RATIONALE FOR CHOOSING THE CHANGE MODEL OF THE DIELECTRIC PROPERTIES OF DISCONTINUOUS SYSTEMS

L. V. Trykoz, I. V. Bahiiants

Abstract


Purpose. The article deals with the insulation resistance of the track circuit as one of the parameters that affect the operating performance of the railway transport. To reduce the influence of the insulation resistance on the operation modes of the track circuits and the performance indicators of railway transport it is assumed to study the influence of crushed stone treatment on the value of dielectric permeability of the ballast bed. Methodology. The influence of material type for the surface treatment of crushed stone on the value of the dielectric permeability was assessed on the basis of the physical nature determination of the relative dielectric permeability. Determination of the relative dielectric permeability of granular media can only be indirect, as a consequence of incomplete adjoining of crushed stone grains and uncertainty of the pore volume. Thus, the calculations were performed by comparing the measured capacity for a medium with the known  with measured medium capacity, for which it is necessary to define. That is, the more the measured capacity is changed, the more changes the dielectric permeability of the medium. Findings. Sleepers and ballast significantly change their electrical conductivity depending on the presence of moisture, ambient temperature changes, the presence of pollutants and other factors. The article analyzes the existing models to describe the dielectric properties of such systems. It has been established that coating the crushed stone ballast with organic substances influences the value of its relative dielectric permeability. The greatest effect of reducing this value is observed for the coatings based on rosin mixture and silicone. Originality. Authors proposed original method of dielectric properties increase of the permanent way by grains’ coating with nonwettable substances, on the surface of which is not formed a water film. Practical value. The article shows the possibility of minimizing the negative influence of reducing the isolation with maximum its elimination. It is proposed the solution of actual problem by eliminating the influence of insulation resistance on the modes of track circuits operation, which will eliminate the part of causes of the failure of signaling devices and reduce the number of cases of «false business».


Keywords


rail line; track circuit; insulation resistance; train delays; dielectric properties; permanent way

References


Pshinko O.M., Krasniuk A.V., Lysniak V.P., Hromova O.V. Analiz isnuiuchykh sposobiv ochyshchennia i utylizatsii zabrudnenoho balastnoho shchebeniu [Analysis of existing methods of cleaning and utilization of contaminated of ballast rubble]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University named after Academician V. Lazaryan], 2007, issue 17, pp. 209-213.

Bryleyev A.M., Kravtsov Yu.A., Shishlyakov A.V. Teoriya, ustroystvo i rabota relsovykh tsepey [The theory, structure and operation of track circuits]. Moskow, Transport Publ., 1978. 344 p.

Butko T.V., Shander O.Ye. Formalizatsiia protsesu upravlinnia parkom vantazhnykh vahoniv operatorskykh kompanii [Formalization of the management process of freight cars fleet of operator companies]. Vostochno-Yevropeyskiy zhurnal peredovykh tekhnologiyEast European Journal of Advanced Technologies, 2014, no. 2/3, pp. 55-58.

Vorobyev V.B. Opredeleniye sostoyaniya ballasta i zemlyanogo polotna zheleznodorozhnogo puti georadiolokatsionnym metodom v rezhime skorostnogo monitoringa. Kand., Diss. [Determining the condition of rubble and subgrade of railway track using the method of ground penetrating radar in the mode of speed monitoring. Cand. Diss.]. Rostov-on-Don, 2008. 146 p.

Kotlyarenko N.F. Elektricheskiye relsovyye tsepi [Electrical track circuits]. Mosсow, Transzheldorizdat Publ., 1961. 328 p.

Lavrukhin O.V., Baulina H.S., Bohomazova H.Ye. Naukovi pidkhody do vdoskonalennia tekhnolohii ekspluatatsii vantazhnykh vahoniv vsikh form vlasnosti [Scientific approaches to improving the operation technology of freight cars of all forms of ownership]. Informatsiino-keruiuchi systemy na zaliznychnomu transportiInformation and Control Systems on Railway Transport, 2015, no. 4, pp. 48-55.

Lavrukhin O.V., Dotsenko Yu.V. Formuvannia vykhidnykh danykh modeli stabilizatsii obihu vahoniv [Formation of the output data of stabilization model of cars circulation]. Zbirnyk naukovykh prats Donetskoho instytutu zaliznychnoho transportu [Proc. of Donetsk Institute of Railway Transport], 2012, issue 32, pp.19-24.

Moroz V.P. Nepreryvnyye putevyye datchiki sistem zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemekhaniki dlya uchastkov s ponizhennym soprotivleniyem izolyatsii. Kand., Diss. [Continuous path-control transducers of railway automation and remote control systems for the sections with low insulation resistance. Cand. Diss.]. Kharkiv, 1996. 156 p.

Bobrov A.P., Bobrov P.P., Ivanchenko O.A., Mandrygina V.N. Opredeleniye dielektricheskoy pronitsayemosti prochno- i rykhlosvyazannoy vody na SVCh s ispolzovaniyem yemkostnoy modeli dielektricheskoy pronitsayemosti pochv [Determination of the dielectric permeability of adsorbed and film water on super-high frequency using a capacitive model of soil dielectric permeability]. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta [Bulletin of Omsk State Pedagogical University], issue 2006, 5 p. Available at: http://www.omsk.edu/article/vestnik-omgpu-149.pdf (Accessed 31 October 2015).

Ustroystvo dlya zashchity izolyatsionnykh stykov relsov ot skopleniya metallicheskoy struzhki [The device for protection of the insulating rail joints from accumulation of swarf]. Patent RU, no. 2389843, 2010.

Derzhavna tsilova prohrama reformuvannia zaliznychnoho transportu na 2010–2019 roky (State target program of reforming the railway transport for 2010-2019). Available at: zakon1.rada.gov.ua/laws/show/1390-2009-p (Accessed 31 October 2015).

Relsovym tsepyam – povyshennoye vnimaniye! (Increased attention to the rail circuits). Available at: http://www.archivesg.narod.ru/ Avarii6.htm (Accessed 05 October 2015).

Sobolev Yu.V. Putevyye preobrazovateli avtomatizirovannykh sistem upravleniya zheleznodorozhnym transportom [Track converters of automated control systems of railway transport]. Kharkov, Transport Ukrainy Publ., 1999. 200 p.

Pshinko O.M., Krasniuk A.V., Zaiats Yu.L., Hromova O.V. Tekhnolohiia efektyvnoho ochyshchennia ta shliakhy utylizatsii vidpratsovanoho balastnoho shchebeniu u transportnomu budivnytstvi [Effective cleaning technology and ways of recycling the waste ballast rubble in transport construction]. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka [Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice], 2013, issue 4, pp. 75-81.

Trykoz L.V., Bahiiants I.V. Doslidzhennia pytomoi elektrychnoi providnosti balastnoho shchebeniu pry perevezenni mineralnykh dobryv zaliznychnym transportom [Research of specific electrical conductivity of ballast rubble during transportation of mineral fertilizers by railway transport]. Novi rishennia v suchasnykh tekhnolohiiakh – New Decisions in Modern Technologies, 2015, no. 62 (1171), pp. 35-39.

Diemunsch K.M., Reitz D.J. Consequences of Failed Track Circuits on Conventional Signaling System in CBTC Projects. Joint Rail Conf. Tennessee, 2013, pp. 1-10. doi: 10.1115/JRC2013-2515.

Du X., Zou J., Wang Zh. Calculation of the Impedance of a Rail Track With Earth Return for the High-Speed Railway Signal Circuit Using Finite-Element Method. IEEE Transactions on Magnetics, 2015, vol. 51, issue 3, pp. 1-4. doi: 10.1109/TMAG.2014.2360884.

Kashani H.F., Ho. Carlton L., Oden C.P., Smith S.S. Model Track Studies by Ground Penetrating Radar (GPR) on Ballast With Different Fouling and Geotechnical Properties. Joint Rail Conf. California, 2015, pp. 1-8. doi: 10.1115/JRC2015-5643.


GOST Style Citations


  1. Аналіз існуючих способів очищення і ути-лізації забрудненого баластного щебеню / О. М. Пшінько, А. В. Краснюк, В. П. Лисняк, О. В. Громова // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2007. – Вип. 17. – С. 209–213.
  2. Брылеев, А. М. Теория, устройство и работа рельсовых цепей : учеб. пособие / А. М. Брылеев, Ю. А. Кравцов, А. В. Шишляков. – Москва : Транспорт, 1978. – 344 с.
  3. Бутько, Т. В. Формалізація процесу управління парком вантажних вагонів операторських компаній / Т. В. Бутько, О. Е. Шандер // Вост.-Европ. журнал передовых технологий. – 2014. – № 2/3. – С. 55–58.
  4. Воробьев, В. Б. Определение состояния балласта и земляного полотна железнодорожного пути георадиолокационным методом в режиме скоростного мониторинга : дис. … канд. техн. наук : 05.22.06 / Воробьев Владимир Борисович. – Ростов-на-Дону : РГУПС, 2008. – 146 с.
  5. Державна цільова програма реформування залізничного транспорту на 2010–2019 роки [Електронний ресурс] : Постанова Кабінету Міністрів України від 16 грудня 2009 р. № 1390 // [Офіційний сайт Верховної Ради України]. – Режим доступу: zakon1.rada.gov.ua/-laws/show/1390-2009-п. – Назва з екрана. – Перевірено : 31.10.2015.
  6. Котляренко, Н. Ф. Электрические рельсовые цепи : учеб. пособие / Н. Ф. Котля­ренко. – Москва : Трансжелдориздат, 1961. – 328 с.
  7. Лаврухін, О. В. Наукові підходи до вдосконалення технології експлуатації вантажних вагонів всіх форм власності / О. В. Лаврухін, Г. С. Бауліна, Г. Є. Богомазова // Інформ.-керуючі системи на залізн. транспорті. – 2015. – № 4. – С. 48–55.
  8. Лаврухін, О. В. Формування вихідних даних моделі стабілізації обігу вагонів / О. В. Лаврухін, Ю. В. Доценко : зб. наук. пр. / ДонІЗТ УкрДАЗТ. – Донецьк, 2012. – Вип. 32. – С.19–24.
  9. Мороз, В. П. Непрерывные путевые датчики систем железнодорожной автоматики и телемеханики для участков с пониженным сопротивлением изоляции : дис. … канд. техн. наук : 05.22.08 / Мороз Владимир Петрович. – Харьков : ХИИТ, 1996. – 156 с.
  10. Определение диэлектрической проницаемости прочно- и рыхлосвязанной воды на СВЧ с использованием емкостной модели диэлектрической проницаемости почв [Електронний ресурс] / А. П. Бобров, П. П. Бобров, О. А. Иванченко, В. Н. Мандрыгина // Вестн. Омск. гос. пед. ун-та. Физ.-мат. науки. – 2006. – Тем. вып. – Режим доступу: http://www.omsk.-edu/article/vestnik-omgpu-149.pdf. – Назва з екрана. – Перевірено : 31.10.2015.
  11. Пат. 2009104966/11 Российская Федерация, МПК E 01 B 11/54 E 01 B 19/00. Устройство для защиты изоляционных стыков рельсов от скопления металлической стружки / заявитель и патентообладатель ООО «Российские железные дороги». – № 2389843 ; заявл. 13.02.2009 ; опубл. 20.05.2010, Бюл. № 14. – 3 с.
  12. Рельсовым цепям – повышенное внимание! [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.archivesg.narod.ru/ Avarii6.htm. – Назва з екрана. – Перевірено : 05.10.2015.
  13. Соболев, Ю. В. Путевые преобразователи автоматизированных систем управления железнодорожным транспортом : учеб. пособие / Ю. В. Соболев. – Харьков : Транспорт Украины, 1999. – 200 с.
  14. Технологія ефективного очищення та шляхи утилізації відпрацьованого баластного щебеню у транспортному будівництві / О. М. Пшінько, А. В. Краснюк, Ю. Л. Заяць, О. В. Громова // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. – 2013. – Вип. 4. – С. 75–81.
  15. Трикоз, Л. В. Дослідження питомої електричної провідності баластного щебеню при перевезенні мінеральних добрив залізнич­ним транспортом / Л. В. Трикоз, І. В. Багіянц // Вісн. НТУ «ХПІ». Серія : Нові рішення в сучасних технологіях : зб. наук. пр. – Харків, 2015. – № 62 (1171). – С. 35–39.
  16. Diemunsch, K. M. Consequences of Failed Track Circuits on Conventional Signaling System in CBTC Projects / K. M. Diemunsch, D. J. Reitz // 2013 Joint Rail Conference (15.04–18.04.2013). – Knoxville, Tennessee, USA, 2013. – Р. 1–10. doi: 10.1115/JRC2013-2515.
  17. Du, X. Calculation of the Impedance of a Rail Track With Earth Return for the High-Speed Railway Signal Circuit Using Finite-Element Method / X. Du, J. Zou, Zh. Wang // IEEE Transactions on Magnetics. – 2015. – Vol. 51. – Iss. 3. – P. 1–4. doi: 10.1109/TMAG.2014.-2360884.
  18. Model Track Studies by Ground Penetrating Radar (GPR) on Ballast With Different Fouling and Geotechnical Properties / H. F. Kashani, L. H. Carlton, C. P. Oden, S. S. Smith // 2015 Joint Rail Conference (23.04–26.04.2015). – San Jose, California, USA, 2015. – Р. 1–8. doi: 10.1115/JR-C2015-5643.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2016/74734

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

 

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