Badania symulacyjne i doświadczalne elementów taboru i infrastruktury kolejowej w
aspekcie bezpieczeństwa i eksploatacji
Rozwój infrastruktury kolejowej i zwiększenie prędkości pociągów są wynikiem
doskonalenia konstrukcji nowoczesnych pojazdów kolejowych oraz optymalizacji konstrukcji
infrastruktury kolejowej.
W opracowaniu omówiono badania ukierunkowane na zwiększenie bezpieczeństwa ruchu
pociągów, a także ograniczenie kosztów utrzymania nawierzchni kolejowej.
Głównym przedmiotem zainteresowania autora są zagadnienia dotyczące modelowania
nawierzchni kolejowej, jej diagnostyki i utrzymania, w tym metod utrzymania i oceny
zużycia, a także uszkodzeń nawierzchni i jej elementów. Drugim omówionym tematem są
badania taboru kolejowego i jego elementów, w tym zagadnienia związane z tribologią
pary ciernej hamulca pojazdów kolejowych.
Wykaz oznaczeń . 7
1. Wstęp 9
1.1. Stan zagadnienia – analiza literatury 10
1.1.1. Infrastruktura kolejowa i jej zasady eksploatacji 10
1.1.2. Tabor kolejowy, a bezpieczeństwo przewozów 12
1.1.3. Bezpieczeństwo w badaniach elementów układu hamulcowego 14
2. Techniczno-eksploatacyjne aspekty oceny stanu bezpieczeństwa nawierzchni
kolejowej 16
2.1. Droga kolejowa i jej elementy 16
2.2. Zasady projektowania i eksploatacji nawierzchni kolejowej . 20
2.2.1. Elementy konstrukcyjne nawierzchni kolejowej . 27
2.2.2. Uwarunkowania techniczno-eksploatacyjne dla szyn kolejowych . 28
2.2.3. Rola przytwierdzeń i podkładów w eksploatacji drogi kolejowej 33
2.2.4. Rola podsypki w bezpieczeństwie eksploatacji 39
3. Techniczno-eksploatacyjne uwarunkowania użytkowania zestawów kołowych
taboru kolejowego 43
3.1. Elementy zestawów kołowych i układu biegowego taboru kolejowego 43
3.2. Rodzaje hamulców pojazdów szynowych 51
3.3. Para cierna hamulca kolejowego i jej znaczenie dla bezpieczeństwa .51
3.3.1. Hamulec klockowy 51
3.3.2. Hamulec tarczowy . 57
4. Innowacyjne rozwiązania prowadzenia badań pary ciernej hamulca w taborze
kolejowym . 60
4.1. Określanie współczynnika tarcia 60
4.2. Zastosowanie specjalistycznego stanowiska w badaniach własności ciernych 61
4.3. Badania cierne w warunkach suchych i mokrych . 63
4.4. Badania doświadczalne w zakresie obciążeń eksploatacyjnych . 65
4.5. Badania doświadczalne obciążeń termicznych pary ciernej . 66
4.6. Badania naprężeń własnych w kołach monoblokowych 68
4.7. Badania symulacyjne obciążeń termicznych tarcz hamulcowych 70
4.8. Badania drgań w układach hamulcowych. 77
4.9. Badania hałasu w trakcie hamowań pary ciernej 78
5. Modelowanie matematyczne w zastosowaniach nawierzchni kolejowej 80
5.1. Modele ciągłe jednowarstwowe toru kolejowego 80
5.1.1. Model ciągły toru na podłożu Winklera 80
5.1.2. Model ciągły toru na podłożu Winklera z tłumieniem 81
5.1.3. Model ciągły toru na podłożu Własowa 82
5.1.4. Model ciągły dwuwarstwowy toru kolejowego 83
5.1.4.1. Model toru kolejowego jako belki Bernoulliego-Eulera 83
5.1.4.2. Model toru kolejowego jako belki Timoshenki 84
6. Modele symulacyjne i doświadczalne toru kolejowego 86
6.1. Badania symulacyjne toru kolejowego . 87
6.1.1. Geometria – siatka elementów skończonych 88
6.1.2. Warunki brzegowe i obciążenie 89
6.1.3. Modele materiałowe 91
6.1.4. Wyniki obliczeń numerycznych 93
6.2. Tribologia w nawierzchni kolejowej – podsypce tłuczniowej 95
7. Metody oceny nawierzchni kolejowej 98
7.1. Ocena eksploatacyjna nawierzchni kolejowej 98
7.2. Ocena naprężeń własnych w elementach nawierzchni kolejowej 107
7.2.1. Zjawisko powstawania naprężeń własnych . 109
7.2.2. Badania doświadczalne . 110
7.2.3. Badania numeryczne . 117
7.2.4. Metoda oceny naprężeń własnych . 121
7.3. Resurs eksploatacyjny elementów nawierzchni kolejowej . 123
8. Wnioski końcowe i perspektywa dalszych badań . 125
Bibliografia 127
Streszczenia
Badania symulacyjne i doświadczalne elementów taboru i infrastruktury kolejowej w
aspekcie bezpieczeństwa i eksploatacji 139
Experimental and simulation study f railway wehicle and the infrastructure its components
safety and operation aspect .139
140 stron, oprawa miękka
