Совершенствование технологии укладки и текущего содержания безбалластного пути метрополитена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат технических наук Замуховский, Александр Владимирович

Оглавление диссертации кандидат технических наук Замуховский, Александр Владимирович

1 ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ БЕЗБАЛЛАСТНОГО ПУТИ МЕТРОПОЛИТЕНА И НАПРАВЛЕНИЯ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ

1.1 Структура путевого хозяйства метрополитена

1.2 Обзор тенденций в развитии конструкции и технологий их устройства

1.3 Опыт эксплуатации пути с композитными шпалами-коротышами

2 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПУТИ С КОРОТЫШАМИ

2.1 Измерение перемещений рельса под поездной нагрузкой

2.2 Исследование прочности путевого бетона

2.3 Измерение пространственного положения рельса и еоротышей

2.4 Лабораторные испытания

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ 65 ПУТИ С КОРОТЫШАМИ

3.1 Конечно-элементное моделирование

3.2 Оценка дополнительной динамики взаимодействия пути и подвижного состава от систематической неровности

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПО УСТРОЙСТВУ ПУТИ С КОРОТЫШАМИ И ПО ЗАКРЕПЛЕНИЮ ОТСЛОИВШИХСЯ КОРОТЫШЕЙ

4.1 Технологический процесс закрепления отслоившихся коротьь

4.2 Технологический регламент укладки пути с композитными шпалами-коротышами

4.3 Технико-экономическая эффективность предложенных решений

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог», 05.22.06 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии укладки и текущего содержания безбалластного пути метрополитена»

Традиционная конструкция пути метрополитена, включающая в себя ходовые рельсы, промежуточные скрепления типа "метро", деревянные шпалы и путевой бетон, - применяется в качестве верхнего строения пути метрополитена в нашей стране с 1937 г.

Эта конструкция имеет ряд недостатков, основным из которых является малый срок службы деревянных шпал, связанный в условиях метрополитена, в основном, с повышенной влажностью в тоннелях.

Начиная с 1999 года, в Московском метрополитене начата массовая укладка шпал коротышей из композитного материала марки "АБВ" (далее "коротыши").

Коротыши перед традиционной конструкцией обладают следующими преимуществами:

- высокая прочность материала;

- стойкость материала к воздействию агрессивной среды;

- высокое электрическое сопротивление;

- возможность изготовления шпал практически любой формы и размера.

В процессе эксплуатации уже отмечены высокая стабильность параметров колеи, простота регулировки параметров колеи.

Однако в процессе эксплуатации были выявлены дефекты, заключающиеся в постепенной потере связи шпал из композитного материала с путевым бетоном, что может привести к сниженю безопасности перевозке пассажиров. Поэтому настоящая диссертация ставит своей целью исследование причин потери связи шпал коротышей из композитного материала с путевым бетоном и разработку научно обоснованных мер по устранению этого дефекта эксплуатации перспективной конструкции.

Актуальность исследования. Анализ экономической деятельности по данным Службы пути Московского метрополитена, показал, что финансовые затраты на содержание ряда конструкций пути пока неоправданно высоки. Например, работы по замене дефектных деревянных шпал и стрелочных брусьев составляют от 9,1 до 11,5 процентов от общих финансовых затрат на капитальный ремонт всего пути, а затрачиваемое время на выполнение этих работ достигает нескольких месяцев, что отражается на качестве обслуживания пассажиров, пользующихся метрополитеном.

Эксплуатация пути метрополитена обусловлена рядом специфичесчких факторов, предъявляющих к надежности конструкции пути дополнительные требования. Этими факторами являются:

- невозможность осмотра пути во время движения поездов;

- малая продолжительность перерывов в движении, в которые можно производить осмотр и ремонт пути (средняя продолжительность перерыва в движении составляет 2 часа 45 минут);

- высокая грузонапряженность до 45 млн.т-км брутто/км в год;

- высокая интенсивность движения (интервал движения поездов в часы пик меньше минуты);

- наличие контактного рельса;

- недостаточный габарит для возможности использования тяжелой техники при производстве работ;

Идеальным решением для метрополитена явилась бы конструкция пути, не требующая текущего содержания и с максимальными межремонтными сроками. Определяющими при этом становятся конструктивные решения и качество выполнения монтажных и строительных работ.

В последнее время одной из основных тенденций развития подрельсового основания метрополитенов является применение композитных материалов для создания конструкции подрельсовых опор, что позволяет существенно увеличить их надежность, сократить затраты на монтаж и обслуживание, увеличить сроки службы. Существующая конструкция пути в целом и, соответственно, технология его устройства не позволяют в полной мере использовать отмеченные выше преимущества подрельсовых опор из композитных материалов. Одной из причин такого положения является то, что при использовании существующей традиционной технологии укладки пути композитные опоры теряют связь с путевым бетоном, отслаиваются, что влечет за собой дополнительные затраты на их повторное закрепление при текущем содержании пути.

В силу этого исследования по совершенствованию и рационализации как самой конструкции верхнего строения с композитными шпалами-коротышами, так технологии его устройства и содержания являются актуальными.

Цель исследования состоит в разработке эффективной технологии укладки пути с композитными коротышами, обеспечивающей его длительную надежную работу, и разработке технологии закрепления отслоившихся коротышей в путевом бетоне при текущем содержании.

Для достижения поставленной в работе цели надо было решить следующие задачи:

1. Экспериментально установить зависимость отслоения композитных коротышей от конструктивных и технологических особенностей укладки пути традиционными методами.

2. Исследовать характер силового профиля пути с коротышами, то есть профиль, по которому движется колесо.

3. Разработать математическую модель работы пути с композитными коротышами в процессе укладки пути, позволяющую объяснить.

4. Разработь технические и технологические решения для надежного закрепления композитных коротышей в путевом бетоне, как при укладке пути, так и при последующем текущем содержании.

5. Разработать и выполнить комплекс лабораторных экспериментов для подтверждения эффективности принятых технических решений.

Методы исследования. В работе использованы основные положения строительной механики и динамики взаимодействия подвижного состава и пути (например, концепции спектров ответа), теории решения изобретательских задач, типовые методы полевых и лабораторных экспериментов и их статистической обработки, а также ряд математических методов расчетов, таких как метод конечных элементов и быстрое преобразование Фурье.

Научная новизна выполненной в соответствии с разработанными целями работы заключается в следующем:

1. Определены причины потери связи подрельсовых опор с путевым бетоном безбалластного пути метрополитена и даны рекомндации по их устранению;

2. Создана математическая модель и установлены закономерности взаимодействия пути и подвижного состава метрополитена при проезде реальной неровности пути;

3. Научно обоснованы конструктивные и технологические параметры конструкции безбалластного пути с отдельными опорами, обеспечивающие его эксплуатационную надежность;

4. Дано научное обоснование технологии укладки безбалластного пути метрополитена.

Практическая ценность. Разработанные в диссертации подходы и способы позволили разработать технологии надежного закрепления подрельсовых опор в путевом бетоне, как на стадии строительства, так и при текущем содержании пути. Так же, на основе полученных в диссертации результатов были с участием автора разработаны временные инструкции по текущему содержанию пути с коротышами, по текущему содержанию пути с двухблочными шпалами на Бутовской линии, по текущему содержанию пути со скреплениями виброигасящими на перегоне ст. Кропоткинская-ст. Библиотека им. Ленина.

Реализация результатов работы. Московским метрополитеном утверждены технологический регламент устройства пути с композитными шпалами коротышами и технологический процесс закрепления композитных шпал коротышей, потерявших связь с путевым бетоном. Результаты исследований использованы ГУП «Московский метрополитен» при устройстве пути центрального ядра мини-метро Московского международного делового центра «Москва-Сити» и на Серпуховской линии.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения:

• методика исследований причин потери связи композитных коротышей с путевым бетоном;

• результаты полевых и лабораторных экспериментов по установлению причины потери связи полимербетонных коротышей с путевым бетоном;

• исследование влияния систематической неровности на динамику подвижного состав;

• практические предложения по технологии закрепления отслоившихся композитных шпал-коротышей от путевого бетона и технология укладки пути такой конструкции, обеспечивающая долговечную и надежную ее конструкцию.

Апробация результатов. Основные положения диссертации докладывались на Международной научно-технической конференции "Современные проблемы путевого комплекса. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований" 19-20 октября 2004 г. Москва., VI научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" 26-27 октября 2005 г. Москва., на научно-технических совещаниях Мосметрогипротранса и Московского метрополитена, заседаниях кафедры «Путь и путевое хозяйство» МИИТ, 2004 - 2006 г. Результаты работы использовались при исследованиях опытных участков пути метрополитена с двухблочными шпалами, при разработке конструкции подрельсового основания перекрестного съезда на виброизолированных плитах на центральном ядре ММДЦ "Москва-Сити".

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя введение, четыре главы, заключение и изложена на . страницах