SOKON
-
S
ystem
O
ceny
Zdatności
Eksploatacyjnej
Ko
nstrukcji
N
awierzchni Kolejowej
Diana Rychter
Jadwiga Kaplińska
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