A cikk szerzője:

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Rugalmas ágyazású kiöntött csatornás vasúti felépítmény (5. rész) – Dinamikus modellezés

A hazai gyakorlatban a kiöntött síncsatornás pályaszerkezetek méretezéséhez a Zimmermann–Eisenmann-féle kvázistatikus méretezési módszert alkalmazzuk. A Zimmermann-féle számítás lehetővé teszi az alakváltozások, valamint igénybevételek középértékének meghatározását. Ehhez egy végtelen hosszú rugalmasan ágyazott gerenda szolgáltatja a statikai vázat. A középértékek meghatározását követően a pályaállapot és a sebesség hatását az Eisenmann-féle felszorzással tudjuk figyelembe venni és ennek segítségével a tervezési értékeket meghatározni.


Látható, hogy a hazai adottságokat figyelembe véve az α paraméter maximális értéke:

  • α = 0,09 nagyvasúti alkalmazás esetén,
  • α = 0,06 közúti vasúti alkalmazás esetén.

Ha a paraméter értéke 0,00, abban az esetben a Zimmermann-féle számítással megegyező eredményre jutunk.
A β paraméter értéke mérés segítségével megállapítható, gyakorlati számításainkban értékét 0,20-re szoktuk felvenni.
Ha a paraméter értéke 0,00, abban az esetben csillapítatlan rendszerről beszélhetünk.
Ha a biztonság javára tett közelítésként a korábbi eredmények alapján α = 0,10 és β = 0,20 értéket veszünk fel és megrajzoljuk egy koordináta-rendszerben a kiadódó lehajlási hatásábrát, valamint a Zimmermann-féle levezetésből (α = 0,00 és β = 0,00) meghatározható hatásábrát, akkor az 5. ábrán látható eredményre jutunk.
Az 5. ábrán látható, hogy a két hatásábra gyakorlatilag egymáson fut, értékeikben csekély eltérés tapasztalható csupán. Ennek a fő oka, hogy a járművek sebességei a pályaszerkezet kritikus sebességéhez képest nagyságrendileg kisebbek.

5. ábra. A számított lehajlási hatásábra

Javaslat a tehernövelő tényező értékére

A bemutatott számítási mód a sebesség hatását automatikusan figyelembe veszi, ellenben a pálya geometriai és szerkezeti eltéréseire/hibáira érzéketlen. Ennek a problémának a feloldására javasolható a kerékterhek növelése egy tehernövelő tényezővel. Ennek értékét célszerű az Eisenmann-féle összefüggésből levezetni:
ahol:
YM: az igénybevétel/deformáció tervezési értéke,
Ye: az igénybevétel/deformáció elméleti (közép)értéke,
t: a megkövetelt biztonsági szinttől függő tényező,
n: a pályaállapottól függő tényező,
j: a sebességtől függő tényező.
A sebességtől függő tényezőt 60 és 200 km/h sebességtartományban az alábbi képlet alapján tudjuk számítani:
ahol:
V: a sebesség [km/h].
60 km/h sebesség és az alatt a tényező értéke 1,0.
Ha eltekintünk a sebesség hatásától, akkor a korábban bemutatott képlet az alábbira egyszerűsödik:

Ezt a közelítést annak fényében tehetjük meg, hogy az alkalmazott számítási eljárással a sebesség hatása közvetlenül érvényesül az α paraméter által. Az is látható, hogy a gyakorlatban előforduló α és β paraméterek mellett a sebesség hatása elhanyagolható mértékű a bemutatott dinamikus számítási modell alapján.
A képletet átírhatjuk az alábbi alakúra, amelyben már megjelenik a tehernövelő tag értéke:

YM = Ye × μ

A tehernövelő tag az alábbi képlet szerint számítható: μ = 1 + t ×.
A t paraméter értéke ellenőrzés esetén 1,0, míg tervezéshez 3,0 érték alkalmazandó.
Az n tényező a következő értékeket veheti fel:

  • 0,1 kiváló pályaállapot esetén,
  • 0,2 jó pályaállapot esetén,
  • 0,3 elfogadható pályaállapot esetén.

A gyakorlati számításokban kiöntött síncsatornás pályaszerkezetek esetén az esetlegesen kialakuló hibák (például: hullámos sínkopás, oldalkopás) hatását is figyelembe véve a pályaállapottól függő tényező 0,2 értékkel jellemezhető, míg a megkövetelt biztonságtól függő tényező értéke 3,0. Ezek alapján a javasolt tehernövelő tényező értéke:

μ = 1 + 3,0 × 0,2 = 1,6.

Ez az érték csupán ajánlás, egyéb gyakorlati/elméleti megfontolások alapján (például jobb vagy rosszabb pályaállapot) felülbírálható.

Összefoglalás

Cikkemben bemutattam a kiöntött síncsatornás pályaszerkezet dinamikus vizsgálatának elvégzését. Részletesen foglalkoztam a gyakorlati esetekben kialakuló paraméterek nagyságának, illetve nagyságrendjének meghatározásával. A számítások alapján belátható, hogy a kiöntött síncsatornás pályaszerkezetek esetén a Zimmermann–Eisenmann-féle számítási mód kellően pontos eredményeket képes szolgáltatni továbbra is. Nem szükséges tehát feltétlenül a dinamikus számítás átültetése a mindennapi gyakorlatba a kialakuló α és β paraméterek esetén. Ez a kijelentés már nem igaz más felépítménytípusok esetén, azok eltérő kialakítása miatt. Ezekben az esetekben a módszer alkalmazásának lehetősége a cikkben bemutatotthoz hasonló paramétervizsgálat segítségével mérlegelhető.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző12345678

Irodalomjegyzék

  • [1] Rapp S. Modell zur Identifizierung von punktuellen Instabilitäten am Bahnkörper in konventioneller Schotterbauweise, 2017, Stuttgart
  • [2] Esveld C. Modern Railway Track – Second Edition. MRT-Productions, 2001, Zaltbommel
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2020 / 2. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©