Визначення деформованого стану збірних металевих гофрованих конструкцій тунельного шляхопроводу при дії динамічного навантаження залізничного транспорту

Автор(и)

  • Віталій Володимирович Ковальчук Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-4350-1756
  • Максим Петрович Коваль Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-1244-1738
  • Артур Миколайович Онищенко Національний транспортний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-1040-4530
  • Іван Богданович Кравець Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-2239-849X
  • Олена Миронівна Баль Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-2188-4098
  • Руслан Володимирович Маркуль Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-7630-8963
  • Світлана Іванівна Віхоть Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-1063-2103
  • Олексій Вікторович Петренко Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-8870-8534
  • Роман Тарасович Рибак Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-0745-6620
  • Андрій Романович Мілянич Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-3583-792X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259439

Ключові слова:

тунельний шляхопровід, збірні металеві гофровані конструкції, залізнична колія, прискорення металевих конструкцій, вертикальні та горизонтальні деформації конструкцій

Анотація

Проведено аналіз перспектив застосування збірних металевих гофрованих конструкцій у тілі насипу залізничної колії у вигляді тунельного шляхопроводу з метою пропуску автомобільних транспортних засобів та рухомого складу залізниць.

Наведено спосіб інерційних динамічних випробувань деформованого стану тунельного шляхопроводу із збірних металевих гофрованих конструкцій при проїзді рухомого складу залізничного транспорту, шляхом вимірювання прискорень у вершині та на бокових сторонах конструкцій шляхопроводу.

Запропоновано алгоритм обробки сигналу прискорень для оцінки деформованого стану металевих гофрованих конструкцій тунельного шляхопроводу при дії динамічного навантаження від залізничного транспорту.

Проведено експериментальні динамічні вимірювання прискорень, що виникають у вершині та на бокових сторонах тунельного шляхопроводу при проїзді пасажирського та вантажного рухомого складу залізничного транспорту. Максимальна величина прискорень, що виникають у вершині тунельного шляхопроводу при проїзді вантажного поїзду склала 7,99 м/с2, а при проїзді пасажирського поїзду – 6,21 м/с2, а максимальні прискорення, які виникають на бокових сторонах становили 2,63 м/с2 та 1,77 м/с2.

Встановлено, що максимальні деформації металевих гофрованих конструкцій вершини тунельного шляхопроводу, при проїзді вантажного та пасажирського поїздів становлять, відповідно, 1,63 мм та 1,11 мм. Максимальні деформації металевих гофрованих конструкцій на бокових сторонах шляхопроводу становлять 1,07 мм та 0,48 мм.

Отримано величину відносних деформацій вертикального та горизонтального розмірів конструкцій тунельного шляхопроводу при дії динамічних навантажень від рухомого складу залізниці. Відносні вертикальні деформації шляхопроводу склали 0,020 %, а горизонтальні – 0,012 %.

Практичне значення роботи полягає у тому, що за допомогою розробленої методики вимірювання прискорень можна проводити оцінку деформованого стану металевих гофрованих конструкцій при дії динамічних навантажень від рухомого складу залізниці

Біографії авторів

Віталій Володимирович Ковальчук, Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра «Рухомий склад залізниць і колії»

Максим Петрович Коваль, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук

Кафедра «Автомобільні дороги та мости»

Артур Миколайович Онищенко, Національний транспортний університет

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра «Мости, тунелі і гідротехнічні споруди»

Іван Богданович Кравець, Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій

PhD, викладач

Кафедра «Загально-інженерної підготовки фахівців залізничного транспорту»

Олена Миронівна Баль, Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра «Рухомий склад залізниць і колії»

Руслан Володимирович Маркуль, Український державний університет науки і технологій

Кандидат технічних наук

Кафедра «Транспортна інфраструктура»

Світлана Іванівна Віхоть, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельне виробництво

Олексій Вікторович Петренко, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельне виробництво

Роман Тарасович Рибак, Національний університет «Львівська політехніка»

Аспірант

Кафедра будівельне виробництво

Андрій Романович Мілянич, Львівський інститут Українського державного університету науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Рухомий склад залізниць і колії»

Посилання

  1. Kovalchuk, V., Markul, R., Bal, O., Мilyanych, A., Pentsak, A., Parneta, B., Gajda, A. (2017). The study of strength of corrugated metal structures of railroad tracks. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (86)), 18–25. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.96549
  2. Mistewicz, M. (2019). Risk assessment of the use of corrugated metal sheets for construction of road soil-shell structures. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18 (2), 89–107. doi: https://doi.org/10.7409/rabdim.019.006
  3. Bęben, D. (2013). Evaluation of backfill corrosivity around steel road culverts. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 12 (3), 255–268. doi: https://doi.org/10.7409/rabdim.013.018
  4. Kovalchuk, V., Kovalchuk, Y., Sysyn, M., Stankevych, V., Petrenko, O. (2018). Estimation of carrying capacity of metallic corrugated structures of the type Multiplate MP 150 during interaction with backfill soil. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (1 (91)), 18–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123002
  5. Directive (EU) 2016/797 of the European Parliament and of the Council of 11 May 2016 on the interoperability of the rail system within the European Union. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32016L0797
  6. VBN V.2.3-218-198:2007. Sporudy transportu. Proektuvannia ta budivnytstvo sporud iz metalevykh hofrovanykh konstruktsiy na avtomobilnykh dorohakh zahalnoho korystuvannia (2007). Kyiv. URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=24463
  7. Kovalchuk, V., Markul, R., Pentsak, A., Parneta, B., Gayda, O., Braichenko, S. (2017). Study of the stress-strain state in defective railway reinforced-concrete pipes restored with corrugated metal structures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 37–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109611
  8. Kovalchuk, V., Luchko, J., Bondarenko, I., Markul, R., Parneta, B. (2016). Research and analysis of the stressed-strained state of metal corrugated structures of railroad tracks. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (84)), 4–9. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.84236
  9. Machelski, C. (2016). Steel plate curvatures of soil-steel structures during construction and exploitation. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 15 (3), 207–220. doi: https://doi.org/10.7409/rabdim.016.013
  10. Esmaeili, M., Zakeri, J. A., Abdulrazagh, P. H. (2013). Minimum depth of soil cover above long-span soil-steel railway bridges. International Journal of Advanced Structural Engineering, 5 (1), 7. doi: https://doi.org/10.1186/2008-6695-5-7
  11. Liu, Y., Hoult, N. A., Moore, I. D. (2020). Structural Performance of In-Service Corrugated Steel Culvert under Vehicle Loading. Journal of Bridge Engineering, 25 (3). doi: https://doi.org/10.1061/(asce)be.1943-5592.0001524
  12. Kovalchuk, V., Kuzyshyn, A., Kostritsya, S., Sobolevska, Y., Batig, A., Dovganyuk, S. (2018). Improving a methodology of theoretical determination of the frame and directing forсes in modern diesel trains. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (96)), 19–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.149838
  13. Nabochenko, O., Sysyn, M., Kovalchuk, V., Kovalchuk, Y., Pentsak, A., Braichenko, S. (2019). Studying the railroad track geometry deterioration as a result of an uneven subsidence of the ballast layer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (97)), 50–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154864
  14. Luchko, J., Kovalchuk, V., Kravets, I., Gajda, O., Onyshchenko, A. (2020). Determining patterns in the stressed­deformed state of the railroad track subgrade reinforced with tubular drains. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (107)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213525
  15. Kovalchuk, V., Sobolevska, Y., Onyshchenko, A., Bal, O., Kravets, I., Pentsak, A. et. al. (2022). Investigating the influence of the diameter of a fiberglass pipe on the deformed state of railroad transportation structure “embankment-pipe.” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (116)), 35–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254573
  16. Gera, B., Kovalchuk, V. (2019). A study of the effects of climatic temperature changes on the corrugated structure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (99)), 26–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.168260
  17. Stankevych, V. Z., Butrak, I. O., Kovalchuk, V. V. (2018). Cracks Interaction in the Elastic Composite under Action of the Harmonic Loading Field. 2018 XXIIIrd International Seminar/Workshop on Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED). doi: https://doi.org/10.1109/diped.2018.8543323
  18. Gerber, U., Zoll, A., Fengler, W. (2015). Verschleiß und Fahrflächenermüdung an Weichen mit starrer Herzstückspitze. Eisenbahntechnische Rundschau, 1, 36–41.
  19. Zoll, A., Gerber, U., Fengler, W. (2016). The measuring system ESAH-M. Eisenbahningenieur Kalender, 49–62.
  20. Scholz, S., Lommock, R. (2018). Models for Onboard Train Diagnostics Data to Improve Condition-Based Maintenance. Automated People Movers and Automated Transit Systems 2018. doi: https://doi.org/10.1061/9780784481318.010
  21. Sysyn, M., Gerber, U., Nabochenko, O., Li, Y., Kovalchuk, V. (2019). Indicators for common crossing structural health monitoring with track-side inertial measurements. Acta Polytechnica, 59 (2), 170–181. doi: https://doi.org/10.14311/ap.2019.59.0170
  22. Sysyn, M., Nabochenko, O., Kluge, F., Kovalchuk, V., Pentsak, A. (2019). Common Crossing Structural Health Analysis with Track-Side Monitoring. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 21 (3), 77–84. doi: https://doi.org/10.26552/com.c.2019.3.77-84
  23. Izvolt, L., Sestakova, J., Smalo, M. (2016). Analysis of Results of Monitoring and Prediction of Quality Development of Ballasted and Ballastless Track Superstructure and its Transition Areas. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 18 (4), 19–29. doi: https://doi.org/10.26552/com.c.2016.4.19-29
  24. Sysyn, M., Gruen, D., Gerber, U., Nabochenko, O., Kovalchuk, V. (2019). Turnout Monitoring with Vehicle Based Inertial Measurements of Operational Trains: A Machine Learning Approach. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 21 (1), 42–48. doi: https://doi.org/10.26552/com.c.2019.1.42-48
  25. Sysyn, M., Przybylowicz, M., Nabochenko, O., Liu, J. (2021). Mechanism of Sleeper–Ballast Dynamic Impact and Residual Settlements Accumulation in Zones with Unsupported Sleepers. Sustainability, 13 (14), 7740. doi: https://doi.org/10.3390/su13147740
  26. Jamshidi, A., Hajizadeh, S., Su, Z., Naeimi, M., Núñez, A., Dollevoet, R. et. al. (2018). A decision support approach for condition-based maintenance of rails based on big data analysis. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 95, 185–206. doi: https://doi.org/10.1016/j.trc.2018.07.007
  27. Sysyn, M., Gerber, U., Nabochenko, O., Kovalchuk, V. (2019). Common crossing fault prediction with track based inertial measurements: statistical vs. mechanical approach. Pollack Periodica, 14 (2), 15–26. doi: https://doi.org/10.1556/606.2019.14.2.2
  28. Ben Ali, J., Saidi, L., Harrath, S., Bechhoefer, E., Benbouzid, M. (2018). Online automatic diagnosis of wind turbine bearings progressive degradations under real experimental conditions based on unsupervised machine learning. Applied Acoustics, 132, 167–181. doi: https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2017.11.021
  29. Domin, R., Mostovych, A., Kolomiiets, A. (2014). Improving the means of experimental determination of dynamic loading of the rolling stock. ТЕKA. Commission of motorization and energetics in agriculture, 14 (1), 37–49. Available at: http://agro.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-d7fbd1b2-71d4-4101-b564-8f2ec1d12342
  30. Attoh-Okine, N. O. (2017). Big Data and Differential Privacy: Analysis Strategies for Railway Track Engineering. John Wiley & Sons. doi: https://doi.org/10.1002/9781119229070
  31. Liu, X., Markiene, V., Shevtsov, I., Dollevoet, R. (2015). Experimental study of key parameters in turnout crossing degradation process. 10th International Conference on Contact Mechanics. Colorado. Available at: https://www.narcis.nl/publication/RecordID/oai:tudelft.nl:uuid%3A6faf146e-fc15-4d00-a287-bba31442d9ca
  32. Martey, E. N., Ahmed, L., Attoh-Okine, N. (2017). Track geometry big data analysis: A machine learning approach. 2017 IEEE International Conference on Big Data (Big Data). doi: https://doi.org/10.1109/bigdata.2017.8258381
  33. Liu, J., Liu, Z., Wang, P., Kou, L., Sysyn, M. (2022). Dynamic characteristics of the railway ballast bed under water-rich and low-temperature environments. Engineering Structures, 252, 113605. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113605
  34. Si, X., Zhang, Z., Hu, C. (2017). Data-Driven Remaining Useful Life Prognosis Techniques: Stochastic Models, Methods and Applications. Springer, 430. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-662-54030-5
  35. Gebraeel, N. Z., Lawley, M. A., Li, R., Ryan, J. K. (2005). Residual-life distributions from component degradation signals: A Bayesian approach. IIE Transactions, 37 (6), 543–557. doi: https://doi.org/10.1080/07408170590929018
  36. Ma, Y., Mashal, A. A., Markine, V. L. (2018). Modelling and experimental validation of dynamic impact in 1:9 railway crossing panel. Tribology International, 118, 208–226. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.09.036

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Ковальчук, В. В., Коваль, М. П., Онищенко, А. М., Кравець, І. Б., Баль, О. М., Маркуль, Р. В., Віхоть, С. І., Петренко, О. В., Рибак, Р. Т., & Мілянич, А. Р. (2022). Визначення деформованого стану збірних металевих гофрованих конструкцій тунельного шляхопроводу при дії динамічного навантаження залізничного транспорту. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7(117), 50–58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259439

Номер

Том 3 № 7(117) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Vitalii Kovalchuk, Maksym Koval, Artur Onyshchenko, Ivan Kravets, Olena Bal, Ruslan Markul, Svitlana Vikhot, Oleksiy Petrenko, Roman Rybak, Andriy Milyanych

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.