Прочность и устойчивость безбалластной конструкции верхнего строения бесстыкового пути высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва – Санкт-Петербург

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.

1. КоганА.Я. Динамика пути иего взаимодействие сподвижным составом. Сер. «Труды АО “ВНИИЖТ”». М.: КУНА, 2023. 280 с. EDN: https://elibrary.ru/mdkaov.

2. Першин С.П. Методы расчета устойчивости бесстыкового пути // Труды МИИТ. Вып. 147: Путь и путевое хозяйство. М., 1962. С. 28–97.

3. Коган А.Я. Продольные силы в железнодорожном пути. Труды ВНИИЖТ. Вып. 332. М.: Транспорт, 1967. 168 с.

4. Крейнис З.Л. О динамической устойчивости рельсового пути // Вестник ЦНИИ МПС. 1963. №8. С. 58–61.

5. Кривободров А.А. Устойчивость железнодорожного пути при температурном воздействии на рельсы // Труды ЛИИЖТ. Вып. 144. Л., 1952. С. 120–154.

6. Бромберг Е.М. Устойчивость бесстыкового пути. Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1966. 67 с.

7. Суслов О.А. Определение вероятности выброса бесстыкового пути температурно-напряженного типа // Вестник транспорта Поволжья. 2014. №4 (46). С. 50–56. EDN: https://elibrary.ru/swjhpx.

8. Суслов О.А. Стратегия мониторинга и текущего содержания бесстыкового пути на сети ОАО «РЖД» // Вестник транспорта Поволжья. 2014. №4 (46). С. 69–73. EDN: https://elibrary.ru/swjhrl.

9. Суслов О.А., Седелкин Ю.А., Атапин В.В. Анализ устойчивости бесстыкового пути по данным современных средств диагностики // Путь и путевое хозяйство. 2015. №11. С. 22–28. EDN: https://elibrary.ru/vbckzp.

10. Strauss A., Šomodíková M., Lehký D., Novák D., Bergmeister K. Nonlinear finite element analysis of continuous welded rail–bridge interaction: monitoring-based calibration. Journal of Civil Engineering and Management. 2018;24(4):344–354. https://doi.org/10.3846/jcem.2018.3050.

11. N.-H. Lim, N.-H. Park, Yo.-J. Kang. Stability of continuous welded rail track. Computers & Structures. 2003;81(22–23):2219–2236. https://doi.org/10.1016/S0045-7949(03)00287-6.

12. Альбрехт В.Г., Коган А.Я. и др. Бесстыковой путь. М.: Транспорт, 2000. 408 с.