756
.pdf
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
ВЕСТНИК
СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Выпуск 28
НОВОСИБИРСК
2012
УДК 30 ББК 60
В387
Вестник Сибирского государственного университета путей В387 сообщения.—Новосибирск:Изд-воСГУПСа,2012.—Вып. 28. —
250 с.
ISSN1815-9265
Периодическийнаучно-теоретическийсборник,вкоторомпредставлены последниеразработкиученыхипреподавателейСГУПСавобластифундаментальныхиприкладныхнаук,образования,атакжепрактическойдеятельноститранспорта.
УДК 30 ББК 60
Редакционная коллеги я:
С.А. Бокарев (отв. ред.), К.В. Королев (отв. секретарь), А.М. Караулов, А.А. Ананенко, Н.И. Карпущенко, В.А. Каргин
Ответственный за выпуск д-р техн. наук, проф. С.А. Бокарев
Печатается по решению редакционно-издательского совета СГУПСа.
ISSN1815-9265
Сибирский государственный университет путей сообщения, 2012
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Раздел I. Путь ипутевое хозяйство |
|
КарпущенкоН.И.,ВеличкоД.В.,АнтерейкинЕ.С.Регрессионныйанализпроцессовнарастания |
|
износарельсовивероятностьихбезотказнойработывкривыхучасткахпути ....................................... |
6 |
ВеличкоД.В.,ЮдинО.Г.Оценкаэффективностиорганизациикапитальногоремонтапутивусловиях |
|
Транссибирской магистрали.................................................................................................................... |
16 |
ПикаловА.С. Оценкаточности постановкижелезнодорожного путив проектноеположение при |
|
реконструкции и капитальном ремонте пути ......................................................................................... |
22 |
ВеличкоД.В.,ИвановаЛ.И.Содержаниешириныколеиприжелезобетонныхшпалахвкривых |
|
малого радиуса ......................................................................................................................................... |
32 |
Суровин П.Г. Экспериментальное определениепоперечных перемещений рельсов................................ |
36 |
Колмогорова Т.В. Меры по повышению уровня безопасности движения |
|
нажелезнодорожныхпереездах ............................................................................................................... |
41 |
Осипов В.Г. Обобщенное уравнение напряженно-деформированного состояния рельсовых |
|
плетейприизменениитемпературырельсовипродольныхсил ........................................................... |
46 |
ПолиновскийЛ.А. Рациональноепланированиеремонтныхработ............................................................. |
49 |
РазделII.Проектированиеистроительстводорог,мостовитранспортныхтоннелей |
|
СмолинЮ.П.,РазуваевД.А.Квопросурасчетагрунтовдорожныходежднасдвигоустойчивость |
|
придинамическихнагрузках ................................................................................................................. |
53 |
Королев К.В., Верховская А.А. О построении паспорта устойчивости земляного полотна |
|
различными методами ............................................................................................................................. |
57 |
Королев К.В., Немцев Д.А. Методика расчета измененияво временинапряженно-деформированного |
|
состояниягрунтовогомассиваметодомизменяющихсяхарактеристик .................................................. |
63 |
ПыриновБ.В.,ЯшновА.Н.,ИвановА.Н.Совершенствованиеконструктивныхрешенийузловых |
|
соединенийдляконструкцийизполимерныхкомпозиционныхматериалов ....................................... |
69 |
ПрибытковС.С. Управлениеэксплуатацией искусственныхсооружений сиспользованием |
|
методологииУРРАН................................................................................................................................. |
76 |
ДонецН.А.,ДонецА.Н.Учетдемпфированияпримоделированиивзаимодействиябалки |
|
с повреждениями с движущейся по ней массой..................................................................................... |
94 |
КозьминН.А.Онекоторыхспособахопределенияусилийрегулированияввантово-балочных |
|
мостах ...................................................................................................................................................... |
103 |
СоловьевЛ.Ю.,ЦветковД.Н.СовременныйвычислительныйкомплексSofistikвпроектировании |
|
иоценкетехническогосостоянияискусственныхсооружений........................................................... |
109 |
ЯшновА.Н.,СуляевА.П.Квопросуовозможностисозданияструнныхпролетных |
|
строений .................................................................................................................................................. |
118 |
ПолянкинГ.Н.,КузнецовА.О.,ПолянкинА.Г.,АношенкоД.А.Численныйанализ |
|
напряженно-деформированного состоянияобделкитоннеляТК №1 совмещеннойдороги |
|
Адлер — горноклиматический курорт «Альпика-Сервис» ................................................................. |
125 |
ПолянкинГ.Н.,ПолянкинА.Г.,АношенкоД.А.,БородинаЕ.С.Коценкерисковстроительства |
|
тоннелейТК№1 совмещеннойдорогиАдлер—горноклиматическийкурорт |
|
«Альпика-Сервис».................................................................................................................................. |
131 |
МаринЮ.А.Корреляционно-регрессионныйанализвзаимосвязиплотностиисопротивления |
|
сдвигу в сформировавшейся толще снежного покрова ....................................................................... |
141 |
Попов А.М.,Зиновьев В.Б., Ким Л.И.,Сподарева Л.А. Экспериментальноеопределение |
|
допустимыхрасстояниймеждунагелямивдревесине......................................................................... |
160 |
РазделIII.Технологиятранспортногомашиностроения |
|
КаргинВ.А.,КирпичниковА.Ю.,ИгумновА.А.Методикаоценкитехническогосостояниямашин ....... |
168 |
Манаков А.Л., Алехин А.С., Коларж С.А. Система непрерывного мониторинга путевых машин.......... |
173 |
АнферовВ.Н.,ТкачукА.П.,СергееваИ.В.,КорнеевЮ.В.,КузьминА.В.Опытпримененияспироидных |
|
передачвмеханизмахподъемно-транспортныхмашин....................................................................... |
179 |
ТюнюковаТ.К.Обрабатываемостьслоистыхдеталейрезанием................................................................ |
191 |
ДудышевВ.Д.,ШматковР.Н.,ПатринП.А.Использованиеэнергосберегающегооборудованияна |
|
железнодорожномтранспортекакспособ повышенияэкономической эффективностиотрасли ........ |
195 |
Раздел IV.Физическоемоделирование,конструкциииматериалы |
|
КимИ.Л.,КунцК.Л.Скоростнойаварийныйремонтдействующихтрубопроводоввусловиях |
|
ЗападнойСибири .................................................................................................................................... |
200 |
ПлетневП.М.,РоговИ.И.Перспективыпримененияоптическогометодаконтролякачества |
|
светопрозрачныхматериалов ................................................................................................................ |
204 |
Бердников В.С., Марков В.А. Физическое моделирование гидродинамики и теплообмена |
|
ввариантеметодаЧохральскогосдиаметромтигля660мм ................................................................ |
213 |
РоговИ.И.,ПлетневП.М.Интенсификацияфизико-химическихпроцессовполучения |
|
керамическихматериаловдействиемэлектрическогополявысокойчастоты ................................... |
227 |
ПлетневП.М.,РоговИ.И.ВлияниеВЧ-полянапротеканиетвердофазовыхреакцийспекания |
|
керамическихматериалов ...................................................................................................................... |
232 |
ШаховС.А.,ФедоровскаяЛ.А.,РудаяТ.Л.Экологическийитехнологическийаспекты |
|
обезвреживанияотходовбурения.......................................................................................................... |
235 |
ШуваевА.В., ЗарубинаС.А. ВеличинырНбуферной системы:трис—HCl —морскаявода |
|
приразличныхтемпературахидавлениях ............................................................................................. |
238 |
СОNTENTS |
|
Section I. Track and Track Facility |
|
KarpuschenkoN.I.,VelichkoD.V.,AntereikinE.S.TheRegressionAnalysisofRailWearIncreasingProcesses |
|
andTheirSurvivalProbabilityintheCurveTrackSections......................................................................................... |
6 |
VelichkoD.V.,YudinO.G.EfficiencyAssessmentofTrackOrganizationattheTrans-SiberianRailway...................... |
16 |
PickalovA.S.AccuracyAssessmentofArrangingtheTrackintotheDesignPositionunder |
|
TrackReconstructionandOverhaul............................................................................................................................ |
22 |
VelichkoD.V.,IvanovaL.I.GaugeMaintenancewith ConcretesleepersintheSmallRadiusCurves ............................ |
32 |
SurovinP.G.ExperimentalMethodtoMeasureRailTransverseDisplacement ............................................................. |
36 |
KolmogorovaT.V.IncreasingofSafetyMeasuresatRailwayCrossings......................................................................... |
41 |
OsipovV.G.GeneralizedEquationforDeflectedModeofLengthsunderTemperatureChangesofRailsand |
|
LongitudinalForce ....................................................................................................................................................... |
46 |
PolinovskyL.A.EfficientRepairPlanning......................................................................................................................... |
49 |
Section II. Road, Bridge and Transport Tunnel Design and Construction |
|
SmolinY.P.,RazuvaevD.A.TheResearchonDisplacementofSoilPavementStabilizedbySyntheticPolymer........... |
53 |
Korolyov K.V.,Verkhovskaya A.A. Structuring theDescriptor for Road Bed StabilitybyVarious Methods ................ |
57 |
KorolyovK.V.,NemtzevD.A.CalculationsofTime-Based SoilDeflectedModebyaFiniteElementMethod .............. |
63 |
PyrinovB.V.,YashnovA.N.,IvanovA.N.DevelopmentofConstructiveDecisionsforConstructionUnits |
|
Made of Polymeric Composite Materials................................................................................................................... |
69 |
PribytkovS.S.MaintenanceControlofRailwayEngineeringStructuresBasedonReliability |
|
and RiskEstimation Methodology ............................................................................................................................. |
76 |
DonetsN.A.,DonetsA.N.DampingCalculationsatModelingofaDamagedBeamwithaMovableLoad |
|
Interaction ................................................................................................................................................................... |
94 |
KozminN.A.MethodsofDeterminingControlEffortsinCable-StayedBeamBridges................................................. |
103 |
SoloviovL.Y.,TsvetkovD.N.SofistikSoftwareinDesignandTechnical |
|
StateAssessmentofRailwayEngineeringStructures ............................................................................................... |
109 |
YashnovA.N.,SuliaevA.P.TheProblemofWirePrestressed-ReinforcedStructureofBridgeSpans ........................... |
118 |
PoliankinG.N.,PoliankinA.G.,AnoshenkoD.A.,BorodinaE.S.,KuznetsovA.O.TunnellingRiskAssessment |
|
ofTunnelComplex№1atRailwayand Motorway(Adler —Skiresort“AlpicaService”) ..................................... |
125 |
PoliankinG.N.,KuznetsovA.O.,PoliankinA.G.,AnoshenkoD.A.CalculationoftheLiningatTunnel |
|
Complex№1 atRailwayand Motorway(Adler —SkiResort“AlpicaService”) ................................................... |
131 |
MarinY.A.Correlation-RegressiveAnalysisofDensityandShiftResistanceInterrelation |
|
in a Formed Depth of Snow Cover ........................................................................................................................... |
141 |
PopovA.M.,ZinovievV.B.,KimL.I.,SpodarevaL.A.ExperimentalDetermination |
|
ofAllowableDistancesbetweenDowelsinDowelWood ....................................................................................... |
160 |
Section III. Mechanical Engineering Technology |
|
KarginV.A.,KirpichnikovA.Y.,IgumnovA.A.TheEstimationof MachineOperation ................................................. |
168 |
ManakovA.L.,Alyokhin A.S., Kolarzch S.A.TheContinuousMonitoringSystem |
|
ofTrackMachines..................................................................................................................................................... |
173 |
AnfyorovV.N.,TkachukA.P.,SergeevaI.V.,KorneevY.V.,KuzminA.V.SpiroidGearApplicationinHandling......... |
179 |
Tyunyukova T.K. Cutabilityof Layered Details ............................................................................................................. |
191 |
DudyshevV.D.,ShmatkovR.N.,PatrinP.A.EnergyEfficientEquipmentforRailway |
|
Transport as a Wayof Economic EfficiencyDevelopment of RailwayIndustry.................................................... |
195 |
Section IV. Physical Simulation, Structures and Building Materials |
|
KimI.L.,KuntsK.L.SpeedEmergencyRepairofExistingPipelinesinWesternSiberia ............................................... |
200 |
Pletnev P.M., Rogov I.I. The Prospects of Optical QualityControl Method of Translucent Materials |
|
Application ............................................................................................................................................................... |
204 |
BerdnikovV.S., MarkovB.A.PhysicalSimulation of Hydrodynamicsand HeatTransfer |
|
intheVariantof theChokhralskijMethodwith a660 mmCrucible ........................................................................ |
213 |
RogovI.I.,PletnevP.M.IntensificationofPhysicalandChemicalProcessesforCeramicsbyElectricHigh |
|
FrequencyField ......................................................................................................................................................... |
227 |
PletnevP.M.,RogovI.I.TheHFFieldEffectintheProcessofSolidPhaseReactionsinCeramicsSintering .............. |
232 |
ShakhovS.A.,FyodorovskayaL.A.,RudayaT.L.EcologicalandTechnologicalAspectsoftheDrillingWaste |
|
Neutralization............................................................................................................................................................ |
235 |
ShuvaevA.V., Zarubina S.A. TheValues of pH of Tris —HCl— SeaWater Buffer SystematVarious |
|
TemperaturesandPressures ..................................................................................................................................... |
238 |
ВестникСГУПСа.Выпуск28
РАЗДЕЛ I. ПУТЬ И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО
Карпущенко Николай Иванович — заведующий кафедрой «Путь ипутевоехозяйство»Сибирскогогосударственногоуниверситетапутей сообщения, д-р техн. наук, профессор.
Родился в 1936 г. В 1960 г. окончил факультет СЖД НИИЖТа. Академик Российской академии транспорта (1991 г.), заслуженный деятель науки РФ (2004 г.).
Областьнаучных интересов — надежностьпути, совершенствованиерельсовыхскреплений,взаимодействиепутииподвижногосостава. Авторболее250научныхработ.
E-mail: kni@stu.ru
ВеличкоДмитрийВалерьевич—доценткафедры«Путьипутевое хозяйство»Сибирскогогосударственногоуниверситетапутейсообщения, канд. техн. наук, доцент.
Родилсяв1975г.В1998г.окончилфакультетСЖДСГАПС,в1998– 2000гг.работалвОПМС-19ЗСЖД,1999–2002гг.—аспирантСГУПСа (научный руководитель Н.И. Карпущенко), кандидат технических наук (2003 г.), доцент (2006 г.), c 2004 г. — ст. науч. сотр. НИЛ ПутеиспытательнаяСГУПСа.
Областьнаучных интересов — надежностьпути, совершенствованиеэлементовверхнегостроенияпути.Авторболее80научныхработ.
E-mail:vdv.nsk@mail.ru
АнтерейкинЕвгенийСергеевич—доценткафедры«Путьипуте-
воехозяйство»Сибирскогогосударственногоуниверситетапутейсообщения, канд. техн. наук.
Родилсяв1981г.В2004г.окончилфакультетСЖДСГУПСа,2004– 2007гг.—аспиратСГУПСа(научныйруководительН.И.Карпущенко), кандидаттехническихнаук(2010г.),с2011г.—зам.деканафакультета СЖД.
Область научных интересов —взаимодействие путииподвижного состава.Авторболее20научныхработ.
E-mail:antereykin@ngs.ru
УДК 625.143
Н.И. КАРПУЩЕНКО, Д.В. ВЕЛИЧКО, Е.С. АНТЕРЕЙКИН
РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ НАРАСТАНИЯ ИЗНОСА РЕЛЬСОВ И ВЕРОЯТНОСТЬ ИХ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ
ВКРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ
Встатье проанализировано влияние различных эксплуатационных факторов на величину износа рельсовв кривыхучасткахпути.Получены зависимостибокового износа и ширинырельсовой колеи от наработанного тоннажа при учете радиуса кривой и осевой нагрузки подвижного состава, позволяющие прогнозировать срок службы рельсов в кривых.
Ключевые слова: железнодорожный путь, рельс, боковой износ, ширина рельсовой колеи, кривой участок пути.
Срок службы рельсов в кривых во многом зависит от величины бокового износа, который, в свою очередь, определяется рядом эксплуатационных параметров пути
6
Н.И. Карпущенко, Д.В. Величко, Е.С. Антерейкин
(шириной рельсовой колеи, радиусом кривой, непогашенным ускорением, интенсивностью и силовым воздействием от подвижного состава, сроком эксплуатации и т.д.), вразнойстепенивлияющихнаинтенсивностьпроцессаизноса,которуюможноучесть методами математической статистики.
Статистические зависимости описываются математическими моделями процесса, т.е.регрессионнымивыражениями,связывающиминезависимыезначенияX(факторы) сзависимойпеременнойY(результативныйпризнак,функцияцели,отклик).Модельпо возможности должна быть простой и адекватной.
Суть регрессионного анализа сводится к установлению уравнения регрессии, т.е. вида кривой между случайными величинами (аргументами X и функцией Y), оценке тесноты связей между ними, достоверности и адекватности результатов измерений.
Различают однофакторные (парные) и многофакторные регрессионные зависимости.Парнаярегрессияприпарнойзависимостиможетбытьаппроксимированапрямой линией,параболой,гиперболой,логарифмической,степеннойилипоказательнойфункцией, полиномом и др. Двухфакторное поле можно аппроксимировать плоскостью, параболоидомвторогопорядка,гиперболоидом.Дляпеременныхфакторовсвязьможет быть установлена с помощью мерного пространства уравнениями второго порядка:
n |
n |
n |
|
Y b0 bi Xi |
bij Xi X j |
bii Xi2 , |
(1) |
i 1 |
i, j 1 |
i 1 |
|
где Y — функция цели (отклика) многофакторных переменных; Xi — независимые факторы; bi — коэффициенты регрессии, характеризующие влияние фактора Xi на функциюцели;bij —коэффициенты,характеризующиедвойноевлияниефакторовXi,Xj на функцию цели.
Критерием близости корреляционной зависимости между X и Y к линейной функциональной зависимости является коэффициент парной или просто коэффициент корреляцииr,показывающийстепеньтеснотысвязиXиYиопределяемыйотношением
r |
n XiYi Xi Yi |
, |
|
|
n Xi2 Xi 2 n Yi |
2 Yi 2 |
(2) |
||
гдеn—числоизмерений.Значениекоэффициентакорреляциивсегдаменьшеединицы. При r = 1,0 X и Y связаны функциональной связью (в данном случае линейной), т.е. каждомузначению X соответствует только одно значение Y. Если r < 1,0, то линейной связинесуществует.Приr=0линейнаякорреляционнаясвязьмеждуXиYотсутствует, номожетсуществоватьнелинейнаярегрессия.Обычносчитаюттеснотусвязиудовлетворительнойприr 0,5;хорошейприr = 0,8…0,85.Дляопределенияпроцентаразброса (изменчивости)искомой функции Y относительно ее среднего значения, определяемого изменчивостью фактора X, вычисляют коэффициент детерминации
kд = r2. (3)
Уравнение регрессии прямой можно представить выражением
|
|
r |
Y |
X |
|
. |
|
|
Y Y |
X |
(4) |
||||||
X |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
НапрактикечастовозникаетпотребностьвустановлениисвязимеждуYимногими параметрами X1, ..., Xn на основе многофакторной регрессии.
Многофакторныетеоретическиерегрессииаппроксимируютсяполиномамипервого или второго (1) порядка. Математические модели характеризуют стохастический процесс изучаемого явления, уравнение регрессии определяет систематическую, а ошибкиразброса—случайнуюсоставляющую.
7
ВестникСГУПСа.Выпуск28
Теоретическуюмодельмножественнойрегрессииможнополучитьметодамиматематического планирования, т.е. активным экспериментом, а также пассивным, когда точки факторного пространства выбираются в процессе эксперимента произвольно.
На ряде опытных участков Западно-Сибирской железной дороги (Инская, Заринская и Болотнинская дистанции пути) авторами в течение четырех лет велись наблюдениязаизносомрельсовиизменениемпараметроврельсовойколеивкривыхвпроцессе эксплуатации.
Путь в кривых опытных участков работает в различных условиях эксплуатации — бесстыковой и звеньевой путь, скорости движения поездов, от 60 до 120 км/ч, радиусы кривыхот296до598м,грузонапряженностьот78до110млн ткмбр./кмвгод(табл.1).
Таблица 1
Характеристики опытных и контрольных кривых на Западно-Сибирской железной дороге
Перегон км, ПК
1. Издревая – Жеребцово |
17пк9–18пк5 |
2. Издревая – Жеребцово |
19пк4–19пк9 |
3. Издревая – Жеребцово |
20пк3–20пк5 |
4. Издревая – Жеребцово |
20пк8–20пк10 |
Путь |
кривойРадиусR, м |
Профильi, ‰ |
кривойДлинаL, м |
наружногоВозвышениерельса h, мм |
Скрепление |
Шпалы |
./бркмтмлн,Гкм в год |
тоннажПропущенныйна начало ,наблюдениймлн т |
V |
V |
ширинаНачальнаяколеи после рельсовсмены, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, кмч/ |
кмч/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пасс |
гр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
II |
337 |
П 6,3 |
573 |
99 |
КБ |
Ж.б. |
58,3 |
0 |
70 |
60 |
1530 |
II |
393 |
П 3,5 |
360 |
89 |
КБ |
Ж.б. |
58,3 |
22,0 |
70 |
60 |
1520 |
I |
627 |
П 0,8 |
270 |
80 |
ДО |
Дер. |
71,7 |
496,2 |
70 |
60 |
1538 |
I |
552 |
С 2,3 |
349 |
85 |
ДО |
Дер. |
71,7 |
496,2 |
70 |
60 |
1528 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Втабл.2приведеныпараметрырельсовойколеинаопытныхучасткахдлиной250 м
вкруговых кривых № 1–4 и корреляционные зависимости между боковым износом и параметрами колеи.
Таблица 2
Параметры опытных участков в кривых и корреляционные зависимости между ними и боковым износом рельсов
№ |
|
Радиус, м |
|
Уровень, мм |
Ширина колеи, мм |
Непогашенное |
Боковой износ, |
|||||||||
|
|
ускорение, м/с2 |
|
мм |
|
|||||||||||
кривой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rcp |
R |
|
rR |
Ycp |
Y |
rY |
Scp |
S |
rS |
н.ср |
|
r |
hcp |
h |
rh |
1 |
337 |
67,52 |
|
0,607 |
99 |
10,68 |
0,246 |
1540 |
2,45 |
0,542 |
0,52 |
0,001 |
0,773 |
10,1 |
1,49 |
1 |
2 |
393 |
94,45 |
|
0,683 |
89 |
7,46 |
0,265 |
1535 |
3,27 |
0,735 |
0,44 |
0,001 |
0,736 |
9 |
1,18 |
1 |
3 |
627 |
92,44 |
|
0,655 |
79 |
8,19 |
0,235 |
1535 |
3,93 |
0,755 |
0,12 |
0,001 |
0,735 |
6,6 |
2,95 |
1 |
4 |
552 |
84,43 |
|
0,680 |
85 |
6,86 |
0,3 |
1535 |
6,3 |
0,435 |
0,16 |
0,001 |
0,752 |
7 |
4,5 |
1 |
Графическиеизображенияодногоизпромероввеличиныбоковогоизноса,ширины колеи, радиуса, уровня и непогашенного поперечного ускорения на длине опытного участка кривой № 1 приведены на рис. 1. Графики корреляционных зависимостей между указанными параметрами приведены на рис. 2 и 3.
8
Н.И. Карпущенко, Д.В. Величко, Е.С. Антерейкин
Рис. 1. Взаимосвязь между боковым износом и шириной колеи, радиусом кривой, уровнем и непогашенным ускорением в кривой № 1
9
ВестникСГУПСа.Выпуск28
Рис. 2. График корреляционной зависимости между боковым износом и радиусом кривой
Рис. 3. График корреляционной зависимости между боковым износом и непогашенным ускорением
10