестовиной длиной 5,5 м.

Главное их преимущество перед крестовинами с неподвижными усовиками и сердечниками заключается в том, что подвижность элементов обеспечивает непрерывность поверхности катания в зоне перекатывания колес с усовиков на сердечники крестовин. Срок службы таких крестовин в 5-10 раз больше, чем со стационарными усовиками и сердечниками. Однако в связи с высокой их стоимостью область применения крестовин с подвижными элементами ограничивается сферой путей скоростного и высокоскоростного движения, где эта стоимость окупается прибылями за счёт сокращения времени нахождения пассажиров в пути.

В настоящее время повышение эффективности конструкций крестовин идет по двум альтернативным направлениям:

А) совершенствование крестовин с непрерывной поверхностью катания для высокоскоростных магистралей;

Б) улучшение эксплуатационных и геометрических характеристик крестовин с неподвижными усовиками и сердечниками, которые находят применение на путях как общего, так и необщего пользования.

В частности ко второму из этих направлении относится выполнение программы комплексных исследований кафедры «Промышленный и городской транспорт» Петербургского государственного университета путей сообщения, направленные на повышение эксплуатационного ресурса крестовин, укладываемых на заводских железных дорогах. Данная диссертация выполнялась в рамках этой программы.

Постановка проблемы и направления исследования

Настоящая работа проводится на стыке двух научно-практических отраслей: одна из них связана с развитием и совершенствованием стрелочного хозяйства и конструкций стрелочных переводов заводских железных дорог, другая — с разработкой системы ресурсосбережения в стрелочном хозяйстве рельсового транспорта.

Обе отрасли знаний имеют глубокие исторические корни. В разное время вопросам экспериментально-теоретических исследований стрелочных переводов были посвящены работы C.B. Амелина [9-15, 53, 54], В.Ф. Яковлева [2, 9, 17, 41-43, 48-64], М.В. Березовского [21], Б.Э.

Глюзберга [26, 27], В.В. Говорова[28, 62, 63] В. И. Абросимова [1-7, 12], Г.И. Шахунянца [47], М.П. Смирнова [9, 44, 53, 54], H.H. Путря [40], Л.А. Андреевой [16-18, 64], Л.Н. Фролова [12, 46], А.Н. Трофимова [7,12], H.H. Елсакова [12, 32], A.M. Тейтеля [37, 45], Г.И. Иващенко [34], С.М.

Бейнаровича [20], Ю.П. Байчевского [19], Э.И. Даниленко [29-31], И. И. Семенова [2, 41-43] и многих других отечественных и зарубежных [82-88] ученых. Многие из них своими научными трудами внесли весомый вклад в совершенствование путевых конструкций именно промышленного транспорта, и промтранспортное направление в совершенствовании стрелочных переводов продолжает успешно развиваться.

Несмотря на большую работу по улучшению и совершенствованию стрелочных переводов, крестовины все же имеют меньший срок службы, чем срок службы рельсов и остальных конструктивных элементов самих переводов. Ежегодно из-за износа сердечников и усовиков на отечественных железных дорогах заменяется около 10 тыс. крестовин.

Срок службы крестовин ограничивается их износом, который представляет собой сложный физико-механический процесс и зависит от очень многих факторов: эксплуатационных (грузонапряженность линий, поездные нагрузки, скорости движения), технологических (качество металла, его упрочнение, наплавка крестовин), организационных (система ведения путевого хозяйства, оптимизация и соблюдение графиков ремонта путей и стрелочных переводов).

В настоящее время среднесетевой нормативный срок службы крестовин с литым сердечником из высокомарганцовистой стали типа Р65 марки 1/11, эксплуатируемых на железобетонных брусьях установлен для главных путей 90, для приемоогправочных — 100 млн. т. брутто. Однако, по данным железных дорог, фактическая средняя наработка этих крестовин не превышает 55 млн. т. брутто [7].

Нельзя не согласиться с тем, что главный фактор формирования эксплуатационного ресурса крестовины начинает закладываться на этапе ее создания и должен активно поддерживаться и развиваться в процессе эксплуатации за счёт применения передовых технологий по её содержанию. Величина этого ресурса зависит от уровня развития теории проектирования таких конструкций и широты охвата проектировщиками и эксплуатационниками последних достижений научной и изобретательской мысли в виде эффективных технических и технологических решений в изучаемой нами области.

Актуальность работы. Оценка вклада, который вносит железнодорожный промышленный транспорт в развитие промышленности и функционирование системы перевозок Российской Федерации, убедила нас в актуальности совершенствования крестовин стрелочных переводов для железных дорог промышленного транспорта.

Изучение сложившегося положения на отечественных заводских железных дорогах показало острейшую необходимость в реконструкции и дальнейшей модернизации технической базы стрелочных хозяйств промышленных предприятий и отраслей. Особое место среди объектов техники стрелочных хозяйств, нуждающихся в модернизации, занимают крестовины, обладающие самым низким эксплуатационным ресурсом среди деталей и конструктивных узлов, входящих в комплекты стрелочных переводов и глухих пересечений.

Объектом исследования стали конструкции железнодорожных крестовин, поскольку их ограниченный ресурс работы во многом определяет на сегодня сроки службы всех видов рельсовых соединений и пересечений.

Цель работы — разработка крестовины для рельсовых пересечений путей необщего пользования, обладающей вдвое большим эксплуатационным ресурсом, по сравнению с традиционными конструкциями.

Для достижения поставленной цели в процессе выполнения данной работы потребовалось решить ряд конкретных научных задач:

1. Обобщение опыты эксплуатации железнодорожных крестовин на предприятиях металлургической отрасли
2. Исследование формы неровности типа «впадина» на предельно изношенной крестовине.
3. Выбрать уравнение для описания зеркального отображения неровности типа «впадина» для построения возвышения продольного профиля.
4. Научно обосновать размеры и форму возвышения профилей крестовины в местах создания запасов металла на износ.

Выводы по главе

Раскрыта доля участия промышленных железных дорог в деятельности двух самостоятельных транспортных сфер: с одной стороны — подсистемы транспортного обслуживания промышленных предприятий, с другой — подсистемы железнодорожных перевозок страны.

Доказано, что заводские железные дороги существенно влияют на организацию и технико-экономические показатели каждой из этих подсистем в отдельности и на условия их технологического взаимодействия.

В связи с этим, работа, направленная на повышение надежности функционирования путей и стрелочных переводов заводских железных дорог, представляется актуальной как для каждой из названных подсистем, так и для всех систем транспортных перевозок Российской Федерации.

Сформулирована актуальность данной работы и конечная цель исследований.

Рассмотрены особенности эксплуатации стрелочных переводов в условиях промышленных предприятий. Высокие осевые нагрузки, кривые малых радиусов, большие уклоны пути — те факторы, которые влияют на интенсивный износ элементов стрелочных переводов.

Дана классификация стрелочных переводов и глухих пересечений железных дорог необщего пользования. Выполнен обзор конструкций крестовин стрелочных переводов и рассмотрены области их применения.