vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2017-76-1-3-9vestnikvniizht-125Research ArticleДругоеMiscellaneousМетодика определения расчетного срока службы безбалластного путиMethod for determining design life of ballastless wayКоганА. Я.KoganA. Ya.noemail@neicon.ruСавинА. В.SavinA. V.noemail@neicon.ruАкционерное общество «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (АО «ВНИИЖТ»)РоссияJoint Stock Company “Railway Research Institute” (JSC “VNIIZhT”)Russian Federation20172802201776139Copyright © Коган А.Я., Савин А.В., 20172017Коган А.Я., Савин А.В.Kogan A.Y., Savin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/125

В настоящее время актуален вопрос о сферах применения безбалластного верхнего строения пути (БВСП) и сроках его службы. Результаты испытаний на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ» дали ответы на многие вопросы, но этого недостаточно для принятия решения. Благодаря высокой грузонапряженности на Экспериментальном кольце за небольшой промежуток времени можно получить представление о сроке службы БВСП при грузовом движении со скоростью 80 км/ч и осевой нагрузке 23,5 т на ось.Для получения информации о сроке службы БВСП в реальных условиях высокоскоростного движения до 400 км/ч и осевой нагрузке до 18 т на ось требуется несколько десятков лет.Для разрешения этого противоречия предлагается применить новую методику прогнозирования расчетного срока службы БВСП в реальных условиях высокоскоростного движения по результатам испытаний на Экспериментальном кольце с использованием математического моделирования. В дальнейшем эта методика позволит учитывать изменения эксплуатационных факторов на участке, в том числе влияние повышения осевой нагрузки или скорости движения поездов на долговечность конструкции пути.

The problem of the scope of ballastless track superstructure (BTS) and its service life currently is urgent. Due to the high traffic density at the Test Loop of JSC "VNIIZhT" for a short period of time it is possible to get an idea of BTS service life with freight transport at a speed of 80 km/h and axle load of 23.5 tonnes per axle. For information on BTS service life in real conditions of high-speed up to 400 km/h and axle load to 18 tonnes it would takes several decades.To resolve this contradiction it is proposed to apply a new methodology for forecasting the estimated service life of BTS at actual high-speed traffic by the results of tests on Test Loop with using mathematical modeling.In the proposed model track vibrations are considered as vibrations of construction comprising of three endlessly long beams, the bottom of which is based on a modified Winkler base and the upper and middle rely on the elastic layer mainly having a base characteristics as Winkler base. For specific design of ballastless track it would be the rail, the concrete support plate (track concrete) and hydraulically bound layer (lean concrete) correspondingly.The calculation results are presented in the form of amplitude-frequency characteristics of the bending moments in the second layer of ballastless track structure. Given the fact that the amplitude-frequency characteristic is not dependent on the axial load, the calculations are made for the particular case when the values of the speed of 80 km/h and 300 km/h with the actual characteristics of the layers of ballastless track that is operated on the Test Loop of JSC "VNIIZhT".The proposed algorithm and methodology make it possible to transfer the results of observations of the processes of degradation of tested ballastless track design, obtained at the Test Loop (st. Scherbinka), on sections of network, where installation of track of this design for mixed transport is assumed. In the future, this technique allows taking into account changes in the area of operational factors, including the effect of increasing the axial load or speed of trains on the durability of track design.

безбалластный путьсрок службыпрогибынапряженияповреждаемостьмоделированиеиспытанияскоростьосевая нагрузкаballastless trackservice lifedeflectionsstressesdamageabilitymodelingtestsspeedaxle loadReferencesСавин А. В. Выбор конструкции пути для высокоскоростного движения // Вестник ВНИИЖТ. 2014. № 1. С. 55 - 59.Savin A. V. Vybor konstruktsii puti dlya vysokoskorostnogo dvizheniya [Selecting track design for high-speed traffic]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2014, no. 1, pp. 55 – 59.Коваленко Н. И., Замуховский А. В., Коваленко А. Н. Критерий выбора конструкций пути для ВСМ // Мир транспорта. 2013. № 4. С. 88 - 94.Kovalenko N. I., Zamukhovskiy A. V., Kovalenko A. N. Kriteriy vybora konstruktsiy puti dlya VSM [Selection criterion of railway track construction for the high-speed traffic]. Mir transporta [World of transport], 2013, no. 4, pp. 88 – 94.Замуховский А. В. Перспективы полигона безбалластного пути // Мир транспорта. 2013. № 3. С. 168 - 172.Zamukhovskiy A. V. Perspektivy poligona bezballastnogo puti [Prospects for test site of ballastless track]. Mir transporta [World of transport], 2013, no. 3, pp. 168 – 172.Замуховский А. В., Копыленко В. А., Фридкин В. М. О технико-экономической целесообразности применения железнодорожных эстакад вместо высоких насыпей // Транспортное строительство. 2012. № 10. С. 15 - 18.Zamukhovskiy A. V., Kopylenko V. A., Fridkin V. M. O tekhnikoekonomicheskoy tselesoobraznosti primeneniya zheleznodorozhnykh estakad vmesto vysokikh nasypey [On the technical and economic feasibility of railway overpasses instead of high embankments]. Transportnoe stroitel’stvo [Transport construction], 2012, no. 10, pp. 15 – 18. Method for determining design life of ballastless way A. Ya. KOGAN, A. V. SAVIN Joint Stock Company “Railway Research Institute” (JSC “VNIIZhT”), Moscow, 129626, RussiaSchilder R., Diederich D. Installation Quality of Slab Track - A Decisive Factor for Maintenance / RTR Special. Austria. July 2007. P. 76 - 78. URL: http:/www.eurailpress.de/leseprobe/203/download/magazine.pdf (дата обращения: 20.08.2016 г.).Schilder R., Diederich D. Installation Quality of Slab Track – A Decisive Factor for Maintenance. RTR Special. Austria, July 2007, рp. 76 –78. Available at: URL: http://www.eurailpress.de/leseprobe/203/download/magazine.pdf (retrieved on 20.08.2016).Zoeteman A., Esveld C. Evaluating track structures: Life Cycle Cost Analysis as a Structured Approach / Delft University of Technology. World Congress on Railway Research Tokyo, 1999. P. 1 - 9. URL: http:/www.silvertipdesign.com/BR(Imperial)/[18]%20Paper%20WCRR99%20Tokyo.pdf (дата обращения: 01.09.2016 г.).Zoeteman A., Esveld C. Evaluating track structures: Life Cycle Cost Analysis as a Structured Approach. Delft University of Technology. World Congress on Railway Research Tokyo, 1999, рp. 1 – 9. Available at URL: http://www.silvertipdesign.com/BR(Imperial)/[18]%20Paper%20WCRR99%20Tokyo.pdf (retrieved on 01.09.2016).Коган А. Я., Барабошин В. Ф., Гаврилов В. М. Колебания пятислойной балки на упругом основании под действием подвижной динамической нагрузки // Механика деформируемого тела и расчет транспортных сооружений: межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск, НИИЖТ. 1986. С. 33 - 43.Kogan A. Ya., Baraboshin V. F., Gavrilov V. M. Kolebaniya pyatisloynoy balki na uprugom osnovanii pod deystviem podvizhnoy dinamicheskoy nagruzki [Vibrations of five-layer beam on an elastic foundation under the action of moving dynamic load]. Mekhanika deformiruemogo tela i raschet transportnykh sooruzheniy: mezhvuz. Sb. nauch. tr. [Mechanics of deformable body and the calculation of the transport facilities: Proc. of sci. works]. Novosibirsk, NIIZhT Publ., 1986, pp. 33 – 43.Исследования безбалластной конструкции верхнего строения пути / А. В. Савин, А. М. Бржезовский, В. В. Третьяков [и др.] // Вестник ВНИИЖТ. 2015. № 6. С. 23 - 32.Savin A. V., Brzhezovskiy A. M., Tret'yakov V. V., Smelyanskiy I. V., Tolmachev S.V. Issledovaniya bezballastnoy konstruktsii verkhnego stroeniya puti [Research of ballastless design of track superstructure]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2015, no. 6, pp. 23 – 32.Muramoto K., Sekine E., Nakamura T. Roadbed Degradation Mechanism under Ballastless Track and Its Countermeasures / QR of RTRI. 2006. Vol. 47. No. 4. Nov. Р. 222 - 227. URL: https:/www.jstage.jst.go.jp/article/rtriqr/47/4/47_4_222/_pdf (дата обращения: 13.09.2016 г.).Muramoto K., Sekine E., Nakamura T. Roadbed Degradation Mechanism under Ballastless Track and Its Countermeasures. QR of RTRI, 2006, Vol. 47, no. 4, Nov., pp. 222 – 227. Available at URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/rtriqr/47/4/47_4_222/_pdf (retrieved on 13.09.2016).Development of Slab Tracks for Hokuriku Shinkansen Line / Katsutoshi Ando, Makoto Sunaga, Hifumi Aoki, Osamu Haga / QR of RTRI. 2001. Vol. 42. No. 1. Mar. P. 35 - 41. URL: https:/www.jstage.jst.go.jp/article/rtriqr/42/1/42_1_35/_pdf (дата обращения: 20.09.2016 г.).Ando Katsutoshi, Sunaga Makoto, Aoki Hifumi, Haga Osamu Development of Slab Tracks for Hokuriku Shinkansen Line. QR of RTRI, 2001, Vol. 42, no. 1, Mar., pp. 35 – 41. Available at URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/rtriqr/42/1/42_1_35/_pdf (retrieved on 20.09.2016).Takahashi T., Sekine E. Evaluation of Factors Contributing to Deterioration of Track-slab in Cold Areas / QR of RTRI. 2011. Vol. 52. No. 3. Aug. P. 149 - 155. URL: https:/www.jstage.jst.go.jp/article/rtriqr/52/3/52_3_149/_pdf (дата обращения: 26.09.2016 г.).Takahashi T., Sekine E. Evaluation of Factors Contributing to Deterioration of Track-slab in Cold Areas. QR of RTRI, 2011, Vol. 52, no. 3, Aug., pp.149 – 155. Available at URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/rtriqr/52/3/52_3_149/_pdf (retrieved on 26.09.2016).Воздействие экипажа на путь при пространственных колебаниях подвижного состава. Описание программы / А. Я. Коган, М. А. Левинзон, И. О. Войтов [и др.] // Информационный бюллетень ВНТИЦентр. М., ГОСФАП. 1985. № 4/67. 40 c.Kogan A. Ya., Levinzon M. A., Voytov I. O., Gavrilov V. M., Perel’shtein A. L. Vozdeystvie ekipazha na put' pri prostranstvennykh kolebaniyakh podvizhnogo sostava. Opisanie programmy [The impact of the carriage on track at spatial oscillations of the rolling stock. Program description].Informatsionnyy byulleten' VNTITsentr [Information bulletin of VNIITsentr]. Moscow, GOSFAP Publ., 1985, no. 4/67, 40 p.Коган А. Я., Никитин Д. А., Полещук И. В. Колебания пути при высоких скоростях движения экипажей и ударном взаимодействии колеса и рельса. М.: Интекст, 2007. 168 с.Kogan A. Ya., Nikitin D. A., Poleshchyuk I. B. Kolebaniya puti pri vysokikh skorostyakh dvizheniya ekipazhey i udarnom vzaimodeystvii kolesa i rel'sa [Vibrations of the track at high speeds of carriages and impact interaction of wheel and rail]. Moscow, Intext Publ., 2007, 168 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.