Wpływ sztywności górnej warstwy podtorza na oddziaływania dynamiczne pojazd-tor

• Autorzy: Sołkowski J.

Warianty tytułu

EN

Influence of the subgrade stiffness on the dynamic wheel-rail interaction

• Konferencja: Nowoczesne technologie i systemy zarządzania w kolejnictwie (1-3.12. 2010 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono pewne „inżynierskie” podejście do zagadnień związanych z wpływem jaki posiada sztywność podtorza na oddziaływania koło-szyna. Do analizy przyjęto uproszczoną wersję modelu nawierzchnia-podtorze jako układu belki Bernoulliego-Eulera na podłożu dwuwarstwowym typu Winklera. Podstawowymi parametrami, które były brane pod uwagę to: sztywność zawieszenia pojazdów, oraz sztywność podtorza, która była zmienna liniowo na pewnym odcinku oraz w drugim wariancie występowała nagła zmiana skokowa. Sztywności górnej warstwy przyjęte do obliczeń podtorza oszacowano zakładając, że długości linii zginania szyny w nawierzchni oraz w podtorzu są takie same. Przyjęto związek współczynnika podłoża szyny z modułem odkształcenia podłoża. W ten sposób oszacowano ugięcia sprężyste podtorza. Zauważono, że ugięcia sprężyste podtorza są na poziomie około 10-15% ucięć sprężystych nawierzchni (szyn w przytwierdzeniu oraz podkładów w podsypce). W związku z tym wpływ zmiany sztywności podtorza na całkowitą sztywność układu nawierzchnia-podtorza także zawierał się w tych granicach. Oznacza to, że w przypadku pojazdów z podatnymi zawieszeniami, wpływ ten jest zbyt mały aby wywołać znaczącą siłę koło-szyna. Z uwagi na przyjęte założenia modelowe, obliczenia prowadzono dla stosunkowo małych prędkości pojazdów (do około 120 km/h). W niektórych przypadkach może to być wystarczające – np. dla pociągów towarowych.

EN

In the paper, an „engineering approach” to the problems related to the influence of the subgrade stiffness on the wheel-rail force has been presented. To analyze the problems, a simplified model of the vehicle-track-subgrade has been assumed in which the track is composed of the Bernoulli-Euler beam and the ballast and the subgrade have been treated as two elastic spring systems of the Winkler type. The basic parameters like: the stiffness of the vehicle suspension and the stiffness of the subgrade have been taken into account. Latter, one of them has been assumed as linearly variable along the track or as an abrupt increase in stiffness. The elastic displacements of the subgrade have been estimated at a level of about 10-15% of the total elastic rail deflection. This means that in the case of relatively “soft” suspension of the vehicle this stiffness change has no significant influence on the dynamic force. However, the calculations have been limited to rather small speeds (up to 120 km/h). Such speed limit may be sufficient in the case of freight trains. In conclusion it has been stated that a more complex model should be applied and comparative calculations should be carried out.

Słowa kluczowe

PL

nawierzchnia podsypkowa; strefa przejściowa; sztywność nawierzchni; sztywność podtorza

EN

ballasted track; track transition; track stiffness; subgrade stiffness

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej. Oddział w Krakowie
• Czasopismo: Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne
• Rocznik: 2010
• Tom: Nr 95, z. 154
• Strony: 517--531
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sołkowski J.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Infrastruktury Transportu Szynowego i Lotniczego, ul. Warszawska 24, 31–155 Kraków

Bibliografia

• [1] Bogacz R., Nowakowski S., On the influence of damping on the critical speed of spring-mass system moving along a Timoshenko beam on an elastic foundation. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 3, 30, 1992, str. 607-623.
• [2] Chebli H., Clouteau D., Schmitt L., Dynamic response of highspeed ballasted railway tracks: 3D periodic model and in situ measurements. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 28, 2008, 118–131.
• [3] Czyczuła W., Eksploatacyjna stabilność drogi kolejowej. Monografia 126, Politechnika Krakowska, Kraków 1992.
• [4] Kerr A.D., Railroad Track Mechanics and Technology. Pergamon Press, 1975.
• [5] Plotkin D., Bridge Approaches and Track Stiffness. U.S. Department Of Transportation Federal Railroad Administration, Research Results 07-12, April 2007.
• [6] Savidis S.A. at al., 3D Simulation of Dynamic Interaction Between Track and Layered Subground. In System Dynamics and Long-Term Behavior of Railway Vehicles, Track and Subgrade, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2003, str. 431-450.
• [7] Szcześniak W., Statyka, dynamika i stateczność nawierzchni i podtorza kolejowego. Przegląd podstawowych pozycji literatury. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej z. 129, 1995.
• [8] Vostroukhov A.V., Metrikine A.V., Periodically supported beam on a visco-elastic layer as a model for dynamic analysis of a high-speed railway track. Int. J. Solids and Structures, no. 40, 2003.
• [9] Bosso N., Gugliotta A., Somà A., Simulation of a freight bogie with friction damper. 5th ADAMS/Rail users conference, Harlem, The Netherlands, 2000.
• [10] Wózek 22TN (Y25Lsd1), Dane techniczne, http://www.tabor-debica. pl, 2010.
• [11] Technical description of freight bogie Y25/25t (3TNhb/04), Adtranz Pafawag, 2000.