О втором этапе подконтрольной эксплуатации инфраструктуры участка Качканар-Смычка под полувагонами с осевой нагрузкой 27 тс
Продолжается мониторинг состояния инфраструктуры и инновационных полувагонов модели 12-9548-01 на тележках модели 18-6863 с осевой нагрузкой 27 тс, эксплуатируемых в составе поездов постоянного формирования на Свердловской железной дороге между станциями Смычка и Качканар. С результатами первого этапа опытной эксплуатации можно познакомиться в журнале Вагоны и вагонное хозяйство (№4 (52), 2017 г.).
По результатам первого летнего этапа установлено следующее:
- показатели воздействия на путь поезда, сформированного из вагонов с осевой нагрузкой 27 тс, при всех типах верхнего строения пути соответствовали требованиям ГОСТ Р 55050 «Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на путь и методы испытаний»;
- испытания мостовых сооружений с железобетонными и стальными пролетными строениями длиной от 2,7 до 55 м показали отсутствие существенной разницы в величинах деформаций (напряжений) пролетных строений при загружении их вагонами модели 12-9548-01 (осевая нагрузка 27 тс) и вагонами с осевыми нагрузками до 23,5 тс; подтверждено соответствие экспериментальных величин динамического коэффициента к поездным нагрузкам требованиям СП.35.13330.2011, а максимальных измеренных напряжений – требованиям СП.35.13330.2011 к допускаемым расчетным сопротивлениям материалов пролетных строений;
- проведены тяговые испытания состава из 65 вагонов c осевой нагрузкой 27 тс по определению коэффициента изменения сопротивления движению и коэффициента изменения затрат на текущее содержание верхнего строения пути в сравнении с полувагонами-аналогами, имеющими нагрузку на ось 23,5 тс;
- установлено измерительное оборудование для определения воздействия на земляное полотно, его деформации, осадка высоких насыпей, оценено исходное состояние железнодорожного пути и динамика его изменения до начала эксплуатации полувагонов модели 12-9548-01.
В период между проведением первого летнего этапа испытаний и второго осеннего два поезда, сформированные из инновационных вагонов с осевой нагрузкой 27 тс, обращались на участке Качканар — Смычка. За этот период были пропущены порядка 14,5 тыс. тележек с осевой нагрузкой 27 тс, что составило 15 % от полного объема нагружения необходимого для получения достоверных данных по деформации железнодорожного пути. Второй этап испытаний завершен в ноябре 2017 г., далее изложены полученные при этом результаты.
Испытания по определению воздействия состава вагонов с осевой нагрузкой 27 тс на путь
Испытания по воздействию на путь в сравнении с уровнем силового воздействия от эксплуатируемых на данном участке вагонов-окатышевозов с осевой нагрузкой 23,5 тс были повторены восьми участках с измерительным оборудованием, расположенным в прямых и кривых радиусом 300 — 400 и 600 — 700 м, с верхним строением пути различной конструкции (на рельсах Р65 со скреплениями КБ-65, АРС-4, ДО-65, с эпюрой шпал 1840 и 2000 шт./км, на щебеночных асбестовых балластах), в стрелочных переводах. Полученные показатели силового воздействия поезда лежат ниже критериев, установленных ГОСТ Р 55050 «Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на путь и методы испытаний», как для вагонов с нагрузкой 27 тс на ось, так и для окатышевозов с осевой нагрузкой 23,5 тс.
За время наработки тоннажа участками железнодорожного пути воздействие поездов, сформированных из инновационных вагонов, статистически значимо не изменилось. Измеренные вариации в силовом воздействии на путь лежат в пределах статистических различий в условиях испытаний, связанных с изменением коэффициента трения между колесом и рельсом, жесткости подрельсового основания, отличиями в состоянии поверхностей катания колес и рессорного подвешивания, вариациями в степени загрузки вагонов.
Испытания по определению воздействия на земляное полотно высокие насыпи, мониторинг технического состояния пути
В процессе проведения первого этапа испытаний на участке Качканар - Смычка специалистами Российского университета транспорта (МИИТ) было установлено измерительное оборудование для определения воздействия на земляное полотно, осадки высоких насыпей, оценены исходное состояние железнодорожного пути и динамика его изменения до начала эксплуатации полувагонов, модели 12-9548-01. В осенний период после стабилизации установленных датчиков проведены соответствующие измерения.
Анализ изменения нестабильности геометрии рельсовой колеи в вертикальной плоскости по результатам проходов вагонов-путеизмерителей на полигоне обращения вагонов с осевой нагрузкой 27 тс за одинаковые периоды 2016 (до начала обращения) и 2017 годов (после начала обращения в июле — сентябре) не показал статистически значимых изменений в пределах достигнутой наработки тоннажа инновационными вагонами. Для земляного полотна в процессе наработки путем под поездами, сформированными из вагонов с осевой нагрузкой 27 тс, за период с июля по ноябрь 2017 г. статистически показательное изменение его состояния также не выявлено. Измеренные средние значения напряжений на основной площадке земляного полотна не превысили нормативных.
Эти выводы являются предварительными. Контроль технического состояния железнодорожного пути продолжается в соответствии с действующей комплексной программой испытаний и мониторинга, особый интерес вызывает наступающий весенний период 2018 г.
Вибрационные испытания земляного полотна и высоких насыпей
Специалистами Петербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС) исследован колебательный процесс грунтов основной площадки земляного полотна при движении вагонов с осевыми нагрузками как 23,5 тс, так и 27 тс; проведена вибро-диагностика насыпей на выбранных экспериментальных участках. Для выполнения исследований были определены три экспериментальных участка и один контрольный. По экспериментальным участкам ходят как поезда, сформированные из вагонов с осевой нагрузкой 27 тс, так и поезда из типовых вагонов с осевой нагрузкой 23,5 тс; по контрольному участку — только поезда, осевая нагрузка которых не превышает 23,5 тс. Эксплуатационные условия всех участков схожие: участки двухпутные, расположены на насыпях высотой более 6 м, на каждом из них один из путей представляет собой бесстыковой путь на железобетонных шпалах, а другой — звеньевой путь на деревянных шпалах. На каждом из участков для проведения измерений вибрации были выбраны два сечения пути: одно из них в зоне рельсового стыка по звеньевому пути на деревянных шпалах, другое — в средней части плети на бесстыковом пути и в середине звена на звеньевом пути. В процессе исследований установлено, что в условиях промерзания грунтов основной площадки земляного полотна и частичного промерзания грунтов рабочей зоны земляного полотна инновационные вагоны существенно не изменяют характер и интенсивность колебательного процесса грунтов земляного полотна. Вибродинамическое воздействие, передающееся грунтам основной площадки земляного полотна, во всех случаях оказалось несколько меньшим для вагонов с осевой нагрузкой кой 27 тс, с улучшенной конструкцией рессорного подвешивания.
Общее снижение амплитуд смещений грунтов основной площадки насыпей высотой 6 м и выше при движении инновационных вагонов с нагрузкой на ось 27 тс на участках бесстыкового пути на железобетонных шпалах на щебеночном ночном балласте в среднем составило 9 %, на пути с деревянными шпалами на асбестовом балласте в средней части звена на расстоянии 12 м от зоны стыка составило в среднем 5 %. На пути с деревянными шпалами на асбестовом балласте в зоне рельсового стыка следует признать отсутствие изменения уровня вибродинамического воздействия в силу незначительной разницы в амплитудах смещений (не более 2 % в меньшую сторону). Также не зафиксировано изменение состояния высоких насыпей по критерию устойчивости. Данные исследования будут повторены в весенний период текущего года в условиях оттаивания грунтов.
Для контроля за осадками основной площадки земляного полотна при обращении вагонов с нагрузкой на ось 27 тс создана высотная опорная сеть 4-го класса точности; на трех экспериментальных и на одном контрольном участках изготовлены и установлены грунтовые реперы и геодезические марки на основной площадке земляного полотна; выполнено нивелирование марок относительно грунтовых реперов. Проведенные подготовительные работы должны обеспечить достоверный контроль за техническим состоянием и несущей способностью участков земляного полотна в процессе последующей наработки тоннажа.
Результаты первого планового обмера и контроля технического состояния вагонов в эксплуатации
Одновременно с испытаниями и мониторингом состояния инфраструктуры идет подконтрольная эксплуатация самих инновационных полувагонов модели 12-9548-01. Она предусматривает исследование изменения технического состояния вагонов в процессе наработки, контроль за отказами на всей партии, определение фактических темпов износа основных узлов трения и подтверждение технических характеристик. Периодический дополнительный контроль технического состояния с разборкой ходовых частей и обмерами изнашиваемых деталей проводится не реже одного раза в 6 месяцев для пяти вагонов подконтрольной группы.
По достижении полугода эксплуатации 20 — 24 ноября 2017 г. на территории вагоноремонтного депо Смычка АО «ВРК-3» в Нижнем Тагиле состоялся первый плановый комиссионный осмотр и контроль параметров пяти вагонов подконтрольной группы. В процессе осмотра были обследованы кузова вагонов, автосцепные устройства, тормозное оборудование, тележки.
Комиссия отметила соответствующее эксплуатационным нормам исправное техническое состояние, отсутствие повреждений и штатную работу всех узлов и деталей. Выполнены измерения глубины износа корпусов и замков автосцепок, которые не превысили 1 мм. Особое внимание было уделено осмотру, контролю параметров деталей тележек, состоянию их износостойких элементов, адаптеров, колпака и корпуса бокового скользуна, износостойкого полимерного вкладыша в подпятнике, износостойкого кольца на упорной поверхности подпятника, фрикционных клиньев и фрикционных планок рессорного подвешивания, износостойких скоб и упоров в буксовых проемах боковых рам. Делать прогнозы ресурса этих узлов и деталей по результатам измерений преждевременно в связи с тем, что величины износов лежали в пределах погрешности измерения. Следующий плановый осмотр запланирован на май 2018 г.
С.В. Дмитриев, ООО «ТИЦ ЖТ»
В.С. Лесничий, канд. техн. наук, ООО «ВНИЦТТ»
Р.А. Савушкин, канд. техн. наук, ПАО «НПК ОВК»
Е.Ю. Семенов, Ассоциация «ИЦ ЖТ»
А.М. Соколов, д-р техн. наук, ПАО «НПК ОВК