ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ НА РЕЛЬСАХ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ НАГРУЗКАХ НА ОСЬ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2025-1-S1-19-34Ключевые слова:
стрелочный перевод; большегрузная железная дорога; нагрузка на ось; напряжение на рельсе; тензометрические измерения; взаимодействие колеса и рельса; структурная целостность; железнодорожная инфраструктура.Аннотация
Железнодорожные стрелочные переводы являются одним из наиболее нагруженных компонентов железнодорожной инфраструктуры из–за сложного взаимодействия колеса и рельса, которое становится более серьезным при увеличении нагрузки на ось большегрузного транспорта. Экспериментальные данные, описывающие распределение напряжений в стрелочных переводах в реальных условиях эксплуатации, остаются ограниченными. В исследовании изучалось напряженное состояние железнодорожного полотна формата 1:11, подвергнутого воздействию грузового подвижного состава с нагрузками на ось 230 и 245 кН. Цели. Целью исследования была оценка влияния нагрузки на ось, скорости поезда и направления движения на распределение напряжений на критических участках стрелочных переводов в полевых условиях. Полномасштабные экспериментальные измерения были проведены на железнодорожной линии Алматы – Чу с использованием тензометрической системы электрического сопротивления. На полотне рельса и его подошве было расположено пять точек измерения. Реакции на напряжение регистрировались во время повторных проходов поездов с разной скоростью и в обоих направлениях движения, после чего проводилась статистическая обработка и сравнительный анализ измеренных напряжений. Увеличение нагрузки на ось с 230 до 245 кН привело к постоянному увеличению напряжений по всему поперечному сечению рельса, однако это увеличение было неравномерным. Наибольший рост напряжений наблюдался на внутренней кромке подошвы рельса, в то время как рельсовое полотно претерпевало значительные изменения в зависимости от места измерения, направления движения поезда и рабочей скорости. Результаты показывают, что геометрия стрелочного перевода и динамическое взаимодействие колеса с рельсом существенно влияют на механическое поведение стрелочных переводов. В исследовании представлены экспериментально подтвержденные данные о напряжениях для стрелочного перевода 1:11, работающего при нагрузке на ось 245 кН. Полученные результаты улучшают понимание развития напряжений в стрелочных переводах при движении большегрузного транспорта и обеспечивают надежную основу для проверки численных моделей, оптимизации проектирования и технического обслуживания стрелочных переводов, а также установления научно обоснованных эксплуатационных ограничений скорости для железнодорожных линий с повышенной нагрузкой на ось.
Библиографические ссылки
Kassa E., Nielsen J.C.O. (2006). Simulation of dynamic interaction between train and railway turnout. Vehicle System Dynamics, 44(Suppl. 1), 247–258. https://doi.org/10.1080/00423110500233487
Arasteh Khouy I., Larsson-Kråik P.-O., Nissen A., Lundberg J., Kumar U. (2014). Geometrical degradation of railway turnouts: A case study from a Swedish heavy haul railroad. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. https://doi.org/10.1177/0954409713503320
Cornish A., Smith R.A., Dear J. (2016). Monitoring of strain of in-service railway switch rails through field experimentation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 230(5), 1429–1439. https://doi.org/10.1177/0954409715624723
Grossoni I., et al. (2020). Observed failures at railway turnouts: Failure analysis, possible causes and links to current and future research. Engineering Failure Analysis, 119, 104987. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104987
Hasan N. (2020). Heavy haul operation: Issues and remedies. Journal of Transportation Engineering, Part A: Systems, 146(6). https://doi.org/10.1061/JTEPBS.0000343
Wang P., Xu J., Wang S., Fang J. (2022). A review of research on design theory and engineering practice of high-speed railway turnout. Intelligent Transportation Infrastructure, 1, liac004. https://doi.org/10.1093/iti/liac004
Kosenko S., Bondar I.S., Kvashnin M.Ya., Revyakin A. (2022). Stress state assessment of railway switches under the influence of trucks with an axle load of 245 kN. Lecture Notes in Networks and Systems, 403, 538–546. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96383-5_60
Loidolt M., et al. (2023). Quality behaviour of turnouts. Applied Sciences, 13(19), 10665. https://doi.org/10.3390/app131910665
Lee J., et al. (2025). Railroad turnout elasticity optimization using revenue service wheel profiles. Construction and Building Materials. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142796
Zhai W., Stichel S., Ling L. (2025). Train–track coupled dynamics problems in heavy-haul rail transportation. Vehicle System Dynamics. https://doi.org/10.1080/00423114.2025.2494834
Zhurynova Z.O., Bondar I.S., Aldekeyeva D.T., Nurakhmetova K.K., Digarbaeva T.D., Deinichenko A.A. (2026). Modern instruments for detection and quantitative assessment of hidden rail cracks. Vibroengineering Procedia, Vol. 63, 153–159. https://doi.org/10.21595/vp.2026.26499
Bondar I.S., Karibaeva G.B., Kurbenova A.K. (2024). Vibration diagnostics of transportation structures on railroads. Vibroengineering Procedia, Vol. 54, 109–115. https://doi.org/10.21595/vp.2024.24093
Batyrova D.Z., Zhangabylova A.M., Aymurzaeva Z.K., Sarsenova G.O., Bondar I.S. (2025). Vibrodiagnostics and dynamic operation of reinforced concrete sleepers under the influence of moving load. Vibroengineering Procedia, Vol. 58, 121–131. https://doi.org/10.21595/vp.2025.24942
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2025 Иван Бондарь, Динара Батырова , Гульмира Бихожаева, Тамара Дигарбаева; Анар Жумасейтова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
