Ciągły nieliniowy układ belki podwójnej jako wiarygodny model dynamiki drogi kolejowej

Współczesny transport kolejowy napotyka na nowe wyzwania związane z rosnącymi wymogami bezpieczeństwa. Te stają się konieczne z powodu spodziewanego rozwoju skutkującego wysokimi prędkościami pociągów i częstotliwością połączeń, razem z trudnościami w planowaniu nowych linii umiejscowionych w rejonach o warunkach geotechnicznie wymagających. Utrzymanie istniejących trakcji staje się równie ważne ponieważ ich intensywne użytkowanie prowadzi do szybszej degradacji i zmniejszonej efektywności. Rozważając stan infrastruktury będącej w użyciu jeszcze kilka lat temu, można zauważyć, że poszukiwanie nowych metod analizy tworzonych układów jest obecnie nawet bardziej istotne. Poza problemami związanymi z wytrzymałością i zużyciem, należy zwracać uwagę na dynamiczne właściwości konstrukcji, głównie ze względu na ich rosnące znaczenie w odniesieniu do wpływu nieliniowych i stochastycznych charakterystyk. Nowe materiały używane w konstrukcjach drogi kolejowej mają bardzo często nieliniowe właściwości fizyczne, w sposób oczywisty potwierdzone i zbadane laboratoryjnie. Jednak ich wpływ na odpowiedź dynamiczną układów transportowych pozostaje dotychczas niewystarczająco zbadany. Obecny artykuł opisuje podejście do analitycznego modelowania dynamiki drogi kolejowej oparte na układach „wielobelkowych” posiadających nieliniowe właściwości. Wstępne wyniki obliczeniowe pokazujące dynamikę układu powiązaną z ruchomym obciążeniem złożonym z sił zmieniających się z różnymi częstotliwościami mogą być uważane za oryginalny wkład prezentowały w artykule.

Recent rail transportation meets new challenges associated with increasing safety requirements. These become a strong necessity due to expected development resulting in high speeds of trains and frequency of connections, along with difficulties in planning and construction of new lines placed in demanding geotechnical conditions. Maintenance of existing tracks becomes equally important as their more intensive use leads to faster degradation and decreased efficiency. Seeking new methods of analysis for newly developed systems is even more important compared to study the infrastructure being operational yet a few years ago. Besides the issues of strength and wear, one should pay attention to the dynamic properties of structures, mainly due to their increasing importance in terms of stochastic and nonlinear features influence. New materials used in rail track structures have very often nonlinear physical characteristics which are obviously confirmed and determined in laboratory conditions. However their effects on the dynamic response of transportation systems remain insufficiently unexplored so far. This paper describes an idea of rail track dynamics analytical modelling based on multibeam systems possessing nonlinear stiffness. Preliminary computational examples of the system dynamics arising from a load consisting of forces with varying frequencies can be recognized as a novelty of presented study.