Опытная партия шпал-демпферов уложена на Ростовской дистанции пути в 1999 г. Участок, на котором уложены опытные образцы, находится в кривой малого радиуса. Шпалы железобетонные и частично деревянные, эпюра—1840 шт./км, рельсы Р65 длиной 25 м, скрепления для железобетонных шпал КБ и для деревянных — костыльные. Балластный слой — песчаная подушка толщиной 25 см и слой щебня 30 см. Состояние пути удовлетворительное: в некоторых местах отмечены отклонения шаблона пути и необходимость его рихтовки. На участке обращаются грузовые составы со скоростью 65 км/ч.
Для уменьшения механического износа шпал под подкладками необходимо обеспечить плотное и постоянное прижатие подкладки к шпалам, а также предохранение шурупов рельсового скрепления от раскручивания и коррозии. Известно, что, например, обычные обшивочные костыли путевые обходчики добивают каждые 2—3 месяца.
Механические свойства шпал
№ п/п | Наименование показателя | Ед. изм. | Значение | ||
Старогодная шпала до ремонта | Старогодная шпала после ремонта | Новая шпала | |||
1 | Модуль упругости при сжатии материала подрельсовой зоны | МПа | значительно больше чем у новой | 400 | 500 |
2 | Предел прочности материала в подрельсовой зоне | МПа | 5—6 | 8,5—9 | 10,1 |
3 | Жесткость шпалы при изгибе в подрельсовом сечении | кН · м2 | 650—820 | 1040 | 1166 |
4 | Допустимые напряжения сжатия в подрельсовой зоне | МПа | 3,3 | 4,7 | 4,7 |
5 | Модуль упругости подрельсового основания | МПа | 25—35 | 35—55 | 35—55 |
6 | Напряжения в балласте при С=10 кгс/см3 (числитель — в подрельсовом сечении, знаменатель — на конце шпалы) | МПа | 0,317 / 0,037 | 0,204 / 0,043 | 0,185 / 0,039 |
7 | Изгибные напряжения (краевые) в древесине при С=4 кгс/см3 | МПа | 5,6 | 4,4 | 4,1 |
8 | Осадка под рельсом при С=4 кгс/см3 | СМ | 0,5209 | 0,5009 | 0,4968 |
9 | Сопротивление выдергиванию костылей | кН | 10—15 | 29,6 | 25 |
10 | Сопротивление выдергиванию болтов | кН | 25—28 | 47,6 | 43 |
В процессе укладки опытной партии шпал в путь была произведена стабилизация жесткости разъемных рельсовых скреплений КД. Предварительно были обработаны путевые шурупы раздельного скрепления по четырем вариантам: обработка битумом, силиконовым герметиком, эпоксидным клеем и каучуковым клеем, разработанным в работе [27], имеющим отличные адгезионные свойства и высокую демпфирующую способность. Стабилизация скрепления производилась с целью предотвращения раскручивания путевых шурупов и повышения демпфирующей способности болтовых соединений.
Совершенно очевидно, что для оценки влияния разработанной конструкции шпалы-демпфера на динамический характер взаимодействия пути и подвижного состава по эксплуатационным испытаниям (например, замерам модуля упругости подрельсового основания, ускорений элементов верхнего строения пути, ускорений необрессоренных масс подвижного состава, нагрузок в контакте «колесо—рельс», измерением уровня структурного шума и т. д.) количество опытных образцов в пути является недостаточным. С целью проведения таких эксплуатационных испытаний шпал-демпферов необходимо уложить хотя бы одно звено железнодорожного пути. В связи с вышесказанным, целью эксплуатационных испытаний является определение работоспособности шпал-демпферов, наблюдение стабильной жесткости разъемных рельсовых скреплений КД, определение рабочей амплитуды рельса и шпалы, наблюдение развития дефектов на несущем брусе шпалы-демпфера.
В течение периода наблюдения фиксировали:
- показания шаблона пути;
- состояние затяжки путевых шурупов скрепления КД;
- состояние затяжки клеммных болтов;
- состояние демпфирующего материала;
- состояние деревянных брусьев и хомутов;
- развитие растрескивания на одной несущей доске шпалы (один из опытных образцов уложен заранее с трещиной верхнего бруса).
За период эксплуатации июль 1999 г. — январь 2000 г. целостность покрытия шпал-демпферов не нарушена, не обнаружено сдвигов слоев и ослабления хомутов, растрескивания, заметного истирания в области торцов и подрельсовых сечений.
Эксплуатационные испытания показывают, что рабочая амплитуда рельса со шпалой-демпфером в 1,7—1,9 раза выше, чем на стандартных деревянных шпалах и в 2—2,5 раза, чем на железобетонных. Полученные результаты первою этапа эксплуатационных испытаний опытной партии шпал- демпферов можно характеризовать как положительные.