Wygładzona krzywa przejściowa dla dróg kolejowych

• Autorzy: Koc Władysław

Warianty tytułu

EN

Smoothed transition curve for railways

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zwrócono uwagę na występujące trudności w eksploatacji krzywych przejściowych stosowanych w układach geometrycznych toru kolejowego. Wskazano na trudności w praktycznej realizacji i utrzymaniu bardzo małych rzędnych poziomych krzywej przejściowej i rzędnych rampy przechyłkowej w rejonie początkowym, występujących na gładkich krzywych przejściowych. Jako podstawową przyczynę takiej sytuacji uznano nadmierne wyłagodzenie krzywizny w ich rejonie początkowym. Wykorzystując metodę identyfikacji krzywizny za pomocą równań różniczkowych, uzyskano nową postać krzywej, którą określono mianem „wygładzonej krzywej przejściowej”. Wykazano zdecydowaną przewagę tej krzywej, z realizacyjnego punktu widzenia, nad reprezentującą gładkie krzywe przejściowe krzywą Blossa. Jak się wydaje, mogłaby ona z powodzeniem konkurować z powszechnie obecnie stosowaną klotoidą, do której jest podobna w rejonie początkowym, natomiast różni się istotnie na swojej dalszej długości, a zwłaszcza w rejonie końcowym, gdzie zapewnia łagodne wejście z krzywej przejściowej w łuk kołowy.

EN

The article draws attention to the existing situation in the area of transition curves used in the geometric layouts of the railway track. Difficulties in the practical implementation and maintenance of very small horizontal ordinates of the transition curve and the ordinates of the gradient due to cant in the initial section, appearing on smooth transition curves, were indicated. The main reason for this situation was the excessive smoothing of the curvature in their initial section. Employing the method of curvature identification by differential equations, a new form of the curve was obtained, which was referred to as the "smoothed transition curve". A definite advantage of this curve was shown, from the implementation point of view, over representing the smooth transition curves of the Bloss curve. It seems that it could successfully compete with the commonly used clothoid, to which it is similar in the initial section, while it differs significantly along its further length, especially in the final section, where it provides a gentle entry from the transition curve into a circular arc.

Słowa kluczowe

PL

układ geometryczny toru; krzywa przejściowa; analiza rzędnych

EN

railway layout; transition curve; ordinates analysis

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej
• Czasopismo: Przegląd Komunikacyjny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 74, nr 7
• Strony: 12--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Koc Władysław

• Politechnika Gdańska, Katedra Transportu Szynowego i Mostów

Bibliografia

• [1] Bałuch H.: Optymalizacja układów geometrycznych toru. WKiŁ, Warszawa 1983.
• [2] Baykal O., Tari E., Coskun Z., Sahin M.: New transition curve joining two straight lines. Journal of Transportation Engineering 1997, Vol. 123, No. 5, pp. 337-345.
• [3] Bosurgi G., D’Andrea A.: A polynomial parametric curve (PPC-CURVE) for the design of horizontal geometry of highways. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering 2012, Vol. 27, No. 4, pp. 303-312.
• [4] Cai H., Wang G. (2009). A new method in highway route design: joining circular arcs by a single C-Bezier curve with shape parameter.” Journal of Zhejiang University 2009, SCIENCE A, Vol. 10, No. 4, pp. 562-569.
• [5] Grabowski R. J.: Kształtowanie geometryczne krzywych przejściowych w drogach kołowych, kolejowych i trasach wodnych. Politechnika Białostocka, Rozprawy Naukowe Nr 38, 1996.
• [6] Habib Z., Sakai M.: On PH quantic spirals joining two circles with one circle inside the other. Computer-Aided Design 2007, Vol. 39, pp. 125-132.
• [7] Kobryń, A.: Polynomial solutions of transition curves. Journal of Surveying Engineering 2011, Vol. 137, No. 3, pp. 71-80.
• [8] Kobryń A.: Universal solutions of transition curves. Journal of Surveying Engineering 2016, Vol. 142, No. 4, Article ID 04016010.
• [9] Kobryń A.: Transition Curves for Highway Geometric Design. Springer International Publishing, Series: Springer Tracts on Transportation and Traffic, Vol. 14, 2017.
• [10] Koc W.: Analytical method of modelling the geometric system of communication route. Mathematical Problems in Engineering 2014, Vol. 2014, Article ID 679817.
• [11] Koc W.: Elementy teorii projektowania układów torowych. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2004.
• [12] Koc W.: Identification of transition curves in vehicular roads and railways. Logistics and Transport 2015, Vol. 28, No. 4, pp. 31-42.
• [13] Koc W.: Krzywe przejściowe z nieliniowymi rampami przechyłkowymi w warunkach eksploatacyjnych PKP. Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej 1991, Nr 462, s. 3-129.
• [14] Koc W.: New transition curve adapted to operational requirements of railways. Artykuł przyjęty do druku w Journal of Surveying Engineering ASCE.
• [15] Koc W.: Transition curve with smoothed curvature at its ends for railway roads. Current Journal of Applied Science and Technology 2017, Vol. 22, Issue 3, Article No. CJAST.35006, pp. 1-10.
• [16] Koc W., Mieloszyk E.: Analiza porównawcza wybranych krzywych przejściowych z wykorzystaniem modelu dynamicznego. Archiwum Inżynierii Lądowej 1987, Vol. 33, Nr 2, s. 239-261.
• [17] Koc W., Mieloszyk E.: Analysis of dynamic measurements on transition curves. Archives of Civil Engineering 1992, Vol. 38, iss. 1-2, pp. 167-172.
• [18] Maxima, a Computer Algebra System, http://maksima.sourceforge.net
• [19] Mieloszyk E., Koc W.: General dynamic method for determining transition curve equations. Rail International – Schienen der Welt 1991, Vol. 22, No. 10, pp. 32-40.
• [20] Sanchez-Reyes J., Chacon J. M.: Nonparametric Bezier reprezentation of polynomial transition curves. Journal of Surveying Engineering 2018, 144(2), 10.1061/(ASCE) SU.1943-5428.0000251, 04018001.
• [21] Tari E., Baykal O.: A new transition curve with enhanced properties. Canadian Journal of Civil Engineering 2011, Vol. 32, No. 5, pp. 913-923.
• [22] Tasci L., Kuloglu N.: Investigation of a new transition curve. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering 2011, Vol. 6, No. 1, pp. 23−29.
• [23] Zboiński K., Woźnica P.: Optimization of polynomial transition curves from the viewpoint of jerk value. Archives of Civil Engineering 2017, Vol. 63, No. 1, pp. 181-199.
• [24] Zboiński K., Woźnica P.: Combined use of dynamical simulation and optimisation to form railway transition curves. Vehicle Systems Dynamics 2018, pp. 1-57.
• [25] Ziatdinov R.: Family of superspirals with completely monotonic curvature given in terms of Gauss hypergeometric function. Computer Aided Geometric Design 2012, Vol. 29, No. 7, pp. 510-518.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).