doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości … · 2015-07-08 · stróże - krościenko...
Post on 31-Jul-2020
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Warszawa 2 czerwca 2015
Seminarium Instytutu Kolejnictwa
Doświadczenia z dotychczasowych prób
i możliwości zastosowania podkładów typu Y
w Polsce
mgr inż. Piotr Tokaj
Laboratorium Badań Taboru
ptokaj@ikolej.pl
www.ikolej.pl
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Wprowadzenie
PLAN PREZENTACJI
Historia podkładów Y w Polsce
Analiza teoretyczna i symulacje komputerowe
Badania doświadczalne
Podsumowanie, wnioski, dyskusja …
Właściwości podkładów Y
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WPROWADZENIE
Przykłady rozwiązań drogi kolejowej:
drogi na podkładach drewnianych, betonowych, stalowych, oraz bezpodsypkowe (płytowe). Wszystkie one
spełniają postanowienia i przepisy kolejowe w określonych przedziałach prędkości i nacisków osi.
Nie oznacza to, że jakość eksploatacyjna tych nawierzchni kolejowych jest taka sama.
O ile w zakresie nierówności i innych dysfunkcji toru, istnieje wiele sposobów oceny stanu toru, to brakuje narzędzi
oceny danego typu nieprawidłowości.
Wyróżniamy trzy podstawowe podziały dróg kolejowych ze względu na prędkość eksploatacyjną:
– droga o parametrach linii górskiej przy dużej ilości łuków o małych promieniach i dużych pochyleniach podłużnych, V80 km/h
– droga typowa dla prędkości przeciętnych, V=80 160 km/h (wyjątkowo do 200 km/h),
– drogi o parametrach linii dla kolei dużych prędkości, V200 km/h
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WPROWADZENIE
W ostatniej dekadzie obserwujemy znaczny przyrost przewozów zarówno pasażerskich jak towarowych
transportem drogowym. Jednocześnie następuje spadek przewozów transportem szynowym. W wielu przypadkach
jest to związane z brakiem konkurencji ze strony kolei, szczególnie w ruchu pasażerskim w rejonach podgórskich
i górskich.
Jednym z elementów które mogłyby zwiększyć konkurencyjność przewozów kolejowych jest czas przejazdu
i związane z tym koszty. Jednak szczególnie w rejonach podgórskich występują trudne warunki terenowe
uniemożliwiające korektę istniejących linii kolejowych.
Można temu zaradzić wykorzystując zamiast tradycyjnej drogi kolejowej na betonowych podkładach belkowych tor
bezstykowy na stalowych podkładach typu „Y”.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Pierwsze odcinki toru z podkładami
stalowymi typu Y ułożono w 1984 r.
W chwili obecnej w Europie jest już
ponad 1000 km toru.
WPROWADZENIE
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Kolej linowo-terenowa
na Gubałówkę w Zakopanem
W roku 2001 Wykonano naprawę
główną drogi szynowej na Gubałówkę
gdzie wykorzystano:
szyny stalowe, podkłady stalowe Y
•szerokość toru 1000 mm
•krążki trasowe 328 szt.
Historia podkładów Y w Polsce
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 94
Kraków Płaszów - Oświęcim
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 117
Kalwaria Zebrzydowska Lanckorona
Bielsko - Biała
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 109
Kraków Bieżanów – Wieliczka Rynek Kopalnia
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 108
Stróże - Krościenko
Sanok Miasto - Sanok
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 309
Kłodzko – Kudowa Zdrój
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 118
Kraków Główny - Balice
Rok 2007
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 118
Kraków Główny - Balice Rok 2014
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 118
Kraków Główny - Balice Rok 2014
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Historia podkładów Y w Polsce
Linia kolejowa nr 118
Kraków Główny - Balice Rok 2015
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
sztywność ramowa toru z podkładami stalowymi typu Y oraz z szynami 60E1(UIC60),
i przytwierdzeniami typu S15/Sk114 jest ponad 15-krotnie wyższa od typowej ramy torowej
z podkładami betonowymi typu B- 70;
opory boczne ruchu podkładów w podsypce są co najmniej 1,5-krotnie wyższe od oporów
nawierzchni z podkładami belkowymi;
charakterystyczne jest to, że opory podłużne są porównywalne z poprzecznymi, podczas gdy
w przypadku podkładów belkowych opory podłużne są istotnie wyższe od bocznych;
siła krytyczna, przy której może nastąpić wyboczenie toru jest co najmniej 3-krotnie wyższa od tej
wartości w przypadku nawierzchni z podkładami betonowymi typu B-70.
Wielkość przesunięcia
podkładu
Właściwości toru Y
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Właściwości toru Y – ilość podkładów
Zredukowana ilość podkładów stalowych typu Y na 1 kilometr
803podkłady na typu Y 1 km
1667podkładów belkowych na 1km
Porównanie nawierzchni z podkładami typu Y
oraz belkowymi PS-94
Railway gft Polska
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Właściwości toru Y – szerokość torowiska
Podkłady Y:
Szerokość torowiska 2600 mm (300 + 2000 + 300)
Podkłady N:
Szerokość torowiska 3200 mm (400 + 2400 + 400) Railway gft Polska
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Właściwości toru Y – grubość podsypki
Railway gft Polska
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Właściwości toru Y – niska wysokość
Railway gft Polska
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ANALIZY TEORETYCZNE Wprowadzenie do modelu numerycznego
rozwiązań konstrukcyjnych części biegowych i nośnych pojazdu, obciążenia osi;
nierówności powierzchni tocznych kół i szyn;
prędkości jazdy;
sprężystości w kierunku pionowym i poprzecznym toru;
rodzaju podsypki i stanu podtorza;
krzywizny toru i przechyłki;
rodzaju i stanu złączy szynowych (tor konwencjonalny, bezstykowy);
Czynniki wpływające na wielkość dynamicznych oddziaływań pojazdu na tor:
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ANALIZY TEORETYCZNE Program MEDYNA
Znanych jest dzisiaj kilkanaście różnych systemów programowych służących do symulacji
dynamiki tych układów. Do najbardziej rozpowszechnionych należą: ADAMS, DADS, MESA
VERDE, SIMPAC, MEDYNA.
Zagadnienia opisu matematycznego przestrzennych układów materialnych zostały opracowane w
formie algorytmów numerycznych umożliwiających automatyczną generację ich modeli
matematycznych.
CECHY CHARAKTERYZUJĄCE SYSTEM „MEDYNA”:
Generowane równania ruchu są linearyzowane wokół ruchu zadanego,
Ciała tworzące modelowany układ mogą być sztywne lub odkształcalne,
Opis odkształcalności ciała jest oparty na zasadach liniowej teorii sprężystości z wykorzystaniem
przybliżonej metody Rayleigha-Ritza,
Możliwe jest wykorzystanie danych do opisu odkształcalności ciała z wybranego systemu MES.
Istnieje możliwość tworzenia tzw. substruktur, będących w istocie modelami złożonych obiektów,
używanych jako elementy w innych modelach. Przykładem takiej substruktury w "MEDYNIE" jest
układ: zestaw kołowy - element toru.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
METODY BADAWCZE
Analiza zjawiska poruszającej się jednostkowej siły po nieskończenie długiej belce na podłożu lepko-
sprężystym – metody analityczne,
Przegląd metod obliczeniowych i programów komputerowych pozwalających na wykonanie modelu
drogi szynowej z tradycyjnymi podkładami belkowymi i podkładami typu „Y” – metody numeryczne,
Badania modelu torowiska na stanowisku do dynamicznych badań stacjonarnych w Laboratorium
Badań Materiałów i Elementów Konstrukcji CNTK w ramach projektu POLYS, oraz badania
laboratoryjne ciężkich podkładów PS-08 z przytwierdzeniem ICOSTRUN-02,
Badania dynamiczne oddziaływania pojazd szynowy – droga szynowa na odcinku doświadczalnym
Kalwaria Zebrzydowska Lanckorona – Wadowice w ramach projektu TOSIN, oraz badania na
odcinkach doświadczalnych linii CMK .
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ANALIZY TEORETYCZNE Model belki Bernouliego-Eulera
Wielkości geometryczne i fizyczne opisujące tor:
Sprężystość podparcia szyn charakteryzuje współczynnik c, natomiast współczynnik b
charakteryzuje tłumienie w podłożu.
Na wstępie rozpatrzymy tor prosty i poziomy, poddany obciążeniu siłą skupioną P, poruszającą się
ze stałą prędkością V.
Różnica wysokości toków szynowych,
Wichrowatość toru,
Pędkość,
Pdynekw
EJ
b c
Obciążenie,
Sztywność i tłumienie podłoża.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Rozpatrywany będzie wpływ sił bezwładności toru kolejowego przy wzroście prędkości. Równanie
różniczkowe ruchu belki o prostej postaci można otrzymać, traktując siły bezwładności toru jako
obciążenie równe:
2
2
t
ym
gdzie m jest gęstością masy, przypadającą na jednostkę długości toru.
W ten sposób równanie różniczkowe linii ugięcia belki Bernoulliego-Eulera na lepko-sprężystym
podłożu przyjmuje postać:
EI y,xxxx+ mA y,tt+ c y = cq
)(02
2
4
4
VtxPcybmEIt
y
t
y
x
y
człon związany
z belką
EI - sztywność belki
siła bezwładności
człon związany
z podłożem
c - współczynnik sprężystości
podparcia szyny (belki)
ANALIZY TEORETYCZNE Model belki Bernouliego-Eulera
człon związany z podłożem
b - współczynnik lepkości
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Jeżeli punkt P porusza się względem nieruchomego układu współrzędnych po pewnej linii to dla
określenia tego ruchu niezbędne jest podanie zależności pomiędzy współrzędnymi tego punktu
a czasem, zwanych równaniami parametrycznymi ruchu
Wtedy rzuty prędkości na osie prostokątnego układu współrzędnych są określone przez pochodne
odpowiednich współrzędnych względem czasu.
dt
dxVx
dt
dyVy
dt
dzVz
Prędkość punktu na płaszczyźnie określona jest wzorem: 22
yx VVV
Zgodnie z równaniami parametrycznymi miary rzutów przyspieszenia na osie wyniosą
2
2
xdt
xda
2
2
ydt
yda
2
2
zdt
zda *)
Jeżeli w pewnej chwili przyspieszenie punktu wyniesie a to zgodnie z II prawem Newtona działa na
niego siła F=ma. Rzutując obie strony tej zależności na osie układu współrzędnych i uwzględniając
*) to otrzymamy trzy zależności skalarowe nazywane:
ANALIZY TEORETYCZNE Model belki Bernouliego-Eulera
Wyniki analizy modelu belki Bernouliego-Eulera będą bezpośrednio wykorzystane w
budowie modelu numerycznego drogi szynowej w programie MEDYNA.
2
2
xdt
xdmP
2
2
ydt
ydmP
2
2
zdt
zdmP
x=f1(t); y=f2(t); z=f3(t)
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ANALIZY TEORETYCZNE Wprowadzenie do modelu numerycznego
rozwiązań konstrukcyjnych części biegowych i nośnych pojazdu, obciążenia osi;
nierówności powierzchni tocznych kół i szyn;
prędkości jazdy;
sprężystości w kierunku pionowym i poprzecznym toru;
rodzaju podsypki i stanu podtorza;
krzywizny toru i przechyłki;
rodzaju i stanu złączy szynowych (tor konwencjonalny, bezstykowy);
Czynniki wpływające na wielkość dynamicznych oddziaływań pojazdu na tor:
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ANALIZY TEORETYCZNE Metody Sztywnych Elementów Skończonych
Metoda Sztywnych Elementów Skończonych została opracowana w Instytucie Mechaniki i Podstaw
Konstrukcji Maszyn Politechniki Gdańskiej. Polega ona na podziale układów rzeczywistych, w tym również układów ciągłych na
nieodkształcalne bryły, zwane sztywnymi elementami skończonymi. Elementy te połączone są
między sobą elementami sprężysto-tłumiącymi, których charakterystyki przyjmuje się jako liniowe.
Metoda SES ma szereg zalet, szczególnie przy rozwiązywaniu zagadnień dynamicznych.
Praktyka obliczeniowa wykazuje, że nawet zgrubny podział układu na sztywne elementy
skończone daje duże dokładności.
Metodą SES można wykonywać obliczenia częstości drgań własnych i odpowiadających im
postaci drgań, jak również obliczenia drgań wymuszonych siłami i kinematycznie.
Wymuszenia te mogą być okresowe, nieokresowe lub stochastyczne.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ANALIZY TEORETYCZNE Program MEDYNA
Znanych jest dzisiaj kilkanaście różnych systemów programowych służących do symulacji
dynamiki tych układów. Do najbardziej rozpowszechnionych należą: ADAMS, DADS, MESA
VERDE, SIMPAC, MEDYNA.
Zagadnienia opisu matematycznego przestrzennych układów materialnych zostały opracowane w
formie algorytmów numerycznych umożliwiających automatyczną generację ich modeli
matematycznych.
CECHY CHARAKTERYZUJĄCE SYSTEM „MEDYNA”:
Generowane równania ruchu są linearyzowane wokół ruchu zadanego,
Ciała tworzące modelowany układ mogą być sztywne lub odkształcalne,
Opis odkształcalności ciała jest oparty na zasadach liniowej teorii sprężystości z wykorzystaniem
przybliżonej metody Rayleigha-Ritza,
Możliwe jest wykorzystanie danych do opisu odkształcalności ciała z wybranego systemu MES.
Istnieje możliwość tworzenia tzw. substruktur, będących w istocie modelami złożonych obiektów,
używanych jako elementy w innych modelach. Przykładem takiej substruktury w "MEDYNIE" jest
układ: zestaw kołowy - element toru.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ArgeCare MEDYNA Numerische Integration Modell:1972 27.12.2005 16:15
FKT. 20 (XAB): JAZDA PO TORZE TYPU Y i N V=9 km/h
0 0.6 1.2 1.8 2.4 -0.01140
-0.01135
-0.01130
-0.01125
-0.01120
-0.01115
-0.01110
-0.01105
WEG (M) Tor Y Tor N
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
ArgeCare MEDYNA Numerische Integration
Modell:1972 24.12.2005 18:14 FKT. 12 (XAB): Tor Y i N V= 63km/h
0 20 40 60 80 -0.056
-0.055
-0.054
-0.053
-0.052
-0.051
WEG (M) TOR Y TOR N
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y”
ArgeCare MEDYNA Numerische Integration
Modell:1972 29.12.2005 16:48
FKT. 2 (XAB):Tor Y i N V= 108 km/h
0 0.6 1.2 1.8 2.4 -0.060
-0.055
-0.050
-0.045
-0.040
-0.035
WEG (M) Tor Y Tor N
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Próby stanowiskowe torowiska z podkładami typu „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Próby stanowiskowe torowiska z podkładami typu „Y”
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Próby stanowiskowe torowiska z podkładami typu „Y”
Siła pionowa w funkcji przemieszczenia zarejestrowane nad podkładem i między podkładami.
po ułożeniu toru po długim okresie eksploatacji
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice
Badania dynamiczne na odcinkach testowych
Pomiary sił na styku koła z szyną oraz pomiary przyśpieszeń w różnych elementach taboru przy jeździe
z różnymi prędkościami – badania przeprowadzono dla całego odcinka testowego, ze szczególnym
uwzględnieniem układów krzywoliniowych nr 1 (R = 291 m) i 2 (R = 251 m).
Badania dynamiczne przeprowadzono w dwóch zasadniczych fazach:
a) przed zmianą przechyłki, tzn. w 1 łuku kołowym (R = 291 m) nominalna przechyłka wynosiła 130 mm, a łuku
kołowym nr 2 (R = 251 m) nominalna przechyłka wynosiła 100 mm;
b) po zmianie przechyłki, tzn. w 1 łuku kołowym (R=291 m,) nominalna przechyłkę podwyższono do wartości
160 mm, a łuku kołowym nr 2 (R=251 m) podwyższono przechyłkę do wartości 135 mm.
Przyjęte wartości przechyłki w obu łukach kołowych – odpowiednio – 160 mm dla R = 291 m oraz 135 mm
dla R = 251 m – wynikają z ograniczenia
hmax = (R-50)/1,5 (hmax [mm], R [m])
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Data Miejsce Rodzaj pojazdu Prędkość [km/h]
18.09.2007 Odcinek I
Węglarka
20-80
19.09.2007 Odcinek II 20-75
20.09.2007
Odcinek I
SA 133-004
20-76
Odcinek II 20-70
02.10.2007
Odcinek I
Pociąg papieski
50
Odcinek II 50
04.10.2007
Odcinek I
Wagon barowy
20-82
Odcinek II 20-73
12.03.2008 Odcinek I
Węglarka
20-80
13.03.2008 Odcinek II 20-75
03.11.2008 Odcinek I SA 133-004 20-87,8
BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Przyspieszenie poprzeczne Yq
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2]
Przyspieszenie poprzeczne Yq - RMS
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2]
Przyspieszenie poprzeczne Ys
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2]
Prędkość [km/h]
Przyspieszenie z*q (przód- I) [m/s2]
Przyspieszenie y*q (przód - I) [m/s2]
Przyspieszenie y*qst (przód - I) [m/s2]
Przyspieszenie y+s (nad zestawem 1) [m/s2]
Przyspieszenie y+s (nad zestawem 2) [m/s2]
Przyspieszenie y*s (przód - I) [m/s2]
Przyspieszenie z*s (przód - I) [m/s2]
limit
po zmianie
przed zmianą
Przyspieszenie poprzeczne Yq - RMS
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2
]
Przyspieszenie pionowe Zq - RMS
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2
]
Przyspieszenie poprzeczne Ys - 1 zestaw nabiegaj ący
0
2
4
6
8
10
12
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2
]
Przyspieszenie poprzeczne quasistatyczne Yqst
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
20 40 50 60 65 70 75 80 85
prędkość nominalna [km/h]
[m/s
^2
]
BADANIA DOŚWIADCZALNE Wyniki badań na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Wyniki badań na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice
Prędkość [km/h]
Przyspieszenie z*q (przód- I) [m/s2]
Przyspieszenie y*q (przód - I) [m/s2]
Przyspieszenie y*qst (przód - I) [m/s2]
Przyspieszenie y+s (nad zestawem 1) [m/s2]
Przyspieszenie y+s (nad zestawem 2) [m/s2]
Przyspieszenie y*s (przód - I) [m/s2]
Przyspieszenie z*s (przód - I) [m/s2]
0
10
20
30
40
50
60
70
60,2 70,9 73,9 75,7 75,8 82,5 87,8
V [km/h]
Yq
st
[kN
]
przed zmianą
po zmianie
limit
Zależność quasistatycznej siły Yqst zestawu prowadzącego od prędkości V[km/h]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
60,19 70,92 73,93 75,68 75,8 82,53 87,78
V [km/h]
[kN
]
przed zmianą
po zmianie
limit
00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
11,11,21,31,4
60,19 70,92 73,93 75,68 75,8 82,53 87,78
V [km/h]
[m/s
2]
przed zmianą
po zmianie
limit
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
BADANIA DOŚWIADCZALNE Wyniki badań na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice
y = 0,0018x + 0,082
R2 = 0,846
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
50 55 60 65 70 75 80 85 90
prędkość v [km/h]
ilo
raz
Y/Q
Wpływ prędkości V na stosunek siły prowadzącej do nacisku koła
na szynę Y/Q przed podniesieniem przechyłki (dane pomiarowe
i linia trendu)
y = 0,0025x + 0,0622
R2 = 0,8749
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
50 55 60 65 70 75 80 85 90
prędkość v [km/h]
ilo
raz Y
/Q
Wpływ prędkości V na stosunek siły prowadzącej do nacisku koła
na szynę Y/Q po podniesieniu przechyłki (dane pomiarowe i linia
trendu)
Zarówno przed, jak i po zmianie przechyłki, warunek bezpieczeństwa ruchu, określony ilorazem Y/Q, jest spełniony
z dużym zapasem (nie przekracza poziomu 0,3, przy granicznej wartości 0,8) – w zakresie prędkości około 60-76 km/h
(przy przechyłce 130 mm) średni poziom Y/Q wynosi 0,203, a w zakresie prędkości około 74-88 km/h (przy przechyłce
160 mm) średni poziom Y/Q wynosi 0,265, co oznacza wzrost o 0,062;
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE - Wnioski
1. Wyniki otrzymane w trakcie wykonywanych badań na torze z podkładami typu „Y” wykazały istotną
zależność między dokładnością wykonania takiej nawierzchni kolejowej a siłami powstającymi w punkcie
kontaktu koła i szyny (Y/Q). Szczególnie ważne jest dokładne wypełnienie przestrzeni między ramionami
podkładów „Y” w celu zminimalizowania ryzyka powstania zbyt dużych ugięć podkładów. W tym celu
należy używać specjalnych podbijarek torowych do podkładów typu „Y” z późniejszą stabilizacją
dynamiczną stabilizatorem torowym typu DGS. Oznacza to, że stan toru ma istotny wpływ na parametry
oddziaływania układu pojazd – droga szynowa. Ponadto wykazano, że istnieje możliwość praktycznego
wykorzystania wyników pomiarów przyśpieszeń w pojeździe do oceny stanu drogi szynowej jako
podstawowego elementu infrastruktury transportu szynowego.
3. Rezultaty analiz teoretycznych są zbieżne z wynikami badań doświadczalnych.
2. Zmiana przechyłki spowodowała możliwość zwiększenia prędkości pociągów o ok.
10-15 km/h bez utraty komfortu jazdy, przy zachowaniu bezpieczeństwa. Potwierdziła się również
celowość zastosowania toru bezstykowego w łukach o tak małych promieniach – nie zauważono również
zużycia szyn na tokach szynowych. Oznacza to, że wartość przechyłki toru jako parametru
konstrukcyjnego drogi szynowej wpływa na możliwość podwyższenia prędkości, co może być traktowane
jako podwyższenie jakości eksploatacyjnej drogi szynowej.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Kleczy Dolnej
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Kleczy Dolnej
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Swoszowicach
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Swoszowicach
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld
Od 1 sierpnia 2012 r. zamknięta jest całkowicie dla ruchu pociągów trasa Halle
(Saale) - Bitterfeld.
W 1995 wykorzystano przy jej budowie tzw. metalowe podkłady Y, ułożone na
nawierzchni asfaltowej z zastosowaniem mat izolujących wypełniających przestrzenie
między podkładami.
Na rok 2015 planowano całkowite odnowienie tego odcinka. Ostatnia ekspertyza
wykazała, że na skutek szybko postępującej korozji wystąpiły uszkodzenia na tyle
poważne, że prace należy przyspieszyć.
Najbardziej prawdopodobną przyczyną tak zaawansowanej korozji są podmycia
i zaleganie na podtorzu wody, która – inaczej niż w przypadku nasypu kamiennego -
nie ma stąd jak odpływać. Usunięcie mat izolujących nie przyniosło oczekiwanych
rezultatów, stąd tak poważny krok.
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI MORSKIEJ
z dnia 10 września 1998 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie.
§ 21.
1. Tor bezstykowy stanowi konstrukcję, w której kolejne szyny łączone są ze sobą trwale przy pomocy
zgrzewania elektrooporowego, spawania termitowego lub łukowego. 2. Długość odcinka toru bezstykowego jest nieograniczona. Odcinki toru z szynami spawanymi lub
zgrzewanymi o długości większej niż 180 m uważa się za tor bezstykowy. 3. Tor bezstykowy można stosować we wszystkich klasach torów, przy zachowaniu następujących wymagań technicznych: 1) najmniejszy promień łuku poziomego toru powinien wynosić: a) w torach głównych i głównych dodatkowych wszystkich kategorii linii - 500 m na podkładach drewnianych i 450 m na podkładach betonowych, b) we wszystkich torach stacyjnych - 300 m, 2) tor bezstykowy nie może zaczynać się i kończyć na krzywej przejściowej, 3) pochylenia podłużne linii kolejowej nie mogą przekraczać 12‰, 4) toru bezstykowego nie powinno się układać w miejscach, gdzie podtorze wykazuje tendencje do trwałych odkształceń, a w szczególności na osuwiskach, zapadnięciach, w miejscach występowania szkód górniczych,
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI MORSKIEJ
z dnia 10 września 1998 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie.
§ 21.
1. Tor bezstykowy stanowi konstrukcję, w której kolejne szyny łączone są ze sobą trwale przy pomocy
zgrzewania elektrooporowego, spawania termitowego lub łukowego. 2. Długość odcinka toru bezstykowego jest nieograniczona. Odcinki toru z szynami spawanymi lub
zgrzewanymi o długości większej niż 180 m uważa się za tor bezstykowy. 3. Tor bezstykowy można stosować we wszystkich klasach torów, przy zachowaniu następujących wymagań technicznych: 1) najmniejszy promień łuku poziomego toru powinien wynosić: a) w torach głównych i głównych dodatkowych wszystkich kategorii linii - 500 m na podkładach drewnianych i 450 m na podkładach betonowych, b) we wszystkich torach stacyjnych - 300 m, 2) tor bezstykowy nie może zaczynać się i kończyć na krzywej przejściowej, 3) pochylenia podłużne linii kolejowej nie mogą przekraczać 12‰, 4) toru bezstykowego nie powinno się układać w miejscach, gdzie podtorze wykazuje tendencje do trwałych odkształceń, a w szczególności na osuwiskach, zapadnięciach, w miejscach występowania szkód górniczych,
WPROWADZENIE
Warszawa 2 czerwca 2015 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce
Dziękuję za uwagę
top related