Проектирование подвесных монорельсовых дорог для доставки ремонтных бригад

Статья посвящена проектированию подвесных монорельсовых дорог доставки ремонтных бригад к месту проведения ремонтно-диагностических работ на территории России.

Ключевые слова: монорельс, аэрокабина, опоры контактной сети.

В настоящее время Российские железные дороги по-прежнему остаются основным грузоперевозчиком внутри страны. Поэтому техническое обслуживание путей является чрезвычайно актуальной задачей, которая в настоящее время решается с помощью ремонтных железнодорожных дрезин, оснащённых кранами и автономными дизельными двигателями. Доставка ремонтно-диагностических бригад к обслуживаемому участку производится этими дрезинами. И хотя скорость дрезин достаточно высока, подъехать к обслуживаемому участку достаточно сложно, что в первую очередь связано с графиком движения составов, поэтому диспетчеры вынуждены делать «окна» в графике движения поездов, так как при нахождении дрезины на железнодорожных путях проезд остальных составов не возможен. В результате чего снижается эффективность использования путей [1]. Использование ремонтных железнодорожных дрезин для доставки ремонтно-диагностических бригад к обслуживаемому участку является сложно организуемым процессом. Это связано с тем, что потом дрезину надо отводить на запасные пути, до которых расстояние в Центральной части России составляет около 10÷15 км, а районах Сибири и Дальнего Востока может достигать 100 км, поэтому решить эту проблему в рамках РЖД способны подвесные монорельсовые дороги, установленные на линиях контактной сети.

Их основным достоинством является возможность быстро доставлять ремонтно-диагностические бригады к обслуживаемому участку трассы не зависимо от графика движения поездов, при этом высокая стоимость опор монорельсового пути теряется, так как используются в качестве опор контактные сети РЖД. Общий вид опор с габаритными параметрами поезда и монорельсовой подвесной кабины приведён на рис. 1 и 2.

Рис. 1 — Общий вид опор с габаритными параметрами поезда и монорельсовой подвесной кабины (состояние поднято)

Монорельсовые подвесные кабины располагаются с противоположной стороны от опор по отношению движущимся составам. На рис. 1 приведено положение монорельсовых подвесных кабин в поднятом состоянии, когда они осуществляют движение.

Первой особенностью предлагаемого технического решения является то, что монорельсовая кабина подвешивается на свободнокачающейся разрезной опоре, которая надевается на несущий ток монорельс, с которого осуществляется питание маршевого электродвигателя подвесной кабины.

Второй особенностью предлагаемого технического решения является применение телескопического подвеса кабины на несущем монорельсе (рис. 2).

Это позволяет при посадке и высадке путейских рабочих опускать кабину до высоты 1,05 м и, используя выдвижную лесенку, производить их безопасный выход на опорную поверхность вблизи полотна железной дороги.

Для предотвращения самопроизвольного опускания кабины во время движения, телескопическая подвеска фиксируется в поднятом положении.

Максимально допустимые поперечные колебания подвесной кабины на монорельсе определятся из условия не зацепления опор контактной сети при полностью выпущенной телескопической подвеске, приведенные на рис. 3, и составляют ± 6 º.

С точки зрения прочностных расчётов наибольший интерес представляет свободнокачающаяся разрезная опора, которая принимает нагрузку от подвесной кабины.

Учитывая, что внешний диаметр свободнокачающейся разрезной опоры составляет D_H = 1,4 м, а внутренний — D_B = 1,0 м, высота — H = 0,5 м, определим площадь её поперечного сечения в опасном сечении, варьируя параметром толщины стенки (рис. 4). Максимальная нагрузка, приходящаяся на опору, составляет G = 6 тс = 58 860 Н.

Изгибающий момент в опасном сечении составит [2]

М_И = ½ G (D_H + D_B) = 35 316 Н·м.

Таким образом, при профиле свободнокачающейся разрезной опоры из прямоугольной формы 500×200×4 выполненной из стали 09Г2С ГОСТ 5058–65 с [σ_из]_II = 1500 кгс/см² и [τ_кр]_II = 900 кгс/см² [3], момент сопротивления изгибу равен

Рис. 3 — Общий вид опор с габаритными параметрами поезда и монорельсовой подвесной кабины (состояние опущено)

Рис. 4 — Размеры и силы, действующие на свободнокачающуюся разрезную опору

при a = 500 мм, b = 200 мм, a₁ = 492 мм, b₁ = 192 мм, тогда расчетный изгибающий момент будет

М _из = W_X · [σ_из]_II = 310 · 1500 = 465 000 кгс см = 45 616 Н м

Таким образом, свободнокачающаяся разрезная опора в вертикальном направлении выдерживает вес монорельсовой подвесной кабины при пульсирующей нагрузке, т. е. заявленные параметры свободнокачающейся разрезной опоры (6 тс) для монорельсовой подвесной кабины выполняются.

Литература:

1. Тыняный В. В., Кущев И. Е. Экономические перспективы использования подвесных монорельсовых дорог // Современные проблемы и приоритетные направления развития транспорта и транспортной системы: Материалы I Международной научно-практической конференции 18 июня 2015 года, г. Рязань. — Рязань: Рязанский филиал МИИТ. — с. 81–86.
2. Филатова С. А., Сороковых Н. В. Техническая механика. Сопротивление материалов. Расчёты элементов конструкций ВВТ при различных видах деформаций. — Рязань: РВВДКУ, 2012–90 с.
3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1. — 5-е изд., перераб. и доп., — М.: Машиностроение, 1979. — 728 с., ил.