Введение

Железнодорожная машина для обслуживания путей – это специализированное транспортное средство или поезд, используемое для восстановления профиля и устранения неровностей изношенных рельсов, что позволяет продлить срок их службы и улучшить ход поездов. Рельсошлифовальные машины были разработаны для увеличения срока службы обслуживаемых рельсов, подверженных волнообразному износу (гофрированию). Шлифовка рельсов – это процесс, направленный на предотвращение деформаций, вызванных использованием и трением, путем удаления деформаций и коррозии. Железнодорожные пути, подвергающиеся интенсивной эксплуатации, более склонны к волнообразному износу и общему износу. Рельсошлифовальные машины используются для шлифовки рельсов при наличии волнообразного износа или для его предотвращения. На основных грузовых железнодорожных линиях рельсошлифовальные машины используются для обслуживания путей в зависимости от пройденного тоннажа, а не от времени. Транзитные системы и метро в крупных городах продолжают использовать плановые процессы шлифовки рельсов для борьбы с волнообразным износом, характерным для сильно загруженных путей. Оборудование для шлифовки рельсов может быть установлено на одном самоходном транспортном средстве или на специализированном рельсошлифовальном поезде, который при работе на обширной сети может включать в себя помещения для бригады. Шлифовальные круги, число которых может превышать 100, устанавливаются под контролируемыми углами для восстановления правильного профиля рельсов. Эти машины используются в Северной Америке и Европе с начала 20-го века. Они производятся специализированными компаниями по обслуживанию железных дорог, которые также могут эксплуатировать их по контракту. В начале 2000-х годов был достигнут ряд усовершенствований в технологии обслуживания железных дорог, в частности, внедрение репрофилирования рельсов с помощью рельсофрезерных поездов, которые, как утверждается, обеспечивают более высокую точность профиля и качество обработанной поверхности. Вторая технология, набирающая популярность в Европе, особенно в Германии, – это высокоскоростная шлифовка. Хотя она не может выполнять репрофилирование рельсов, как фрезерные или другие шлифовальные поезда, ее рабочая скорость около 80 км/ч позволяет устранять и предотвращать дефекты с минимальным влиянием на другие плановые перевозки.

Ручные рельсовые шлифовальные станки

Компания ERICO производит ручные рельсовые шлифовальные машины и дрели для железнодорожной отрасли, предназначенные для обслуживания путевого хозяйства. ERICO использует четырехтактные двигатели Honda для привода своих железнодорожных дрелей и рельсовых шлифовальных машин. Рельсовые шлифовальные машины используются для подготовки рельсов перед креплением скреплений и являются многофункциональным инструментом, пригодным для подготовки, обслуживания и ремонта рельсов.

Индекс качества измельчения

Индекс качества шлифования (GQI) – это программный шаблон, используемый для измерения профиля рельса. Это позволяет сравнивать целевой профиль рельса с его фактическим профилем. Программное обеспечение GQI использует лазерное оборудование, установленное на передней и задней частях рельсошлифовальной машины. Применение лазерного оборудования при обслуживании пути, например на рельсошлифовальных машинах, позволяет работникам и подрядчикам проводить точные измерения профиля рельса до и после шлифовки. GQI оценивается по шкале от 0 (низкий приоритет) до 100 (высокий приоритет). Программное обеспечение для контроля качества шлифовки способно самостоятельно записывать и документировать измерения, а также присваивать рейтинг GQI каждому рельсу на участке пути до и после каждого прохода шлифовальной машины. Преимущество использования программного обеспечения GQI заключается в возможности создания отчетов о шлифовке для последующего использования планировщиками, что помогает более эффективно расставлять приоритеты и контролировать профили шлифовки в будущем. Отчеты GQI также содержат анализ стабильности профилирования, позволяющий определить, улучшает или ухудшает шлифовка профиль рельса. Использование программного обеспечения GQI также обеспечивает возможность получения точной оценки эффективности рельсошлифовальной машины в режиме реального времени, что позволяет более эффективно расставлять приоритеты в работе и выполнять ее своевременно.

Проблемы со здоровьем

В железнодорожной отрасли существуют риски, связанные с длительным использованием машин для обслуживания пути при проведении работ по содержанию и строительству железнодорожного полотна. Распространенным риском является продолжительное воздействие чрезмерной вибрации всего тела и ударных нагрузок по вертикальной и горизонтальной осям поясничного отдела позвоночника и замыкательных пластин позвонков, что может привести к повреждениям позвоночника и/или долгосрочному повреждению костной структуры позвонков. Американская конференция государственных промышленных гигиенистов предложила пороговые значения для вибрации всего тела, при этом некоторые рекомендации также основаны на стандартах ISO 2631, однако широко опубликованных и применяемых пороговых значений воздействия для машин для обслуживания пути не существует. Предельно допустимая концентрация (TLV) по версии ACGIH ограничивает воздействие вибрации всего тела до 8 часов. В Европейском Союзе в результате исследований рисков, связанных с вибрацией, была предложена модель оценки риска (VibRisk) для оценки структурной целостности поясничного отдела позвоночника в нижней части спины. Модель VibRisk обеспечивает более точную оценку риска разрушения замыкательных пластин позвонков на отдельных уровнях поясничного отдела, учитывая позу оператора. При сравнении оценки рисков, полученных с использованием модели VibRisk, показывают более высокий риск разрушения замыкательных пластин позвонков на различных уровнях поясничного отдела, чем это предполагается стандартами ISO 2631, часть 5. Основным фактором, который учитывает VibRisk, а стандарты ISO 2631, часть 5 – нет, является признание позы оператора дополнительным фактором нагрузки при воздействии вибрации и многократных ударных нагрузок.

Причины

Как правило, считается, что различные длины волн железнодорожной коругации обусловлены несколькими различными причинами. Одно исследование указывает на то, что специфическая коротковолновая деформация рельсов в основном вызвана резонансом жесткого защемления, при котором рельс вибрирует как зафиксированный луч, как будто защемленный между периодически расположенными шпалами. Динамическое взаимодействие поезда и пути, вызывающее вибрации фиксированной частоты на высоких скоростях, часто наблюдаемое при небольших нагрузках в метрополитене, и антирезонанс, возникающий из-за жесткого крепления рельсов к шпалам, приводят к деформации и появлению "воющей" коругации рельсов.

Предотвращение гофрирования рельсов

Противодействие гофрированию рельсов можно достичь, выбирая рельсы с материальным составом, более устойчивым к этому явлению. Теплообработанные рельсы из легированной стали с высокой относительной твердостью наиболее устойчивы к гофрированию, в отличие от сталей Бессемера, благодаря большей твердости. Для рельсов, устойчивых к гофрированию, оптимальной является твердость по Бринеллю от 320 до 360. Поезда могут изменять скорость движения по рельсам, чтобы предотвратить развитие гофрирования на отдельных участках рельсовой сети в системах общественного транспорта. Изменение скорости, направления и веса поезда способствует борьбе с ростом гофрирования, поскольку оно вызывается постоянным равномерным трением. На метрополитенах и крупных транспортных системах изменение направления движения поездов невозможно, поэтому более целесообразно использовать процессы периодической шлифовки рельсов – ежегодной или раз в два года.

Превентивная шлифовка рельсов

Профилактическая шлифовка рельсов выполняется до появления каких-либо признаков развития неровностей рельсов. Неровности рельсов будут развиваться экспоненциально, если первые признаки неровностей не будут устранены шлифовкой или обслуживанием. Профилактическая шлифовка удаляет деформации, вызванные трением и химическим разрушением рельсов. Регулярная шлифовка рельсов – основная операция технического обслуживания, используемая для борьбы с гулом рельсов или коротким шагом неровностей. Шлифовка рельсов проводится периодически для предотвращения образования неровностей. Шлифовальные поезда могут курсировать по грузовым линиям, проходящим на большие расстояния в одном направлении, при условии непрерывного использования грузовой железнодорожной сети. Неровности рельсов, вызванные углеродным ростом рельса, который усиливается трением, растут экспоненциально.

Обработка шумовой коррагировки рельсов

Волнистость рельсов часто является причиной жалоб населения на шум. Вибрации волнистых рельсов обычно усиливаются, вызывая большее трение и металлический контакт. Громкий гул волнистых рельсов – частая причина жалоб на шум в городских и пригородных районах, особенно когда поезда движутся с умеренной скоростью. Это явление часто называют короткопериодной волнистостью, и оно вызывает большинство негативных реакций со стороны населения. Громкие и неприятные вибрации, вызванные волнистостью рельсов на транспортных системах, влияют как на пассажиров, так и на жителей близлежащих районов, где проходят железные дороги. Короткопериодная волнистость создает значительно больше шума, чем обычное трение рельсов, с частотой около 500–800 герц. Короткопериодная волнистость чаще всего встречается на железных дорогах, где не проводится регулярное шлифование рельсов или которые используются редко. Жесткость рельсовой опоры напрямую связана с короткопериодной волнистостью.