2. Расчётное прогнозирование 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 а определяется по формуле:

где Г - грузонапряженность, млн. ткм брутто/км в год;

N - число отказов рельсов.

Средняя наработка на отказ Т_ср определяется по формуле:

Т_cp = Г/N

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]. Для данного варианта класс пути 1АС, одиночный выход рельсов равен 4 шт/км. 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:

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

Наработка тоннажа определяется по следующей формуле:

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

Т = Г× t

где t - ресурс пути в годах между сплошным обновлением ВСП.

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

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

ⁿ(1-(1- )ⁿ)

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

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

Для незакаленных рельсов Р50 в прямых участках пути применительно к среднесетевой совокупности осевых нагрузок (= 16 тс/ось) и установленному для таких условий ресурсу, млн.т. брутто соответственно [Т_Р50] = 350, значения параметра А будут равны: А _Р50 = 4·10^-5.

Эти значения параметра А, 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 β, равный соответственно 1,5 и 1,25, а при термоупрочнении и новой технологии раскисления - 1,75.

Для кривых вводится коэффициент а

а = 1 + 27 · 10⁴R^-2

где R - радиус кривой, (R = 700 м).

Итоговые формулы для определения численного значения А имеют

вид:

А_р50 = 4 · 10^-5β^-1(1 + 27 · 10⁴R^-2)

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