DOI: https://doi.org/10.15802/stp2018/134655

SPECIFIC ASSESSMENT METHOD OF RAILWAY BALLAST PARTICLE DEGRADATION BASED ON UNIQUE LABORATORY TEST

S. Fischer, A. Nemeth, D. Harrach, E. Juhasz

Abstract


Purpose. There are specific, standardized laboratory test methods to assess railway ballast particle degradation; they are the Los Angeles (EN 1097-2) and the Micro-Deval abrasion (EN 1097-1) tests. These testing methods can’t take into consideration the real railway stress-strain circumstances of ballast materials, and they particles. In this paper the authors represent a specific laboratory fatigue breakage test of railway ballast materials. With this kind of testing method, the deterioration process of railway ballast particles can be assessed more realistic and precisely. Methodology. A special layer structure is built-up with elastic sublayer system and 30 cm thick ballast samples (from two different type andesite base rocks) that is loaded by dynamic, pulsating forces. Particle size distribution functions have to be recorded before and after a more million cycle fatigue test, but intermediate measurements are also executed. The measured data should be processed, and different parameters have to be calculated that are offered by international literature and researches. The test doesn’t consider the particle breakage due to hand-made and machine-made tamping, but it can simulate particle degradation due to more years’ railway traffic in laboratory circumstances. Findings. There is a development after the R&D work made and published in 2014: in 2017 and 2018 years the ballast particle deterioration process is given according to more intermediate fatigue cycles with individual measurements, that show more precise «picture» about the full particle degradation, i.e. breakage process. The authors give more precise correlation functions between the calculated parameters and load cycles during fatigue. Originality. The paper summed up the results of a specific developed laboratory test method for assessment of the breakage process of railway ballast particles according to two different railway ballast materials from andesite base rocks. Practical value. The results help with the calculation of approximate time interval of required ballast screening (cleaning) work in the future. This research is supported by the ÚNKP-17-4 New National Excellence Program of Ministry of Human Capacities.


Keywords


railway ballast material; particle degradation & breakage; specific laboratory test method; dynamic fatigue test

Full Text:

PDF

References


Ambrus, K., & Pallós, І. (2012). Útépítési zúzottkövek és zúzottkavicsok aszfaltkeverékek gyártásához, felületi bevonatok készítéséhez. Retrieved from http: //docplayer.hu/9502775-Utepitesi-zuzottkovek-es-zuzottkavicsok-aszfaltkeverekek-gyartasahoz-feluleti-bevonatok-keszitesehez.html (in Hungarian)

Arangie, P. B. D. (1997). The influence of ballast fouling on the resilient behaviour of the ballast pavement layer. Proceedings of 6th International Heavy Haul Railway Conference (Cape Town, April 6-10), 241-256. (in English)

Claisse, P., & Calla, C. (2006). Rail ballast: conclusions from a historical perspective. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Transport, 159(2), 69-74. doi: 10.1680/tran.2006.159.2.69 (in English)

Douglas, S. C. (2013). Ballast Quality and Breakdown during Transport. 2013 Joint Rail Conference: Confe-rence Paper (Knoxville, Tennessee, USA, April 15-18).doi: 10.1115/JRC2013-2553 (in English)

TL DBS 918 061: Technische Lieferbedingungen Gleisschotter. TL DBS 918 061: Technical delivery conditions Railway ballast. (2006). Berlin, 2006/08. (in German)

Fischer, S. (2015). A vasúti zúzottkövek aprózódásvizsgálata egyedi laboratóriumi módszerrel. Sínek Világa, 57(3), 12-19. (in Hungarian)

Fischer, S. (2017). Breakage Test of Railway Ballast Materials with New Laboratory Method. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 61(4), 794-802. doi: 10.3311/PPci.8549 (in English)

Gálos, M., Kárpáti, L., & Szekeres, D. (2011). Ágyazati kőanyagok: A kutatás eredményei. 2 rész. Sínek Világa, 55(1), 6-13. (in Hungarian).

Indraratna, B., Salim, W., & Rujikiatkamjorn, C. (2011). Advanced rail geotechnology – Ballasted track. London: CRC Press. (in English)

Kausay, T. (2011). Adalékanyagok kőzetfizikai tulajdonságai. Út- és hídépítési műszaki előírások és alkalmazási tapasztalataik. Budapest. Retrived from http://www.betonopus.hu/szakmernoki/kozut-2-adalekanyag-kozetfizika.pdf (in Hungarian)

Kausay, T. (2008). Zúzott betonadalékanyagok kőzetfizikai tulajdonságai a szabályozásban. Mérnökgeológia Kőzetmechanika, 259-270. (in Hungarian)

Lichtberger, B. (2005). Track compendium: Formation, Permanent Way, Maintenance, Economics. Hamburg: Eurailpress Tetzlaff-Hestra GmbH & Co. (in English)

A 102345/1995 PHMSZ előírás 3. számú módosítása (Modification 3 in MÁV 102345/1995 PHMSZ. ’Railway substructure and ballast quality acceptance regulations instruction’), MÁV (2008). (in Hungarian)

A 102345/1995 PHMSZ előírás 4. számú módosítása. (Modification 4 in MÁV 102345/1995 PHMSZ. ’Railway substructure and ballast quality acceptance regulations instruction’), MÁV (2010). (in Hungarian)

Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 1. rész: A kopásállóság vizsgálata (mikro-Deval). (Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Determination of the resistance to wear (micro-Deval), MSZ EN 1097-1:2012 (2012). (in Hungarian)

Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 2. rész: Az aprózódással szembeni ellenállás meghatározása. (Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Methods for the determination of resistance to fragmentation), MSZ EN 1097-2:2010 (2010). (in Hungarian)

Kőanyaghalmazok vasúti ágyazathoz. (Aggregates for railway ballast). MSZ EN 13450:2003 (2003). (in Hungarian)

Kőanyaghalmazok termikus tulajdonságainak és időjárás-állóságának vizsgálati módszerei. 2. rész: Magnézium-szulfátos eljárás. MSZ EN 1367-2 (2010). (in Hungarian)

Kőanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata. 3. rész: A szemalak meghatározása. Lemezességi szám. MSZ EN 933-3 (2012). (in Hungarian)

Paiva, C. E. L., Pereira, M. L., & Pimentel, L. L. (2017). Study Of Railway Ballast Fouling By AbrasionOriginated Particles. Railway Engineering: Proc. of the 14th Intern. Conf. (Edinburgh, Scotland, UK, 21st-22nd June 2017). (in English)

Sadeghi, J. M., Zakeri, J. Ali, & Najar, M. E. M. (2016). Developing Track Ballast Characteristic Guideline In Order To Evaluate Its Performanc. International Journal of Railway, 9(2), 27-35. doi: 10.7782/IJR.2016.9.2.027 (in English)

Track ballast in Austria: Parts 1, 2, 3, 1-11. Retrived from https://www.plassertheurer.com/fileadmin/ user_upload/Mediathek/Publikationen/ri_12888990.pdf (in English)


GOST Style Citations


  1. Ambrus, K. Útépítési zúzottkövek és zúzottkavicsok aszfaltkeverékek gyártásához, felületi bevonatok készítéséhez [Electronic resource] / К. Ambrus, І. Pallós. – 2012. – Available at: http://docplayer.hu/9502775-Utepitesi-zuzottkovek-es-zuzottkavicsok-aszfaltkeverekek-gyartasahoz-feluleti-bevonatok-keszitesehez.html – Title from the screen. – Accessed : 11.06.2018.
  2. Arangie, P. B. D. The influence of ballast fouling on the resilient behaviour of the ballast pavement layer // Proc. of 6th Intern. Heavy Haul Railway Conf. (Cape Town, 1997, April 6–10). – Cape Town, 1997. – Р. 241–256.
  3. Claisse, P. Rail ballast: conclusions from a historical perspective / P. Claisse, C. Calla // Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Transport. – 2006. – Vol. 159. – Іss. 2. – P. 69–74. doi: 10.1680/tran.2006.159.2.69
  4. Douglas, S. C. Ballast Quality and Breakdown during Tamping / S. Caleb Douglas // 2013 Joint Rail Conference: Conf. Paper (Knoxville, Tennessee, USA, April 15–18, 2013). – 2013. doi: 10.1115/JRC2013-2553
  5. DB. «TL DBS 918 061: Technische Lieferbedingungen Gleisschotter» (TL DBS 918 061: Technical delivery conditions Railway ballast). – Berlin, 2006/08.
  6. Fischer, Sz. A vasúti zúzottkövek aprózódásvizsgálata egyedi laboratóriumi módszerrel / Sz. Fischer // Sínek Világa. – 2015. – Vol. 57, No. 3. – P. 12–19.
  7. Fischer, Sz. Breakage Test of Railway Ballast Materials with New Laboratory Method / Szabolcs Fischer // Periodica Polytechnica Civil Engineering. – 2017. – Vol. 61, No. 4. – P. 794–802. doi: 10.3311/PPci.8549
  8. Gálos, M. Ágyazati kőanyagok: A kutatás eredményei. 2 rész. / М. Gálos, L. Kárpáti, D. Szekeres // Sínek Világa. – 2011. – Vol. 55, No. 1. – P. 6–13.
  9. Indraratna, B. Advanced rail geotechnology – Ballasted track / Buddhima Indraratna, Wadud Salim, Cholachat Rujikiatkamjorn. – London : CRC Press, 2011. – 432 р.
  10. Kausay, T. Adalékanyagok kőzetfizikai tulajdonságai. Út- és hídépítési műszaki előírások és alkalmazási tapasztalataik [Electronic resource] / Т. Kausay. – Budapest, 2011. – Available at: http://www.betonopus.hu/szakmernoki/kozut-2-adalekanyag-kozetfizika.pdf – Title from the screen. – Accessed : 11.06.2018.
  11. Kausay, T. Zúzott betonadalékanyagok kőzetfizikai tulajdonságai a szabályozásban / Т. Kausay // Mérnökgeológia Kőzetmechanika 2008. – Budapest, 2008. – Р. 259–270.
  12. Lichtberger, B. Track compendium: Formation, Permanent Way, Maintenance, Economics / В. Lichtberger. – Hamburg : Eurailpress Tetzlaff-Hestra GmbH & Co, 2005. – 634 р.
  13. MÁV. «A 102345/1995 PHMSZ előírás 3. számú módosítása» (Modification 3 in MÁV 102345/1995 PHMSZ. Railway substructure and ballast quality acceptance regulations instruction). – Budapest, 2008. – 5 р.
  14. MÁV. «A 102345/1995 PHMSZ előírás 4. számú módosítása». (Modification 4 in MÁV 102345/1995 PHMSZ. Railway substructure and ballast quality acceptance regulations instruction). – Budapest, 2010. – 14 р.
  15. MSZ EN 1097-1:2012. «Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 1. rész: A kopásállóság vizsgálata (mikro-Deval)». (Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Determination of the resistance to wear (micro-Deval). – Budapest, 2012. – 35 р.
  16. MSZ EN 1097-2:2010. «Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 2. rész: Az aprózódással szembeni ellenállás meghatározása». (Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Methods for the determination of resistance to fragmentation). – Budapest, 2010. – 35 р.
  17. MSZ EN 13450:2003. «Kőanyaghalmazok vasúti ágyazathoz». (Aggregates for railway ballast). – Budapest, 2003. – 33 р.
  18. MSZ EN 1367-2: Kőanyaghalmazok termikus tulajdonságainak és időjárás-állóságának vizsgálati módszerei. 2. rész: Magnézium-szulfátos eljárás. – Budapest, 2010. – 16 р.
  19. MSZ EN 933-3: Kőanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata. 3. rész: A szemalak meghatározása. Lemezességi szám. – Budapest, 2012. – 12 р.
  20. Paiva, C. E. L. Study of Railway Ballast Fouling by Abrasion-Originated Particles / Cassio E. L. de Paiva, Mauro L. Pereira, Lia L. Pimentel // Railway Engineering – 2017 : Proc. of the 14th Intern. Conf. (Edinburgh, Scotland, UK, 21st–22nd June 2017). – Edinburgh, 2017.
  21. Sadeghi, J. M. Developing Track Ballast Characteristic Guideline In Order To Evaluate Its Performanc / J. M. Sadeghi, J. Ali Zakeri, M. Emad Motieyan Najar // International Journal of Railway. – 2016. – Vol. 9. – Іss. 2. – P. 27–35. doi: 10.7782/IJR.2016.9.2.027
  22. Track ballast in Austria: Parts 1, 2, 3 [Electronic resource]. – P. 1–11. – Available at: https://www.plassertheurer.com/fileadmin/user_upload/Mediathek/Publikationen/ri_12888990.pdf – Title from the screen. – Accessed : 14.05.2018




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)