Open Access (Artykuł w pliku PDF)

Open Access (Artykuł w pliku PDF English)

Selected solutions increasing durability of breakstone ballast in operated railway track structure

dr hab. inż. Włodzimierz Bednarek, Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu
ORCID: 0000-0002-3693-9621

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2023.10.09
Artykuł przeglądowy

Streszczenie. Główną rolą współpracujących ze sobą warstw ziarnistych w nawierzchni kolejowej, tzn. podsypki, warstwy ochronnej i podtorza jest zapewnienie przekazywania obciążeń oraz odpowiednie podparcie rusztu torowego. Podsypka jest jednak najsłabszym elementem nawierzchni kolejowej, dlatego wymaga odpowiedniego doboru materiału, uziarnienia, wzmocnienia czy zagęszczenia. W artykule opisano stosowane rozwiązania w materiale ziarnistym podsypki tłuczniowej zwiększające trwałość zarówno samej podsypki, jak i eksploatowanej nawierzchni kolejowej. Zastosowanie elementów sprężystych wg ich sztywności rekomendowano w celu zwiększenia trwałości podsypki kolejowej na etapie projektowania, budowy i utrzymania eksploatowanych nawierzchni kolejowych. Wskazano również zalecane rozwiązania do stosowania w praktyce inżynierskiej, które można dostosować do aktualnego cyklu życia nawierzchni kolejowej.
Słowa kluczowe: podsypka; innowacyjne rozwiązania w podsypce; elementy sprężyste; trwałość podsypki.

Abstract. The main role of the cooperating layers in railway track structure: ballast, protective layer and subgrade is to provide load transfer and proper support of the railway track. However, the ballast is the weakest element in the ballasted railway track structure, therefore it requires the appropriate selection of material, grain size, strengthening or compaction. The used solutions in the granular material of the breakstone ballast increasing the durability of both the ballast itself and the operated railway track structure are described. The use of elastic elements according to their stiffness are recommended to increase the durability of the railway ballast at the stage of design, construction and maintenance of operated railway track structures. The recommended solutions for use in engineering practice, which can be adapted to the current cycle life of the railway track structure, are also shown.
Keywords: ballast; innovative solutions in ballast; elastic elements; durability of the ballast.

Literatura
[1] Bahrekazemi M. Train-induced ground vibration and its prediction. PhD thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, 2004.
[2] Sol-Sánchez M., Moreno-Navarro F., Rubio- -GámezM. C.: The use of elastic elements in railway tracks:Astate of the art review. Construction and Building Materials. 2015; DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2014.11.027.
[3] Selig ET,Waters JM. Track geotechnology and substructure management. London: Thomas Telford; 1994. https://doi. org/10.1680/tgasm. 20139.
[4] Prud’ Homme A. Ligne a Grande Vitesse Paris- Sud-Est. Annnales de l’Institut Technique du Batiment et des Travaux Publics. 1978; 366: 70 – 96.
[5] Shenton MJ. Deformation of railway ballast under repeated loading conditions. In: Press P, editor, Railroad track mechanics and technology. Oxford; 1978. https://doi.org/10.1016/B978-0- 08-021923-3.50025-5.
[6] Kraśkiewicz C, Anysz H, Zbiciak A, Płudowska- Zagrajek M, Al Sabouni-Zawadzka A. Artificial neural networks as a tool for selecting the parameters of prototypical under sleeper pads produced fromrecycled rubber granulate. Journal of Cleaner Production. 2023. https://doi. org/10.1016/j.jclepro.2023.136975.
[7] Kraśkiewicz C, Zbiciak A, Al Sabouni-Zawadzka A, Piotrowski A. Resistance to severe environmental conditions of prototypical recycling-based under ballast mats (UBMs) used as vibration isolators in the ballasted track systems. Construction and Building Materials,. 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2021.126075.
[8]Morgan JGD, Markland E. The effect of vibration on ballast beds.Géotechnique. 1981; https://doi. org/10.1680/geot. 1981.31.3.367.
[9] UIC (International Union of Railways) High Speed Department. Design of New Lines for Speeds of 300–350 km/h, S, First Report; 2001.
[10] Bednarek Wł. A. An influence of a generated track intentional irregularity on a static work of a railway track. Archives of Civil Engineering. 2021, DOI: 10.24425/ace. 2021.136462.
[11] BednarekWł. Full-Scale Field Experimental Investigation on the Intended Irregularity of CWR Track in Vertical Plane. Energies, 2021, DOI: 10.3390/en14227477.
[12] Ishida M. The progress mechanism of track geometrical irregularity focusing on hanging sleepers. International Journal of Railway Research. 2015, Vol. 2, No. 1, 15 – 23.
[13] Bednarek Wł, Pawłowski M. Recykling staroużytecznej podsypki tłuczniowej nawarstwy ochronne zapewniające trwałość podtorza podczas postępującej degradacji nawierzchni kolejowej. Materiały Budowlane. 2022; DOI: 10.15199/33.2022.10.25.
[14] PN-EN 13450:2004. Kruszywa na podsypke kolejową (EN 13450:2002) z późn. zmianą.
[15] Warunki techniczne wykonania i odbioru podsypki tłuczniowej naturalnej i z recyklingu stosowanej w nawierzchni kolejowej Id 110.Warszawa 2016.
[16] Esveld C. Modern Railway Track. TU Delft, 2001.
[17] Grulkowski S, Kędra Z, KocWł, Nowakowski MJ. Drogi szynowe. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 2013.
[18] Chudyba Ł. Trwałość podstawowych elementów nawierzchni kolejowej. Materiały Budowlane. 2017, DOI: 10.15199/33.2017.11.56.
[19] Bałuch M. Ustalanie dopuszczalnych nacisków osi i maksymalnych prędkości na liniach PKP. Prace Centrum Naukowo-Technicznego Kolejnictwa, z. 139, Warszawa 2003.
[20] Sołkowski J. Problemy obliczania wytrzymałości toru w świetle technicznych specyfikacji interoperacyjności 1299/2014. Zeszyty Naukowo- Techniczne SITK RP, Oddział w Krakowie, Nr 1 (112), 2017.
[21] Instrukcja Id-3: Warunki techniczne utrzymania podtorza kolejowego. PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa, 2009.
[22] Basiewicz T, Towpik K, Gołaszewski A, Kukulski J. Odkształcenia nawierzchni kolejowej z kompozytem tłuczniowym. Problemy Kolejnictwa. 2015, 166: 25 – 35.
[23] Krużyński M, Gisterek I. Stabilizacja chemiczna podsypki na liniach kolejowych. Przegląd Komunikacyjny. 2009; 9/10: 36 – 39.
[24] Bedini-Jacobini F, Tutumluer E, Saat MR. Identification of High-Speed Rail Ballast Flight Risk Factors and Risk Mitigation Strategies. Rail Transportation and Engineering Center (RailTEC), University of Illinois at Urbana-Champaign, Department of Civil and Environmental Engineering, 10thWorld Congress on Railway Research, Sydney, Australia, 25 – 28 November 2013.
[25] Górak P, Postawa P.: Lekkie kruszywo ultrakompozytowe – ekologiczne i użyteczne wykorzystanie odpadów mineralnych i sztucznych. Materiały Budowlane. 2022.DOI: 10.15199/33.2022.06.08.
[26] Lenart S, Bizjak KF, Noren-Cosgriff K, Kaynia AM ,Kramar M, Vajdić M, Chen K, Clarke J.Guidelines on the Use of Novel Construction and Maintenance Techniques within the Operational Railway Environment D4.1, DESTination RAIL – Decision Support Tool for Rail InfrastructureManagers, 2018
[27] Antolik Ł. Wpływ przekładki podszynowej na pracę systemu przytwierdzenia typu SB. Problemy Kolejnictwa – Zeszyt 177 (grudzień 2017). DOI: 10.36137/1771p.
[28] Kraśkiewicz C, Zbiciak A, Oleksiewicz W, Karwowski W. Static and dynamic parameters of railway tracks retrofitted with under sleeper pads. Archives of Civil Engineering. 2018, DOI: 10.2478/ace-2018-0070.
[29] PN-EN 16730:2016. Kolejnictwo – Tor – Podkłady o podrozjazdnice betonowe z podkładkami podpodkładowymi.
[30] PN-EN 17282:2021. Kolejnictwo – Infrastruktura – Maty podpodsypkowe.
[31] Kraśkiewicz C, Zbiciak A, Wasilewski K, Al Sabouni-Zawadzka A. Laboratory Tests and Analyses of the Level of Vibration Suppression of Prototype under Ballast Mats (UBM) in the Ballasted Track Systems. Materials. 2021, https://doi.org/10.3390/ma14020313.
[32] Guerrieri M, Parla G. A new high-efficiency procedure for aggregate gradation determination of the railway ballast by means image recognition method. Archives of Civil Engineering. 2013, DOI: 10.2478/ace-2013-0025.
[33] Krużyński M, Piotrowski A. Badania zagęszczalności materiałów podsypkowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej, nr 41, Poznań, 1995, 241-252.
[34] Czyczuła Wł. Możliwości przyspieszenia stabilizacji podsypki. Drogi Kolejowe. 1989; nr 8: 158 – 162.
[35] Zand J. van ‘t, Moraal J.: Ballast Resistance under Three Dimensional Loading. Report 7–97–103–4, Roads and Railways Research Laboratory, TU Delft, April 1997, s. 1–9.
[36] Yin H, Gao L. Experimental and Numerical Investigation on Ballast Flight from Perspective of Individual Particles. Applied Sciences. 2020, DOI:: 10.3390/app10010286.
[37] https://www. geomatpolska. pl/produkty-katalog/ geokraty-geokomorki/; (20.12.2022).
[38] www.getzner.com (Loy H.: Under Sleeper Pads: improving track quality while reducing operational costs. Reprinted from European Railway Review, Issue 4, 2008); (20.12.2022).

Przyjęto do druku: 26.07.2023 r.

Materiały Budowlane 10/2023, strona 43-47 (spis treści >>)