DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/171297

IMPACT OF CARS WITH 25 TF/AXLE LOAD ON THE TRACK CONDITION

О. M. Patlasov, E. M. Fedorenko

Abstract


Purpose. The research is aimed at determining changes in the state of the geometrical parameters of the railway track, depending on the passing tonnage in dynamic interaction with the 25 tf/axle load rolling stock. Methodology. For data acquisition, the authors carried out a statistical analysis of the indicators of digital measurements of the track condition by KVL-P track-measuring cars. Using the program of calculating the mean-square deviation of the geometric parameters of the track, the deviation of the track parameters within the test sections was estimated. Findings. During the observation period it was found that on average the intensity of track strain accumulation increases. However, according to the results of the factor dispersion analysis with 0.95 probability, it is impossible to unequivocally state the impact of the factor of using the cars with an axial load of up to 25 tf/axle on the deterioration of the track condition parameters. Herewith it should be noted that the share of cargo carried in the cars with axial load of up to 25 tf/axle during the observation period was less than one per cent. According to the values of the mean-square deviation, the state of the geometrical parameters of the track and their predicted changes were estimated, which showed that the increased axial load will lead to decreased life of the rails, which are the most expensive elements of the track structure, shortened service life of the railroad switches and increased labor costs for workers involved in track repair and maintenance. The corresponding reduction of inter-repair periods, which corresponds to the standards, is projected. In order for heavy-duty wagons not to destroy the infrastructure, there must be at least two limitations: by the types of goods transported and by the speed of movement. Originality. The authors conducted a study to assess the impact of cars with 25 tf/axle load on the state of the geometric parameters of the railway track and proposed solutions to the issue of introducing the 25 tf/axle load rolling stock in Ukraine. Practical value. On the basis of the obtained results it is possible to estimate the impact of the axial load on the intensity of the track condition changes and to predict the reduction of inter-repair periods in connection with the track deterioration and in accordance with the train speed restriction.


Keywords


railway track; cost standards; stress; vertical and lateral forces; axle load

References


Verigo, M. F., & Kogan, A. Y. (1986). Vzaimodeystvie puti i podvizhnogo sostava. Moskow: Transport. (in Russian)

Vliyanie vysokikh osevykh nagruzok na rezhim raboty puti. (1990). Zheleznye dorogi. ISSO transportnykh magistraley: Ekspress-informatsiya, 43, 16-18. (in Russian)

Patlasov, A. M. (1991). Vliyanie osevoy nagruzki, vida promezhutochnykh remontov puti i srokov ikh provedeniya na soprotivlenie dvizheniyu podvizhnogo sostava. Issledovanie vzaimodeystviya puti i pod-vizhnogo sostava, 283(32), 39-45. (in Russian)

Amelin, S. V., Smirnov, M. P., Blazhko, L. I., & Smirnov, V. I. (1982). Intensivnost nakopleniya ostatochnykh deformatsiy puti pri vozdeystvii vagonnoy nagruzki 250 Kn/os. Leningrad. (in Russian)

Kiesova, L. O., Promoskal, V. I., & Chervonyi, V. V. (2018). Metrolohiia ta standartyzatsiia v teploenerhetytsi: pidruchnyk. Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho. Retrieved from https://bitly.su/yBfp9N

Patlasov, A. M. (1991). Sovershenstvovanie sistemy planirovaniya remontov zheleznodorozhnogo puti. (Dysertatsiia kandydata tekhnichnykh nauk). Petersburg State Transport University, St. Petersburg. (in Russian)

Polozhennia pro provedennia planovo-zapobizhnykh remontno-koliinykh robit na zaliznytsiakh Ukrainy: TsP-0287. (2015). Kyiv. (in Ukrainian)

Dyrektyva (IeS) 2016/797 Yevropeiskoho Parlamentu ta Rady vid 11 travnia 2016 pro interoperabelnist zaliznychnoi systemy v ramkakh Yevropeiskoho Soiuzu. (2016). Retrieved from http://doszt.gov.ua/content/media/Direktiva-797-UA.pdf (in Ukrainian)

Rybkin, V. V., Patlasov, A. M., & Klimov, V. I. (1988). Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie puti pri vzaimodeystvii vagonov s povyshennoy osevoy nagruzkoy, Problemy mekhaniki zheleznodorozhnogo transporta. Povyshenie nadezhnosti i sovershenstvovanie konstruktsiy podvizhnogo sostava: tezisy dokladov Vsesoyuznoy konferentsii. Dnеpropetrovsk. (in Russian)

Tekhnichni vkazivky shchodo otsinky stanu reikovoi kolii za pokaznykamy koliievymiriuvalnykh vahoniv ta zabezpechennia bezpeky rukhu poizdiv pry vidstupakh vid norm utrymannia reikovoi kolii: TsP-0267. (2012). Kyiv: Poligrafservis. (in Ukrainian)

Umanov, М. І., & Patlasov, А. М. (2012). Sovershenstvovanie otsenki sostoyaniya puti s ispolzovaniem srednekvadraticheskikh otkloneniy ego geometricheskikh parametrov. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 40, 109-114. (in Russian)

Essveld, K. (1991). Planirovanie putevykh rabot s primeneniem EVM. Railways of the World, 1, 45-47. (in Russian)

Shakhunyants, G. M. (1973). Nagruzki, skorosti, gruzonapryazhennost, put. Trudy MIIT, 443, 3-97. (in Russian)

Korpanec, I., Rebeyrotte, Е., Guigon, М., & Tordai, L. (2005). Increasing axle load in Europe State of the art and perspectives, 8th International Heavy Haul Conference, 2005. Retrieved from https://u.to/sd26FQ (in English)

Ekberg, A., & Kabo, E. (2005). Fatigue of railway wheels and rails under rolling contact and thermal loading – an overview. Wear, 258(7-8), 1288-1300. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.03.039 (in English)

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

Klimenko, І., Černiauskaite, L., Neduzha, L. & Оchkasov, О. (2018). Mathematical Simulation of Spatial Oscillations of the «Underframe-Track» System Interaction, Intelligent Technologies in Logistics and Mechatronics Systems, ITELMS’2018. 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: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1106/1/012002 (in English)

Sandström, J., & Ekberg, A. (2008). Predicting crack growth and risks of rail breaks due to wheel flat impacts in heavy haul operations. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 223(2), 153-161. doi: https://doi.org/10.1243/09544097jrrt224 (in English)

Smith, R. A. (2003). The wheel-rail interface – some recent accidents. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 26(10), 901-907. doi: https://doi.org/10.1046/j.1460-2695.2003.00701.x (in English)


GOST Style Citations


  1. Вериго, М. Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М. Ф. Вериго, А. Я. Коган. – Москва : Транспорт, 1986. – 559 с.
  2. Влияние высоких осевых нагрузок на режим работы пути // Железные дороги. ИССО транспортных магистралей : Экспресс-информация. – Москва : ВИНИТИ. – 1990. – № 43. – С. 16–18.
  3. Патласов, А. М. Влияние осевой нагрузки, вида промежуточных ремонтов пути и сроков их проведения на сопротивление движению подвижного состава / А. М. Патласов // Исследование взаимодействия пути и подвижного состава : межвуз. сб. науч. тр. / Днепропетр. ин-т инжен. ж.-д. трансп. – Днепропетровск, 1991. – Вып. 283/32. – С. 39–45.
  4. Интенсивность накопления остаточных деформаций пути при воздействии вагонной нагрузки 250 Кн/ось / С. В. Амелин, М. П. Смирнов, Л. И. Блажко, В. И. Смирнов. – Ленинград : Ленингр. ин-т инжен. трансп, 1982. – 73 с.
  5. Метрологія та стандартизація в теплоенергетиці [Electronic resource] : підручник / уклад. Кєсова Л. О., Промоскаль В. І., Червоний В. В. – Електронні текстові дані. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 451 с. – Available at: https://bitly.su/yBfp9N – Title from the screen. – Accessed : 06.06.2019.
  6. Патласов, А. М. Совершенствование системы планирования ремонтов железнодорожного пути : дис. … канд. техн. наук : 05.22.06 / Александр Михайлович Патласов ; Петербург. ин-т инж. ж.-д. трансп. – Санкт-Петербург, 1991. – 167 с.
  7. Положення про проведення планово-запобіжних ремонтно-колійних робіт на залізницях України : ЦП-0287 : затв. наказом Укрзалізниці від 03.11.2014 № 470-ЦЗ / А. Бабенко, Г. Линник, К. Мойсеєнко [та ін.]. – Київ, 2015. – 45 с.
  8. Директива (ЄС) 2016/797 Європейського Парламенту та Ради від 11 травня 2016 про інтероперабельність залізничної системи в рамках Європейського Союзу [Electronic resource] // Офіційний Журнал Європейського Союзу. – 2016. – 61 с. – Available at: http://doszt.gov.ua/content/media/Direktiva-797-UA.pdf – Title from the screen. –Accessed : 06.06.2019.
  9. Рыбкин, В. В. Напряженно-деформированное состояние пути при взаимодействии вагонов с повышенной осевой нагрузкой / В. В. Рыбкин, А. М. Патласов, В. И. Климов // Проблемы механики железнодорожного транспорта. Повышение надежности и совершенствование конструкций подвижного состава : тез. докл. Всесоюз. конф. (Днепропетровск, май 1988 г.). – Днепропетровск, 1988. – С. 96.
  10. Технічні вказівки щодо оцінки стану рейкової колії за показниками колієвимірювальних вагонів та забезпечення безпеки руху поїздів при відступах від норм утримання рейкової колії : ЦП-0267. – Київ : Поліграфсервіс, 2012. – 40 с.
  11. Уманов, М. И. Совершенствование оценки состояния пути с использованием среднеквадратических отклонений его геометрических параметров / М. И. Уманов, А. М. Патласов // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2012. – Вип. 40. – С. 109–114.
  12. Эсвельд, К. Планирование путевых работ с применением ЭВМ / К. Эсвельд // Железные дороги мира. – 1991. – № 1. – С. 45–47.
  13. Шахунянц, Г. М. Нагрузки, скорости, грузонапряженность, путь / Г. М. Шахунянц // Труды МИИТ. – 1973. – Вып. 443. – С. 3–97.
  14. Increasing axle load in Europe State of the art and perspectives [Electronic resource] / I. Korpanec, E. Rebeyrotte, M. Guigon, L. Tordai // 8th International Heavy Haul Conference, 2005. – Available at: https://u.to/sd26FQ – Title from the screen. – Accessed : 24.05.2019.
  15. Ekberg, A. Fatigue of railway wheels and rails under rolling contact and thermal loading – an overview / A. Ekberg, E. Kabo // Wear. – 2005. – Vol. 258. – Iss. 7-8. – P. 1288–1300. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.03.039039
  16. 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: https://doi.org/10.3311/ppci.8549
  17. Mathematical Simulation of Spatial Oscillations of the «Underframe-Track» System Interaction / I. Klimenko, L. Černiauskaite, L. Neduzha, O. Оchkasov // Intelligent Technologies in Logistics and Mechatronics Systems, ITELMS’2018 : The 12th International Conference (April 26–27, 2018, Panevėžys) / Kaunas University of Technology. – Kaunas, 2018. – P. 105–114.
  18. Normalised curvature square ratio for detection of ballast voids and pockets under rail track sleepers [Electronic resource] / S. Kaewunruen, R. Janeliukstis, A. Freimanis, K. Goto // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1106. – Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1106/1/012002/meta – Title from the screen. – Accessed : 24.05.2019. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1106/1/012002
  19. Sandstrom, A. Predicting crack growth and risks of rail breaks due to wheel flat impacts in heavy haul operations / J. Sandström, A. Ekberg // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. – 2009. – Vol. 223. – Iss. 2. – P. 153–161. doi: https://doi.org/10.1243/09544097jrrt224
  20. Smith, R. A. The wheel-rail interface – some recent accidents / R. A. Smith // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. – 2003. – Vol. 26. – Iss. 10. – P. 901–907. doi: https://doi.org/10.1046/j.1460-2695.2003.00701.x




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

 

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