Ошибки служебного расследования причин крушения

На Горьковской железной дороге в 2000 г. в грузовом поезде при скорости 36 км/ч сошла с рельсов последняя тележка последнего вагона-зерновоза с грузом 47 т при входе в переходную кривую с круговой кривой радиусом 637 м и возвышением 100 мм. Сход произошел наружу кривой. В таком положении поезд прошел 3,5 км и на входном стрелочном переводе первой станции сошли с рельсов предпоследний вагон-зерновоз и первая тележка последнего вагона

Случай крушения - не редкий и заключение комиссии было «типичным». В техническом заключении комиссии с участием начальников службы и дистанции пути утверждалось, что причиной схода был выброс бесстыкового пути в плане внутрь кривой (не наружу!) из-за высокой температуры воздуха (+26 ⁰С) и рельса (+ 38 ⁰С). Виновным признали дорожного мастера, так как после работы машины ВПР-02 остались не заполненными балластом шпальные ящики на протяжении 20 м и не было образовано плечо балластной призмы. Кроме того, был обнаружен угол колеи в плане Это, по заключению комиссии, ослабило сопротивление поперечному смещению пути, а следовательно уменьшило его устойчивость.

Решением суда было поручено провести повторную судебно-техническую экспертизу с привлечением опытных специалистов в области надежности пути. В состав комиссии включены крупные ученые ВНИИЖТа: ведущий научный сотрудник В.С. Лысюк (был экспертом по 40 крушениям), главный научный сотрудник Г.Г. Желнин и заведующий лабораторией бесстыкового пути Н.П. Виногоров.

На основе тщательного анализа представленных материалов эксперты подтвердили вывод, многократно и убедительно доказанный экспериментами и расчетами, что сопротивление поперечному сдвигу рельсошпальной решетки под поездом в десятки раз больше, чем без него. Это справедливо и при наличии углов колеи в плане, и при незаполненных балластом шпальных ящиков, и при отсутствии плеча балластной призмы. Такой вывод подтверждается материалами ряда исследований:

При высокой вертикальной жесткости двух рельсов Р65 и нагружении их относительно близко расположенными колесами вагона-зерновоза (1,85; 3,42 и 5,2 м) место наименьшего сопротивления выбросу находится на расстоянии 5-20 м перед движущимся локомотивом. В этом месте сопротивление поперечному перемещению пути несколько ослаблено вибрацией рельса, небольшим его вертикальным изгибом (т.н. «обратная волна») и не имеет пригруза от подвижного состава.

Если выброс пути происходит в этом месте, то происходит сход с пути локомотива и первых вагонов, а не последних, как было в приведенном случае. Дело в том, время процесса выброса - 0,2 с на длине 40-50 см, а скорость грузового поезда до 80 км/ч.

2. Выброс пути происходит только наружу кривой, а не внутрь, как было указано в первом заключении (рис.). Общеизвестно, что при нагревании рельсы удлиняются и реализуется это удлинение только изгибом рельса наружу кривой.

3. Устойчивость бесстыкового пути складывается из трех составляющих:

· сопротивление шпал поперечному сдвигу в балласте - 65-70 %;

· сопротивление рельсов горизонтальному изгибу - 20 %;

· жесткости рельсошпальной решетки (в узлах закрепления) изгибу в горизонтальной плоскости - 10 %.

В свою очередь, доля поперечного сопротивления сдвигу шпал складывается из сопротивления по основанию - 65-70%, сопротивления по боковым поверхностям - 35-40 % и сопротивления торцов шпал - 8-10 %.

При отсутствии балласта у торцов шпал и заполнении шпальных ящиков на 1/2 сопротивление сдвигу шпал поперек пути составит 50+20+0 = 70 % от сопротивления сдвигу при типовой балластной призме.

4. В соответствии с ТУ 2000 допускаемое повышение температуры рельсов относительно температуры их закрепления в кривой радиусом 637 м - 42 ⁰С. поскольку сопротивление сдвигу пути уменьшено на 70 %, то и допускаемое повышение температуры необходимо снизить. С учетом влияния трех факторов, указанных в п.3 это снижение составит 70 * 0,7 + 20 + 10 = 79 %.; 42 ⁰С * 0,79 = 33 ⁰С.

Поскольку бесстыковые рельсовые плети были закреплены при температуре +25 ⁰С, сход поезда произошел при +38 ⁰ С. то перепад температур был 13 ⁰С, что в 2,5 раза меньше допустимого. При таком перепаде выброс пути не возможен даже при имевшем место ослаблении его сопротивления.

5. Результаты исследований ВНИИЖТа как на стендах, так и в пути показывают, что сопротивление по подошве является основным при поперечном перемещении шпалы (рис 2). При увеличении вертикальной статической нагрузки доля сопротивления балласта по торцу и боковой поверхности снижается. Если без нагрузки она составляет 33-65 %, то при нагрузке 100 кН она снижается до 8-10 %.

Следовательно, отсутствие щебня в шпальных ящиках и у торцов шпал значительно снижает сопротивление поперечному сдвигу пути без поезда, а под поездом не оказывает существенного влияния.

При повышении температуры рельсов летом в кривой возрастают величины поперечных сил, тем интенсивнее, чем меньше радиус кривой (рис3). Нагрев рельсов на 13 ⁰С вызывает незначительный рост температурной силы. При сравнении сил сопротивления сдвигу пути без поезда и под поездом (рис. 4) можно увидеть, что сдвиг пути под поездом в десятки раз менее вероятен, чем без него.

На основе проведенного анализа сделаны выводы:

* выброс пути под поездом при действии только температурных сил невозможен;

* при достижении температурными силами критических значений выброс пути возможен только перед поездом или после него, т.е в местах некоторого ослабления сопротивления вследствие вибрации пути;

* выброс пути в кривых происходит только наружу, а не внутрь как было в рассматриваемом случае.

Экспертная комиссия указала на истинные причины крушения:

· вследствие значительного крена вагона внутрь кривой (возвышение100 мм, отрицательное ускорение -0,46 м/с² при допустимом -0,3 м/с²), а также из-за увеличении сопротивления в пятнике, тележка при переходе из кривой в переходную кривую не смогла изменить своего положения вписывания и шлас перекосом;

· к направляющей поперечной силе по внутренней нитке добавилась поперечная

составляющая большой силы тяги (поезд шел на подъем) и под действием этих сил произошел сдвиг пути внутрь кривой, а не температурный сдвиг;

высокий центр тяжести вагона-зерновоза с грузом 47 т способствовал увеличению крена вагона, а следовательно и крушению.

К сожалению, в акте служебного расследования отсутствуют материалы обследования состояния опорных и ходовых частей вагона, что является нарушением.

Дата добавления: 2015-08-03