3. Расчетное прогнозирование полных отказов и показателей долговечности рельсов

3.1 Расчет прогнозирования полных отказов и показателей

Долговечности рельсов

Расчет отказов повреждений рельсов требует расчетов отказов пути при различных условиях эксплуатации. С увеличением наработки существенно возрастает параметр потока отказов, а наработка на отказ уменьшается.

Параметр потока определяется по формуле:

(2.1)

где		-	грузонапряженность, млн. ткм брутто/км в год;
		-	число отказов рельсов.

Средняя наработка на отказ определяется по формуле:

(2.2)

При этом характерна значительная дисперсия (разброс) указанных показателей надежности. Обусловлено это существенной изменчивостью наработки рельсовой стали до усталостного разрушения и изменчивостью параметров жесткости и геометрического состояния пути по его протяжению. Поэтому наработка разных рельсов до отказа является изменчивой величиной, зависящей от множества факторов.

Рельсы в главном пути эксплуатируют до установленного показателя - одиночного выхода в дефектные 4-6 шт/км и более в зависимости от класса пути [5]. Потом производят их сплошную замену, а после сортировки и ремонта используют на малодеятельных линиях и станционных путях.

Формула отказов рельсов в зависимости от пропущенного тоннажа имеет вид:

(2.3)

где		-	наработка тоннажа, млн. т брутто;
		-	максимально вероятная нагрузка на рельс на рассматриваемом участке пути, тс;
		-	среднестатистическая осевая нагрузка на рельс на рассматриваемом участке пути;
	, ,	-	коэффициенты аппроксимации.

Наработка тоннажа определяется по следующей формуле:

(2.4)

Это выражение называется формулой для прогнозных расчетов технического (межремонтного) ресурса железнодорожного пути по допускаемому количеству одиночных отказов рельсов в среднем по рассматриваемому участку

_(2.5)

где

t

-

ресурс пути в годах между сплошным обновлением верхнего строения пути;

Ресурс пути в годах между капитальным ремонтом пути t , определяется по формуле:

(2.6)

Формула для определения количества одиночных отказов рельсов за последний год перед их сплошной заменой (капитальным ремонтом пути), определяется по формуле:

(2.7)

На основе имеющихся данных для современных рельсов рекомендуется качестве расчетного значения применить параметр =2.

Значения параметра зависит от типа рельсов, их качества (вида термической обработки и раскисления), а также от плана линии.

Для незакаленных рельсов Р50, Р65, Р75 в прямых участках пути применительно к среднесетевой совокупности осевых нагрузок ( = 14,0 тс/ось) и установленному для таких условий ресурсу, млн.т. брутто соответственно [Т_Р50] = 350, [Т_Р65] = 500, [Т_Р75] = 600, значения параметра будут равны:

_Р50 = 4·10^-5, _Р65 = 2·10^-5, _Р75 = 1,389·10^-5.

Эти значения параметра , как наиболее проверенные опытом эксплуатации необходимо использовать в расчетах пути на надежность как базовые.

Для термоупрочненных стандартных рельсов и раскисленных по новой технологии современными лигатурами вводится коэффициент , равный соответственно 1,5 и 1,25, а при термоупрочнении и новой технологии раскисления – 1,75.

Для кривых вводиться коэффициент α

(2.8)

где – радиус кривой, м.

Итоговые формулы для определения численного значения имеют вид:

(2.9)

(2.10)

(2.11)

Численные значения показателя степени в уравнении (2.3) при аппроксимации частных экспериментальных выборок может изменяться от 0,9 до 2,1. В качестве расчетной величины предлагается принять наиболее вероятное его значение = 1,5.