Studying the Railroad Track Geometry Deterioration as a Result of an Uneven Subsidence of the Ballast Layer
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НВП ПП «Технологічний Центр», Харьків
Abstract
EN: A method for calculating impairment of the track geometry under influence of dynamic loads in the course of passing the track unevenness by the rolling stock was developed. The method takes into consideration interrelated short-term processes of dynamic interaction and long-term processes of subsidence of the ballast layer in a mutual influence on each other. Mathematical model of dynamic interaction of the track in the form of a planar three-layer continual beam system with a two-mass discrete system corresponding to the rolling stock is the basis of the first part of the method. This model makes it possible to simulate dynamic loads from individual sleepers to the ballast when the rolling stock passes geometric unevennesses and the track elasticity unevennesses.The second part of the method is based on the phenomenological mathematical model of accumulation of residual deformations formed using the results of laboratory studies of subsidence of individual sleepers in the ballast layer. Peculiarity of this model consists in taking into consideration not only uniform accumulation of residual subsidence from the passed tonnage but also presence of a plastic component of subsidence which depends on the maximum stresses in the history of ballast loading by each sleeper. A new theoretical mechanism of development of the track unevenness was proposed. It takes into consideration not only residual subsidences of the ballast layer but also appearance of gaps under sleepers resulting in a local change of the track elasticity. This mechanism enables taking into consideration the ambiguous influence of subsidences with occurrence of gaps under the sleepers. Subsidence causes an increase in dynamic loads on the track and the ballast layer on the one hand and onset of the gap causes a decrease in the track rigidity and corresponding reduction of dynamic loads on the other hand.
Practical application of the developed method was demonstrated on an example of quantitative estimation of long-term uneven subsidences of the ballast layer when changing the sleeper diagram.
UK: Розроблено метод розрахунку розладнання геометрiї колiї пiд дiєю динамiчних навантажень при проходженнi рухомим складом нерiвностi колiї. Метод враховує взаємопов’язанi короткотривалi процеси динамiчної взаємодiї та довготривалi процеси осiдання баластного шару у взаємному впливi один на одного. В основi першої частини методу закладено математичну модель динамiчної взаємодiї колiї у виглядi плоскої тришарової континуальної балкової системи у взаємодiї iз двохмасовою дискретною системою, що вiдповiдає рухомому складу. Дана модель дозволяє iмiтувати динамiчнi навантаження вiд окремих шпал на баласт при проходженнi рухомим складом геометричних нерiвностей та нерiвностей нерiвнопружностi колiї. В основi другої частини методу закладено феноменологiчну математичну модель накопи- чення залишкових деформацiй, яка ґрунтується на лабораторних дослiдженнях осiдань окремих шпал у баластному шарi. Особливiстю даної моделi є врахування не тiльки рiвномiрного накопичення залишкових осiдань iз пропущеним тоннажем, а також наявностi пластичної складової осiдання, яка залежить вiд максимальних напружень в iсторiї навантажень баласту пiд кожною шпалою. Запропоновано новий теоретичний механiзм розвитку нерiвностi колiї, який враховує не тiльки залишковi осiдання баластного шару, а також виникнення люфтiв пiд шпалами, що призводить до локальної змiни пружностi колiї. Даний механiзм дозволяє враховувати неоднозначний вплив осiдань iз виникненням люфту пiд шпалою. З однiєї сторони, осiдання спричинюють збiльшення динамiчних навантажень на колiю i баластний шар, з iншої – виникнення люфту призводить до зменшення жорсткостi колiї та вiдповiдного зменшення динамiчних навантажень. Практичне застосування розробленого методу показано на прикладi кiлькiсної оцiнки довготривалих нерiвномiрних осiдань баластного шару при змiнi епюри шпал.
UK: Розроблено метод розрахунку розладнання геометрiї колiї пiд дiєю динамiчних навантажень при проходженнi рухомим складом нерiвностi колiї. Метод враховує взаємопов’язанi короткотривалi процеси динамiчної взаємодiї та довготривалi процеси осiдання баластного шару у взаємному впливi один на одного. В основi першої частини методу закладено математичну модель динамiчної взаємодiї колiї у виглядi плоскої тришарової континуальної балкової системи у взаємодiї iз двохмасовою дискретною системою, що вiдповiдає рухомому складу. Дана модель дозволяє iмiтувати динамiчнi навантаження вiд окремих шпал на баласт при проходженнi рухомим складом геометричних нерiвностей та нерiвностей нерiвнопружностi колiї. В основi другої частини методу закладено феноменологiчну математичну модель накопи- чення залишкових деформацiй, яка ґрунтується на лабораторних дослiдженнях осiдань окремих шпал у баластному шарi. Особливiстю даної моделi є врахування не тiльки рiвномiрного накопичення залишкових осiдань iз пропущеним тоннажем, а також наявностi пластичної складової осiдання, яка залежить вiд максимальних напружень в iсторiї навантажень баласту пiд кожною шпалою. Запропоновано новий теоретичний механiзм розвитку нерiвностi колiї, який враховує не тiльки залишковi осiдання баластного шару, а також виникнення люфтiв пiд шпалами, що призводить до локальної змiни пружностi колiї. Даний механiзм дозволяє враховувати неоднозначний вплив осiдань iз виникненням люфту пiд шпалою. З однiєї сторони, осiдання спричинюють збiльшення динамiчних навантажень на колiю i баластний шар, з iншої – виникнення люфту призводить до зменшення жорсткостi колiї та вiдповiдного зменшення динамiчних навантажень. Практичне застосування розробленого методу показано на прикладi кiлькiсної оцiнки довготривалих нерiвномiрних осiдань баластного шару при змiнi епюри шпал.
Description
O. Nabochenko: ORCID 0000-0001-6048-2556; M. Sysyn: ORCID 0000-0001-6893-0018; V. Kovalchuk: ORCID 0000-0003-4350-1756; Yu. Kovalchuk: ORCID 0000-0002-1151-5785; A. Pentsak: ORCID 0000-0001-7491-6730
Keywords
railway track, ballast layer, railway rolling stock, geometric unevenness of the track, залiзнична колiя, баластний шар, рухомий склад залiзниць, геометрична нерiвнiсть колiї, КРС (ЛФ), КТТ (ЛФ)
Citation
Nabochenko O., Sysyn M., Kovalchuk V., Pentsak, A., Braichenko, S. Studying the Railroad Track Geometry Deterioration as a Result of an Uneven Subsidence of the Ballast Layer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 1, iss. 7 (97). P. 50–59. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.154864.
Набоченко О. С., Сисин М. П., Ковальчук В. В., Ковальчук Ю. Є., Пенцак А. Я., Брайченкo С. П. Дослідження розладнання геометрії залізничної колії внаслідок нерівномірних осідань баластного шару. Східно-Європейський журнал передових технологій. 2019. Т. 1, № 7(97). URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/154864/159797. (дата звернення: 5.05.2020).
Набоченко О. С., Сисин М. П., Ковальчук В. В., Ковальчук Ю. Є., Пенцак А. Я., Брайченкo С. П. Дослідження розладнання геометрії залізничної колії внаслідок нерівномірних осідань баластного шару. Східно-Європейський журнал передових технологій. 2019. Т. 1, № 7(97). URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/154864/159797. (дата звернення: 5.05.2020).