Рациональное решение задачи диагностики состояния элементов подрельсового основания для назначения ремонтов пути может быть получено при использовании нагрузочных поездов, которые позволяют определять деформативность пути непрерывно по всей его длине, выявляя границы участков с повышенной деформативностью и дополняя тем самым данные диагностики пути традиционными методами и, в обоснованных случаях, уменьшая необходимый объем обследований и инженерных изысканий при проведении проектных работ.

Настоящая инструкция устанавливает нормативы осадок пути, промежуточных скреплений и подшпального основания и методики их определения нагрузочным поездом для оценки состояния подрельсового основания и для назначения работ по реконструкции и ремонтам пути, а также оценки качества их выполнения.

Применение настоящей инструкции сторонними организациями оговаривается в договорах (соглашениях) с ОАО "РЖД".

ГОСТ 20276-85 Грунты. Методы полевого определения деформируемости.

СТН Ц 01-95 Железные дороги колеи 1520 мм.

Положение о системе ведения путевого хозяйства ОАО "РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ", утверждены Распоряжением ОАО "РЖД" от 30.10.2009 г. N 2211р.

3.1. В настоящей инструкции применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1.1. Нагрузочный поезд (комплекс): специальный подвижной состав, состоящий из одной и более подвижных единиц, обеспечивающий нормированную нагрузку на путь и измеряющий вертикальное перемещение рельса и шпал под этой нагрузкой.

3.1.2. Упругая осадка пути: разность вертикальных перемещений головки рельса под действием двух различных нормированных нагрузок на путь.

3.1.3. Упругая осадка шпалы: разность вертикальных перемещений поверхности шпалы под действием двух различных нормированных нагрузок на путь.

3.1.4. Деформация скрепления: разница между упругими осадками рельса и шпалы, измеряемыми под действием нормированной нагрузки на путь, создаваемой нагрузочным комплексом.

3.1.5. Деформативность: величины упругой осадки рельса и шпалы и упругой деформации скрепления под действием нормированной нагрузки на путь при испытаниях нагрузочным поездом.

3.2. В настоящей инструкции применены следующие обозначения.

3.2.1. СПМ-18: нагрузочный поезд, в котором нагрузка на путь создается двумя платформами на грузовых тележках ЦНИИ-Х3О с нормированными нагрузками 10 и 23,3 т/ось при двухосном нагружении пути.

3.2.2. СМ-460: нагрузочный поезд, в котором нагрузка на путь создается нагрузочными колесами, расположенными по центру вагона, и поддерживается гидравлической системой, схема нагружения соответствует одноосному нагружению с нормированными нагрузками одной осью с величиной 10 и 30 тс/ось при двух проездах нагрузочного поезда по участку пути.

3.3. В настоящей инструкции применены следующие сокращения:

СКО - среднеквадратическое отклонение величины упругой осадки или упругой деформации скрепления на пикете.

4.1. Для подшпального основания, рельсовых скреплений и пути в целом (по головке рельсов) устанавливаются нормативы деформативности по результатам испытаний пути нагрузочными поездами. В качестве критериев деформативности принимаются получаемые под нормированной нагрузкой в 30 т/ось для поезда СМ-460 и 23,3 т/ось для поезда СПМ-18 величины средних на пикете упругих осадок рельса и шпалы и вертикальной деформации рельсового скрепления , а также их неоднородность вдоль пути, которая выражается через среднеквадратические отклонения (СКО) этих величин.

4.2. Величины средних упругих осадок, деформаций скреплений и их СКО, сглаженные скользящим окном шириной 3 м с шагом смещения окна 0,5 м, вычисляются на длине пикета (100 м). Методика вычисления средних, максимальных и среднеквадратических деформаций скреплений, осадок рельсов и подшпального основания приведена в Приложении А.

4.3. Нормативы деформативности под нормированной нагрузкой в 30 т/ось для поезда СМ-460 и 23,3 т/ось для поезда СПМ-18 установлены в зависимости от группы пути и типа шпал для каждого типа нагрузочного поезда (таблица 1). Данные нормативы являются предельными (браковочными) величинами соответствующих показателей.

4.4. Пикеты испытуемого участка, где превышены значения хотя бы одного критерия деформативности, считаются участками, имеющими повышенную деформативность.

При превышении критериев упругих осадок шпалы участок имеет повышенную деформативность подшпального основания, при превышении критериев упругой деформации рельсового скрепления участок имеет повышенную деформативность рельсового скрепления.

4.5. Норматив состояния пути после ремонта применяется для оценки качества проведения работ по реконструкции, капитальному и среднему ремонтам после окончания периода стабилизации отремонтированного пути.

На участках пути, имеющих после проведения работ характеристики деформативности, превышающие нормативы, выполняются дополнительные работы по снижению деформативности до нормы.

Вид работ по устранению повышенной деформативности выбирается в зависимости от причины ее появления, которая устанавливается из анализа графиков упругих осадок и деформаций скрепления под первой и второй нормированными нагрузками.

4.6. Норматив состояния пути перед ремонтом применяется для диагностики пути с целью выявления мест с высокой деформативностью. На участках пути, имеющих превышение нормативов, назначается дополнительное обследование для получения исходных данных для выработки конструктивных решений по замене или усилению элементов пути в ходе реконструкции и ремонтов.

На пикетах, имеющих повышенную деформативность, проводится анализ графиков упругих осадок и деформаций скрепления под первой и второй нормированными нагрузками, и на его основе принимаются дальнейшие решения по проведению дополнительного обследования.

5.1. Нагрузочные испытания деформативности подшпальных оснований и рельсовых скреплений выполняются сплошным проездом нагрузочного поезда по испытуемому участку.

5.2. Испытания для оценки качества выполненных работ по реконструкции или ремонту пути выполняются после окончания работ, но до их приемки.

Испытания для диагностики состояния пути выполняются за год до проведения работ по реконструкции или ремонту пути. При этом желательным временем их проведения является весенний период после оттаивания основной площадки земляного полотна или осенний период в месяцы наибольшего выпадения дождевых осадков.

5.3. Испытания нагрузочным поездом СПМ-18 проводятся за один сплошной проезд, а нагрузочным поездом СМ-460 - за два проезда по испытуемому участку пути.

При проведении испытаний нагрузочным поездом СПМ-18 за один проезд одновременно проводится измерение деформативности рельса и шпалы под двумя нормированными нагрузками: НП1 = 10 т/ось для нагрузочной платформы N 1 и НП2 = 23,3 т/ось для нагрузочной платформы N 2. Для нагрузочного поезда СМ-460 при первом проезде производится измерение перемещений рельса и шпалы под нормированной нагрузкой НП1 = 10 т/ось, а при втором - под нормированной нагрузкой НП2 = 30 т/ось.

Под первой нагрузкой в испытаниях выбираются в основном имеющиеся люфты между элементами пути, а при второй нагрузке происходит рабочее нагружение, эквивалентное расчетному воздействию поезда.

5.4. Испытания проводятся при рабочей скорости нагрузочного поезда не более 12 км/ч, что позволяет исключить влияние динамики подвижного состава и вязких свойств пути.

5.5. Испытания проводят по методикам, утвержденным Департаментом пути и сооружений ОАО "РЖД" или Управлением пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры - филиала ОАО "РЖД".

Порядок проведения нагрузочных испытаний регламентируется штатными Руководствами по эксплуатации диагностических комплексов СПМ-18 и СМ-460.

5.6. Измерения выполняют по обеим рельсовым нитям, за результаты испытаний принимаются средние значения осадки пути в целом и осадки шпал по обеим рельсовым нитям.

5.7. Обработку измеренных осадок рельсов и шпал для оценки состояния деформативности подшпального основания и рельсового скрепления выполняют в соответствии с методикой Приложения А.

А.1. Общие положения

Методика устанавливает порядок обработки результатов испытаний нагрузочными поездами для определения осадки рельса и шпалы, деформации промежуточных рельсовых скреплений и для сравнения с нормативными значениями, что позволяет оценить состояние элементов скреплений и подшпального основания.

А.2. Априорные исходные данные

Априорные данные используются для разбиения всей протяженности участка испытаний на участки, однородные по конструкции и условиям эксплуатации пути.

Априорными для анализа результатов испытаний пути нагрузочными поездами являются данные паспортной документации пути - формы АГУ-4 (таблица N 2 - земляное полотно и таблица N 5 - рельсо-шпально-балластная карта):

- установленные скорости движения для пассажирских и грузовых поездов;

- пропущенный тоннаж;

- тип рельса;

- тип пути: звеньевой, бесстыковой;

- тип промежуточных рельсовых скреплений;

- род шпал;

- наличие и тип подбалластных геоматериалов;

- год последнего капитального ремонта (реконструкции, строительства);

- вид и год последнего промежуточного ремонта, связанного с подрельсовым основанием.

В качестве дополнительных априорных данных для анализа можно использовать также:

- данные инженерно-геологического обследования;

- акты натурных осмотров земляного полотна;

- паспорт неустойчивого или деформирующегося земляного полотна ПУ-9;

- результаты обследования пути другими диагностическими средствами.

А.3. Первичная обработка данных

Для данных испытаний участка пути нагрузочным поездом СМ-460 при одноосном нагружении пути и измерении фактической приложенной нагрузки в каждой точке пройденного пути деформативность подрельсового основания пути (осадка по головке рельса) определяется в соответствии с рис. А.1 расчетной упругой осадкой рельса под нормированной нагрузкой 30 тс/ось, рассчитанной по формуле А.1:

где:

- вертикальные перемещения по датчикам на базе измерительной каретки под реализованной нагрузкой при втором проезде с номинальной нагрузкой 30 тс/ось;

- вертикальные перемещения по датчикам на базе измерительной каретки под реализованной нагрузкой при первом проезде с номинальной нагрузкой 10 тс/ось;

- реализованная нагрузка на ось при втором проезде с номинальной нагрузкой 30 тс/ось;

- реализованная нагрузка на ось при первом проезде с номинальной нагрузкой 10 тс/ось.

- нормативная нагрузка 30,0 тс/ось.

При определении расчетной осадки пути используется линеаризация нагрузочной характеристики пути, см. рис. А.1, исключающая влияние нелинейной и нестабильной зависимости осадки от действующей нагрузки на начальном участке (Р < 10 тс/ось).

Для данных измерений нагрузочного поезда СПМ-18 с двухосным нагружением ходовыми колесами нагрузочных платформ и фиксированной нагрузкой на ось для нагрузочной платформы N 1 и для нагрузочной платформы N 2 определяется разность вертикальных перемещений под ходовой тележкой платформ N 2 и N 1 по формуле А.2:

где - вертикальные перемещения по датчикам платформы N 2,

- вертикальные перемещения по датчикам платформы N 1.

Для измерительных данных нагрузочного поезда СПМ-18 применяется приведение показаний датчиков перемещения головки рельса к оси нагружения. Приведение разности перемещений к расчетной нагрузке не используется.

Результаты определения деформативности пути нагрузочными поездами СМ-460 и СПМ-18 получены с использованием различных схем нагружения пути. Поэтому нормативные значения в таблице 1 для результатов испытаний пути с помощью СМ-460 и СПМ-18 отличаются и приведены раздельно.

Осадка пути по головке рельса и осадка подшпального основания рассчитываются непрерывно на всем протяжении участка испытаний по формулам А.1 для нагрузочного поезда СМ-460 и А.2 для нагрузочного поезда СПМ-18 соответственно.

Деформация рельсовых скреплений рассчитывается как разность между осадкой по головке рельса и осадкой шпал в совпадающих точках пути (для выделенных при обработке шпал).

Данные, полученные в результате первичной обработки информации после испытаний пути нагрузочным поездом:

А.4. Подготовка данных для анализа

Испытанный нагрузочным поездом участок пути разбивают на участки с однородными параметрами. К участкам с однородными параметрами относят такие, у которых совпадают параметры, полученные из априорных данных, см. п. А. 1.

Для выделенных участков рассчитывают для каждого пикета следующие характеристики:

А.5. Формы представления результатов

Результаты испытаний представляются в виде Протокола пикетов с превышением показателей деформативности.

Протокол должен содержать следующую информацию:

В ведомость включают пикеты с превышением хотя бы одного показателя, приведенного в таблице 1.

Форма ведомости приведена на рисунке А.2.

Графики величин деформативности объединяют в группы, которые выводят в одной системе координат по оси ординат. Графики выводят на печать для детального анализа участка.