Особливості напружено-деформованого стану суміщеної залізничної колії
Loading...
Files
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Можливості залізничного транспорту для організації перевезень між державами Європейського Союзу й України використовують не повною мірою, оскільки є низка технічних несумісностей транспортних систем, а саме: ширина колії, характеристики рухомого складу, напруга в контактній мережі, габарити тощо. Одним із варіантів організації транспортування вантажів у міжнародному сполученні є використання суміщеної колії 1 435/1 520 мм. Метою цієї роботи є аналіз особливостей напружено-деформованого стану суміщеної конструкції колії, перш за все змін у роботі підшпальної основи внаслідок застосування спеціаль-ної конструкції залізобетонної шпали з одночасним кріпленням чотирьох рейкових ниток. Методика. Для визначення напружень у баластному шарі під шпалами було обрано просторову модель динамічних деформацій залізничної колії на основі теорії пружності. Розглянуто рух по залізничній колії звичайної конструк-ції (зі шпалами Ш-1-1), взятої як еталон, і по колії для суміщеного руху, відмінної від еталонної застосуван-ням шпал типу Ш2С-1. Основні результати розрахунків склали матриці напружень у підшпальній основі. Результати. Аналіз результатів моделювання напружень у підшпальній основі суміщеної колії не показав їх збільшення за абсолютними значеннями, але виявив циклічну зміну можливих напрямків девіації часток ба-ласту за наявності передумов до виникнення непружних деформацій у баластному шарі. Такий напружено-деформований стан підшпальної основи, у свою чергу, може призвести до виникнення деформацій у шпалах і погіршення загальної геометрії колії. Наукова новизна. У роботі набули подальшого розвитку задачі мо-делювання взаємодії колії й рухомого складу, зокрема для визначення напружено-деформованого стану підшпальної основи суміщеної колії. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані під час визначення термінів ремонтних робіт для ділянок з суміщеною конструкцією колії, обґрунтування необхідного рівня ущільнення баласту й доцільності застосування георешіток або спеціальних зв’язувальних речовин.
RUS: Цель. Возможности железнодорожного транспорта для организации перевозок между странами Европейского Союза и Украины используют не в полной мере, поскольку существует ряд технических различий транспортных систем, а именно: ширина колеи, характеристики подвижного состава, напряжение в контактной сети, габариты и т. д. Один из вариантов организации транспортирования грузов в международном сообщении – это использование совмещенной колеи 1 435/1 520 мм. Цель данной работы – анализ особенностей напряженно-деформированного состояния совмещенной конструкции пути, в первую очередь изменений в работе подшпальной основы вследствие использования специальной конструкции железобетонной шпалы с одновременным креплением четырех рельсовых нитей. Методика. Для определения напряжений в подшпальной основе было выбрано пространственную модель динамических деформаций железнодорожного пути на основе теории упругости. Рассмотрено движение по железнодорожному пути обычной конструкции (со шпалами Ш-1-1), принятому в качестве эталонного, и по пути для совмещенного движения, который отличается от эталона использованием шпал типа Ш2С-1. Основные результаты расчетов составили матрицы напряжений в подшпальной основе. Результаты. Анализ результатов моделирования напряжений в подшпальной основе совмещенного пути не показал их увеличения по абсолютным значениям, но выявил циклические изменения возможных направлений девиации частиц балласта при наличии предрасположенности к возникновению неупругих деформаций в балластном слое. Такое напряженно-деформированное состояние подшпальной основы, в свою очередь, может привести к появлению деформаций в шпалах и ухудшению общей геометрии пути. Научная новизна. В работе получили дальнейшее развитие задачи моделирования взаимодействия пути и подвижного состава, в частности для определения напряженно-деформированного состояния подшпальной основы совмещенного пути. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для определения сроков ремонтных работ на участках с совмещенной конструкцией пути, обоснования необходимой степени уплотнения балласта, целесообразности применения георешеток или специальных связывающих материалов.
ENG: Purpose. The possibilities of railway transport for organizing transportation between the countries of the Euro-pean Union and Ukraine are not fully utilized, since there are a number of technical differences in transport systems, namely: wheel gauge, characteristics of rolling stock, voltage in the contact network, dimensions, etc. One of the op-tions in the organization of goods transportation in international traffic is the use of 1.435/1.520 mm dual gauge. The purpose of this study is to analyze the features of the stress-strain state of the combined construction of the track, first of all the changes in the operation of the under-sleeper base due to the use of a special design of rein-forced concrete sleepers with simultaneous fastening of four rails. Methodology. To determine the stresses in the under-sleeper base, a spatial model of dynamic deformations of the railway track was chosen based on the elasticity theory. The movement on a railway track of a conventional construction (with sleepers Ш-1-1), accepted as a refer-ence one, and along the track for combined movement, which differs from a standard using sleepers of type Ш2С-1, was considered. The main results of the calculations were the matrix of stresses in the under-sleeper base. Findings. The analysis of the results of the stresses simulation in the under-sleeper base of the dual gauge did not show their increase in absolute values, but revealed cyclical changes in the possible directions in deviation of ballast particles if there is a propensity for the occurrence of inelastic deformations in the ballast layer. Such a stress-strain state of the under-sleeper base, in turn, can lead to the appearance of deformations in the sleepers and the deteriora-tion of the overall track geometry. Originality. The tasks of simulation got the further development of the track and rolling stock interaction, in particular to determine the stress-strain state of the under-sleeper base of the dual gauge. Practical value. The obtained results can be used to determine the timing of repair work on the sections with a combined track construction, justify the necessary degree of ballast consolidation, the feasibility of using the ge-ogrids or special bonding materials.
RUS: Цель. Возможности железнодорожного транспорта для организации перевозок между странами Европейского Союза и Украины используют не в полной мере, поскольку существует ряд технических различий транспортных систем, а именно: ширина колеи, характеристики подвижного состава, напряжение в контактной сети, габариты и т. д. Один из вариантов организации транспортирования грузов в международном сообщении – это использование совмещенной колеи 1 435/1 520 мм. Цель данной работы – анализ особенностей напряженно-деформированного состояния совмещенной конструкции пути, в первую очередь изменений в работе подшпальной основы вследствие использования специальной конструкции железобетонной шпалы с одновременным креплением четырех рельсовых нитей. Методика. Для определения напряжений в подшпальной основе было выбрано пространственную модель динамических деформаций железнодорожного пути на основе теории упругости. Рассмотрено движение по железнодорожному пути обычной конструкции (со шпалами Ш-1-1), принятому в качестве эталонного, и по пути для совмещенного движения, который отличается от эталона использованием шпал типа Ш2С-1. Основные результаты расчетов составили матрицы напряжений в подшпальной основе. Результаты. Анализ результатов моделирования напряжений в подшпальной основе совмещенного пути не показал их увеличения по абсолютным значениям, но выявил циклические изменения возможных направлений девиации частиц балласта при наличии предрасположенности к возникновению неупругих деформаций в балластном слое. Такое напряженно-деформированное состояние подшпальной основы, в свою очередь, может привести к появлению деформаций в шпалах и ухудшению общей геометрии пути. Научная новизна. В работе получили дальнейшее развитие задачи моделирования взаимодействия пути и подвижного состава, в частности для определения напряженно-деформированного состояния подшпальной основы совмещенного пути. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для определения сроков ремонтных работ на участках с совмещенной конструкцией пути, обоснования необходимой степени уплотнения балласта, целесообразности применения георешеток или специальных связывающих материалов.
ENG: Purpose. The possibilities of railway transport for organizing transportation between the countries of the Euro-pean Union and Ukraine are not fully utilized, since there are a number of technical differences in transport systems, namely: wheel gauge, characteristics of rolling stock, voltage in the contact network, dimensions, etc. One of the op-tions in the organization of goods transportation in international traffic is the use of 1.435/1.520 mm dual gauge. The purpose of this study is to analyze the features of the stress-strain state of the combined construction of the track, first of all the changes in the operation of the under-sleeper base due to the use of a special design of rein-forced concrete sleepers with simultaneous fastening of four rails. Methodology. To determine the stresses in the under-sleeper base, a spatial model of dynamic deformations of the railway track was chosen based on the elasticity theory. The movement on a railway track of a conventional construction (with sleepers Ш-1-1), accepted as a refer-ence one, and along the track for combined movement, which differs from a standard using sleepers of type Ш2С-1, was considered. The main results of the calculations were the matrix of stresses in the under-sleeper base. Findings. The analysis of the results of the stresses simulation in the under-sleeper base of the dual gauge did not show their increase in absolute values, but revealed cyclical changes in the possible directions in deviation of ballast particles if there is a propensity for the occurrence of inelastic deformations in the ballast layer. Such a stress-strain state of the under-sleeper base, in turn, can lead to the appearance of deformations in the sleepers and the deteriora-tion of the overall track geometry. Originality. The tasks of simulation got the further development of the track and rolling stock interaction, in particular to determine the stress-strain state of the under-sleeper base of the dual gauge. Practical value. The obtained results can be used to determine the timing of repair work on the sections with a combined track construction, justify the necessary degree of ballast consolidation, the feasibility of using the ge-ogrids or special bonding materials.
Description
М. Курган: ORCID 0000-0002-8182-7709, Д. Курган: ORCID 0000-0002-9448-5269, М. Бражник: ORCID 0000-0003-0670-8475, Д. Ковальський: ORCID 0000-0002-0247-2074
Keywords
міжнародні залізничні перевезення, залізнична колія, суміщена колія, ширина колії, взаємодія колії й рухомого складу, баласт, международные железнодорожные перевозки, железнодорожный путь, совмещенный путь, ширина пути, взаимодействие пути и подвижного состава, балласт, international rail transportation, railway track, dual gauge, railroad gage, track and rolling stock interaction, ballast, КПБД, КККГ
Citation
Особливості напружено-деформованого стану суміщеної залізничної колії / М. Б. Курган, Д. М. Курган, М. Ю. Бражник, Д. Л. Ковальський // Наука та прогрес транспорту. – 2019. – № 1 (79). – С. 51–63. – DOI: 10.15802/stp2019/158471.