Проект модернізації колії

ЗМІСТ Вступ

1. Загальний розділ

1.1 Загальна характеристика ділянки, що підлягає модернізації

1.2 Проектувальні заходи щодо ділянки модернізації

2. Техніко-економічне обґрунтування вибору конструкції колії

2.1 Загальні положення

2.2 Визначення ефективності збільшення довжини рейкових плітей

3. Організація і технологія модернізації колії

3.1 Загальні положення

3.2 Технологія заміни рейко-шпальної решітки

3.3 Технологія улаштування безстикової колії з довгими рейковими плітями

4. Розрахунки безстикової колії на міцність та стійкість

4.1 Загальні положення

4.2 Розрахунок будови колії на міцність

4.3 Розрахунки безстикової колії на стійкість

4.4 Визначення температурних умов укладання й експлуатації безстикової колії

5. Визначення кошторисної вартості з модернізації верхньої будови колії на ділянці Жмеринка-Ярошенка

6. Заходи з охорони праці та безпеки руху поїздів при виконанні робіт в процесі модернізації колії

6.1 Характеристика проектованого об`єкту

6.2 Аналіз потенційних небезпек на об`єкті

6.3 Заходи по створенню безпечних умов праці

6.4 Розрахунок захисного занулення

7. Визначення температурних умов улаштування безстикової колії з урахуванням зміни її стану в процесі експлуатації

7.1 Основні положення існуючої методики розрахунку безстикової колії

7.2 Особливості розрахунків безстикової колії з урахуванням зниження службових властивостей рейок

1. ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

1.1 Загальна характеристика ділянки, що підлягає модернізації

Ділянка залізниці, що підлягає модернізації - двоколійна електрифікована, обладнана автоблокуванням. Загальна довжина модернізації колії становить 20,244 км. Ділянка розташована в межах Жмеринської дистанції колії Південно-західної залізниці. Вантажонапруженість ділянки складає: для парної колії - 21.3 млн. т км брутто на 1 км за рік; для не парної колії - 25.3 млн. т км брутто на 1 км за рік. Система руху на ділянці - вантажна та пасажирська. Серії локомотивів, що обертаються: ВЛ-60,80 ЧС-4. Швидкість вантажних потягів складає 80 км/год, а пасажирських — 120км/год. Після виконання модернізації колії швидкість пасажирських потягів в прямих становитиме 140 км/год, а в кривих — дивись таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 Відомість розрахунку підвищення зовнішньої рейки в кривих на ділянці Жмеринка-Ярошенка.

Мінімальний радіус кривої складає 558 м, а максимальний уклон -9.0‰. Верхня будова колії має наступні характеристики:

а) тип рейок — Р65;

б) шпали — залізобетонні;

в) рід баласту — щебінь;

г) товщина баласту під шпалою — 40 см.

На ділянці модернізації укладена безстикова колія. В межах ділянки, що ремонтується розташовано:

а) роздільних пунктів — 1: станція Ярошенка б) стрілочних переводів — 9: на станції Ярошенка в) переїздів — 2: на кілометрах 25/43

г) пасажирських платформ — 2: на кілометрах 1123,1144.

д) залізобетонних труб — 4:

В плані колія виражена: прямих — 11,817 км (68%);

кривих — 8,427 км (42%).

В процесі експлуатації криві зберегли своє проектне положення.

Модернізація на даній ділянці призначається в зв’язку з тим, що існуюча верхня будова колії пропустила понад 500 млн.т. брутто і більше не задовольняє експлуатаційним вимогам.

1.2 Проектувальні заходи щодо ділянки модернізації

План запроектований з умов мінімально можливих рихтувань і розміщення кривих в межах існуючого земляного полотна із збереженням існуючої ширини узбіччя і габарита щогл світлофорів. Довжини перехідних кривих забезпечують розгін підвищень уклоном 1 ‰ і менше.

Поздовжній профіль запроектований у відповідності з технічними умовами проектування (СНиП — 39−76) та умовою виконання робіт на існуючому земляному полотні.

Поздовжній профіль запроектований підйомками. Вирізка щебеню зі шпальних ящиків і нижче підошви шпали допущена в місцях викривлення профілю, де їх усунення без вирізки викликає надвеликі обсяги робіт.

Поздовжній профіль колії запроектований з урахуванням габаритності платформ по горизонталі і вертикалі.

Величина підвищення зовнішньої рейки в кривих визначена по середньозваженій квадратичній швидкості руху всіх категорій потягів, що обертаються на ділянці.

Поперечні профілі земляного полотна запроектовані у відповідності до «Альбому типових поперечних профілів баластної призми» .

Ширина основної площадки земляного полотна забезпечує розташування баластної призми важкого типу із збереженням мінімально допустимої ширини узбіччя.

Крутість укосів земляного полотна 1:1,5.

По всій ділянці модернізації колії по земляному полотну передбачені роботи по зрізу узбіччя. Баласт в місцях підрізки і відходи від очистки щебеню видаляються за межі земляного полотна.

На ділянці передбачається укладка безстикової колії з рейками Р65 і щебеневим баластом. Щебеневий баласт повинен бути очищений на глибину не менш 40 см під шпалою. Очистка щебеня передбачена машиною RM — 80.

Інвентарні рейки після ущільнення баластної призми повинні бути замінені зварними рейковими плітями.

На ділянці модернізації переїзди були відремонтовані у 2007 році. Пасажирські платформи по станції Ярошенка, та зупиночних пунктах ремонтувати не передбачається. Залізобетонні труби, що знаходяться в межах ділянки, переулаштовуватись не будуть.

В межах станції також вкладається безстикова колія на залізобетонних шпалах. Баласт після вирізки біля платформ видаляється з навантаженням на платформи і вивозиться за межі станції.

На ділянці модернізації :Жмеринка-Ярошенка по земляному полотну передбачено наступні види робіт:

1 На ділянці кювети замулені або засипані, що не забезпечує відвід води. Проектом передбачено розчистку і заглиблення кюветів, а також нарізку нових кюветів.

2 Проектом передбачено зрізка завищеного узбіччя на всьому протязі модернізації ділянки.

3 Після підняття колії проектом передбачено досипання узбіччя в місцях де це необхідно.

Покілометрові відомості обсягів робіт з верхньої будови колії, з земляного полотна та облаштування наведені в таблицях 1.2 -1.4.

Таблиця 1.2 По кілометрова відомість обсягів робіт з верхньої будови колії

Таблиця 1.3 По кілометрова відомість обсягів робіт з земляного полотна

Таблиця 1.4 По кілометрова відомість обсягів робіт з облаштування

1.2.1 Розробка перебільшеного профілю колії

Вихідними даними для проектування є відмітки існуючої головки рейки 1ГР, низу баластного шару НБШ, товщина існуючого баластного шару.

Поздовжній профіль існуючої колії повинен бути приведений у відповідності до сучасних норм, пред’явленими ПТЕ, СНиП, Технічними вказівками [1], і з урахуванням конструктивної висоти проектної верхньої будови колії

(1.1)

де: — товщина піщаного баласту; - товщина щебеневого баласту під шпалою; - товщина шпали; - висота проектної рейки з підкладкою.

Низ баластного шару можна визначити за формулою

(1.2)

де: — висота існуючої верхньої будови колії.

Відмітка РГР обчислюється відносно відмітки ІГР

(1.3)

де: — товщина щебеневого баласту;

— різниця між товщиною проектної і існуючої шпали;

— різниця між висотою проектної і існуючої рейки.

Існуючий баласт сильно забруднений, тому відмітка розрахункової головки рейки визначається за формулою

(1.4)

При збільшенні товщини баластної призми збільшується і її ширина знизу, що призводить до зменшення узбіччя. Тому збільшувати висоту баластної призми можна до тих пір, доки ширина узбіччя не зменшиться до мінімальної величини, прийнятої для даної лінії залізниці. Для того, щоб уникнути небажаних робіт, зрізок або розширення основної площадки, необхідно проектну лінію розташувати так, щоб витримати умову

(1.5)

Внаслідок модернізації, ІГР займає нове положення, яке називається ПГР. Такі зміни досягаються шляхом підіймання колії на баласт або зрізки існуючою баласту при достатній його товщині. Зміну положення ІГР викликає:

а) підіймання коли ІГР за рахунок збільшення товщини баласту або підвищення відмітки основної площадки земляного полотна піднімається на визначену висоту

(1.6)

б) зрізка, коли ПГР<�ІГР, тобто за умовою, проектування поздовжнього профілю не можна витримати нерівність ПГР? РГР

(1.7)

При проектуванні поздовжнього профілю необхідно намагатися, щоб підіймання не відрізнялись різко між собою, в іншому випадку механізована реконструкція профілю буде ускладнена.

При різниці ухилів елементів більш ніж 2,8 уводиться поправка на вертикальну криву

(1.8)

де: К — відстань від ближчого початку вертикальної кривої до точки, що розглядається, м.

1.2.2 Розробка схеми розкладання рейкових плітей Укладання рейкових плітей безстикової колії на ділянці проводиться після виконання модернізації колії з укладанням інвентарних рейок типу Р65 довжиною 25 м на роздільному скріпленні типу КБ, залізобетонних шпал з епюрою 1840 шт/км на щебеневому баласті товщиною 40 см під шпалою.

— Загальна довжина ділянки модернізації колії - 20.244м. безстикової колії.

Розрахунком передбачається укладання температурно-напруженої безстикової колії без періодичної розрядки напружень по всій ділянці.

Остаточна довжина рейкових плітей визначається натурним проміром після укладання інвентарних рейок і ретельного виправлення колії в плані і профілі.

Всього на ділянці передбачається укласти 28 пару рейкових плітей і 16комплектів ізолюючих стиків, з яких 12 комплектів — клеєболтових і 4 комплекта — збірних.

Оскільки зі збільшенням довжини рейкових плітей ефективність безстикової колії зростає, то після проведення модернізації ділянки передбачається впродовж півроку зварювання рейкових плітей до довжини блок — ділянки. У зв’язку з тим, що за півроку температура повітря не зможе досягнути своїх екстремальних значень, то замість зрівняльних прольотів будуть укладені рейкові вставки довжиною 10 м. З'єднання плітей, зварених до довжини блок-ділянки, буде за рахунок застосування клеєболтових стиків підвищеної міцності. Використання таких стиків згідно з не потребує улаштування зрівняльних прольотів. Зразок високоміцного ізолюючого стику наведений на рисунку 1.1

Розрахунком передбачається укладання рейкових плітей безстикової температурно-напруженої колії в прямих і кривих ділянках без сезонної розрядки напружень з укороченням внутрішньої нитки в кривих на величину, що визначається розрахунками.

Зазор між рейковими вставками орієнтовно приймається рівним 1 см.

Розкладання і з'єднання рейкових плітей між собою і з ланковою колією виконуються у суворій відповідності до [1], ПТЕ, інструкції і технологічних процесів.

Зварка рейкових плітей виконується електроконтактними способом на РЗП з наступним транспортуванням до місця укладання.

Клеєболтові стики передбачаються бути вклеєними в рейку довжиною 10 м.

1 — болт; 2 — ізолююча втулка; 3 — рейка; 4 — повнопрофільна металева накладка; 5 — ізоляційна прокладка; 6 — гайка; 7 — шайба; 8 — клейка паста; 9 — металева обичайка.

Рисунок 1.1 Високоміцний ізолюючий стик

1.2.3 Визначення температурних умов укладання і експлуатації рейкових плітей

І Характеристика колії:

1 Тип рейок — Р65;

2 Шпали залізобетонні - 1840 шт/км в прямих і 2000 шт/км в кривих R?1200м.

3 Баласт — щебінь.

4 В обороті знаходяться наступні локомотиви: ЧС-4 пасажирський зі швидкістю 120 км/год; ВЛ-60,80 — вантажний зі швидкістю 80 км/год.

5 Температура рейок для станції Жмеринка:

Річна температура амплітуда Т_А =84⁰С.

II Режим експлуатації безстикової колії і межі температурного інтервалу закріплення плітей.

1 В прямій ділянці колії:

Локомотив ЧС-4 V-120 км/год:

[Т] = 86 + 54 — 10=130°С>Т_А,

Локомотив ВЛ-80, V = 80 км/год:

[Т] = 83 + 54 — 10 =127°С > Т_А,

Якщо [Т] > Т_А, то при максимальній швидкості локомотива безстикову колію можна експлуатувати в прямих ділянках колії без сезонної розрядки напружень.

Межі інтервалу закріплення:

Локомотив ЧС-4, V-120 км/год:

maxt₃=-37+86 = 49 °C,

mint₃=58−54 = 4 °C.

Локомотив ВЛ-80,

V = 80 км/год:

maxt₃ = -37+83 = 46 °C,

mint₃=58−54 = 4 °C.

В кривих

R = 800м:

Локомотив ЧС-4, V-120 км/год:

[Т] = 85 + 47- 10=122°С>Т_А,

ruaxt₃=-37+85 = 48 °C,

mint₃=58−47 = 11 °C.

Локомотив ВЛ-80,

V = 80 км/год:

[Т] = 75+47- 10=112⁰С>Т_А,

maxt₃ = -37+75 = 38 °C,

mint₃=58 — 47= 11 °C.

В кривих

R = 600м:

Локомотив ЧС-4, V-120 км/год:

[Т] = 81 +42 — 10= 113°С> Т_А,

maxt₃ = -37+ 81 = 44 °C,

min t₃=58−42= 16 °C.

Локомотив ВЛ-80,

V = 80 км/год:

[Т] = 72 + 42- 10=104°С>Т_А,

maxt₃ = -37 + 72 = 35 °C,

mint₃ = 58 — 42 = 16 °C.

Таблица 1.5 Температурні інтервали закріплення рейкових плітей безстикової колії

Примітка — Оскільки передбачається укладка довгих рейкових плітей, то нижня межа інтервалу закріплення повинна бути не менше, ніжна 8 °C вище від нижньої межі встановленої для коротких рейкових плітей. Всі розрахунки безстикової колії на міцність і стійкість в цьому пункті виконані за допомогою таблиць, наведених в.

Більш детально методика розрахунків безстикової колії на міцність і стійкість розглядається у 4 розділі даного дипломного проекту.

1.2.4Визначення строків служби рейок за дефектністю (за одиночним виходом) В сучасних умовах експлуатації строки служби рейок в прямих і кривих радіусом 1000 м насамперед визначається їх виходом по дефектності, яка враховується або загальною кількістю рейок, що вилучаються з колії на 1 км за весь їх строк служби, або їх найбільшим річним виходом на 1 км — .

Передчасний вихід рейок по дефектності (до набуття допустимого зносу) відбувається внаслідок цілого ряду причин, пов’язаних або з недоліками виготовлення рейок, або недоліками утриманням колії, або з ненормальним впливом рухомого складу чи інших причин. В цілях забезпечення безпеки руху поїздів дефектні рейки повинні бути замінені в межах строку їх життєздатності, тобто до того часу, поки дефект не досягає небезпечного рівня.

Для прикладу порівняння сроку служби рейок до вилучення їх з коліїї за наявності дефектів розглянемо одні з найбільш розповсюджених варіантів конструкції ВБК:

1. Рейки Р65, епюра шпал 1840 шт/км, скріплення КБ, товщина баласту h_б = 55 см

2. Рейки UIC60, епюра шпал 1840 шт/км, скріплення КБ, товщина баласту h_б = 55 см

3. Рейки Р65, епюра шпал 1840 шт/км, скріплення КПП-5, товщина баласту h_б = 55 см Для визначення сумарного виходу рейок по дефектності, шт/км, за строк проходу тоннажу Т (млн. т брутто) використовуємо формулу (1.15)

(1.10)

де — погонна маса рейки, кг;

0,85;

— річна вантажонапруженість в рік перед ремонтом, млн. т км/км за рік;

— середньозважене по тоннажу динамічне навантаження на вісь, т/вісь, яке визначаємо за формулою (1.16)

(1.11)

де 0,012;

— середньозважена по тоннажу швидкість по ділянці, км/год;

— середньозважене статичне навантаження на вісь, т/вісь, що визначаємо з виразу:

(1.11 -а) де ?_лок, ?_ваг, — частка по вазі коліс локомотивів і вагонів у поїзді. Фактори, що впливають на одиночний вихід рейок враховуються як добуток коефіцієнтів:

. (1.12)

Коефіцієнти, що входять до формули (1.12) знаходяться наступним чином:

— - вплив довжини рейок, м, знаходиться по формулі:

; (1.13)

— для ланкової колії

;

— для безстикової колії .

— - вплив радіуса кривизни колії в плані, м, знаходиться по формулі:

. (1.14)

(Причому, при 1200 м слід прийняти с = 0. При 1200 м с = 800 м). Проведення в кривих різних заходів, що змінюють умови взаємодії рухомого складу і колії (наприклад, змащування бокових робочих граней рейок), враховуються величиною. При відсутності заходів = 1. Якщо ці заходи прирівнюють вихід рейок на кривих з виходом рейок на прямих, то = 0. Приймаємо, що = 0, тоді

.

Якість рейок враховується коефіцієнтом. Для об'ємно загартованих рейок сучасного виробництва можна прийняти 1,75.

Вплив якості підрейкової основи враховано коефіцієнтом (дерев'яні чи залізобетонні шпали, плитна або інша основа) і коефіцієнтом (що враховує епюру укладання шпал, їх конструкцію та конструкцію скріплень). Коефіцієнт визначаємо з формули:

(1.14 -а) де — коефіцієнт, що враховує конструкцію верхньої будови колії (конструкцію шпал і епюру їх укладання, конструкцію скріплень і тип рейок). Коефіцієнт визначено по формулі (2.6). Тоді розрахунки по формулі (1.14-а), коефіцієнтів для прийнятих варіантів ВБК дали такі результати: =1,95; =1,91; =1,97. Вплив кліматичних умов —, своєчасності і якості утримання колії -, вплив будь-якого іншого фактору — коефіцієнтом. Якщо на колії з залізобетонними шпалами застосовуються прокладки підвищеної пружності, то одиночний вихід рейок буде не більше ніж на колії з дерев’яними шпалами, тому для шпальної основи можна прийняти =1. Для щебеневого баласту 1; для звичайного справного земляного полотна 1; для середьомережевих умов 1; 1; якщо вплив будь-яких інших факторів спеціально не враховується, то інші значення =1.

Користуючись формулою (1.12) рахуємо добуток коефіцієнтів. Для прийнятих шести варіантів ВБК колії значення відповідно дали такий результат:

— для першого варіанту =7,22; для другого варіанту -7,07; для третього варіанту -7,30.

Після розрахунку значень, користуючись формулою (1.10), визначаємо сумарний одиночний вихід рейок, шт/км в залежності від пропущеного тоннажу, млн. т брутто. Розрахунки виконано в табличному вигляді по рокам (див. табл. 2.16). Значення допустимого пропущеного по рейкам тоннажу (Т) визначається з табл. 2.16 у відповідності до встановлених нормативів сумарного одиночного виходу рейок 5 шт/км.

Розрахунковий сумарний одиночний вихід рейок по дефектності на розрахунковий рік перед ремонтом колії буде рівним таким значенням:

— для першого варіанту (рейки Р65 зі скріпленнями КБ і епюрою шпал 1840 шп/км):

— для другого варіанту (рейки UIC60 зі скріпленнями КБ і епюрою шпал 1840 шп/км):

— для третього варіанту (рейки Р65 зі скріпленнями КПП-5 і епюрою шпал 1840 шп/км):

Далі наведена графічна залежність сумарного одиночного виходу рейок на 1 км по дефектності? (шт/км) в залежності від пропущеного тоннажу Т (млн. т брутто) для прийнятих сучасних варіантів конструкції верхньої будови колії (варіанти 1−3 при різних типах рейок, різних епюрах шпал і різних скріпленнях).

Найбільший річний вихід рейок, шт/км в рік перед ремонтом визначаємо по формулі для кожного з варіантів конструкцій ВБК:

— в першому варіанті:

(1.15)

де; (1.16)

— в другому варіанті:

де ;

— в третьому варіанті:

де ;

Таблиця 2.16 Розрахунок сумарного одиночного виходу рейок, шт/км в залежності від пропущеного тоннажу Т млн. т брутто

Найбільший допустимий річний вихід рейок на 1 км встановлений =2шт/км нарік — для усіх типів рейок.

При цьому порогові значення допустимого пропущеного тоннажу брутто, після проходу якого необхідна перша суцільна заміна рейок, згідно Положень і [4], встановлені наступними:

а) для рейок без термозміцнення:

— типу Р50 — 350 млн. т брутто;

— для типу UIC60, Р65 і Р75 — 550 (650) млн. т брутто;

б) для рейок з термозміцненням:

— типу Р50 — 420 млн. т брутто;

— для типу UIC60, Р65 і Р75- 700 (800) млн. т брутто;

В дужках наведені нормативи для безстикової колії, без дужок — для ланкової колії.

Як видно з таблиці 2.16 і графіків залежності одиночного виходу рейок ? від пропущеного тоннажу (рис. 2.1) отримані розрахункові значення пропущеного тоннажу в рік перед ремонтом Т для ділянки колії, що розглядається, у трьох варіантах верхньої будови колії виявились більшими, ніж це встановлено нормативним документом.

Розрахункові показники річного виходу рейок ?₁ в рік перед ремонтом для всіх прийнятих варіантів верхньої будови колії виявились меншими в порівнянні з прийнятими нормативами ?_1доп=2 шт/км за рік.

Визначаємо розрахунковий строк служби рейок по дефектам за формулою (1.9) для усіх розглянутих варіантів ВБК:

— перший варіант:

;

— другий варіант:

;

— третій варіант:

;

2. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ КОНСТРУКЦІЇ КОЛІЇ

2.1 Загальні положення Останні роки в колійному господарстві характеризуються гострою нехваткою матеріалів верхньої будови колії і насамперед дерев’яних шпал, пов’язану з недостатнім його фінансуванням. Тому у цій ситуації, що склалася, найбільш прогресивною і найбільш економічною конструкцією колії є безстикова колія на залізобетонних шпалах. Використання залізобетонних шпал дає економію гостродефіцитних дерев’яних.

Але крім цього безстикова колія має низку наступних безперечних переваг:

— зменшення коливань рухомого складу, що позначається на взаємодії його з залізничною колією, тому його рух стає більш плавним;

— значне скорочення зламів рейок в зоні стику та зменшення кількості виникнення стикових дефектів, як наслідок цього підвищення надійності роботи колії та забезпечення безпеки руху поїздів;

— зменшення опору руху поїздів, що призводить до економії енергоносіїв та видатків на утримання рухомого складу;

— зниження трудових витрат і витрат матеріалів на ремонти та поточне утримання колії на 25−30%;

— скорочення витрат на улаштування і утримання засобів системи автоблокування та подачі струму.

Поряд з вказаними перевагами безстикова колія, а насамперед з короткими рейковими плітями, має і суттєві недоліки. Одним із недоліків такої конструкції є наявність зрівняльних прольотів. Зрівняльні прольоти становлять найбільш слабке місце. Як показує досвід з експлуатації безстикової колії, в зоні зрівняльних прольотів інтенсивно накопичуються залишкові деформації. Саме ліквідація цих деформацій є найбільш складною роботою, що призводить до значних матеріальних і трудових витрат. Приблизно 40% робіт з виправлення безстикової колії припадає на зрівняльні прольоти. Оскільки в зоні зрівняльних прольотів діють значні сили динамічного характеру, то це призводить до підвищеного виходу матеріалів верхньої будови колії.

Значне збільшення виходу елементів верхньої будови колії в зрівняльних прольотах, більші обсяги робіт по виправленню нерівностей колії в профілі і плані та ряд додаткових робіт призводять до суттєвого збільшення трудових витрат. Це збільшення має місце головним чином в межах зрівняльних прольотів і рухомих кінців рейкових плітей. Як показують дослідження, до 70% всіх витрат при поточному утриманні безстикової колії складають витрати на утримання зрівняльних прольотів і температурно-рухомих кінцевих ділянок рейкових плітей, тобто питомі витрати у зрівняльних прольотах в 6−8 разів більше ніж на пліті.

Для ліквідації вищевказаних недоліків безстикової колії впроваджуються наступні заходи:

— зменшення жорсткості колії на залізобетонних шпалах за рахунок укладання прокладок підвищеної пружності;

— вдосконалення проміжних скріплень;

— укладання в зрівняльні прольоти термозміцнених рейок;

— виконання в межах зрівняльного прольоту та на відстані 12,5 м від кінців плітей під час середнього ремонту переборки і заміни непридатних проміжних скріплень, наплавлення рейкових кінців.

— поліпшення системи ремонтів та утримання безстикової колії.

Найголовнішим заходом, за рахунок якого можна суттєво збільшити економічну ефективність, а також і надійність такої колії, є скорочення числа зрівняльних прольотів. Скорочення можна досягнути шляхом укладання довгих рейкових плітей.

Як відомо, рейкові пліті можуть бути необмеженої довжини, проте на практиці цьому перешкоджають місцеві умови (стрілочні переводи, штучні споруди, криві малих радіусів).

Виходячи з графіку виходу рейок в конструкції безстикової колії, який приведено на листі 3, видно, що зі збільшенням довжини сумарний вихід рейок зменшується.

Проте після 2000 м сумарний вихід рейок зменшується незначно. Отже, при укладанні довгих рейкових плітей бажано, щоб їх довжина була не менш за довжину блок-ділянки.

Остаточне рішення про довжину рейкових плітей повинно прийматись на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням місцевих умов експлуатації.

2.2 Визначення ефективності збільшення довжини рейкових плітей Як вже було зазначено вище, найбільш слабким місцем безстикової колії є зрівняльний прольот, на утримання" якого припадають значні витрати матеріальних і трудових ресурсів. Тому скорочення кількості прольотів за рахунок збільшення довжини рейкових плітей є найбільш дієвим заходом підвищення ефективності безстикової колії. Очевидно, що безстикова колія з рейковими плітями понад 800 метрів потребує менших витрат за рахунок такого скорочення, ніж безстикова колія з плітями до 800 метрів.

Розрахунки ефективності збільшення довжини рейкових плітей виконуються без урахування економії під час виконання середнього ремонту, тому що у порівнянні з поточним утриманням її величина не досить значна. В межах дипломного проекту для полегшення обчислень величиною цієї економії можна знехтувати.

Витрати на поточне утримання 1 км колії визначаються за формулою

(2.1)

де: 12 — число місяців у році;

Р_ПУ — середньомісячна ставка для однієї штатної одиниці:

К_п — коефіцієнт додаткових нарахувань до фонду заробітної плати (приймається К_П = 1,3);

Н_ПУ — норма витрат робочої сили на утримання 1 км колії (для заданих умов експлуатації Н_Пу = 0,665 люд. на рік на 1 км розгорнутої довжини колії)

грн., (2.2)

де: 3,35 — погодинна середньомісячна ставка для середнього розряду 3,1, грн/год;

8 — кількість годин у робочому дні;

22 — середня кількість робочих днів у місяці.

Тоді

грн.

Для визначення витрат на 1 км безстикової колії із зрівняльними прольотами в залежності від довжини плітей, від загальних витрат на 1 км безстикової колії необхідно перейти до витрат на один зрівняльний проліт і 1 км плітей.

Одна пара плітей і один зрівняльний проліт мають довжину

(2.3)

де: L_ПЛ — довжина пліті;

— довжина зрівняльного прольоту.

Кількість зрівняльних рейок залежить, як відомо, від довжини плітей, що з'єднуються, і наявності ізолюючих стиків (при довжині плітей коли їх напівсума складає більше 600 м, відповідно з Технічними вказівками [1], кількість зрівняльних рейок приймається рівною трьом).

Отже,

м Довжина рухомих кінців плітей становить 60−70м, тобто середня величина — 65 м. Таким чином, довжина зрівняльного прольоту з двома рухомими кінцями плітей становитиме

м, (2.4)

При існуючій середній довжині плітей 540 м протягом зрівняльного прольоту і двох рухомих кінців плітей витрачається 70% трудових витрат, а в межах пліті без рухомих кінців (540−130=410м) — 30%. Отже, витрати на поточне утримання ділянки колії довжиною L будуть складати

(2.5)

в тому числі на довжині витрати складатимуть

(2.6)

грн./км, а на частині пліті без рухомих кінців ;

(2.7)

грн/км.

Питомі витрати а_пл на поточне утримання 1 км пліті без рухомих кінців складатимуть

(2.8)

а_пл = 0,421? 6116,51 = 2575,05 грн, а загальні витрати на 1 км безстикової колії разом із зрівняльними прольотами в залежності від довжини плітей будуть дорівнювати

(2.9)

Після відповідних перестановок та перетворень, а також спрощень з урахуванням того, що довжина довгих плітей непомірно більша, ніж довжина зрівняльних прольотів, формула (2.9) буде мати вигляд

(2.10)

де — довжина рейкової пліті в км.

Щоб побачити, як змінюються витрати на поточне утримання безстикової колії в залежності від довжини рейкових плітей, задамося рядом значень довжини. Розрахунки зручно вести у табличній формі.

Таблиця 2.1 Залежність загальних витрат на 1 км безстикової колії разом зі зрівняльними прольотами від довжини рейкових плітей.

Як видно з цієї таблиці і графіку, поступове збільшення довжини рейкових плітей приводить до зменшення загальних витрат на поточне утримання 1 км безстикової колії. Але приблизно вже після 2 км витрати починають зменшуватись незначно, тобто мінімальна довжина рейкових плітей повинна досягати довжини блок-ділянки, бо такої довжини відбувається значне зниження витрат на утримання.

Порівняємо за витратами існуючу безстикову колію з короткими рейковими плітями з майбутньою, де планується улаштувати довгі рейкові пліті.

Сумарна довжина існуючих рейкових плітей складає м, а всього укладено 21 пліть, звідси середня довжина дорівнює

м Користуючись побудованим графіком, визначаємо загальні витрати, які складають грн/км.

Після проведення модернізації колії буде укладена безстикова колія з високоміцними ізолюючими стиками, яка за своєю температурною роботою аналогічна до температурної роботи безстикової колії з безперервними рейковими плітями такої ж довжини. Таку конструкцію планується укласти на всьому перегоні.

Аналізуючи формулу (2.10) бачимо, що зі збільшенням довжини рейкової пліті загальні витрати зменшуються. При укладанні рейкових плітей довжиною з перегін можна припустити, що укладається пліть необмеженої довжини. З математики відомо: якщо знаменник прямує до нескінченості, то дріб дорівнює нулю. Виходячи з нього формула (2.10) спрощується і має вигляд

(2.11)

тобто при укладанні безстикової колії з плітями довжиною до перегону загальні витрати становитимуть

грн/км Економія за рахунок укладання такої колії визначається за формулою

(2.12)

грн/км, або на всю ділянку

грн/км, За такою методикою можна обчислити економію від укладання рейкових плітей довжиною до блок-ділянки. Довжина блок-ділянки приблизно складає від 1,2 км до 2,6 км. Орієнтуючись на ці граничні значення довжини, в таблиці 2.1 знаходимо загальні витрати. Тоді економія для блок-ділянки протяжністю 1.2км у порівнянні з існуючою довжиною плітей дорівнює

грн/км, а для 2,6 км

грн/км, Як видно з виконаних розрахунків, безстикова колія з довгими рейковими плітями, що з'єднані між собою високоміцними ізолюючими стиками, дає найбільшу економію. Отримані від цього кошти можна спрямовувати на покращення обслуговування колії, забезпечуючи її стабільну і безперебійну роботу. Утримання колії у відмінному стані дає змогу зменшити витрати на ремонт рухомого складу за рахунок зменшення динамічних сил під час його руху.

3. ОРГАНІЗАЦІЯ І ТЕХНОЛОГІЯ МОДЕРНІЗАЦІЇ

3.1 Загальні положення На ділянці колії, що підлягає модернізації, укладена безстикова колія. Відомі два основних методи заміни старої безстикової колії:

— зі збереженням цілісності плітей;

— з розрізанням рейкових плітей на частини довжиною 12,5 м або 25 м.

Останній метод використовується, коли рейкова пліть має знос понад допустимі норми. Коли ж після обстеження пліть планується укласти на менш вантажонапруженій ділянці, використання цього методу недоцільне, тому що місця розрізання бензорізом потребують додаткового обрізання рейкорізним верстатом РЗП. Обрізані кінці рейок йдуть на переробку в металобрухт. Розрізання рейкової пліті за допомогою рейкорізних верстатів досить довге за часом і досить велике за витратами. До цього ж розрізані частини потребують повторного зварювання на РЗП.

Виходячи з цього, на ділянці модернізації запланована заміна безстикової колії зі збереженням цілісності рейкових плітей. Збережена пліть може бути укладена на менш вантажонапруженій ділянці або використана для підсилення колійного господарства приймально-відправних колій.

Модернізація ділянки колії зі збереженням цілісності рейкових плітей виконується за сім основних етапів.

Перший — проектно-вишукувальний, на якому виконуються діагностика земляного полотна і баластної призми, вишукувальні роботи, розробка проекту. Всі ці роботи виконуються заздалегідь.

Другий — підготовчий, у якому виконується заміна плітей безстикової колії інвентарними рейками за спеціальним технологічним процесом.

Третій — підготовчий, у якому виконується підготовка ділянки до основних робіт.

Четвертий — основний, в якому стара рейко-шпальна решітка замінюється на нову.

П’ятий — основний, в якому баластна призма очищується від сміття на необхідну глибину.

Шостий — опоряджувальний, у якому виконуються остаточна виправка колії у плані і профілі, опорядження колії, очищення і ремонт відповідних споруд.

Сьомий — опоряджувальний, у якому інвентарні рейки замінюються на пліті за спеціальним технологічним процесом.

Окремим етапом після модернізації колії є зварювання коротких рейкових плітей в довгі. Цей етап може виконуватись як силами КМС, так і силами дистанції колії.

Зварювання рейкових плітей виконується електроконтактним способом на РЗП з наступним транспортуванням до місця укладання. Зварювання коротких рейкових плітей в довгі також виконується електроконтактним способом безпосередньо в колії. Зварювання рейкових плітей в колії виконується пересувною рейкозварювальною машиною ПРЗМ.

Процес заміни інвентарних рейок новими плітями складається з:

— доставки зварних рейкових плітей до місця укладання;

— усунення інвентарних рейок і укладання зварних плітей безстикової колії;

— евакуація знятих з колії інвентарних рейок.

На початку впровадження безстикової колії всі ці роботи виконувались вручну. Згодом було запроваджено різне навісне обладнання для укладальних кранів. Інженером Костенко І.Д. було розроблено спеціальна траверса до підіймальної лебідки укладального крану, за допомогою якої одним краном проводилось укладання зварних рейкових плітей, другим, що йде попереду — зняття і навантажування інвентарних рейок.

На сучасному етапі відомі такі основні засоби заміни інвентарних рейок плітями: навісне обладнання для укладальних кранів; пристрої саночного типу; візки різноманітних конструкцій.

Всі ці засоби використовуються при насуванні плітей, що були попередньо вивантажені всередину колії. Таке попереднє вивантаження має ряд недоліків: вивантаження виконується як окрема робота, що погребує перерви в русі поїздів, тривалий час знаходження всередині колії рейкових плітей призводить до їх угону; пліті, що лежать всередині колії, перешкоджають виконанню колійних робіт.

Тому доцільно укладання рейкових плітей без їх попереднього вивантаження під час заміни інвентарних рейок.

Під час виконання модернізації колії при укладанні рейкових плітей буде використовуватись пристрій саночного типу. Саме він і навісне обладнання для укладального крану найбільш розповсюджені на залізницях України.

3.2 Технологія заміни рейко-шпальної решітки

3.2.1 Умови виконання робіт Вікна для ремонту колії даються три рази на тиждень, при цьому одне основне вікно тривалістю 9 год., одне основне вікно тривалістю 8 год. і одне основне вікно тривалістю 7 год. 20 хв. У день дається тільки одне вікно, при цьому вікно може бути сполученим — для виконання на ділянці декількох видів робіт одночасно або несполученим — для виконання однієї роботи.

Тривалість сполучених основних вікон — 9 і 8 год. Довжина ділянки заміни рейко-шпальної решітки й опоряджувальних робіт — 1500 м. Довжина ділянки очищення щебеневого баласту — 500 м. Тривалість основного вікна для очищення щебеневого баласту — 7 год. 20 хв. на ділянці довжиною 500 м. Тривалість технологічних вікон для навантаження сміття — 4 год. При очищенні баласту у межах платформ продуктивність щебенеочищувальних машин знижується у 1,5 рази.

Обсяги основних робіт, що підлягають виконанню на 1 км колії:

— збирання зайвого баласту з обочини й укосу земляного полотна — 1000 м.

— заміна рейко-шпальної решітки — 1000 м.

— очищення щебеневого баласту від сміття (3600 м) — 1000 м.

— укладання у колію нового щебеневого баласту — 400 м³.

Роботи з ліквідації складних деформацій земляного полотна виконуються за окремими проектами і даним технологічним процесом не враховуються. Складання нової, розбирання і перебирання старої рейко-шпальної решітки виконується на виробничій базі відповідно до типових технологічних процесів. Заміна плітей безстикової колії інвентарними рейками виконується за спеціальним технологічним процесом. Витрати праці даним процесом враховуються. Заміна інвентарних рейок на рейкові пліті виконується відповідно до типових технологічних процесів. Витрати праці даним процесом враховуються. Для забезпечення нормальної роботи машин при підготовці ділянки до ремонту за габарит робочих органів видаляються перешкоди, що можуть викликати припинення роботи або ушкодження техніки, влаштовуються місця для заїзду і з'їзду з колії розпушувача й автогрейдера. Рейко-шпальна решітка знімається й укладається ланками довжиною 25 м колієукладальними кранами УК-25/9−18. Необхідна кількість ланок має інвентарні клеєболтові ізостики. У день основних робіт рейко-шпальна решітка підривається електробаластером, а спресований баласт з шпальних ящиків навісним пристосуванням обрушується на баластну призму. Колія на вісь і нормальні стикові зазори установлюються при укладанні ланок за допомогою трактора з торцевою плитою. При прив’язці осі колії, що ремонтується, до сусідньої слід враховувати стан останньої у плані (особливо «заводини») і, у випадку відступів від норм, робити відповідне коригування у розрахунку при укладанні. Рубки на відводі готуються заздалегідь за попереднім розрахунком.

Перед укладанням нових ланок розпушувачем і автогрейдером баластна призма приводиться в стан, підготовлений для укладання ланок. Очищення засміченого щебеневого баласту викопується щебенеочищувальною машиною RM-80 на глибину 0,4 м під шпалою з відвантаженням сміття у спеціальний состав обладнаний транспортерами.

У процесі очищення баласту машиною RM-80 поверхня зрізання влаштовується з ухилом 4% у польову сторону.

Виправка колії з суцільним підбиванням шпал виконується:

— на ділянці заміни рейко-шпальної решітки машиною ВПО-3000 суцільно машиною ВПР-02 у місцях зарядки і розрядки машини ВПО-3000, у місцях перешкод для її роботи й у місцях відступів за рівнем після її роботи;

— на ділянці очищення баласту машиною ВПР-02;

— на ділянці опоряджувальних робіт машиною ВПР-02.

Виправка колії машиною ВПР-02 виконується тричі у обсязі 100% (після очищення баласту від сміття машиною RM-80, в опоряджувальних роботах і після заміни інвентарних рейок плітями безстикової колії).

Рихтування колії виконується:

— на ділянці заміни рейко-шпальної решітки машиною ВПО-3000 суцільно моторним гідравлічним рихтувальником у обсязі 50%;

— машиною ВПР-02 двічі у обсязі 100% після очищення баласту від сміття машиною RM-80 і в опоряджувальних роботах, у тому числі у кривих за розрахунком.

Колія стабілізується динамічним стабілізатором DGS тричі після роботи машини ВПР-02. Перерозподіл баласту в колії, опорядження баластної призми виконується швидкісним планувальником — ПБ. Новий баласт доставляється на місце робіт і вивантажується з хопер-дозаторів.

Зрізання обочини, очищення кюветів виконується колійним стругом, а в місцях перешкод для його роботи — машиною КТМ. Відновлення лотків і їх очищення виконується вручну. Очищення нагірних канав виконується екскаватором.

Підтягування клемних і закладних болтів виконується машиною ГІМГ.

Колійні знаки знімаються у підготовчий період перед основними роботами і встановлюються в заключній стадії опоряджувальних робіт.

Зайвий баласт біля опор контактної мережі й у місцях перешкод прибирається грейферною установкою автомотриси АГД-1М у комплекті з причепом УП-4. Ця ж машина влаштовує виходи з кюветів.

Рейкові пліті, призначені для укладання в колію, доставляються на перегін на рейковозному составі. Таким же составом прибираються з перегону старопридатні рейкові пліті.

До закриття перегону господарчі поїзди зосереджують на станції «К», що обмежує перегін за ходом робіт. На перегін господарчі поїзди відправляють відповідно до Інструкції з руху поїздів і маневрової роботи на залізницях України.

Швидкості руху поїздів на ділянці колії, що ремонтується, та після закінчення ремонтних робіт визначаються Інструкцією з забезпечення безпеки руху поїздів при виконанні колійних робіт.

При виконанні ремонту колії необхідно дотримуватись Правил технічної експлуатації залізниць України, інших інструкцій та нормативних документів, що мають відношення до виконання ремонту колії на залізницях України.

3.2.2 Організація робіт Роботи з модернізації колії виконуються на ділянці за сім етапів. З третього по шостий етап — протягом 15 робочих днів.

На виробничій базі відповідно до типових технологічних процесів виконують комплекс робіт з монтажу і демонтажу рейко-шпальної решітки. Робота ведеться цілий рік. Витрати праці технологічним процесом враховані.

Перший і другий етапи виконуються заздалегідь до основних робіт у сприятливий для робіт час за типовими технологічними процесами і встановленими нормативами.

На третьому етапі протягом трьох днів виконуються підготовчі роботи.

Основні роботи виконуються на четвертому і п’ятому етапах (лист 4).

Опоряджувальні роботи виконують на шостому і сьомому етапах.

Підготовчі роботи За три дні перед основними роботами у вікно для укладання решітки 3 монтери колії (1−3) виконують розбирання постійного переїзного настилу з укладанням тимчасового. Потім вони знімають колійні знаки і стелажі для по кілометрового запасу рейок. На другий день 3 монтери колії (5−7) починають випробування і змащування стикових болтів. Закінчують цю роботу в той же день 2 монтери колії(56−57), що прийшли з ділянки опоряджувальних робіт. У третій день підготовчих робіт на ділянці працює машина СМ-2, що очищає колію від сміття. Машину обслуговують 3 машиністи.

Основні роботи Основні роботи виконуються на четвертому і п’ятому етапах і початку на ділянці довжиною 1,5 км замінюється рейко-шпальна решітка у вікно тривалістю 4 год. 10 хв., потім виконується очищення баласту від сміття на фронті робіт 500 м. Це робиться на 2-, 4- і 5-й день після заміни рейко-шпальної решітки у вікно тривалістю 7 год. 20 хв. При цьому останнє вікно для очищення баласту сполучається з вікном по заміні рейко-шпальної решітки на наступній ділянці колії (див. лист 4).

Роботи по заміні рейко-шпальної решітки виконуються у вікно 4 год. 10 хв. на ділянці довжиною 1500 м. Роботу виконують 55 монтерів колії і 28 машиністів (лист 4).

Першим господарчим поїздом на перегін відправляють ЭЛБ-3, обладнаний пристроєм для обрушення кірки баласту, з локомотивом у голові; другим — колієрозбиральний поїзд із локомотивом у голові, чотиривісною платформою, обладнаною електролебідкою, 24 чотиривісними платформами з роликовим транспортером, у тому числі двома моторними платформами і колієукладальним краном УК-25/9−18; третім — колієукладальний поїзд, у голові якого знаходиться колієукладальний кран УК-25/9−18, потім 24 чотиривісні платформи, обладнані роликовим транспортером і завантажені пакетами нових ланок, у тому числі чотири моторні платформи без пакетів ланок і локомотив у хвості поїзду; четвертим — хопер-дозаторна вертушка з локомотивом у голові; п’ятим — виправно-підбивально-опоряджувальна машина ВПО-3000 з локомотивом у голові; шостим — машина ВПР-02. Потім на попередню ділянку приходить комплекс машин на чолі зі щебенеочищувальною машиною RM-80 для виконання другого етапу основних робіт з очищення баласту (його робота буде описана нижче).

Під час оформлення закриття перегону 6 монтерів колії (7−12) розбирають тимчасовий переїзний настил, а 6 монтерів колії (1−6) від'єднують заземлення опор від рейкової нитки.

Після знімання напруги в контактній мережі, від'єднання заземлення опор від рейкової нитки машина ЭЛБ-3, яку обслуговують 3 машиністи, відриває рейко-шпальну решітку від баластної призми й обрушує брудну кірку баласту у шпальних ящиках.

За ЭЛБ-3 26 монтерів колії (7−32) починають розболчування стиків з установкою штирів ОПМС-8. Після підготовки фронту робіт для колієукладального поїзда цю роботу продовжують 8 монтерів колії (7−14).

Колієрозбиральний поїзд з краном УК-25/9−18 розбирає рейко-шпальну решітку на ланки довжиною 25 м і формує їх у пакети. Пакети переміщують на платформи і закріплюють. Роботу виконують 10 монтерів колії (39−48) і 5 машиністів. Шпали, що відірвались, підв'язують до рейок.

За колієрозбиральпим поїздом виконується розпушування баласту розпушувачем на базі трактора Т-130, що обслуговує один машиніст. За ним автогрейдер, що обслуговує один машиніст, планує поверхню баластної призми.

За автогрейдером колієукладальний кран УК-25/9−18 укладає нову рейко-шпальну решітку ланками довжиною 25 м. Роботу виконують 18 монтерів колії (21−38) і 6 машиністів, з них два монтери колії встановлюють нормальні стикові зазори за допомогою трактора з торцевою плитою, що обслуговується одним машиністом.

За головною частиною колієукладальника 12 монтерів колії (1 -6 і 15−20) установлюють накладки, стикові болти, зболчують стики електрогайковими ключами і поправляють шпали по мітках, а за ними 5 монтерів колії (49−53) рихтують колію моторним рихтувальником РГУ-1.

По закінченні робіт із розбирання колії 6 монтерів колії (39−44) заготовляють і укладають рейкові рубки на відводі.

За колієукладальником хопер-дозаторна вертушка вивантажує щебінь для засипання шпальних ящиків. Потім машина ВПО-3000 виправляє і рихтує колію з суцільним підбиванням шпал. Обслуговують машину 7 машиністів.

Виправку колії у місцях зарядки, розрядки, перешкод і відступів після роботи машини ВПО-3000 робить машина ВПР-02, яку обслуговують 3 машиністи.

Слідом за цим 4 монтери колії (11−14) установлюють заземлювачі опор контактної мережі, інші 4 монтери колії (7−10) укладають тимчасовий переїзний настил.

По закінченні вищевказаних робіт і перевірки стану колії на всій ділянці перегін відкривають для руху поїздів.

Усі монтери колії після обідньої перерви переходять на ділянку опоряджувальних робіт. На цьому роботи четвертого етапу закінчуються.

На п’ятому етапі (другому етапі основних робіт) очищають баласт машиною RM-80 і виправляють колію (лист 5).

Першою на перегін відправляється машина RM-80 з універсальними піввагонами, обладнаними транспортерами, у голові й одним хопер-дозатором у хвості. Другим на перегін відправляється поїзд з опоряджувальною машиною ВПО-3000 і локомотивом у голові або швидкісний планувальник ПБ, потім машина ВПР-02 і динамічний стабілізатор колії. Виробіток комплексу машин складає 500 м за одне вікно. При цьому одне вікно сполучається з вікном по укладанню решітки.