The concept of limitation of the vibration generated by rail-vehicles at railway stations and railway crossings

• Autorzy: Adamczyk J. , Targosz J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the possibilities of limitation of effects of dynamic influence of the rail-vehicles is the application of the complex objects of vibroinsulation when the mass of the vibroinsulating element is significant, and that is the case of the transporting machines and devices, when the geometric dimensions of the elements of vibroinsulation system are similar to the slab, where the process of modelling of the vibroinsulation mechanism as a discrete system, creates extreme hazards. The article presents the concept of limitation of effects of dynamic influence of the rail-vehicles and tram-vehicles, mainly in the railway tracks located at the railway stations, tram-stops and other engineering structures. The digital model was developed for simulation regarding the propagation of the vibration to the environment. The results of simulation were the basis for development of the vibroinsulation system for the rail-tracks located at the engineering structures such as railway stations, viaducts. The second part of the article presents the approach for controlling of the tension as a function of load of the railway crossing, which was modelled as discrete-continous model. The continuous systems consist of two elements, that is of the support made of elastomer and of the tension members with controlled tension depending on the crossing load. Together with development and more popular application of tension member systems in engineering structures, among others in vibroinsulation systems, it is important to include into calculations and experiments the dynamic loads of the tension member with the mass attached to it. In case of complex objects of vibroinsulation when the mass of the vibroinsulator is significant, and that is the case of the transporting machines and devices, when the geometric dimensions of the elements of vibroinsulation system are similar to the slab, where the process of modelling of the vibroinsulation mechanism as a discrete system, creates extreme hazards when the vibroinsulation is chosen without consideration of its mass. [...]

PL

Jedną z możliwości ograniczenia oddziaływań dynamicznych od transportu szynowego jest zastosowanie złożonych obiektów wibroizolacji, gdy masa elementu wibroizolującego jest znaczna, a tak jest w przypadku maszyn i urządzeń transportowych, gdy wymiary geometryczne elementów układu wibroizolacji, upodobniają się do płyty, modelowanie układu wibroizolacji jako układu dyskretnego niesie za sobą ogromne zagrożenia. W pracy przedstawiono koncepcję ograniczenia oddziaływań dynamicznych pojazdów szynowych, kolejowych i tramwajowych gównie w torowiskach zabudowanych na dworcach, przystankach i konstrukcjach inżynierskich. Na jego bazie opracowano model cyfrowy, który poddano symulacji pod kątem rozchodzenia się drgań do otoczenia. Wyniki symulacji stanowiły podstawę opracowania układu wibroizolacji dla pojazdów szynowych kolejowych, których trasa przebiega na konstrukcjach inżynierskich typu dworzec, wiadukt. W drugiej części pracy przedstawiono podejście do sterowania siłą naciągu w funkcji obciążenia przejazdu kolejowo-samochodowego, który zamodelowano jako układ dyskretno-ciągły. Układy ciągłe stanowią dwa elementy tzn. podpora wykonana z elastomeru oraz cięgna, których napięcie jest regulowane w zależności od obciążenia przejazdu. Wraz z rozwojem i coraz powszechniejszym stosowaniem ustrojów cięgnowych w różnego typu konstrukcjach, między innymi w układach wibroizolacji, nastąpiła potrzeba uwzględnienia w obliczeniach i eksperymentach obciążeń dynamicznych cięgna wraz z masą podwieszoną na nim. W przypadku złożonych obiektów wibroizolacji, gdy masa elementu wibroizolującego jest znaczna, a tak jest w przypadku maszyn i urządzeń transportowych, gdy wymiary geometryczne elementów układu wibroizolacji, upodobniają się do płyty, modelowanie układu wibroizolacji jako układu dyskretnego niesie za sobą ogromne zagrożenia w przypadku doboru wibroizolacji bez uwzględnienia ich masy. Najpoważniejszym z nich to możliwość wystąpienia zjawiska falowego elementów sprężysto-tłumiących, gdyż nie można założyć, że elementy te są bezmasowe. W takim elastycznym elemencie mogą pojawić się efekty falowe, co może spowodować, że efekt wibroizolacji będzie przeciwny do zamierzonego tzn. ograniczenia oddziaływań dynamicznych na otoczenie. Aby zapobiec takiej możliwości, koniecznym jest wyznaczenie częstotliwości drgań własnych układu wibroizolującego w oparciu o rozpatrzenie układu wibroizolacji jako modelu ciągłego lub dyskretno-ciągłego. W przypadku, gdy elementy wibroizolujące (guma lub cięgno) charakteryzują się masą rozłożoną w sposób ciągły, częstotliwości dla jednorodnych pryzmatycznych układów, np. gumowych, można wyznaczyć w oparciu o metodykę przedstawioną w pracy. W oparciu o przeprowadzoną analizę zaproponowanego układu regulacji wynika, że istnieje możliwość zastosowania tego typu sterowania do sterowania sztywnością układu wibroizolacji podtorza. Na podstawie szeregu symulacji przeprowadzonych dla różnego ciężaru przejeżdżąjących pojazdów oraz różnych czasów przejazdu należy wziąć pod uwagę zastosowania eksperymentalnej metody wyznaczania nastaw regulatora PID dla różnych konfiguracji ciężaru i czasu przejazdu tak, aby dynamicznie zmieniać je na podstawie informacji o prędkości i ciężarze pojazdu.

Słowa kluczowe

EN

vibroinsulation; dynamic influence; control

PL

drgania; wibroizolacja; ograniczenie drgań; pojazdy szynowe kolejowe; układ regulacji

• Wydawca: Warsaw University of Technology, Faculty of Transport
• Czasopismo: Archives of Transport
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 23, iss. 1
• Strony: 5--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Adamczyk J.

autor

Targosz J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, A. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Adamczyk J., Stojek Z., Targosz J.: Wibroizolacja podtorzy szynowych. PAN, Mechanika 15, 1991.
• 2. Braunl T.: Embedded Robotics, Springer-Verlag, 2008.
• 3. Gerolymos N., Gazetas G.: Static and dynamic response of massive caisson foundations with soil and interface nonlinearities-validation and results, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26, 377-394, 2006.
• 4. Hassen G., Abdelkrim M., de Buhan P.: Finite element implementation of a homogenized constitutive law for stone-column reinforced foundation soils, with application to the design of structures. Computers and Geotechnics, 37, pp. 40-49, 2010.
• 5. Reace P.: Progress of Smart materials and Structures, Nova Science Publishing, 2007.
• 6. Shinskey, G.: Process Control Systems: Application, Design & Tuning, McGraw-Hill, 1996.
• 7. Sr Srinivasan, A.V., McFarland, D.M.: Smart structures, Cambridge University Press, 2000.
• 8. Targosz J.: Układy wibroizolacji w transporcie szynowym i samochodowym, Rozprawy, Monografie UWND, 2007.