Определение запаса устойчивости бесстыкового пути с учетом его фактического текущего состояния

• Автор: Овчинников, Дмитрий Владиславович
• Шифр специальности: 05.22.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ
1.1 Общие сведения о бесстыковом пути
1.2 Вопросы терминологии в области эксплуатации бесстыкового

Выводы по главе
Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ
2.1 Существующие методы аналитической оценки устойчивости бесстыкового пути, анализ их преимуществ и недостатков
2.2 Краткое описание сущности метода конечных элементов
2.3.Конечно-элементная модель температурно-напряженной конструкции пути, ее отличия и возможности
2.4 Оценка устойчивости против выброса бесстыкового пути для различных условий эксплуатации в среде конечно-элементного
анализа
2.5 Экспериментальное моделирование процесса потери устойчивости
на опытном полигоне СамГУПС
Выводы по главе
Глава 3 РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ В СРЕДЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА
3.1 Расчет максимально допустимых превышений температур рельса относительно температуры закрепления при наличии в пути неровности, совпадающей по форме с критической
3.2 Оценка устойчивости бесстыкового пути при отступлениях от норм содержания в плане с применением корректирующего коэффициента
3.3 Применение многослойной нейронной сети для аппроксимации результатов
3.4 Анализ устойчивости при наличии отступлений от норм содержания балластного слоя
3.5 Анализ устойчивости против выброса при сочетании неблагоприятных факторов
3.6 Вариативный подход к решению задачи устойчивости бесстыкового пути в
среде конечно-элементного анализа
Выводы по главе
Глава 4 ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ
4.1 Существующие методы оценки запаса устойчивости пути
4.2 Методика оценки запаса устойчивости пути посредством поправочного коэффициента
4.3 Технология оценки запаса устойчивости бесстыкового пути на базе вагона-путеизмерителя
4.4 Апробация методики оценки запаса устойчивости
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Бесстыковой путь на сегодняшний день является наиболее прогрессивной конструкцией верхнего строения пути и расширение полигона его применения является одной из приоритетных задач для исследователей. Согласно распоряжению правительства Российской Федерации № 877-р от 17.06.2008 «О стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской федерации до 2030 года дальнейшее развитие инфраструктуры железнодорожной отрасли потребует увеличения протяженности бесстыкового пути на 16 тыс. км. Однако, несмотря на ряд неоспоримых преимуществ перед звеньевым, бесстыковой путь все же имеет особенность, ограничивающую полигон его расширения: возникновение
значительных продольных усилий в рельсовых плетях при изменении температуры рельсов относительно температуры закрепления. Долгое время укладка бесстыкового пути в кривых малых радиусов была ограничена именно из-за этого: радиус менее 350 метров считался не обеспечивающим
достаточную устойчивость против выброса.
Дальнейшее расширение полигона бесстыкового пути, особенно в районах с суровыми климатическими условиями и регионами со значительными амплитудами температур, не представляется без разработки автоматизированных средств оценки состояния пути по критерию обеспечения устойчивости против выброса. Современные комплексы мониторинга железнодорожного пути позволяют контролировать параметры, значительно влияющие на максимально допустимые превышения температуры рельсов относительно температуры закрепления, такие как отступления от норм содержания пути в плане, а также отступления от норм содержания балластного слоя. В настоящее время становится возможным по результатам проходов вагонов-путеизмерителей давать фактическую оценку состояния пути, однако общепризнанного алгоритма количественной оценки запаса устойчивости против выброса, применяемого на сегодняшний день на практике,

где 1,] = 1,2, ...К
Совокупность уравнений (18) для всех элементов, дополненная уравнениями связей, наложенных на тело (граничные условия), представляет собой систему уравнений равновесия рассматриваемого тела. Она записывается в виде, аналогичном (18)
ЙЙ={/|, (21)
где{АГ} называется глобальной матрицей жесткости тела; {Я} и {/} -векторы узловых перемещений и сил всего тела.
Уравнения типа (21) используются для расчета конструкций на прочность при статическом нагружении. Из их решения определяется вектор узловых смещений, далее по соотношениям (5) можно найти перемещения точек тела, а по (8, 13) или (11-15) - деформации и напряжения.
Из (18) нетрудно получить уравнения движения элемента. Вводя по принципу д'Аламбера объемные силы инерции в интеграл для узловых сил в уравнении (18)
д2а ^
Я =-р^ = -рф]'Уг (22)
получаем систему уравнений
{М}{1}+{К}{Х}={П, (23)
где М9 =рФ, -Ф^У (24)

- матрица масс элемента; р - плотность материала; {Я} - вторая производная по времени вектора узловых смещений.
При наличии в системе сил вязкого сопротивления, пропорциональных скоростям точек, в (23) вводят матрицу коэффициентов демпфирования {В}, после чего уравнения движения приобретают вид
{М}{Ц + {В}Щ{К}{Х} = {/}. (25)