По следам щебня
По следам щебня
Путевой щебень решающим образом определяет качество несущей системы верхнего строения. Сегодняшнее знание о сложных свойствах щебня основывается большей частью на диссертации, защищенной Й. Фишером в начале 1980-х годов в Техническом университете г. Грац. Новейшие методы исследования и познания внесут вклад в лучшее понимание свойств щебня и в оптимизацию системы в целом. Одним из этих методов в своей работе занимается Самир Омерович. Он работает в отделе исследований фирмы Плассер & Тойрер и применяет метод дискретного элемента для решения задач в путевом хозяйстве. Новая - многообещающая - схема исследования.
Отвод воды и нагрузки, гомогенизация усилий, демпфирование, сохранение положения - это несколько функций, которые щебень выполняет на пути. Поэтому ознакомление с физическими аспектами и с взаимодействием различных принципов работы имеет большое значение как с теоретической, так и с практической точки зрения. Однако, реальность выглядит по-другому. В настоящее время есть только небольшое число расчетных подтверждений о числовых мерах, использующихся на практике.
Нынешний уровень знаний не позволяет определить точно, какие условия должны быть выполнены для достижения «оптимального» уплотнения. Также мало известно об образовании полостей под шпалами и о феноменах поломки и износа кусков щебня.
Причина таких недостаточных знаний заключается прежде всего в сложности и гетерогенности материала, которые сильно осложняют проведение экспериментов в лабораторных условиях.
Вероятно, что применение метода дискретного элемента может устранить эти сложности. Хотя этот метод известен уже с 1970-х годов, для получения новых познаний его потенциал можно использовать только сегодня при помощи современных, мощных вычислительных машин.
Метод дискретного элемента позволяет получать близкие к реальности результаты
Метод дискретного элемента представляет собой метод цифровой симуляции, разработанный для решения задач прерывистого характера. Он относится к группе методов частиц и поэтому идеально пригоден для исследования путевого щебня. При этом каждая частица описывается по отдельности, т. е., делается дискретной.
Предпосылкой близкого к реальности моделирования является выбор подходящих параметров расчета и материалов. На фирме Плассер & Тойрер Самир Омерович использует для этой цели новейшую программу, позволяющую производить параллельные расчеты на различных видеокартах и, тем самым, выполнять задачи, требующие большого объема вычислений за сравнительно короткое время. Кроме того можно выбирать несферические, многогранные и, тем самым, реалистичные геометрии. Геометрии, получаемые из 3D-сканера, тоже могут быть введены и использованы.
Областью применения метода дискретного элемента являются не только теоретические рассмотрения, таким образом могут быть также найдены ответы на совершенно конкретные практические вопросы. Так, например, с помощью метода дискретного элемента удалось определить максимальное количество щебня, загружаемого на транспортер вагона-бункера для перевозки материалов (MFS). Конкретной целью данного расчета было определение максимального объема, транспортируемого на кривом участке с возвышенным путем и на разных скоростях. Уже эта задача показала, что подобные вопросы могут быть разрешены за крайне короткий период времени при относительно небольших затратах и обеспечении очень точного результата.
Шаг за шагом на пути к умной машине
Самир Омерович: «Результаты сделанных до сих пор расчетов однозначно подтверждают, что таким образом мы имеем в своем распоряжении очень мощный и эффективный инструмент. Мы будем использовать его, наряду с решением конкретных вопросов, также для фундаментального исследования путевого щебня. Мы уверены, что также и в этой области мы будем получать новые знания, способствующие совершенствованию нашей техники.»