ANALIZA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA ROZWÓJ WAD 227 SQUAT

Transkrypt

1 ANALIZA CZYNNIKÓW WŁYWAJĄCYCH NA ROZWÓJ WAD 227 SQUAT Jerzy Zariczny 1, Sławomir Grulkowski 2 1. WSTĘ rowadzone przez autorów od października 21 roku badania wad w szynach kolejowych na odcinku doświadczalnym wykazały, że tempo ich rozwoju jest zróżnicowane zarówno w poszczególnych kilometrach (hektometrach), jak i w obydwu tokach szynowych [9, 1]. Oznacza to, że w pewnych lokalizacjach szyny są bardziej podatne na rozwój wad. Wpływ na przebieg tego zjawiska mają liczne czynniki, nazywane dalej z uwagi na swój charakter warunkami techniczno eksploatacyjnymi. Identyfikacja oraz kwantyfikacja tych czynników jest niezbędna do sformułowania nowych kryteriów oceny trwałości (przydatności) eksploatacyjnej szyn, uwzględniających zmiany zachodzące w strukturze rodzajowej i ilościowej wykrywanych wad [2, 3, 6]. Odcinek doświadczalny o długości 31, km jest zlokalizowany w torze nr 1 i 2 w km 42,88 484,4 linii kolejowej nr 131 Chorzów Batory Tczew. Jego początek stanowi granica między Zakładem Linii Kolejowych K LK S.A. w Bydgoszczy i Gdyni, a koniec znajduje się na stacji kolejowej Subkowy [7, 8]. Analizę przeprowadzono dla toru nr 2 na szlaku Smętowo Morzeszczyn (km 48,773 46,948). Tabela 1 zawiera jego paszportyzację. Jest to tor bezstykowy. Szyny są wykonane ze stali gatunku R26 (surowe). Zostały wyprodukowane przez Hutę Katowice (K). Są przymocowane do podkładów kolejowych za pomocą przytwierdzeń typu K. Wykonana jesienią 212 roku naprawa główna nawierzchni kolejowej wprowadziła zmiany w konstrukcji toru nr 2 na analizowanym szlaku. Dotychczasowe badania wad w szynach będą kontynuowane od wiosny 213 roku na nowej konstrukcji nawierzchni. Tabela 1. aszportyzacja toru nr 2 Szyny odkłady Km Km Rok Rok Rok Rok początku końca Typ Typ produkcji wbudowania produkcji wbudowania 48,773 48,8 S reprofilowane reprofilowane Dębowe ,8 462,3 S INBK ,3 46,948 S Dębowe CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW TECHNICZNO EKSLOATACYJNYCH [1, 2] Na etapie identyfikacji warunków techniczno eksploatacyjnych mogących wpływać na rozwój wad w szynach, wstępnie wytypowano następujące czynniki: 1) typ szyn w torze nr 2 na całej długości analizowanego szlaku wbudowano szyny S6, 2) gatunek stali szynowej R26 (szyny surowe), 3) rodzaj toru bezstykowy, 1 mgr inż., Asystent; olitechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Transportu Szynowego; ul. Narutowicza 11/12, Gdańsk; tel.: , e mail: jerzaric@pg.gda.pl 2 dr inż., Adiunkt; olitechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Transportu Szynowego; ul. Narutowicza 11/12, Gdańsk; tel.: , e mail: slawi@pg.gda.pl

2 4) typ podkładów w torze nr 2 w km 48,8 462,3 (48,1% długości analizowanego szlaku) wbudowano podkłady INBK 7; podkłady dębowe 1,9% długości analizowanego szlaku, ) stan pozostałych elementów konstrukcyjnych nawierzchni stan podsypki tłuczniowej, podkładów i przytwierdzeń czynnik na etapie analiz, 6) rodzaj ruchu kolejowego mieszany z przewagą ruchu towarowego; procentowa analiza struktury ruchu możliwa po uzyskaniu danych dotyczących liczby poruszających się pociągów pasażerskich i towarowych, 7) prędkości maksymalne pociągów pociągi pasażerskie i autobusy szynowe 12 km/h; pociągi towarowe 1 km/h, 8) maksymalne naciski osi 221 kn/oś (klasa nacisku D3); analiza rzeczywistych nacisków osi możliwa po uzyskaniu danych gromadzonych przez urządzenia detekcji stanów awaryjnych taboru (DSAT) wyposażone w funkcję OK (NO), 9) maksymalne naciski liniowe 71 kn/m (klasa nacisku D3); analiza rzeczywistych nacisków liniowych możliwa po uzyskaniu danych gromadzonych przez urządzenia DSAT wyposażone w funkcję OK (NL), 1) sumaryczne obciążenie przeniesione przez szyny do 21 roku około Tg; do 211 roku około Tg; do 212 roku około 2 Tg, 11) deformacje powierzchni tocznych kół taboru kolejowego (płaskie miejsca) analiza możliwa po uzyskaniu danych gromadzonych przez urządzenia DSAT wyposażone w funkcję M (D), 12) położenie linii w planie pięć łuków, w tym łuk koszowy składający się z czterech łuków pojedynczych i trzy łuki wyrównawcze, o sumarycznej długości 143,7 m (2,3% długości analizowanego szlaku); pięć krzywych przejściowych o sumarycznej długości 66 m (9,2% długości analizowanego szlaku); proste 7,% długości analizowanego szlaku, 13) położenie linii w profilu wzniesienie o zmiennym pochyleniu od 2,1 do,6 ; wzniesienia o pochyleniach większych od 4, o sumarycznej długości 68 m (77,6% długości analizowanego szlaku); wzniesienia o pochyleniach do 4, 22,4% długości analizowanego szlaku, 14) strefy częstych rozruchów i hamowań taboru cztery podstawowe strefy: a) nr 1 strefa częstych rozruchów taboru przed semaforem wjazdowym na stację Morzeszczyn (patrząc w kierunku niewłaściwym), położona na wzniesieniach o pochyleniu 4,43 i 3,6, b) nr 2 strefa częstych hamowań taboru przed przystankiem osobowym Majewo (km 463,44), położona na wzniesieniach o pochyleniu,6 i 2,1, c) nr 3 strefa częstych rozruchów taboru za przystankiem osobowym Majewo, położona na wzniesieniach o pochyleniu 2,1 i 2,9, d) nr 4 strefa częstych rozruchów i hamowań taboru przed semaforem wjazdowym na stację Smętowo, położona na wzniesieniach o pochyleniu,2 i 4,4, każda o długości m (sumarycznie 27,9% długości analizowanego szlaku); poza strefami częstych rozruchów i hamowań taboru 72,1% długości analizowanego szlaku; ewentualnie pięć dodatkowych stref hamowań i rozruchów taboru przed semaforami samoczynnej blokady liniowej, ) stan geometrii toru nierówności toków szynowych w płaszczyźnie pionowej i poziomej oraz różnica wysokości toków szynowych czynnik na etapie analiz. 3. ANALIZA WŁYWU WYTYOWANYCH CZYNNIKÓW NA ROZWÓJ WAD 227 SQUAT [4, ] Ostatnie badania wad w szynach wykonane w lipcu 212 roku, wykazały występowanie w torze nr 2 na szlaku Smętowo Morzeszczyn 61 wad 227 squat (48,4% wszystkich wad). Na

3 Rys.1. przedstawiono ich rozmieszczenie na długości analizowanego szlaku i w obydwu tokach szynowych. Rys.1. Rozmieszczenie wad 227 na długości analizowanego szlaku i w obydwu tokach szynowych Analizę rozpoczęto od poddziału wad 227 squat na pojedyncze i wielokrotne, analogicznie do wady 22 wybuksowanie. W ten sposób wyselekcjonowano 2 wad pojedynczy squat i 1 wad wielokrotny squat. Następnie zestawiono wyniki pomiarów parametrów charakteryzujących ich rozwój (tabela 2). Wadom wielokrotny squat przypisano długość i głębokość zagłębienia lub ubytku największej wady 227 squat w danej lokalizacji. Na tej podstawie obliczono przyrosty długości zagłębień (tabela 3) i ubytków (tabela 4). W km 46,9 w prawym toku szynowym doszło do złamania szyny (wyróżniony wiersz w tabelach). Tabela zawiera uszczegółowione warunki techniczno eksploatacyjne dla wad pojedynczy i wielokrotny squat o największej głębokości zagłębienia lub ubytku. Tabela 2. Rozwój wad 227 squat Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok Tok Głębokość szynowy Długość Długość Długość Długość Długość Długość Km zagłębienia/ (Liczba zagłębienia ubytku zagłębienia ubytku zagłębienia ubytku ubytku sztuk) 48, < 1, L < 1, 48, < 1, 48, < 1, 49,24 (2) ,2 49, , 49,88 L () < 1, 46, , 46, , 46,77 < 1, L , 46, , 461,21 L (2) ,2 461, , L ,6 461,99 1 < 1, 461,99 L (3) ,2 462,1 L , 462, < 1,

4 463, L (2) ,8 463,39 L 9 1 < 1, 463, ,2 463,2 L (2) ,2 463,3 (4) ,6 463, ,7 464,14 (2) ,1 46,8 (9) 4 1,6 46,9 (1) 2 6, 46, < 1, 46, < 1, Tabela 3. rzyrost długości zagłębienia Km Tok szynowy (liczba sztuk) Jesień 21 Wiosna 211 Wiosna 211 Lato 212 Całkowity Całkowity procentowy 48,86 1, L 2 2, 48,92 6,2 48, , 49,24 (2) , 49, , 49,88 L () 1 6 1, 46, ,44 46,7 3,7 46,77, L 3, 46, ,33 461,21 L (2) 1 1 8,33 461, ,38 L 8 8 7,14 461,99, 461,99 L (3) 1 1 7,14 462,1 L --- 1, 462, ,33 463, L (2), 463,39 L ,82 463, ,11 463,2 L (2) 3 26,9 463,3 (4) 21,43 463, 1 1 7,14 464,14 (2) 1, 46,8 (9) 1 37, 46,9 (1), 46,84, 46, , Tabela 4. rzyrost długości ubytku Km Tok szynowy (liczba sztuk) Jesień 21 Wiosna 211 Wiosna 211 Lato 212 Całkowity Całkowity procentowy 48,86, L, 48,92 1, 48,93 ---, 49,24 (2) --- 1, 49, , 49,88 L (), 46,69 2,

5 46,7 46,77 46,91 461,21 461, ,99 461,99 462,1 462,21 463, 463,39 463,1 463,2 463,3 463, 464,14 46,8 46,9 46,84 46,86 L L (2) L L (3) L L (2) L L (2) (4) (2) (9) (1) ,, 1, 1, 13,, 37,14 1, 166,67 1,, 1,, 3, 183,33,, 1, 1, 4,,, Tabela. Warunki techniczno eksploatacyjne dla wad pojedynczy i wielokrotny squat o największej głębokości zagłębienia lub ubytku KM 46,91 LEWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 6 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru oza strefami KM 461,21 LEWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 4,2 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu 4, Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru oza strefami

6 KM 461,99 LEWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 4,6 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu,2 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru oza strefami KM 461,99 LEWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 4,2 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu,2 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru oza strefami KM 463, LEWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 2,8 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok Typ podkładów Dębowe ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu 2,9 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru Strefa nr 3 KM 463,2 LEWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 3,2 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok

7 Typ podkładów Dębowe ołożenie linii w planie Łuk wyrównawczy o promieniu m ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu 2,1 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru Strefa nr 2 KM 49,26 RAWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok BRAK WADY ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu,2 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru Strefa nr 4 KM 46,7 RAWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 3 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu,1 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru oza strefami KM 463,1 RAWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ,2 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok

8 Typ podkładów Dębowe ołożenie linii w planie Łuk wyrównawczy o promieniu m ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu 2,1 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru Strefa nr 2 KM 46,9 RAWY TOK SZYNOWY GŁĘBOKOŚĆ 6 MM Jesień 21 rok Wiosna 211 rok Lato 212 rok Typ podkładów Dębowe ołożenie linii w planie rosta ołożenie linii w profilu Wzniesienie o pochyleniu 3,6 Strefy częstych rozruchów i hamowań taboru Strefa nr 1 4. ODSUMOWANIE Liczba przeanalizowanych przypadków wpływu warunków techniczno eksploatacyjnych na rozwój wad 227 squat jest niewystarczająca do formułowania na tym etapie jakichkolwiek zależności. Jednocześnie zróżnicowane tempo rozwoju np. wady pojedynczy squat w km 49,26 w prawym toku szynowym w porównaniu z wadą pojedynczy squat w km 46,7 w prawym toku szynowym sugeruje, że w pierwszej lokalizacji występuje niezidentyfikowany dotychczas czynnik dynamizujący przebieg tego zjawiska. Biorąc pod uwagę, że po uszkodzonych szynach porusza się tabor, co stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa przewożonych osób i towarów, konieczne jest opracowanie kryteriów umożliwiających ocenę tego zagrożenia oraz podjęcie adekwatnych działań utrzymaniowych.. LITERATURA [1] Bałuch H., Kędra Z.: System monitorowania pęknięć szyn (MOS). ierwsze Seminarium Diagnostyki Nawierzchni Kolejowej, Gdańsk 1999 [2] Bałuch H., Bałuch J.: rognozowanie pęknięć szyn. roblemy Kolejnictwa 21, z. 1 [3] Bałuch J.: Ocena zagrożeń w świetle statystyk pęknięć szyn. roblemy Kolejnictwa 212, z. 7 [4] Heyder R.: The New UIC Catalogue of Rail Defects. Der Eisenbahningenieur 22, No. 9 [] Katalog wad w szynach. K olskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa 2 [6] Radomski R.: Trwałość eksploatacyjna szyn na wybranych odcinkach toru nr 1 i 2 linii Katowice Tczew. Technika Transportu Szynowego 29, nr 7 8 [7] Radomski R., Zariczny J.: Wpływ wymiany szyn na dalszy proces eksploatacji nawierzchni. Zeszyty Naukowo Techniczne SITK R Oddział w Krakowie 21, nr 9 (z. 4) [8] Zariczny J.: Wpływ warunków techniczno eksploatacyjnych na występowanie i rozwój wad w szynach kolejowych. rzegląd Komunikacyjny 211, nr 9 1 [9] Zariczny J., Grulkowski S.: Kryteria oceny trwałości (przydatności) eksploatacyjnej szyn kolejowych. Technika Transportu Szynowego 212, nr 9 [1] Zariczny J., Grulkowski S.: Charakterystyka wad w szynach kolejowych wykrytych na linii kolejowej nr 131 Chorzów Batory Tczew, ze szczególnym uwzględnieniem wad 227 squat. Zeszyty Naukowo Techniczne SITK R Oddział w Krakowie 212, nr 3 (99)

9 Badania wad w szynach kolejowych współfinansowane z Dotacji celowej na prowadzenie badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich. ANALIZA CZYNNIKÓW WŁYWAJĄCYCH NA ROZWÓJ WAD 227 SQUAT STRESZCZENIE: Wada 227 squat jest obecnie najczęściej wykrywaną wadą kontaktowo zmęczeniową na polskiej sieci kolejowej. Zajmuje trzecie miejsce wśród wad, których rozwój prowadzi do pękania szyn kolejowych, wykazując przy tym największą dynamikę wzrostu liczby wywołanych pęknięć szyn. W artykule przedstawiono listę wstępnie wytypowanych czynników mogących wpływać na rozwój wad 227 squat. Scharakteryzowano je, a następnie przeanalizowano część z nich. Omówiono rozwój wad 227 squat dotychczas obserwowanych na odcinku doświadczalnym. SŁOWA KLUCZOWE: nawierzchnia kolejowa, diagnostyka szyn kolejowych, wady kontaktowo zmęczeniowe w szynach kolejowych, warunki techniczno eksploatacyjne ANALYSIS OF FACTORS CONTRIBUTING TO THE DEVELOMENT OF 227 SQUAT TYE DEFECTS SUMMARY: 227 squat type defect is the most frequently detected rolling contact fatigue (RCF) defect type in olish rail network. With increasing growth rate of the number of rail fractures, it is currently the third top defect leading to rail fractures. In this article, a list of factors that can contribute to the development of 227 squat type defects was presented. The factors were identified, characterized and analyzed. The development of 227 squat type defects was demonstrated based on experimental track. KEYWORDS: track structure, rail diagnostics, rolling contact fatigue (RCF) defects in rails, technical and operational conditions