Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania
Transkrypt
Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania
mgr inż. Piotr Tokaj Laboratorium Badań Taboru [email protected] www.ikolej.pl Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Seminarium Instytutu Kolejnictwa Warszawa 2 czerwca 2015 PLAN PREZENTACJI Wprowadzenie Historia podkładów Y w Polsce Właściwości podkładów Y Analiza teoretyczna i symulacje komputerowe Badania doświadczalne Podsumowanie, wnioski, dyskusja … Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WPROWADZENIE Przykłady rozwiązań drogi kolejowej: drogi na podkładach drewnianych, betonowych, stalowych, oraz bezpodsypkowe (płytowe). Wszystkie one spełniają postanowienia i przepisy kolejowe w określonych przedziałach prędkości i nacisków osi. Nie oznacza to, że jakość eksploatacyjna tych nawierzchni kolejowych jest taka sama. O ile w zakresie nierówności i innych dysfunkcji toru, istnieje wiele sposobów oceny stanu toru, to brakuje narzędzi oceny danego typu nieprawidłowości. Wyróżniamy trzy podstawowe podziały dróg kolejowych ze względu na prędkość eksploatacyjną: – droga o parametrach linii górskiej przy dużej ilości łuków o małych promieniach i dużych pochyleniach podłużnych, V80 km/h – droga typowa dla prędkości przeciętnych, V=80 160 km/h (wyjątkowo do 200 km/h), – drogi o parametrach linii dla kolei dużych prędkości, V200 km/h Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WPROWADZENIE W ostatniej dekadzie obserwujemy znaczny przyrost przewozów zarówno pasażerskich jak towarowych transportem drogowym. Jednocześnie następuje spadek przewozów transportem szynowym. W wielu przypadkach jest to związane z brakiem konkurencji ze strony kolei, szczególnie w ruchu pasażerskim w rejonach podgórskich i górskich. Jednym z elementów które mogłyby zwiększyć konkurencyjność przewozów kolejowych jest czas przejazdu i związane z tym koszty. Jednak szczególnie w rejonach podgórskich występują trudne warunki terenowe uniemożliwiające korektę istniejących linii kolejowych. Można temu zaradzić wykorzystując zamiast tradycyjnej drogi kolejowej na betonowych podkładach belkowych tor bezstykowy na stalowych podkładach typu „Y”. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WPROWADZENIE Pierwsze odcinki toru z podkładami stalowymi typu Y ułożono w 1984 r. W chwili obecnej w Europie jest już ponad 1000 km toru. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Kolej linowo-terenowa na Gubałówkę w Zakopanem W roku 2001 Wykonano naprawę główną drogi szynowej na Gubałówkę gdzie wykorzystano: szyny stalowe, podkłady stalowe Y • szerokość toru 1000 mm • krążki trasowe 328 szt. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Linia kolejowa nr 94 Kraków Płaszów - Oświęcim Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Linia kolejowa nr 117 Kalwaria Zebrzydowska Lanckorona Bielsko - Biała Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Linia kolejowa nr 109 Kraków Bieżanów – Wieliczka Rynek Kopalnia Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Linia kolejowa nr 108 Stróże - Krościenko Sanok Miasto - Sanok Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Linia kolejowa nr 309 Kłodzko – Kudowa Zdrój Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Linia kolejowa nr 118 Kraków Główny - Balice Rok 2007 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Rok 2014 Linia kolejowa nr 118 Kraków Główny - Balice Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Rok 2014 Linia kolejowa nr 118 Kraków Główny - Balice Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Historia podkładów Y w Polsce Rok 2015 Linia kolejowa nr 118 Kraków Główny - Balice Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Właściwości toru Y sztywność ramowa toru z podkładami stalowymi typu Y oraz z szynami 60E1(UIC60), i przytwierdzeniami typu S15/Sk114 jest ponad 15-krotnie wyższa od typowej ramy torowej z podkładami betonowymi typu B- 70; opory boczne ruchu podkładów w podsypce są co najmniej 1,5-krotnie wyższe od oporów nawierzchni z podkładami belkowymi; charakterystyczne jest to, że opory podłużne są porównywalne z poprzecznymi, podczas gdy w przypadku podkładów belkowych opory podłużne są istotnie wyższe od bocznych; siła krytyczna, przy której może nastąpić wyboczenie toru jest co najmniej 3-krotnie wyższa od tej wartości w przypadku nawierzchni z podkładami betonowymi typu B-70. Wielkość przesunięcia podkładu Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Właściwości toru Y – ilość podkładów Porównanie nawierzchni z podkładami typu Y oraz belkowymi PS-94 Zredukowana ilość podkładów stalowych typu Y na 1 kilometr 803podkłady na typu Y 1 km 1667podkładów belkowych na 1km Railway gft Polska Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Właściwości toru Y – szerokość torowiska Podkłady Y: Szerokość torowiska 2600 mm (300 + 2000 + 300) Podkłady N: Szerokość torowiska 3200 mm (400 + 2400 + 400) Railway gft Polska Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Właściwości toru Y – grubość podsypki Railway gft Polska Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Właściwości toru Y – niska wysokość Railway gft Polska Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Wprowadzenie do modelu numerycznego Czynniki wpływające na wielkość dynamicznych oddziaływań pojazdu na tor: nierówności powierzchni tocznych kół i szyn; prędkości jazdy; rodzaju i stanu złączy szynowych (tor konwencjonalny, bezstykowy); krzywizny toru i przechyłki; rozwiązań konstrukcyjnych części biegowych i nośnych pojazdu, obciążenia osi; sprężystości w kierunku pionowym i poprzecznym toru; rodzaju podsypki i stanu podtorza; Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Program MEDYNA Zagadnienia opisu matematycznego przestrzennych układów materialnych zostały opracowane w formie algorytmów numerycznych umożliwiających automatyczną generację ich modeli matematycznych. Znanych jest dzisiaj kilkanaście różnych systemów programowych służących do symulacji dynamiki tych układów. Do najbardziej rozpowszechnionych należą: ADAMS, DADS, MESA VERDE, SIMPAC, MEDYNA. CECHY CHARAKTERYZUJĄCE SYSTEM „MEDYNA”: Generowane równania ruchu są linearyzowane wokół ruchu zadanego, Ciała tworzące modelowany układ mogą być sztywne lub odkształcalne, Opis odkształcalności ciała jest oparty na zasadach liniowej przybliżonej metody Rayleigha-Ritza, teorii sprężystości z wykorzystaniem Możliwe jest wykorzystanie danych do opisu odkształcalności ciała z wybranego systemu MES. Istnieje możliwość tworzenia tzw. substruktur, będących w istocie modelami złożonych obiektów, używanych jako elementy w innych modelach. Przykładem takiej substruktury w "MEDYNIE" jest układ: zestaw kołowy - element toru. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 METODY BADAWCZE Analiza zjawiska poruszającej się jednostkowej siły po nieskończenie długiej belce na podłożu lepkosprężystym – metody analityczne, Przegląd metod obliczeniowych i programów komputerowych pozwalających na wykonanie modelu drogi szynowej z tradycyjnymi podkładami belkowymi i podkładami typu „Y” – metody numeryczne, Badania modelu torowiska na stanowisku do dynamicznych badań stacjonarnych w Laboratorium Badań Materiałów i Elementów Konstrukcji CNTK w ramach projektu POLYS, oraz badania laboratoryjne ciężkich podkładów PS-08 z przytwierdzeniem ICOSTRUN-02, Badania dynamiczne oddziaływania pojazd szynowy – droga szynowa na odcinku doświadczalnym Kalwaria Zebrzydowska Lanckorona – Wadowice w ramach projektu TOSIN, oraz badania na odcinkach doświadczalnych linii CMK . Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Model belki Bernouliego-Eulera Wielkości geometryczne i fizyczne opisujące tor: Różnica wysokości toków szynowych, Wichrowatość toru, Pędkość, Obciążenie, Sztywność i tłumienie podłoża. Na wstępie rozpatrzymy tor prosty i poziomy, poddany obciążeniu siłą skupioną P, poruszającą się ze stałą prędkością V. Sprężystość podparcia szyn charakteryzuje charakteryzuje tłumienie w podłożu. współczynnik c, natomiast współczynnik ekw dyn P EJ b Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce c Warszawa 2 czerwca 2015 b ANALIZY TEORETYCZNE Model belki Bernouliego-Eulera Rozpatrywany będzie wpływ sił bezwładności toru kolejowego przy wzroście prędkości. Równanie różniczkowe ruchu belki o prostej postaci można otrzymać, traktując siły bezwładności toru jako obciążenie równe: 2 y m t 2 gdzie m jest gęstością masy, przypadającą na jednostkę długości toru. W ten sposób równanie różniczkowe linii ugięcia belki Bernoulliego-Eulera na lepko-sprężystym podłożu przyjmuje postać: EI y,xxxx+ mA y,tt+ c y = cq EI człon związany z belką EI - sztywność belki 4 y x 4 2 y m t 2 b y t cy P0 ( x Vt ) siła bezwładności człon związany z podłożem b - współczynnik lepkości człon związany z podłożem c - współczynnik sprężystości podparcia szyny (belki) Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Model belki Bernouliego-Eulera Jeżeli punkt P porusza się względem nieruchomego układu współrzędnych po pewnej linii to dla określenia tego ruchu niezbędne jest podanie zależności pomiędzy współrzędnymi tego punktu a czasem, zwanych równaniami parametrycznymi ruchu x=f1(t); y=f2(t); z=f3(t) Wtedy rzuty prędkości na osie prostokątnego układu współrzędnych są określone przez pochodne odpowiednich współrzędnych względem czasu. dz dy dx Vz Vx Vy dt dt dt Prędkość punktu na płaszczyźnie określona jest wzorem: V Vx2 Vy2 Zgodnie z równaniami parametrycznymi miary rzutów przyspieszenia na osie wyniosą d2 x ax 2 dt d2 y ay 2 dt d2 z az 2 dt *) Jeżeli w pewnej chwili przyspieszenie punktu wyniesie a to zgodnie z II prawem Newtona działa na niego siła F=ma. Rzutując obie strony tej zależności na osie układu współrzędnych i uwzględniając *) to otrzymamy trzy zależności skalarowe nazywane: d2 x d2 y d2 z Px m dt 2 Py m dt 2 Pz m dt 2 Wyniki analizy modelu belki Bernouliego-Eulera będą bezpośrednio wykorzystane w budowie modelu numerycznego drogi szynowej w programie MEDYNA. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Wprowadzenie do modelu numerycznego Czynniki wpływające na wielkość dynamicznych oddziaływań pojazdu na tor: nierówności powierzchni tocznych kół i szyn; prędkości jazdy; rodzaju i stanu złączy szynowych (tor konwencjonalny, bezstykowy); krzywizny toru i przechyłki; rozwiązań konstrukcyjnych części biegowych i nośnych pojazdu, obciążenia osi; sprężystości w kierunku pionowym i poprzecznym toru; rodzaju podsypki i stanu podtorza; Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Metody Sztywnych Elementów Skończonych Metoda Sztywnych Elementów Skończonych została opracowana w Instytucie Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki Gdańskiej. Polega ona na podziale układów rzeczywistych, w tym również układów ciągłych na nieodkształcalne bryły, zwane sztywnymi elementami skończonymi. Elementy te połączone są między sobą elementami sprężysto-tłumiącymi, których charakterystyki przyjmuje się jako liniowe. Metoda SES ma szereg zalet, szczególnie przy rozwiązywaniu zagadnień dynamicznych. Praktyka obliczeniowa wykazuje, że nawet zgrubny podział układu na sztywne elementy skończone daje duże dokładności. Metodą SES można wykonywać obliczenia częstości drgań własnych i odpowiadających im postaci drgań, jak również obliczenia drgań wymuszonych siłami i kinematycznie. Wymuszenia te mogą być okresowe, nieokresowe lub stochastyczne. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 ANALIZY TEORETYCZNE Program MEDYNA Zagadnienia opisu matematycznego przestrzennych układów materialnych zostały opracowane w formie algorytmów numerycznych umożliwiających automatyczną generację ich modeli matematycznych. Znanych jest dzisiaj kilkanaście różnych systemów programowych służących do symulacji dynamiki tych układów. Do najbardziej rozpowszechnionych należą: ADAMS, DADS, MESA VERDE, SIMPAC, MEDYNA. CECHY CHARAKTERYZUJĄCE SYSTEM „MEDYNA”: Generowane równania ruchu są linearyzowane wokół ruchu zadanego, Ciała tworzące modelowany układ mogą być sztywne lub odkształcalne, Opis odkształcalności ciała jest oparty na zasadach liniowej przybliżonej metody Rayleigha-Ritza, teorii sprężystości z wykorzystaniem Możliwe jest wykorzystanie danych do opisu odkształcalności ciała z wybranego systemu MES. Istnieje możliwość tworzenia tzw. substruktur, będących w istocie modelami złożonych obiektów, używanych jako elementy w innych modelach. Przykładem takiej substruktury w "MEDYNIE" jest układ: zestaw kołowy - element toru. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” ArgeCare Numerische Integration Modell:1972 27.12.2005 16:15 MEDYNA FKT. 20 (XAB): JAZDA PO TORZE TYPU Y i N V=9 km/h -0.01105 -0.01110 -0.01115 -0.01120 -0.01125 -0.01130 -0.01135 -0.01140 Tor Y 0 0.6 1.2 1.8 Tor N Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce 2.4 WEG (M) Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” ArgeCare Numerische Integration Modell:1972 24.12.2005 18:14 MEDYNA FKT. 12 (XAB): Tor Y i N V= 63km/h -0.051 -0.052 -0.053 -0.054 -0.055 -0.056 TOR Y 0 20 40 60 TOR N Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce 80 WEG (M) Warszawa 2 czerwca 2015 WYNIKI OBLICZEŃ I SYMULACJI Wyniki porównawcze – tor klasyczny i tor „Y” ArgeCare Numerische Integration Modell:1972 29.12.2005 16:48 MEDYNA FKT. 2 (XAB):Tor Y i N V= 108 km/h -0.035 -0.040 -0.045 -0.050 -0.055 -0.060 Tor N Tor Y 0 0.6 1.2 1.8 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce 2.4 WEG (M) Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Próby stanowiskowe torowiska z podkładami typu „Y” Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Próby stanowiskowe torowiska z podkładami typu „Y” Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Próby stanowiskowe torowiska z podkładami typu „Y” Siła pionowa w funkcji przemieszczenia zarejestrowane nad podkładem i między podkładami. po ułożeniu toru po długim okresie eksploatacji Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice Badania dynamiczne na odcinkach testowych Pomiary sił na styku koła z szyną oraz pomiary przyśpieszeń w różnych elementach taboru przy jeździe z różnymi prędkościami – badania przeprowadzono dla całego odcinka testowego, ze szczególnym uwzględnieniem układów krzywoliniowych nr 1 (R = 291 m) i 2 (R = 251 m). Badania dynamiczne przeprowadzono w dwóch zasadniczych fazach: a) przed zmianą przechyłki, tzn. w 1 łuku kołowym (R = 291 m) nominalna przechyłka wynosiła 130 mm, a łuku kołowym nr 2 (R = 251 m) nominalna przechyłka wynosiła 100 mm; b) po zmianie przechyłki, tzn. w 1 łuku kołowym (R=291 m,) nominalna przechyłkę podwyższono do wartości 160 mm, a łuku kołowym nr 2 (R=251 m) podwyższono przechyłkę do wartości 135 mm. Przyjęte wartości przechyłki w obu łukach kołowych – odpowiednio – 160 mm dla R = 291 m oraz 135 mm dla R = 251 m – wynikają z ograniczenia hmax = (R-50)/1,5 (hmax [mm], R [m]) Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Badania na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice Data Miejsce 18.09.2007 Odcinek I Rodzaj pojazdu Prędkość [km/h] 20-80 Węglarka 19.09.2007 Odcinek II 20-75 Odcinek I 20-76 20.09.2007 SA 133-004 Odcinek II 20-70 Odcinek I 50 02.10.2007 Pociąg papieski Odcinek II 50 Odcinek I 20-82 04.10.2007 12.03.2008 Wagon barowy Odcinek II 20-73 Odcinek I 20-80 Węglarka 13.03.2008 Odcinek II 03.11.2008 Odcinek I 20-75 SA 133-004 Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce 20-87,8 Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Wyniki badań na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice Przyspieszenie poprzeczne -Ys RMS Przyspieszenie poprzeczne Yq Przyspieszenie poprzeczne Yq- RMS -Yq RMS Przyspieszenie poprzeczne Yqstący Przyspieszenie poprzeczne Ys quasistatyczne - 1 zestaw nabiegaj Przyspieszenie pionowe Zq Prędkość [km/h] 0,7 3 3 1,6 12 0,8 Przyspieszenie z*q (przód- I) [m/s2] 0,6 2,5 1,4 0,7 Przyspieszenie y*qst (przód - I) [m/s2] Przyspieszenie y+s (nad zestawem 1) [m/s2] Przyspieszenie y+s (nad zestawem 2) [m/s2] Przyspieszenie y*s (przód - I) [m/s2] Przyspieszenie z*s (przód - I) [m/s2] [m/s^2] [m/s^2] [m/s^2] [m/s^2] [m/s^2] Przyspieszenie y*q (przód - I) [m/s2] 2,5 10 1,2 0,5 0,6 2 2 8 0,51 0,4 0,8 1,5 6 1,5 0,4 0,3 0,6 0,3 1 4 1 0,4 0,2 0,2 2 0,5 0,2 0,1 0,5 0,1 000 0 20 20 20 20 40 40 40 40 50 50 50 50 60 60 60 60 65 65 65 65 70 70 70 75 75 75 prędkość nominalna [km/h] prędkość prędkość nominalna nominalna [km/h] [km/h] prędkość nom inalna [km /h] 80 80 80 85 85 przed zmianą po zmianie limit Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE Wyniki badań na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice Przyspieszenie y*q (przód - I) [m/s2] Przyspieszenie y*qst (przód - I) [m/s2] Przyspieszenie y+s (nad zestawem 1) [m/s2] Przyspieszenie y+s (nad zestawem 2) [m/s2] Przyspieszenie y*s (przód - I) [m/s2] Przyspieszenie z*s (przód - I) [m/s2] [kN] Przyspieszenie z*q (przód- I) [m/s2] 1,4 1,370160 1,2 1,160140 1 120 0,950 0,8 100 0,740 0,630 80 0,5 60 0,420 0,3 40 0,210 20 0,1 00 0 60,2 70,9 73,9 75,7 75,875,8 82,582,53 87,8 87,78 60,19 70,92 73,93 75,68 75,8 82,53 87,78 60,19 70,92 73,93 75,68 [m/s 2] Yqst [kN] Prędkość [km/h] przed zmianą przed zmianą przed zmianą pozmianie zmianie po zmianie po limit limitlimit V [km V /h] [km/h] V [km/h] Zależność quasistatycznej siły Yqst zestawu prowadzącego od prędkości V[km/h] Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 BADANIA DOŚWIADCZALNE 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 iloraz Y/Q iloraz Y/Q Wyniki badań na odcinku testowym Kalwaria-Wadowice 0,4 0,3 0,4 0,3 0,2 0,2 y = 0,0018x + 0,082 0,1 R2 = 0,846 y = 0,0025x + 0,0622 2 R = 0,8749 0,1 0 50 55 60 65 70 75 80 85 90 0 50 prędkość v [km/h] 55 60 65 70 75 80 85 90 prędkość v [km/h] Wpływ prędkości V na stosunek siły prowadzącej do nacisku koła na szynę Y/Q przed podniesieniem przechyłki (dane pomiarowe Wpływ prędkości V na stosunek siły prowadzącej do nacisku koła na szynę Y/Q po podniesieniu przechyłki (dane pomiarowe i linia i linia trendu) trendu) Zarówno przed, jak i po zmianie przechyłki, warunek bezpieczeństwa ruchu, określony ilorazem Y/Q, jest spełniony z dużym zapasem (nie przekracza poziomu 0,3, przy granicznej wartości 0,8) – w zakresie prędkości około 60-76 km/h (przy przechyłce 130 mm) średni poziom Y/Q wynosi 0,203, a w zakresie prędkości około 74-88 km/h (przy przechyłce 160 mm) średni poziom Y/Q wynosi 0,265, co oznacza wzrost o 0,062; Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE - Wnioski 1. Wyniki otrzymane w trakcie wykonywanych badań na torze z podkładami typu „Y” wykazały istotną zależność między dokładnością wykonania takiej nawierzchni kolejowej a siłami powstającymi w punkcie kontaktu koła i szyny (Y/Q). Szczególnie ważne jest dokładne wypełnienie przestrzeni między ramionami podkładów „Y” w celu zminimalizowania ryzyka powstania zbyt dużych ugięć podkładów. W tym celu należy używać specjalnych podbijarek torowych do podkładów typu „Y” z późniejszą stabilizacją dynamiczną stabilizatorem torowym typu DGS. Oznacza to, że stan toru ma istotny wpływ na parametry oddziaływania układu pojazd – droga szynowa. Ponadto wykazano, że istnieje możliwość praktycznego wykorzystania wyników pomiarów przyśpieszeń w pojeździe do oceny stanu drogi szynowej jako podstawowego elementu infrastruktury transportu szynowego. 2. Zmiana przechyłki spowodowała możliwość zwiększenia prędkości pociągów o ok. 10-15 km/h bez utraty komfortu jazdy, przy zachowaniu bezpieczeństwa. Potwierdziła się również celowość zastosowania toru bezstykowego w łukach o tak małych promieniach – nie zauważono również zużycia szyn na tokach szynowych. Oznacza to, że wartość przechyłki toru jako parametru konstrukcyjnego drogi szynowej wpływa na możliwość podwyższenia prędkości, co może być traktowane jako podwyższenie jakości eksploatacyjnej drogi szynowej. 3. Rezultaty analiz teoretycznych są zbieżne z wynikami badań doświadczalnych. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Barwałdzie Średnim Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Kleczy Dolnej Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Kleczy Dolnej Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Swoszowicach Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 PODSUMOWANIE – 27.05.2015 oględziny odcinka w Swoszowicach Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld Od 1 sierpnia 2012 r. zamknięta jest całkowicie dla ruchu pociągów trasa Halle (Saale) - Bitterfeld. W 1995 wykorzystano przy jej budowie tzw. metalowe podkłady Y, ułożone na nawierzchni asfaltowej z zastosowaniem mat izolujących wypełniających przestrzenie między podkładami. Na rok 2015 planowano całkowite odnowienie tego odcinka. Ostatnia ekspertyza wykazała, że na skutek szybko postępującej korozji wystąpiły uszkodzenia na tyle poważne, że prace należy przyspieszyć. Najbardziej prawdopodobną przyczyną tak zaawansowanej korozji są podmycia i zaleganie na podtorzu wody, która – inaczej niż w przypadku nasypu kamiennego nie ma stąd jak odpływać. Usunięcie mat izolujących nie przyniosło oczekiwanych rezultatów, stąd tak poważny krok. Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 DEGRADACJA PODKŁADÓW Y Linia DB Halle - Bitterfeld Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 WPROWADZENIE ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI MORSKIEJ z dnia 10 września 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. § 21. 1. Tor bezstykowy stanowi konstrukcję, w której kolejne szyny łączone są ze sobą trwale przy pomocy zgrzewania elektrooporowego, spawania termitowego lub łukowego. 2. Długość odcinka toru bezstykowego jest nieograniczona. Odcinki toru z szynami spawanymi lub zgrzewanymi o długości większej niż 180 m uważa się za tor bezstykowy. 3. Tor bezstykowy można stosować we wszystkich klasach torów, przy zachowaniu następujących wymagań technicznych: 1) najmniejszy promień łuku poziomego toru powinien wynosić: a) w torach głównych i głównych dodatkowych wszystkich kategorii linii - 500 m na podkładach drewnianych i 450 m na podkładach betonowych, b) we wszystkich torach stacyjnych - 300 m, 2) tor bezstykowy nie może zaczynać się i kończyć na krzywej przejściowej, 3) pochylenia podłużne linii kolejowej nie mogą przekraczać 12‰, 4) toru bezstykowego nie powinno się układać w miejscach, gdzie podtorze wykazuje tendencje do trwałych odkształceń, a w szczególności na osuwiskach, zapadnięciach, w miejscach występowania szkód górniczych, Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015 Dziękuję za uwagę Doświadczenia z dotychczasowych prób i możliwości zastosowania podkładów typu Y w Polsce Warszawa 2 czerwca 2015