Трехмерное упрочнение пути с помощью полимерных

Трехмерное упрочнение
пути с помощью
полимерных геокомпозитов
P.K. Woodward
Университет Хериот-Уотта, Эдинбург,
Великобритания
J. Kennedy и G. Medero
Университет Хериот-Уотта, Эдинбург,
Великобритания
Примеры дефектов пути:
• Переезды / Сердечники
стрелочных переводов
• Переезды со шлагбаумами
Мостовые переходы и т.д.
Особенности упрочнения пути:
необходим шаг вперед в технологии!
•
Обеспечивается трехмерное упрочнение (возможно полное
упрочнение)
•
Минимальное разрушение пути
•
Свободный слив и доступ к обслуживанию пути
•
Путь должен быть пластичным: поглощающим энергию
•
Должен выходить из строя безопасным образом и быть
экономически эффективным
•
Обеспечивать краткосрочные и долгосрочные решения
•
Должен быть безопасным для окружающей среды
Трехмерное упрочнение
Техника преобразует
существующий балласт в:
трехмерный ‘геокомпозит’
XiTRACK GeoComposite
Linked Elementa l Reinforcement in 3D
Оборудование для установки на
месте
небольшое и компактное:
насос, IBC-контейнеры, труба
Монтажное оборудование может
легко транспортироваться к месту
установки и на нем
Установка:
известно время технического
нормирования
Время вулканизации полимера  10 15 сек
50%-ная жесткость - в течение минут
90%-ная жесткость - в течение часа
Строительство пути может проходить
по геокомпозиту через
10-15 минут после его применения
Может применяться при очень низких
температурах
Здесь используется для защиты
насыпей от наводнения
Окружающая температура = -9oC
Этот полимер может
использоваться
многими способами:
Нанесение полимера XiTRACK на нижний балластный слой (ВЕРХНЯЯ ЧАСТЬ),
крайние балки (НИЖНИЕ ЛЕВЫЕ) и окончательная обработка полимером XiTRACK
(НИЖНИЕ ПРАВЫЕ)
• Боковые балки
• Лестничные конструкции
• Постоянные опоры
и т.д.
Вязкость геокомпозита
Заливка при
сжимающей нагрузке
Резка, показывающая
взаимосвязанность полимера
Установка для GRAFT
(Ускоренное испытание на
усталость геопокрытия и
железной дороги)
в университете ХериотУотта, Великобритания
Гидравлическое усилие:
200 т (150 т при циклической
нагрузке)
• Примеры установки
Мостовые переходы
Переезды со шлагбаумами
Стрелочные переводы / Переходы
Высокоскоростная смешанная линия,
проходящая по торфу
Улучшенное
численное
моделирование
GRAFT и
железнодорожного
пути
С помощью
SART3D и
DART3D
программ с использованием метода
конечных элементов
Использование полимера в
трехмерных испытательных
образцах для GRAFT
Трехмерное упрочнение
полимером под нагрузкой в
установке для GRAFT
Типичные результаты
испытаний
Permanent Settlement (mm)
Stage 2 Permanent Displacement For 500000 Cycles
50
FOR PUBLICATION
Unreinforced Ballast
XiTRACK Reinforcement
BY JH Kennedy
40
30
20
One 113lb Rail, Piston Load =14.8t, 3 Sleepers at 600mm x 240mm x 125mm,
10
Ballast Depth =285mm, Clay Formation Bearing Strength = 170 kPa
0
0
100000
200000
Load Cycles
300000
400000
500000
Геокомпозитная
плита
Необработанная
Обработанная
Почему она работает?
• Значительное уменьшение напряжения
смятия пласта
• Значительное уменьшение постоянной
осадки балласта
(теперь путь ведет себя упруго)
Типичные упрочняемые места:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Стрелочные переводы
Мостовые переходы
Переходы с плитным путем
Переезды со шлагбаумами
Переезды (S&C, сердечники стрелочных переводов и
т.д.)
Плохие пласты для пути (мягкая глина/торф и т.д.)
Упрочнение туннелей (обеспечивает "высокую
устойчивость")
Допуски (зазоры)
Болтовые соединения и влажные места
Температурные компенсаторы
Стабилизация кривой (включая коробление пути)
Уменьшение вибрации пути
Высокоскоростной путь
и т.д., и т.д.
• Примеры установки
Мостовые переходы
Переезды со шлагбаумами
Стрелочные переводы / Переходы
Высокоскоростная смешанная линия,
проходящая по торфу
• Примеры установки
Мостовые переходы
Переезды со шлагбаумами
Стрелочные переводы / Переходы
Высокоскоростная смешанная линия,
проходящая по торфу
Разводной мост Keadby,
Великобритания
По мосту проходит 60% всего
грузового железнодорожного потока
Великобритании
Тяжелый ущерб железнодорожным
переходам вследствие разрывов
рельсов
Нанесение полимера с целью
создания нового
железнодорожного перехода было
выполнено очень быстро
Сразу же после обработки
наблюдалось значительное
уменьшение вибрации перехода
• Примеры установки
Мостовые переходы
Переезды со шлагбаумами
Стрелочные переводы / Переходы
Высокоскоростная смешанная линия,
проходящая по торфу
Переезд со шлагбаумом
через глубокую пристань в
Перфлите
Проложенный через
торфяные болота
41.4m
LEVEL CROSSING
XiTRACK Ge oCom posite
Конструкция трехмерной упрочненной
геокомпозитной плиты
Вибрация пути до
обработки
Acceleration (g)
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0
1
2
3
4
5
6
Normalised Time (s)
7
8
9
10
Вибрация пути после
обработки
Acceleration (g)
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0
1
2
3
4
5
6
Normalised Time (s)
7
8
Сообщается о значительном
улучшении качества пути
9
10
• Примеры установки
Мостовые переходы
Переезды со шлагбаумами
Стрелочные переводы /
Переходы
Высокоскоростная смешанная линия,
проходящая по торфу
Западное побережье, главная линия, точки 215D около
Bletchley
Дата обработки - март, 2000 г.
Скорость на линии - 200 км/час,
а максимальная осевая
нагрузка - 25 т
• Примеры установки
Мостовые переходы
Переезды со шлагбаумами
Стрелочные переводы / Переходы
Высокоскоростная смешанная
линия, проходящая по торфу
Западное побережье, главная линия, точки 215D
около Bletchley
Обработка завершена
С момента установки
обслуживание не
требовалось более 9,5
лет.
Перед тем, как была
проведена обработка,
обслуживание
необходимо было
производить каждые 3
месяца.
На данный момент
сэкономлено 30
циклов обслуживания.
Болото Newham
Восточное побережье,
главная линия
200 км/час, 25 т
Высокоскоростная линия
UK Premier
Путь, проложенный через
торфяные болота,
создающие большие
отклонения пути и
проблемы при
критических скоростях.
Сообщается, что
пропускная способность
пути теперь отличная при
значительном улучшении
его качества¦
XiTRACK - преимущества
• Очень быстро связывает балласт. Через 15 минут возможно
начало монтажа рельсов, а через 30 минут путь можно нагрузить
подвижным составом.
• Долговечность. Материал работает в пределах своей текучести
и, следовательно, может прослужить до 25 лет. За последние 9,5
лет данная технология значительно уменьшила техническое
облуживание всех упрочненных мест
• Свободное дренирование. Примерно 30% пористой структуры
будет залито полиуретаном, а остальная часть объема будет
открыта для дренажа.
• Экономические преимущества использования системы.
XiTRACK является ценным инженерным решением, которое
позволяет сократить будущие текущие расходы.
• Может быть нанесена в различных условиях при различной
температуре окружающей среды. При минимальной
температуре -10оС и при максимальной температуре +40оС.
Dow Solutions for Rail Infrastructure
30