Science and Transport Progress
Published October 25, 2016 | Version v1
Journal article Open

ОСНОВИ МАТЕМАТИЧНОГО ОПИСУ ХВИЛЬОВОЇ МОДЕЛІ ПОШИРЕННЯ НАПРУЖЕНЬ У ЗАЛІЗНИЧНІЙ КОЛІЇ

Authors/Creators

  • 1. Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Ukraine

Description

Мета. В сучасних наукових дослідженнях неодноразово наводились практичні приклади виникнення динамічних ефектів роботи залізничної колії, які виходять за межі статичних розрахункових схем. Особливої актуальності такі питання набувають на ділянках, де швидкість руху поїздів наближається до швидкостей розповсюдження хвиль у шарах підрейкової основи. Адекватним інструментом для вивчення таких питань може бути застосування хвильової теорії поширення напружень. Метою цієї роботи є створення математичного опису основних принципів хвильової моделі поширення напружень у залізничній колії, які можуть бути використані як основа для практичних розробок відповідних розрахункових систем. Методика. Модель напружено-деформованого стану залізничної колії на основі хвильової теорії поширення напружень полягає в поєднанні рівнянь геометрії обрису частини простору системи, що залучена до взаємодії на дану мить часу, і рівнянь динамічної рівноваги її деформації. Розв’язання задачі базується на використанні законів теорії пружності. Фронт хвилі описується рівняннями еліпсоїда. При визначенні зміни в часі положення поверхні еліпсоїда застосовується векторний підхід. Результати. Рівняння геометрії руху хвилі визначають обсяги речовини шарів підрейкової основи, які беруть участь у взаємодії на дану мить. Визначення динамічної рівноваги деформованого стану простору, обмеженого фронтом хвилі, дає змогу розрахувати як самі напруження й деформації, так і їх зміну за час сприйняття навантаження. Таким чином, у роботі отримані математичні описи процесів, що мають місце при сприйнятті навантаження елементами залізничної колії при високих швидкостях руху. Наукова новизна. Набули подальший розвиток задачі моделювання взаємодії колії та рухомого складу, зокрема, з урахуванням динамічного прогину підрейкової основи. Вперше подані основи математичного опису хвильової моделі поширення напружень в залізничній колії, які можуть бути використані для виконання практичних розрахунків. Практична значимість. Отримані автором дані можуть бути використані для обґрунтування конструкції колії або встановлення відповідних значень допустимих швидкостей для впровадження руху поїздів із високими швидкостями.

Files

84032-Article Text-182287-1-10-20161216.pdf

Files (1.8 MB)

Name Size Download all
md5:3e9bcb870fc92b37e4f9aaaa40eb8cee
1.8 MB Preview Download

Additional details

Related works

Is identical to
Journal article: http://stp.diit.edu.ua/article/view/84032 (URL)

References

  • Brandl, Kh., & Paulmichl, A. (2007). Vzaimodeystviye osnovaniy i sooruzheniy vysokoskorostnykh zheleznykh dorog. Razvitiye gorodov i geotekhnicheskoye stroitelsttvo – Urban Development and Geotechnical Construction, 11, 157-164.
  • Danilenko, E. I. (2010). Zaliznychna koliia. Tom 2. Kyiv: Inpres.
  • Danilenko, E. I. (2015). Novitni doslidzhennia bichnoi pruzhnosti reikovykh nytok pry spilnii dii vertykalnykh i horyzontalnykh syl. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 6, 65-77. doi:10.15802/stp2015/57021
  • Danilenko, E. I., & Rybkin, V. V. (2004). Pravyla rozrakhunkiv zaliznychnoi kolii na mitsnist i stiikist: TsP-0117. Kyiv: Transport Ukrainy.
  • Kolskiy, G. (1955). Volny napryazheniya v tverdykh telakh. Moscow: Inostrannaya literatura.
  • Kurhan, D. (2015). Modelirovaniye vzaimodeystviya puti i podvizhnogo sostava s uchetom vremeni progiba podrelsovogo osnovaniya. Proyektirovaniye razvitiya regionalnoy seti zheleznykh dorog, 3, 167-175.
  • Kurhan, N. B. (2015). Predposylki sozdaniya vysokoskorostnykh magistraley v Ukraine. Ukrainski zaliznytsi – Ukrainian Railways, 5-6, 16-21.
  • Landau, L. D., & Lifshits, L. D. (1987). Teoreticheskaya fizika. T. VII. Elastic theory. Moscow: Nauka.
  • Verkhovna Rada Ukrainy . Transportna stratehiia Ukrainy na period do 2020 roku. Verkhovna Rada Ukrainy, Retrieved from http://zakon1.rada.gov.ua/laws/show/2174-2010-%D1%80
  • Ukraine-EU Association Agreement . Uhoda pro asotsiatsiiu mizh Ukrainoiu, z odniiei storony, ta Yevropeiskym Soiuzom, yevropeiskym spivtovarystvom z atomnoi enerhii i yikhnimy derzhavamy-chlenamy, z inshoi storony. Ukraine-EU Association Agreement, Retrieved from http://www.kmu.gov.ua/kmu/docs/EA/00_Ukraine-EU_Association_Agreement_%28body%29.pdf
  • Connolly, D. P., & Forde, M. C. (2015). Use of Conventional Site Investigation Parameters to Calculate Critical Velocity of Trains from Rayleigh Waves. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2476, 32-36. doi:10.3141/2476-05
  • Fischer, S. (2015). Investigation of inner shear resistance of geogrids built under granular protection layers and railway ballast. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 5, 97-106. doi:10.15802/stp2015/53169
  • Fisher, Sz., (2015). A vasúti zúzottkövek aprózódásvizsgálata egyedi laboratóriumi módszerrel. Sínek Világa, 57(3), 12-19.
  • Kurhan, D. M. (2015). Features of perception of loading elements of the railway track at high speeds of the movement. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 2, 136-145. doi:10.15802/stp2015/42172
  • Mosayebi, S., Zakeri, J., & Esmaeili, M. (2016). Some Aspects of Support Stiffness Effects on Dynamic Ballasted Railway Tracks. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 60(3), 427-436. doi:10.3311/PPci.7933
  • Oliver, T., Wayne, M., & Kwon, J. (2016). Mechanical Stabilization of Unbound Layers to Increase Pavement Performance and Incorporation of Benefits into ME analysis. Procedia Engineering, 143, 896-910. doi:10.1016/j.proeng.2016.-06.153
  • Petrenko, V., & Sviatko, I. . Simulation of subgrade embankment on weak base. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 4(4), 198-204. doi:10.15802/stp2015/49286
  • Krylov, V. V., Dawson, A. R., Heelis, M. E., & Collop, A. C. (2000). Rail movement and ground waves caused by high-speed trains approaching track-soil critical velocities. Proc. of The Institution of Mechanical Engineers. Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 214(2), 107-116. doi:10.1243/0954409001531379
  • Kouroussis, G., Connolly, D. P., Olivier, B., Laghrouche, O., & Costa, P. A. (2016). Railway cuttings and embankments: Experimental and numerical studies of ground vibration. Science of the Total Environment, 557, 110-122. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.03.016
  • Ruiz, J. F., Costa, P. A., Calçada, R., Rodríguez Luis, E. M., , & Colaço, A. (2016). Study of ground vibrations induced by railway traffic in a 3D FEM model formulated in the time domain: experimental validation. Structure and Infrastructure Engineering, 2016, 1-13. doi:10.1080/15732479.2016.1172649
  • Woldringh, R. F., & New, B. M. (1999). Embankment design for high speed trains on soft soils. Paper presented at 12th European Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering