Experimental identification of dynamic characteristics of a track structure influencing the level of noise emission

The present paper describes an experimental methodology of identification of dynamic characteristics of a track structure, consisting in determination of a track decay rate (TDR) in the field tests that were conducted by the authors on the railway line section inWarsaw. The proposed methodology of measurements, parameters determination and presentation of the results is based on the measurement methods described in EN 15461 [1], which are aimed at determination of TDR. The values of TDR determined in the impulse tests in one-third octave bands are compared with the limiting values specified in EN ISO 3095 [2] and Technical Specifications for Interoperability (TSI) [3]. Based on the obtained experimental data, the analysed railway line is classified as a structure that does not generate excessive level of rolling noise from the vibrations induced by the moving rolling stock on structural elements of the track - particularly on rails. The results obtained in this study are promising from the point of view of future development of effective solutions used for protection of people and environment against noise generated by the railway traffic.

W artykule przedstawiono doświadczalną metodykę badawczą wyznaczania charakterystyk dynamicznych nawierzchni kolejowej poprzez badania poligonowe współczynnika zanikania drgań wzdłuż szyny zrealizowane przez autorów na odcinku linii kolejowej w Warszawie. Jako podstawę w odniesieniu do metodologii pomiaru, wyznaczenia i prezentacji wyników wykorzystano metodykę pomiarową opisaną w normie europejskiej EN 15461, której celem jest wyznaczenie współczynnika zanikania drgań wzdłuż szyny (ang. Track Decay Rate, w skrócie TDR). Najnowsze trendy w transporcie szynowym, zakładają jak największe wykorzystanie przepustowości tras m.in. poprzez wzrost prędkości pojazdów, a tym samym skrócenie czasu przejazdu. Negatywnym skutkiem takich działań jest jednak m.in. zwiększenie poziomów emisji hałasu do środowiska. W przypadku ludzi ma to ujemny wpływ na ich zdrowie, zmniejsza wydajność pracy, utrudnia wypoczynek i koncentrację, a więc ogólnie, zmniejsza komfort życia w strefie takich oddziaływań. Aby zminimalizować te negatywne oddziaływania stosuje się różne rozwiązania, które w strefie emisji, tj. strefie kontaktu kół i szyn polegają m.in. na usuwaniu nierówności na ich powierzchniach tocznych poprzez profilowanie szyn oraz kół. Innym sposobem ograniczania emisji fali akustycznej są działania podejmowane w konstrukcji drogi kolejowej, polegające na optymalizacji sprężystych charakterystyk tej konstrukcji - głównie sprężystego podparcia i mocowania szyn poprzez zastosowanie odpowiednich elementów i warstw konstrukcyjnych. Oprócz funkcji mechanicznych związanych z przenoszeniem dynamicznych obciążeń od ruchu pojazdów szynowych, elementy te spełniają funkcje izolatorów wibroakustycznych, które ograniczają transmisję drgań pomiędzy elementami składowymi konstrukcji nawierzchni szynowej - głównie elementami systemów przytwierdzenia szyn. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badan poligonowych, w ramach których mierzono metodą impulsową współczynnik TDR. Badania przeprowadzono na czasowo zamkniętej łącznicy wzdłuż linii kolejowej nr 501, tor nr 1 w Warszawie. Celem badań była przede wszystkim weryfikacja przewidywanego wpływu elementów składowych nawierzchni kolejowej na wartość współczynnika TDR. Wartość tego parametru pozwala wnioskować o poziomie emisji hałasu, ponieważ istnieje silny związek pomiędzy współczynnikiem TDR a intensywnością emisji hałasu toczenia przez elementy składowe nawierzchni kolejowej (np. szyny). Wyznaczone metodą impulsową w badaniach terenowych wartości współczynnika TDR w tercjowych pasmach częstotliwości odniesiono do wartości granicznych określonych w normie europejskiej EN ISO 3095 oraz Technicznych Specyfikacjach Interoperacyjności (TSI). Na bazie wyników badań empirycznych zakwalifikowano analizowaną linię kolejową jako nie generującą nadmiernego poziomu hałasu toczenia od drgań elementów składowych nawierzchni kolejowej wzbudzonych przez przejeżdzające pojazdy szynowe.