Описані особливості конструкції, улаштування, ремонту та утримання безстикової колії з "довгими" рейковими плітями. Викладені основи інженерних розрахунків безстикової колії на стійкість і міцність з визначенням температурних умов її укладання та експлуатації. Розглянуті способи відновлення цілісності рейкових плітей і їх подовження, розрядки температурних напружень і їх регулювання.

Розглянуто питання вдосконалення системи контролю за температурно-напруженим станом рейкових плітей (РП) безстикової колії (БК) на основі впровадження магнітного методу вимірювання поздовжніх механічних напружень (МН). Проаналізовано методи вимірювання МН та проведено комплексну оцінку щодо їх застосування у вимірюванні сумарних напружень РП БК. Встановлено, що магнітний метод - перспективний метод контролю. Визначено вплив МН, температури металу, його загартованості, хімічного складу та напруженості магнітного поля на магнітні властивості рейкової сталі (РС). Зпрогнозовано коефіцієнт пропорційності між відносною магнітною проникністю РС та напруженням. Описано математичну просторову модель роботи БК, яка допомагає встановити раціональні місця вимірювання сумарних поздовжніх напружень, розробити методику вимірювання нейтральної температури в РП БК.

Использован расчетно-экспериментальный метод определения остаточных напряжений в зоне сварных стыков. Основные данные получены путем математического моделирования процесса формирования упругопластических деформаций по мере остывания сваренных деталей, вплоть до остаточного состояния.

Наведено результати експериментальних досліджень поздовжньої стійкості рейкових ниток безстикової колії на залізобетонних шпалах за різних конструкцій безпідкладкових і підкладкових рейкових скріплень. Одержано фактичні значення сил опору рейкових ниток поздовжньому переміщенню у разі різних конструкцій рейкових скріплень та за різних умов експлуатації. На основі експериментальних даних побудовано графіки залежності погонного опору поздовжньому зсуву рейкових ниток від пропущенного тоннажу та вантажонапруженості. Результати виконаних досліджень надають змогу встановити раціональні сфери застосування скріплень з умови забезпечення поздовжньої стійкості безстикової колії.

При строительстве высокоскоростных бесстыковых железнодорожных магистралей массово используют высокопрочные рельсы, которые свариваются различными способами. С появлением высокопрочных рельсов с высоким содержанием углерода особую актуальность приобрела необходимость введения операции термической обработки сварных стыков в цикл изготовления рельсовой плети. Цель обзора - анализ проблем и прогноз перспектив современных технологий термической обработки сварных стыков высокопрочных рельсов. Рассмотрены различные способы термической обработки, применяемые в промышленности. Проанализированы различные схемы нагрева и охлаждения сварного шва рельсов и их влияние на формирование микроструктуры и механических свойств металла соединения. Обзор литературных данных показал, что при проведении термической обработки сварных стыков высокопрочных рельсов наиболее востребована технология нагрева токами высокой частоты с последующей закалкой головки.

Для контактной стыковой сварки рельсов из термически упрочненной стали проведены исследования и разработаны режимы сварки и технические условия на процесс. Согласно техническим условиям разработана двухуровневая система, которая позволяет повысить точность контроля и управления процессом сварки. На нижнем уровне в системе прямого цифрового управления контролем качества сварных соединений предложен алгоритм на основе "нечеткой" логики, учитывающий размытость границ допустимых отклонений, распределение параметров процесса внутри допуска и взаимное влияние комбинации параметров на показатель качества стыка. Контроль технического состояния оборудования осуществляется по данным тестовой и функциональной диагностики. Для обеспечения стабильного энерговложения разработано оборудование стабилизации напряжения на входе сварочного трансформатора при питании от двухфазной электрической сети и преобразователь частоты и числа фаз для питания от трехфазной сети. На верхнем уровне в диагностическом центре "Укрзалізниці" осуществляется статистическая обработка протоколов сварки рельсов, которые поступают из предприятий отрасли, для выявления отклонений, которые сложно проконтролировать прямыми измерениями, например, неудовлетворительное выполнение вспомогательных операций по подготовке рельсов перед сваркой, отклонения физико-химических свойств металла рельсов, неудовлетворительное соблюдение технологических операций сварщиком, неудовлетворительные условия производства. Разработанные алгоритмы и технические средства автоматизации прошли экспериментальную проверку и могут быть рекомендованы для дальнейшего внедрения в производство.

На більшості вантажонапружених залізничних магістралях України контактне стикове зварювання є домінуючим процесом з'єднання рейок. Зварювання виконується в спеціальних цехах і польових умовах під час спорудження нових магістралей і ремонту діючих залізничних колій. Технології та обладнання безперервно вдосконалюються в зв'язку з застосуванням на залізницях України та інших країн світу нових поколінь високоміцних рейок із підвищеною зносостійкістю, відповідно до вимог до високошвидкісних магістралей. В останнє десятиріччя в розвинених країнах світу переглядають основні стандарти, що регламентують якість рейкових сталей і вимоги до механічних властивостей зварних з'єднань рейок з урахуванням їх використання на вантажонапружених і швидкісних магістралях. Однією з поставлених завдань є адаптація українського стандарту ТУ У 24.1-40075815-002:2016 (для стаціонарних і мобільних зварювальних машин), що визначає вимоги до якості зварних з'єднань високоміцних рейок, до діючого європейського стандарту EN 14587-1 2007 (для стаціонарних зварювальних машин) та EN 14587-2 2009 (для мобільних зварювальних машин).

Розглянуто особливості конструкції переносного модуля для термічної обробки зварних стиків залізничних рейок, виконаних способом контактного стикового зварювання. Процес термічної обробки включає індукційний нагрів зварних стиків струмами частотою 2,4 кГц і подальше загартуванням поверхні катання голівки стислим повітрям. Конструкція переносного модуля включає індуктори, що з'єднані безпосередньо з узгоджувальними трансформаторами. Індуктуючі дроти індукторів повторюють форму вигину поверхні рейки зі збільшеними повітряними проміжками над шийкою та пір'ям і містять магнітопроводи, що розташовані над поверхнею катання, бічними поверхнями голівки, шийкою та підошвою рейки. Показано, що в зварних стиках рейок типу Р65 із сталі К76Ф після термічної обробки на переносному модулі в зоні гартівного охолодження голівки утворюється рівномірна мілкозерниста структура з твердістю, що досягає рівня твердості основного металу. Також підвищується твердість металу в глибинних шарах голівки рейок відносно твердості основного металу на відповідній глибині.

Наведено дослідження точності відтворення параметрів операційного контролю контактного стикового зварювання оплавленням залізничних рейок із метою підвищення надійності оцінки відповідності процесу ТУ та підвищення якості зварних стиків. Для статистичного аналізу протоколів зварювання рейок на рейкозварювальних підприємствах зроблено огляд існуючих показників точності та стабільності технологічних процесів. Для аналізу вибрано коефіцієнт варіації (КВ), який не пов'язаний із допуском на відхилення параметра процесу. Оцінки КВ за протоколами зварювання більше 10 тис. стиків і більше 100 зразків технологічної проби для стаціонарної машини К1000 показали, що параметри режиму, які задаються безпосередньо системою управління, відтворюються з похибкою не більше 1,5 %. КВ різко зростають для швидкості оплавлення, переходу від оплавлення до осаджування та власне осаджування, які входять у ТУ на зварення рейок, та активної електричної енергії, що мала місце при оплавленні на вході зварювального трансформатора. Дослідження КВ із групуванням даних зварювання по півроку показали, що варіація параметрів процесу не мала трендів і процес із достатньою точністю був сталим у часі. Середні значення та середнє квадратичне відхилення параметрів процесу зварювання рейок і зразків технологічної проби відрізняються у межах статистичної похибки, що свідчить про можливість апроксимації результатів тестових досліджень на стики рейок. Оцінка впливу параметрів процесу швидкості, припуску та енергії оплавлення на зону термічного впливу (ЗТВ) із використанням лінійної регресійної залежності показала суттєву залежність ЗТВ від варіації електричної енергії при оплавленні. Для контролю активної енергії розроблено вимірювальний перетворювач середньої активної електричної потужності з імпульсним виходом, який адаптований до систем керування машинами К1000 і К922, із вхідними сигналами струму до 1000 А та напруги до 440 В, смугою частот цих сигналів до 1 кГц і наведеною похибкою вимірювання до 1 %. Рекомендовано включити у перелік параметрів контролю до ТУ активну електричну енергію, що виділяється при оплавленні на вході зварювального трансформатора, та для підвищення якості стиків не тільки контролювати знаходження параметрів у межах допуску, а створити умови найменшої варіації параметрів від даних, які були отримані під час налаштування режиму.

Мета роботи - створення індукторів для термічної обробки зварних стиків залізничних і трамвайних жолобчастих рейок (ЗіТЖР). Для термічної обробки зварних стиків залізничних рейок запропоновано індуктори, що розташовані навпроти один одного з двох сторін рейки. Дослідження локального нагріву ЗіТЖР струмами частотою 2,4 кГц показали, що індуктори забезпечують рівномірний нагрів елементів перерізу рейок, низький перепад температури між поверхневими та глибинними шарами металу в голівці рейок і зниження часу нагріву від цехової температури до температури нормалізації.