THE MEASUREMENT METHODOLOGY IMPROVEMENT OF THE HORIZONTAL IRREGULARITIES IN PLAN

Purpose. Across the track superstructure (TSS) there are structures where standard approach to the decision on the future of their operation is not entirely correct or acceptable. In particular, it concerns the track sections which are sufficiently quickly change their geometric parameters: the radius of curvature, angle of rotation, and the like. As an example, such portions of TSS may include crossovers where their component is within the so-called connecting part, which at a sufficiently short length, substantially changes curvature. The estimation of the position in terms of a design on the basis of the existing technique (by the difference in the adjacent arrows bending) is virtually impossible. Therefore it is proposed to complement and improve the methodology for assessing the situation of the curve in plan upon difference in the adjacent versine. Methodology. The possible options for measuring horizontal curves in the plan were analyzed. The most adequate method, which does not contradict existing on the criterion of the possibility of using established standards was determined. The ease of measurement and calculation was took into account. Findings. Qualitative and quantitative verification of the proposed and existing methods showed very good agreement of the measurement results. This gives grounds to assert that this methodology can be recommended to the workers of track facilities in the assessment of horizontal irregularities in plan not only curves, but also within the connecting part of switch congresses. Originality. The existing method of valuation of the geometric position of the curves in the plan was improved. It does not create new regulations, and all results are evaluated by existing norms. Practical value. The proposed technique makes it possible, without creating a new regulatory framework, to be attached to existing one, and expanding the boundaries of its application. This method can be used not only for ordinary curves, but for very short sections, the curvature of which changes abruptly to its opposite value

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ НЕРІВНОСТЕЙ У ПЛАНІ

Purpose. Across the track superstructure (TSS) there are structures where standard approach to the decision on the future of their operation is not entirely correct or acceptable. In particular, it concerns the track sections which are sufficiently quickly change their geometric parameters: the radius of curvature, angle of rotation, and the like. As an example, such portions of TSS may include crossovers where their component is within the so-called connecting part, which at a sufficiently short length, substantially changes curvature. The estimation of the position in terms of a design on the basis of the existing technique (by the difference in the adjacent arrows bending) is virtually impossible. Therefore it is proposed to complement and improve the methodology for assessing the situation of the curve in plan upon difference in the adjacent versine. Methodology. The possible options for measuring horizontal curves in the plan were analyzed. The most adequate method, which does not contradict existing on the criterion of the possibility of using established standards was determined. The ease of measurement and calculation was took into account. Findings. Qualitative and quantitative verification of the proposed and existing methods showed very good agreement of the measurement results. This gives grounds to assert that this methodology can be recommended to the workers of track facilities in the assessment of horizontal irregularities in plan not only curves, but also within the connecting part of switch congresses. Originality. The existing method of valuation of the geometric position of the curves in the plan was improved. It does not create new regulations, and all results are evaluated by existing norms. Practical value. The proposed technique makes it possible, without creating a new regulatory framework, to be attached to existing one, and expanding the boundaries of its application. This method can be used not only for ordinary curves, but for very short sections, the curvature of which changes abruptly to its opposite value.Цель. В масштабах всего верхнего строения пути (ВСП) существуют такие конструкции, где стандартные подходы к принятию решения о дальнейшей их эксплуатации не совсем корректны или приемлемы. В частности, это касается участков пути, которые достаточно быстро меняют свои геометрические параметры: радиус, кривизну, угол поворота и тому подобное. В качестве примера, к таким участкам ВСП можно отнести те стрелочные съезды, в пределах которых находится составляющая, так называемая соединительная часть, на достаточно короткой длине существенно меняющая кривизну. Оценить положение в плане такой конструкции на основе существующей методики (по разнице в смежных стрелах изгиба) практически невозможно. Поэтому в исследовании предлагается дополнить и усовершенствовать методику оценки положения кривой в плане по разнице в смежных стрелах изгиба. Методика. Проанализированы возможные варианты измерения горизонтального положения кривых в плане. Определена наиболее адекватная методика, которая не противоречит существующей по критерию возможности использования установленных нормативов. Во внимание также принималась простота измерений и расчета. Результаты. Качественная и количественная верификация предложенной и существующей методик показала очень хорошее совпадение результатов измерений. Это дает основания утверждать, что данную методику можно рекомендовать работникам путевого хозяйства в оценке горизонтальных неровностей в плане не только в кривых, но и в пределах соединительной части стрелочных съездов. Научная новизна. Усовершенствована существующая методика оценки геометрического положения кривых в плане. При этом не создаются новые нормативы, а все полученные результаты оцениваются по существующим нормам. Практическая значимость. Предлагаемая методика дает возможность, не создавая новую нормативную базу, привязываться к существующей и расширяет границы ее применения. Данную методику можно применять не только для обычных кривых, но и для очень коротких участков, кривизна которых резко меняет свое значение на противоположное.Мета. В масштабах всієї верхньої будови колії (ВБК) існують такі конструкції, де стандартні підходи до прийняття рішення щодо подальшої їх експлуатації не зовсім коректні або прийнятні. Зокрема, це стосується ділянок колії, які досить швидко змінюють свої геометричні параметри: радіус, кривизну, кут повороту тощо. Як приклад, до таких ділянок ВБК можна віднести ті стрілочні з’їзди, в межах яких є складова, так звана з’єднувальна частина, котра на досить короткій довжині суттєво змінює кривизну цієї частини. Оцінити положення у плані такої конструкції за існуючою методикою (за різницею в суміжних стрілах вигину) практично неможливо. Тому в дослідженні пропонується доповнити та удосконалити методику оцінки положення кривої у плані за різницями в суміжних стрілах вигину. Методика. Проаналізовано можливі варіанти вимірювання горизонтального положення кривих у плані. Визначено найбільш адекватну методику, яка не суперечить існуючій за критерієм можливості використання встановлених нормативів. До уваги також приймалась простота вимірювань та розрахунку. Результати. Якісна й кількісна верифікація приведеної методики показала дуже добрий збіг результатів вимірювань запропонованої та існуючої методик. Це дає підстави стверджувати, що дану методику можна рекомендувати працівникам колійного господарства щодо оцінки горизонтальних нерівностей у плані не лише в кривих, а й у межах з’єднувальної частини стрілочних з’їздів. Наукова новизна.Вдосконалено існуючу методику оцінки геометричного положення кривих у плані. При цьому не створюються нові нормативи, а все базується на існуючих. Практична значимість. Запропонована методика дає можливість, не створюючи нову нормативну базу, прив’язуватись до існуючої, та розширює межі її застосування. Дану методику можна застосовувати не тільки для звичайних кривих, а й для дуже коротких ділянок, кривизна яких різко змінює своє значення на протилежне

ВСТАНОВЛЕННЯ ДОПУСТИМИХ ШВИДКОСТЕЙ РУХУ ПОЇЗДІВ ПО КРИВОЛІНІЙНИХ СТРІЛОЧНИХ ПЕРЕВОДАХ

Purpose. Turnouts play a key role in the railway transportation process. One-sided and many-sided curved turnouts were railed over the last 20 years in difficult conditions (curved sections, yard necks). They have a number of geometric features, unlike the conventional one-sided turnouts. Today the normative documents prohibit laying such turnouts in curved track sections and only partially regulate the assessment procedure of their real condition. The question of establishment the permissible train speed within the curved turnouts is still open. In this regard, authors propose to set the train speed according to the driving comfort criterion using the results of field measurements of ordinates from the baseline for the particular curved turnout. Methodology. The article considers the criteria using which one can set the permissible speed on the turnouts. It defines the complexity of their application, advantages and disadvantages. Findings. The work analyzes the speed distribution along the length of the real curved turnout for the forward and lateral directions. It establishes the change rate values of unbalanced accelerations for the existing norms of the curved track sections maintenance according to the difference in the adjacent bend versine at speeds up to 160 km/h. Originality. A method for establishing the trains’ speed limit within the curved turnouts was developed. It takes into account the actual geometric position in the plan of forward and lateral turnout directions. This approach makes it possible to establish a barrier places in plan on the turnouts limiting the train speed. Practical value. The proposed method makes it possible to objectively assess and set the trains’ permissible speed on the basis of the ordinate measurement of the forward and lateral directions of the curved turnouts from the baseline using the driving comfort criteria. The method was tested using real turnouts, which are located within the Pridneprovsk Railway.Цель. Стрелочные переводы играют одну из ключевых ролей при выполнении перевозочного процесса на железнодорожном транспорте. В течение последних 20 лет в сложных условиях (кривые участки, горловины станций) укладывали одно- и разносторонние криволинейные стрелочные переводы, которые имеют ряд геометрических особенностей, в отличие от односторонних обыкновенных. На сегодняшний день нормативные документы запрещают вновь укладывать такие переводы в кривые участки пути и только частично регламентируют порядок оценки их реального состояния. Остается открытым вопрос установления допустимой скорости движения в пределах криволинейных стрелочных переводов. Поэтому в научном исследовании предлагается устанавливать скорость движения поездов по критерию комфортабельности езды, опираясь на результаты натурных измерений ординат от базовой линии для конкретного криволинейного стрелочного перевода. Методика. Рассмотрены критерии, с помощью которых можно установить допустимые скорости движения на стрелочных переводах. Установлена сложность их применения, преимущества и недостатки. Результаты. Проанализированы распределения скоростей по длине реального криволинейного стрелочного перевода для основного и бокового направления. Установлены величины скорости изменения непогашенных ускорений для существующих норм содержания кривых участков пути по разнице в смежных стрелах изгиба при скоростях до 160 км/ч. Научная новизна. Учеными разработана методика установления допустимой скорости движения поездов в пределах криволинейного стрелочного перевода, которая учитывает реальное геометрическое положение в плане основного и бокового направления перевода. Данный подход дает возможность установить места в плане на стрелочном переводе, которые лимитируют скорость движения. Практическая значимость. Предложенная методика дает возможность объективно оценить и установить допустимую скорость движения поездов на основе измерения ординат основного и бокового направления криволинейного стрелочного перевода от базисной линии по критерию комфортабельности езды. Методика была апробирована на реальных стрелочных переводах, которые находятся в пределах Приднепровской железной дороги.Мета. Стрілочні переводи відіграють одну з ключових ролей при виконанні перевізного процесу на залізничному транспорті. Протягом останніх 20 років у складних умовах (криві ділянки, горловини станцій) укладали одно- та різносторонні криволінійні стрілочні переводи, які мають ряд геометричних особливостей, на відміну від односторонніх звичайних. На сьогоднішній день нормативні документи забороняють нове укладання таких переводів у криві ділянки колії та тільки частково регламентують порядок оцінки їх реального стану. Залишається відкритим питання встановлення допустимої швидкості руху в межах криволінійних стрілочних переводів. Тому в науковому дослідженні пропонується встановлювати швидкість руху поїздів за критерієм комфортабельності їзди, спираючись на результати натурних вимірювань ординат від базисної лінії для конкретного криволінійного стрілочного переводу. Методика. Розглянуто критерії, за допомогою яких можна встановити допустимі швидкості руху на стрілочних переводах. Встановлено складність їх застосування, переваги та недоліки. Результати. Проаналізовано розподіл швидкостей по довжині реального криволінійного стрілочного переводу для прямого та бокового напрямку. Встановлено величини швидкості зміни непогашених прискорень для існуючих норм утримання кривих ділянок колії за різницею у суміжних стрілах вигину при швидкостях до 160 км/год. Наукова новизна. Авторами розроблено методику встановлення допустимої швидкості руху поїздів у межах криволінійного стрілочного переводу, яка враховує реальне геометричне положення у плані основного та бокового напрямків переводу. Даний підхід дає можливість встановити місця у плані на стрілочному переводі, які лімітують швидкість руху. Практична значимість. Запропонована методика дає можливість об’єктивно оцінити та встановити допустиму швидкість руху поїздів на основі вимірювання ординат основного і бокового напрямку криволінійного стрілочного переводу від базисної лінії за критерієм комфортабельності їзди. Методика була апробована на реальних стрілочних переводах, які знаходяться в межах Придніпровської залізниці

ESTABLISHMENT OF THE PERMISSIBLE TRAIN SPEED ON THE CURVED TURNOUTS

Purpose. Turnouts play a key role in the railway transportation process. One-sided and many-sided curved turnouts were railed over the last 20 years in difficult conditions (curved sections, yard necks). They have a number of geometric features, unlike the conventional one-sided turnouts. Today the normative documents prohibit laying such turnouts in curved track sections and only partially regulate the assessment procedure of their real condition. The question of establishment the permissible train speed within the curved turnouts is still open. In this regard, authors propose to set the train speed according to the driving comfort criterion using the results of field measurements of ordinates from the baseline for the particular curved turnout. Methodology. The article considers the criteria using which one can set the permissible speed on the turnouts. It defines the complexity of their application, advantages and disadvantages. Findings. The work analyzes the speed distribution along the length of the real curved turnout for the forward and lateral directions. It establishes the change rate values of unbalanced accelerations for the existing norms of the curved track sections maintenance according to the difference in the adjacent bend versine at speeds up to 160 km/h. Originality. A method for establishing the trains’ speed limit within the curved turnouts was developed. It takes into account the actual geometric position in the plan of forward and lateral turnout directions. This approach makes it possible to establish a barrier places in plan on the turnouts limiting the train speed. Practical value. The proposed method makes it possible to objectively assess and set the trains’ permissible speed on the basis of the ordinate measurement of the forward and lateral directions of the curved turnouts from the baseline using the driving comfort criteria. The method was tested using real turnouts, which are located within the Pridneprovsk Railway

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ КОЛІЇ ТА РУХОМОГО СКЛАДУ В МЕЖАХ З’ЇЗДУ

Purpose. Recently on the Ukrainian railways network more attention is paid to the cases of violations in the maintenance of crossovers, which may lead to deterioration of the train traffic safety conditions. As a rule, such violations occur as a result of inaccuracies during crossover pegging and laying, as well as are the consequence of impact of rolling stock and thermal forces. The appearance of geometrical irregularities can also be triggered by violation of the scheme of layout of concrete sleepers in the crossover turnout curve with intertrack spaces of less than 5.3 m. Therefore, we have decided to analyze the impact of the presence of deviations from the layout scheme of the sleepers and geometric irregularities on the conditions of track and rolling stock interaction based on the results of experimental investigations. It was also decided to establish a connection between the stress-strain states of the track and the presence of short sleepers. Methodology. The effect of deviations from the layout scheme of the sleepers and geometric irregularities on the interaction conditions of track and rolling stock was studied by means of theoretical calculations and experimental research. The experimental research covered the area on the non-public railway tracks that meets the required conditions for scientific and research work on the territory of «Transinvestservice» company. Findings. The distribution of stresses and forces acting on a railway track depending on speed movement of experienced rolling stock was obtained. In addition we obtained the data on the influence of the sleeper geometric parameters on its stress-strain state. Originality. For the first time the paper assessed the impact of rolling stock in the presence of geometrical irregularities and asymmetrically truncated sleepers within the crossover connection part on the stress-strain state of track in this zone. In addition, we compared the results for the area with common and shortened sleepers. Practical value. The obtained experimental data allowed determining that the stress-strain state of the track structure in the crossover turnout curve at rolling stock speeds of up to 40 km/h fulfills the conditions of strength and stability. These results can be used to test mathematical models and theoretical studies on the development of standards for the maintenance of crossovers. The level of the obtained vertical, lateral forces and stresses practically does not depend on the presence of the truncated part of the sleepers, which are stacked in crossovers.Цель. В последнее время в сети железных дорог Украины все больше уделяют внимания случаям нарушения в содержании стрелочных съездов, которые могут привести к ухудшению условий безопасности движения поездов. Такие нарушения, как правило, появляются в результате неточностей при разбивке и укладке съезда, а также являются следствием действия подвижного состава и температурных сил. Появление геометрических неровностей может быть спровоцировано нарушением эпюры раскладки железобетонных брусьев в закрестовинной части съезда при междупутье менее 5,3 м. Поэтому в работе необходимо проанализировать влияние наличия отклонений от эпюры раскладки брусьев и геометрических неровностей на условия взаимодействия пути и подвижного состава, учитывая результаты экспериментальных исследований. Также нужно установить связь между напряженно-деформированным состоянием пути и наличием укороченных брусьев. Методика. Исследование влияния отклонений в эпюре раскладки брусьев и геометрических неровностей на условия взаимодействия пути и подвижного состава проводились путем проведения теоретических расчетов и испытаний. Для проведения экспериментальных исследований был выбран испытательный участок на путях необщего пользования ООО с ИИ «Трансинвестсервис», который отвечал необходимым условиям в рамках научно-исследовательской работы. Результаты. Получено распределение напряжений и сил, действующих на путь в зависимости от скорости движения опытного подвижного состава. Также получены данные о влиянии геометрических параметров бруса на его напряженно-деформированное состояние. Научная новизна. Авторами впервые была проведена оценка влияния подвижного состава (при наличии геометрических неровностей и несимметрично укороченных брусьев в пределах соединительной части стрелочного съезда) на напряженно-деформированное состояние верхнего строения пути (ВСП) в указанной зоне. Также было проведено сравнение результатов для участка с обычными брусьями и укороченными. Практическая значимость. На основе полученных экспериментальных данных было установлено, что при скоростях движения подвижного состава до 40 км/ч напряженно-деформированное состояние ВСП в закрестовинной части стрелочного съезда соответствует условиям прочности и устойчивости. Полученные результаты в дальнейшем можно применить для апробации математических моделей и теоретических исследований по разработке нормативов содержания стрелочного съезда. Уровень полученных вертикальных, боковых сил и напряжений практически не зависит от наличия укороченной части брусьев, которые уложены в съезд.Мета. Останнім часом у мережі залізниць України все більшу увагу приділяють випадкам порушення в утриманні стрілочних з’їздів, які можуть призвести до погіршення умов безпеки руху поїздів. Такі порушення, зазвичай, з’являються в результаті неточності під час розбивки та укладання з’їзду, а також бувають наслідком дії рухомого складу і температурних сил. Поява геометричних нерівностей також може бути спровокована порушенням епюри розкладки залізобетонних брусів у захрестовинній частині з’їзду при міжколії менше 5,3 м. Тому в роботі потрібно проаналізувати вплив наявності відхилень від епюри розкладки брусів та геометричних нерівностей на умови взаємодії колії та рухомого складу, враховуючи результати експериментальних досліджень. Також треба встановити зв’язок між напружено-деформованим станом колії в зонах укладання вкорочених брусів. Методика. Дослідження впливу відхилень від епюри розкладки брусів та геометричних нерівностей на умови взаємодії колії та рухомого складу проводились шляхом проведення теоретичних розрахунків та експериментальних випробувань. Для проведення експериментальних досліджень була обрана дослідна ділянка на коліях незагального користування ТОВ з ІІ «Трансінвестсервіс», яка відповідала необхідним умовам в рамках науково-дослідної роботи. Результати. Отримано розподіл напружень та сил, що діють на колію в залежності від швидкості руху дослідного рухомого складу. Також отримано дані стосовно впливу геометричних параметрів бруса на його напружено-деформований стан. Наукова новизна. Авторами вперше було проведено оцінку впливу рухомого складу (при наявності геометричних нерівностей та несиметрично вкорочених брусів у межах з’єднувальної частини стрілочного з’їзду) на напружено-деформований стан верхньої будови колії (ВБК) у вказаній зоні. Також було проведено порівняння результатів для ділянки зі звичайними брусами та вкороченими. Практична значимість. На основі отриманих експериментальних даних було встановлено, що при швидкостях руху рухомого складу до 40 км/год напружено-деформований стан ВБК в захрестовинній частині стрілочного з’їзду відповідає умовам міцності та стійкості. Отримані результати можна застосувати для апробації математичних моделей та теоретичних досліджень щодо розробки нормативів утримання стрілочного з’їзду. Рівень отриманих вертикальних, бокових сил та напружень практично не залежить від наявності вкороченої частини брусів, що укладені в з’їзд

Micro- and Macro-Mechanical Testing of Transparent MgAl2O4 Spinel

Advanced transparent ceramics with high chemical and thermal stability are gaining increasing interest as replacement of glass-based materials in technical window applications. The mechanical reliability and performance of transparent MgAl2O4 with a grain size of 5 mu m has been characterized at ambient temperature using micro-mechanical indentation and macroscopic bending tests. The measurements focused on elastic modulus, fracture toughness, crack kinetics, and strength, the latter analyzed with Weibull statistics. The effect of slow crack growth is assessed using a strength-probability-time plot. Complementary fractography by optical, confocal and scanning electron microscopy provided a correlation between failure origin and fracture stress. The results and reliability aspects are discussed in terms of linear elastic fracture mechanics