Forecasting of railway track tamping based on settlement of sleepers using fuzzy logic

• Autorzy: Mieloszyk E. , Milewska A. , Grulkowski S.

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie podbicia toru kolejowego na podstawie osiadania podkładów z wykorzystaniem logiki rozmytej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The sleepers in a railway track transfer vertical, transverse and longitudinal loads to the track ballast and subgrade. The sleepers allow for keeping the distance between the rails constant. The thickness of ballast should be between 16 and 35 cm depending on the design standard of the track, and it should be densified where the ballast supports the sleeper. The exploitation causes contamination of the ballast, crushing the material under cyclic dynamic loads, which results in the settlement of sleepers. Consequently, the thickness of ballast is not sufficient and the effects such as longitudinal unevenness of rails and track twist appear. Those effects have negative impact on the comfort and travel safety, in the extreme cases leading to the derailment. The parameters like ballast thickness, degree of its contamination, its density and sleepers’ settlement are difficult to measure so that they can be considered as ‘fuzzy’. Therefore, the fuzzy sets and transfer functions are used to determine those parameters. The cause and effect relationships and their impact on the reliability of the system will be analyzed in the fuzzy sets’ domain. Special attention will be paid to use this concept in forecasting the track tamping to enhance the interaction of the track surface with the soil ground and to increase safety.

PL

Zadaniem podkładów kolejowych jest przejęcie zmiennych i różnorodnych obciążeń: pionowych, poprzecznych i podłużnych oraz przeniesienie ich na podsypkę, a dalej na podtorze i podłoże gruntowe. Dodatkowo pozwalają one na utrzymywanie stałej odległości między tokami szynowymi. Grubość warstwy podsypki pod podkładem powinna wynosić od 16 do 35 cm w zależności od standardu konstrukcyjnego toru i powinna być zagęszczona pod podkładem w strefach podparcia. W wyniku eksploatacji następuje zanieczyszczenie podsypki, rozkruszanie jej ziaren pod wpływem cyklicznych obciążeń dynamicznych, a tym samym następuje niekorzystne osiadanie podkładów. Prowadzi to w konsekwencji do niespełnienia warunku dotyczącego grubości podsypki i powoduje powstawanie zjawisk: nierówności podłużnych toków szynowych i wichrowatości toru. Zjawiska te mają negatywny wpływ na komfort i bezpieczeństwo jazdy, a w przypadkach skrajnych prowadzą do wykolejenia się pociągu. Wspomniane już wielkości: grubość podsypki pod podkładem, stopień jej zanieczyszczenia i zagęszczenia oraz osiadanie podkładów są wielkościami trudno mierzalnymi, a więc nieostrymi, rozmytymi. W związku z tym do ich określenia i wykorzystania zostaną zastosowane zbiory rozmyte i funkcje przynależności. W dziedzinie zbiorów rozmytych analizowane będą stany zaobserwowanych i ocenionych zjawisk przyczynowo-skutkowych, ich wpływ na niezawodność całej konstrukcji ze szczególnym uwzględnieniem zastosowania stworzonej koncepcji do prognozowania podbić toru w celu polepszenia współpracy nawierzchni kolejowej z podłożem gruntowym dla zwiększenia bezpieczeństwa (Dembicki, 1997), (Wiłun, 2005).

Słowa kluczowe

EN

railway track; forecasting; settlement; railway sleeper; fuzzy logic

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Architectura
• Rocznik: 2018
• Tom: 17
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.135-142,fig.,ref.

Twórcy

autor

Mieloszyk E.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland

autor

Milewska A.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland

autor

Grulkowski S.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland

Bibliografia

• Bałuch, H. (1997). Supporting decisions in railways. Warsaw: Kolejowa Oficyna Wydawnicza (in Polish).
• Dembicki, E. (1997). The importance of geotechnics in construction and environmental engineering. Marine Engineering and Geotechnics, 18(4), 246–251 (in Polish).
• Dembicki, E. (2004). Methods of reinforcing the ground surface for the needs of construction roads and bridges. Proceedings of the 50th Scientific Conference of the Civil Engineering Committee of the Polish Academy of Sciences „Krynica 2004” (in Polish).
• Funke, H. (1981). Gleisbautechnologie. VEB. Berlin: Verlag für Verkehrswesen.
• Głuchowski, A., Sas, W., Bąkowski, J. & Szymański A. (2016). Cyclic loads cohesive soil in outflow tide conditions. Acta Scientiarum Polonorum, Architectura, 15(4), 57–77.
• Hall, L. (2000). Simulations and Analyses Traininduced Ground Vibrations. Stockholm: Department of Civil and Environmental Engineering. Royal Institute of Technology.
• Huber, G. (1988). Erschütterungsausbreitung Beim Rad/Schiene – System. Karlsruhe: Veröffentlichungeen des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Fridericiana in Karlsruhe.
• Hunt, G. A. & Yu, Z. M. (1998). Measurement of lateral resistancecharacteristics for ballasted track. ERRI D 202/DT361. Utrecht.
• Kacprzyk, J. (2001). Fuzzy control. Warszawa: WNT (in Polish).
• Koc, W. & Mieloszyk, E. (1998). Mathematical modelling of railway track geometrical layouts. Archives of Civil Engineering, 44(2), 183–198.
• Lechowicz, Z. & Wrzesiński, G. (2013). Influence of the rotation of principal stress directions on undrained shear strength. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Land Reclamation, 45(2), 183–192.
• Meyer, Z. (2012). Engineering calculations of settlement on foundations. Szczecin: ZAPOL.
• Mieloszyk, E. (2003). Operator methods in the diagnosis of discrete dynamic systems. Proceedings of the5th Seminar on Diagnostics of Rail Surfaces (pp. 21–23). Gdańsk (in Polish).
• Mieloszyk, E. 2008. Non-classical operational calculus in application to generalized dynamical systems. Gdańsk: Wydawnictwo PAN.
• Mieloszyk, E. & Grulkowski, S. (2018). Generalized Taylor formula and shell structures for the analysis of the interaction between geosythetics and engineering structures of transportation lines. London: CRC Press Taylor & Francis Group.
• Milewska, A. (2011). A solution of non-linear differentia problem with application to selekted geotechnical problems. Archives of Civil Engineering, 58(2), 187–197.
• Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process. New York, NY: Mc Graw-Hill.
• Saaty, T. L. (1982). Decisions Making for Leaders – The Analytic Hierarchy Process for Decisions in a Complex World. Belmont, CA: Lifetime Learning Publications.
• Samavedam, G. (1995). Theory of CWR track stability. ERRI D202/rp3. Utrecht.
• Wiłun, Z. (2005). Introduction to geotechnics. Warszawa: WKŁ (in Polish).
• Woldringh, R. F. & New, B. M. (1999). Enbankmentdesign fhor high speed trains on soft soils. Rotterdam: Geotechnical Engineering for Transportation Infrastructure.

Identyfikatory

DOI

10.22630/ASPA.2018.17.2.22