Linki

• ,,(...)człowiek nigdy nie wyrobi sobie o nikim właściwego pojęcia .Stwarza obraz i kontent.
• Innowacje i transfer techniki w procesie transformacji Jasiński Andrzej H. PEŁNA WERSJA, Nauka
• Innowacyjne przykłady zarządzania i finansowania oświaty przez samorządy Baza dobrych praktyk [red Anthony Levitas], Książki
• Inteligentne specjalizacje a budowa innowacyjnych regionów w warunkach europejskich - Adam Oleksiuk FULL, B jak Biznes i ekonomia
• Innowacyjnosc w gospodarce Polski Modele bariery instrumenty wsparcia e, e-książki, onepress
• Innowacje społeczne w teorii i praktyce - Joanna Wyrwa DOWNLOAD, Biznes i ekonomia
• Innowacyjne usługi banku + CD Korenik Dorota EBOOK, Nauka
• Innowacje przyszłością rozwoju gospodarki Część I e-book, N jak Nauka
• Innowacyjne modele e-biznesu Szpringer Włodzimierz e-book, Inne
• Innowacje w turystyce - pod red. Małgorzaty Bednarczyk, Biznes i ekonomia
• Intelektualiści polscy milczą zupełnie ebook, Nauka
• zanotowane.pl
• doc.pisz.pl
• pdf.pisz.pl
• mangustowo.htw.pl

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->badaniaEwelina KwiatkowskaInnowacyjne badania podtorzakolejowegoBadania podtorza kolejowego na eksploatowanych liniachkolejowych stanowi ważne zagadnienie na etapie projek-towania i modernizacji dróg szynowych. Metody badańpodtorza kolejowego dzielimy na geotechniczne i geofi-zyczne. Najczęściej badania podtorza kolejowego mająszerszy zakres i obejmują kilka metod badawczych: oce-nę wizualną podtorza, badania polowe, laboratoryjne[1].Wskazane badania podtorza kolejowego wykonuje się po-przez demontaż nawierzchni kolejowej wydłużając czasprowadzonych badań i zwiększa koszty prowadzonej in-westycji. Demontaż nawierzchni kolejowej przy prowa-dzeniu prac badawczych podtorza kolejowego możnaznacznie zmniejszyć między innymi przez zastosowanieinnowacyjnej metody badawczej obciążeń podtorza. Pre-zentowana innowacyjna metoda badawcza została opra-cowana w zespole badawczym: prof. Marek Krużyński,Ewelina Kwiatkowska i dr Jarosław Zwolski na Politechni-ce Wrocławskiej Wydział Budownictwa Lądowego i Wod-nego.Opracowana metoda ma na celu stworzenie nowej techniki po-miarów podtorza, pozwalającej na projektowanie podtorza kolejo-wego dostosowanego do obciążeń dynamicznych w zależnościod zastosowanego typu nawierzchni kolejowej i projektowanejprędkości jazdy. Projektowanie parametrów technicznych podto-rza kolejowego na podstawie metod geotechnicznych, geofizycz-nych oraz analizy dynamicznej zastosowanej nawierzchni pozwolina projektowanie i budowanie linii kolejowych o dłuższych okre-sach eksploatacyjnych, wydłużając okresy międzynaprawcze.Opis metody badawczejOpracowanie metody badawczej zostało podzielone na dwa eta-py. Pierwszy etap prac obejmował testy laboratoryjne na odcinkutoru kolejowego przeprowadzono w Laboratorium Instytutu Inży-nierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej, w drugim etapie prze-prowadzono badania na Torze Doświadczalnym Instytutu Kolej-nictwa w Bychowo koło Żmigrodu.Zastosowana metoda badawcza obciążeń dynamicznych prze-kazywanych przez konstrukcję nawierzchni kolejowej na podtorzekolejowe realizuje zestaw pomiarowy zbudowany z:wzbudnika bezwładnościowego rotacyjnego,czujników przyspieszeń,siłomierzy pałąkowych,falownika,z kołami jezdnymi,osipodstawy z obudową do czujników przyspieszeń.Wzbudnik bezwładnościowy rotacyjny wykorzystano jako źró-dło wymuszenia drgań nawierzchni kolejowej symulujące prze-jazd pojazdu szynowego. Konstrukcja wzbudnika została zapro­jektowana i zbudowana przez Instytut Technologii Maszyni Automatyzacji we współpracy z Instytutem Inżynierii LądowejPolitechniki Wrocławskiej [2]. Konstrukcja wzbudnika umożliwiaRys. 1. Zestaw pomiarowy w testach laboratoryjnychRys. 2. Falownik4/201347badaniaRys. 4. Schemat układu czujników pomiarowych w punktach A, B, C, D, E:numer 6, 5, 4, 10, 9 (odpowiednio data 6 – data 9) wskazują czuj-niki przyspieszeń pionowych, numery 3, 8 7, 2, 1 (odpowiedniodata 3 – data 1) wskazują czujniki przyspieszeń poziomychRys. 3. Schemat stanowiska badawczego zrealizowanego w badaniach wstępnychz podkładami strunobetonowymiokreślenie amplitud siły wymuszającej, w zależności od częstościobrotowej mas.Falownik pozwala przeliczać ustawienia częstotliwości(w [Hz]) w programie komputerowym na częstość obrotową wir-nika silnika (rys. 2). W okienku między podkładami zamontowanow warstwie podsypki czujniki przyspieszeń rejestrujące drganiapodtorza.Testy laboratoryjnePierwszy etap badań został przeprowadzony w Laboratorium In-stytutu Inżynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej na odcinkutoru kolejowego w listopadzie 2011 r. Badania miały na celusprawdzenie prototypowej techniki pomiarowej z wykorzystaniemwzbudnika drgań symulującego przejazd pojazdu szynowego.Analizowany tor kolejowy składa się z 12 podkładów struno-betonowych PS 94 ułożonych na 10 cm warstwie tłucznia, szynatypu S60, przytwierdzenia tupu SP. Obudowy do czujników przy-spieszeń zamontowano w osi okienka między podkładami nr 5 i 6(rys. 3)W pierwszym etapie badań zastosowano pięć punktów po-miarowych – schemat ułożenia czujników umożliwiał pomiaryprzyspieszeń pionowych i poziomych drgań przekazywanych napodtorze przez wzbudnik drgań.Punkty pomiarowe oznaczono literami: A, B, C, D, E składa-jące się dziesięciu czujników: pięciu pionowych i pięciu pozio-mych. Przykładowo w punkcie A zamontowano czujnik pionowyo numerze 6 i czujnik poziomy o numerze 3 (rys. 4). Czujnikizostały zabudowane w podtorzu badanego odcinka w osi okienkamiedzy podkładami w odległości co 40 cm (rys. 5).Wzbudnik drgań zamontowano w okienku między podkładaminr 5 i nr 6. na stalowej ramie przymocowanej do szyn przy użyciutrzech siłomierzy pałąkowych (rys. 1, rys. 5). Układ pomiarowyzostał podłączony do falownika, a czujniki przyspieszeń pionowei poziome wraz z czujnikami siły do stacji rejestrującej SPIDER(rys. 6)Wyniki testów laboratoryjnychW pierwszym etapie pracy nad zastosowaniem innowacyjnej me-tody badawczej podtorza kolejowego zastosowano 10 czujnikówdo pomiarów przyspieszeń (oznaczenie od data 1 do data 10).Rys. 5. Czujniki przyspieszeń pionowe i poziome w okienku między podkła-damiRys. 6. Stacja rejestrująca SPIDERPomiary wykonano w pięciu próbach w zakresie częstotliwościdrgań generowanych przez wzbudnik od 5 Hz do 25 Hz.W celu sprawdzania odpowiedzi częstotliwościowej układupomiarowego przeprowadzono analizę funkcji odpowiedzi często-tliwościowej dla dziesięciu czujników. Wynik uśrednianej pracyukładu z pięciu przeprowadzonych prób przedstawiono na ry­sunku 7.484/2013badaniaWyniki pomiarów przyspieszeń pionowych przekazywanychna podtorze kolejowe, oznaczonych jako data 6, data 5, data 4,data 10, data 9, wykazują poziom w zakresie od 0,1 m/Ns2do0,001 m/Ns2. Poziom akcelerancji przy czujnikach przyspieszeńoznaczonych jako data 1, data 2, data 3, data 7, data 8 w kon­figuracji poziomej znajduje się w zakresie od 0,04 m/Ns2do0,008 m/Ns2.Prezentowany wzbudnik drgań generuje zakres częstotliwościdrgań w zakresie od 5 Hz do 25 Hz. Prototypowy charakter wyko-rzystanego wzbudnika drgań powoduje, że zakres od 5 Hz do12 Hz charakteryzuje się dużym zaszumieniem odczytów,w związku z czym nie został poddany analizie. Częstotliwościdrgań powyżej 23 Hz zostały zinterpretowane również jako szum.Szczegółowej analizie zostały poddane wartości maksymalnei minimalne akceleracji układu. Czujnik nr 6 z rysunku 4, ozna-czony jako data 6 na rysunku 7, znajdujący się w puknie pomia-rowym oznaczonym jako A (rys. 3), wykazuje największą wartośćakceleracji w kierunku pionowym w zakresie częstotliwości od 8do 23 Hz. Czujnik nr 10 z rysunku 4, oznaczony jako data 10 narysunku 7, znajdujący się w punkcie D badanego schematu, wy-kazuje najmniejsze wartości akceleracji w zakresie częstotliwościod 15 do 23 Hz (rys. 3), również w kierunku pionowym.Badania testowe wykazały wpływ zastosowanego zakresudrgań generowanych przez wzbudnik w odniesieniu do analizowa-nego punktu pomiarowego. Wyniki funkcji odpowiedzi częstotli-wościowej dla czujników nr 6 i 10 (rys. 4) wykazują koniecznośćw dalszym fazie badań poddania punktów oznaczonych jako A i D(rys. 3) dokładnej analizie.Badania na torze doświadczalnym Instytutu KolejnictwaW drugim etapie prac badawczych nad innowacyjną metodą ba-dań podtorza kolejowego wykonano testy na eksploatowanym od-cinku drogi szynowej na torze doświadczalnym Instytutu Kolej-nictwa w Bychowo koło Żmigrodu. Miejsce przeprowadzaniabadań zostało wytypowanie ze względu na doświadczalny charak-ter badań wymagających toru kolejowego o porównywalnychi niezmiennych parametrach gruntowo­wodnych. Tor doświad-czalny Instytutu Kolejnictwa do celów prowadzonych prac zostałzmodernizowany przez wbudowanie podkładów strunobetono-wych PS 94 z wibroizolacją typu CDM USP­I­10b. Podkłady stru-nobetonowe z wibroizolacją zostały nieodpłatnie przekazane przezFirmę CDM i Trac Tec.W celu przetestowania, opracowanej w wyniku prac laborato-ryjnych, metody pomiarów dynamicznych podtorza kolejowegopodjęto decyzję o przeprowadzeniu badań na trzech odcinkachbadawczych. Wytypowane do badań odcinki testowe znajdowałysie na torze typu podsypkowego, zbudowanego z szyn typu 60E1, przytwierdzeń szyn typu K i SB, pokładów drewnianych, stru-nobetonowych typu PS 94 i strunobetonowych PS 94 z wibroizo-lacją typu CDM­USP­I­10b (rys. 8), o właściwościach przedsta-wionych na rysunku 9 [4].Testy metody badawczej przeprowadzono w maju 2012 r. natrzech odcinkach badawczych znajdujących się w kilometrze:6+020 o nawierzchni z podkładami strunobetonowymi, ozna-czanym na rysunku 10 jako 1;6+120 o nawierzchni z podkładami strunobetonowymi z wi-broizolacją, oznaczanym na rysunku 10 jako 2;+300 o nawierzchni z podkładami drewnianymi, oznaczo-3nym na rysunku 10 jako 3.Rys. 7. Uśredniona funkcja odpowiedzi częstotliwościowej dla wszystkich czujnikówna badanym odcinku laboratoryjnymRys. 8. Podkład strunobetonowy z wibroizolacją typu PS94 147 z panelemwibroizolacyjnym typu CDM -USP-I-10bRys. 9. Właściwości panelu wibroizolacyjnego CDM -USP-I-10bBadania przeprowadzono na łuku i krzywej przejściowej,gdzie nachylenie poprzeczne toru w stosunku do poziomu wynosiodpowiednio 4° i 2° na krzywej przejściowej w miejscu lokaliza-cji wzbudnika i czujników pomiarowych. Przyjęto, że nachylenieto jest tak małe, że nie ma wpływu na wyniki pomiarów i możnaje pominąć oraz przyjąć, że warunki prowadzenia badań były takiesame na prostej, łuku i krzywej przejściowej.Stanowiska badawcze na trzech wytypowanych odcinkach to-ru kolejowego zbudowano zgodnie z jednym schematem badaw-czym. Przyjęty schemat metody badawczej zostanie omówiony naprzykładzie odcinka zbudowanego z podkładów strunobetono-wych z wibroizolacją na spodniej powierzchni.Odcinek testowy składał się z: dwunastu podkładów struno-betonowych z wibroizolacją, przytwierdzeń szyn do podkładów ty-pu SB, szyn S60 i podsypki z tłucznia bazaltowego o grubości4/201349badaniaRys. 10. Schemat budowy toru doświadczalnego Instytutu Kolejnictwa w Żmigrodzie; stanowiska badawcze oznaczono czerwonymi liczbami: 1 - podkładystrunobetonowe, 2 - podkłady strunobetonowe z wibroizolacją, 3 - podkłady drewnianewarstwy 30 cm. Górna warstwę podtorza stanowią: kliniec 10 cmi niesort granitowy 20 cm.Czujniki zamontowano tak, jak w badaniach laboratoryjnych.Do podstawy dla czujników składającej się z pręta stalowego∅20mm, długości 50 cm, i prostokątnej płytki, przykręconoczujnik przyspieszeń w układzie pionowym. Na tym etapie pracnie przeprowadzono analizy przyspieszeń poziomych. Ze względuna wieloaspektowy charakter pomiarów przyspieszeń poziomychzostaną poddane analizie w kolejnym fazie.W okienku między podkładami nr 5 i 6 zamontowano czujnikipomiarowe przyspieszeń pionowych, oznaczone jako 1, 2, 3, 4(rys. 11).Montaż czujników rozpoczęto od wybrania 15 cm warstwypodsypki tłuczniowej znajdującej się między podkładami, tak abynie naruszyć konstrukcji podtorza kolejowego (rys. 12). Tak przy-gotowane okienko między podkładami umożliwiało zabudowanieRys. 12. Stanowisko badawczeRys 11. Schemat stanowiska badawczego na odcinku toru zbudowanego z podkładówstrunobetonowych z wibroizolacją.podstawy czujników przyspieszeń. Cztery podstawy czujnikówwbito w podtorze kolejowe w osi okienka między podkładami nr 5i 6, w odległości co 40 cm (rys. 12 i 13).504/2013badaniaWyniki badań na torze doświadczalnym Instytutu KolejnictwaW drugim etapie pracy nad innowacyjną metodą badawczą pod-torza kolejowego zastosowano 4 czujniki do pomiarów przyspie-szeń pionowych. Pomiary wykonano w pięciu próbach w zakresieczęstotliwości drgań generowanych przez wzbudnik od 5 Hz do25 Hz. Wyniki badań propagacji drgań w podtorzu kolejowym,generowanych przez rotacyjny wzbudnik drgań, przeprowadzoneinnowacyjną metoda badawczą dla podkładów drewnianych, stru-nobetonowych i strunobetonowych z wibroizolacją przedstawionona rysunku 14 [3].Zakres drgań, generwowanych przez wzbudnik rotacyjny, do-stosowano do zakresu generowanego przez jadący z prędkościąod 140 km/h do 160 km/h pociąg o rozstawie osi w wózkach:2,5 m i 3,2 m z zakresu od 12 Hz do 19 Hz [4, 5]. Pozostałe za-kresy generowanych częstotliwości pominięto z powodu defor-macji sygnału przez zarejestrowane szumy.Zakres drgań wzbudnika od 17 Hz do 19 Hz generuje najniż-szy poziom akceleracji dla podkładów strunobetonowych z wibro-izolacją. W zakresie od 17 Hz do 18 Hz poziom akcelerancji pod-kładów strunobetonowych z wibroizolacją i drewnianych jestpodobny. W zakresie od 18 Hz do 19 Hz poziom akcelerancji dlapodkładów strunobetonowych z wibroizolacją jest niższy niż dlapodkładów drewnianych i strunobetonowych (rys. 14).Wyniki badań trzech typów nawierzchni kolejowej, przepro-wadzone z wykorzystaniem opracowanej metody badawczej ob-ciążeń dynamicznych podtorza kolejowego, wykazują celowośćprowadzania dalszych prac badawczych. Przeprowadzone badaniaumożliwiają symulacje drgań odpowiadających obciążeniu pojaz-dem szynowym jadącym z prędkością do 160 km/h.PodsumowanieW realizowanej fazie badań wykazano, że zaprezentowana metodabadawcza pozwala na ocenę poziomu tłumienia drgań generowa-nych przez obciążenie dynamiczne wzbudnikiem przy zastosowa-niu trzech typów podkładów kolejowych: drewnianych, strunobe-tonowych i strunobetonowych z wibroizolacją, pozwalając naocenę wielkości obciążenia dynamicznego podtorza kolejowegow zależności od zastosowanej nawierzchni kolejowej na badanymodcinku toru.Prezentowana innowacyjna metoda badawcza obciążeń dyna-micznych podtorza kolejowego umożliwia analizę obciążeń, jakimpoddawane jest podtorze kolejowe. Uwzględnianie obciążenia dy-namicznego jest istotne ze względu na rozwój w Polsce kolei du-żych prędkości, generujących kilkakrotnie większe zakresy czę-stotliwości drgań, niż linie kolejowe typu konwencjonalnego [5].W dalszym etapie pracy badawczej zostanie przeprowadzonadruga seria badań na torze doświadczalnym Instytutu Kolejnictwaw Bychowo koło Żmigrodu w celu porównania wyników po rokueksploatacji odcinków badawczych. Zostaną przeprowadzone ba-dania obciążeń dynamicznych podtorza kolejowego, generowa-nych przez: rotacyjny wzbudnik drgań, pojazd szynowy i wzbudnikudarowy.Rys. 13. Wzbudnik bezwładnościowy rotacyjny wraz z siłownikami pałąkowymiRys. 14. Porównanie uśrednionych wartości akcelerancji dla sygnałów pomierzonychza pomocą wszystkich czujników (po uśrednieniu dla wszystkich powtórzeńeksperymentu) na konstrukcji toru z podkładami drewnianymi, strunobeto-nowymi i strunobetonowymi z wibroizolacjąLiteratura[1] Skrzyński E.:Podtorze kolejowe[2] Zwolski J.:Wyznaczenie cech dynamicznych konstrukcji mostowych zapomocą wzbudników drgań(autoreferat rozprawy doktorskiej). InstytutInżynierii Lądowej, Politechnika Wrocławska.[3] Krużyński M., Kwiatkowska E.:Ochrona torowiska w efekcie stosowaniawibroizolacji podkładów kolejowych.Przegląd Komunikacyjny9­10/2012.[4] Krużyński M., Kwiatkowska E., Gisterek I.:Możliwości przystosowaniapodsypkowej nawierzchni kolejowej do eksploatacji z dużymi prędko-ściami.[5] Müller­Boruttau F., Breitsamter N.:Elastische Elemente im Gleis ver-ringern die Fahrwegbeanspruchung.www.imb­dynamik.deqmgr inż. Ewelina KwiatkowskaPolitechnika WrocławskaWydział Budownictwa Lądowego i WodnegoZakład Infrastruktury Transportu Szynowegotel. 691 416 230ewelina.kwiatkowska@pwr.wroc.plolig20@interia.pl4/201351 [ Pobierz całość w formacie PDF ]