Скутин А. И. Разработка модели возникновения поперечных сил в балластном слое под воздействием внешних нагрузок / А. И. Скутин, М. М. Мыльников // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2020. –№ 4 (68). – С. 220–230. – DOI: 10.26731/1813-9108.2020.4(68).220-230
10.26731/1813-9108.2020.4(68).220-230
Понимание природы возникновения поперечных усилий в зависимости от условий эксплуатации – приоритетная задача, поскольку от возможностей удержания стабильного положения рельсошпальной решетки балластом во многом зависит стабильность и бесперебойность работы железнодорожного пути. Современные технические требования, предъявляемые к балластному слою, недостаточны, поскольку не способны обеспечить качество балластного материала на протяжении всего срока службы. Это подтверждается недавними научными исследованиями сотрудников из различных регионов. Авторы, в свою очередь, проанализировали ситуацию на свердловском полигоне. Анализ результатов геологических исследований балластного слоя показал, что требуемой фракции балласта практически нет. Для описания фактического гранулометрического состава введено понятие «средняя фракция» балластного материала, определено значение такового для пути, находящегося на стадии начала капитального ремонта. Для изучения поведения балластной призмы под внешними нагрузками с учетом фактического гранулометрического состояния балласта разработан лабораторный стенд. Проведены серии испытаний общим количеством более четырехсот экспериментов. На основании полученных эмпирических зависимостей поперечных усилий от внешних нагрузок разработана модель поведения балласта в элементарном сечении. На базе результатов натурного моделирования подготовлены компьютерные модели балластного материала с высокой степенью достоверности и лабораторного стенда с учетом характеристик лабораторной модели. Проведены нагружения в расширенном диапазоне внешних сил. По результатам моделирования определены значения коэффициентов влияния эмпирических зависимостей поперечных усилий балласта от вертикальных нагрузок для различных фракций щебня. Представленные лабораторная и компьютерная модели позволяют прогнозировать состояние балластной призмы в процессе эксплуатации.
1. СП 238.1326000.2015 Железнодорожный путь, утвержден приказом Минтранса России № 209 от 06.07.2015. М., 2015. 71 с. // Техэксперт URL: http://docs.cntd.ru/document/1200124323 (дата обращения: 05.03.2020).
2. ГОСТ 7392-2014 Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия. Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2015. 35 с.
3. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. Официальное издание Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1995. 56 с.
4. Распоряжение ОАО «РЖД» от 31.12.2015 N 3212р «Об утверждении и введении в действие Положения о системе ведения путевого хозяйства ОАО «РЖД» // КонсультантПлюс URL: http://www.consultant.ru/cons/ cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=712561#09573579879888545(дата обращения: 05.03.2020).
5. Величко Д.В., Толстикова Н.А. Анализ загрязненности щебеночного балласта // Путь и искусственные сооружения. СГУПС. 2016. № 3. С. 110–117.
6. Макагонов Р.А., Цигипов А.Д. Оценка загрязненности балласта на путях 3–4 класса // Современные наукоемкие инновационные технологии: сборник статей Международной научно-практической конференции (25 мая 2018 г, г. Самара). В 2 ч. Ч. 2. Уфа: АЭТЕРНА, 2018. С. 76–79.
7. Абрашитов А.А., Зайцев А.А., Семак А.В., Шаврин Л.А. Оценка источников загрязнения балластного слоя из гранитного щебня и моделирование разрушения и истирания частиц щебня при динамическом нагружении // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: сборник трудов XIV Междунар. науч.-практич. конф. (5–6 апреля 2017 г., г. Москва). Москва, 2017. С. 184–187.
8. Anbazhagan P., Bharatha T.P., Amarajeevi G. Study of Ballast Fouling in Railway Track Formations // Indian Geotechnical Journal. 2012. Vol. 42. No. 2. Pp. 87–99. ISSN 0046-8983.
9. Аккерман Г.Л., Скутина М.А. Определение наиболее опасных мест выброса пути // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: сборник трудов XIV Междунар. науч.-практич. конф. (5–6 апреля 2017 г., г. Москва). Москва, 2017. С. 154–156.
10. Indraratna, B and Salim, W, Mechanics of Ballasted Rail Tracks: A Geotechnical Perspective, 1 ed, 2005. London: Taylor & Francis.
11. Скутин А.И., Мыльников М.М. О качестве щебня в балластной призме железных дорог // РСП Эксперт. 2018. № 6-7 (110-111). С. 30–31.
12. Першин С.П. О сопротивлении балласта сдвигу и способах усиления температурно-напряженного пути против потери устойчивости // Труды Московского института инженеров транспорта им. Ф.Э. Дзержинского: сборник научных трудов. Вып. 111. М.: МИИТ, 1960. С. 126–136.
13. Щепотин К.И., Грищенко В.А. Исследование поперечной стабилизации пути на Джетыгаринском асбестовом балласте // Вопросы устройства и работы железнодорожного пути : сборник научных трудов / под ред. Л.М. Дановского. Новосибирск: [б. и.], 1971. С. 12–17.
14. Попов С.Н. О допускаемых напряжениях на балласт // Взаимодействие пути и подвижного состава и вопросы расчетов пути : сборник научных трудов. М.: Гос. трансп. ж.-д. изд-во, 1955. С. 353–385.
15. Mylnikov M., Skutin A. The Influence of Ballast Characteristics on Lateral Stability of Railway Track. In: Petriaev A., Konon A. (eds) Transportation Soil Engineering in Cold Regions, Vol. 1. Lecture Notes in Civil Engineering, 2020. Vol 49. Springer, Singapore.
16. Claude Lacoursiµere Ghosts and Machines: Regularized Variational Methods for Interactive Simulations of Multibodies with Dry Frictional Contacts: PhD. Umea, Sweden, 2007.