Kód projektu: 18X2ED

Program studia:
Navazující magisterský studijní program (B 3710)
Technika a technologie v dopravě a spojích

Vedoucí projektu: Ing.Tomáš Fíla, Ing. Petr Koudelka, doc.Ing. Michal Micka, CSc., Ing. Jan Vyčichl, Ph.D.

Obory studia:
DS - Dopravní systémy a technika

Pro navrhování různých typů konstrukce a posuzování jejich vlivu na únosnost a životnost trati se využívá zejména metod numerického modelování. Díky nim jsme schopni posuzovat vhodnost jednotlivých opatření pro zlepšení vlastností konstrukce železničního spodku, aniž by bylo nutné všechny varianty zkoušet experimentálně. Pro tvorbu modelů, vlastní numerické výpočty a pro zpracování výsledků využívají řešitelé projektu zejména software ANSYS založený na metodě konečných prvků (FEM - Finite Element Method). Pro některé úlohy je také využíván software MATLAB.

Abychom se ujistili, že navržený numerický model odpovídá realitě, a je možno jej použít pro výpočty, je třeba výsledky porovnávat s daty získanými z experimentů. Tyto experimenty jsou prováděny na pracovišti ČVUT FSv, které je vybaveno experimentálním boxem. V něm je možno simulovat různé konstrukce železničního tělesa a při zatížení, které odpovídá požadovaným nápravovým tlakům, měřit hodnoty poklesů pražce a zemní pláně, modul přetvárnosti zemní pláně, popř. pomocí tenzometrů zkoumat napjatost v různých částech experimentálního boxu.

Jedním z opatření, která mohou zvýšit únosnost a životnost železničního spodku, je použití geosyntetik (geotextilií nebo geomříží). Jejich funkce může být jednak separační (zpravidla u geotextilií), tedy oddělení konstrukčních vrstev a zabránění jejich promíchání, jednak výztužná, která spočívá v lepším přenášení svislých sil do nižších vrstev konstrukce. Cílem výzkumu je zjistit míru výztužného efektu geosysntetik, vliv jejich předepínání a prověřit možnost použití geosyntetik ve vyšších vrstvách konstrukce železniční trati. Použití geosyntetika ve vyšší vrstvě by znamenalo širší možnost jejich uplatnění, neboť aplikace geosyntetika do horních vrstev konstrukce je o mnoho snazší, než do vrstev spodních.

Další možností inovace železničních tratí je použití pružných podpražcových podložek, které zvětšují kontaktní plochu mezi ložnou plochou pražce s kolejovým ložem, čímž snižují koncentrace napětí na styku štěrkových zrn a pražce. Dalším kladným efektem při použití podpražcových podložek je tlumení vibrací způsobených přejezdem železničního vozidla, které by se jinak šířily do kolejového lože a železničního spodku. Výsledkem je snížení relativních pohybů štěrkových zrn, jejich menší opotřebování a stabilizace geometrických poměrů koleje. Cílem práce je posoudit vliv použití podpražcové podložky vzhledem k modelu konstrukce bez podložky, jak při statickém zatížení nápravovými tlaky 22.5t, 25.0t a 27.5t, tak při dynamickém zatěžování projíždějícím železničním vozidlem.

Ke snižování nákladů na provoz a údržbu železnic může přispět také využívání technologií nedestruktivního monitoringu pro efektivní a včasnou údržbu tratí. Jednou z nich je technologie GPR (Ground Penetrating Radar). Díky ní lze měřit změnu relativní permitivity, která je důsledkem znečištění štěrkového lože. Je třeba nalézt vztah mezi změnou relativní permitivity a mírou znečištění štěrkového lože, aby bylo možné na základě měření technologií GPR rozhodnout o včasném vyčištění popř. výměně štěrkového lože.Úkolem práce je vytvoření nomogramů pro různé stupně znečištění štěrkového lože. Modely, na jejichž základě budou nomogramy vytvořeny, budou rovinné a řešení bude provedeno pomocí vyššího programovacího jazyka MATLAB.

Studenti pracující na projektu

Konkrétní řešené problémy

• Úprava zemní pláně pomocí vápenných směsí a vápenných pilot - výpočtová studie
• Optimalizace návrhu svislých vápenných pilot pomocí MKP
• Numerická analýza zvyšování únosnosti železničního tělesa použitím výztužného geosyntetika
• Numerická studie vlivu podpražcové podložky na napjatost kolejového lože
• Numerické modelování georadaru pro stanovení propustnosti kolejového lože

Souvisejicí povinně volitelné předměty

• Metoda konečných prvků a jejich aplikace
• Spolehlivost a diagnostika, experimentální metody
• Dynamika dopravních cest a prostředků 1
• Experimentální metody a zkoušky konstrukcí
• Numerické modelování
• Projektování konstrukcí 1
• Staticky neurčité konstrukce
• Teorie konstrukcí