Выбор и обоснование методики расчета трамвайного пути на прочность

Строительство современных трамвайных линий и создание новых конструкций требуют обоснования методов расчета на прочность. Приведена методика расчета конструкции трамвайного пути на прочность при условии применения в ней систем шумо- и виброизоляции. Теоретический анализ влияния систем изоляции рельса на схему передачи нагрузки от трамвая на плиту показал возможные варианты и позволил выявить факторы, от которых эта схема зависит. Полученная новая расчетная схема дает возможность спрогнозировать распределение нагрузок на поверхность несущего основания. В зависимости от механических характеристик вкладышей определены варианты распределения нагрузки от рельса на плиту. Расчет плиты на прочность выполнен по трем схемам, как: дорожной одежды жесткого типа, мостовой конструкции и фундаментной плиты. Расчет трамвайной конструкции как фундаментной плиты дает возможность максимально точно учесть конструктив плиты (армирование), а расчет как дорожной одежды — учесть планируемый срок эксплуатации и интенсивность движения трамваев по исследуемому участку.
Полевые испытания продемонстрировали лучшую сходимость теоретических и опытных данных при расчете плиты как фундаментной. Благодаря анализу методов расчета предложили новую методику расчета несущей плиты трамвайного пути на прочность, которая учитывает планируемый срок эксплуатации, интенсивность движения трамваев и ряд других факторов.

1. Dudkin E.P., Andreeva L.A., Sultanov N.N. Methods of Noise and Vibration Protection on Urban Rail Transport. Procedia Engineering. 2017;189:829-835. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.129

2. Zheleznov M.M., Pevzner V.O., Solov’ev V.P., Anisin A.V., Anisina I.M., Nadezhin S.S. et al. Influence of duration and frequency of load application on the stress-strain state of the track. Russian Railway Science Journal. 2018;77(6):364-367. DOI: 10.21780/2223-9731-2018-77-6-364-367 (In Russ.).

3. Cano A., Arévalo P., Benavides D., Jurado F. Sustainable tramway, techno-economic analysis and environmental effects in an urban public transport. A comparative study. Sustainable Energy, Grids and Networks. 2021;26:100462. DOI: 10.1016/j.segan.2021.100462

4. Beier R., Nolte A. Global aspirations and local (dis-)connections: A critical comparative perspective on tramway projects in Casablanca and Jerusalem. Political Geography. 2020;78:102123. DOI: 10.1016/j.polgeo.2019.102123

5. Enjalbert S., Boukal Y. On the Eco-driving Trajectory for Tramway System. IFAC-PapersOnLine. 2019;52(19):115-120. DOI: 10.1016/j.ifacol.2019.12.121

6. Hasslinger P., Kurfürst A., Hammer T., Fischmeister E., Hellmich C., Scheiner S. Shear stress concentrations in tramway rails: Results from beam theory-based cross-sectional 2D Finite Element analyses. Engineering Structures. 2019;195:579-590. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.03.081

7. Zhang G., Li Q., Chen W., Meng X., Deng H. A coupled power-voltage equilibrium strategy based on droop control for fuel cell/battery/supercapacitor hybrid tramway. International Journal of Hydrogen Energy. 2019;44(35):19370-19383. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.09.070

8. Fontaine L., Novales M., Bertrand D., Teixeira M. Safety and Operation of Tramways in Interaction with Public Space. Transportation Research Procedia. 2016;14:1114-1123. DOI: 10.1016/j.trpro.2016.05.182

9. Guesset A., de Labonnefon V., Blancheton M. Ergonomics and Visibility in Tramway Driving Cab. Transportation Research Procedia. 2016;14:585-594. DOI: 10.1016/j.trpro.2016.05.297

10. Prud’homme R., Koning M., Kopp P. Substituting a tramway to a bus line in Paris: Costs and benefits. Transport Policy. 2011;18(4):563-572. DOI: 10.1016/j.tranpol.2011.01.012

11. Jolibois A., Defrance J., Koreneff H., Jean P., Duhamel D., Sparrow V.W. In situ measurement of the acoustic performance of a full scale tramway low height noise barrier prototype. Applied Acoustics. 2015;94:57-68. DOI: 10.1016/j.apacoust.2015.02.006

12. Guerrieri M., Parla G., Ticali D., Corriere F. Tramway Track: A New Approach for Measuring the Transverse Profile of WornOut Rails. AASRI Procedia. 2012;3:451-456. DOI: 10.1016/j.aasri.2012.11.071

13. Kiefer A., Schilde M., Doerner K.F. Scheduling of maintenance work of a large-scale tramway network. European Journal of Operational Research. 2018;270(3):1158-1170. DOI: 10.1016/j.ejor.2018.04.027

14. Sato Y., Matsumoto A., Ohno H., Oka Y., Ogawa H. Wheel/rail contact analysis of tramways and LRVs against derailment. Wear. 2008;265(9-10):1460-1464. DOI: 10.1016/j.wear.2007.12.019

15. Lesley L. Fatigue in railway and tramway track. Fatigue in Railway Infrastructure. 2009;20-57. DOI: 10.1533/9781845697020.20

16. Sun W., Thompson D., Toward M., Zeng Z. Modelling of vibration and noise behaviour of embedded tram tracks using a wavenumber domain method. Journal of Sound and Vibration. 2020;481:115446. DOI: 10.1016/j.jsv.2020.115446

17. Jagsch V., Kuttke P., Lahayne O., Zelaya-Lainez L., Scheiner S., Hellmich C. Multiscale and multitechnique investigation of the elasticity of grooved rail steel. Construction and Building Materials. 2020;238:117768. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117768

18. Butini E., Marini L., Meacci M., Meli E., Rindi A, Zhao X.J. et al. An innovative model for the prediction of wheel — Rail wear and rolling contact fatigue. Wear. 2019;436-437:203025. DOI: 10.1016/j.wear.2019.203025

19. Sun W., Thompson D., Toward M., Wiseman M., Ntotsios E., Byrne S. The influence of track design on the rolling noise from trams. Applied Acoustics. 2020;170:107536.10.1016/j.apacoust.2020.107536