EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF INTERACTION OF TRACK AND ROLLING STOCK ON CROSSOVERS

M. A. Arbuzov, O. M. Patlasov, S. O. Tokariev

Abstract


Purpose. Recently on the Ukrainian railways network more attention is paid to the cases of violations in the maintenance of crossovers, which may lead to deterioration of the train traffic safety conditions. As a rule, such violations occur as a result of inaccuracies during crossover pegging and laying, as well as are the consequence of impact of rolling stock and thermal forces. The appearance of geometrical irregularities can also be triggered by violation of the scheme of layout of concrete sleepers in the crossover turnout curve with intertrack spaces of less than 5.3 m. Therefore, we have decided to analyze the impact of the presence of deviations from the layout scheme of the sleepers and geometric irregularities on the conditions of track and rolling stock interaction based on the results of experimental investigations. It was also decided to establish a connection between the stress-strain states of the track and the presence of short sleepers. Methodology. The effect of deviations from the layout scheme of the sleepers and geometric irregularities on the interaction conditions of track and rolling stock was studied by means of theoretical calculations and experimental research. The experimental research covered the area on the non-public railway tracks that meets the required conditions for scientific and research work on the territory of «Transinvestservice» company. Findings. The distribution of stresses and forces acting on a railway track depending on speed movement of experienced rolling stock was obtained. In addition we obtained the data on the influence of the sleeper geometric parameters on its stress-strain state. Originality. For the first time the paper assessed the impact of rolling stock in the presence of geometrical irregularities and asymmetrically truncated sleepers within the crossover connection part on the stress-strain state of track in this zone. In addition, we compared the results for the area with common and shortened sleepers. Practical value. The obtained experimental data allowed determining that the stress-strain state of the track structure in the crossover turnout curve at rolling stock speeds of up to 40 km/h fulfills the conditions of strength and stability. These results can be used to test mathematical models and theoretical studies on the development of standards for the maintenance of crossovers. The level of the obtained vertical, lateral forces and stresses practically does not depend on the presence of the truncated part of the sleepers, which are stacked in crossovers.


Keywords


crossovers; unsymmetrical sleepers; experimental investigations; stresses; vertical and lateral forces

References


Arbuzov, M. A., Patlasov, A. M., & Tokariev, S. A. (2015). Otsenka sostoyaniya strelochnykh sezdov v plane. Sbornik nauchnykh trudov «Proyektirovaniye razvitiya regionalnoy seti zheleznykh dorog», 3, 23-33.

Bekher, S. A., Stepanova, L. N., & Kolomeets, A. O. (2013). Ispolzovaniye bystrodeystvuyushchey tenzometrii dlya kontrolya poverkhnosti kataniya koles gruzovykh vagonov v dvizhenii.Paper presented at VIII mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya «Podvizhnoy sostav XXI veka: idei, trebovaniya, proekty.

Danilenko, E. I., & Rybkin, V. V. (2005). Pravyla rozrakhunkiv zaliznychnoi kolii na mitsnist i stiikist: TsP–0117. Kyiv: Transport Ukrainy.

Danilenko, E. I., Orlovskyi, A. M., Kurhan, M. B., & Yakovliev, V. O. (2012). Instruktsiia z ulashtuvannia ta utrymannia kolii zaliznyts Ukrainy: TsP-0269. Kyiv: Polihrafservis.

Kochetkov, A. S. (2011). Razrabotka metodiki kontrolya defektov poverkhnosti kataniya zheleznodorozhnykh koles v dvizhenii po pokazatelyam dinamiki ikh vzaimodeystviya s relsami. Avtoreferat Diss. Tomsk.

Rybkin, V. V., Arbuzov, M. A., Panchenko, P. V., & Tokariev, S. O. (2015). Metodyka kontroliu polozhennia strilochnoho zizdu u plani: STP 06-001:2015. Kyiv: Derzhavna administratsiia zaliznychnoho transportu Ukrainy.

Rybkin, V. V., & Savluk, V. Ye., (2012). Provedennia vyprobuvan z vplyvu na koliiu ta strilochni perevody rukhomoho skladu novoho pokolinnia z osovym navantazhenniam 25 t na vis. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoi derzhavnoi akademii zaliznychnoho transport, 130, 127-131.

Rukhomyi sklad zaliznyts. Normy dopustymoho vplyvu na zaliznychnu koliiu 1520 mm: DSTU 7571:2014 (2014). Kyiv: Minekonomrozvytku Ukrainy.

Savluk, V. Ye., & Toropina, Ye.A., (2014). Kompleksnyye dinamicheskiye i po vozdeystviyu na put i strelochnyye perevody ispytaniya teplovoza 3TE116U-001. Paper presented at 74 mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsiya «Problemy ta perspektyvy rozvytku zaliznychnoho transport», Dnipropetrovsk.

Sakalo, V. I., & Kossov, V. S. (2004). Kontaktnyye zadachi zheleznodorozhnogo transporta. Moscow: Mashinostroyeniye.

Stratehichnyi plan rozvytku zaliznychnoho transportu na period do 2020 roku: № 547 (2015). Kiev: Ministerstvo infrastruktury.

Romen, Yu. S., , Orlova, A. M., Tikhov, M. S., & Zavertalyuk, A. V. (2013). Ustanovleniye usloviy obrashcheniya vagonov s uvelichennoy osevoy nagruzkoy. Transport Rossiyskoy Federatsii – Transport of the Russian Federation, 3, 25-35.

Shafranovskiy, A. K. (1965). Nepreryvnaya registratsiya vertikalnykh i bokovykh sil vzaimodeystviya kolesa i relsa. Trudy Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta, 308, 1-95.

Abdullayev, S., Tokmurzina, N., & Bakyt, G. (2016). The determination of admissible speed of locomotives on the railway tracks of the republic of Kazakhstan. Transport Problems, 11(1), 61-68. doi:10.20858/tp.2016.11.1.6

Zhai, W., Gao, J., Liu, P., & Wang, K. (2014). Reducing rail side wear on heavy-haul railway curves based on wheel-rail dynamic interaction. Vehicle System Dynamics: Intern. Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 52(IAVSD Proceeding Supplement 1), 440-454. doi:10.1080/00423114.2014.906633

Patlasov, O. M., & Tokariev, S. O. (2015). The measurement methodology improvement of the horizontal irregularities in plan. Nauka ta prohres transportu – Science and Transport Progress, 4, 121-131. doi:10.15802/stp2015/49219


GOST Style Citations


  1. Арбузов, М. А. Оценка состояния стрелочных съездов в плане / М. А. Арбузов, А. М. Патласов, С. А. Токарев // Проектирование развития региональной сети железных дорог : сб. науч. тр. / М-во трансп. Рос. Федерации, Федер. агентство ж.-д. трансп., Дальневост. гос. ун-т путей сообщ. – Хабаровск, 2015. – Вып. 3. – С. 23–33.
  2. Бехер, С. А. Использование быстродействующей тензометрии для контроля поверхности катания колес грузовых вагонов в движении / С. А. Бехер, Л. Н. Степанова, А. О. Коломеец // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты : тез. докл. VIII междунар. науч.-техн. конф. (3.07–7.07.2013) / Петербург. гос. ун-т путей сообщ. – Санкт-Петербург, 2013. – С. 25–26.
  3. Даніленко, Е. І. Правила розрахунків залізничної колії на міцність і стійкість : ЦП–0117 / Е. І. Даніленко, В. В. Рибкін. – Київ : Транспорт України, 2005. – 119 с.
  4. Інструкція з улаштування та утримання колії залізниць України : ЦП-0269 / Е. І. Даніленко, А. М. Орловський, М. Б. Курган [та ін.]. – Київ : Поліграфсервіс, 2012. – 465 с.
  5. Кочетков, А. С. Разработка методики контроля дефектов поверхности катания железнодорожных колес в движении по показателям динамики их взаимодействия с рельсами : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.11.13 / Кочетков Антон Сергеевич ; Сиб. гос. ун-т путей сообщ. – Томск, 2011. – 23 с.
  6. Методика контролю положення стрілочного з’їзду у плані : СТП 06-001:2015 / В. В. Рибкін, М. А. Арбузов, П. В. Панченко, С. О. Токарєв. – Київ : Держ. адмін. залізн. трансп. України, 2015. – 10 с.
  7. Рибкін, В. В. Проведення випробувань з впливу на колію та стрілочні переводи рухомого складу нового покоління з осьовим наван-таженням 25 т на вісь / В. В. Рибкін, В. Є. Савлук // Зб. наук. пр. УкрДАЗТ. – Харків, 2012. – Вип. 130. – С. 127–131.
  8. Рухомий склад залізниць. Норми допустимого впливу на залізничну колію 1520 мм : ДСТУ 7571:2014. – [Чинний від 2014–02–12]. – Київ : Мінекономрозвитку України, 2014. – 33 с. – (Національний стандарт України).
  9. Савлук, В. Е. Комплексные динамические и по воздействию на путь и стрелочные переводы испытания тепловоза 3ТЭ116У-001 / В. Е. Савлук, Е. А. Торопина // Проблеми та перспективи розвитку залізн. трансп. : тези доп. 74 міжнар. наук.-практ. конф. (15.05–16.05.2014) / М-во освіти та науки України, Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2014. – С. 274–275.
  10. Сакало, В. И. Контактные задачи железнодорожного транспорта / В. И. Сакало, В. С. Коссов. – Москва : Машиностроение, 2004. – 496 с.
  11. Стратегічний план розвитку залізничного транспорту на період до 2020 року [Електронний ресурс] : затв. наказом М-ва інфраструктури України від 21 груд. 2015 р. № 547. – Режим доступу: http://mtu.-gov.ua/files/Стратегія%20Наказ%20547.pdf. – Назва з екрана. – Перевірено : 30.08.2016.
  12. Установление условий обращения вагонов с увеличенной осевой нагрузкой / Ю. С. Ромен, А. М. Орлова, М. С. Тихов, А. В. Заверталюк // Трансп. Рос. Федерации. – 2013. – № 3 (46). – С. 25–35.
  13. Шафрановский, А. К. Непрерывная регистрация вертикальных и боковых сил взаимодействия колеса и рельса / А. К. Шафрановский // Тр. ВНИИЖТа. – Москва, 1965. – Вып. 308. – С. 1–95.
  14. Abdullayev, S. The determination of admissible speed of locomotives on the railway tracks of the republic of Kazakhstan / S. Abdullayev, N. Tok-murzina, G. Bakyt // Transport problems. – 2016. – № 1 (11). – P. 61–68. doi: 10.20858/tp.2-016.11.1.6.
  15. Reducing rail side wear on heavy-haul railway curves based on wheel-rail dynamic interaction / W. Zhai, J. Gao, P. Liu, K. Wang // Vehicle System Dynamics: Intern. J. of Vehicle Mechanics and Mobility. – 2014. – Vol. 52. – Iss. supl. – P. 440–454. doi: 10.1080/00423114.2014.906633.
  16. Patlasov, O. M. The measurement methodology improvement of the horizontal irregularities in plan / O. M. Patlasov, S. O. Tokariev // Наука та прогрес транспорту. – 2015. – № 4 (58). – С. 121–131. doi: 10.15802/stp2015/49219.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2016/84013

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

 

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