Projekti / Programi
Razvoj inovativnega železniškega pragu
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.03 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
Konstrukcije v gradbeništvu |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T002 |
Tehnološke vede |
Gradbena tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.01 |
Tehniške in tehnološke vede |
Gradbeništvo |
Železniški prag, dinamični vpliv, poškodbe, trajnost, podaljšana življenjska doba
Raziskovalci (14)
Organizacije (2)
Povzetek
Železniški prag je element zgornjega ustroja železniške proge, ki je ključen za prenos obremenitev s tirnic na tirno gredo. Obstajajo razne izvedenke železniških pragov: leseni, betonski (enodelni ali dvodelni), jekleni (koritasti ali Y) ter kompozitni železniški pragovi, čeprav se pri nas danes vgrajujejo le betonski in leseni železniški pragovi. Obe vrsti pragov imata svoje prednosti in pomanjkljivosti. Med prednosti lesenih pragov sodi lahka manipulacija in vgradnja, večja elastičnost in s tem tišja vožnja, med pomankljivosti pa prištevamo zahtevno vzdrževanje tirne širine, vitoperjenost, možnost gnitja, uporabo ekološko spornih snovi za impregnacijo ter možnost samovžiga zaradi iskrenja pri zaviranju vlakovne kompozicije. Betonski pragovi so na drugi strani bolj odporni na vremenske vplive, požar, omogočajo večjo stopnjo prilagajanja dejanski obremenitvi, zaradi svoje teže pa zagotavljajo večjo stabilnost zgornjega ustroja. Ker so betonski pragovi bolj togi, je vožnja po njih glasnejša, pri manjših radijih pa zaradi krhkosti lahko pride do zloma. Čeprav imajo leseni železniški pragovi številne prednosti in lahko v določenih primerih dosegajo celo daljšo življenjsko dobo kot betonski, zahtevajo precej več vzdrževanja predvsem zaradi rahljanja pritrdilnega materiala.
Predvsem pri betonskih pragovih se poglaviten problem pojavi v območju naleganja spodnje površine pragu na tolčenec v glavnem kot posledica slabe kakovosti tolčenca. Pri dinamičnih obremenitvah predvsem v krivinah in na prehodih med različno togimi podlagami (prehod iz nasipa na most, preko prepustov, na križanjih itd.) prihaja do drobljenja tolčenca, posledica česar se formirajo praznine pod osrednjim delom pragu. Tolčenec se na stični ploskvi med betonskim pragom in tirno gredo zaradi velikih dinamičnih obremenitev, vibracij in trenja sčasoma formira v prah. Zaradi vlage se prah strdi in tvori neke vrste strjeno malto, ki namesto željene podajne podlage predstavlja neželjeno togo podlago za prag, hkrati pa preprečuje odtekanje padavinske vode in njeno zadrževanje v telesu železniške proge, kar vpliva na njeno dolgotrajno stabilnost in trajnost. Posledično zmanjšanje elastičnosti konstrukcije zgornjega ustroja proge povzroča neugodne dodatne vibracije, ki jim sledijo deformacije proge in različne poškodbe predvsem betonskih pragov. Spremeni se način raznosa obremenitev. V takih pogojih se predvidena življenjska doba betonskega praga precej zmanjša. Pojav je posebej izrazit pri uporabi tolčenca slabše kvalitete (dolomit ali apnenec), ki je zaradi ekonomskih razlogov značilen za slovensko železniško omrežje ter bolj poudarjen pri betonskih kot pri lesenih pragovih. Dodatne vibracije so že v osnovi prisotne tudi na togih podlagah, npr. pri naleganju tirne grede neposredno na skalni podlagi (v Sloveniji na Primorskem in Notranjskem). Ponavadi je na teh območjih debelina tampona majhna, zato železniški prag nalega na pretrdo podlago, posledica česar so poškodbe pragu. Problem je bolj izrazit tudi na področjih, kjer toga skalna podlaga izmenično prehaja v mehko in obratno (značilnost kraškega sveta), kar povzroča neenakomerne spremembe v togosti podlage in posledično dodatne dinamične sile. Upoštevati je potrebno, da lahko do poškodb betonskih pragov pride tudi pri vzdrževalnih delih na tirni gredi, ko želimo s tehniko podbijanja le-to utrditi in eliminirati prazne prostore pod pragovi.
Za preprečitev omenjenih problemov je znanih več rešitev. Ena izmed možnosti je vgradnja elastomernih materialov med tirnico in betonskimi pragovi. V ta namen so se razvile različne vrste vmesnih podložnih ploščic iz gume različnih debelin in trdot. Uveljavlja se tudi uporaba betonskih pragov z spodnjo plastjo iz elastomera debeline do 2 cm predvsem v območju kretnic in krivin. Obe možnosti zmanjšata ali povsem eliminirata drobljenje tolčenca, druga možnost pa pomeni tudi povečanje odpora tira napram prečnim premikom. Ena izmed rešitev je tudi uporaba dvodelnega betonskega pragu s po
Pomen za razvoj znanosti
Analitične in eksperimentalne raziskave, opravljene v okvru projekta, bodo dale vpogled in omogočile boljše razumevanje dinamičnega odziva železniških pragov na trdih podlagah. Sistem železniški prag – tolčenec spodnje konstrukcije, je izjemno kompleksen sistem, ki ga je matematično težko opisati za vse možne pogoje v praksi. Opravljene raziskave bodo omogočile boljše razumevanje te interakcije. Razviti matematični modeli in eksperimentalne raziskave bodo omogočile tudi nadaljnji razvoj in izboljšave železniških pragov v obstoječi železniški infrastrukturi.
Pomen za razvoj Slovenije
Poglavitno korist rezultatov projekta bi imele Slovenske železnice kot upravljalec železniškega omrežja. Zaradi omilitve, po možnosti pa preprečitve efekta drobljenja tolčenca pod novo zasnovanim železniškim pragom bi se posledično življenjska doba takšnega pragu v primerjavi s sedanjimi podaljšala. To posredno pomeni nižje stroške vzdrževanja in ekonomski prihranek. Nadaljnje koristi bi imeli sedanji in potencialni novi domači proizvajalci železniških pragov, ki bi lahko takšne pragove tržili na domačem, po možnosti pa tudi na tujem tržišču. Daljša življenjska doba inovativnega železniškega praga zaradi manjših stroškov obnove in vzdrževanja železniške infrastrukture posredno prispeva k trajnostnem razvoju in nizkoogljični družbi. Dodaten vidik v tem okviru je možnost ponovne uporabe (recikliranja) materialov saj bomo poskušali pri snovanju inovativnega pragu uporabiti mleto gumo iz izrabljenih avtomobilskih plaščev.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2018,
2019,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2018,
2019,
zaključno poročilo
