Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации

Маслов Никита Кахраманович; Петряев Андрей Владимирович; Сайдалиев Абдунаим Абдурауфович

doi:10.20295/2223-9987-2026-3-59-77

УДК 625.14

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОДБАЛЛАСТНЫХ МАТОВ НА СНИЖЕНИЕ ВИБРАЦИИ Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации

АА Аа

Опубликовано в Бюллетень результатов научных исследований · Номер 3, 2026 · Страницы 59–77 · Рубрика: Проблематика транспортных систем

DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-3-59-77

Получено: 07.07.2026 Одобрено: 15.08.2026 Опубликовано: 05.10.2026 Язык публикаций: RUS

Авторы

МА

Маслов Никита Кахраманович

ПЕ

Петряев Андрей Владимирович

СА

Сайдалиев Абдунаим Абдурауфович

МА

Маслов Никита Кахраманович

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Инженер · Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса» · Россия

ПЕ

Петряев Андрей Владимирович

Ученая степень: доктор технических наук

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I старший научный сотрудник · Россия · Санкт-Петербург

СА

Сайдалиев Абдунаим Абдурауфович

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I аспирант · Россия

АННОТАЦИЯ

Цель: разработка и обоснование расчетно- экспериментального подхода к оценке влияния подбалластных матов на снижение вибрации в конструкции верхнего строения пути на железнодорожных линиях, обеспечивающего переход от лабораторно определяемых характеристик упругого материа ла к расчету передаточной способности, вносимых потерь, динамической жесткости и механического импеданса системы «верхнее строение пути — подбалластный мат — основание». Методы: исследование существующих вязкоупругих моделей, методов оценки виброизоляции и требований стандартов DIN 45673, ISO 10846 и EN 17282. Рассмотрены типовая и виброизоляционная механические модели верхнего строения пути, методы расчета комплексной динамической жесткости, передаточной функции и вносимых потерь в частотной области. Для экспериментальной оценки предложен косвенный метод испытаний на вибростенде с гармоническим возбуждением, статическим предварительным нагружением и регистрацией амплитуд перемещений опорной плиты и нагрузочной массы. Метод основан на модели с одной степенью свободы, позволяющей по резонансной частоте и ширине резонансного пика определять эквивалентную динамическую жесткость, коэффициент демпфирования и модуль механического импеданса. Для возможного прогнозирования вибрационного воздействия предложен аналитический импедансный подход, учитывающий соотношение динамических сопротивлений пути, мата и основания. Результаты: установлено, что виброизоляционная эффективность подбалластного мата определяется не только его динамической жесткостью и коэффициентом потерь, но и собственной частотой системы и соотношением импедансов элементов конструкции. Показано, что на частотах ниже собственной частоты возможно резонансное усиление колебаний, тогда как в средне- и высокочастотной областях подбалластный мат обеспечивает снижение передаваемой вибрации. В рассмотренном расчетном примере положительные вносимые потери получены при частотах свыше 33 Гц. Обоснована возможность определения эквивалентной динамической жесткости, коэффициента демпфирования и модуля механического импеданса по амплитудной частотной характеристике, полученной с помощью двух вибропреобразователей. Определено, что без измерения фазового сдвига или динамической силы невозможно корректно определить действительную и мнимую части комплексной жесткости и комплексного импеданса. Практическая значимость: предложенный подход позволяет использовать результаты лабораторных испытаний подбалластных матов для предварительного расчета вносимых потерь, определения рабочих диапазонов виброизоляции и сравнения материалов по динамической жесткости и демпфированию. Полученные эквивалентные характеристики могут использоваться как исходные данные для модели конечных элементов железнодорожного пути.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

вибрация, подбалластные маты, вибродинамическое воздействие, вносимые потери, передаточная способность, комплексная динамическая жесткость, импеданс, демпфирование, вибростенд

Текст

Текст (PDF)

Читать Скачать

1. Ntotsios E., Thompson D., Hussein M. The Effect of Track Load Correlation on Ground-Borne Vibration from Railways // Journal of Sound and Vibration. 2017. No. 402. Pр. 142–163.

2. Stolarik M., Pinka M., Nedoma J. Ground-Borne Vibration Due to Construction Works with Respect to Brownfield Areas // Appl. Sci. 2019. Vol. 9. Art. 3766.

3. RECYTRACK Project: Elastomeric Eco-Friendly Material Based on End-оf-Life Tires Blended with Organic Bind Resin for Railway Applications / J. Cardona [et al.] // J. Mech. Eng. Autom. 2014. Vol. 4. Pр. 165–171.

4. The Use of Elastic Elements in Railway Tracks: A State of the Art Review / M. Sol-Sánchez [et al.] // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 75. Pр. 293–305.

5. Viscoelastic Dynamic Models of Resilient Elements Used in Railway Tracks / A. Zbiciak [et al.] // Proceedings of the MATEC Web of Conferences. Cracow, Poland: EDP Sciences, 2016. Vol. 86. Art. 01015.

6. Zhang J., Richards C. M. Parameter Identification of Analytical and Experimental Rubber Isolators Represented by Maxwell Models // Mech. Syst. Signal Process. 2007. Vol. 21. Pр. 2814–2832.

7. Peres M. A., Bono R. W. Modal Testing and Shaker Excitation: Setup Considerations and Guidelines // Technical Report, SAE Technical Paper. Troy, MI, USA: SAE International, 2011.

8. DIN 45673-1:2010-08. Mechanical Vibration. Resilient Elements Used in Railway Tracks. Part 1: Terms and Definitions, Classification, Test Procedures. Berlin: Beuth Verlag, 2010.

9. DIN 45673-4:2008. Mechanical Vibration. Resilient Elements Used in Railway Tracks. Part 4: Analytical Evaluation of Insertion Loss of Mounted Track Systems. Berlin: Beuth Verlag, 2008.

10. DIN 45673-5:2010-08. Mechanical Vibration. Resilient Elements Used in Railway Tracks. Part 5: Laboratory Test Procedures for Under‑Ballast Mats. Berlin: Beuth Verlag, 2010.

11. DIN 45673-7:2010-08. Mechanical Vibration. Resilient Elements Used in Railway Tracks. Part 7: Laboratory Test Procedures for Resilient Elements of Floating Slab Track Systems. Berlin: Beuth Verlag, 2010.

12. Static and Dynamic Characteristics of Resilient Mats for Vibration Isolation of Railway Tracks / C. Kraskiewicz [et al.] // Procedia Engineering. 2016. Vol. 153. Pр. 317–324.

13. Конон А. А. Определение собственных частот колебаний элементов железнодорожного пути под поездной нагрузкой и выбор упругих амортизаторов // Бюллетень результатов научных исследований. 2021. Вып. 4. С. 57–64. DOI:https://doi.org/10.20295/2223-9987-2021-4-57-64

14. Маслов Н. К., Вальцева Т. Ю., Сайдалиев А. А. Лабораторные испытания виброизоляционных свойств упругих подбалластных материалов // Бюллетень результатов научных исследований. 2025. Вып. 3. С. 91–106. DOI:https://doi.org/10.20295/2223-9987-2025-3-91-106

15. Буторина М. В., Иванов П. В., Петряев А. В. Снижение виброакустического воздействия высокоскоростных поездов // Путь и путевое хозяйство. 2018. № 7. С. 15–19.

16. Wettschureck R. G., Kurze U. J. Einfügungsdämm-Maß von Unterschottermatten (Insertion Loss Factor of Under Ballast Mats) // ACUSTICA. 1985. Vol. 58. Pр. 177–182.

17. ISO 10846-3:2002. Acoustics and Vibration–Laboratory Measurement of Vibro-Acoustic Transfer Properties of Resilient Elements. Part 3: Indirect Method for Determination of the Dynamic Stiffness of Resilient Supports for Translatory Motion. Geneva: ISO, 2002.

18. EN 17282:2020. Railway Applications–Infrastructure–Under Ballast Mats. Brussels: CEN, 2020.

19. ISO 10846-1:2008. Acoustics and vibration–Laboratory Measurement of Vibro-Acoustic Transfer Properties of Resilient Elements. Part 1: Principles and Guidelines. Geneva: ISO, 2008.

20. Ground Vibration Mitigation by Using Ballast Mat / H. Yuan [et al.] // Vibroengineering PROCEDIA. 2021. Vol. 37. Pp. 19–23. DOI:https://doi.org/10.21595/vp.2021.21902

21. Vibration Reduction in Ballasted Track Using Ballast Mat: Numerical and Experimental Evaluation by Wheelset Drop Test / B. Hou [et al.] // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, no. 4. Art. 1844.

22. ISO 10846-2:2008. Acoustics and Vibration–Laboratory Measurement of Vibro-Acoustic Transfer Properties of Resilient Elements. Part 2: Direct Method for Determination of the Dynamic Stiffness of Resilient Supports for Translatory Motion. Geneva: ISO, 2008.

23. Kraskiewicz C., Zbiciak A. Experimental and Numerical Testing of Prototypical Under Ballast Mats (Ubms) Produced from Deconstructed Tires–The Effect of Mat Thickness // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 369.

24. Лысюк В. С., Семенов В. Т., Ермаков В. М. Управление надежностью бесстыкового пути / под ред. В. С. Лысюка. М.: Транспорт, 1999. 373 с.

25. Wettschureck R. G., Heim M., Mühlbachler S. Reduction of Structure-Borne Noise Emissions from Above-Ground Railway Lines by Means of Ballast Mats // Proceedings Inter-Noise 97. Budapest, 1997. Pр. 577–580.

26. Wettschureck R. G. Vibration and Structure-Borne Sound Isolation by Means of Cellular Polyurethane (PUR) Elastomers // Proceedings Vibrationsdagen (SVIB). Stockholm, Sweden, 1994. Pр. 21–52.

ГОСТ

Маслов Н. К., Петряев А. В., Сайдалиев А. А. Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации // Бюллетень результатов научных исследований. 2026. № 3. С. 59-77. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-3-59-77. (дата обращения: 11.10.2026).

MLA

Маслов Никита Кахраманович, Петряев А. В., Сайдалиев А. А.. "Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации." Бюллетень результатов научных исследований 2026.3 (2026): 59-77. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-3-59-77.

APA

Маслов Н. К., Петряев А. В., Сайдалиев А. А. (2026). Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации. Бюллетень результатов научных исследований, 2026(3), 59-77. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-3-59-77

Chicago

Маслов Никита Кахраманович, Петряев А. В., Сайдалиев А. А.. "Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации." Бюллетень результатов научных исследований 2026, no. 3 (2026): 59-77. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-3-59-77.

WIKI

{{cite journal | author = Маслов Н. К., Петряев А. В., Сайдалиев А. А. | title = Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации | journal = Бюллетень результатов научных исследований | year = 2026 | volume = 2026 | issue = 3 | pages = 59-77 | doi = 10.20295/2223-9987-2026-3-59-77 }}

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОДБАЛЛАСТНЫХ МАТОВ НА СНИЖЕНИЕ ВИБРАЦИИ Оценка влияния подбалластных матов на снижение вибрации

Подтверждение