Андрей Валерьевич Романов, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Железнодорожный путь»
190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9
Andrei V. Romanov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of Railway Track Department
190031, Saint Petersburg, 9, Moskovsky Ave.
Артем Александрович Киселев, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Железнодорожный путь»
190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9
Artyom A. Kiselev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Railway Track Department
190031, Saint Petersburg, 9, Moskovsky Ave.
Введение. Разработка проекта первой в нашей стране высокоскоростной железнодорожной магистрали со скоростями движения поездов до 400 км/ч сопряжена с острой проблемой недостаточности нормативно-технической базы, регламентирующей методики расчета конструкции железнодорожного пути, в том числе на устойчивость от воздействия экстремальной температуры и прочность при совместном действии экстремальной температуры и подвижного состава. Целью настоящей статьи является разработка методики оценки напряженно-деформированного состояния бесстыкового пути на безбалластной конструкции верхнего строения пути по условию прочности и устойчивости, а также оценка рисков температурного выброса и потери прочности рельсовой плети бесстыкового пути.
Материалы и методы. Для расчета бесстыкового пути на устойчивость использовался метод, который предусматривает учет начальной ненапряженной неровности рельсовых плетей самой неблагоприятной формы. Для расчета бесстыкового пути на прочность использовался метод конечных элементов.
Результаты. Расчеты показали, что допускаемое повышение температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию устойчивости можно принять равным 111 °С. Допускаемое понижение температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию прочности составляет 98 °С, что сравнимо с традиционной конструкцией пути на балласте.
Обсуждение и заключение. Предусмотренная проектной документацией безбалластная конструкция верхнего строения пути имеет больший запас устойчивости, по сравнению с традиционной конструкцией на балласте. Технические решения безбалластной конструкции верхнего строения пути на бесстрелочных участках, расположенных на земляном полотне, практически исключают риски нарушения механической безопасности как по условию прочности, так и по условию устойчивости. В рамках опытной подконтрольной эксплуатации безбалластной конструкции на перегоне Саблино – Тосно и участке Алабушево – Новая Тверь рассчитанная аналитическим методом величина повышения температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию устойчивости и рассчитанная методом конечно-элементного моделирования величина понижения температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию прочности должны быть подтверждены экспериментально.
Introduction. The development of high-speed main line with the speed up to 400 km/h is strictly connected with the major problem of insufficient normative technical documentation which regulates methodology of railway design calculation, including stability from extreme temperature and strength under its combined action with rolling stock. The aim of the article is to develop methodology for assessing the stress-strain state of a continuous welded rail track on a ballastless track based on strength and stability, as well as to assess temperature release risks and loss of rail string strength.
Materials and methods. In order to calculate continuous welded rail track for stability the authors employed method which involves accounting for rail string initial unstressed unevenness of the most unfavorable shape. Finite element method was used to estimate continuous welded rail track strength.
Results. The calculations show that the permissible temperature increase of rail string in comparison with fixing temperature under the terms of stability may be equivalent to 111 °С, and permissible temperature decrease of the rail string is 98 °С, which is comparable to the traditional track design on a ballast.
Discussion and conclusion. Ballastless design of the superstructure, required by documentation, has greater stability capacity in comparison with traditional design on a ballast. Technical solutions of ballastless track design of superstructure on pointless sections placed on roadbed nearly eliminate risks of mechanical safety violation both in terms of strength and stability. As a part of experimental operation of high-speed railway line on Sablino – Tosno space interval and Alabushevo – Novaya Tver section, analytically calculated temperature increase value of rail string in terms of fixing temperature under the terms of stability and temperature decrease value of rail string in comparison with the fixing temperature under the terms of strength using finite element modelling should be proven experimentally.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.