Рельсовые стали

Продление срока службы рельсов и колес

Развернутая длина путей железных дорог Северной Америки первого класса составляет 274 тыс. км, что при средней массе рельсов 67 кг/м соответствует 36,3 млн. т стали. На железных дорогах в эксплуатации находится около 1,4 млн. грузовых вагонов и почти 25 тыс. локомотивов, у которых имеется примерно 10 млн. колес.

Стоимость 1 т рельсов равна 454- 544дол., одного колеса- 350 дол. Эти элементы образуют существенную часть стоимости основных фондов железных дорог, и к ней следует добавить затраты на укладку рельсов, монтаж колес, их техническое обслуживание и ремонт.

Значительная экономия может быть получена за счет контроля за расходами на приобретение, содержание указанных элементов и продления срока их службы. Так, в целях продления срока службы рельсов в рамках программы стратегических исследований Центра транспортных технологий (TTC) Ассоциации американских железных дорог (AAR) изучаются возможности изготовления рельсов из улучшенной стали и совершенствования технологии шлифования рельсов. Примером полученных результатов может служить следующее. На одной из железных дорог при отсутствии практики эффективного шлифования рельсов на линии с пропуском 36,3 млн. т поездной нагрузки в год замену рельсов из-за износа и дефектов проводили через каждые 5 лет, и соответствующие расходы составляли примерно 32,3 тыс. дол./км. Благодаря внедрению шлифования средний срок службы рельсов увеличился почти в 5 раз, а среднегодовые расходы на их замену уменьшились до 3,3 тыс. дол./км.

Еще одно направление исследований в указанных аспектах представлено предпринимаемыми TTC поисками способов снижения уровня общих механических напряжений в контакте колесо- рельс. Эта задача решается с помощью задания ужесточенных допусков на профили колес и рельсов. Исследуются также возможности уменьшения износа рельсов за счет их эффективной лубрикации. Так, эксперименты TTC показали, что в регулярной эксплуатации лубрикация рельсов в 10 раз замедляет их износ.

Срок службы рельсов в основном зависит от чистоты стали и ее микроструктуры, создаваемой при термической обработке. Уменьшение числа и размеров включений в металл снижает чувствительность к таким дефектам, как поперечные трещины. Измельчение микроструктуры повышает твердость и сопротивляемость рельса износу. Несколько марок улучшенных рельсовых сталей нового поколения в настоящее время испытывается в TTC. В этих целях используется оборудование полигона для ускоренных эксплуатационных испытаний (FAST). Рельсы, изготовленные в США, Японии и Франции, уложены в кривой радиусом 350 м. Испытывается также новая бейнитная рельсовая сталь, разработанная TTC.

По улучшенным рельсам уже пропущено более 172 млн. т поездной нагрузки, и их износ все еще небольшой, что заметно по хорошему прохождению кривой тележками с усовершенствованным рессорным подвешиванием, примененными в вагонах экспериментального поезда с высокими (35,4 т) осевыми нагрузками.

Рис. 1. Износ рабочих граней рельсов, изготовленных из разных марок стали

На рис. 1 представлен характер нарастания износа рабочих граней испытываемых рельсов из стали разных марок по мере наработки тоннажа. При пропуске первых 150 млн. т на испытываемые рельсы колесами поезда переносилось некоторое количество смазки с соседних участков. Затем была обеспечена чистота поверхности катания от смазки, и износ заметно ускорился. Этим подтверждено, что даже легкое смазывание может значительно уменьшить износ рельсов. По завершении испытаний с сухими рельсами начат следующий этап- с пропуском экспериментального поезда, оснащенного тележками со стандартным рессорным подвешиванием, по смазанным рельсам. К концу 1999 г. ожидалось получение данных по износу в объеме, достаточном для уточнения поведения рельсов в сухом и смазанном состоянии под стандартными и улучшенными тележками. Результаты испытаний позволят железным дорогам принимать более обоснованные решения по приобретению рельсов.

Дата добавления: 2015-07-02