DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/158471

FEATURES OF STRESS-STRAIN STATE OF THE DUAL RAILWAY GAUGE

M. B. Kurhan, D. M. Kurhan, M. Y. Brazhnyk, D. L. Kovalskyi

Abstract


Purpose. The possibilities of railway transport for organizing transportation between the countries of the European Union and Ukraine are not fully utilized, since there are a number of technical differences in transport systems, namely: wheel gauge, characteristics of rolling stock, voltage in the contact network, dimensions, etc. One of the options in the organization of goods transportation in international traffic is the use of 1.435/1.520 mm dual gauge. The purpose of this study is to analyze the features of the stress-strain state of the combined construction of the track, first of all the changes in the operation of the under-sleeper base due to the use of a special design of reinforced concrete sleepers with simultaneous fastening of four rails. Methodology. To determine the stresses in the under-sleeper base, a spatial model of dynamic deformations of the railway track was chosen based on the elasticity theory. The movement on a railway track of a conventional construction (with sleepers Ш-1-1), accepted as a reference one, and along the track for combined movement, which differs from a standard using sleepers of type Ш2С-1, was considered. The main results of the calculations were the matrix of stresses in the under-sleeper base. Findings. The analysis of the results of the stresses simulation in the under-sleeper base of the dual gauge did not show their increase in absolute values, but revealed cyclical changes in the possible directions in deviation of ballast particles if there is a propensity for the occurrence of inelastic deformations in the ballast layer. Such a stress-strain state of the under-sleeper base, in turn, can lead to the appearance of deformations in the sleepers and the deterioration of the overall track geometry. Originality. The tasks of simulation got the further development of the track and rolling stock interaction, in particular to determine the stress-strain state of the under-sleeper base of the dual gauge. Practical value. The obtained results can be used to determine the timing of repair work on the sections with a combined track construction, justify the necessary degree of ballast consolidation, the feasibility of using the geogrids or special bonding materials.

Keywords


international rail transportation; railway track; dual gauge; railroad gage; track and rolling stock interaction; ballast

References


Arbuzov, M. A. (2013). Temperaturnyi interval zakriplennia plitei sumishchenoi bezstykovoi koliі. Zbirnik naukovih prac' of Donetsk Railway Transport Institute, 34, 133-141. (in Ukrainian)

Pluhin, A. A., Pluhin, A. M., Miroshnichenko, S. V., Kalinin, O. A., Liutyi, V. A., & Tulei, Y. L. (2015). Dosvid ekspluatatsii pruzhnykh reikovykh skriplen typu PRS i zalizobetonnykh shpal iz nymy. Ukrainski zaliznytsi, 3-4(21-22), 60-64. (in Ukrainian)

Domin, R. Y., & Domin, Y. V. (2017). Vprovadzhennia AGCS-tekhnolohii – shliakh do intehratsii zaliznyts Ukrainy v yevropeisku transportnu merezhu. Car Fleet, 5-6(122-123), 20-23. (in Ukrainian)

Avdieiev, S. (2014). Vasyl Kunytskyi: «Innovatsiina produktsiia dlia ukrainskykh zaliznyts». Ukrainski zaliznytsi, 10(16), 48-49. (in Ukrainian)

Kurhan, M. B., & Kurhan, D. M. (2016). Teoretychni osnovy vprovadzhennia vysokoshvydkisnoho rukhu poizdiv v Ukraini: monohrafiia. Dnipro: Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan. (in Ukrainian)

Martynov, I., Vitolberg, V., & Potapov, D. (2018). Parameters of Reliability of Reinforced Concrete Shapes in Different Operating Conditions. Collected Scientific Works of Ukrainian State University of Railway Transport, 175, 47-57. doi: 10.18664/1994-7852.175.2018.127076 (in Ukrainian)

Natsionalna transportna stratehiia Ukrainy na period do 2030 roku. Ministerstvo infrastruktury Ukrainy. Retrieved from https://mtu.gov.ua/news/28581.html (in Ukrainian)

Tekhnicheskie trebovaniya k konstruktsii zhelezobetonnykh shpal sovmeshchennoy kolei 1 520 mm i 1 435 mm : Pamyatka № P 755/5. (2003). Organisation for Co-operation Between Railways (OSJD). Warsaw. Retrieved from http://clc.am/9TOhyg (in Russian)

Uhoda pro asotsiatsiiu mizh ukrainoiu, z odniiei storony, ta yevropeiskym soiuzom, yevropeiskym spiv-tovarystvom z atomnoi enerhii i yikhnimy derzhavamy-chlenamy, z inshoi storony. Legislation of Ukraine. Retrieved from http://zakon.rada.gov.ua/laws/show/984_011 (in Ukrainian)

Cerniauskaite, L., Sakalauskas, К., & Massel, А. (2008). European-standard railway line between Vilnius and Kaunas. Environmental Engineering: The 7th International Conference (May 22–23, 2008). Vilnius. (in English)

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)

Fischer, S., & Németh, A. (2018). Special laboratory testing method for evaluation particle breakage of railway ballast material. Science and Transport Progress, 2(74), 87-102. doi: 10.15802/stp2018/130854 (in English)

Kurhan, M., & Kurhan, D. (2018). Problems of providing international railway transport. MATEC Web of Conferences, 230. doi: 10.1051/matecconf/201823001007 (in English)

Kurhan, М., & Kurhan, D. (2018, October). The Effectiveness Evaluation of International Railway Transportation in the Direction of «Ukraine – European Union». Transport Means 2018: Proceedings of 22nd Internati-onal Scientific Conference. Kaunas. (in English)

Kaewunruen, S., Janeliukstis, R., Freimanis, A., & Goto, K. (2018). Normalised curvature square ratio for detection of ballast voids and pockets under rail track sleepers. Journal of Physics: Conference Series, 1106. doi: 10.1088/1742-6596/1106/1/012002 (in English)

Pittman, R. (2017). Reforming and restructuring Ukrzaliznytsia: a crucial task for Ukrainian reformers. Science and Transport Progress. 1(67), 34-50. doi: 10.15802/stp2017/92775 (in English)

Rail Baltica. Vikipediją. Retrieved from https://lt.wikipedia.org/wiki/Rail_Baltica (in English)

Pshinko, О., Patlasov, О., Andrieiev, V., Arbuzov, М., Hubar, О., Hromova, О., & Markul, R. (2018, October). Research of Railway Crashed Stone Use of 40–70 mm Fraction. Transport Means 2018: Proceedings of 22nd International Scientific Conference. Kaunas. (in English)

Fischer, S., Nemeth, A., Harrach, D., & Juhasz, E. (2018). Specific assessment method of railway ballast particle degradation based on unique laboratory test. Science and Transport Progress, 3(75), 87-94. doi: 10.15802/stp2018/134655 (in English)

Szkoda, M. (2014). Assessment of reliability, availability and maintainability of rail gauge change systems. Eksploatacja i Niezawodnosc Maintenance and Reliability, 16(3), 422-432. (in English)

Sysyn, M., Gerber, U., Kovalchuk, V., & Nabochenko, O. (2018). The complex phenomenological model for prediction of inhomogeneous deformations of railway ballast layer after tamping works. Archives of Transport, 47(3), 91-107. doi: 10.5604/01.3001.0012.6512 (in English)


GOST Style Citations


  1. Арбузов, М. А. Температурний інтервал закріплення плітей суміщеної безстикової колії / М. А. Арбузов // Зб. наук. пр. Донец. ін-ту залізн. трансп. – Донецьк, 2013. – № 34. – С. 133–141.
  2. Досвід експлуатації пружних рейкових скріплень типу PRS і залізобетонних шпал із ними / А. А. Плугін, А. М. Плугін, С. В. Мірошніченко [та ін.] // Українські залізниці. – 2015. – № 3-4 (21-22). – С. 60–64.
  3. Дьомін, Р. Ю. Впровадження AGCS-технологій – шлях до інтеграції залізниць України в європейську транспортну мережу / Р. Ю. Дьомін, Ю. В. Дьомін // Вагонний парк. – 2017. – № 5-6 (122-123). – С. 20–23.
  4. Авдєєв, С. Василь Куницький: «Інноваційна продукція для українських залізниць» / С. Авдєєв // Українські залізниці. – 2014. – № 10 (16). – C. 48–49.
  5. Курган, М. Б. Теоретичні основи впровадження високошвидкісного руху поїздів в Україні : монографія / М. Б. Курган, Д. М. Курган ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпро : ДНУЗТ, 2016. – 283 с.
  6. Мартинов, І. Е. Параметри надійності роботи залізобетонних шпал у різних експлуатаційних умовах / І. Е. Мартинов, В. Г. Вітольберг, Д. О. Потапов // Зб. наук. пр. Укр. держ. ун-ту залізн. трансп. – Харків, 2018. – Вип. 175. – С. 47–57. doi: 10.18664/1994-7852.175.2018.127076
  7. Національна транспортна стратегія України на період до 2030 року [Електронний ресурс] // М-во інфраструктури України. – Режим доступу: https://mtu.gov.ua/news/28581.html – Назва з екрана. – Перевірено : 22.01.2019.
  8. Технические требования к конструкции железобетонных шпал совмещенной колеи 1 520 мм и 1 435 мм [Електронний ресурс] : Памятка № P 755/5 // Организация сотрудничества железных дорог (ОСЖД). – Варшава, 2003. – Режим доступу: http://clc.am/9TOhyg – Назва з екрана. – Перевірено : 23.01.2019.
  9. Угода про асоціацію між Україною, з однієї сторони, та Європейським Союзом, європейським співтовариством з атомної енергії і їхніми державами-членами, з іншої сторони [Електронний ресурс] // Законодавство України. – Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/laws/show/984_011 – Назва з екрана. – Перевірено : 23.01.2019.
  10. Cerniauskaite, L. European-standard railway line between Vilnius and Kaunas / L. Cerniauskaite, K. Sakalauskas, A. Massel // Environmental Engineering : The 7th International Conference (May 22–23, 2008). – Vilnius, Lithuania, 2008. – Р. 1125–1129.
  11. Fischer, S. Breakage Test of Railway Ballast Materials with New Laboratory Method / S. Fischer // Periodica Polytechnica Civil Engineering. – 2017. – Vol. 61, No. 4. – Р. 794–802. doi: 10.3311/ppci.8549
  12. Fischer, S. Special laboratory testing method for evaluation particle breakage of railway ballast material / S. Fischer, A. Németh // Наука та прогрес транспорту. – 2018. – № 2 (74). – С. 87–102. doi: 10.15802/stp2018/130854
  13. Kurhan, M. Problems of providing international railway transport / M. Kurhan, D. Kurhan // MATEC Web of Conf. – 2018. – Vol. 230. doi: 10.1051/matecconf/201823001007
  14. Kurhan, M. The Effectiveness Evaluation of International Railway Transportation in the Direction of «Ukraine – European Union» / M. Kurhan, D. Kurhan // Transport Means 2018 : Proc. of the 22nd Intern. Sci. Conf. (Oct. 03–05, 2018, Trakai, Lithuania). – Kaunas, 2018. – Pt. I. – Р. 145–150.
  15. Normalised curvature square ratio for detection of ballast voids and pockets under rail track sleepers / S. Kaewunruen, R. Janeliukstis, A. Freimanis, K. Goto // Journal of Physics: Conf. Series. – 2018. – Vol. 1106. doi: 10.1088/1742-6596/1106/1/012002
  16. Pittman, R. Reforming and restructuring Ukrzaliznytsia: a crucial task for Ukrainian reformers / R. Pittman // Наука та прогрес транспорту. – 2017. – № 1 (67). – С. 34–50. doi: 10.15802/stp2017/92775
  17. Rail Baltica [Електронний ресурс] // Vikipediją. – Режим доступу: https://lt.wikipedia.org/wiki/Rail_Baltica – Назва з екрана. – Перевірено : 23.01.2019.
  18. Research of Railway Crashed Stone Use of 40–70 mm Fraction / О. Pshinko, О. Patlasov, V. Andrieiev [et al.] // Transport Means 2018 : Proc. of the 22nd Intern. Sci. Conf. (Oct. 03–05, 2018, Trakai, Lithuania). – Kaunas, 2018. – Pt. I. – Р. 170–178.
  19. Specific assessment method of railway ballast particle degradation based on unique laboratory test / S. Fischer, A. Nemeth, D. Harrach, E. Juhasz // Наука та прогрес транспорту. – 2018. – № 3 (75). – С. 87–94. doi: 10.15802/stp2018/134655
  20. Szkoda, M. Assessment of reliability, availability and maintainability of rail gauge change systems / М. Szkoda // Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. – 2014. – Vol. 16 (3). – Р. 422–432.
  21. The complex phenomenological model for prediction of inhomogeneous deformations of railway ballast layer after tamping works / M. Sysyn, U. Gerber, V. Kovalchuk, O. Nabochenko // Archives of Transport. – 2018. – № 47(3). – Р. 91–107. doi: 10.5604/01.3001.0012.6512




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

 

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