Транспорт в XXI веке: состояние и перспективы
жүктеу/скачать 8,29 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
- Шпенст Е.В
Кулманова Н.К. – профессор, д.т.н. Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан) Тулемисов Т.Ж – доцент, к.т.н. Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан)
Железнодорожные рельсы - один из критических факторов надежности сообщений и безопасности движения поездов. В связи с ростом протяженности бесстыкового пути на Казахстанских железных дорогах и значительным объемом использования старогодных рельсов возникает задачапредотвращение роста количества изломов, связанных с дефектами, находящимися в зоне сварных стыков.Одной из актуальных проблем бесстыкового железнодорожного пути является изучение влияния различных видов сварки на образование повреждений сварных рельсовых стыков. Эксплуатация бесстыкового пути, особенно в сложных климатических условиях, подтверждает опасение, что одной из причин отказов рельсов станут разрывы плетей в зоне сварного шва, поэтому актуальность проблемы очевидна. Теория прочности относит сварной шов к разупрочняющему элементу, запас прочности, которого даже в идеальных условиях не может превышать 94 % прочности монолитной конструкции. Зона сварного шва -это структурно дефектный ее элемент. Рассматривание таких зон, с точки зрения теории разрушения, позволяет не только описать жизнь дефекта - от зарождения микродефекта структуры до его перехода в макродефект всей конструкции, но и выбрать верный способ борьбы с ним, найти способ воздействия на дефект с целью недопущения его критического развития[1,2]. Известно, что в условиях высокоскоростного движения неровности в области сварного шва приводят к возникновению значительных дополнительных сил при взаимодействии пути и подвижного состава, чтоприводит к росту силового воздействия колеса нарельс [3]. С развитием неравномерного износа поверхности катания, дисбаланс увеличивается и при его значении
=60 Н способен вызвать наибольшую возмущающую инерционную силу на контакте колеса с рельсом - F н в размере 38 кН при скорости движения 200 км/ч, согласно зависимости:
Q R F н н воз н 2 ,(1)где
. 6 , 3 k воз R V частота возмущающей силы,(2) гдеV- скорость, км/ч;R л - радиус колеса,мм (0,5м);Q Н –дисбаланс колеса,кН;g - ускорение силы тяжести, м/с 2 .Таким образом, 38000
81 , 9 5 , 0 6 , 3 6 5 , 0 200
6 , 3 2 2 2 2 2 g R Q R V g Q R F k н k н k воз н Н.(3) МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
179
Для разработки эффективных мер повышения стойкости рельсов в стыке исследовались особенности их поражаемости дефектами в этой зоне, а также вопросы:причин образования изломов в сварных рельсовых плетях; видов и причин повреждений сварных рельсовых стыков; распределение всех дефектов в сварных рельсовых стыках по видам и местоположению. Факторы, которыми обусловлено появление дефектов, в зависимости от поездной нагрузки, связаны с оценкой состояния сварных рельсовых стыков, соответствующая требованиям надежности и долговечности пути. По выявлению зарождающихся дефектов в стыках рельсов применен ультразвуковой метод дефектоскопии двухщупового зондирования зоны подошвы рельса. Указанный метод применялся для стыков полученных четырьмя способами сварки рельсов: стыковой (FW), газопрессовый (GP), закрытый дуговой (EW) и термитный (TW), как наиболее распространенных.
шва в различных местах
Исследования показали:швы, выполненные дуговой сваркой, повреждаются в основном дефектами усталостного характера;все поперечные дефекты в шейке рельса возникают вследствие ликвационныхтрещин;все поперечные дефекты в подошве вследствие непровара. Распределение дефектов в стыках, выполненных разными
методами сваркипредставлено на рисунке 2. Установлено, что нарушение технологии сварки приводит к появлению дефектов в рельсовых стыках, происходящих из- за: 1)
2)
непроваров;горячих трещин; 3)
расслоение и заката основного металла; геометрических неровностей в виде скручивания смещения, седловинных горбов; МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
180
4)
температуры эксплуатации ниже температуры перехода от вязкого разрушения к хрупкому (в условиях сильного стеснения деформации); 5)
высоких остаточных растягивающих напряжении в зоне дефекта (в зонах высокой концентрации напряжений). [1]. На рисунке 2 проиллюстрирована ситуация с неоднородностями металла как исходной причиной повреждений.
Рисунок 2. Местоположение неоднородностей металла в рельсе, инициирующих зарождение дефектов
Распределение дефектов в стыках, выполненных разными методами сварки. Главной причиной непровара в подошве рельса является малый угол в корне сварного шва [3-4]. Кроме того, одним из факторов снижения качества сварного шва является магнитное дуговое вздутие металла в рельсах [3-4]. Приходится, однако, признать, что этот фактор практически неизбежен. Большинство поперечных повреждений в головке рельса обусловлено ликвационными трещинами или неполным оплавлением. Повреждения в виде усадочных трещин при дуговой сварке в среде углекислого газа с применением электродов с высокоуглеродистым покрытием возникают редко. Большинство поврежденных сварных стыков, выполненных термитной сваркой, приходится на начальную стадию эксплуатации (до пропуска 10 млн. тонн брутто поездной нагрузки). Отмечается также, что большинство поврежденных сварных стыков, выполненных дуговой сваркой, приходится на стыки, пропустившие более 100 млн. т поездной нагрузки (рисунок 3). Одной из актуальных проблем бесстыкового железнодорожного пути является влияние различных видов сварки на образование повреждений сварных рельсовых стыков. Однако факторы, которыми обусловлено появление дефектов, еще не искоренены полностью. [1-3]. На рисунке 3 представлены результаты анализа состояния стыков, т.е. сварных.Распределение всех дефектов в сварных рельсовых стыках по видам и местоположениюуказывают, что наибольшее количество-55% приходятся на поперечные трещины в подошве рельсового стыка,в шейке -16%;в головке-18%, горизонтальные трещины -11%. Причинами ремонтных трещин обычно являются оставшиеся неоднородности металла.Риск появления горизонтальных дефектов в шейке рельса может МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
181
быть вызван множеством незначительных по величине трещин, зарождающихся вследствие перегрева, высоких
остаточных растягивающих напряжений и дополнительных динамических напряжений от интенсивных ударных нагрузок. Относительно поперечных дефектов в шейке видно, что трещины в этой зоне рельса обычно вызываются высокими остаточными растягивающими напряжениями и коррозией металла свариваемых компонентов . Численность дефектных поврежденных сварных рельсовых стыков, выполненных тем или иным методом сварки, приведена в таблице 1. Исследованием выявлено, что из35 дефектных сварных швов, большинство приходится на швы, выполненные термитной сваркой. Это объясняется тем, чтозарождение дефектов происходит в случае неправильно выбранных расходных материалов или неоднородности металла шва.
Таблица 1. Повреждаемость сварных рельсовых стыков Метод сварки Число дефектныхшвов Термитная сварка (TW) 17
Электродуговая сварка (EAW) 5 Газопрессовая сварка (GPW) 6 Стыковая электросварка (FBW) 7 Итого
35
Результаты проведенного анализа численности, видов и причин повреждений сварных рельсовых стыков можно резюмировать следующим образом: - доля повреждений стыков, выполненных термитной и электродуговой сваркой, составила около 70 % общего числа дефектных стыков; - преобладающий вид повреждений - поперечные трещины, их доля составила 90 % общего числа дефектов. Более 50 % поперечных трещин выявлено в подошве рельса; - до настоящего времени не отмечены поперечные трещины в головке рельса при термитной сварке и горизонтальные трещины в шейке рельса при дуговой сварке стыков.
Рисунок 3. Диаграмма количества всех изломов, а также изломы по сварному стыку Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Основной
Основной Все изломы По сварным стыкам
МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
182
На рисунке 3 приведены данные по АО «НК «Қазақстан темір жолы» изломов рельсов и сварных стыков бесстыкового пути с 2000 по 2009 год. Анализ данных рисунка 1 показал, что по АО «НК «Қазақстан темір жолы»из всех изломов с 2000 по 2009 год изломы по сварному стыку составляет 52% [5-6]. Кроме того анализ данных рисунка 3 показал: -несоблюдение технологии сварки, неметаллические включения, непровары, рыхлости, кратерные усадки, поджоги в месте контакта электрода с рельсами. Все они могут возникнуть либо от металлической окалины части грата, попавшей в зону контакта, либо из-за зазора, появившегося при неравномерном износе поверхности электрода; -несоблюдение технологии абразивной обработки сварного стыка - местные неровности и острые кромки на поверхности металла после шлифовки, поджоги поверхностного слоя металла, в результате чего в нем образуются хрупкие закалочные структуры, которые и приводят к разрушению рельса.
Литература 1.ГОСТ 25.07-1985. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическомнагружении. – М.: Изд. Стандарт.- 1986. - 165. 2.Кулманова Н.К., Сейтказинов О.Д. Прочность сварных швов рельсов бесстыкового пути, выполненных различными видами сварки// Вестник КазАТК, -Алматы. -2010.- №1.-С.10-14. 3.Кулманова Н.К., Сейтказинов О.Д. Факторы, обуславливающие надежность сварных швов // Вестник КазАТК, - Алматы.- 2010. -№2.- С.57-59. 4.Статистический отчет АО НК «Қазақстан темір жолы» по пути и путевому хозяйству за 2007. – Астана.- 2008 .- 69 с.53. 5.Отчет о работе Актюбинского регионального отделения центральной лаборатории пути за декабрь. -2010 г.г.-С.2-10 6.Нормативно-техническая документация. Классификация дефектов рельсов НТД/ЦП-45-03. Утвержден ЦЗ 22.01.03.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕСАДОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА БАЗЕ АВТОВОКЗАЛОВ В Г.АЛМАТЫ
При становлении рыночных отношений в транспортном секторе Казахстана вместо крупных государственных автобусных парков образовалось множество частных перевозчиков, часть которых даже не имела собственных транспортных средств, и основным их интересом являлось получение сиюминутной прибыли. Наблюдалась частая смена компаний на рынке пассажирских перевозок. При этом, даже на междугородних и международных автобусных маршрутах мелкие и недобросовестные перевозчики стали устраивать стоянки за территорией автовокзалов и автостанций (на улицах, остановках, во дворах, на рынках), чтобы не оплачивать их услуги. При таком обслуживании пассажиры не только испытывают неудобства при ожидании и посадке, но и рискуют жизнью и здоровьем, не имея гарантий, что транспортное средство было осмотрено перед рейсом специалистами, а водитель МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
183
отдохнул и прошел медицинский осмотр. Следствием бесконтрольной организации пригородных и междугородних пассажирских перевозок стала ликвидация большей части автостанций и эксплуатация существующих зданий автовокзалов не по назначению. Сегодня наше государство достигло такого уровня развития, что люди могут и хотят ездить удобно и безопасно. Президентом была поставлена задача по вхождению Казахстана в 30-ку наиболее развитых стран мира и в числе прочих мероприятий утверждена Указом президента №725 от 13 января 2013 года «Государственная программа развития и интеграции инфраструктуры транспортной системы Республики Казахстан до 2020 года» (1). В рамках данной программы на территории Казахстана предполагается до 2020 года строительство 8 автовокзалов, 45 автостанций [2]. Для их проектирования с учетом современных условий хозяйствования, повсеместным внедрением IT-технологий, открытием границ и процессам глобализации, отражающимися в первую очередь на объектах транспорта, НИИ ТК был разработан национальный нормативный документ, регулирующий основные требования к объектам транспорта для обслуживания пассажирских перевозок - СТ РК 2271-2012 «Услуги автовокзалов, автостанций и пунктов обслуживания пассажиров», введенный с 01.01.2014г. Впервые за годы независимости разработано и утверждено техническо- экономическое обоснование строительства малого автовокзала с пропускной способностью 3 900 пассажиров в сутки в городе Актау. Проект планируется сделать концессионным из-за ограниченности средств местного бюджета. Эскизный проект автовокзала, широко представлен средствами массовой информации и судя по нему архитектурное решение автовокзала совсем не похоже на подобные объекты, оставшиеся со времен Советского Союза. Решение здания современное и вполне индивидуальное. (Для оценки технологической части автор статьи не располагает достаточным объемом информации). Наш институт выполняет разработку технико-экономического обоснования строительства автовокзалов и автостанций в городе Алматы, при этом апробируется СТ РК 2271-2012 , принятый за основу при определении основных ТЭП объектов. Обоснована необходимость строительства 3-х больших автовокзалов для обслуживания основных направлений: запад, юг, восток. С учетом перспектив развития автовокзалы будут обеспечивать обслуживание до 30 тысяч пассажиров в сутки каждый. Для того, чтобы обеспечить подвоз/вывозтакого количества людей, то есть для обеспечения бесперебойной работы автовокзала, требуется проработка транспортной схемы с предложением необходимых мероприятий. Основными задачами настоящего проекта является строительство и организация эффективной работы на основных транспортных магистралях при выезде из города (въезде в город) узловых автовокзалов (автостанций) для обслуживания автобусов на городских, пригородных и международных маршрутах, а также обеспечения легкового и автобусного автотранспорта парковочными местами. При этом автовокзальное обслуживание автобусов соответствующих маршрутов должно обеспечиваться по всем функциям в составе и объемах, определенных действующим автотранспортным законодательством и соответствующими нормативно – правовыми актами. Для Алматы принято решение организовать транспортное сообщение автовокзалов с помощью подвода скоростного транспорта (метро, ЛРТ, БРТ), что исходя из международного опыта, не только снизит нагрузку на транспортную сеть города, но и
МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
184
сделает поездки в центральную часть города общественным транспортом более привлекательными, чем легковым, стоящим в пробках и испытывающим проблемы с местами парковки. Так метро, имея полный приоритет при движении, обеспечивает скорость передвижения 50 км/час. Вместимость 400 пассажиров [3]. ЛРТ (легкий рельсовый транспорт) имеет приоритет перед автотранспортом, что позволяет достигать скорости 25-30 км/час. Вместимость 250 пассажиров [3]. Эти виды транспорта, имеют неоспоримое преимущество для городских территорий – использование электроэнергии позволяет максимально снизить негативную нагрузку на окружающую среду. БРТ (скоростной автобус) имеет частичные преимущества перед остальным автотранспортом и способен обеспечить эксплуатационную скорость 20-25 км/час. Вместимость 120-140 пассажиров [3]. Скорость остального автотранспорта в городе на сегодня едва достигает 15-20 км/час. Планируемые системы массового транзита будут ориентированы не менее чем на 50% потенциального спроса основных сообщений автовокзалов. Остальные подвозящие перевозки будут выполняться частным легковым транспортом, городскими автобусными маршрутами и такси, которые будут обеспечены стоянками, остановками и подъездами. Кроме того, для снижения количества легковых автомобилей, въезжающих в центральную часть города, где транспортные проблемы стоят очень остро, решено организовать «перехватывающие парковки», основное назначение которых замена на промежуточной остановке частного транспорта (автомобилей или мотоциклов) на общественный транспорт. «Перехватывающие парковки» обеспечат частичное решение улучшения пропускной способности городских улиц, так как многие пассажиры, которые живут за пределами города, предпочтут въехать в город на скоростном общественном транспорте, а не частном автомобиле. При этом они смогут экономить время, проведенное в пути, и деньги на топливо и ежедневную парковку, которая в центре города будет значительно дороже, чем на «перехватывающих парковках». Механизмы создания «перехватывающих парковок» впервые начали применяться в 60-х годах 20-го века в Оксфорде в Великобритании и являются общими для многих крупных городов мира. Накопленный опыт по использованию различных регулятивных механизмов ограничения движения легкового автотранспорта в центральных районах города показал эффективность ограничения въезда и движения внешнего транспорта по городским магистралям, в том числе на основе организации перехватывающих парковок и развития скоростного радиального общественного пассажирского транспорта. 9 января 2013г. Президент, вручая государственные стипендии деятелям литературы и искусства в своей Алматинской резиденции, сообщил, что въезд иногороднего транспорта в центр мегаполиса отныне должен быть ограничен. Более того, глава государства распорядился, чтобы въезжающие в город автомобили жестко контролировались на предмет допустимых выбросов в атмосферу. По статистике, сегодня в Алматы зарегистрировано более 500 тысяч единиц автотранспорта. Не менее 200 тысяч ежедневно въезжает в южную столицу. В зоне каждого из намеченных к строительству новых автовокзалов планируется строительство такой «перехватывающей парковки» с учетом расчетной потребности до 5000 машинно- мест.Это позволит парковать до 15-20 тысяч автомобилей до въезда на центральные районы Алматы. При этом, водители и пассажиры иногородних и пригородных
МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
185
автомобилей и автобусов смогутпроехать в город на скоростном общественном транспорте, городских автобусных маршрутах или такси. Для повышения привлекательности «перехватывающих парковок», как показывает международный опыт, кроме развития современных транспортных связей экономически целесообразно развитие сферы обслуживания и торговли, для удобства совершения семейных покупок сразу же после рабочего дня. В свою очередь, возникает потребность в объектах сервиса и для пассажиров и водителей автовокзала (торговые центры, парковки, гостиница, пункты питания и пр.). Поэтому для проектируемых больших автовокзалов в Алматы принято решение включать в транспортно-пересадочный комплекс дополнительные социальные объекты для оказания сопутствующих услуг. Автовокзалы во всем мире являются культурными центрами, обслуживающими не только жителей региона, но и гостей, прибывающих из других регионов и государств. Такие объекты являются визитной карточкой создающей первое впечатление от города. Поэтому можно отметить самые современные тенденции в дизайне и применении строительных материалов при строительстве этих объектов. Проектирование автовокзала не может быть ограничено типовыми решениями и конструкциями. Автовокзальный комплекс проектируется с привязкой к местным условиям, существующему ландшафту, застройке. Обязательные помещения автовокзалов и автостанцийи их минимальные размеры приведены в СТ РК 2271-2012. Комплектация и мощность технологических зданий, сооружений и площадокдля обслуживания автобусов обосновываются в каждом конкретном случае и зависят от пропускной способности автовокзала, наличия подобных объектов на небольшом удалении и т.п. Сопутствующие здания и сооружения для оказания дополнительных услуг просчитываются в экономических разделах предпроектной и проектной документации и утверждаются заказчиками. Их проектирование выполняется с учетом соответствующих нормативных документов. В отличие от большинствагосударств, в которых пригородные перевозки выполняются альтернативнымивидами транспорта (автотранспорт, железнодорожный или водный транспорт) в Казахстане до 90% пригородных и междугородних пассажирских перевозокприходится на автомобильный транспорт, что повышает значимость автовокзалов и автостанций. Автовокзал современного мегаполиса- это не только сооружение транспорта и общественное здание. Оптимальным решением при проектировании большого автовокзала является транспортно-пересадочный комплекс на базе автовокзала.
Литература 1.www.mtk.gov.kz 2.www.strategy2050.kz. 3.Проект «Стратегии устойчивого транспорта города Алматы».
МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ _____________________________________________________________________________
186
жүктеу/скачать 8,29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|