RU2108423C1 - Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания - Google Patents
Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108423C1 RU2108423C1 RU94015384A RU94015384A RU2108423C1 RU 2108423 C1 RU2108423 C1 RU 2108423C1 RU 94015384 A RU94015384 A RU 94015384A RU 94015384 A RU94015384 A RU 94015384A RU 2108423 C1 RU2108423 C1 RU 2108423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- points
- bending
- curvature
- relative
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Использование: при контроле состояния железнодорожного пути. Сущность изобретения: способ заключается в том, что измеряют относительное перемещение трех точек, расположенных на поверхности катания головки рельса, в зоне упругой деформации, возникающей вблизи точки приложения колесной нагрузки. Относительное перемещение трех точек определяют непрерывно в процессе движения нагруженного вагона. На ленте вагона-путеизмерителя записывают относительное перемещение трех точек в зоне упругой деформации рельса под нагруженным колесом и вне этой зоны, что позволяет исключить влияние неровностей поверхности катания. По результатам измерений вычисляют кривизну рельса под нагруженным колесом, изгибающий момент, напряжения от изгиба рельса, относительную жескость и модуль упругости подрельсового основания. 1 табл., 3 ил.
Description
Изобретение относится к контролю состояния железнодорожного пути и может быть использовано для управления рабочими органами путевой машины.
Известен способ измерения кривизны рельса, заключающийся в том, что определяют относительное перемещение трех точек, расположенных на рабочей поверхности головки рельса.
Наиболее существенными недостатками этого способа являются отсутствие нагрузки на рельсовую нить, что не позволяет определить упругие характеристики подрельсового основания; дискретность измерений, обусловленная использованием нивелира.
Техническим результатом изобретения является расширение его технологических возможностей и определение кривизны рельса под нагруженным колесом в процессе его перемещения вдоль рельса с последующим вычислением изгибающего момента, изгибных напряжений в рельсе, модуля упругости подрельсового основания.
Для достижения этого технического результата в способе определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания, заключающемся в том, что определяют относительное перемещение трех точек, расположенных на рабочей поверхности головки рельса упомянутое перемещение трех точке определяют непосредственно вблизи нагруженного колеса, перемещаемого с заданной скоростью, а кривизну, изгибающий момент и напряжения от изгиба рельса, относительную жесткость и модуль упругости подрельсового основания определяют в соответствии с соотношениями:
где
R - радиус кривизны рельса под нагруженным колесом;
L - база измерения;
Y - относительное перемещение трех точек;
a - эмпирический коэффициент, равный 1 или 2 в зависимости от схемы измерения;
E - модуль упругости рельса;
J - момент инерции поперечного сечения рельса;
Z - расстояние от нейтральной оси рельса;
P - нагрузка колеса на рельс;
β - относительная жесткость подрельсового основания;
U - модуль упругости подрельсового основания;
M - изгибающий момент;
σ - напряжения от изгиба рельса.
где
R - радиус кривизны рельса под нагруженным колесом;
L - база измерения;
Y - относительное перемещение трех точек;
a - эмпирический коэффициент, равный 1 или 2 в зависимости от схемы измерения;
E - модуль упругости рельса;
J - момент инерции поперечного сечения рельса;
Z - расстояние от нейтральной оси рельса;
P - нагрузка колеса на рельс;
β - относительная жесткость подрельсового основания;
U - модуль упругости подрельсового основания;
M - изгибающий момент;
σ - напряжения от изгиба рельса.
На фиг. 1 изображена схема перемещения одной точки на рабочей поверхности головки рельса от воздействия колесной нагрузки; на фиг. 2 - то же, при несовпадении этой точки с осью приложения колесной нагрузки.
Для измерения кривизны рельса под нагруженным колесом грузовой вагон оборудуют двумя устройствами, позволяющими проводить измерения на двух нитях рельсового пути. Измерения осуществляют на одинаковой базе однотипными датчиками перемещения. Измерения проводят в двух местах по длине рельсовой нити: первый раз вне зоны упругой деформации рельса для определения относительного перемещения трех точек, обусловленного неровностями поверхности катания головки рельса, а второй раз в том же месте, но в момент прохождения нагруженного колеса, что позволяет по разности показаний измерительных приборов определить относительное перемещение трех точек, обусловленное упругой деформацией рельса под нагруженным колесом.
В процессе движения вагона с заданной осевой нагрузкой измеряют перемещение точки B в положение B1 относительно прямой, проходящей через точки A и C, либо перемещение точки C в положение C1 относительно прямой, проходящей через точки A и B (фиг. 1). Положение точки B может не совпадать с осью приложения колесной нагрузки (фиг. 2).
Измерения относительного расположения трех точек при нагруженном и ненагруженном состоянии данного сечения рельса синхронизируют со скоростью движения вагона, заносят в память ЭВМ, производят вычисление разности показаний, которая соответствует относительному перемещению трех точек, обусловленному упругой деформацией рельса под нагруженным колесом. Относительное перемещение трех точек используют для расчета кривизны рельса под нагруженным колесом по формуле:
где
Rn - радиус кривизны в точке приложения нагрузки;
Y - относительное перемещение точек, мм;
L - база измерения, мм;
a - эмпирический коэффициент.
где
Rn - радиус кривизны в точке приложения нагрузки;
Y - относительное перемещение точек, мм;
L - база измерения, мм;
a - эмпирический коэффициент.
Эмпирический коэффициент "a" зависит от схемы измерения относительного перемещения трех точек. При измерении перемещения точки B по схеме, приведенной на фиг. 1, коэффициент "а" равен 1. При измерении перемещения точки C по той же схеме коэффициент "а" равен 2. При измерении перемещения точек B или C по схеме, приведенной на фиг. 2, коэффициент "а" определяют эмпирически или рассчитывают для заданной схемы нагружения рельса.
По радиусу кривизны рельса под нагруженным колесом рассчитывают изгибающий момент, напряжения в подошве рельса, модуль упругости подрельсового основания. Если перемещение точки B и C превысило допустимое значение, на ленте регистрирующего прибора делают отметки, позволяющие обнаружить пикеты, звенья и отдельные шпалы, на которых уровень напряжений в подошве, обусловленный изгибом рельса под нагруженным колесом, превышает допустимую величину, и выполняют на этих шпалах работы по предотвращению возникновения усталостных трещин в подошве.
Признаки, совпадающие с прототипом: кривизну рельсовой нити в вертикальной плоскости определяют по относительному перемещению трех точек.
Новые признаки:
относительное перемещение трех точек определяют в зоне упругой деформации рельса под нагруженным колесом;
измерение относительного перемещения трех точек производят непрерывно в процессе движения нагруженного вагона;
регистрируют на ленте вагона-путеизмерителя разность относительных перемещений трех течек, зафиксированных на двух измерительных устройствах, что позволяет исключить влияние относительного перемещения трех точек, обусловленного неровностями поверхности катания головки рельса.
относительное перемещение трех точек определяют в зоне упругой деформации рельса под нагруженным колесом;
измерение относительного перемещения трех точек производят непрерывно в процессе движения нагруженного вагона;
регистрируют на ленте вагона-путеизмерителя разность относительных перемещений трех течек, зафиксированных на двух измерительных устройствах, что позволяет исключить влияние относительного перемещения трех точек, обусловленного неровностями поверхности катания головки рельса.
Использование предлагаемого способа определения кривизны рельса под нагруженным колесом обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: позволяет обнаружить, а при использовании в качестве управляющего органа путевой машины устранить участки рельсовой нити, на которых уровень растягивающих напряжений в подошве рельсов превышает допустимые значения, и тем самым предотвратить изломы рельсов по коррозионно-усталостным трещинам в подошве рельса и внезапные разрушения рельсов в пути под поездами.
Пример. Предложенным способом произведены измерения перемещения точки B относительно прямой, соединяющей точки A и C (фиг. 1).
Расстояние между точками A и C для упрощения расчета взято 1080 мм, что соответствует удвоенному расстоянию между шпалами. Измерения проведены на участке бесстыкового пути с рельсами типа P65, уложенными на железобетонные шпалы со щебеночным балластом, скреплениями типа КБ, количество шпал на 1 км пути - 1860 шпал. Осевая нагрузка - 20 т. Перемещение точки B записано на ленту вагона-путеизмерителя.
Необходимо определить напряжения в подошве рельсов и модуль упругости подрельсового основания в сечениях по длине рельсовой нити, в которых перемещение точки B составило 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0 мм.
Для определения изгибных напряжений приняли схему нагружения участка рельса, расположенного вблизи точки приложения нагрузки, как балки на двух опорах с опорными моментами (фиг. 3).
При Mn-1=Mn+1 =0 изгибающий момент в сечении рассчитывали по формуле:
поскольку при данной схеме измерения кривизны рельса под нагруженным колесом коэффициент "а" равен 1; радиус кривизны
напряжение в подошве
При Mn-1=Mn=Mn+1 изгибающий момент в сечении n равен
а радиус кривизны
напряжения в подошве
При схеме нагружения рельса как балки на упругом основании коэффициент относительной жесткости равен:
модуль упругости подрельсового основания равен:
U = 4•β4EJ.
В рассматриваемом примере L/2 = 540 мм; E = 2•104 кг/мм2; J = 3,573•107 мм4; W = 437000 мм3; Yn=0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм.
поскольку при данной схеме измерения кривизны рельса под нагруженным колесом коэффициент "а" равен 1; радиус кривизны
напряжение в подошве
При Mn-1=Mn=Mn+1 изгибающий момент в сечении n равен
а радиус кривизны
напряжения в подошве
При схеме нагружения рельса как балки на упругом основании коэффициент относительной жесткости равен:
модуль упругости подрельсового основания равен:
U = 4•β4EJ.
В рассматриваемом примере L/2 = 540 мм; E = 2•104 кг/мм2; J = 3,573•107 мм4; W = 437000 мм3; Yn=0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм.
Результаты расчета изгибающего момента, радиуса кривизны, напряжений в подошве рельса в сечении n, а также относительной жесткости, модуля упругости подрельсового основания даны в таблице.
Фактические значения изгибающего момента, радиуса кривизны и напряжений в подошве находятся между этими крайними значениями.
Относительную жесткость и модуль упругости подрельсового основания рассчитывали исходя из схемы нагружения рельса, принятой для балок на упругом основании.
Результаты измерения и расчета использовали для определения сечений рельсов по длине рельсовой нити, в которых существует высокая вероятность образования коррозионно-усталостных трещин в подошве, что позволило планировать путевые работы по снижению уровня растягивающих напряжений в подошве рельсов и предотвращать изломы рельсов из-за коррозиооно-усталостных трещин в подошве.
Claims (1)
- Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания, заключающийся в том, что определяют относительное перемещение трех точек, расположенных на рабочей поверхности головки рельса, отличающийся тем, что относительное перемещение трех точек определяют непосредственно вблизи нагруженного колеса, перемещаемого с заданной скоростью, а кривизну, изгибающий момент и напряжения от изгиба рельса, относительную жесткость и модуль упругости подрельсового основания определяют в соответствии с соотношениями
U = 4β4•E•J,
где R - радиус кривизны рельса под нагруженным колесом;
L - база измерения;
Y - относительное перемещение трех точек;
a - эмпирический коэффициент, равный 1 или 2 в зависимости от схемы измерения;
E - модуль упругости рельса;
J - момент инерции поперечного сечения рельса;
Z - расстояние от нейтральной оси рельса;
P - нагрузка колеса на рельс;
β - относительная жесткость подрельсового основания;
U - модуль упругости подрельсового основания;
M - изгибающий момент;
σ - напряжения от изгиба рельса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94015384A RU2108423C1 (ru) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94015384A RU2108423C1 (ru) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94015384A RU94015384A (ru) | 1996-08-27 |
RU2108423C1 true RU2108423C1 (ru) | 1998-04-10 |
Family
ID=20155261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94015384A RU2108423C1 (ru) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108423C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612339C2 (ru) * | 2014-12-17 | 2017-03-07 | Юрий Георгиевич Халисов | Способ устранения вертикальных колебаний центра тяжести колёсных пар |
RU2790885C2 (ru) * | 2021-05-05 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Способ измерения радиуса кривизны длинномерной трубы и устройство для его осуществления (варианты) |
-
1994
- 1994-04-26 RU RU94015384A patent/RU2108423C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612339C2 (ru) * | 2014-12-17 | 2017-03-07 | Юрий Георгиевич Халисов | Способ устранения вертикальных колебаний центра тяжести колёсных пар |
RU2790885C2 (ru) * | 2021-05-05 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Способ измерения радиуса кривизны длинномерной трубы и устройство для его осуществления (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94015384A (ru) | 1996-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7403296B2 (en) | Method and apparatus for noncontact relative rail displacement, track modulus and stiffness measurement by a moving rail vehicle | |
AU2015246665B2 (en) | Method and apparatus to determine structural parameters of a railway track | |
US3718040A (en) | Method and apparatus for evaluating railroad track structure and car performance | |
US6405141B1 (en) | Dynamic track stiffness measurement system and method | |
JP7411655B2 (ja) | 軌道区間を監視する方法およびシステム | |
CN109855770B (zh) | 一种基于钢轨横向加速度功率谱密度检测温度力的方法 | |
CN206266964U (zh) | 一种地铁钢轨波磨实时测量打磨装置 | |
Zarembski et al. | On the measurement and calculation of vertical track modulus | |
SK104399A3 (en) | Installation for the automatic evaluation of the rolling band on wheels of moving trains | |
CN109855771B (zh) | 一种基于钢轨竖向加速度功率谱密度检测温度力的方法 | |
RU2108423C1 (ru) | Способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, изгибающего момента, напряжений от изгиба рельса, относительной жесткости и модуля упругости подрельсового основания | |
RU2075568C1 (ru) | Устройство для выправки рельсового пути в плане | |
ATE182500T1 (de) | Vermessung und handhabung eines eisenbahnschienenprofils | |
Ebersöhn et al. | Use of track geometry measurements for maintenance planning | |
EP0825413A2 (en) | Installation for measuring the wheel offset of railway vehicles | |
RU2239574C1 (ru) | Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути | |
Ryjáček et al. | The rail-bridge interaction–recent advances with ERS fastening system for steel bridges | |
JP2002090256A (ja) | コンクリート床版の無次元剛性比を用いた健全度評価方法 | |
Li et al. | Development and implementation of a continuous vertical track-support testing technique | |
RU2098538C1 (ru) | Способ выправки железнодорожного пути, путевая машина и устройство для управления выправкой железнодорожного пути | |
JP2023532795A (ja) | 軌道のバラスト道床を締め固めるための機械および方法 | |
JP3534926B2 (ja) | 枕木測量装置 | |
RU96117366A (ru) | Способ выправки железнодорожного пути, путевая машина и устройство для управления выправкой железнодорожного пути | |
Vilotijevića et al. | Methods for track stiffness measurement-state of the art | |
RU2038441C1 (ru) | Способ определения состояния рельсошпальной решетки эксплуатируемого бесстыкового железнодорожного пути |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090427 |