Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Железнодорожный путь

Диссертационная работа:

Воробьев Владимир Борисович. Определение состояния балласта и земляного полотна железнодорожного пути георадиолокационным методом в режиме скоростного мониторинга : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.06 / Воробьев Владимир Борисович; [Место защиты: Рост. гос. ун-т путей сообщ.].- Ростов-на-Дону, 2008.- 153 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/818

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

Глава 1 Некоторые методы диагностики балласта и

земляного полотна железнодорожного пути 12

1.1 Электроразведка 12

  1. Электромагнитное зондирование 13

  2. Электромагнитное профилирование 13

  3. Скважинная электроразведка 14

  4. Исследование оснований под насыпями и сооружениями 15

  5. Изучение оползней 16

  6. Изучение районов с многолетнемерзлотными

породами 18

1.1.7 Поиск грунтовых вод 18

1.2 Сейсмическая разведка 20

  1. Метод отраженных волн 20

  2. Метод преломленных волн 21

  3. Задачи сейсморазведки на железнодорожном транспорте 22

1.3 Магниторазведка 23

  1. Область применения и методика съемки 23

  2. Полевая магнитная съемка 24

  3. Микромагнитная съемка. 25

  1. Гравиметрия. 25

  2. Динамическое и статическое зондирование (пенетрация) 26

  1. Статическое зондирование 26

  2. Динамическое зондирование 27

  3. Область применения 27

  4. Методика съемки 29

1.6 Георадиолокационный метод 3 0
1.6.1 Область применения георадиолокационного метода 32

1.6.2 Задачи георадиолокации на железнодорожном транспорте 33

1.7 Комплексы геофизических методов 36
1.7.1 Комплексы геофизических методов на

железнодорожном транспорте 37

1.8 Диагностические вагоны и комплексы 39
Анализ литературных источников 42

Глава 2. Теоретические основы создания георадиолокационного
метода диагностики состояния балласта
44

2.1. Оценка состояния балластного материала

георадиолокационным методом 2.2 Теоретические основы способов георадиолокационной

диагностики балласта 45

  1. Оценка изменения состояния среды по скорости распространения электромагнитных волн 45

  2. Оценка изменения состояния среды по затуханию электромагнитного излучения 48

  3. Асимтотические выражения для относительной

отражательной способности 52

Выводы 53

Глава 3. Экспериментальная проверка теоретических основ георадиолокационного метода диагностики состояния балласта 54

  1. Аппаратурное обеспечение экспериментов 54

  2. Программа лабораторных экспериментов по

геодиагностике балластного материала 55

3.3 Определение диэлектрической проницаемости

чистого щебня 57

3.4 Определение диэлектрической проницаемости

загрязненного щебня 58

3.5 Определение диэлектрической проницаемости загрязненного

4
и увлажненного щебня 61

3.6 Определение отражательной способности

загрязненного щебня 67

3.7 Отражательная способность загрязненного и

увлажненного щебня 71

3.8 Определение оптических свойств балласта с влажным

загрязнителем 76

3.9 Корреляция между насыпной массой щебня и

определяемыми оптическими величинами 78

ЗЛО Сравнение эффективности методов определения

загрязненности балласта 79

Результаты экспериментальной проверки теоретических основ георадиолокационного метода диагностики

состояния балласта 83

Глава 4. Натурное исследование балластного слоя

железнодорожного пути георадиолокационным методом 87

4.1 Методика и программа натурных экспериментов 87

4.2. Структура георадиолокационного комплекса

(размещение измерительной аппаратуры) 89

4.3. Методика обработки георадиолокационной информации

при определении относительной отражательной способности 89

  1. Определение градуировочной зависимости 93

  2. Определение зависимости кривой с учетом влажности грунта 96

  3. Анализ зависимости загрязнения балласта и

пропущенного тоннажа 97

4.7. Камеральная обработка результатов обследования 100
балласта

Некоторые результаты натурных исследований балластного

слоя железнодорожного пути георадиолокационным

методом 102

5 Глава 5. Применение метода георадиолокации для мониторинга

основной площадки земляного полотна 104

  1. Задачи диагностики основной площадки земляного полотна методом георадиолокации 104

  2. Антенные блоки с улучшенными разрешающей

способностью, глубинностью и помехозащищенностью 106

  1. Выбор частоты георадиолокации для обследования балластной призмы и земляного полотна 110

  2. Содержание экспериментальных работ 112

  1. Размещение аппаратуры на подвижном экипаже 112

  2. Результаты обследования пути на участках перегона Минеральные В оды - Кисловодск 112

5.4.3. Результаты детального обследования земляного полотна 114
Основные результаты применения метода георадиолокации для
мониторинга основной площадки земляного полотна 125

Основные результаты 127

Заключение 129

Приложение А. Перечень основных сокращений и терминов 130
Приложение Б. Обоснование выбора вида аппроксимирующей

зависимости результатов лабораторных испытаний 136

Список цитируемых источников 140

Введение к работе:

Экономическое и социальное развитие России привело к росту объемов грузовых и пассажирских перевозок, что требует дальнейшего совершенствования железнодорожной инфраструктуры для увеличения пропускной способности железных дорог.

На решение этой задачи ежегодно выделяются финансовые средства, исчисляемые сотнями миллиардов рублей, в том числе на ремонт железнодорожного пути – более 40 млрд рублей.

Однако в настоящее время качественного улучшения путевой инфраструктуры в полной мере достичь не удается. Так, протяженность главных путей с просроченным капитальным ремонтом за пять лет (с 2003 по 2007 гг) увеличилась в 1,3 раза, несмотря на повышение объема финансирования в 2,3 раза.

В соответствии с действующими инструкциями диагностика балластного слоя выполняется отбором проб, а земляного полотна – бурением разведочных скважин. Снижение стоимости реконструкционных и ремонтных работ требует, помимо прочего, создания методов неразрушающей диагностики состояния элементов путевой инфраструктуры, которые можно успешно применять при скоростях движения свыше 100 км/час. Для этого целесообразно использование комплексных диагностических поездов, обеспечивающих получение в едином масштабе координат и времени информации по параметрам, влияющим на безопасность движения поездов.

В перечень этих параметров целесообразно дополнительно включить степень загрязнения балласта; состояние основной площадки земляного полотна, оцененное интегрально по числу балластных углублений; влажность балласта и подстилающих грунтов. Для решения этой задачи в работе использован георадиолокационный метод, который обеспечивает получение непрерывной информации о балластной и грунтовой средах в продольном профиле. Созданию георадиолокационных методик и применению их на железнодорожном транспорте посвящена данная работа. В результате исследований появляется инструментальная возможность назначать ремонты и реконструкции инфраструктуры железнодорожного пути по его реальному состоянию.

Таким образом, актуальность темы исследований определяется тем, что в работе созданы и апробированы программно-аппаратные методы систематического скоростного контроля состояния железнодорожного пути.

Целью работы является совершенствование современного метода георадиолокационной диагностики в системе мониторинга железнодорожного пути, разработка новых методов скоростного обследования балластного слоя и земляного полотна и создание методик обработки результатов измерений.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие научные задачи:

1. Созданы теоретические методы количественного описания характеристик балласта по скорости распространения электромагнитных волн и по затуханию электромагнитного излучения. Выполнена экспериментальная проверка теоретических методов количественного описания характеристик балласта по скорости распространения электромагнитных волн и по затуханию электромагнитного излучения в лабораторных условиях. Установлен характер влияния фракционного состава загрязнителя и его влажности на электрофизические характеристики балласта.

2. Апробированы аппаратно-программные методы качественного и количественного анализа радарограмм при скоростном и детальном обследовании земляного полотна, позволяющие определять дефекты и деформации основной площадки земляного полотна и дать интегральную оценку его технического состояния.

  1. Экспериментально обосновано применение:

- спектрального анализа радарограмм для определения переувлажненных областей земляного полотна;

- отражательной способности грунтов для определения областей земляного полотна, аномальных по плотности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- теоретически получен и экспериментально подтвержден характер зависимости отражательной способности от коэффициента затухания электромагнитного излучения в балластном слое;

- экспериментально установлена степень влияния фракционного состава загрязнителя и его влажности на отражательную способность балласта;

- создан метод количественного описания загрязненности балласта железнодорожного пути по характеру затухания электромагнитного излучения;

- создан скоростной георадиолокационный метод определения загрязненности балласта и определения числа дефектов и деформаций основной площадки на километр пути;

- предложены методики определения технического состояния земляного полотна, основанные на подсчете числа балластных дефектов и деформаций, спектральном анализе радарограмм и их локальной оптической плотности.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Зависимость между относительной отражательной способностью балласта и степенью его загрязнения.

2. Метод определения степени загрязнения балласта железнодорожного пути в режиме скоростного мониторинга.

3. Метод интегральный оценки степени деформативности земляного полотна для протяженных участков железных дорог.

4. Метод оценки влажности подстилающих железнодорожный путь грунтов, основанный на спектральном анализе радарограмм.

Достоверность полученных результатов определяется использованием в теоретических исследованиях современных апробированных представлений волновой теории электромагнитного излучения, современных методов вычислений и обработки данных, библиотек компьютерных алгоритмов. Все теоретические выводы и созданные методики подтверждались лабораторными и натурными проверками и испытаниями в соответствии с утвержденными в ОАО «РЖД» методиками.

Практическая значимость. Использование георадиолокационных технологий в скоростном режиме в системе мониторинга железнодорожного пути в совокупности с другими геофизическими методами позволит получить достаточно полную и достоверную информацию о состоянии балласта; наличии балластных углублений; однородности материала балластной призмы; возможных разуплотнениях грунтов; зонах наибольших дефектов и деформаций земляного полотна в межреконструкционный период. Эта информация позволяет дать рекомендации по усилению земляного полотна, предупредить аварийные ситуации, повысить качество ремонтов и увеличить межремонтные сроки железнодорожного пути, экономить материальные и технические ресурсы. Результаты исследований нашли практическое применение на объектах Северо-Кавказской и Горьковской железных дорог в процессе текущего содержания, при разработке противодеформационных мероприятий и планировании капитальных ремонтов и реконструкции железнодорожного пути.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, 2003 г.); международной научно-технической конференции (посвящена 100-летию со дня рождения Г.М. Шахунянца) «Современные проблемы путевого комплекса. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований» (Москва, 2004 г.); Третьей международной научно-практическая конференции «Инженерная и рудная геофизика – 2007» (Геленджик, 2007 г.); Четвертой международной научно-практической конференции «Инженерная и рудная геофизика – 2008» (Геленджик, 2008 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Содержание диссертации изложено на 146 страницах, содержит 64 рисунка и 26 таблиц. В библиографию включено 70 наименований литературы.

Подобные работы
Ильенко Александр Владимирович
Оптимизация структуры региональных диспетчерских управлений и мониторинг режимов энергосистем
Сметанин Денис Станиславович
Разработка и использование технологических алгоритмов в системах химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электрических станций
Козюлина Екатерина Владимировна
Совершенствование мониторинга и диагностики водно-химического режима конденсатно-питательного тракта на ТЭС
Готовцев Павел Михайлович
Совершенствование водно-химических режимов электростанций с использованием технологических алгоритмов и пакета прикладных программ для систем химико-технологического мониторинга
Фефилов Юрий Вадимович
Разработка и создание информационной технологии дистанционного определения параметров первичной продуктивности в системах мониторинга океана
Важкий Алексей Вячеславович
Методика определения технического состояния кузова легкового автомобиля
Зеббар Джаллел
Исследование и разработка методологии определения теплового состояния деталей цилиндропоршневой группы судовых дизелей
Данилов Игорь Кеворкович
Методика определения технического состояния шатунных подшипников для корректирования долговечности ДВС
Тягний Анатолий Владимирович
Определение напряженного состояния и параметров разрушения тонкостенных клееных и клееклепаных элементов авиационных конструкций с трещинами
Дороганов Евгений Валерьевич
Определения технического состояния дизеля с учетом состава отработавших газов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net