СЕЙСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВАГОНА, ДВИЖУЩЕГОСЯ ПО БЕССТЫКОВОМУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ ПУТИ
ЯНГДЮМХЕ ДНЙСЛЕМРНБ НМКЮИМ
дНЙСЛЕМРШ Х АКЮМЙХ НМКЮИМ

нАЯКЕДНБЮРЭ

СЕЙСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВАГОНА, ДВИЖУЩЕГОСЯ ПО БЕССТЫКОВОМУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ ПУТИ

геология



Отправить его в другом документе СЕЙСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВАГОНА, ДВИЖУЩЕГОСЯ ПО БЕССТЫКОВОМУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ ПУТИ Hits:



ДРУГИЕ ДОКУМЕНТЫ

У3ЛОКАЛЬНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ГРУНТА
СЕЙСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВАГОНА, ДВИЖУЩЕГОСЯ ПО БЕССТЫКОВОМУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ ПУТИ
 

Сейсмическое излучение вагона, движущегося по бесст 131h76ib 99;ковому железнодорожному пути

Научно-исследовательский радиофизический институт

Железнодорожный транспорт является одним из интенсивных источников сейсмического излучения в низкочастотном диапазоне частот (от нуля до нескольких десятков герц).

В работе [1] выполнен анализ возможных источников сейсмического излучения поезда. В настоящей публикации представлены результаты теоретического расчета сейсмического излучения, обусловленного движением железнодорожного вагона по случайным неровностям рельсового полотна.

Случайные локальные просадки железнодорожного полотна являются причиной появления несбалансированных силовых нагрузок, вызывающих генерацию сейсмических полей в твердой среде. Спектральная плотность силы, действующая со стороны вагона на грунт, зависит при этом как от частотного распределения амплитуд неровностей железнодорожного пути, так и от вида переходной характеристики механической колебательной системы ⌠вагон √ рельсовый путь■.

Характерные изменения спектральной плотности мощности неровностей дороги можно описать следующей формулой [2, 3].

Gx (w) = DV/w2,══════════════════════════════════════════════════════════ (1)

где V √ скорость движения транспорта, w √ круговая частота.

Механическая схема вертикальных колебаний вагона описана в [3] и может быть с помощью электромеханических аналогий преобразована в соответствующую электрическую схему.

В соответствии с электромеханическими аналогиями спектральная плотность мощности переменной силы, действующей на грунт со стороны одного колеса, определяется следующим соотношением:

GF(w) = w2|Z(iw)|2Gx (w),═══════════════════════════════════════════ (2)

где Gx(w), √ спектр вертикальных перемещений колеса тележки, Z(iw) импеданс эквивалентной электрической схемы.

Зависимость Z(iw) имеет резонансы на частотах w1 и w2. Первый резонанс соответствует колебаниям корпуса вагона на упругой подвеске, а второй резонанс соответствует колебаниям неподрессоренной части тележки и приведенной массы рельсового пути на упругости балласта. Для четырехосного, груженого грузового вагона w1 = 14,1 1/с, w2 = 162,1 1/с. Добротность подвески вагона близка к единице, добротность балласта может изменяться от 1,0 до 0,7 [3].

При расчете спектра силового воздействия на грунт необходимо учесть сглаживающее действие рельс на неровности пути, что эквивалентно, как показано в [2], прохождению сигнала через линейный фильтр с частотной характеристикой H(w)

H(w) = 1/(1+a2w2/4pV2),═══════════════════════════════════════════ (3)

где a √ усредняющий линейный размер рельса.

Расчетные соотношения, приведенные выше, выведены для одного колеса. Влияние всех колес вагона на параметры сейсмического излучения носит двоякий характер. Так увеличение числа колес, как элементарных излучателей, приведет к соответствующему увеличению интенсивности сейсмического излучения. Кроме того, в процессе движения колеса одной стороны вагона будут генерировать одинаковые реализации сейсмического сигнала, запаздывающие относительно друг друга на время ti, где tI = Ri /V, Ri √ расст 131h76ib 86;яние, отсчитываемое от первой оси первой тележки до осей последующих колес. Если считать, что неровности пути под правым и левым рельсами одинаковы, то суммирование таких реализаций приведет к изрезанности первоначально гладкого спектра сейсмического сигнала.

Тогда, учитывая вышеприведенные замечания, а также используя формулу (3) публикации [1] и выражения (1)-(3) настоящей работы, получаем следующее соотношение для квадрата спектральной плотности скорости смещения сейсмического сигнала (поверхностная волна Релея в однородном полупространстве), создаваемого движущимся вагоном.

══════ (4)

где, r √ плотность грунта, CR √ скорость поверхностной волны Релея, q √ декремент затухания поверхностной волны Релея, R √ расст 131h76ib 86;яние до источника, m √ число осей. На основе полученной формулы был проведен расчет спектрального распределения амплитуд вертикальной компоненты сейсмического сигнала для груженого грузового вагона.

На рисунке представлен теоретический спектр вертикальных колебаний в твердой среде в диапазоне частот 1-50Гц при следующих расчетных параметров источника и среды: m = 4, V = 20м/с, r = 2000кг/м3, CR = 200м/с, R = 100м, q = 0,06.


[1] ═Бубнов Е.Я., Гущин В.В. //В кн.: Тр. 6-й научн. конф. по радиофизике. 7 мая 2002 г. /Ред. А.В. Якимов. √Н.Новгород: ТАЛАМ, 2002, с.157

[2] ═Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель /Под ред. А.А. Хачатурова. √Москва: Машиностроение, 1976, 535с.

[3] ═Вершинский С.В., Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагона √Москва: Транспорт, 1987, 215 с.