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

Podkładki podpodkładowe i maty podpodsypkowe w podsypkowej konstrukcji nawierzchni dróg szynowych

Zbiciak Artur, Kraśkiewicz Cezary, Oleksiewicz Wojciech

Inżynieria i Budownictwo

|

2021

|

R. 77, nr 1-2

46--50

PL

Artykuł dotyczy analizy podkładek podpodkładowych (USP) i mat podpodsypkowych (UBM), które są stosowane w podsypkowych konstrukcjach dróg szynowych jako izolatory wibroakustyczne. Rozpatrywano cztery rodzaje USP i dwa UBM. Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych, które zostały wykorzystane jako parametry wejściowe do modelu mechanicznego konstrukcji. Omówiono autorski model mechaniczny konstrukcji o czterech stopniach swobody (4DoF).

EN

The present paper is dedicated to the analysis of under sleeper pads (USP) and under ballast mats (UBM), which are resilient elements used in the ballasted track systems as vibration isolators. Four types of USP and two types of UBM are considered. The authors present results of laboratory tests which are then used as input values in the mechanical model of the structure. An original four-degree-of-freedom (4DoF) mechanical model of the system is presented.

5

Laboratory tests of resistance to severe environmental conditions of prototypical under sleeper pads applied in the ballasted track structures

Kraśkiewicz Cezary, Zbiciak Artur, Al Sabouni-Zawadzka Anna

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

319--331

EN

The present paper focuses on the analysis of resistance of several prototypical under sleeper pads (USP) to severe environmental conditions. Taking into account the climate in Poland, evaluation of USP in regard to water and frost resistance should be performed and the influence of high temperatures should be analyzed. In the present paper results of several tests carried out on the selected USP are presented. The tests were performed in accordance with the rules given in PN-EN 16730. Concrete blocks with USP were immersed in water at room temperature for 24 h and then placed in a climatic chamber for resistance testing. The results show that the severe environmental conditions influence the damping-related parameters of USP, which affects the effectiveness of the vibration isolation. The performed analyses allowed the authors to indicate the most resistant pads that will undergo further testing. Additionally, requirements of several railway infrastructure managers as well as authors' recommendations concerning the properties of USP were given.

PL

W niniejszej pracy skupiono się na analizie odporności na warunki atmosferyczne kilku prototypowych podkładek podpodkładowych (z ang. USP). Biorąc pod uwagę warunki klimatyczne panujące w Polsce, konieczna jest ocena podkładek USP pod kątem odporności na wpływ wody lub mrozu, a także wysokich temperatur. W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na czterech wybranych podkładkach podpodkładowych. Badania laboratoryjne zostały wykonane zgodnie z procedurami opisanymi w normie PN-EN 16730. Betonowe bloki z podkładkami USP zanurzano w wodzie w temperaturze pokojowej na 24 godziny, a następnie umieszczano w komorze klimatycznej. Uzyskane wyniki pokazują, że niekorzystne warunki atmosferyczne mają istotny wpływ na parametry statyczne i dynamiczne USP, co z kolei wpływa na efektywność tłumienia wibracji i halsu wtórnego. Przeprowadzone analizy pozwoliły autorom na wskazanie najbardziej odpornych na niekorzystne warunki atmosferyczne podkładek, które zostaną poddane dalszym badaniom. Na potrzeby niniejszej pracy przebadano cztery różne próbki USP: dwie podkładki na bazie granulatu gumowego (próbki nr 002 i 075) i dwie na bazie poliuretanu (próbki nr 006 i 095). Dla każdej z próbek wyznaczono trzy parametry: statyczny moduł sztywności dla obciążeń z zakresu (0.01÷0.1) N/mm2, statyczny moduł sztywności dla obciążeń z zakresu (0.01÷0.2) N/mm2, a także dynamiczny moduł sztywności dla 5 Hz. Wyniki przeprowadzonych analiz pokazują, że podkładka nr 075 na bazie granulatu gumowego wykazuje najbardziej korzystne właściwości z punktu widzenia odporności na warunki atmosferyczne. W przypadku tej próbki można zauważyć, że krzywe statycznych i dynamicznych charakterystyk sprężystych otrzymane po badaniu w komorze klimatycznej leżą bardzo blisko pierwotnych krzywych (przed badaniem), zarówno dla statycznego jak i dynamicznego modułu sztywności. Oznacza to, że sztywność próbki przed i po badaniu jest praktycznie taka sama. Z kolei próbka 006 na bazie poliuretanu wykazuje najmniej korzystne właściwości – testy w komorze klimatycznej spowodowały usztywnienie próbki, co jest niekorzystnym efektem w przypadku elementów wibroizolacyjnych. Dwie z czterech badanych próbek USP spełniają wymagania dotyczące zmienności dynamicznych modułów sztywności: próbki nr 002 i 075, czyli podkładki gumowe. W przypadku próbek nr 006 i 095 (podkładki poliuretanowe), wspomniane zmienności modułów przekraczają dopuszczalne wartości. Uzyskane wyniki prowadzą do wniosku, że podkładki USP na bazie granulatu gumowego są mniej podatne na niekorzystne działanie warunków atmosferycznych niż podkładki na bazie poliuretanu.

6

Experimental identification of dynamic characteristics of a track structure influencing the level of noise emission

Kraśkiewicz Cezary, Mossakowski Przemysław, Zbiciak Artur, Al Sabouni-Zawadzka Anna

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 4

543--557

EN

The present paper describes an experimental methodology of identification of dynamic characteristics of a track structure, consisting in determination of a track decay rate (TDR) in the field tests that were conducted by the authors on the railway line section in Warsaw. The proposed methodology of measurements, parameters determination and presentation of the results is based on the measurement methods described in EN 15461 [1], which are aimed at determination of TDR. The values of TDR determined in the impulse tests in one-third octave bands are compared with the limiting values specified in EN ISO 3095 [2] and Technical Specifications for Interoperability (TSI) [3]. Based on the obtained experimental data, the analysed railway line is classified as a structure that does not generate excessive level of rolling noise from the vibrations induced by the moving rolling stock on structural elements of the track - particularly on rails. The results obtained in this study are promising from the point of view of future development of effective solutions used for protection of people and environment against noise generated by the railway traffic.

PL

W artykule przedstawiono doświadczalną metodykę badawczą wyznaczania charakterystyk dynamicznych nawierzchni kolejowej poprzez badania poligonowe współczynnika zanikania drgań wzdłuż szyny zrealizowane przez autorów na odcinku linii kolejowej w Warszawie. Jako podstawę w odniesieniu do metodologii pomiaru, wyznaczenia i prezentacji wyników wykorzystano metodykę pomiarową opisaną w normie europejskiej EN 15461, której celem jest wyznaczenie współczynnika zanikania drgań wzdłuż szyny (ang. Track Decay Rate, w skrócie TDR). Najnowsze trendy w transporcie szynowym, zakładają jak największe wykorzystanie przepustowości tras m.in. poprzez wzrost prędkości pojazdów, a tym samym skrócenie czasu przejazdu. Negatywnym skutkiem takich działań jest jednak m.in. zwiększenie poziomów emisji hałasu do środowiska. W przypadku ludzi ma to ujemny wpływ na ich zdrowie, zmniejsza wydajność pracy, utrudnia wypoczynek i koncentrację, a więc ogólnie, zmniejsza komfort życia w strefie takich oddziaływań. Aby zminimalizować te negatywne oddziaływania stosuje się różne rozwiązania, które w strefie emisji, tj. strefie kontaktu kół i szyn polegają m.in. na usuwaniu nierówności na ich powierzchniach tocznych poprzez profilowanie szyn oraz kół. Innym sposobem ograniczania emisji fali akustycznej są działania podejmowane w konstrukcji drogi kolejowej, polegające na optymalizacji sprężystych charakterystyk tej konstrukcji - głównie sprężystego podparcia i mocowania szyn poprzez zastosowanie odpowiednich elementów i warstw konstrukcyjnych. Oprócz funkcji mechanicznych związanych z przenoszeniem dynamicznych obciążeń od ruchu pojazdów szynowych, elementy te spełniają funkcje izolatorów wibroakustycznych, które ograniczają transmisję drgań pomiędzy elementami składowymi konstrukcji nawierzchni szynowej - głównie elementami systemów przytwierdzenia szyn. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badan poligonowych, w ramach których mierzono metodą impulsową współczynnik TDR. Badania przeprowadzono na czasowo zamkniętej łącznicy wzdłuż linii kolejowej nr 501, tor nr 1 w Warszawie. Celem badań była przede wszystkim weryfikacja przewidywanego wpływu elementów składowych nawierzchni kolejowej na wartość współczynnika TDR. Wartość tego parametru pozwala wnioskować o poziomie emisji hałasu, ponieważ istnieje silny związek pomiędzy współczynnikiem TDR a intensywnością emisji hałasu toczenia przez elementy składowe nawierzchni kolejowej (np. szyny). Wyznaczone metodą impulsową w badaniach terenowych wartości współczynnika TDR w tercjowych pasmach częstotliwości odniesiono do wartości granicznych określonych w normie europejskiej EN ISO 3095 oraz Technicznych Specyfikacjach Interoperacyjności (TSI). Na bazie wyników badań empirycznych zakwalifikowano analizowaną linię kolejową jako nie generującą nadmiernego poziomu hałasu toczenia od drgań elementów składowych nawierzchni kolejowej wzbudzonych przez przejeżdzające pojazdy szynowe.

7

Wybrane badania laboratoryjne podkładek podpodkładowych (USP) stosowanych w nawierzchni kolejowej

Kraśkiewicz Cezary, Oleksiewicz Wojciech, Wasilewski Kacper

Przegląd Komunikacyjny

|

2019

|

R. 74, nr 5

10--15

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań odporności na obciążenia zmęczeniowe i na warunki atmosferyczne kilku prototypowych podkładek podpokładowych, określanych dalej skrótowo jako „podkładki USP” (od ang. under sleeper pads). W referacie zamieszczono wyniki badań statycznych i dynamicznych przeprowadzonych na próbkach trzech materiałów, z których wyprodukowano podkładki USP. Badania zmęczeniowe wykonywane były do 500 tysięcy cykli obciążenia i miały na celu wstępną ocenę, które z podkładek USP powinny zapewnić w trakcie eksploatacji stabilne właściwości po ich zastosowania w nawierzchni kolejowej jako elementów redukujących naprężenia występujące w podsypce – w szczególności w warstwie bezpośrednio pod podkładem - oraz redukujących emitowane do otoczenia drogi kolejowej drgania materiałowe i akustyczne (wibracje i hałas). W badaniach wpływu warunków atmosferycznych na ustalone cechy podkładek USP, próbki te zostały przytwierdzone do betonowych kostek i zanurzone w wodzie na 24 h, a następnie umieszczone w komorze klimatycznej, gdzie były poddane naprzemiennym cyklom zamrażania-odmrażania. Wyniki badań wykazały, że oba rodzaje przeprowadzonych testów wpływają na zmianę sztywności podkładek USP, co z kolei ma wpływ na ich właściwości tłumiące.

EN

In the present paper results of the tests for fatigue strength and resistance to severe environmental conditions performed on several prototypical under sleeper pads (USP) are presented. The work includes results of the static and dynamic tests carried out on samples of three materials, which were used to produce the USP. The fatigue tests were performed up to 500 thousand load cycles and they aimed at determining which of the analysed USP have favourable properties, taking into account their potential application as the elements used for reduction of stresses in the ballast – especially in the ballast layer directly under the sleeper – and reduction of the material and acoustic vibration emitted to the railway track's surrounding (vibration and noise). In the climatic tests that were aimed at determining the influence of severe environmental conditions on the properties of USP, the samples were attached to concrete blocks and immersed in water for 24 h and then placed in a climatic chamber, where they were subjected to freeze-thaw cycles. The results show that both the fatigue and climatic tests have influence on the damping-related parameters of the USP, what affects the effectiveness of the vibration isolation.

8

Badania laboratoryjne przyczepności przez odrywanie podkładek podpodkładowych (USP)

Kraśkiewicz Cezary, Medyński Jarosław, Oleksiewicz Wojciech, Stańczak Dominika

Przegląd Komunikacyjny

|

2019

|

R. 74, nr 5

16--20

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań przyczepności przez odrywanie od powierzchni betonowej, zastępującej powierzchnię spodu podkładu, kilku prototypowych podkładek podpokładowych, określanych dalej skrótowo jako „podkładki USP” (od ang. under sleeper pads). Podkładki te były poddane uprzednio badaniom odporności na warunki atmosferyczne. Podkładki USP są stosowane w podsypkowych konstrukcjach nawierzchni kolejowej w celu redukcji emitowanych do otoczenia drogi kolejowej drgań materiałowych i akustycznych (wibracji i hałasu) oraz w celu redukcji naprężeń występujących w podsypce – w szczególności w warstwie podsypki bezpośrednio pod podkładem. Przedstawione wartości zbadanej przyczepności podkładek USP do podkładów zostały zestawione z wymaganiami. stosowanymi przez zagranicznych zarządców infrastruktury kolejowej.

EN

In the present paper results of pull-off tests performed on several prototypical under sleeper pads (USP) attached to the concrete body are presented. The pads had been tested beforehand for resistance to severe environmental conditions. The USP are used in the ballasted track systems to reduce the material and acoustic vibration emitted to the railway track’s surroundings (vibration and noise) and to reduce stress in the ballast – especially in the ballast layer directly under the sleeper. The presented values of tested bond strength of the USP were compared to the requirements used by foreign railway infrastructure managers.