Підвищення ефективності роботи щебеневого баластного шару залізничної колії
Loading...
Date
2013
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена підвищенню ефективності експлуатації баластної залізничної колії з точки зору покращення роботи баластного шару шляхом встановлення раціональних параметрів конструкції колії та рухомого складу, експлуатаційних умов при оптимальних міжремонтних інтервалах.
Виконано аналіз впливу та взаємозв'язків факторів впливу на розладнання баластного шару.
Розроблено модель короткотривалих та довготривалих процесів взаємодії рухомого складу та залізничної колії, яка враховує розладнання баластного шару при багатократній дії рухомого складу та внутрішні динамічні процеси руху частинок щебеню та шпали у баластному шарі. Розроблено метод розрахунку розладнання геометрії колії, який враховує одночасний взаємний вплив основних груп факторів на роботу баластного шару.
Запропоновано спосіб виміру ступеня ущільнення баласту, який ґрунтується на динамічній інтерпретації імпульсного відклику баластного шару. Виконано лабораторні та натурні вимірювання імпульсного відклику баластного шару з подальшим аналізом на реальних ділянках колії з різним ступенем ущільнення баласту при різних комбінаціях проходження важких колійних машин.
Сформульовано практичні рекомендації щодо вибору епюри шпал в залежності від вантажонапруженості; ефективних параметрів роботи динамічних стабілізаторів колії та технології виконання робіт; раціонального співвідношення між швидкістю руху та осьовим навантаженням з точки зору роботи баластного шару та встановлено раціональні значення критерію призначення виконання підбивок баластного шару для пасажирського та вантажного руху.
RU: Диссертация посвящена повышению эффективности эксплуатации балластного железнодорожного пути с точки зрения улучшения работы балластного слоя путем установления рациональных параметров конструкции пути и подвижного состава, эксплуатационных условий при оптимальных межремонтных интервалах. Выполнен анализ влияния и взаимосвязей факторов влияния на расстройство балластного слоя и обобщены имеющиеся потенциалы улучшения работы балластного слоя с точки зрения уменьшения затрат жизненного цикла пути. Разработана модель кратковременных и длительных процессов взаимодействия подвижного состава и железнодорожного пути, которая учитывает расстройство балластного слоя при многократном воздействии подвижного состава, нелинейность работы подрельсовых опор и балластного слоя при взаимодействии пути и движущейся квазистатической силы, а также внутренние динамические процессы движения частиц щебня и шпалы в балластном слое. Моделирование динамических процессов, происходящих внутри балластного слоя под воздействием вибрационной нагрузки, выполняется с использованием метода молекулярной динамики. Согласно этому методу, каждая отдельная частица балластного слоя рассматривается как отдельное тело в контактном взаимодействии с соседними частицами, которое имеет вязко-упругие свойства и свойства трения. Разработан метод расчета расстройства геометрии пути, учитывающий одновременное взаимное влияние основных групп факторов на работу балластного слоя: факторов конструкции пути, подвижного состава, эксплуатационных условий и факторов содержания пути. В данном методе учтено влияние выполнения путевых работ на работу балластного слоя, а именно: после выполнения подбивки достигается определенная степень улучшения геометри пути, но одновременно происходит рост интенсивности деформаций при многократной подбивке из-за измельчения балластного материала. Степень улучшения зависит от геометрического состояния пути до подбивки. При этом учитывается, что с помощью побивки нельзя получить качество лучше, чем начальное качество пути, т.е. неровность из-за неравнопругости земляного полотна и неравномерной осадки при однослойной стабилизации пути. На основании знания механизмов расстройства балластного слоя и факторов, которые на него влияют, прогнозируется процесс расстройства геометрии пути и, соответственно этому, определяются рациональные строки текущего содержания и ремонтов пути. Предложен способ измерения степени уплотнения балласта, основанный на динамической интерпретации импульсного отклика балластного слоя, в основе которого лежит частотный анализ. Выполнено лабораторные и натурные измерения импульсного отклика балластного слоя с последующим анализом на реальных участках пути с разной степенью уплотнения балласта при различных комбинациях прохождения тяжелых путевых машин. Вследствие статистического анализа лабораторных и натурных измерений импульсного отклика балластного слоя выбрано параметры динамической интерпретации сигнала, которые позволяют надежно оценивать плотность балластного слоя, а именно: передний фронт волны, мгновенную частоту, начало спектра. На основании натурных измерений деформаций пути получены аналитические зависимости связи остаточных просадок пути в фазе стабилизации с параметрами импульсного отклика балластного слоя при различных степенях уплотнения. Сформулированы практические рекомендации по выбору эпюры шпал в зависимости от грузонапряженности; эффективным параметрам работы динамических стабилизаторов пути и технологии выполнения работ; рациональному соотношению между скоростью движения и осевой нагрузкой с точки зрения работы балластного слоя и установлены оптимальные значения критерия назначения выполнения подбивок балластного слоя для пассажирского и грузового движения; дана рекомендация рациональных величин вертикальных неровностей с точки зрения содержания балластного слоя, при которых назначаются работы по подбивке пути.
EN: The thesis is dedicated to increasing the efficiency of operation of the railway ballast in the point of view of ballast improvement by means of establishment of rational track design parameters and operating conditions. The analysis of effects and interactions of factors on the ballast work is done. A model of short-term and long-term processes of interaction between the rolling stock and railway track is developed. The model takes into account the ballast deterioration under the rolling stock loading and the internal dynamic processes of particles of ballast and sleepers in the ballast layer. A method of calculation of railway track geometry deterioration is completed. The method takes into account the simultaneous mutual influence of the main groups of factors. A method for measuring the degree of compaction of ballast is proposed. The method is based on a dynamic interpretation of the ballast impulse response, which is grounded on frequency analysis. Laboratory and field measurements of the ballast impulse response with the following analysis on real track sections with a different degree of ballast compaction are fulfilled. Practical recommendations are proposed: the sleeper layout depending on the traffic density; the effective parameters of the dynamic stabilizers; the optimal ratio between the train velocity and axial load depending on the ballast maintenance intervals.
RU: Диссертация посвящена повышению эффективности эксплуатации балластного железнодорожного пути с точки зрения улучшения работы балластного слоя путем установления рациональных параметров конструкции пути и подвижного состава, эксплуатационных условий при оптимальных межремонтных интервалах. Выполнен анализ влияния и взаимосвязей факторов влияния на расстройство балластного слоя и обобщены имеющиеся потенциалы улучшения работы балластного слоя с точки зрения уменьшения затрат жизненного цикла пути. Разработана модель кратковременных и длительных процессов взаимодействия подвижного состава и железнодорожного пути, которая учитывает расстройство балластного слоя при многократном воздействии подвижного состава, нелинейность работы подрельсовых опор и балластного слоя при взаимодействии пути и движущейся квазистатической силы, а также внутренние динамические процессы движения частиц щебня и шпалы в балластном слое. Моделирование динамических процессов, происходящих внутри балластного слоя под воздействием вибрационной нагрузки, выполняется с использованием метода молекулярной динамики. Согласно этому методу, каждая отдельная частица балластного слоя рассматривается как отдельное тело в контактном взаимодействии с соседними частицами, которое имеет вязко-упругие свойства и свойства трения. Разработан метод расчета расстройства геометрии пути, учитывающий одновременное взаимное влияние основных групп факторов на работу балластного слоя: факторов конструкции пути, подвижного состава, эксплуатационных условий и факторов содержания пути. В данном методе учтено влияние выполнения путевых работ на работу балластного слоя, а именно: после выполнения подбивки достигается определенная степень улучшения геометри пути, но одновременно происходит рост интенсивности деформаций при многократной подбивке из-за измельчения балластного материала. Степень улучшения зависит от геометрического состояния пути до подбивки. При этом учитывается, что с помощью побивки нельзя получить качество лучше, чем начальное качество пути, т.е. неровность из-за неравнопругости земляного полотна и неравномерной осадки при однослойной стабилизации пути. На основании знания механизмов расстройства балластного слоя и факторов, которые на него влияют, прогнозируется процесс расстройства геометрии пути и, соответственно этому, определяются рациональные строки текущего содержания и ремонтов пути. Предложен способ измерения степени уплотнения балласта, основанный на динамической интерпретации импульсного отклика балластного слоя, в основе которого лежит частотный анализ. Выполнено лабораторные и натурные измерения импульсного отклика балластного слоя с последующим анализом на реальных участках пути с разной степенью уплотнения балласта при различных комбинациях прохождения тяжелых путевых машин. Вследствие статистического анализа лабораторных и натурных измерений импульсного отклика балластного слоя выбрано параметры динамической интерпретации сигнала, которые позволяют надежно оценивать плотность балластного слоя, а именно: передний фронт волны, мгновенную частоту, начало спектра. На основании натурных измерений деформаций пути получены аналитические зависимости связи остаточных просадок пути в фазе стабилизации с параметрами импульсного отклика балластного слоя при различных степенях уплотнения. Сформулированы практические рекомендации по выбору эпюры шпал в зависимости от грузонапряженности; эффективным параметрам работы динамических стабилизаторов пути и технологии выполнения работ; рациональному соотношению между скоростью движения и осевой нагрузкой с точки зрения работы балластного слоя и установлены оптимальные значения критерия назначения выполнения подбивок балластного слоя для пассажирского и грузового движения; дана рекомендация рациональных величин вертикальных неровностей с точки зрения содержания балластного слоя, при которых назначаются работы по подбивке пути.
EN: The thesis is dedicated to increasing the efficiency of operation of the railway ballast in the point of view of ballast improvement by means of establishment of rational track design parameters and operating conditions. The analysis of effects and interactions of factors on the ballast work is done. A model of short-term and long-term processes of interaction between the rolling stock and railway track is developed. The model takes into account the ballast deterioration under the rolling stock loading and the internal dynamic processes of particles of ballast and sleepers in the ballast layer. A method of calculation of railway track geometry deterioration is completed. The method takes into account the simultaneous mutual influence of the main groups of factors. A method for measuring the degree of compaction of ballast is proposed. The method is based on a dynamic interpretation of the ballast impulse response, which is grounded on frequency analysis. Laboratory and field measurements of the ballast impulse response with the following analysis on real track sections with a different degree of ballast compaction are fulfilled. Practical recommendations are proposed: the sleeper layout depending on the traffic density; the effective parameters of the dynamic stabilizers; the optimal ratio between the train velocity and axial load depending on the ballast maintenance intervals.
Description
О. Набоченко: ORCID 0000-0001-6048-2556
Захист – 25 квітня 2013 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист – 25 квітня 2013 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
баластний шар, розладнання геометрії колії, ступінь ущільнення баластного шару, динамічна інтерпретація імпульсного відклику, епюра шпал, балластный слой, расстройство геометрии пути, степень уплотнения балластного слоя, динамическая интерпретация импульсного отклика, эпюра шпал, метод моллекулярной динамики, вибрационная динамическая нагрузка, динамические стабилизаторы пути, ballast layer, railway track geometry deterioration, degree of ballast compaction, dynamic interpretation of the ballast impulse response, sleeper layout, КРС (ЛФ)
Citation
Набоченко О. С. Підвищення ефективності роботи щебеневого баластного шару залізничної колії : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.06. Дніпропетровськ, 2013. 21 с.