испытательный стенд «центра динамических испытаний

Типовой паспорт инвестиционного проекта, представляемого на рассмотрение
Комиссии при Президенте Российской Федерации по модернизации и
технологическому развитию экономики России
Название проекта
Инициаторы проекта
Информация о
координаторах
Контакты
Описание проекта
Направление
Аннотация
Центр динамических испытаний транспортных
конструкций
ОАО «РЖД», ООО «Российско-германский «Институт
полимеров», ООО «Инженерный полимерный центр»
Координатор
Должность
от ОАО «РЖД» от ООО «РоссийскоГенеральный директор
германский «Институт
полимеров» - Дариенко
Ирина Николаевна
Основное
Почтовый
Электронны Телефон
место
адрес
й адрес
работы
ОАО «РЖД»
ООО«Россий 194044
darienko@kp (812) 542-15ско-plant.ru
21
германский
+7 921-953«Институт
13-93
полимеров»
Динамические испытания конструкций, узлов и
элементов, материалов, внедряемых в транспортную
отрасль
Цели
Европейские страны, являющиеся лидерами по
внедрению высоких скоростей движения (Германия,
Франция, Швейцария) использует при проверке
выбранных для реализации технических решений
динамические испытательные стенды, предназначенные
для имитации взаимодействия пути и подвижного состава
(Стенды – Мюнхенский технический университет,
катковый стенд -Мюнхен-Фрайманн). В России проверка
предлагаемых технических решений ведется на стендах,
где имитируется статические условия для работы
отдельных элементов пути, и в условиях эксплуатации –
полевые и эксплуатационные испытания. Это
существенно увеличивает сроки проверки и затраты на
такие долгосрочные испытания. Существенное
ужесточение требований к жизненному циклу
применяемых и разрабатываемых конструкций и их
элементов в этом случае существенно увеличит сроки
проверки и внедрения (годы), а в условиях быстро
развивающегося рынка инновационных решений, новых
конструкций и материалов приведет к их моральному
устареванию еще на стадии проверки. Прямой перенос
европейских технических решений в наши
эксплуатационные условия не всегда эффективен
вследствие существенного влияния реальных
климатических условий и условий эксплуатации.
Поэтому необходимо на основе имеющегося
мирового опыта ускоренных усталостных испытаний
(база) создать Российский центр динамических
испытаний, позволяющий не только сделать новый шаг в
развитии транспортной отрасли- минимизация затрат и
сокращение сроков проверки отечественных и
зарубежных инновационных разработок (конструкции,
узлы, элементы, материалы) , но и качественно и
своевременно реализовывать технические решения по
устранению проблемных мест в действующей
эксплуатации для железных и автомобильных дорог,
метрополитена и аэродромов.
Обоснование
Данные крупномасштабного динамического
стендового моделирования для участков пути,
конструкций и их элементов в условиях имитирующих
различные климатические зоны, динамические
эксплуатационные нагрузки в сочетании с высокими
скоростями движения позволят использовать их для
оценки применения в проектных решениях, технологиях
строительства и в обслуживания пути в зависимости от
воспринятой динамической нагрузки.
Выявленные при испытаниях динамические
характеристики путевых элементов, информация о
взаимовлиянии динамических параметров и условий
эксплуатации смогут использоваться в качестве
индикаторов состояния конструкций, а также обеспечат
достоверное прогнозирование срока эксплуатации.
При создании такого стенда будут разработаны и
проверены методы инструментального контроля,
которые можно будет использовать в дальнейшем при
эксплуатации, что позволит в условиях эксплуатации
быстро выявлять проблемные места и проводить
своевременные работы по восстановлению
работоспособности земляного полотна или участка пути
со снижением временных затрат и на проведение
ремонтных и выправочных работ, увеличением
жизненного цикла конструкций ВСП.
Накопленные при этом данные крупномасштабных
динамических испытаний позволят создать единую базу
экспериментальных данных, на основании которых могут
быть разработаны точные математические модели
поведения как систем в целом, так и их элементов при
изменении условий эксплуатации и нагрузок.
Вышеуказанное уже сегодня насущно для железных
дорог для понимания ответного поведения грунта при
увеличении движущихся нагрузок (внедрение технологий
стабилизации земляного полотна на различных типах
грунтов, оценка прочности основной площадки земляного
полотна и пути в целом при повышении нагрузок на ось,
увеличении скоростей движения от 200 до 400 км/час).
Такая испытательная база будет способствовать
повышению качества обучения студентов и аспирантов
ВУЗов, профессиональному росту специалистов
транспортной отрасли.
Основной результат
Динамика железнодорожных и различных
дорожных систем - прочностные испытания, статические,
динамические, вибрационные, ударные, изгибные,
скручивающие и качающие нагрузки, усталостные и
климатические испытания.
Проверка экипажной части, элементов трассировки
линии (прямая, кривая с различным радиусом, спуски и
подъемы, положение пути, жесткость ВСП).
Создание системы мониторинга и
инструментального контроля при строительстве и
эксплуатации, обеспечение безопасности.
Проверка расчетных методов и широкое
использование методов математического моделирования
поведения пути.
Определение причин возникновения проблемных
мест, разработка и проверка методов и технологий их
устранения.
Определение взаимодействия поезда, грунта и
сооружений – влияние вибрации и шума.
Развитие теоретических и фундаментальных
исследований
Уровень патентной
защиты
База выполнения
проекта
Бюджет, в т.ч.:
-запрашиваемые
средства федерального
бюджета;
-средства,
привлекаемые в рамках
ФЦП «Минобрнауки»;
- средства ОАО «РЖД»;
- средства ООО
«Инженерный
полимерный центр»
Требуется патентный и информационный обзор.
Защищенные патенты в России отсутствуют.
ОАО «РЖД»
Иные необходимые
меры государственной
поддержки
Налоговые и таможенные преференции,
Создание механизма обязательной экспертизы сложных
транспортных конструкций в условиях имитирующих
эксплуатационные (климатические, скоростные и др.)
СПбГУ, ПГУПС, ФГУП БГТУ («Военмех»), ВНИИЖТ,
ВНИКТИ, ВНИИМ, ЦНИИ им.Крылова, СПб
Российские
образовательные и
600 000 000 рублей
300 000 000 рублей
150 000 000 рублей
100 000 000 рублей
50 000 000 рублей
исследовательские
организации,
участвующие в
реализации проекта
Зарубежные научные
организации и
специалисты,
участвующие в
реализации проекта
Сроки реализации
проекта
Политехнический университет, ФТИ имени Иоффе, ОАО
«Ленгипротранс», НПК «Механобр-техника»
Мюнхенский технический университет, Центр «SKZ»
(центр полимеров», г. Вюрцбург (Германия) и др.
2010-2012 г.г.
1. Цели проекта
Европейские страны, являющиеся лидерами по внедрению высоких скоростей
движения (Германия, Франция) использует при проверке выбранных для
реализации технических решений динамические испытательные стенды,
предназначенные для имитации взаимодействия пути и подвижного состава
(катковый стенд -Мюнхен-Фрайманн). В России проверка предлагаемых
технических решений ведется на стендах, где имитируется статические условия для
работы отдельных элементов пути, и в условиях эксплуатации – полевые и
эксплуатационные испытания. Это существенно увеличивает сроки проверки и
затраты на такие долгосрочные испытания. Существенное ужесточение требований
к жизненному циклу применяемых и разрабатываемых конструкций и их элементов
в этом случае существенно увеличит сроки проверки и внедрения (годы), а в
условиях быстро развивающегося рынка инновационных решений, новых
конструкций и материалов приведет к их моральному устареванию еще на стадии
проверки. Прямой перенос европейских технических решений в наши
эксплуатационные условия не всегда эффективен вследствие существенного
влияния реальных климатических условий и условий эксплуатации.
Поэтому необходимо на основе имеющегося мирового опыта ускоренных
усталостных испытаний (база) создать Российский центр динамических испытаний,
позволяющий не только сделать новый шаг в развитии транспортной отраслиминимизация затрат и сокращение сроков проверки отечественных и зарубежных
инновационных разработок (конструкции, узлы, элементы, материалы) , но и
качественно и своевременно реализовывать технические решения по устранению
проблемных мест в действующей эксплуатации для железных и автомобильных
дорог, метрополитена и аэродромов.
2. Ожидаемый научно-технологический результат
Динамика железнодорожных и различных дорожных систем - прочностные
испытания, статические, динамические, вибрационные, ударные, изгибные,
скручивающие и качающие нагрузки, усталостные и климатические испытания.
Проверка экипажной части, элементов трассировки линии (прямая, кривая с
различным радиусом, спуски и подъемы, положение пути, жесткость ВСП).
Создание системы мониторинга и инструментального контроля при
строительстве и эксплуатации, обеспечение безопасности.
Проверка расчетных методов и широкое использование методов
математического моделирования поведения пути.
Определение причин возникновения проблемных мест, разработка и проверка
методов и технологий их устранения.
Определение взаимодействия поезда, грунта и сооружений – влияние
вибрации и шума.
Развитие теоретических и фундаментальных исследований.
Коммерциализация проекта:
Оказание платных услуг заинтересованным отечественным и зарубежным
проектным и строительным организациям; обучение, повышение квалификации
студентов профильных ВУЗов и специалистов, работающих в транспортной отрасли.
3. Обоснование
Данные крупномасштабного динамического стендового моделирования для
участков пути, конструкций и их элементов в условиях имитирующих различные
климатические зоны, динамические эксплуатационные нагрузки в сочетании с
высокими скоростями движения позволят использовать их для оценки применения
в проектных решениях, технологиях строительства и в обслуживания пути в
зависимости от воспринятой динамической нагрузки.
Выявленные при испытаниях динамические характеристики путевых
элементов, информация о взаимовлиянии динамических параметров и условий
эксплуатации смогут использоваться в качестве индикаторов состояния
конструкций, а также обеспечат достоверное прогнозирование срока эксплуатации.
При создании такого стенда будут разработаны и проверены методы
инструментального контроля, которые можно будет использовать в дальнейшем
при эксплуатации, что позволит в условиях эксплуатации быстро выявлять
проблемные места и проводить своевременные работы по восстановлению
работоспособности земляного полотна или участка пути со снижением временных
затрат и на проведение ремонтных и выправочных работ, увеличением жизненного
цикла конструкций ВСП.
Накопленные при этом данные крупномасштабных динамических испытаний
позволят создать единую базу экспериментальных данных, на основании которых
могут быть разработаны точные математические модели поведения как систем в
целом, так и их элементов при изменении условий эксплуатации и нагрузок.
Вышеуказанное уже сегодня насущно для железных дорог для понимания
ответного поведения грунта при увеличении движущихся нагрузок (внедрение
технологий стабилизации земляного полотна на различных типах грунтов, оценка
прочности основной площадки земляного полотна и пути в целом при повышении
нагрузок на ось, увеличении скоростей движения от 200 до 400 км/час).
Такая испытательная база будет способствовать повышению качества
обучения студентов и аспирантов ВУЗов, профессиональному росту специалистов
транспортной отрасли.
4. Возможности для продвижения на рынок
В данный момент требуемые динамические испытания как правило
заказываются в зарубежных центрах, и наличие Российского центра позволит
провести импортозамещение данных услуг и предоставление уникальных услуг для
зарубежных компаний (испытания для экстремальных температур от + 60°С до 60°С).
5. Конкурентное преимущество
Испытательный динамический центр позволит проводить проверку
работоспособности транспортных конструкций, узлов и материалов в условиях
действующих эксплуатационных нагрузок и климатических условий, присущих
различным регионам России.
6. Главные источники извлечения выгоды от проекта
Оценка рынка услуг такого Центра – 1 000 000 000 рублей в год. Выход
проекта на самоокупаемость – 2015 г.
7. Календарный план проекта
№ п/п
Название этапа
Срок выполнения
1
Патентный и
информационный поиск.
Разработка методов
испытаний и технического
задания на стенд
Разработка проектносметной документации
Покупка основного и
измерительного
оборудования, программного
продукта
Строительство и монтаж
обрудования
Монтаж измерительного
оборудования, отработка
методов испытаний,
введение программного
обеспечения
Аттестация методик
проведения измерений
2010 г
Прямые расходы,
руб
5 000 000 руб
2011 г
50 000 000 руб
2011 г
390 000 000 руб
2011 -2012 г
100 000 000 руб
2012 г
50 000 000 руб
2
3
4
5
6
5 000 000 руб
8. Бюджет проекта
Бюджет, в т.ч.:
-запрашиваемые
средства федерального
бюджета;
-средства,
привлекаемые в рамках
ФЦП «Минобрнауки»;
- средства ОАО «РЖД»;
- средства ООО
«Инженерный
полимерный центр»
600 000 000 рублей
300 000 000 рублей
150 000 000 рублей
100 000 000 рублей
50 000 000 рублей
9. Основное оборудование
Для климатических испытаний стендовое оборудование и испытательные
машины устанавливаются на бетонированный кессон глубиной 0.5м (размеры в плане
зависят от длины испытываемой конструкции — 4х12м, 4х3м), с уложенными одной или
двумя балками для крепления портала.
В свободную часть каждого кессона должна быть уложена швеллерная решетка,
сквозь которую пропущена замкнутая система трубопроводов, используемая для подачи
хладагента или горячей воды. Сверху кессоны закрываются стальными листами.
Для проведения испытаний балластно-призменной или дорожной системы на
стальные листы укладываются упругие маты, имитирующие грунтовые основания с
различными модулями упругости.
Возможно и непосредственное использование
различных типов грунтового основания при проведении исследований.
На подготовленные слои балластной призмы или дорожного основания
устанавливаются различные конструкции ( рельсо-шпальная решетка со всеми
необходимыми для исследования элементами ВСП, ж.д.тележки или колеса автомобиля,
или силовые рамы на которые
передается осевое усилие от гидроцилиндров,
закрепленных на порталах. На тележки или силовые рамы устанавливаются и
закрепляются дебалансовые возбудители, которые имитируют скорости движения.
Дополнительными гидроцилиндрами расположенными вдоль и поперек
железнодорожного или дорожного полотна можно создавать продольные и поперечные
нагрузки и колебания, возникающие при движении.
При исследовании влияния температурных факторов на балластную призму и
элементы ВСП, дорожное основание будет иметься возможность подачи
в систему
трубопроводов хладагента или горячей воды, при этом сверху рельсовое полотно и
балластная призма, дорожное основание будут накрываться теплоизоляционными
матами.
Элементы, детали, узлы ВСП, которые могут проходить динамические
усталостные испытания: рельсовые скрепления в сборе и их отдельные элементы,
различные типы сварных стыков, различные типы элементов изолирующих стыков,
различные типы шпал и рельсов, различные слои балластной призмы и сама балластная
призма при различных типах конструкций и материалов, различные конструкции
дорожного полотна.
Основное оборудование – крупногабаритные испытательные машины
гидравлические, позволяющие испытывать габаритные конструкции с высокими
подаваемыми вертикальными силовыми нагрузками, создающие одновременно силовые
продольные и поперечные, вибрационные нагрузки.
Вспомогательное оборудование –
- Гидростанции с распределительной гидроаппаратурой мощностью 80 кВт;
- Электронная система управления гидроаппаратурой;
- Холодильная установка;
- Установка горячего водоснабжения;
- Погрузчик 2.5т; 5.0 тн;
- Контрольно-измерительные приборы и оборудование, измерительные датчики;
- Комплекты программного обеспечения.
Общая стоимость оборудования – 390 000 000 рублей, силовое, измерительное
оборудование, программный продукт- производство России, Германии, Дании,
Австрии, Италии.
10. Научный задел инициативной группы
НИОКР
1. «Комплексные исследования по обеспечению нормативов по шуму и
вибрациям при скоростном движении на линии Санкт-Петербург - Москва»,
шифр темы 6.6.014.Н.
2. «Технические решения, обеспечивающие снижение неравножесткости (равную
упругость) скоростных стрелочных переводов», шифр темы 6.6.018.Н.
3. «Нормативы на щебеночный балласт и конструкцию балластной призмы на
участках со скоростями движения более 140 км/час при совмещенном движении и
выделенном высокоскоростном участке пассажирского движения», Шифр
27.001.010. Р
4. ГОСТ Р «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя
железнодорожного пути. Технические условия (пересмотр)», шифр 18.2.106.Р.
5. Разработка деталей фрикционной системы из новых конструкционных
полимерных материалов и технологии ремонта вагонов с их использованием
6. «Разработка и внедрение опытной роботизированной установки с
автоматизированным управлением по нанесению защитного покрытия на
внутреннюю поверхность грузовых вагонов»
7. «Разработка материалов и изделий, обеспечивающих эффективное гашение
вибраций в железнодорожной технике и устройствах»
8. «Эксплуатационные испытания прокладок-амортизаторов рельсовых
скреплений КБ и АРС с повышенной эффективностью виброизоляции на
скоростном и грузонапряженном участках пути»
9. «Разработка межрельсового изолирующего стыка из нового конструкционного
материала для снятия намагничивания»
10. «Разработка технологии ремонта щебнеочистительных машин с установкой
поддерживающих роликов транспортеров ЩОМ (рубашка и корпус) и ножей из
нового конструкционного полимерного материала»
11. Наличие опыта в коммерциализации объектов интеллектуальной
собственности
Опытные промышленные образцы, установленные в условиях эксплуатации:
- прокладки-амортизаторы рельсовых скреплений КБ и АРС;
- прокладки-амортизаторы рельсовых скреплений для скоростного
стрелочного перевода проекта 2726;
-амортизаторы под брусья с заданной жесткостью скоростного стрелочного
перевода проекта 2726;
- опытный шумозащитный экран протяженностью 200 м;
- шумогасящие накладки на шейку рельса;
- виброгасящие панели;
- полимерные ролики для щебнеочистительных машин различных
типоразмеров;
- промышленно восстановленные сайлент-блоки и подушки дизеля.
12. Патентная ситуация
Уровень
патентной
защиты
Патенты:
№№ Название
77260 Ролик транспортера
U1
щебнеочистительного
комплекса
81734 Подрельсовая
U1
нашпальная
прокладкаамортизатор
89531 Подшпальный
U1
амортизатор
88322 Сайлентблок
U1
88357 Рельсовое стыковое
U1
электроизолирующее
соединение
91079 Шумозащитный
Страна Дата
Правообладатель
приоритета
Россия 20.10.2008 г ОАО «РЖД»
Россия
27.03.2009 г ОАО «РЖД»
Россия
10.12.2009 г ОАО «РЖД»
Россия
10.11.2009 г ОАО «РЖД»
Россия
10.11.2009 г ОАО «РЖД»
Россия
27.01.2010 г ОАО «РЖД»
U1
экран
Права
Отсутствуют
третьих
лиц и
возможные
конфликты