TMS/BRENS - 

MĚŘENÍ DYNAMICKÝCH ÚČINKŮ SILNIČNÍCH VOZIDEL 

Autor: Jan Eisenreich, st. Barákova 148/28, Plzeň 

V březnu a dubnu roku  1997 se uskutečnila řada statických a dynamických zkoušek na Ústavu aplikované mechaniky, spol. s r.o. v Brně pod vedením pana profesora Ing. Vlastimila Křupky, DrSc. Cílem těchto zkoušek bylo získání dat o způsobu roznášení zatěžovacích sil v pryžokovovém panelu s  nosiči uloženými na patách kolejnic (obchodní označení pryžokovové konstrukce TMS/BRENS). 

První díl zkoušek obsahoval laboratorní měření napětí v pryžokovovém panelu na vybraných  prvcích ocelového svařence a nosičích. Celkem byl svařenec osazen 17 tenzometrickými snímači a bylo stanoveno 7 zatěžovacích míst. Jedno místo bylo s roznášecí ocelovou deskou rozměru 250x400x30 mm (simulace dvojmontáže kol) uprostřed panelu a ostatních šest míst mělo roznášecí desku o rozměru  200x200x30 mm (simulace kontaktní plochy kola silničního vozidla). Statiské zkoušky byly vedeny v kroku zatěžovací síly 10 kN a s  maximální zatěžovací silou až 150 kN kolového tlaku (Hodnota charakteristiky návrhové nápravy dle TP 170 "Navrhování vozovek pozemních komunikací" je pro nápravu 100 kN, tj. 50 kN/kolo a pro hnací nápravu 115 kN, tj. 57,5 kN/kolo). Provedené laboratorní zkoušky potvrdily teoretickou únosnost panelu a správnost konstrukčního návrhu. U systému uložení přejezdové konstrukce na nosičích tak byly získány historicky první a cenné informace o velikostech sil působících na patu kolejnice při různém umístění zatížení a o celkovém roznášení sil mezi jednotlivými nosiči panelu.   

Druhý díl zkoušek obsahoval měření dynamických účinků na pryžokovové panely TMS/BRENS od silničních vozidel za běžného silničního a železničního provozu. Současně bylo cílem stanovit velikost dynamického součinitele a to jako rozdíl mezi velikostí zatížení panelu stojí-li na něm vozidlo jedním kolem (v = 0 km/h) a velikostí zatížení přejede-li vozidlo přes panel určitou rychlostí (v ≠ 0 km/h ). Jako kontrolní vozidlo byla použita souprava nákladního vozidla Tatra 815 s přívěsem plně naložená štěrkodrtí.  Rovněž bylo cílem určit, zda dynamický součinitel je závislý na rychlosti silničního vozidla a zda je možné stanovit závislost.  

Měřící pryžokovové panely byly vloženy v dubnu 1997 do stavající konstrukce železničního přejezdu v km 50,660 trati Zábřeh-Šumperk. Jednalo se o velmi frekventovaný železniční přejezd na silnici I. třídy s vysokou intenzitou těžkých nákladních vozidel (TNV). Na přejezdu byla roce 1988 vložena železobetonová konstrukce na ocelových nosičích vyrobená podle československého vynálezu pana Jaroslava Sedláčka (název patentu "Zádlažba kolejového roštu" zapsán pod číslem 233422, datum podání 12.4.1983, datum udělení patentu 22.11.1984 a datum zániku patentu 12.4.1995). Z této sestavy byly vyjmuty čtyři vnitřní železobetonové panely a místo nich vloženy měřící pryžokovové. viz obr.   

Vlastní měření probíhala ve  dnech 14. až 16. dubna 1997, přičemž první den bylo provedeno měření statických účinků kontrolní soupravy a stanovení velikosti zatížení jejích jednotlivých kol při nulové rychlosti  (tj. statické zatížení). 15. dubna 1997 byly vloženy do koleje měřící pryžokovové panely a připojena měřící aparatura. Po ověření funkčnosti systému a aparatur byly postupně realizovány jednotlivé jízdy kontrolní soupravy s předem stanovenými rychlostmi podle zatěžovacích stavů:

• zatěžovací stav I až VI  -  průjezd kontrolní soupravy přes přejezd postupně rychlostí 5, 15, 30, 40, 60 a 70 km/h,
• zatěžovací stav VII - brždění kontrolního vozidla na přejezdu,

• zatěžovací stav VIII - průjezd kontrolního vozidla přes přejezd, na kterém byla instalována zkušební překážka, viz obr nahoře.

Celý průběh zkoušek a měření byl průběžně zaznamenáván na videokameru VHS. Z tohoto záznamu bylo roce 2000 pořízeno střihové video s původním zvukem bez komentáře. Video se stalo v následujících letech (de facto je dodnes) součástí prezentací systému BRENS na různých konferencích, veletrzích a seminářích. Měření dynamických účinků silničních vozidel z roku 1977 bylo zásadní pro další směřování vývoje přejezdových konstrukcí v České republice. A to až po dnešek. 

ZÁVĚRY MĚŘENÍ:

• U kontrolního vozidla byl zjištěn a potvrzen  dynamický součinitel zatížení v maximu 1,82 (a to při brždění kontrolní soupravy). 
• Dynamický součinitel je závislý na rychlosti vozidla avšak nemá lineární průběh; s vyššími rychlostmi klesá, s nerovností vozovky stoupá (žlábek pro okolek zvyšuje jeho hodnotu).

• Bylo potvrzeno, že do té doby zavedený koeficient dynamického soužinitele (1,1 až 1,2) je již nedostatečný pro budoucí konstrukční návrhy.

• Z měření běžného provozu silničních vozidel bylo zjištěno, že dynamické účinky jednotlivých kol vozidla se mohou výrazně lišit a jejich velikost může být i výrazně vyšší než-li bylo zjištěno u kontroní soupravy.
• Byl ověřen a potvrzen systém roznášení zatěžovacích sil od silničních vozidel do celého kolejového roštu ve stejném smyslu jako od železniční dopravy (jízda železničních vozidel nemá žádný vliv na přejezdovou konstrukci na nosičích a tuhost kolejového roštu, včetně upevnění kolejnic, není touto konstrukcí ovlivňována).
• Bylo zjištěno, že způsob uložení přejezdové konstrukce na ocelových nosičích lze v budoucnu využít pro měření skutečných hodnot zatížení náprav / kol při dané rychlosti a směru jízdy silničního vozidla a to vše v reálném čase.

Průběh zatěžovacích sil v místě uložení jednotlivých nosníků na patách kolejnic z provedeného měření je zaznamenám na mnoha grafech ze všech zatěžovacích stavů a z běžného provozu. 

Jsou součástí jednotlivých protokolů vyhotovených v té době Ústavem aplikované mechaniky v Brně a jsou uloženy v Plzni v archivu zadavatele zkoušek, p. Jana Eisenreicha st.