Zofia KOWALSKA Laboratorium Badań Materiałów i Elementów Konstrukcji IK tel. (22)

Transkrypt

1 ul. J. Chłopickiego Warszawa Zofia KOWALSKA Laboratorium Badań Materiałów i Elementów Konstrukcji IK tel. (22) zkowalska@ikolej.pl Modelowanie toru kolejowego, badania laboratoryjne i projektowanie przytwierdzeń szyn - stan wiedzy oraz wymagania TSI seminarium IK Zofia Kowalska, IK 1/45

2 ZAWARTOŚĆ Dynamika kolejowa stan wiedzy, analityczne i komputerowe metody modelowania a Wymagania TSI oraz normy CEN: PN-EN :2003 Cz. 1: Określenie oporu podłużnego szyny (oryg.) PN-EN :2003 Cz. 3: Określenie tłumienia obciążeń dynamicznych (oryg.) PN-EN :2003 Cz. 4: Skutki obciążeń powtarzalnych (oryg.) PN-EN :2003 Cz. 7: Określenie siły docisku (oryg.) PN-EN :2005 Cz. 8: Badania eksploatacyjne PN-EN :2010 Cz. 9: Określenie sztywności (oryg.) PN-EN :2004 Cz. 2: Systemy przytwierdzeń do podkładów betonowych PN-EN :2004 Cz. 5: Systemy przytwierdzeń w torze o nawierzchni bezpodsypkowej PN-EN :2004 Cz. 7: Systemy przytwierdzeń specjalnych w rozjazdach i skrzyżowaniach oraz szyn kierownic (oryg.) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 2/45

3 INTERDYSCYPLINARNOŚĆ DYNAMIKI KOLEJOWEJ Budowa i eksploatacja maszyn Mechanika kolejowa Dynamika kolejowa Mechanika materiałów i kontaktu Inżynieria lądowa EuroMech Colloquy [409] Dynamics and Long-Term Behavior of Railway Vehicles, Track and Substructure, 6 March 2000, Location: Hannover, Germany Chairpersons: Prof. K. Popp Institute of Mechanics, University of Hannover Prof. R. Bogacz, Warsaw Prof. Hans True, Lyngby seminarium IK Zofia Kowalska, IK 3/45

4 PRZYKŁADOWY MODEL STRUKTURALNY UKŁADU: POJAZD SZYNOWY - TOR (WWW) Dynamika pojazdów szynowych (VAMPIRE, GENSYS, ADAMS/Rail-MEDYNA, SIMPACK. NUCARS) Dynamika kontaktu koła z szyna Dynamika toru i podtorza Dynamika niskoczęstotliwościowa, średnio-częstotliwościowa, wysoko- częstotliwościowa Dynamika pionowa, poprzeczna, podłużna, ruchu po łuku (curving dynamics) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 4/45

5 ANALITYCZNY MODEL: SZTYWNA MASA NIEODSPRĘŻYNOWANA i DŁUGA BELKA NA ELASTYCZNYM PODŁOŻU Nayak P. R., Contact vibrations of a wheel on a rail J. Sound Vib. 28 (2), , seminarium IK Zofia Kowalska, IK 5/45

6 Modele jednostronnego kontaktu koła z szyną; krótkie nierówności na powierzchniach tocznych Kowalska Z., Vibro-impact motion of heavily loaded compact hard bodies, Engineering Transactions, 52, 1-2, 37-55, seminarium IK Zofia Kowalska, IK 6/45

7 ADAMS/Rail seminarium IK Zofia Kowalska, IK 7/45

8 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 8/45

9 PŁASKI MODEL TORU W PROGRAMIE ADAMS/Rail seminarium IK Zofia Kowalska, IK 9/45

10 POMIAR RECEPTANCJI NAWIERZCHNI KOLEJOWEJ Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 10/45

11 Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 11/45

12 Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 12/45

13 Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 13/45

14 ROZKŁAD NACISKU OSI NA PODKŁADACH Railroad Design and Rehabilitation, Technical Instructions, US army Corps of Engineers (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 14/45

15 LINIA UGIĘCIA SZYNY - WYZNACZONA ZA POMOCĄ MODELU Prof. Dr-Ing. Klaus Knothe, Berlin Dr-Ing. Yongfang Wu, Shenzhen/China Simulation des Uberrollvorgangs bei diskret gelagerten Schiene; Reihe 12 yerkehrstechnik/ Fahrzeugtechnik Nr. 412 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 15/45

16 LINIA UGIĘCIA SZYNY - WYZNACZONA ZA POMOCĄ MODELU Lu S., Arnold R., Farritor S., Fateh M., Carr G.: On the relationship between load and deflection in railroad track structure, _Conference_Proceedings. seminarium IK Zofia Kowalska, IK 16/45

17 PRZESTRZENNY DWUWARSTWOWY MODEL TORU W PROGRAMIE NUCARS (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 17/45

18 NAJCZĘŚCIEJ WYKORZYSTYWANY W SYMULACJACH HERTZOWSKI MODEL KONTAKTU PIONOWEGO KOŁA Z SZYNĄ Pression de Hertz --Jean-Jacques MILAN 21:39, 11 Nov 2004 (UTC) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 18/45

19 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 19/45

20 PASMA PRZENOSZENIA OBCIĄŻEŃ DYNAMICZNYCH W DYSKRETNYM MODELU PODSYBKI DLA BARDZO DUŻYCH PRĘDKOŚCI seminarium IK Zofia Kowalska, IK 20/45

21 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 21/45

22 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 22/45

23 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 23/45

24 ROZWIĄZANIA ZMNIEJSZAJĄCE SIŁY KONTAKTOWE ALSTOM (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 24/45

25 ROZWIĄZANIA ZMNIEJSZAJĄCE SIŁY KONTAKTOWE ORAZ DRGANIA SĄSIEDNICH BUDYNKÓW seminarium IK Zofia Kowalska, IK 25/45

26 ROZWIĄZANIA ZMNIEJSZAJĄCE SIŁY KONTAKTOWE ORAZ DRGANIA SZYN Vanguard Pandrol (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 26/45

27 SZTYWNOŚĆ NAWIERZCHNI KOLEJOWEJ - POWÓDŹ W AUSTRALII (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 27/45

28 SZTYWNOŚĆ NAWIERZCHNI KOLEJOWEJ - WIELKA BRYTANIA (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 28/45

29 PRZYTWIERDZENIE SPRĘŻYSTE SB4 (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 29/45

30 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 30/45

31 AMORTYZUJĄCA PRZEKŁADKA PODSZYNOWA VIP-POLYMERS LTD seminarium IK Zofia Kowalska, IK 31/45

32 SCHEMAT STANOWISKA DO BADANIA SKUTKÓW OBCIĄŻEŃ POWTARZALNYCH (WARIANT 1) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 32/45

33 SCHEMAT STANOWISKA DO BADANIA SKUTKÓW OBCIĄŻEŃ POWTARZALNYCH (WARIANT 2.) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 33/45

34 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 34/45

35 PUNKTY POMIARU PRZEMIESZCZEŃ PIONOWYCH I POPRZECZNYCH ODCINKA SZYNY W PRZYTWIERDZENIU seminarium IK Zofia Kowalska, IK 35/45

36 WYMAGANIA PN-EN DLA PRZYTWIERDZEŃ SPRAWDZANE W LABORATORIUM miary trwałości przytwierdzenia wg PN-EN :2003 oraz TSI przyrost sztywności przytwierdzenia < 25% zmiana siły docisku szyny w przytwierdzeniu < 20% zmiana oporu podłużnego szyny < 20% opór podłużny szyny > 7 (lub 9) kn siła docisku kn jeśli przekładka miękka to: tzw. współczynnik tłumienia obciążeń dynamicznych > 30% jeśli przekładka średnio-miękka to: tzw. współczynnik tłumienia obciążeń dynamicznych > 15% seminarium IK Zofia Kowalska, IK 36/45

37 WADY KONCEPCJI ORAZ SZCZEGÓŁOWYCH ZAPISÓW BADANIA TRWAŁOŚCI LABORATORYJNEJ PRZYTWIERDZEŃ WG PN-EN :2003 ORAZ TSI 1. Przemieszczenia badawcze zasadniczo inne od przemieszczeń w torze 2. Równoczesne badanie trwałości wszystkich elementów przytwierdzeń 3. Bardzo duża wartość składowej poprzecznej obciążenia badawczego 4. Brak procedur wzorcowania obciążenia badawczego 5. Sztywność przytwierdzenia nie jest wielkością jednoznacznie zdefiniowaną, a jej przyrost jest miarą trwałości. 6. Mała wrażliwość sztywności przytwierdzenia na miejscowe trwałe defekty 7. Wpływ temperatury i własności reologicznych na wynik pomiaru seminarium IK Zofia Kowalska, IK 37/45

38 CHARAKTERYSTYKA STATYCZNA PROTOTYPOWEJ PRZEKŁADKI PUR (ilustracja silnych właściwości wiskoelastycznych PUR) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 38/45

39 SZTYWNOŚĆ STATYCZNA VS. DYNAMICZNA POLIURETANOWYCH PRZEKŁADEK L.p. K stat K dyn (5 Hz) K dyn / K stat K dyn (10 Hz) 1 98,57 132,84 1,35 149, ,36 145,01 1,36 167, ,32 152,12 1,39 182, ,04 158,26 1,38 185, ,17 192,86 1,35 221, ,36 223,21 1,37 252, ,36 261,66 1,48 309, ,02 265,73 1,44 341, ,27 311,56 1,41 366,31 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 39/45

40 SCHEMAT STANOWISKA DO POMIARU TZW. WSPÓŁCZYNNIKA TŁUMIENIA DYNAMICZNYCH OBCIĄŻEŃ WG PN-EN seminarium IK Zofia Kowalska, IK 40/45

41 OPCJONALNE WG PN-EN POMIARY TRANSMITANCJI WYIZOLOWANYCH Z TORU PRZYTWIERDZEŃ seminarium IK Zofia Kowalska, IK 41/45

42 BADANIA TRWAŁOŚCI LABORATORYJNEJ PRZYTWIERDZENIA WG PN-EN (PO LEWEJ) ORAZ MODELU TORU (LIPSK, WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 42/45

43 BADANIA LABORATORYJNE TORU W RAMACH CONVURT PROJECT [WWW] seminarium IK Zofia Kowalska, IK 43/45

44 INNE PRZYKŁADY LABORATORYJNYCH BADAŃ TORU Japonia (WWW) Literatura dodatkowa: RPA (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 44/45

45 Zainteresowanym autorka poleca: Kowalska Z., Badania laboratoryjne przekładek podszynowych w przytwierdzeniach szyn kolejowych według norm CEN, Problemy Kolejnictwa, z. 152, , 2011 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 45/45