Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Field Experiment as a Tool to Verify The Effectiveness of Prototype Track Structure Components Aimed at Reducing Railway Noise Nuisance

Kraśkiewicz Cezary, Klekot Grzegorz, Książka Piotr, Zbiciak Artur, Mossakowski Przemysław, Chacińska Patrycja, Al Sabouni-Zawadzka Anna

Archives of Acoustics

|

2024

|

Vol. 49, nr 1

61--71

EN

The almost unlimited possibilities of modern computational tools create the temptation to study phenomena related to the operation of engineering objects exclusively using complex numerical simulations. However, the fascination with multi-parametric complex computational models, whose solutions are obtained using iterative techniques, may result in qualitative discrepancies between reality and virtual simulations. The need to verify on real objects the conclusions obtained from numerical calculations is therefore indisputable. The enormous cost and uniqueness of large-scale test stands significantly limit the possibility of conducting tests under real conditions. The solution may be an experiment focused on testing features relevant to the given task, while minimising the dimensions of the objects under consideration. Such conditions led to the concept of conducting a series of field experiments to verify the effectiveness of prototype track components, which were developed using numerical simulations to reduce the noise caused by passing trains. The main aim of this study is to examine the acoustic efficiency of prototype porous concrete sound absorbing panels, in relation to the ballasted and ballastless track structures. Presented results of the proposed unconventional experiments carried out on an improvised test stand using the recorded acoustic signals confirm the effectiveness of the developed vibroacoustic isolators.

2

Laboratory tests of pull-off strength of chosen USPs attached to concrete sleepers

Kraśkiewicz Cezary, Zbiciak Artur, Zobel Henryk, Al Sabouni-Zawadzka Anna

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

247--262

EN

Resilient under sleeper pads (USPs) are vibration isolators used in the ballasted track structure to improve the dynamic performance of the track, reduce vibrations and protect the ballast layer. Being permanently connected with the rail supports (sleepers or turnout bearers), the pads must exhibit a proper value of the pull-off strength, which ensures that they do not separate from the supports while being transported to the construction site or during many years of exploitation. This study focuses on the experimental determination of the pull-off strength of USPs attached to full scale prestressed concrete sleepers. Three variants are tested: two pads equipped with different anchor layers attached to the sleepers in the production plant and one pad glued to the sleeper in the laboratory. Some of the tested USPs are made of recycled styrene-butadiene rubber (SBR). An important part of the work is specification of the requirements for the pull-off strength of USPs, as well as the requirements for sleepers and turnout bearers equipped with resilient pads.

PL

Podkładki podpodkładowe (z ang. USPs – under sleeper pads) to elementy sprężyste stosowane w konstrukcjach podsypkowych nawierzchni kolejowej w celu poprawy pracy nawierzchni torowej pod obciążeniami dynamicznymi, zmniejszenia drgań oraz ochrony podsypki przed przyśpieszoną degradacją. Jako elementy trwale połączone z podkładami lub podrozjazdnicami, podkładki USP muszą posiadać odpowiednią wytrzymałość na odrywanie (przyczepność przez odrywanie), aby nie oddzieliły się od podpory szynowej podczas transportu na plac budowy lub w trakcie wieloletniej eksploatacji. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych przyczepności przez odrywanie przeprowadzonych na podkładkach USP zamocowanych do podkładów strunobetonowych. Rozpatrywano trzy warianty próbek, różniące się typem zastosowanego podkładu oraz sposobem mocowania podkładki: wariant I: podkład typu PS-93 z podkładką USP ze zintegrowaną warstwą sczepną przypominającą rzepy z tworzywa sztucznego (próbka wykonana w zakładzie prefabrykacji); wariant II: podkład typu PS-94 z podkładką USP ze zintegrowaną warstwą sczepną w postaci geowłókniny (próbka wykonana w zakładzie prefabrykacji); wariant III: podkład typu PS-94 z podkładką USP przymocowaną za pomocą kleju (podkład wykonany w zakładzie prefabrykacji, podkładka USP przyklejona w laboratorium). Ponadto autorzy zaproponowali wstępne rekomendacje dla polskich kolei zarządzanych przez spółkę PKP PLK S.A., które odnoszą się do wymagań zagranicznych zarządców infrastruktury kolejowej – w szczególności regulacji Międzynarodowego Związku Kolejowego UIC oraz przepisów obowiązujących we Włoszech i Francji, opierających się na normowej procedurze EN 16730. Zaproponowano następujące graniczne wartości przyczepności przez odrywanie: wartość minimalna ≥ 0,4 N/mm2 i wartość średnia ≥ 0,5 N/mm2. Porównując wyniki badań laboratoryjnych przedstawione w niniejszym artykule z proponowanymi granicznymi wartościami przyczepności przez odrywanie określonymi dla USP stwierdzono, że żaden z wariantów przygotowanych w zakładzie prefabrykacji podkładów (I i II), nie osiągnął wartości wytrzymałości na odrywanie zalecanych przez UIC oraz przez autorów, co w połączeniu z obserwowanymi dużymi odchyleniami w położeniu USP względem krawędzi podkładu oraz strefami braku przyczepności podkładki do powierzchni podkładu – prowadzi do wniosku, że w analizowanych przypadkach nie osiągnięto wymaganej dokładności wykonania, a taka precyzja jest konieczna dla zapewnienia trwałości połączenia podkładki z podporą szynową. Wariant III dotyczący podkładu wykonanego w zakładzie prefabrykacji i podkładki USP przyklejonej za pomocą kleju w laboratorium osiągnął wartości wytrzymałości na odrywanie zalecane przez UIC oraz przez autorów niniejszego artykułu. Ponadto, zdaniem autorów, bezpośrednie zastosowanie w Polsce rozwiązań warstwy sczepnej z innych krajów nie zapewnia odpowiedniej wartości wytrzymałości na odrywanie. Należy ją zmodyfikować, uwzględniając np. wzajemną proporcję wymiarów pomiędzy siatką przestrzenną z rzepów z tworzywa sztucznego oraz ziarnami kruszywa stosowanego do produkcji podkładów w Polsce (zgodnie z wymaganiami WTWiO PKP PLK S.A. dotyczącymi podkładów i podrozjazdnic strunobetonowych). Należy kontynuować badania nad opracowaniem rozwiązania warstwy sczepnej USP, odpowiedniego dla warunków polskich – we współpracy z producentami zarówno podkładek USP, jak i podpór szynowych (podkładów i podrozjazdnic).

3

Laboratory testing of selected prototype under sleeper pads (USPs) - pull-off strength determined after the weather resistance test

Kraśkiewicz Cezary, Zbiciak Artur, Medyński Jarosław, Al Sabouni-Zawadzka A.

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

483--501

EN

Under sleeper pads (USPs) are resilient elements used in the ballasted track structures to improve dynamic behaviour of the track, reduce vibration and protect the ballast against fast degradation. As the elements permanently connected to the sleepers or turnout bearers, the pads must have an appropriate level of pull-off strength, so that they do not separate from the rail support (here: sleeper) during their transportation to the construction site or during many years of operation. In this paper, results of pull-off tests performed on four selected USP samples are presented: three samples made of SBR (styrene-butadiene rubber) granulate and one made of polyurethane. Moreover, details of the pad’s attachment to the rail support are discussed, and the requirements for the USP properties are specified, focusing on the pull-off strength determined after the weather resistance test. It is shown that only two out of four considered USP samples fulfilled the requirements specified by the authors.

PL

Podkładki podpodkładowe (z ang. USP - under sleeper pad) to elementy sprężyste stosowane w konstrukcjach podsypkowych nawierzchni szynowej w celu poprawy pracy nawierzchni pod obciążeniami dynamicznymi, zmniejszenia drgań oraz ochrony podsypki przed szybką degradacją. Jako elementy trwale połączone z podkładami lub podrozjazdnicami, podkładki USP muszą posiadać odpowiednią wytrzymałość na odrywanie (przyczepność przez odrywanie), aby nie oddzieliły się od podpory szynowej podczas transportu na plac budowy lub w trakcie wieloletniej eksploatacji. W artykule omówiono szczegółowo różne sposoby mocowania podkładek USP do podpór szynowych, zdefiniowano wymagania dotyczące właściwości USP, skupiając się na wytrzymałości na odrywanie wyznaczonej po badaniu odporności na warunki atmosferyczne, a także przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych podkładek. Autorzy przedstawili wyniki badań przyczepności przez odrywanie (ang. pull-off) przeprowadzonych na czterech wybranych próbkach USP: trzech z granulatu SBR (kauczuk styrenowo-butadienowy) i jednej z poliuretanu. Badania przeprowadzono zgodnie z procedurą opisaną w normie EN 1542 na próbkach poddanych wcześniej badaniom odporności na warunki atmosferyczne. Ponadto autorzy zaproponowali wstępne rekomendacje dla polskich kolei PKP PLK S.A., które odnoszą się do wymagań zagranicznych zarządców infrastruktury kolejowej - w szczególności regulacji Międzynarodowego Związku Kolejowego UIC oraz przepisów obowiązujących we Włoszech i Francji, opierających się na normowej procedurze EN 16730. Zaproponowano następujące graniczne wartości przyczepności przez odrywanie wyznaczonej po badaniach odporności na warunki atmosferyczne: wartość minimalna ≥ 0,40 N/mm2 i wartość średnia ≥ 0,45 N/mm2. Porównując wyniki badań laboratoryjnych przedstawionych w rozdziale 3 z proponowanymi granicznymi wartościami przyczepności przez odrywanie określonymi dla USP po badaniu odporności na warunki atmosferyczne, stwierdzono, że tylko dwa z czterech rozpatrywanych materiałów spełniały te wymagania - USP nr 1 i nr 2. Dla pozostałych dwóch podkładek (nr 3 i nr 33) wskazane są dalsze prace nad poprawą wartości przyczepności przez odrywanie (nad spoiwem i materiałem warstwy przylegającej do spodu podkładu), aby osiągnąć wartość dla każdej pojedynczej próby wynoszącą co najmniej 0,40 N/mm2 oraz wartość średnią wynoszącą co najmniej 0,45 N/mm2.

4

Vertical vibrations of composite bridge/track structure/high-speed train systems. Part 2: Physical and mathematical modelling

Podworna M., Klasztorny M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2014

|

Vol. 62, nr 1

181--196

EN

A theory of one-dimensional physical and mathematical modelling of the composite (steel-concrete) bridge/track structure/highspeed train system is developed including viscoelastic suspensions of rail-vehicles with two two-axle bogies each, non-linear Hertz contact stiffness and one-sided contact between wheel sets and rails, the viscoelastic and inertia features of the bridge, the viscoelastic track structure on and beyond the bridge, approach slabs, and random vertical track irregularities. Compared to the state-of-the-art, the physical model developed in the study accurately reproduces dynamic processes in the considered system. Division of the system into the natural subsystems, a method of formulation of the equations of motion partly in implicit form and the finite element method are applied. Vibrations in the vertical plane of symmetry are described by more than nine matrix equations of motion with constant coefficients. Couplings and non-linearity are hidden in the generalized load vectors. The equations of motion are integrated using the implicit Newmark average acceleration method with linear extrapolation of the interactions between the subsystems.

5

Vertical vibrations of composite bridge/track structure/high-speed train systems. Part 3: Deterministic and random vibrations of exemplary system

Podworna M., Klasztorny M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2014

|

Vol. 62, nr 2

305--320

EN

Based on the one-dimensional quasi-exact physical and mathematical modelling of a composite (steel-concrete) bridge/track structure/high-speed train system (BTT), developed in Part 2, advanced computer algorithms for the BTT numerical modelling and simulation as well as a computer programme to simulate vertical vibrations of BTT systems are developed. The exemplary bridge under numerical quasi-static and dynamic analysis, designed according to Polish standards, has a 15.00 m span length and belongs to the SCB series-of-types developed in Part 1. The bridge is loaded by a German ICE-3 high-speed train moving at the resonant and maximum operating speeds. A continuously welded ballasted track structure adapted to high operating velocities is applied. The output quantities include: time-histories of the vertical deflection of the main beams at the midspan, time-histories of the longitudinal normal stress in the bottom fibres of the main beams at the midspan, time-histories of the vertical acceleration of the bridge deck at the midspan, time-histories of the vertical accelerations of the suspension pivots in car-bodies, time-histories of the dynamic pressures of the wheel sets of moving rail-vehicles. The design quantities, understood as the extreme values of the output quantities, are used to verify the design conditions. The basic random factor, i.e. vertical track irregularities of the track, is taken into consideration. Basic statistics of the design quantities treated as random variables are calculated and taken into account in the design conditions.

6

Vertical vibrations of composite bridge/track structure/high-speed train systems. Part 1: Series-of-types of steel-concrete bridges

Podworna M., Klasztorny M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2014

|

Vol. 62, nr 1

165--179

EN

A new series-of-types of single-span simply-supported railway composite (steel-concrete) bridges, with a symmetric platform, has been designed according to the Polish bridge standards. The designed bridges/viaducts are located on the main railways of the classification coefficient k = +2. A ballasted track structure adapted to high operating speeds has also been designed. The ultimate limit states and the limit states corresponding to the bridges undertaken are collected and discussed. The bridges have been designed in accordance with contemporary art engineering, with geometric and material optimization, avoiding overdesign. A new methodology of numerical modelling and simulation of dynamic processes in composite bridge/ballasted track structure/high speed train systems, developed in Part 2 and Part 3, has been applied and implemented in a problem-oriented computer programme. A new approach to predicting forced resonances in those systems is formulated and tested numerically. It has been proved that in the case of typical structural solutions of bridges and ballasted track structures, it is necessary to introduce certain limitations for operating speeds of trains.

7

Wpływ losowych nierówności toru na drgania wybranego układu most zespolony / nawierzchnia kolejowa / pociąg szybkobieżny

Podwórna M., Klasztorny M.

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 1

259--266

PL

Opracowano quasi-ścisłą teorię modelowania jednowymiarowego (1D), fizycznego i matematycznego, układu most zespolony / nawierzchnia kolejowa podsypkowa / pociąg szybkobieżny (BTT), przy uwzględnieniu lepkosprężystych zawieszeń pojazdów szynowych na dwuosiowych wózkach jezdnych, nieliniowej sztywności kontaktowej Hertza i jednostronnego kontaktu między zestawami kołowymi a szynami, cech lepkosprężystych i bezwładnościowych mostu, lepko sprężystej nawierzchni kolejowej na moście i poza mostem, płyt przejściowych i losowych nierówności toru. Na podstawie tej teorii opracowano zaawansowane algorytmy komputerowe modelowania numerycznego układów BTT oraz program komputerowy do symulacji drgań pionowych tych układów. W ramach wstępnych badań dynamicznych rozważono most zaprojektowany zgodnie z polskimi normami, o rozpiętości teoretycznej przęsła 15,00 m, oznaczony kodem SCB-15. Most obciążono niemieckim pociągiem szybkobieżnym ICE-3, poruszającym się z prędkością krytyczną (270 km/h) i maksymalną (300 km/h).

EN

A theory of the quasi-exact physical and mathematical modelling of the composite (steel–concrete) bridge / ballasted track structure / high-speed train system (BTT) was developed, including viscoelastic suspensions of rail-vehicles on two-axle bogies, the non-linear Hertz contact stiffness and one-sided contact between the wheel sets and the rails, the viscoelastic and inertia features of the bridge, the viscoelastic track structure on and beyond the bridge, the approach slabs, and random track irregularities. Based on this theory, advanced computer algorithms for the BTT numerical modelling were written and a computer program to simulate the vertical vibrations of the BTT systems was developed. The bridge subject to the preliminary dynamic analysis and designed according to Polish standards has a 15.00 m span length. The bridge was loaded by the German ICE-3 high-speed train moving at the critical (180 and 270 km/h) and the maximum (300 km/h) operating speeds.