.3.1 Описание существующей программы
Существующая программа представляет собой систему программных окон, открывающихся последовательно по мере прохождения процедуры расчета. Переход между такими окнами в программе выполнен избирательно, т. е. не всегда существует возможность перехода в окно, располагающееся на иерархию выше. При запуске программы появляется главное окно программы, в котором прописано два пункта, позволяющие либо перейти к процедуре расчета пути на прочность, либо получить небольшую справку по использованию данной программы.
При переходе к окну «запуск программы расчета» начинается работа
непосредственно с самим расчетом. Выбор данных предлагаемых программой
осуществляется с помощью падающего меню, рисунок 1.1. В падающих меню
выбираются характеристики рассматриваемой, подвергаемой расчету системы «колесо-рельс».
Рисунок 1.1 - Программное окно производства расчета в момент выбора
исходных данных из предлагаемого
Данные вводимые с клавиатуры вводятся в окно программы в предназначенные
для этих целей поля, рисунок 1.2
Рисунок 1.2 - Программное окно производства расчета в момент ввода
исходных данных имеющих диапазон значений
После каждого ввода основных исходных данных программа выводит окна с
промежуточными данными, рисунок 1.3. На данном этапе работы с программой
прослеживается невозможность перехода на иерархию выше т. е. невозможно
поменять основные исходные данные, а так же не возможно воспользоваться
справкой в ходе работы с программой.
Рисунок 1.3 - Программное окно выводящее промежуточные исходные данные
По окончанию ввода исходных данных, выводится программное окно с
результатами расчета, рисунок 1.4, которое не имеет полос прокрутки и листается
с помощью операции «Выделение».
Рисунок 1.4 - Программное окно выводящее окончательные данные расчета
После нажатия клавиши «Esc» появляется окно завершения работы, рисунок
1.9, пройдя через которое можно завершить работу в программе, начать расчет
заново, либо распечатать результат расчета. Пункт печати при нажатии левой
кнопкой мыши на него не производит никаких действий подразумевающих печать.
Другой способ печати описан в краткой справке.
На сегодняшний день нет единой научной методики, позволяющей осуществить точный расчёт пути на прочность, но существует множество методик, позволяющих максимально спрогнозировать показатели прочности и устойчивости железнодорожного пути. Большинство методик входит в цикл проектирования новых железнодорожных линий и подъездных путей к предприятиям промышленности при имеющихся локомотивах и в прогнозирование возможности пропуска подвижного состава по существующему пути. В целях удобства выполнения сложных расчетов, заложенных в методиках, их программируют, одновременно закладывая базу нормативных значений рассчитываемых параметров прочности.
Таким образом, данные программы являются автоматизированным звеном цикла проектирования железнодорожных линий и прогнозирования возможности пропуска подвижного состава. Полученный вывод при прохождении данного звена существенно влияет на безопасность взаимодействия прогнозируемого подвижного состава и системы конструкций верхнего строения пути. Следовательно, данное звено должно работать четко, без сбоев и несовместимостей с существующим программным обеспечением и без ошибок. Оно должно находить свое применение в современных условиях, то есть в базу данных должны быть заложены характеристики современных локомотивов и современных конструкций верхнего строения пути. Так же расчет параметров, характеризующих прочность, должен быть произведен в единицах измерения, соответствующих нормативно-технической документации (СНБ, ТКП и др.).
Одной из таких программ, обеспечивающих выполнение расчета пути на прочность, является программа, которая используется не менее 15 лет в учебных и производственных целях. С момента создания программы и по сегодняшний день происходили изменения, носящие характер усовершенствования конструкций верхнего строения пути и создания нового усовершенствованного подвижного состава, а так совершенствовалось программное обеспечение компьютеризированной техники.
Существующая программа, судя по ее виду файла запуска, должна является портабельной, то есть не требовать установки на жёсткий диск, а значит, ее работа должна осуществляться при определении программы с любого электронного носителя. Однако при попытке работы с программой с электронного носителя программа отказывается работать.
В базу данных программы заложены характеристики локомотивов, сконструированных начиная с 1960-х гг. На сегодняшний день парк локомотивов укомплектован данными единицами подвижного состава, но также на участках где есть возможность развивать более высокие скорости, используется подвижной состав более поздних годов выпуска. Существующая программа позволяет делать расчёт только с использованием старых локомотивов, и не дает возможности записи характеристик для новых усовершенствованных локомотивов.
На сегодняшний день практически весь главный ход железнодорожного пути лежит на железобетонных шпалах с подкладочными жесткими болтовыми скреплением КБ, БП и К1; с бесподкладочными анкерными скреплениями АРС м ПАНДРОЛ - 350; с упругим прутковым скреплением ЖБР-65; пружинным скреплением СБ и упругим пластинчатым болтовым скреплением ЖБ. Программа предлагает при железобетонных шпалах только два типа раздельных скреплений КБ и К2, рисунок 1.16. К тому же не учтены виды подкладок, которые в данной программе делятся только на типовые и повышенной упругости, что очень не практично, так как в настоящее время существуют прокладки с различными значениями модулей упругости в зависимости от назначения поверхности (на шпале или под рельсом).
Любая автоматизированная система, используемая в учебных и
производственных целях должна выдавать конечный результат в единицах измерения,
соответствующих нормативно-технической документации. Такой единицей измерения
напряжений в элементах верхнего строения пути и в земляном полотне является МПа
(Мега Паскаль). Существующая программа не может выдавать результаты расчёта в
таких единицах измерения, поскольку при её создании такой единицей измерения
являлась кгс (килограмм сила), и программа имела направление на расчёт в данных
единицах измерения всех параметров, характеризующих прочность пути. Встроенной
системы перевода из одних единиц измерения в другие при создании программы
предусмотрено не было.
Конструкция верхнего строения пути по прочности, устойчивости и состоянию должна обеспечить безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка. Это требование ПТЭ необходимо выполнять в условиях непрерывного действия различных динамических нагрузок и природных воздействий, а также с учетом накопления остаточных деформаций всех элементов пути.
В основе требований, предъявляемых к конструкции верхнего строения пути, лежат условия обеспечения его прочности, устойчивости и экономичности. Расчетами на прочность определяется минимально необходимый тип верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации, а целесообразный тип верхнего строения пути определяется технико-экономическими расчетами. Далее приведены расчеты пути на прочность и устойчивость.
Методика расчетов верхнего строения пути на прочность и устойчивость позволяет решать ряд задач:
· определение напряжений и деформаций в элементах верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации;
· оценка возможности повышения осевых нагрузок и скоростей движения при заданной конструкции пути;
· определение возможности работоспособности конструкции пути до очередного капитального ремонта;
· анализ причин потери прочности и устойчивости пути;
· проектирование новых конструкций.
Вертикальные силы, передаваемые колесами экипажа рельсам при стоянке, называются статической нагрузкой.
Динамические силы, действующие на путь, представляют собой алгебраическую сумму сил, каждая из которых вызвана определенным видом колебаний экипажа, силами веса, центробежными силами и т.п.
Для упрощения расчетов вертикальных динамических сил учитывают только основные, наибольшие силы и пренебрегают остальными.
К основным силам относят:
· весовую часть экипажа (кН/ось, кН/колесо);
· силы, передаваемые рессорным подвешиванием колесам при колебании обрессоренных масс;
· силы инерции необрессоренных масс, вызванные их колебаниями на упругом пути из-за наличия неровностей пути и колес;
· вертикальные силы, возникающие в связи с возвышением наружного рельса в кривых и действием на колесную пару горизонтальных поперечных сил.
Вертикальные силы инерции необрессоренных масс в большинстве случаев являются наибольшей составляющей динамического воздействия на рельс, а поэтому они в основном и определяют вертикальные динамические силы. Причинами их возникновения могут быть колебания колес, вызванные неровностями пути и шлее, а также извилистым движением колесных пар.
Горизонтальные поперечные силы, направленные перпендикулярно оси пути, возникают в уровне поверхности катания колеса по рельсу и между гребнем шлее и боковой поверхностью головок рельсов. Устойчивость и прочность рельса зависит от полной поперечной силы (боковой), передаваемой ему колесом. Равнодействующая боковых сил от одной колесной пары называется рамной силой.
Боковая сила в прямых достигает 20...40 кН, а в кривых 50...100 кН.
В кривых, кроме рамных сил, возникают центробежные силы, поперечные составляющие силы веса и тяги.
В расчетах пути учитывают, что рельс взаимодействует не с одним, а со всеми колесами одной тележки экипажа, опирающимися на него. При динамическом расчете пути под воздействием системы грузов необходимо найти одну силу, которая, будучи статически приложена в расчетном сечении, по своему воздействию оказалась бы эквивалентной динамическому воздействию всей системы грузов.
Вертикальная эквивалентная сила от колеса на рельс за пределами его стыка достигает 250 кН, а в зоне стыка на деревянных шпалах - 300 кН.
Горизонтальные продольные силы возникают вследствие угона пути,
торможения и изменений температуры рельсов. При торможении локомотива
продольная сила достигает 80...100 кН на звено, a рукеперативном торможении на
спуске - 600…700 кН. Температурная сила в рельсах бывает в пределах 1000...2000
кН.
Рисунок 1.5 - Схема передачи вертикальной нагрузки от колеса на основание
пути: Р - вертикальная сила; σп-к - в кромках подошвы рельса; σш -в шпале (в прокладке) под подкладкой; σб - в балласте под шпалой;σh - на основной площадке земляного полотна
К содержанию бесстыкового пути предъявляются специальные требования по сравнению со звеньевым путем, связанные со значительными температурными силами, появляющимися в рельсовых плетях при больших перепадах температуры рельсов относительно температуры их закрепления.
В летнее время в каждой плети появляются температурные сжимающие силы до 600-1000 кН (60-100 тс). При сочетании с силами, вызываемыми воздействием на путь подвижного состава (например, силы угона) и наличии отступлений в содержании пути (неровности в плане, нарушенные размеры плеча балластной призмы и др.) сжимающие силы возрастают и могут стать причиной выброса пути. В зимнее время в плетях возникают растягивающие силы, достигающие при чрезмерно низких температурах 1200-1700 кН (120-170 тс). При слабой затяжке гаек клеммных и закладных болтов такие силы могут привести к срезу стыковых болтов и разрыву стыков в уравнительных пролетах, а в случае излома плети - к образованию большого зазора, опасного для прохода поезда.
Поэтому одно из основных требований, предъявляемых к текущему содержанию бесстыкового пути, - предотвращение продольных перемещений рельсовых плетей от совместного воздействия температурных и динамических сил. Это достигается обеспечением постоянного прижатия рельсов к подкладкам, подкладок к шпалам и контролем за угоном плетей и состоянием пути (положение в плане, состояние балластной призмы и др.).
Гайки клеммных и закладных болтов при укладке плетей должны затягиваться с крутящими моментами соответственно 200 и 150 Нм. В процессе эксплуатации затяжка должна контролироваться динамометрическими ключами. При падении среднего усилия затяжки на гайках клеммных болтов до 100 Нм (10 кгс-м), закладных - до 70 Нм (7 кгс-м) необходимо во избежание угона плетей производить их подтягивание.
Путевые работы, связанные с временным ослаблением устойчивости бесстыкового пути, в летнее время разрешается производить при условии, если отклонение температуры рельсовых плетей от температуры их закрепления (при которой они были закреплены) в течение всего времени производства работ не превысит значений, приведенных в Технических указаниях по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. В жаркое летнее время такие работы могут выполняться в утренние и вечерние часы. При этом ко времени максимального повышения температуры плетей в течение дня должны быть полностью закончены отделочные работы, связанные с обеспечением необходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу, особенно в местах разрядки и зарядки щебнеочистительных и выправочно-подбивочных машин. К таким работам относятся: добавление балласта в шпальные ящики и на откосы призмы, его планировка и уплотнение, сплошное довертывание гаек клеммных, закладных и стыковых болтов на уравнительных рельсах до усилий затяжки, соответствующих нормативным значениям.
Если же разница между температурой рельсовых плетей и температурой их закрепления в плюсовую сторону превышает допустимые значения, и при этом перенести выполнение путевых работ на утренние часы не представляется возможным, то до их начала должна быть произведена разрядка температурных напряжений в рельсовых плетях.
На участках бесстыкового пути должен быть организован непрерывный контроль за температурой рельсов, осуществляемый на специальных температурных постах дистанций пути, на стендах дорожных метеостанций, а также непосредственно в местах производства путевых работ.
Летом с наступлением температур, близких к наивысшей для данной местности, а зимой при понижении температур на 60°С и более по сравнению с температурой закрепления, или при температуре воздуха минус 25°С и ниже, на весь период действия таких температур надзор за бесстыковым путем должен быть усилен. Порядок и сроки дополнительных осмотров и проверок бесстыкового пути устанавливает начальник дистанции пути в зависимости от местных условий.
Осенью и зимой, до наступления периода наиболее низких температур, соответствующих данному региону, должны быть отрегулированы зазоры в стыках уравнительных рельсов и закреплены болты таким образом, чтобы при особо низких температурах не произошло среза болтов и разрыва стыков.
При невозможности такой регулировки зазоров, например, при наличии чрезмерно растянутых зазоров во всех стыках рельсовой нити уравнительного пролета, необходимо заменить уравнительный рельс на удлиненный и соответственно уменьшить зазоры в стыках. До замены рельса в уравнительном пролете должны быть сплошь закреплены клеммные и закладные болты на концах (по 50-60 м). При наступлении весны снятый рельс в уравнительном пролете должен быть поставлен на свое место и произведена регулировка зазоров.
1.5 Составление ведомости затрат труда по техническим нормам. Определение
поправочных коэффициентов