SOKON

-

S

ystem

O

ceny

Zdatności

Eksploatacyjnej

Ko

nstrukcji

N

awierzchni Kolejowej

Diana Rychter

Jadwiga Kaplińska

CEL DZIAŁANIA SYSTEMU

•

Postawienie

diagnozy

zdatności

do

użytku toru na wybranym odcinkach linii
kolejowych i całych fragmentach sieci.

•

Wyznaczenie czasu, w którym dojdzie do
wyczerpania

pełnej

zdatności

eksploatacyjnej w różnych warunkach
eksploatacyjnych.

Jako

miarę

zdatności

eksploatacyjnej

przyjęto

syntetyczny

wskaźnik

stanu

konstrukcji nawierzchni „C”

Syntetyczny wskaźnik stanu

konstrukcji nawierzchni - C

Obliczenia wskaźnika rozpoczynają się od
zaliczenia analizowanej konstrukcji do jednej z
odpowiadających jej klas, którą charakteryzują
podstawowe wartości nominalne ustalone na
podstawie wieloletnich obserwacji i danych z
prac dotyczących niezawodności nawierzchni,
w których znajdują się informacje o trwałości jej
ważnych elementów wyrażone np:



Obciążeniem jakie może przenieść (szyny)



W latach (podkłady drewniane)

Klasyfikacja konstrukcji nawierzchni

Syntetyczny wskaźnik stanu

konstrukcji nawierzchni - C

Kolejnym krokiem jest skorygowanie nominalnej
trwałości

zależnie

od

rzeczywistych

wielkości

eksploatacyjnych na danym odcinku linii kolejowej.
Przyjęte wartość eksploatacyjne:

•

prędkość pociągów V[km/h],

•

maksymalny nacisk osi P[kN],

•

stosunek liczby pociągów towarowych od wszystkich
pociągów r,

•

jakość elementów nawierzchni, jakość jej budowy i
utrzymania, które to cechy charakteryzuje łącznie
syntetyczny wskaźnik stanu toru J[mm],

•

promień łuku R[m].

WIELKOŚCI WPROWADZANE I

WYNIKOWE W PRZYJĘTYM SYSTEMIE

OCENY

WIELKOŚCI OKREŚLAJĄCE KLASY KONSTRUKCJI

Konstrukcyjne

Przeniesione obciążenie

[Tg] lub [lat]

Wiek[lat]

Natężenie

przewozów[Tg/rok]

Średnia prędkość 10-ciu

% najszybszych

pociągów{km/h]

Maksymalny nacisk na

oś[kN]

Syntetyczny wskaźnik

stanu toru J[mm]

Wskaźnik pociągów

towarowych

Promień łuku[m]

Rzeczywiste

warunki

eksploatacyjne

Ewentualne

wykorzystanie w

systemie

ustalenia cen tras

kolejowych

Trwałość skorygowana:

-szyn,

-podkładów.

Wskaźnik zdatności eksploatacyjnej ze

względu na:

-szyny,

-podkłady.

Czas pozostający do utraty zdatności

eksploatacyjnej

-szyny,

-podkłady

Typ szyn, rodzaj toru

(klasyczny,

bezstykowy)

Rodzaj

podkładów i

ich trwałość

Trwałość nominalna

[Tg] lub wiek[lata]

Prędkość [km/h]

Maksymalny nacisk osi

[kN]

Syntetyczny wskaźnik

stanu toru J[mm]

Stosunek liczby

pociągów towarowych

do wszystkich

pociągów

Eksploatacyjne

− Średnia wartość prędkości

Przy analizowaniu wpływu prędkości pociągów na trwałość
nawierzchni istotny jest nie tylko wybór modelu, lecz również
wybór reprezentatywnej grupy pociągów na liniach, na których
prędkość ta jest zróżnicowana, a zatem na przeważającej
długości sieci kolejowych w Polsce. Biorąć pod uwagę rozrzut
prędkości przyjęto do obliczeń trwałości skorygowanej średnią
wartość prędkości dziesiątego górnego kwantyla najszybszych
pociągów:

Prędkość ma duży wpływ na współczynnik dynamiczny, który
można przyjąć jako wielkość mającą bezpośredni wpływ na
degradację drogi kolejowej.

- prędkość,
A i B – wartości stałe równe odpowiednio 600 i 6000.



 

− Wpływ nacisku osi na degradację

nawierzchni

O częstości i zakresie niezbędnych robót decydują
naciski wywierane przez szyny na podkłady oraz
naciski

podkładów

na

podsypkę,

które

są

proporcjonalne do nacisku osi.
Na podstawie badań wielu specjalistów przyjęto
współczynnik wpływu nacisku osi równy:



 

Funkcja wyrażająca wpływ
nacisku osi na degradację
nawierzchni

− Współczynnik pociągów towarowych

Wieloletnie doświadczenie wykazuje, że przy
jednakowym obciążeniu linii kolejowej ruchem
pasażerskim i towarowym przebieg degradacji
nawierzchni w tym drugim przypadku jest większy.
Wynika to z większych nacisków osi, gorszego
usprężynowania

wózków,

większego

zanieczyszczenia podsypki. Z tego względu przy
korygowaniu trwałości nominalnej uwzględnia się
stosunek liczby pociągów towarowych do wszystkich
pociągów.
Współczynnik pociągów towarowych określony jest
wzorem:



 

− Syntetyczny wskaźnik stanu toru J

Jakość robót i poziom utrzymania daje się
sprowadzić do jednej cechy jakim jest syntetyczny
wskaźnik stanu toru J. Jest on obiektywna oceną
stanu toru. Obliczany jest na podstawie odchyleń
standardowych

poszczególnych

parametrów

zgodnie ze wzorem:

- odchylenie standardowe nierówności pionowych,
- odchylenie standardowe nierówności poziomych,
- odchylenie standardowe wichrowatości,
- odchylenie standardowe szerokości toru.



 

− Promień łuku R

Wzrosty wyrażające upływ układy geometrycznego
toru na zmniejszenie trwałości szyn i podkładów
drewnianych ograniczono do promieni łuków R.
Wzór zmniejszający trwałość szyn nie smarowanych
mam postać:

A czas S

n

a czas pracy podkładów układanych w

łukach:



 

Trwałość skorygowana

Wyznaczenie współczynników prędkości ψ, nacisku η, jakości ε,
pociągów towarowych ρ i łuków λ umożliwia obliczenie
trwałości skorygowanej:

Gdzie indeks n oznacza współczynnik odpowiadający wartości
nominalnej, zaś r oznacza wartości rzeczywiste. oznacza
wartość nominalną.
W odniesieniu do samych szyn ułożonych w łukach wyraża się
wzorem:

A w odniesieniu do podkładów drewnianych:



 

Znając

trwałość

skorygowaną

konstrukcji

nawierzchni, przeniesione przez nią obciążenia oraz
istniejące lub oczekiwane natężenia przewozów q
można obliczyć wskaźnik zdatności konstrukcji C i
czas t jaki pozostał do całkowitego wyczerpania się
tej zdatności.

,

.

Gdy tj. przy ujemnej wartości t, należy ją
interpretować jako czas, który upłyną od chwili gdy
analizowana konstrukcja utraciła swą zdatność
eksploatacyjną..

 

Wskaźnik zdatności konstrukcji C
i czas t wyczerpania się
zdatności konstrukcji