Мониторинг и определение участков нестабильного земляного полотна

ВВЕДЕНИЕ 1 Определение скользящего среднеквадратического отклонения на заданной базе вычисления 2 Определение положительных приращений ССКО 3 Определение нестабильных участков земляного полотна по сумме положительных приращений ССКО 4 Определение максимальных допускаемых скоростей движения поездов в кривых участках пути Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Земляное полотно – это один из основных элементов конструкции железнодорожного пути, представляет собой инженерное сооружение из грунта. На земляном полотне размещается верхнее строение железнодорожного пути, и оно также обеспечивает придание железнодорожному пути необходимых параметров плана и профиля линии, выравнивая в пределах трассы земную поверхность. Земляное полотно является несущей конструкций железнодорожного пути, воспринимая статические нагрузки от верхнего строения пути и динамические от подвижного состава, должно упруго передавать их на основание. Поэтому от его надежности зависят основные эксплуатационные параметры: техническая скорость движения поездов и максимально разрешаемая статическая нагрузка подвижного состава, которые определяют провозную и пропускную способность линии. В последнее время термин «мониторинг» получил довольно широкое распространение в различных сферах человеческой деятельности, и в это понятие вкладывается не всегда одинаковый смысл, поэтому необходимо дать определение этому понятию в применении к мониторингу земляного полотна железных дорог и рассмотреть основные его принципы. Термин «мониторинг» имеет происхождение из английского языка от слова monitoring в его смысловом значении — контрольное наблюдение. Первое понятие мониторинга было принято в 1972 г., применительно к мониторингу окружающей среды, и формулировалось как «система повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой». Теория мониторинга окружающей среды (другое название экологический мониторинг) в последующем получила значительное развитие в нашей стране в трудах академика Ю.А. Израэля, который дополнил понятие мониторинга двумя важнейшими функциями. Он 4 указал на то, что мониторингу присуще не только наблюдение, но и прогноз, и на то, что, в конечном счете, мониторинг служит управлению состоянием окружающей среды. Дальнейшее развитие теории мониторинга окружающей среды привело к разделению общей системы мониторинга на подсистемы, разработке и детализации понятий для подсистем, одной из которых (наиболее близкой к рассматриваемому вопросу) является подсистема мониторинга геологической среды, или литомониторинг. Одним из важных понятий, введенных в литомониторинге, является понятие природно-технической системы (ПТС) или геотехнической системы (ГТС), под которой понимается совокупность инженерного сооружения (комплекса инженерных сооружений) с частью геологической среды в зоне его (их) влияния, имеющей операционально фиксированные границы. Таким образом, при литологическом мониторинге рассматривается геологическая среда уже не сама по себе, а во взаимодействии с инженерными сооружениями. Исходя из этих положений, понятие мониторинга земляного полотна формулируется как определенная процедура управления состоянием геотехнической системы — земляное полотно, осуществляемая по целевой программе, в которую входит: – диагностика объектов с нахождением основных параметров; – выделение объектов, имеющих недостаточную надежность; – режимные наблюдения и измерения параметров на объектах, имеющих недостаточную надежность; – оценка по результатам наблюдений и измерений параметров состояния объектов, имеющих недостаточную надежность; – прогноз развития состояния объектов, имеющих недостаточную надежность; – разработка сценариев по управлению состоянием объектов, заключающихся в рекомендациях (при необходимости) изменения их 5 конструктивных параметров и (или) технологических режимов функционирования. Одним из наиболее ответственных этапов проведения мониторинга является выделение участков земляного полотна, имеющих недостаточную надежность, так как проведение мониторинга сплошь по всему протяжению пути, с одной стороны, затруднительно, а с другой — не позволяет концентрировать усилия на действительно опасных объектах. Диагностика земляного полотна должна обеспечивать определение основных параметров, позволив дать оценку технического состояния объекта на момент диагностирования. Центральное место в мониторинге земляного полотна должны занимать регулярные режимные наблюдения и измерения параметров, позволяющие оперативно в режиме реального времени оценивать возможность возникновения деформаций, угрожающих безопасности движения поездов и приводящих к его перерывам. Исходные данные: Восточно-Сибирская ж.д.; Перегон: Ангасолка-Слюдянка; 5297 км Период: Март – Сентябрь; Установленная скорость – 160 км/ч; Грузонапряженность – 40 млн. т-бр./км в год; База вычисления ССКО – 100 м; ПЧ-15

1. Определение скользящего среднеквадратического отклонения на заданной базе вычисления

В качестве анализируемых данных используется параметр просадки для правой и левой рельсовой нити в отдельности (рисунок 2.1). Определение участков нестабильности и их параметров ведется для правой и левой рельсовой нити одновременно. Исходные данные представлены по 1 км (1000 м) за период с марта по сентябрь. Состав исходных данных: • координата в метрах, с дискретностью 18,5 см; • просадка по левой рельсовой нити, мм; • низкочастотная составляющая рихтовки, мм (носит информативный характер для определения участка пути: прямой, кривой); • просадка по правой рельсовой нити, мм. Рисунок 1.1 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за март Рисунок 1.2 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за апрель Рисунок 1.3 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за май Рисунок 1.4 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за июнь Рисунок 1.5 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за июль Рисунок 1.6 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за август Рисунок 1.7 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за сентябрь

2 Определение положительных приращений ССКО

Для анализа стабильности земляного полотна контролируемого участка пути рассчитываются приращения ССКО от проезда к проезду за рассматриваемый период – ΔССКО(x): ΔССКО(x)=ССКО(x,i+1)-ССКО(x,i) Рисунок 2.1 – График ППССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за март-апрель Рисунок 2.2 – График ППССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за апрель-май Рисунок 2.3 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за май-июнь Рисунок 2.4 – График ППССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за июнь-июль Рисунок 2.5 – График ППССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за июль-август Рисунок 2.6 – График ССКО по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за август-сентябрь Рисунок 2.7 График Sппсско по параметру «Просадка пр.» и «Просадка л.» за период с марта по сентябрь

3 Определение нестабильных участков земляного полотна по сумме положительных приращений ССКО

Ведомость нестабильного состояния пути на потенциально-опасных объектах Итого выявлено с нестабильностью пути

4 Определение максимальных допускаемых скоростей движения поездов в кривых участках пути

Максимально допускаемая скорость движения в ПЧ-15 определяется по формуле (4.1) и равна: (км/ч). На основании приведенных расчетов видно, что установленная по приказу скорость V = 120 км/ч в кривой меньше, чем расчетная максимально допускаемая скорость Vmax = 138 км/ч, следовательно, она соответствует нормам. Максимально допустимые скорости движения, а также результаты проверки соответствия скоростей движения в остальных отдельно лежащих кривых участках пути представлены в таблице 4.1. Таблица 4.1 – Результаты проверки соответствия скоростей движения в отдельно лежащих кривых участках пути

№ кривой	Радиус, м	Установленная или реализуемая скорость движения поездов по приказу Vуст., км/ч	Максимально допускаемая скорость движения поездов в кривых Vmax, км/ч	Соответствие скоростей движения Vуст. и Vmax
3 п	1138	120/80/80	138	+
4 л	1039	115/80/80	120	+
5 п	1064	120/80/80	125	+
6 л	597	95/80/80	98	+
7 л	552	90/80/80	96	+
8 л	1260	115/80/80	129	+
9 п	1068	120/80/80	124	+
10 л	1063	115/80/80	117	+
11 п	709	105/80/80	107	+
12 л	869	115/80/80	120	+
13 п	1254	115/80/80	129	+
14 п	781	100/80/80	116	+

На основании результатов, полученных в таблице 4.1 и на рисунке 4.1 можно сделать вывод о том, что установленные по приказу скорости движения поездов на Ангасолка – Слюдянка 5298 км ПЧ-15 ни в одной отдельно лежащей кривой не превышают максимально допускаемые рассчитанные скорости. Рисунок 2.1 – Проверка соответствия скоростей движения поездов Vуст. и Vmax

Список использованной литературы

1. Железнодорожный путь: учебник /Под ред. Е.С. Ашпиза. – М.: М.:ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. — 544с. 2. Ашпиз Е.С., Михалкин И.К., Симаков О.Б. Технология мониторинга путевой инфраструктуры // Мир транспорта. 2011. Т.9. №5 (38). С. 124-129. 3. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ КАРСТООПАСНЫХ УЧАСТКОВ Атапин В.В., Власова С.Е., Чекин А.А., Стрельцов Н.В. Путь и путевое хозяйство. 2020. № 1. С. 18-21. 4. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА. Седёлкин Ю.А., Атапин В.В., Чекин А.А. Путь и путевое хозяйство. 2020. № 12. С. 30-33. 5. Инструкция по проведению диагностики земляного полотна на железных дорогах ОАО «РЖД»: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 12.12.2011 № 2663р. Доступ через СПС «КонсультантПлюс» (дата обращения 07.04.2020). 6. Грицык В.И. Расчеты земляного полотна железных дорог. — М.: УМК МПС, 1998. -520 с. 7. Расчеты и проектирование железнодорожного пути /В.В. Виноградов, А.М. Никонов, Т.Г. Яковлева и др.; Под ред. В.В. Виноградова и А.М. Никонова. — М.: Маршрут, 2003. – 486 с. 8. Грицык В.И. Земляное полотно железных дорог. — М.: Маршрут, 2005. – 246 с. 9. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути (ЦП-774), утв. распоряжением ОАО «РЖД» №2288р от 14 ноября 2016 г