Науковий вісник НГУ

Тестування фракційного складу залізничного баласту лабораторними методами з використанням пристрою Проктора

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2024

Останнє оновлення: 04 березня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1679

Authors:

Е.Гушек-Юхаш, orcid.org/0000-0002-5544-3146, Університет Сечені Іштвана, м. Д’єр, Угорщина

А.Немеc, orcid.org/0000-0002-3477-6902, Університет Сечені Іштвана, м. Д’єр, Угорщина

М.Сисин, orcid.org/0000-0001-6893-0018, Інститут залізничних систем і громадського транспорту, ТУ Дрезден, м. Дрезден, Федеративна Республіка Німеччина

Г.Бараняй, orcid.org/0000-0003-3369-8823, Університет Сечені Іштвана, м. Д’єр, Угорщина

Я.Лю, orcid.org/0000-0002-4779-7761, Китайська залізниця Перша група Xinyun Engineering Co., м. Сіань, Китайська Народна Республіка

Ш.Фішер*, orcid.org/0000-0001-7298-9960, Університет Сечені Іштвана, м. Д’єр, Угорщина

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (1): 058 - 068

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-1/058

Abstract:

Фізична класифікація подрібненого щебню та гравію, що використовується в будові залізничної колії, ґрунтується на їх міцності й витривалості та виконується за допомогою лабораторного тестового методу, використовуючи барабан, який обертається, або метод мортири. Значення стійкості до руйнування за методом Лос-Анджелеса та стирання за методом Мікро-Деваля демонструють відповідну кореляцію й потребують подальшого вивчення.

Мета. Розробка нового методу вимірювання руйнування матеріалу гірських порід, який має відповідність з відомими стандартами, що мають широке застосування, а також є більш порівнянним із реальними умовами експлуатації залізниці. Звісно, обидва стандартні тести є невід’ємними для забезпечення однорідності продукту під час виробництва, тому новий рекомендований метод є лише доповненням.

Методика. За допомогою пристрою Проктора були індуковані ударні навантаження зверху, схожі на умови залізничного навантаження. На відміну від стандартного методу, у цих випробуваннях матеріал андезиту поміщали до стандартного циліндру. Зразки були попередньо просіяні й відсортовані; задана вага становила приблизно 1300 г, а задані розміри окремих часток становили 6.3, 8.0 та 11.2 мм. Розглядалися лише попередньо промиті й висушені матеріали NZ (дрібний щебінь) або KZ (спеціальний щебінь) із чотирьох різних кар’єрів (Tállya, Szob, Nógrádkövesd, Recsk) з різними фізико-механічними характеристиками порід. Пристрій Проктора використовували через його розрахункову дію (19,86 Дж/удар) і розрахунковий вплив різної кількості ударів (64, 128, 256, 1028 ударів). Після навантаження різної кількості ударів однорідні зразки з різних кар’єрів просіювали для вимірювання маси фрагментів кожної фракції.

Результати. Серія вимірювань дала можливість встановити за складом матеріалу й кількістю ударів ряд кривих фрагментації та деградації для кожного з трьох повторних вимірювань, що показали деградацію зразків з різними фізико-механічними властивостями матеріалу гірських порід і розмірами часток. Зі збільшенням кількості ударів кількість подрібненого матеріалу у зразку зростала, але розподіл подрібненого матеріалу не зменшувався рівномірно й пропорційно зі збільшенням кількості ударів. Вертикальна деформація зразків збільшувалася як функція сили. Також були розраховані параметри та індекси для виявлення різних кореляцій (тобто, F_V, d < 22.4, d < 0.5, d < 0.063 mm, C_U, M ratio,  ratio). Деякі з них довелося модифікувати (наприклад, FV ), але вони були заздалегідь визначені через специфіку

Наукова новизна. Хоча існує багато стандартних і альтернативних методів випробувань на фрагментацію баласту залізничної колії та засобів вимірювання, у роботі запропоновано новий лабораторний метод і було продемонстроване конкретне вимірювання та ефективність його застосування.

Практична значимість. Новий метод вимірювання фракційного складу залізничного баласту може допомогти моделювати в лабораторії реальні робочі умови функціювання залізничної колії, щоб доповнити стандартні тести, які вже мають широке використання. Цей метод підвищить безпечність роботи залізниці.

Ключові слова: залізнична колія, баластна колія, фракції матеріалу, лабораторне випробування, пристрий ПроктораReferences.

1. Horvát, F. (2015). Mérnöki módszerek III. Széchenyi István University. Győr.

2. Internet law library (2023, October 31). Retrieved from https://net.jogtar.hu/jogszabaly?docid=a1300275.kor.

3. European Committee for Standardization (2012). Aggregates for railway ballast (EN 13450). Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/c05b9399-6075-42e0-9274-28742fa20327/en-13450-2013.

4. European Committee for Standardization (2012). Tests for mechanical and physical properties of aggregates – Part 1: Determination of the resistance to wear (micro-Deval) (EN 1097-1). Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/0704a937-7494-49be-827a-1da432fc0024/en-1097-1-2011.

5. European Committee for Standardization (2020). Tests for mechanical and physical properties of aggregates – Part 2: Methods for the determination of resistance to fragmentation (EN 1097-2). Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/2b59008c-ab4d-428f-9e85-780705498a57/en-1097-2-2020.

6. Kurhan, M. B., Kurhan, D. M., Husak, M. A., & Hmelevska, N. (2022). Increasing the efficiency of the railway operation in the specialization of directions for freight and passenger transportation. Acta Polytechnica Hungarica, 19(3), 231-244. https://doi.org/10.12700/APH.19.3.2022.3.18.

7. Gáspár, L., Horvát, F., & Lublóy, L. (2011). Lifetime of transport infrastructure facilities. Universitas-Győr Nonprofit Kft., Győr.

8. Czinder, B., Vásárhelyi, B., & Török, Á. (2021). Long-term abrasion of rocks assessed by micro-Deval tests and estimation of the abrasion process of rock types based on strength parameters. Engineering Geology, 282, 105996. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.105996.

9. Shehu, S. A., Yusuf, K. O., Zabidi, H., Jimoh, O. A., & Ha­shim, M. H. M. (2023). Blasting efficiency in granite aggregate quarry based on the combined effects of fragmentation and weighted environmental hazards. Mining of Mineral Deposits, 17(1), 120-128. https://doi.org/10.33271/mining17.01.120.

10. Haddad, J., Alfaqs, F., Al-quraan, T., & Ikhries, I. I. (2023). Investigation of vibrating jaw crusher experimental variables. Mining of Mineral Deposits, 17(3), 49-55. https://doi.org/10.33271/mining17.03.049.

11. Taran, I., & Klymenko, I. (2017). Analysis of hydrostatic mechanical transmission efficiency in the process of wheeled vehicle braking. Transport Problems, 12(Special Edition), 45-56. https://doi.org/10.20858/tp.12.se.4.

12. Kurhan, D. M. (2023). Entropy Application for Simulation the Ballast State as a Railway Element. Acta Polytechnica Hungarica, 20(1), 63-77. https://doi.org/10.12700/APH.20.1.2023.20.5.

13. Kurhan, M. B., Kurhan, D. M., Husak, M. A., & Hmelevska, N. (2022). Development of the High-Speed Running of Trains in Ukraine for Integration with the International Railway Network. Acta Polytechnica Hungarica, 19(3), 207-218. https://doi.org/10.12700/APH.19.3.2022.3.16.

14. Károlyfi, K. (2017). The effect of saturation degree of cement paste on fair-faced concrete surfaces. Építöanyag (Online), (2), 55. https://doi.org/10.14382/epitoanyag-jsbcm.2017.10.

15. Kuchak, A. J. T., Marinkovic, D., & Zehn, M. (2020). Finite element model updating – Case study of a rail damper. Structural Engineering and Mechanics, 73(1), 27-35. https://doi.org/10.12989/sem.2020.73.1.027.

16. Kuchak, A. J. T., Marinkovic, D., & Zehn, M. (2021). Parametric Investigation of a Rail Damper Design Based on a Lab-Scaled Model. Journal of Vibration Engineering and Technologies, 9(1), 51-60. https://doi.org/10.1007/s42417-021-00341-7.

17. Taran, I., & Bondarenko, A. (2017). Conceptual approach to select parameters of hydrostatic and mechanical transmissions for wheel tractors designed for agricultural operations. Archives of transport,  41(1), 89-100. https://doi.org/10.5604/01.3001.0009.7389.

18. Saukenova, I., Oliskevych, M., Taran, I., Toktamyssova, A., Aliakbarkyzy, D., & Pelo, R. (2022). Optimization of schedules for early garbage collection and disposal in the megapolis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(3-115), 13-23. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251082.

19. Taran, I., & Litvin, V. (2018). Determination of rational parameters for urban bus route with combined operating mode. Transport Problems, 13(4), 157-171. https://doi.org/10.20858/tp.2018.13.4.14.

20. González, J. I., & Salazar, F. (2018). Advances in the modelling of railway ballast using the Discrete Element Method (DEM). The Fourth International Conference on Railway Technology, presentation. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/328042347.

21. Guo, Y., Markine, V., Song, J., & Jing, G. (2018). Ballast degradation: Effect of particle size and shape using Los Angeles Abrasion test and image analysis. Elsevier, Construction and Building Materials, 169, 414-424. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.170.

22. Wnek, M. A., Tutumluer, E., Moaveni, M., & Gehringer, E. (2013). Investigation of Aggregate Properties Influencing Railroad Ballast Performance. Journal of the Transportation Research Board, (2374), 180-189. https://doi.org/10.3141/2374-21.

23. Mohajerani, A., Nguyen, B. T., Tanriverdi, Y., & Chandrawanka, K. (2017). A new practical method for determining the LA abrasion value for aggregates. Elsevier B. V., Soils and Foundations, 57, 840-848. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2017.08.013.

24. Fischer, S. (2023). Evaluation of inner shear resistance of layers from mineral granular materials. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering. https://doi.org/10.22190/FUME230914041F.

25. Szalai, S., Eller, B., Juhász, E., Movahedi Rad, M., Németh, A., Harrach, D., Baranyai, G., & Fischer, Sz. (2022). Investigation of deformations of ballasted railway track during collapse using the Digital Image Correlation Method (DICM). Reports in Mechanical Engineering, 3(1), 258-282. https://doi.org/10.31181/rme20016032022s.

26. Juhász, E., Movahedi Rad, M., Fekete, I., & Fischer, S. (2019). Discrete element modelling of particle degradation of railway ballast material with PFC3D software. Nauka ta Progres Transportu, 6(84), 103-116. https://doi.org/10.15802/stp2019/194472.

27. Jia, W., Markine, V., & Guo, Y. (2023). Efficiency analysis and optimisation of DEM for railway ballast track simulations: Multi-layer shape model of lateral resistance. Transportation Geotechnics, 40, 100977. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2023.100977.

28. Lu, M., & McDowell, G. R. (2007). The importance of modelling ballast particle shape in the discrete element method. Granular Matter, 9(1-2), 69-80. https://doi.org/10.1007/s10035-006-0021-3.

29. European Committee for Standardization (2012). Unbound and hydraulically bound mixtures. Part 2: Test methods for laboratory reference density and water content. Proctor compaction (EN 13286-2:2010/AC:2012). Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/5b4df027-90e4-4ccd-a119-e6ac12b80cd1/en-13286-2-2010-ac-2012.

30. Indraratna, B., Salim, W., & Rujikiatkamjorn, C. (2011). Advanced rail geotechnology – Ballasted track. CRC Press Taylor & Francis Group, London. ISBN 978-0-415-66957-3.

31. Lichtberger, B. (2005). Track compendium. Hamburg: Eurailpress Tetzlaff-Hestra GmbH & Co. KG.

32. Gálos, M., Kárpáti, L., & Szekeres, D. (2011). Ágyazati kőanyagok. A kutatás eredményei (2. rész). Sínek Világa, 53(1), 6-13. Retrieved from https://www.sinekvilaga.hu/documents/2011_1.pdf.

• < Попередня
• Наступна >