ul. J. Chłopickiego 50 04-275 Warszawa Zofia KOWALSKA Laboratorium Badań Materiałów i Elementów Konstrukcji IK tel. (22) 47-31-373 zkowalska@ikolej.pl Modelowanie toru kolejowego, badania laboratoryjne i projektowanie przytwierdzeń szyn - stan wiedzy oraz wymagania TSI seminarium IK Zofia Kowalska, IK 1/45
ZAWARTOŚĆ Dynamika kolejowa stan wiedzy, analityczne i komputerowe metody modelowania a Wymagania TSI oraz normy CEN: PN-EN 13146-1:2003 Cz. 1: Określenie oporu podłużnego szyny (oryg.) PN-EN 13146-3:2003 Cz. 3: Określenie tłumienia obciążeń dynamicznych (oryg.) PN-EN 13146-4:2003 Cz. 4: Skutki obciążeń powtarzalnych (oryg.) PN-EN 13146-7:2003 Cz. 7: Określenie siły docisku (oryg.) PN-EN 13146-8:2005 Cz. 8: Badania eksploatacyjne PN-EN 13146-9:2010 Cz. 9: Określenie sztywności (oryg.) PN-EN 13481-2:2004 Cz. 2: Systemy przytwierdzeń do podkładów betonowych PN-EN 13481-5:2004 Cz. 5: Systemy przytwierdzeń w torze o nawierzchni bezpodsypkowej PN-EN13481-7:2004 Cz. 7: Systemy przytwierdzeń specjalnych w rozjazdach i skrzyżowaniach oraz szyn kierownic (oryg.) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 2/45
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
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
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), 277-293, 1973. seminarium IK Zofia Kowalska, IK 5/45
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, 2004. seminarium IK Zofia Kowalska, IK 6/45
ADAMS/Rail seminarium IK Zofia Kowalska, IK 7/45
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 8/45
PŁASKI MODEL TORU W PROGRAMIE ADAMS/Rail seminarium IK Zofia Kowalska, IK 9/45
POMIAR RECEPTANCJI NAWIERZCHNI KOLEJOWEJ Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 10/45
Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 11/45
Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 12/45
Coenraad Esveld Modern railway track 2nd ed. MRT-Productions, 2001 (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 13/45
ROZKŁAD NACISKU OSI NA PODKŁADACH Railroad Design and Rehabilitation, Technical Instructions, US army Corps of Engineers (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 14/45
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
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, http://www.arema.org/files/library/ 2008_Conference_Proceedings. seminarium IK Zofia Kowalska, IK 16/45
PRZESTRZENNY DWUWARSTWOWY MODEL TORU W PROGRAMIE NUCARS (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 17/45
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
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 19/45
PASMA PRZENOSZENIA OBCIĄŻEŃ DYNAMICZNYCH W DYSKRETNYM MODELU PODSYBKI DLA BARDZO DUŻYCH PRĘDKOŚCI seminarium IK Zofia Kowalska, IK 20/45
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 21/45
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 22/45
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 23/45
ROZWIĄZANIA ZMNIEJSZAJĄCE SIŁY KONTAKTOWE ALSTOM (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 24/45
ROZWIĄZANIA ZMNIEJSZAJĄCE SIŁY KONTAKTOWE ORAZ DRGANIA SĄSIEDNICH BUDYNKÓW seminarium IK Zofia Kowalska, IK 25/45
ROZWIĄZANIA ZMNIEJSZAJĄCE SIŁY KONTAKTOWE ORAZ DRGANIA SZYN Vanguard Pandrol (www) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 26/45
SZTYWNOŚĆ NAWIERZCHNI KOLEJOWEJ - POWÓDŹ W AUSTRALII (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 27/45
SZTYWNOŚĆ NAWIERZCHNI KOLEJOWEJ - WIELKA BRYTANIA (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 28/45
PRZYTWIERDZENIE SPRĘŻYSTE SB4 (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 29/45
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 30/45
AMORTYZUJĄCA PRZEKŁADKA PODSZYNOWA VIP-POLYMERS LTD seminarium IK Zofia Kowalska, IK 31/45
SCHEMAT STANOWISKA DO BADANIA SKUTKÓW OBCIĄŻEŃ POWTARZALNYCH (WARIANT 1) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 32/45
SCHEMAT STANOWISKA DO BADANIA SKUTKÓW OBCIĄŻEŃ POWTARZALNYCH (WARIANT 2.) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 33/45
seminarium IK Zofia Kowalska, IK 34/45
PUNKTY POMIARU PRZEMIESZCZEŃ PIONOWYCH I POPRZECZNYCH ODCINKA SZYNY W PRZYTWIERDZENIU seminarium IK Zofia Kowalska, IK 35/45
WYMAGANIA PN-EN DLA PRZYTWIERDZEŃ SPRAWDZANE W LABORATORIUM miary trwałości przytwierdzenia wg PN-EN 13146-4:2003 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 16 24 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
WADY KONCEPCJI ORAZ SZCZEGÓŁOWYCH ZAPISÓW BADANIA TRWAŁOŚCI LABORATORYJNEJ PRZYTWIERDZEŃ WG PN-EN 13146-4:2003 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
CHARAKTERYSTYKA STATYCZNA PROTOTYPOWEJ PRZEKŁADKI PUR (ilustracja silnych właściwości wiskoelastycznych PUR) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 38/45
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 1,35 149,96 2 106,36 145,01 1,36 167,39 3 109,32 152,12 1,39 182,36 4 115,04 158,26 1,38 185,37 5 143,17 192,86 1,35 221,62 6 162,36 223,21 1,37 252,70 7 176,36 261,66 1,48 309,03 8 185,02 265,73 1,44 341,42 9 220,27 311,56 1,41 366,31 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 39/45
SCHEMAT STANOWISKA DO POMIARU TZW. WSPÓŁCZYNNIKA TŁUMIENIA DYNAMICZNYCH OBCIĄŻEŃ WG PN-EN 13146-3 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 40/45
OPCJONALNE WG PN-EN 13146-9 POMIARY TRANSMITANCJI WYIZOLOWANYCH Z TORU PRZYTWIERDZEŃ seminarium IK Zofia Kowalska, IK 41/45
BADANIA TRWAŁOŚCI LABORATORYJNEJ PRZYTWIERDZENIA WG PN-EN (PO LEWEJ) ORAZ MODELU TORU (LIPSK, WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 42/45
BADANIA LABORATORYJNE TORU W RAMACH CONVURT PROJECT [WWW] seminarium IK Zofia Kowalska, IK 43/45
INNE PRZYKŁADY LABORATORYJNYCH BADAŃ TORU Japonia (WWW) Literatura dodatkowa: RPA (WWW) seminarium IK Zofia Kowalska, IK 44/45
Zainteresowanym autorka poleca: Kowalska Z., Badania laboratoryjne przekładek podszynowych w przytwierdzeniach szyn kolejowych według norm CEN, Problemy Kolejnictwa, z. 152, 228 249, 2011 seminarium IK Zofia Kowalska, IK 45/45