Дипломная (вкр): Автоматизация инженерных расчетов в путевом хозяйстве

Трудовые затраты являются важным показателем трудового участия рабочих в выполнении как отдельных видов работ, так и всего их комплекса. Они учитываются на основании выполняемых объемов работ и технических норм трудовых затрат на измеритель работы. Эти нормы практически для всех путевых работ приводятся в ведомостях затрат труда типовых технологических процессов на различные виды ремонтов пути.

Трудовые затраты по каждой конкретной работе определяются исходя из объема выполняемой работы и технической нормы времени на измеритель на эту же работу по формуле

= Va (1.13)

где V - количество работ в единице измерителя; a - техническая норма времени на измеритель, чел·мин.

Технические нормы трудовых затрат для разработки технологических процессов выражаются в виде норм времени на измеритель работы. Поскольку точность в расчетах принята равной одной минуте, то и эти нормы времени выражаются в человеко-минутах.

Аналогично имеются и технические нормы времени работы путевых машин, которые выражаются в машино-минутах на измеритель работ.

Технические нормы времени на измеритель учитывают только чистое время работы. В действительности же рабочими затрачивается дополнительное время на переходы в рабочей зоне, т. е. по фронту работ, периодический отдых и пропуск поездов. При определении трудовых затрат это учитывается специальным коэффициентом:

g = V a α. (1.14)

где α - поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент

(1.15)

где Т - число минут в рабочем дне, 480 мин;

- потери рабочего времени на переходы и отдых рабочих, пропуск поездов, мин.

Потери рабочего времени

Σt = t₁ + t₂ + t₃, (1.16)

где t₁ - время, необходимое для перехода рабочих в рабочей зоне, принимается 15 мин на весь рабочий день; ₂ - время, необходимое на физиологический отдых рабочих, по трудовому законодательству - 5 мин после каждого рабочего часа, кроме предобеденного и последнего. На весь рабочий день принимается 30 мин; ₃ - время, необходимое на пропуск поездов по ремонтируемому пути (на двухпутном участке и по соседнему), мин.

В итоге формула определения поправочных коэффициентов примет вид 

(1.17)

Потери рабочего времени на пропуск поездов будут зависеть от количества и вида (пассажирские, грузовые и т. п.) поездов, пропускаемых за время работ, схемы ограждения участка работ сигнальными знаками.

Потери времени на пропуск поездов определяются: - для однопутного участка

₃ = п_пасt + п_грt + п_м.вt + п_локt; (1.18)

для двухпутного участка

₃ = п_пас(t + t′) + п_гр(t + t′) + п_м.в(t + t′) + п_лок(t + t′), (1.19)

где t - норма времени на пропуск поездов по пути, на котором ведутся путеремонтные работы, для соответствующего вида пропускаемого поезда, мин; ′ - норма времени на пропуск поездов по соседнему пути для всех видов ограждения, мин.

Нормы времени на пропуск поездов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Нормы времени на пропуск поездов, в минутах

В итоге, определяются следующие поправочные коэффициенты:

α₁ - поправочный коэффициент, учитывающий ограждение участка сигналами остановки с пропуском поездов по месту работ со снижением скорости;

α₂ - поправочный коэффициент, учитывающий ограждение участка сигналами остановки с пропуском поездов по месту работ без снижения скорости;

α₃ - поправочный коэффициент, учитывающий ограждение места работ сигналами уменьшения скорости;

α₄ - поправочный коэффициент, учитывающий ограждение места работ сигнальными знаками «С»;

α₅ - поправочный коэффициент, применяемый для работ, выполняемых в «окно».

Для определения продолжительности работ составляется ведомость затрат труда по техническим нормам (таблица 1.2). Кроме продолжительности, по ведомости определяют количество рабочих на отдельные операции, а затем число рабочих на участке фронта работ для выполнения полного объема подготовительных, основных и отделочных работ.

В ведомости сначала заполняют графы 1-7, определяя затраты труда с учетом поправочного коэффициента. Особое внимание при заполнении графы «Наименование работ» необходимо обратить на правильную технологическую последовательность подготовительных, основных и отделочных работ, согласно технологическому проекту.

Технические нормы затрат труда и времени работы машин (графы 4, 5) принимают из типовых технологических процессов или сборников типовых норм времени на работы по ремонту верхнего строения пути [11,12].

Объем работ устанавливают по объектной ведомости, составленной на основе натурного осмотра ремонтируемого участка и характеристик пути до и после ремонта. Объем работ показывают для участка, равному фронту работ в «окно».

Графы 8-11 заполняются одновременно при составлении графиков производства работ в «окно» и после «окна», подготовительных и отделочных работ.

Таблица 1.2 - Ведомость затрат труда по техническим нормам

В данной ведомости представлен расчет затрат труда и продолжительности работы по очистке щебня машиной RМ-80.

В расчетах принят поправочный коэффициент, применяемый для работ, выполняемых в «окно» α5 = 1,15.

2. Постановка задачи на создание новой автоматизированной программы «Расчет пути на прочность и устойчивость»

.1 Постановка задачи

Путевые хозяйства Республики Беларусь и стран ближнего зарубежья ставят перед собой задачу эффективного управления прочностью и надёжностью железнодорожного пути. Данная проблема является актуальной ввиду ежегодного использования железными дорогами огромного количества дорогих материалов, в том числе высококачественной стали для рельсов и колёс.

Под «Определением прочности пути» понимается установление предельных (допускаемых) напряженных или деформированных состояний, при которых наступает недопустимая деформация или течение (разрушение) материала несущих элементов пути.

В настоящее время не существует строгой научной интерпретации способов управления прочностью и надёжностью пути. Решается данная проблема посредством применения аппаратов таких наук как строительная механика, теория упругости, механики грунтов, механики разрушения и динамики разрушения деформируемого тела. С помощью аппаратов данных наук можно произвести необходимые расчёты, которые в дальнейшем подвергаются программированию. В полученные программы закладывается нормативная база допускаемых величин тех или иных параметров. С помощью таких программных пакетов можно максимально приближенно спрогнозировать поведение участка железнодорожного пути с заданными верхним и нижним строением, под воздействием локомотива того или иного типа.

На основание замеченной выше актуальности данной проблемы ставится задача создания автоматизированной программы, с помощью которой будет производится расчет на прочность современных конструкций верхнего строения железнодорожного пути от воздействия современного подвижного состава.

2.2 Анализ и разработка алгоритма решения задачи

На основании мониторинга проведенного в данном разделе составляется формульный расчет пути на прочность.

Основные исходные данные необходимые для проведения расчета пути на прочность:

Характеристики выбранного типа локомотива:

нагрузка на колесо -  кгс;

необрессоренный вес -  кгс;

жесткость рессор -  кгс/мм;

диаметр колеса -  мм;

последовательные расстояния между осями колесных пар - ;

скорость движения экипажа -  км/ч;

коэффициенты для направляющих осей локомотивов или вагонов при прохождении составом кривого участка пути - ;

коэффициенты перехода от осевых напряжений в подошве рельса к кромочным в головке - ;

величина наибольшей расчетной глубины изолированной неровности на колесе -  см;

доля колес имеющих имеющих изолированные неровности, от общего количества колес рассчитываемого типа локомотива - ;

коэффициент, учета взаимодействия массы пути и необрессоренной массы экипажа - .

Характеристики типа верхнего строения пути:

тип рельсов;

тип шпал;

вид промежуточных скреплений;

род балласта;

количество шпал на километр (эпюра) - шт/км;

характеристики состояния рельсов;

коэффициент относительной жесткости подрельсового основания и рельса - см;

момент сопротивления, относящийся к волокнам подошвы рельса -  см;

момент сопротивления, относящийся к волокнам головки рельса -  см;

опорная площадь подкладки (прокладки при безподкладочном скреплении) - см;

- коэффициент, учитывающий величину колеблющейся массы пути - ;

- коэффициент, учитывающий влияние рода балласта на образование неровности пути - ;

коэффициент, учитывающий влияние материала шпал на образование неровностей в пути - ;

коэффициент, учитывающий влияние типа рельсов на образование неровностей в пути -;

коэффициент изгиба шпалы по ее длине - ;

модуль упругости подрельсового основания -  кгс/см.

Характиристики плана линии:

радиус кривой - ;

характеристики состояния рельсов;

величина износа рельсов.

расстояние между шпалами в зависимости от эпюры -  см.

Теоретические формулы расчета пути на прочность представлены в данном разделе на основании проведенного мониторинга способов расчета пути на прочность. Обозначения переменных в формулах соответствуют обозначениям принятым в описании исходных данных.

Расчет начинается с определения максимального прогиба рессоры локомотива , мм, который по формуле

, (2.1)

где  и  - коэффициенты, зависящие от выбранного типа локомотива.

Далее необходимо найти максимальное значение вертикальной силы, вызываемой колебаниями рессор по формуле

 (2.2)

Далее с учетом исходных данных и формулы (2.2) вычисляется значение среднего давления любого колеса на рельс по формуле

 (2.3)

Среднее квадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс определяется по формуле композиции законов распределения его составляющих

 (2.4)

Рассчитываются составляющие формулы (2.4).

Среднеквадратическое отклонение динамической нагрузки колеса на рельс  определяется по формуле

 (2.5)

Среднеквадратическое отклонение сил инерции, возникающих при движении колеса по изолированной неровности пути определяется по формуле

 (2.6)

Среднеквадратическое отклонение сил инерции, возникающих от изолированной неровности колеса определяется по формуле

, (2.7)

где  - максимальный дополнительный прогиб рельса, при прохождении колесом косинусоидальной неровности, отнесенный к единице глубины неровности.

Значение  зависит от соотношений периодов - вынужденных колебаний колеса при прохождении колесом неровности и - собственных колебаний системы «колесо - рельс». Значение  составляет 1,47.

Среднеквадратическое отклонение сил инерции, возникающих от непрерывной неровности колеса определяется по формуле

 (2.8)

Наибольшее давление расчетного колеса на рельс в сечении под этим колесом, определяемое с вероятностью его не превышения равной

 (2.9)

где  - нормируемый множитель, приводящий значение  к заданной вероятности.

Осевые напряжения на нижней постели подошвы рельса , осевые напряжения на верхней поверхности головки рельса , кромочные напряжения в головке рельса  и кромочные напряжения в подошве рельса  определяются по следующим соотношениям:

 (2.10)

где - изгибающий момент, возникающий в рельсе во время прохождения по нему колеса состава.