Features of Perception of Loading Elements of the Railway Track at High Speeds of the Movement
Loading...
Files
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
EN: Purpose. Increase the train speeds movements requires not only the appropriate technical solutions, but also methodological-calculated. Most of the models and methodologies used for solving problems of stress-strain state of the railroad tracks, are based on assumptions and hypotheses adequate only for certain speeds. In the framework of this work will be discussed theoretical background of the changing nature of perceptual load elements of the railway track at high speeds and investigated the numeric parameters of the processes by means of mathematical modeling. As a practical purposes is expected to provide the levels of train speed, the boundaries of which can reasonably exclude the possibility of occurrence of the considered effects. Methodology. To achieve these objectives was used principal new model of railway track based on wave propagation theory stresses in the elastic system to study the impact of the movable load, take into account that the deflection in a particular section of the road starts even while the wheels at some distance, and moving the wheels farther from the selected section of the wave front elastic strain continues to spread. According to the results of simulations explores the changing shape of the wave front voltages in time for the foundation under the rail. If the train speeds substantially less than the velocity propagation of elastic waves, the wheel remains in the area implemented deformations. Findings. Alternative calculations for various parameters of the railway track (especially for different soil conditions) determined the levels of train speed, the boundaries of which can reasonably exclude the possibility of occurrence of the considered effects. Originality. The proposed theoretical study and implementation in the form of mathematical models for processes that occur in the perception of load elements of the railway track at high speeds. Practical value. According to simulation results obtained levels of speeds, which define the appearance of the considered dynamic effects in the base under the rail, can be used to justify path construction or establishment of appropriate values of allowable velocities for the implementation of traffic at high speeds.
RU: Цель. Увеличение скоростей движения поездов требует не только соответствующих технических а и методико-расчетных решений. Большинство моделей и методик, которые используются для решения задач напряженно-деформированного состояния железнодорожного пути, базируются на допущениях и гипотезах адекватных только для определенных скоростей движения. В рамках данной работы будут рассмотрены теоретические предпосылки изменения характера восприятия нагрузки элементами железнодорожного пути при высоких скоростях движения и исследованы числовые параметры процессов при помощи математического моделирования. В качестве практической цели предполагается предоставить уровни скоростей движения поездов, в границах которых можно обосновано исключить возможность появления рассмотренных эффектов. Методика. Для решения поставленных задач была использована принципиально новая модель железнодорожного пути, основанная на волновой теории распространения напряжений в системе упругих тел. Для исследования воздействия от подвижной нагрузки учитывалось, что прогиб в определенном сечении пути начинается еще во время нахождения колеса на некотором расстоянии, а при движении колеса дальше от выбранного сечения фронт волны упругой деформации продолжает распространяться. По результатам моделирования исследуется изменение очертания фронта волны напряжений во времени для подрельсового основания. Если скорость движения поезда существенно меньше скорости распространения упругих волн, колесо остается в зоне реализованных деформаций. Результаты. По вариантным расчетам для различных параметров железнодорожного пути (прежде всего, для разных характеристик грунта) определены уровни скоростей движения поездов, в границах которых можно обоснованно исключать возможность появления рассмотренных эффектов. Научная новизна. Предложены теоретические обоснования и реализация в виде математической модели для процессов, которые возникают при восприятии нагрузки элементами железнодорожного пути при высоких скоростях движения. Практическая значимость. По результатам моделирования получены уровни скоростей движения, которые определяют появление рассмотренных динамических эффектов в подрельсовом основании. Они могут быть использованы для обоснования конструкции пути или установления соответствующих значений допустимых скоростей для внедрения движения с высокими скоростями.
UK: Мета. Збільшення швидкостей руху поїздів вимагає не тільки відповідних технічних, а й методично-розрахункових засобів. Багато моделей та методик, що використовуються для вирішення задач напружено-деформованого стану залізничної колії, базуються на допущеннях та гіпотезах, адекватних тільки для певних рівнів швидкості руху. В рамках даної роботи будуть розглянуті теоретичні передумови зміни характеру сприйняття навантаження елементами залізничної колії при високих швидкостях руху та досліджені чисельні параметри процесів за допомогою математичного моделювання. В якості практичної мети передбачається надати рівні швидкостей руху поїздів, в межах яких можна обґрунтовано виключати можливість появи розглянутих ефектів. Методика. Для рішення поставлених завдань була використана принципово нова модель залізничної колії, заснована на хвильовій теорії розповсюдження напружень у системі пружних тіл. Для дослідження дії від рухомого навантаження враховувалось, що прогин у певному перерізі колії починається ще під час знаходження колеса на деякій відстані, а при зрушенні колеса далі від вибраного перерізу фронт хвилі пружної деформації продовжує поширюватись. За результатами моделювання досліджується зміна обрису фронту хвилі напружень у часі для підрейкової основи. Якщо швидкість руху поїзда суттєво менше за швидкість розповсюдження пружних хвиль, колесо залишається в зоні реалізованих деформацій. Результати. За варіантними розрахунками для різних параметрів залізничної колії (перш за все, для різних характеристик ґрунту) визначено рівні швидкостей руху поїздів, в межах яких можна обґрунтовано виключати можливість появи розглянутих ефектів. Наукова новизна. Запропоновано теоретичні обґрунтування та реалізацію у вигляді математичної моделі для процесів, що мають місце під час сприйняття навантаження елементами залізничної колії при високих швидкостях руху. Практична значимість. За результатами моделювання отримано рівні швидкостей руху, що визначають появу розглянутих динамічних ефектів у підрейковій основі. Вони можуть бути використані для обґрунтування конструкції колії або встановлення відповідних значень допустимих швидкостей для впровадження руху з високими швидкостями.
RU: Цель. Увеличение скоростей движения поездов требует не только соответствующих технических а и методико-расчетных решений. Большинство моделей и методик, которые используются для решения задач напряженно-деформированного состояния железнодорожного пути, базируются на допущениях и гипотезах адекватных только для определенных скоростей движения. В рамках данной работы будут рассмотрены теоретические предпосылки изменения характера восприятия нагрузки элементами железнодорожного пути при высоких скоростях движения и исследованы числовые параметры процессов при помощи математического моделирования. В качестве практической цели предполагается предоставить уровни скоростей движения поездов, в границах которых можно обосновано исключить возможность появления рассмотренных эффектов. Методика. Для решения поставленных задач была использована принципиально новая модель железнодорожного пути, основанная на волновой теории распространения напряжений в системе упругих тел. Для исследования воздействия от подвижной нагрузки учитывалось, что прогиб в определенном сечении пути начинается еще во время нахождения колеса на некотором расстоянии, а при движении колеса дальше от выбранного сечения фронт волны упругой деформации продолжает распространяться. По результатам моделирования исследуется изменение очертания фронта волны напряжений во времени для подрельсового основания. Если скорость движения поезда существенно меньше скорости распространения упругих волн, колесо остается в зоне реализованных деформаций. Результаты. По вариантным расчетам для различных параметров железнодорожного пути (прежде всего, для разных характеристик грунта) определены уровни скоростей движения поездов, в границах которых можно обоснованно исключать возможность появления рассмотренных эффектов. Научная новизна. Предложены теоретические обоснования и реализация в виде математической модели для процессов, которые возникают при восприятии нагрузки элементами железнодорожного пути при высоких скоростях движения. Практическая значимость. По результатам моделирования получены уровни скоростей движения, которые определяют появление рассмотренных динамических эффектов в подрельсовом основании. Они могут быть использованы для обоснования конструкции пути или установления соответствующих значений допустимых скоростей для внедрения движения с высокими скоростями.
UK: Мета. Збільшення швидкостей руху поїздів вимагає не тільки відповідних технічних, а й методично-розрахункових засобів. Багато моделей та методик, що використовуються для вирішення задач напружено-деформованого стану залізничної колії, базуються на допущеннях та гіпотезах, адекватних тільки для певних рівнів швидкості руху. В рамках даної роботи будуть розглянуті теоретичні передумови зміни характеру сприйняття навантаження елементами залізничної колії при високих швидкостях руху та досліджені чисельні параметри процесів за допомогою математичного моделювання. В якості практичної мети передбачається надати рівні швидкостей руху поїздів, в межах яких можна обґрунтовано виключати можливість появи розглянутих ефектів. Методика. Для рішення поставлених завдань була використана принципово нова модель залізничної колії, заснована на хвильовій теорії розповсюдження напружень у системі пружних тіл. Для дослідження дії від рухомого навантаження враховувалось, що прогин у певному перерізі колії починається ще під час знаходження колеса на деякій відстані, а при зрушенні колеса далі від вибраного перерізу фронт хвилі пружної деформації продовжує поширюватись. За результатами моделювання досліджується зміна обрису фронту хвилі напружень у часі для підрейкової основи. Якщо швидкість руху поїзда суттєво менше за швидкість розповсюдження пружних хвиль, колесо залишається в зоні реалізованих деформацій. Результати. За варіантними розрахунками для різних параметрів залізничної колії (перш за все, для різних характеристик ґрунту) визначено рівні швидкостей руху поїздів, в межах яких можна обґрунтовано виключати можливість появи розглянутих ефектів. Наукова новизна. Запропоновано теоретичні обґрунтування та реалізацію у вигляді математичної моделі для процесів, що мають місце під час сприйняття навантаження елементами залізничної колії при високих швидкостях руху. Практична значимість. За результатами моделювання отримано рівні швидкостей руху, що визначають появу розглянутих динамічних ефектів у підрейковій основі. Вони можуть бути використані для обґрунтування конструкції колії або встановлення відповідних значень допустимих швидкостей для впровадження руху з високими швидкостями.
Description
D. Kurhan: ORCID 0000-0002-9448-5269
Keywords
superstructure, high-speed movement, tension of rail, rail deflection, wave model, slab track, ground distortion, верхнее строение пути, скоростное движение, напряжение в пути, прогиб рельса, волновая модель, подрельсовое основание, деформация грунта, верхня будова колії, швидкісний рух, напруження в колії, прогин рейки, хвильова модель, підрейкова основа, деформація ґрунту, КККГ
Citation
Kurhan D. M. Features of Perception of Loading Elements of the Railway Track at High Speeds of the Movement. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 2 (56). С. 136–145. doi: 10.15802/stp2015/42172.