Wpływ przechyłki na zjawisko postępowania zużycia bocznego szyn kolejowych w łukach poziomych

• Autorzy: Szwaczkiewicz K.

Warianty tytułu

EN

Influence of superelevation on railhead lateral wear in horizontal curves

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Degradacja elementów nawierzchni kolejowej jest zagadnieniem bardzo złożonym, w które uwikłane jest wiele czynników związanych miedzy innymi z układem geometrycznym toru kolejowego, właściwościami trybologicznymi poszczególnych elementów nawierzchni, jak również z parametrami podłoża gruntowego, a także z właściwościami samych pojazdów szynowych. W artykule omówiono jeden z powyższych problemów, tj. wpływ ukształtowania toru kolejowego na proces zużywania się szyn kolejowych. Problem ten dotyczy przede wszystkim lokalizacji odcinków ułożonych w łukach poziomych o małych wartościach promienia. W wyniku kontaktu kół pojazdów z torem występujące oddziaływanie powoduje ubywanie materiału w główce szyny toku wewnętrznego bądź zewnętrznego. Takie zużycia szyn mogą powodować nadmierne osłabienie tego elementu konstrukcji nawierzchni poprzez zmniejszenie parametrów geometrycznych przekroju poprzecznego, a także powodować mogą lokalne przekroczenia wartości szerokości toru. Dalsza eksploatacja szyn o nadmiernych zużyciach bocznych główki stwarza ryzyko związane z pojawieniem się kolejnych uszkodzeń nawierzchni, co w rezultacie może nawet doprowadzić do katastrofy kolejowej. Zatem w wyniku przekroczenia powyższych parametrów niezbędna jest wymiana szyn kolejowych w danych lokalizacjach, co w efekcie przyczynia się do poniesienia przez zarządcę infrastruktury kosztów związanych z eksploatacją i utrzymaniem danej linii kolejowej. Proces zużywania się szyn w czasie eksploatacji stanowi więc problem, który powinien być ujęty w planowaniu nakładów na utrzymanie linii kolejowych. W artykule pokazano zjawisko zużyć szyn jako właściwe dla problematyki projektowania układów geometrycznych, a przede wszystkim poziomych łuków kołowych z krzywymi przejściowymi i rampami przechyłkowymi, gdzie kluczową rolę odgrywają parametry kinematyczne związane z ruchem pojazdów szynowych. W pracy skupiono się na zagadnieniach dynamiki poruszającego się po łuku poziomym pojazdu oraz wyjaśniona została zależność pomiędzy przechyłką toru (w przekroju poprzecznym do osi toru) i postępowaniem procesu zużywania się główki szyny kolejowej. Omówiono siły kontaktowe występujące między obrzeżem koła pojazdu a tokiem szynowym rozpatrując owe zagadnienie w nieinercjalnym układzie odniesienia.

EN

Degradation of the rail track superstructure involves varied factors including the geometric layout of the rail track, tribological aspects of particular dements of rail track, as well as the parameters of the ground and characteristics of railway vehicles The article discusses one of those problems namely the influence of geometrical layout for the process of rail head wear This issue focuses on location of sections located in the horizontal curves lor small values of the radius This issue focuses on location of sections located in the horizontal curves for small values of the radius As a result of contact between the track and the vehicle wheels existing impact causes the depletion of existing material in the internal or external rail head Such wear can cause excessive weakening of the element structure surface by reduction of cross-sectional geometric parameters and can cause local exceeding of the track width. Using of rail head with such side wear creates the risk of further damage of the surface, which in turn may even lead to a train crash. Therefore as a result of exceeding the above parameters rails in that location must be replaced, what in rum leads to the costs of exploitation and maintenance of the railway line incurred by the infrastructure manager Therefore the wear of rails due to exploitation is an issue that should be included in the costs planning for the maintenance of railway lines. This article presents the phenomenon of rail wear tracks as appropriate for designing of geometrical layout, and above all of horizontal arcs with transition curves and gradient due to superelevation where the kinematic parameters associated with the movement of rail vehicles play significant role. This paper focuses on the issues of the dynamics of a moving vehicle on a horizontal are and explains the relationship between the superelevation of the track (in cross-section to the track axis) and the process of the rail head wear. The contact forces occurring between the vehicle wheel rim and the rail are discussed in non inertial frame.

Słowa kluczowe

PL

droga szynowa; przechyłka; zużycie szyn; łuki poziome

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej. Inżynieria Lądowa i Wodna
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2 (630)
• Strony: 73--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Szwaczkiewicz K.

• Katedra Trnasportu Szynowego

Bibliografia

• [1] Andreev A.I., Komarov K.L., Karpuščenko I.I.: Iznos relsov i koles podvižnogo sostava. Železnodorožnyj Transport 1997, nr 7.
• [2] Bajer C.: Numeryczne modelowanie czasoprzestrzenne dynamicznych zagadnień kontaktowych. Praca 1PPT, Warszawa 2001
• [3] Bałuch H.: Wyznaczanie geometrycznych charakterystyk szyn do obliczeń ich wytrzymałości. Przegląd Kolejowy Drogowy 1957, nr 11
• [4] Bałuch H., Bałuch M.:. Eksploatacyjne możliwości wydłużenia cykli wymian szyn w lukach o małych promieniach. Problemy Kolejnictwa 2000, z. 132.
• [5] Bałuch M., Bałuch H.: Przechyłka toru. rampy przechyłkowe i krzywe przejściowe. Układy geometryczne toru i ich deformacje. PKP Polskie Linie Kolejowe SA 2010, s. 14 42.
• [6] Bałuch M.: Analiza kryteriów dopuszczalnego bocznego zużycia szyn. Drogi Kolejowe 1978, nr 10.
• [7] Bałuch M.: Kryteria zużycia bocznego szyn. Zesz. Naukowo-Techniczne SITK, Kraków 2000, nr 41(84).
• [8] Bałuch M.: Pozorne i rzeczywiste przyczyny nadmiernego zużycia szyn w tokach wewnętrznych luków. Piąte Seminarium Diagnostyki Nawierzchni Szynowych, Gdańsk 2003, s. 89-100.
• [9] Bałuch M.: Zużycie szyn. Interpretacja pomiarów i obserwacji nawierzchni kolejowej. Radom: Wyd. Polit. Radomskiej 2005, s. 192-230.
• [10] Bogacz R., Bajer C: On modelling of contact problems in railway engineering. Praca IPPT, Warszawa 1997.
• [11] Bogdański S., Olszak M., Stupnicki J.: Numerical stress analysis of rail rolling contact fatigue cracs. Wear. Vol. 191, Issues 12, 1996, s. 14-24.
• [12] Dukkipati R.V., Amjot J.R.: Computer aided simulation in railway dynamics New York: Marcel Dekker lnc. 1985.
• [13] Gąsowski W., Sobaś J.: Model dynamiki pojazdu szynowego przy zastosowaniu zawieszenia aktywnego i symulacja komputerowa przyspieszeń poziomych lokomotywy. Pojazdy Szynowe 1999, nr 2.
• [14] Koc W., Mieloszyk E.: Badania procesu zużywania się szyn w lukach SKM. V Krajowa Konferencja Naukowa Drogi Kolejowe Gdańsk-Stogi 1989, Gdańsk 1989.
• [15] Koc W., Mieloszyk E.: Structural model of rails' side wear in curves. The Seventh International Conference RAILWAY ENGINEERING, Londyn 2004.
• [16] Koc W., Wilk A., Grulkowski S., Dobrowolski P., Kustro G.: Modelowanie bocznego zużycia bocznego szyn w lukach linii SKM. Szóste Seminarium Diagnostyki Nawierzchni Szynowych, Gdańsk 2004, s. 117-128.
• [17] Lewis R., Olofsson U.: Mapping rail wear regimes and transitions Wear Vol. 257, 2004, s. 721-729.
• [18] Povilaitiene I., Kaamaitis I.Z., Podagelis I.: Influence of gauge width on rail side wear on track curves. Journal of civil engineering and management, 2006, vol. XII ,no3, s 255-260.
• [19] Povilaitiene I., Laurinavicius A.: Reduction of external rail wear on road curves. Journal of civil engineering and management, 2004, vol. X, no2, s 123-130.
• [20] Roviraa A., Rodaa A., Marshallb M.B., Brubskillb H., Lewis R.: Experimental and numerical modelling of wheel-rail contact and wear. Wear. Vol. 271, 2011, s 911-924
• [21] Sadeghi J., Akbari B.: Field investigation on effects of railway track geometric parameters on rail wear. Journal of Zhejiang University SCIENCE A, 2006, 7(11), s. 1846-1855.
• [22] Sih G.C., Tzou Da-Yu.: Three-dimensional transverse fatigue crack growth in rail head. Theor. Appl. Fracture Mech., 103 (1984), s. 103-115
• [23] Skorko M.: Fizyko podręcznik dla studentów wyższych technicznych studiów zawodowych dla pracujących. Warszawa: PWN 1976.
• [24] Telliskivi T., Olofsson U.: Wheel-rail wear simulation. Wear. Vol 257, 2004, 1145-1153
• [25] Turczyn K.: Wybrane problemy bocznego zużycia szyn. Przegląd Kolejowy 1993, nr 7.
• [26] Warunki techniczne utrzymania nawierzchni na limach kolejowych Id-1. PKP Polskie Linie Kolejowe SA. Warszawa 2005
• [27] Zakharov S., Komarovsky I., Zharov I: Wheel flange/rail head wear simulation Wear. Vol. 215, 1998, s. 18-24