Results of exploring the force impact of 25 tf open-box cars on the rails of curved tracks

Introduction. Onboarding rolling stock that exerts increased axial loads makes assessing wheels force impact on railway tracks more acute and relevant. Specialist literature describes many techniques for measuring lateral forces and lateral wear with varying degrees of accuracy. However, the questions of the correct position of measuring devices along the circular segments of a curve, spacing and frequency of measuring force parameters during the service life of the track rails are still open. The article discusses the impact of 25 tf open-box cars on the load and wear of the trackways in curves that have different radii.

Materials and methods. In order to analyse and detail the total load exerted by each car wheel on track rails on the second main track of the Slyudyanskaya Division, East Siberian Infrastructure Directorate (descending segment), the authors selected two (R298 and R565 m) curved segments with almost identical slopes and comparable operating parameters. Tests were carried out to measure the load exerted on the rails along two trial segments of the track and also measurement trips of Sprinter-Integral, an infrastructure diagnostic complex (by Firma TVEMA JSC), were made along the trial curve.

Results. The researchers processed and analysed the data obtained for open-box cars with an axial load of 25 tf (245.3 kN). It has been established that of all the wheels that passed along the R298 m curve, 58% impacted the inner rail in an outward direction from the rail track with 42% having an inward impact. The inner rail is exposed to an average lateral force of 37.9 kN directed outward and 30.9 kN directed inward. Similar data is obtained for the R565 m curve. A comparison of the diagrams of lateral wear and lateral forces obtained for both curves showed that changes in them occurred synchronically.

Discussion and conclusion. In order to comprehensively analyse wheels impact, it is necessary to assess the impact from lateral forces which is especially important for curved track.

1. Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М.: Транспорт, 1986. 560 с. [Verigo M.F., Kogan A.Ya. Interaction of track and rolling stock. Moscow: Transport; 1986. 560 p. (In Russ.)].

2. Ромен Ю.С. Взаимодействие пути и экипажа в рельсовой колее. M.: РАС, 2019. 160 с. [Romen Yu.S. Interaction of the path and the crew in the rail track. Moscow: RAS; 2019. 160 p. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/dprfoa.

3. Ромен Ю.С. Факторы, обуславливающие процессы взаимодействия в системе колесо—рельс при движении поезда в кривых // Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2015. Т. 74, №1. С. 17–26 [Romen Yu. S. Factors Responsible for Wheel — Rail Interaction in Curves. Russian Railway Science Journal. 2015;74(1):17-26. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/tolhqr.

4. Ромен Ю.С., Суслов О.А., Баляева А.А. Определение сил взаимодействия в системе колесо—рельс на основании измерения напряжений в шейке рельса // Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2017. Т. 76, №6. С. 354–361 [Romen Yu.S., Suslov O.A., Balyaeva A.A. Determining the force of interaction in a wheel—rail system based on measuring stresses in rails neck. Russian Railway Science Journal. 2017;76(6):354-361. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2017-76-6-354-361.

5. Бржезовский А. М. Предложения по разработке референтной методики измерения боковых сил // Вестник Научноисследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2022. Т. 81, №2. С. 101–113 [Brzhezovskiy A.M. Proposals for development of a reference method for measuring lateral forces. Russian Railway Science Journal. 2022;81(2):101-113. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-2-101-113.

6. Коган А.Я. Оценка интенсивности бокового и вертикального износов рельсов под проходящими поездами // Вестник Научноисследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2017. Т. 76, №3. С. 138–145 [Kogan A.Ya. Evaluation of the intensity of lateral and vertical wear of rails under passing trains. Russian Railway Science Journal. 2017;76(3):138-145. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2017-76-3-138-145.

7. Карпущенко Н.И., Величко Е.С., Антерейкин Е.С. Анализ процессов нарастания износа рельсов и их ресурса в кривых участках пути // Наука и транспорт. 2012. №3. С. 48–51 [Karpushchenko N.I., Velichko E.S., Antereykin E.S. Analysing processes contributing to greater wear of rails and reduction of their service life in curved segments of the track. Nauka i transport. 2012;(3):48-51. (In Russ.)].

8. Исследование бокового износа рельсов в кривых на перевальном участке / Н. И. Карпущенко [и др.] // Путь и путевое хозяйство. 2018. №9. С. 35–40 [Karpuschenko N.I., Antereykin E.S., Zamelova D.Yu., Trukhanov P.S. Research work of rail wear in curved track in the pike. Railway Track and Facilities. 2018;(9):35-40. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/xydwzv.

9. Карпущенко Н.И., Река Е.М. Интенсивность бокового износа рельсов в кривых в зависимости от эксплуатационных условий // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2022. № 2 (61). С.57–66 [Karpushchenko N.I., Reka E.M. Intensity of rail lateral wear in curves depending on operating conditions. The Siberian Transport University Bulletin. 2022;(2):57-66. (In Russ.)]. https://doi.org/10.52170/1815-9265_2022_61_57.

10. Бороненко Ю.П., Рахимов Р.В. Экспериментальное определение боковых нагрузок от взаимодействия колеса с рельсом // Транспорт Российской Федерации. 2019. №6(85). С. 50–53 [Boronenko Yu.P., Rakhimov R.V. Experimental determination of side loading from wheel–rail interaction. Transport of the Russian Federation. 2019;(6):50-53. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/nlzoyr.

11. Певзнер В.О., Белоцветова О.Ю., Потапов А.В. Результаты наблюдений по оценке влияния эксплуатационных факторов на боковой износ рельсов // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2016. Т. 75, №4. С. 242–247 [Pevzner V.O., Belotsvetova O.Yu., Potapov A.V. Results of observations to evaluate the impact of operational factors on the side rail wear. Russian Railway Science Journal. 2016;75(4):242-247. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2016-75-4-242-247.

12. Экспериментальное определение боковых сил в системе «колесо – рельс» при движении поездов по горно-перевальному участку / А. П. Ресельс [и др.] // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2020. Т. 65, №1. С. 75–84 [Resel’s A.P., Filatov E.V., Koven’kin D.A., Baranov T.M. Experimental determination of lateral forces in the «wheel—rail» system during the movement of trains along the mountain-pass section. Modern Technologies. System Analysis. Modeling. 2020;65(1):75-84. (In Russ.)]. https://doi.org/10.26731/1813-9108.2020.1(65).75-84.

13. Краснов О.Г., Акашев М.Г., Колтунов В.Ю. Силовые факторы, действующие на путь от разных типов подвижного состава в условиях горно-перевального участка // Наука 1520 ВНИИЖТ: Загляни за горизонт: сб. матер. науч.-практ. конф. АО «ВНИИЖТ», Щербинка, 26–27 августа 2021 г. Щербинка: АО «ВНИИЖТ», 2021. С. 110–115 [Krasnov O.G., Akashev M.G., Koltunov V.Yu. Force factors acting on the track from different types of rolling stock in the conditions of the mountain-overpass area. In: Science 1520 Railway Research Institute: Look beyond the horizon: Collection of research and practice conference materials JSC VNIIZhT, 26–27 August 2021, Shcherbinka. Shcherbinka: JSC VNIIZhT; 2021. p. 110–115. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/cthcgv.

14. Обобщение мирового опыта тяжеловесного движения: конструкция и содержание железнодорожной инфраструктуры: [сб. ст.] / пер. с англ. С.М. Захарова. М.: Интекст, 2012. 568 с. [Zakharov S.M. (transl.) Generalisation of Global Experience in HeavyHaul Traffic: Design and Maintenance of Railway Infrastructure: [collection of articles]. Moscow: Intext Publ.; 2012. 568 p. (In Russ.)].

15. Эволюция повреждаемости рельсов дефектами контактной усталости / Е.А. Шур [и др.] // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2015. Т. 74, №3. С. 3–9 [Shur E.A., Borts A.I., Sukhov A.V., Abdurashitov A.Yu., Bazanova L.V., Zagranichek K.L. Evolution of the ContactFatigue Defects Caused Rail Failure Rate. Russian Railway Science Journal. 2015;74(3):3-9. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/tuvqnp.

16. Луговский А.Ю., Богданов О.К. Правильно ли мы определяем интенсивность бокового износа в кривых? // Путь и путевое хозяйство. 2022. №6. С. 33–37 [Lugovsky A.Yu., Bogdanov O.K. Do we correctly determine the rate of side wear in curves? Railway Track and Facilities. 2022;(6):33-37. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/gdoyxy