Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 109369 10.20295/1815-588X-2025-4-869-879 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Determining the Degree of Residual Deformation Accumulation in the Ballast Prism of a Railway Track by Analysing the Intensity of Ballast Gravel Contamination with Coal Dust Определение интенсивности накопления остаточных деформаций в балластной призме железнодорожного пути в зависимости от степени загрязнения щебеночного балласта угольной пылью Качалкин Андрей Вячеславович Kachalkin Andrey Vyacheslavovich andrew.kachalkin1999@mail.ru Колос Алексей Федорович Kolos Aleksey Fedorovich sdtk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 05 12 2025 05 12 2025 22 4 869 879 04 11 2025 29 11 2025 https://pgups.editorum.ru/en/nauka/article/109369/view

Определение интенсивности накопления остаточных деформаций в балластной призме в зависимости от степени ее загрязнения угольной пылью. Методы: В исследовании скорость накопления остаточных деформаций оценивалась коэффициентом, значения которого были получены на основе выполненных циклических трехосных испытаний в установке трехосного сжатия ГТ 1.3.7 и регрессионного анализа. Результаты: По данным лабораторных испытаний и регрессионного анализа были установлены значения коэффициента, характеризующего интенсивность (скорость) накопления остаточных деформаций в балластной призме. Исследования были выполнены как для чистого щебеночного балласта, так и для загрязненного угольной пылью при влажности 6 %. Результаты показывают, что с увеличением процента загрязнения балласта угольной пылью накопление остаточных деформаций происходит в 1,5 раза интенсивнее. На основе полученных значений коэффициента были выполнены расчеты по накоплению остаточных деформаций в балластном слое железнодорожного пути. Расчеты выполнялись с учетом наработки тоннажа 400 млн т брутто и при условии, что несущая способность основной площадки земляного полотна обеспечена, а осадка пути происходит только за счет деформаций балластной призмы. Практическая значимость: Результаты исследования дают возможность прогнозировать накопление остаточных деформаций в щебеночном балласте с наработкой тоннажа в зависимости от степени его загрязнения угольной пылью. С учетом вышеизложенного может быть определен срок службы балласта и разработаны мероприятия по техническому обслуживанию железнодорожного пути, позволяющие предотвратить появление отступлений геометрии рельсовой колеи III и IV степени.

To assess the rate of residual deformation accumulation in the ballast prism in relation to the degree of contamination by coal dust. Methods: The accumulation rate of residual deformations was quantified using the coefficient μ, derived from cyclic triaxial tests conducted within the GT 1.3.7 triaxial compression apparatus and subsequent regression analysis. Results: Laboratory tests and regression analysis have yielded values for the coefficient μ that indicated the intensity (rate) of residual deformation accumulation in the ballast prism. The investigations have been conducted on both clean stone ballast and ballast contaminated with coal dust at a moisture level of 6%. The findings demonstrate that as the percentage of coal dust contamination in the ballast increases, the rate of residual deformation accumulation intensifies by 1.5 times. With the values obtained for the coefficient μ, it was possible to calculate the ballast prism residual deformation. These calculations considered a tonnage of 400 million gross tons and were based on the premise that the bearing capacity of the formation is maintained, with track settlement occurring solely due to the deformations of the ballast prism. Practical significance: The results of the research allow for the forecasting of residual deformation accumulation in ballast stone as tonnage increases, particularly in relation to the level of contamination with coal dust. Consequently, this analysis enables the prediction of the ballast stone’s service life and the formulation of strategies for the technical maintenance of the railway track aimed at preventing deviations in the geometry of track grades III and IV.

 Железнодорожный путь балластный слой угольная пыль остаточная деформация трехосные испытания щебеночный балласт осадка пути степень загрязнения Railway track ballast layer coal dust residual deformation triaxial tests stone ballast track settlement contamination degree

Кузьмина Н. А. Исследование влияния движения поездов повышенной массы и длины как элемента увеличения эффективности перевозочного процесса / Н. А. Кузьмина // Евразийское научное объединение. — 2020. — № 1-1(59). — С. 45–50. — DOI: 10.5281/ zenodo.3662107. Kuz'mina N. A. Issledovanie vliyaniya dvizheniya poezdov povyshennoy massy i dliny kak elementa uvelicheniya effektivnosti perevozochnogo processa / N. A. Kuz'mina // Evraziyskoe nauchnoe ob'edinenie. — 2020. — № 1-1(59). — S. 45–50. — DOI: 10.5281/ zenodo.3662107. Горьканова Т. Н. Повышение стабильности щебеночного балласта / Т. Н. Горьканова // Путь и путевое хозяйство. — 2010. — № 2. — С. 22–24. Gor'kanova T. N. Povyshenie stabil'nosti schebenochnogo ballasta / T. N. Gor'kanova // Put' i putevoe hozyaystvo. — 2010. — № 2. — S. 22–24. Попов С. Н. Балластный слой железнодорожного пути / С. Н. Попов. — М.: Транспорт, 1965. — 183 с. Popov S. N. Ballastnyy sloy zheleznodorozhnogo puti / S. N. Popov. — M.: Transport, 1965. — 183 s. Колос А. Ф. Засорение и загрязнение щебеночного балласта при эксплуатации железнодорожного пути / А. Ф. Колос // Известия Петербургского университета путей сообщения. — СПб.: ПГУПС, 2022. — Т. 19. — Вып. 3. — С. 558–575. — DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-558-575. Kolos A. F. Zasorenie i zagryaznenie schebenochnogo ballasta pri ekspluatacii zheleznodorozhnogo puti / A. F. Kolos // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. — SPb.: PGUPS, 2022. — T. 19. — Vyp. 3. — S. 558–575. — DOI: 10.20295/1815-588X-2022-3-558-575. Такайшвили Л. Н. Восточный полигон железных дорог России для экспорта российского угля: перспект вы развития и ограничения / Л. Н. Такайшвили // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2023. — Т. 334. — № 12. — С. 41–55. — DOI: 10.18799/24131830/2023/12/4502. Takayshvili L. N. Vostochnyy poligon zheleznyh dorog Rossii dlya eksporta rossiyskogo uglya: perspekt vy razvitiya i ogranicheniya / L. N. Takayshvili // Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. — 2023. — T. 334. — № 12. — S. 41–55. — DOI: 10.18799/24131830/2023/12/4502. Хусаинов Ф. И. Перевозки угля и нефтеналивных грузов железнодорожным транспортом: текущее состояние и перспективы / Ф. И. Хусаинов, М. В. Ожерельева // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. — 2019. — № 4(83). Husainov F. I. Perevozki uglya i neftenalivnyh gruzov zheleznodorozhnym transportom: tekuschee sostoyanie i perspektivy / F. I. Husainov, M. V. Ozherel'eva // Transport Rossiyskoy Federacii. Zhurnal o nauke, praktike, ekonomike. — 2019. — № 4(83). Инструкция по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения поездов: утверждена Распоряжением ОАО «РЖД» от 28 февраля 2020 г. № 436/р (в редакции от 9 ноября 2020 г. с изм. от 1 апреля 2021 г.). Instrukciya po ocenke sostoyaniya rel'sovoy kolei puteizmeritel'nymi sredstvami i meram po obespecheniyu bezopasnosti dvizheniya poezdov: utverzhdena Rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 28 fevralya 2020 g. № 436/r (v redakcii ot 9 noyabrya 2020 g. s izm. ot 1 aprelya 2021 g.). Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути: утверждена Распоряжением ОАО «РЖД» от 14 ноября 2016 г. № 2288/р. — М.: ОАО «РЖД», 2016. — 286 с. Instrukciya po tekuschemu soderzhaniyu zheleznodorozhnogo puti: utverzhdena Rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 14 noyabrya 2016 g. № 2288/r. — M.: OAO «RZhD», 2016. — 286 s. Правила назначения ремонтов железнодорожного пути: утверждены Распоряжением ОАО «РЖД» от 17 ноября 2021 г. № 2888/р. Pravila naznacheniya remontov zheleznodorozhnogo puti: utverzhdeny Rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 17 noyabrya 2021 g. № 2888/r. Abadi T. A Review and Evaluation of Ballast Settlement Models using Results from the Southampton Railway Testing Facility (SRTF) / T. Abadi, L. Le Pen, A. Zervos, W. Powrie // Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 143. — Pp. 999–1006. Abadi T. A Review and Evaluation of Ballast Settlement Models using Results from the Southampton Railway Testing Facility (SRTF) / T. Abadi, L. Le Pen, A. Zervos, W. Powrie // Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 143. — Pp. 999–1006. Alva-Hurtado J. E. Permanent Strain Behaviour of Railroad Ballast / J. E. Alva-Hurtado, E. T. Selig // Proc. of 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. — Stockholm: Balkema, 1981. — Vol. 1. — Pp. 543–546. Alva-Hurtado J. E. Permanent Strain Behaviour of Railroad Ballast / J. E. Alva-Hurtado, E. T. Selig // Proc. of 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. — Stockholm: Balkema, 1981. — Vol. 1. — Pp. 543–546. Колос А. Ф. Несущая способность и деформируемость балластного слоя при эксплуатации железнодорожного пути: дис. … д-ра техн. наук / А. Ф. Колос. — СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2024. — 637 с. Kolos A. F. Nesuschaya sposobnost' i deformiruemost' ballastnogo sloya pri ekspluatacii zheleznodorozhnogo puti: dis. … d-ra tehn. nauk / A. F. Kolos. — SPb.: FGBOU VO PGUPS, 2024. — 637 s. ГОСТ 7392—2014. Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия. — М.: Стандартинформ, 2015. — 32 с. GOST 7392—2014. Scheben' iz plotnyh gornyh porod dlya ballastnogo sloya zheleznodorozhnogo puti. Tehnicheskie usloviya. — M.: Standartinform, 2015. — 32 s. СП 119.13330.2024. СНиП 32-01—95. Железные дороги колеи 1520 мм. — 2024. SP 119.13330.2024. SNiP 32-01—95. Zheleznye dorogi kolei 1520 mm. — 2024. Методика оценки воздействия подвижного соста- ва на путь по условиям обеспечения надежности: утверждена Распоряжением ОАО «РЖД» № 2706/р от 22 декабря 2017 г. — М.: ОАО «РЖД». — 97 с. Metodika ocenki vozdeystviya podvizhnogo sosta- va na put' po usloviyam obespecheniya nadezhnosti: utverzhdena Rasporyazheniem OAO «RZhD» № 2706/r ot 22 dekabrya 2017 g. — M.: OAO «RZhD». — 97 s.