ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ ГОЛОВКИ РЕЛЬСА

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены причины образования и развитие разнообразных дефектов на поверхности катания головки рельса в зонах контактов с колесами подвижного состава. Приведены виды и классификация волнообразных дефектов и оптимальные решения по устранению неровностей с помощью шлифования.

ABSTRACT

This article discusses the causes of the formation and development of various defects on the rolling surface of the rail head in the areas of contact with the wheels of rolling stock. The types and classification of wavelike defects and optimal solutions to eliminate irregularities by grinding are given.

Ключевые слова: дефекты, рельс, деформация, износ, неровности, шлифование.

Keywords: defects, rail, deformation, wear, irregularities, grinding.

Введение. Интенсификация эксплуатационных воздействий на рельс вызывает зарождение, образование и развитие разнообразных дефектов в головке рельса, в зонах контактов с колесами подвижного состава [1].

Стратегическим направлением развития путевого хозяйства АО «Ўзбекистон темир йўллари» является комплексное решение вопросов по совершенствованию конструкции железнодорожного пути и максимальному продлению сроков службы отдельных элементов и деталей верхнего строения пути. Расширение полигона скоростного и высокоскоростного движения поездов, ставит перед путевым хозяйством принципиально новые проблемы по обеспечению надежной и безопасной работы конструкции верхнего строения пути в сложных эксплуатационных условиях [2, 3].

Изучение состояний поверхности катания головки рельсов по волнообразным неровностям в различных эксплуатируемых участках, причин образования и мер по их устранению является актуальными [4].

Виды дефектов и повреждений рельсов

Усталостные дефекты. Наиболее часто усталостные повреждения возникают там, где действуют высокие динамические нагрузки, например, в малой по площади зоне соприкосновения колеса и рельса или на внешней стороне рельса в кривой.

Сетка трещин на поверхности катания. Спустя некоторое время после начала эксплуатации рельса на его поверхности катания появляются микротрещины, расположенные одна от другой на большем или меньшем расстоянии (до нескольких миллиметров). Густо расположенные трещины непрерывно развиваются, а иногда растут и в глубину, разветвляются и могут привести к разрушению рельса.

Черные пятна. В прямых и кривых большого радиуса поверхность катания расположена примерно в середине головки рельса. На ней появляются отдельные трещины, которые распространяются в продольном направлении под поверхностью катания параллельно ей. Возникающий в результате развития этих трещин дефект представляет собой неглубокую лунку серповидного или V-образного сечения. В технической международной литературе он получил название черного пятна или вмятины [1].

Согласно принятой классификации дефектов рельсов НТД -1-14 [5] наиболее существенными являются:

• волнообразная деформация головки рельса (дефект 40);
• смятие и вертикальный износ головки (дефекты 41.1-2);
• боковой износ головки сверх доступных норм (дефект 44).

Волнообразный износ: (дефект 40) влечет интенсивный шум, ухудшает плавность движения поездов и сокращает срок службы элементов верхнего строения пути и ходовой части подвижного состава. Возникновение и развитие волнообразного износа являются следствием действия многих факторов, поэтому не может быть единого средства для его устранения (рисунок 1).

Образование волнообразных неровностей на поверхности катания рельсов вследствие пластических деформаций металла или контактно-усталостных повреждений наблюдается в основном на железных дорогах с интенсивным движением тяжеловесных поездов [6].

Рисунок 1. Волнообразный износ рельса

Мировой опыт показывает, что на сегодняшний день единственным эффективным и наиболее распространенным средством устранения дефектов возникающих на поверхности катание рельсов является шлифование рельсов.

Назначение шлифования

Уход за рельсами в настоящее время - это рутинное мероприятие, осуществляемое в рамках технического обслуживания верхнего строения пути. В соответствии с местными условиями используют различные способы шлифования головки рельса. Усталостные дефекты на поверхности катания относятся к наиболее распространенным повреждениям рельса. В настоящее время эта проблема приобретает все большее значение на линиях со смешанным и высокоскоростным пассажирским (выше 200 км/ч) движением. При этом большое значение имеет точное согласование геометрической формы взаимодействующих профилей головки рельса и колеса, что позволяет уменьшить силы, действующие в зоне их контакта. В процессе эксплуатации оптимальный профиль головки можно поддерживать путем регулярной обработки рельсов с помощью шлифовальной техники.

Шлифование рельсов проводят с небольшими допусками относительно поперечного профиля, так как его изменение в значительной степени влияет на процессы в зоне контакта колеса и рельса. Очень важно правильно выбрать параметры шлифования [6, 7].

В Европе инфраструктурные компании начали разрабатывать стратегии шлифования и соответствующие технические документы (различные инструкции) для предотвращения и устранения усталостных дефектов в рельсах. В прошлом это распространялось только на часть работ по шлифованию, в частности на обработку внутренней грани головки рельса, связанную со значительным съемом металла. Стратегии ремонтных работ и соответствующие инструкции разрабатывают, основываясь на детальных теоретических исследованиях и практическом опыте.

Выводы

Расширение полигона скоростного и высокоскоростного движения поездов, ставит перед путевым хозяйством принципиально новые проблемы по обеспечению надежной и безопасной работы конструкции верхнего строения пути

Рассмотрены виды и классификация волнообразных дефектов, а также причины образования и развитие разнообразных дефектов на поверхности катания головки рельса в зонах контактов с колесами подвижного состава.

Приведены оптимальные решения по устранению неровностей с помощью шлифования и стратегия шлифования;

Список литературы:

1. Омаров А.Д. Шлифование рельсов /А.Д. Омаров //Промышленный транспорт Казахстана. – 2012. - № 4. С. 6-17.
2. Концепция развития скоростного и высокоскоростного движения на железных дорогах Республики Узбекистан. Проектно-изыскательский институт по транспорту ОАО «Боштранслойиха». – Ташкент: 2009.
3. Лесов К. С. Закиров Р. С., Ниязбеков С. С., Мавланов А. Х. Главные направления нового железнодорожного строительства в Центральной Азии. // Транспортное строительство. – 2009. – № 4. – С. 2-4.
4. Лесов К.С., к.т.н., доцент, Кузнецов И.И., с.н.с., Самандаров Х.О., м.н.с., Кенжалиев М.К., м.н.с. Проблемы состояния поверхности катания головки рельсов на скоростных и высокоскоростных участках железных дорог АО «Ўзбекистон темир йўллари». /Вестник ТашИИТ 2019. №3/ Ташкент 2019.
5. Классификации дефектов рельсов НТД -1-14. Ташкент 2014 г.
6. А.С. Ильиных. Обоснование и разработка научно-методических основ высокопроизводительной технологии шлифования рельсов в условиях железнодорожного пути. Автореферат на соискания ученой степени д.т.н. / А.С.Ильиных. Саратов, 2013 г. - 36 с.
7. Lesov K.S., Kuznetsov I.I., Samandarov X.O. and Kenjaliev M.K. Assessment of integral indicators of the surface skating of the rail head in sections of speed and high speed train traffic. International Journal of Psychosocial Rehabilitation. 2020. Vol. 24. No 4. pp. 3858-3863. DOI 10.37200/IJPR/V24I4/PR201498.