Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/4679
Title: Modeling of Development Vertical Deformation of Railway Track
Other Titles: Моделювання процесу розвитку вертикальних деформацій залізничної колії
Моделирование процесса развития вертикальных деформаций железнодорожного пути
Authors: Kurhan, Dmytro M.
Keywords: track
track irregularity
rail deflection
unequal elasticity of track
interaction of track and rolling stock
railroad crossing
залізнична колія
нерівність колії
деформація колії
нерівнопружність колії
взаємодія колії і рухомого складу
залізничний переїзд
железнодорожный путь
неровность пути
деформация пути
неравножесткость пути
взаимодействие пути и подвижного состава
железнодорожный переезд
КККГ
Issue Date: 2016
Publisher: Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Citation: Kurhan, D. M. Modeling of development vertical deformation of railway track / D. M. Kurhan // Наука та прогрес транспорту. – 2016. – № 1 (61). – С. 100–108. – doi: 10.15802/stp2016/61003.
Abstract: EN: Purpose. State of railway track must meet the conditions of safety, comfort and smooth ride. The presence of irregularities deteriorates the dynamics of interaction of track and rolling stock, causes speed limiting, creates the possibility of movement safety violation. This brings up the question concerning the study of the factors leading to the possibility of track irregularities and the process of their development. The purpose of this paper is to analyse the processes of emergence and development of irregularities in the area of unequal vertical elasticity of railway track using mathematical modelling. Methodology. Railroad under the trains works as the system of elastic bodies, so the emergence and development of irregularities can be represented as the transition from elastic to permanent strain. Irregularity development will affect the dynamics of interaction between track and rolling stock not only at the wheel location directly in the area of irregularity, but also at a certain distance beyond. Therefore, to study the development of irregularities, including those along the track, it is necessary to model the process of wheel load movement along the area. The adopted model consists of a wheel set moving on inertia-free beam and resting on individual supports. It is described by Lagrange differential equations. The work introduced the hypothesis that the level of permanent strain is distributed in proportion to the dynamic deflection derivative. Findings. Location of vertical longwise irregularity does not necessarily reproduce the location of the problem area. While in operation the vertical irregularity extends not only in depth but also along the track, herewith the increase in length is accompanied by the displacement of local maxima and the emergence of new ones. This leads to the development of socalled «pits» when approaching unequal-elastic areas. Originality. The work provides further development of tasks for track and rolling stock interaction modelling, in particular aimed to take into account the unequal elasticity areas and their influence on the formation of the track irregularities. The paper proposes new approaches to modelling the transition from elastic to permanent strain that allows predicting the development of track irregularity sizes depending on the area characteristics. Practical value. The results obtained by the author can be used to determine the schedule for track equal elasticity renovation works, as well as to analyse the measures aimed at the prevention of irregularities in areas with variable elasticity of railway track.
UK: Мета. Стан залізничної колії повинен відповідати умовам безпеки руху, плавності й комфортабельності їзди. Наявність нерівностей погіршує динаміку взаємодії колії та рухомого складу, стає причиною обмеження швидкості руху, створює можливість порушення умов безпеки руху. Постає питання дослідження факторів, що призводять до можливості утворення нерівностей колії та процесу їх розвитку. Метою даної роботи є аналіз процесів виникнення та розвитку нерівностей у зоні вертикальної нерівнопружності залізничної колії із застосуванням математичного моделювання. Методика. Залізнична колія під поїздами працює як система пружних тіл, тому поява та розвиток нерівностей можна представити як процес переходу від пружних до залишкових деформацій. Збільшення розмірів нерівності буде впливати на динаміку взаємодії колії та рухомого складу не тільки під час розташування колеса безпосередньо в зоні нерівності, а й на певній відстані за її межами. Тому для дослідження розвитку нерівності, в тому числі по довжині колії, необхідно моделювати саме процес руху колісного навантаження по ділянці. Прийнята модель, яка складається із колісної пари, що рухається по безінерційній балці та опирається на окремі опори. Вона описується системою диференційних рівнянь Лагранжа. Введена гіпотеза, що рівень залишкових деформацій розподіляється пропорційно похідній динамічного прогину. Результати. Розташування вертикальної нерівності по довжині не обов’язково повторює місце положення проблемної ділянки. З часом експлуатації вертикальна нерівність поширюється не тільки в глибину, а й уздовж колії, причому збільшення довжини супроводжується зміщенням положення локальних максимумів та появою нових. Це призводить до розвитку так званих «ям» на підході до нерівнопружної ділянки. Наукова новизна. Набули подальшого розвитку задачі моделювання взаємодії колії і рухомого складу, зокрема для врахування ділянок нерівнопружності та їх впливу на утворення нерівностей колії. Запропоновані нові підходи щодо моделювання процесу переходу від пружних до залишкових деформацій, які дають змогу прогнозувати розвиток розмірів нерівностей колії в залежності від характеристик ділянки. Практична значимість. Отримані автором результати можуть бути використані для визначення термінів призначення ремонтних робіт із оновлення рівнопружності колії, а також для аналізу заходів, спрямованих на запобігання розвитку нерівностей у зонах із змінною пружністю залізничної колії.
RU: Цель. Состояние железнодорожного пути должно соответствовать безопасности движения, плавности и комфортабельности движения. Наличие неровностей ухудшает динамику взаимодействия пути и подвижного состава, является причиной ограничения скорости движения, создает возможность нарушения условий безопасности движения. Возникает вопрос исследования факторов, которые приводят к возможности образования неровностей пути, и процесса их развития. Целью данной работы является анализ процессов возникновения и развития неровностей в зоне вертикальной неравножесткости железнодорожного пути с использованием математического моделирования. Методика. Железнодорожный путь под поездами работает как система упругих тел, поэтому появление и развитие неровностей можно представить как процесс перехода от упругих к остаточным деформациям. Увеличение размеров неровности будет влиять на динамику взаимодействия пути и подвижного состава не только во время нахождения колеса непосредственно в зоне неровности, а и на определенном расстоянии за ее пределами. Поэтому для исследования развития неровности, в том числе по длине пути, необходимо моделировать именно процесс движения колесной нагрузки по участку. Принята модель, состоящая из колесной пары, которая движется по безинерционной балке, опирающейся на отдельные опоры. Она описывается системой дифференциальных уравнений Лагранжа. Введена гипотеза, что уровень остаточных деформаций распределяется пропорционально производной динамического прогиба. Результаты. Расположение вертикальной неровности по длине не обязательно повторяет место положения проблемного участка. Со временем эксплуатации вертикальная неровность распространяется не только в глубину, но и вдоль пути, причем увеличение длины сопровождается смещением положения локальных максимумов и появлением новых. Это приводит к развитию так называемых «ям» на подходе к неравножесткому участку. Научная новизна. Приобрели дальнейшее развитие задачи моделирования взаимодействия пути и подвижного состава, в частности, для учета участков неравножесткости и их влияния на образование неровностей пути. Практическая значимость. Полученные автором результаты могут быть использованы для определения сроков проведения ремонтных работ по возобновлению равножесткости пути, а также для анализа мероприятий, направленных на предотвращение развития неровностей в зонах с переменной жесткостью железнодорожного пути.
Description: D. Kurhan: ORCID 0000-0002-9448-5269
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/4679
http://stp.diit.edu.ua/article/view/61003/60987
http://stp.diit.edu.ua/article/view/61003
Other Identifiers: doi: 10.15802/stp2016/61003
Appears in Collections:Статті КККГ
№ 1 (61)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
10.pdf453,39 kBAdobe PDFView/Open
10.1.pdfпереклад статті_uk510,15 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.