+386 (0)2 2294 300 fgpa@um.si

Predstavljamo

Razvoj inovativnega železniškega pragu

CRP: V2-1740

Trajanje projekta: 01.04.2018 – 31.03.2021

Vsebinski opis projekta

Železniški prag je element zgornjega ustroja železniške proge, ki je ključen za prenos obremenitev s tirnic na tirno gredo. V Sloveniji so danes v uporabi betonski in leseni železniški pragovi, pri čemer imata obe vrsti svoje prednosti in pomanjkljivosti. 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 prihaja do drobljenja tolčenca, posledica česar je formiranje praznin pod osrednjim delom pragu. Posledično zmanjšanje elastičnosti konstrukcije zgornjega ustroja proge povzroča neugodne dodatne vibracije, ki jim sledijo deformacije proge in poškodbe pragov.

V okviru projekta želimo raziskati možnosti izdelave inovativnega železniškega praga, ki bi imel vse prednosti lesenega in betonskega praga in čim manj slabosti obojih. Končni cilj projekta je daljša življenjska doba, posledično ekonomski prihranek na račun manjšega vzdrževanja ter izboljšana varnost (predvsem v smislu požara) novo razvitega pragu v primerjavi z obstoječimi pragovi v železniški infrastrukturi. Razviti želimo prag, ki bo dovolj fleksibilen, da bo tudi na  bolj togih podlagah omogočal dušenje dinamičnih obremenitev in bo sočasno zagotavljal udobnost vožnje, s takšno izvedbo spodnje naležne površine, ki bo preprečevala oziroma omejila drobljenje tolčenca na stiku s pragom, sočasno pa bi predvsem v krivinah kjer prihaja do centrifugalnih sil, želeli povečati prečni odpor praga.

A1: Preiskave in optimizacija sodobnih veziv in polnil za železniške pragove

V tej fazi bo potrebno preveriti katera so ustrezna polnila, s katerimi bi lahko nadomestili delež agregata in/ali veziva ter kakšno bi bilo obnašanje iz več slojev sestavljenih preizkušancev.

A4: Razvoj detajlov s katerimi bi izboljšali odziv pragu na dano obtežbo in omejili poškodbe

S pomočjo poenostavljenih in kompleksnejših matematičnih modelov bomo  variirali in optimizirali različne konstrukcijske parametre. Upoštevajoč rezultate dobljene s sofisticiranimi in nadomestnimi matematičnimi modeli, bomo oblikovali eno ali več optimiziranih zasnov eno ali več slojnega pragu.

A2: Izvedba eksperimentalnih meritev na kritičnih odsekih železniških prog

Z eksperimentalnimi meritvami bodo pridobljeni podatki o dejanski obtežbi kot tudi podatek o povratni dobi ekstremnih dinamičnih obtežb. Predvidene so meritve pospeškov, pomikov in ravnosti tirov.

A5: Razvoj inovativnih železniških pragov

V okviru te postavke bomo glede na rezultate dobljene postavkah A1 in A4 preverjali možnost izvedb različnih variant železniških pragov inovativne zasnove na preskušancih manjših dimenzij. Glede na izkazano problematiko uporabe manj kvalitetnih materialov, ki se uporabljajo v Sloveniji za tolčenec, bomo z laboratorijskimi preiskavami testirali možnost poboljšanja tolčenca z dodatki, ki bi zmanjšali njegovo obrabo/drobljenje in hkrati ne preveč zmanjšali njegove togosti.

A3: Razvoj numeričnih modelov za simulacijo obnašanja pragov pod obravnavano obtežbo

Na osnovi meritev bomo določili karakteristike nadomestnega numeričnega modela s katerim bomo simulirali spodnjo konstrukcijo. V nadaljevanju bi razvili bolj kompleksne nadomestne numerične modele. Pragove bomo matematično modelirali in nato tiste z najustreznejšimi karakteristikami eksperimentalno verificirali.

A6: Eksperimentalne preiskave (novo razvitega) železniškega

Na osnovi vrednotenja rezultatov preiskav različnih variant pragov v postavkah A4 in A5 bomo pripravili eno ali več variant pragu v dejanskem merilu in ga/jih podvrgli nadaljnjemu programu eksperimentalnih preiskav.

ČLANI PROJEKTNE SKUPINE:

Člani projektne skupine iz Univerze v Mariboru, Fakultete za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo so:

Mojmir Uranjek

Mojmir Uranjek

Šifra raziskovalca: 27872
Raziskovalna skupina: 0797-001

Matjaž Skrinar

Matjaž Skrinar

Šifra raziskovalca: 10847
Raziskovalna skupina: 0797-001

Stane Božičnik

Stane Božičnik

Šifra raziskovalca: 09100
Raziskovalna skupina: 0797-012

Andrej Štrukelj

Andrej Štrukelj

Šifra raziskovalca: 05940
Raziskovalna skupina: 0797-004

Iztok Peruš

Iztok Peruš

Šifra raziskovalca: 08745
Raziskovalna skupina: 0797-001

Andrej Ivanič

Andrej Ivanič

Šifra raziskovalca: 15673
Raziskovalna skupina: 0797-003

Člani projektne skupine iz Zavoda za gradbeništvo Slovenije pa:

Stanislav Lenart

Šifra raziskovalca: 21593
Raziskovalna skupina: 1502-007

Uroš Bohinc

Šifra raziskovalca: 20631
Raziskovalna skupina: 1502-006

Miha Kramar

Šifra raziskovalca: 24337
Raziskovalna skupina: 1502-006

POMEMBNEJŠI MEJNIKI:

12 mes. projekta:
Določitev optimalne količine in načina obdelave mlete gume za nadomestitev finih frakcij v betonski mešanici

20 mes. projekta:
Specificiranje dejanske obtežbe in odziva pragov na to obtežbo

25 mes. projekta:
Razvoj numeričnih modelov ki bodo omogočali variiranje in simuliranje lastnosti pragov

32 mes. projekta:
Zasnova enega ali več tipov inovativnih pragov

34 mes. projekta:
Rezultati preiskav manjših vzorcev ki bodo simulirali sestavo inovativnih pragov

36 mes. projekta:
Rezultati preiskav inovativnih pragov v merilu 1 : 1

CILJI IN UČINKI PROJEKTA:

  • daljša življenjska doba razvitega pragu v primerjavi z obstoječimi betonskimi pragovi
  • izboljšanje požarne varnosti in odprava uporabe ekološko invazivnih impregnacijskih sredstev v primerjavi z lesenimi pragovi
  • manjši stroški vzdrževanja in obnove železniške infrastrukture
  • ponovna uporaba (recikliranje) materialov (mlete gume)
  • možnosti za nadaljnji razvoj in izboljšave železniških pragov na podlagi izsledkov projekta

Financerji projekta

Sodelujoče organizacije