Kolejowe nasypy przy dużych prędkościach pociągów

Kolejowe nasypy przy dużych prędkościach pociągów

Obecnie na świecie można zaobserwować występujący trend, związany z budową kolei o bardzo dużych prędkościach. Na terenie Włoch, Francji czy Niemiec pociąg przejeżdża niekiedy z prędkością 300 km/h. W Azji osiągana prędkość wynosi nawet 350 km/h. Rekord związany z prędkością na światową skalę wynosi 574,8 km/h dla konwencjonalnego szynowego pociągu. W przypadku składu Maglev, który poruszał się na magnetycznej poduszce prędkość rekordowa wyniosła 603 km/h. W różnych krajach stosuje się różne definicje związane z kolejami dużych prędkości. Międzynarodowy Związek Kolei UIC wskazuje, że kolej o dużej prędkości występuje, gdy prędkość jej przekracza poziom 250 km/h, a w USA Federal Railroad Administration uważa graniczną wartość szybkich kolei na poziomie 177 km/h. Budowlany projekt TEN-T w Polsce zakłada, że prędkość kolei będzie wynosić w granicach 250 do 350 km/h. (uprawnienia budowlane 2022)  

Fale rozchodzące się w gruncie

Wraz ze zwiększeniem się prędkości związanej z przejazdem, zwiększa się intensyfikacja dynamicznych efektów w gruntowym podłożu.  (uprawnienia budowlane kontakt)  Powierzchniowe fale rozprzestrzeniają się. Pojawiają się tu również wgłębne fale, do których zalicza się fale poprzeczne oraz podłużne. Mamy tu do czynienia z wielokierunkową propagacją fal z odbiciami i interferencjami, które zależą od gruntowych warunków, podziemnych przeszkód czy poziomu gruntowej wody. Grunt otrzymuje wibracje i przekazuje drgania na trakcyjne słupy oraz sąsiadującą zabudowę. Torowy układ również wibruje, co powoduje powstanie odkształceń w związku z jego ruchami. Obecnie zjawiska te w wielu krajach obserwuje się, wykonuje stosowne pomiary oraz przeprowadza badania.  (uprawnienia budowlane segregator )  

Efekt boomu wibracji

Istnieje konkluzja, że kiedy zostanie przekroczona dana prędkość krytyczna, pojawia się wówczas efekt boomu wibracji. To sprawia, że gwałtownie wzrasta amplituda związana z odkształcaniem torowego układu i prowadzi to do powstania ryzyka, że pociąg może się wykoleić. Uznany specjalista na świecie Profesor Victor Krylov powiązał to zjawisko z prędkością, jaką osiąga propagacja fali Rayleigha w gruncie. Efekt boom wibracji jego zdaniem ma miejsce, kiedy prędkość związana z przejazdem zbliża się do prędkości, z jaką rozprzestrzenia się w gruncie fala Rayleigha.  (uprawnienia budowlane program) 

Odkształcenia torów

Już w roku 1948 zauważono odkształcenie torów, które wiązało się z prędkością poruszania się kolei. Wzrost amplitudy związanej z odkształcaniem zaobserwowano m.in. w Wielkiej Brytanii, kiedy pociąg osiągał prędkość 180 km/h. W 1996 roku przed zaplanowaną inwestycją na dużą skalę na kolejowej linii HSL-S w Holandii została powołana rzesza ekspertów w geotechnicznej dziedzinie i kolei pięciu europejskich krajów: Holandii, Francji, Niemiec, Wielkiej Brytanii i Szwajcarii. Mieli oni przeprowadzić badania odnośnie wpływu prędkości z jaką przejeżdża kolej na dynamiczne efekty i skutki, jakie powstają. Wyniki testowych badań potwierdziły obserwowane wcześniej wydarzenia, jakie zarejestrowano na świecie. (uprawnienia budowlane)