Analiza drgań nawierzchni i podtorza pod wpływem obciążeń ruchomych z dużymi prędkościami

We współczesnej komunikacji pociągi odgrywają coraz pokaźniejszą rolę. Konstrukcje nawierzchni kolejowej i podtorza, dopasowanych do ruchu pociągów z wielkimi prędkościami, muszą spełniać rygorystyczne warunki techniczne, zatem właściwe zwymiarowanie nawierzchni drogi szynowej jest stanowczo ważnym zadaniem, posiadającym stanowczy wpływ na bezpieczeństwo i komfort podróży i transportu.

W prezentowanym opracowaniu wskazany i przebadany został wpływ pionowego obciążenia ruchomego na powstawanie i wielkość ściskających sił osiowych w konstrukcji drogi szynowej. Oprócz prędkości w analizie uwzględniono inercję obciążenia i podłoża gruntowego.

Do rozważań przyjęto model nawierzchni kolejowej w postaci belki albo płyty warstwowej o zmiennej sztywności poszczególnych warstw. Analizowany model podłoża Własowa uwzględnia, oprócz własności sprężystych gruntu, jego ścinanie i masę, czyli inercję (siły bezwładności), i osiadanie podłoża w sąsiedztwie toru kolejowego.

W pracy przebadano wpływ sił osiowych na wielkość prędkości krytycznych. Przeanalizowano również schematy uwzględniające zmienność masy i sztywności konstrukcji drogi szynowej oraz zmienność parametrów znamionujących podłoże w kierunku podłużnym.

Ruch pojazdu ze zmiennymi prędkościami po torze generuje również podłużną siłę ruchomą, wywołującą drgania podłużne konstrukcji nawierzchni. Zjawisko to może być nad wyraz ważne w konstrukcjach mostowych.

W pracy przebadano wpływ ruchomych sił stycznych do toru na odpowiedź dynamiczną nawierzchni i podtorza drogi szynowej biegnącej po gruncie oraz na moście. Zaprezentowano także uproszczony model do wstępnej analizy wpływu nierówności toru na zmianę szybkości koła.

Istotą prezentowanej monografii są analityczne rozwiązania dynamiczne od pionowych inercyjnych obciążeń ruchomych konstrukcji na podłożach wykrzywionych, a zasadniczym i oryginalnym elementem - analityczne wyznaczenie dynamicznych podłużnych sił krytycznych od inercyjnych obciążeń pionowych w układzie nawierzchnia, podtorze, ruchomy pociąg i otoczenie drogi kolejowej, a następnie wyznaczenie w takim modelu prędkości krytycznych.