Методика інженерного розрахунку коефіцієнта стійкості проти вкочування колеса на рейку
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Одним із показників взаємодії колії й рухомого складу, недотримання якого може призвести до порушення безпеки руху, а саме до сходження, є умова забезпечення стійкості проти вкочування гребеня колеса на головку рейки. Метою цієї роботи є створення методики практичного інженерного розрахунку коефіцієнта стійкості проти вкочування гребеня колеса на головку рейки. Викладена методика буде мати вичерпну інформацію як із розрахункових формул, так і з довідкових матеріалів, для виключення необхідності залучення додаткових джерел та спеціального програмного забезпечення. Методика. Основною задачею реалізації поставленої мети є винесення на інженерний рівень розрахунку горизонтальних сил. Унаслідок складності процесу взаємодії колії та рухомого складу й необхідності врахування великої кількості факторів, що мають вплив на результат, як правило, для визначення горизонтальних сил застосовують складні динамічні моделі. Можливий розв’язок полягає в припущенні, що для конкретного типу рухомого складу горизонтальна сила може бути розрахована за лінійною залежністю від значення непогашеного прискорення. Для цього була використана аналітична методика розрахунку горизонтальних сил. Результати. Автори визначили відсутні коефіцієнти розрахунку горизонтальної сили залежно від непогашеного прискорення для деяких типів маневрових локомотивів та для вантажного вагона з урахуванням рівня його завантаження. Наукова новизна. У роботі набули подальшого розвитку науково-практичні підходи щодо аналізу взаємодії колії й рухомого складу в горизонтальній площині. Практична значимість. Запропонована покрокова методика розрахунку коефіцієнта стійкості дає можливість на інженерному рівні проводити практичний аналіз забезпечення запасу стійкості проти вкочування гребеня колеса на головку рейки, що необхідно під час розслідування причин сходження рухомого складу з рейок та для низки інших задач, пов’язаних із рухом у кривих ділянках колії.
RUS: Цель. Одним из показателей взаимодействия пути и подвижного состава, несоблюдение которого может привести к нарушению безопасности движения, а именно к схождению, является условие обеспечения устойчивости против вкатывания гребня колеса на головку рельса. Целью данной работы является создание методики практического инженерного расчета коэффициента стойкости против вкатывания гребня колеса на головку рельса. Изложенная методика будет иметь полную информацию как из расчетных формул, так и из справочных материалов, для исключения необходимости привлечения дополнительных источников и специального программного обеспечения. Методика. Основной задачей реализации поставленной цели является вынесение на инженерный уровень расчета горизонтальных сил. Вследствие сложности процесса взаимодействия пути и подвижного состава и необходимости учета большого количества факторов, которые имеют влияние на результат, как правило, для определения горизонтальных сил применяют сложные динамические модели. Возможное решение заключается в предположении, что для конкретного типа подвижного состава горизонтальная сила может быть рассчитана по линейной зависимости от значения непогашенного ускорения. Для этого была использована аналитическая методика расчета горизонтальных сил. Результаты. Авто ры определили отсутствующие коэффициенты для расчета горизонтальной силы в зависимости от непогашенного ускорения для некоторых типов маневровых локомотивов и для грузового вагона с учетом уровня его загрузки. Научная новизна. В работе приобрели дальнейшее развитие научнопрактические подходы для анализа взаимодействия пути и подвижного состава в горизонтальной плоскости. Практическая значимость. Предложенная пошаговая методика расчета коэффициента устойчивости дает возможность на инженерном уровне выполнять практический анализ обеспечения запаса устойчивости против вкатывания гребня колеса на головку рельса, который необходим при расследовании причин сходження подвижного состава с рельсов и для ряда других задач, связанных с движением в кривых участках пути.
ENG: Purpose. One of the indicators of the track and rolling stock interaction, non-observance of which can result in a traffic safety violation, namely to derailment, is a condition for ensuring stability against the wheel flange climbing onto the rail head. The aim of this work is to create a methodology for practical engineering calculation of the resistance coefficient against the wheel flange climbing onto the rail head. The described methodology will have complete information both from calculation formulas and from reference materials, to eliminate the need to attract additional sources and special software. Methodology. The main objective of the implementation of this purpose is to bring the calculation of horizontal forces to the engineering level. Due to the complexity of the interaction process between the track and the rolling stock and the need to take into account a large number of factors that have an effect on the result, as a rule, complex dynamic models are used to determine horizontal forces. A possible solution lies in the assumption that for a specific type of rolling stock, the horizontal force can be calculated by linear dependence on the value of the unbalanced acceleration. For this, an analytical technique for calculating horizontal forces was used. Findings. The authors determined the missing coefficients for calculating the horizontal force depending on the unbalanced acceleration for some types of shunting locomotives and for a freight car taking into account its load level. Originality. In the work, scientific and practical approaches for the interaction analysis of the track and rolling stock in the horizontal plane acquired further development. Practical value. The proposed step-bystep methodology for calculating the stability coefficient makes it possible at the engineering level to carry out a practical analysis of ensuring the safety margin against the wheel flange climbing onto the rail head, which is necessary when investigating the causes of rolling stock derailment and for a number of other tasks related to movement in curved track sections.
RUS: Цель. Одним из показателей взаимодействия пути и подвижного состава, несоблюдение которого может привести к нарушению безопасности движения, а именно к схождению, является условие обеспечения устойчивости против вкатывания гребня колеса на головку рельса. Целью данной работы является создание методики практического инженерного расчета коэффициента стойкости против вкатывания гребня колеса на головку рельса. Изложенная методика будет иметь полную информацию как из расчетных формул, так и из справочных материалов, для исключения необходимости привлечения дополнительных источников и специального программного обеспечения. Методика. Основной задачей реализации поставленной цели является вынесение на инженерный уровень расчета горизонтальных сил. Вследствие сложности процесса взаимодействия пути и подвижного состава и необходимости учета большого количества факторов, которые имеют влияние на результат, как правило, для определения горизонтальных сил применяют сложные динамические модели. Возможное решение заключается в предположении, что для конкретного типа подвижного состава горизонтальная сила может быть рассчитана по линейной зависимости от значения непогашенного ускорения. Для этого была использована аналитическая методика расчета горизонтальных сил. Результаты. Авто ры определили отсутствующие коэффициенты для расчета горизонтальной силы в зависимости от непогашенного ускорения для некоторых типов маневровых локомотивов и для грузового вагона с учетом уровня его загрузки. Научная новизна. В работе приобрели дальнейшее развитие научнопрактические подходы для анализа взаимодействия пути и подвижного состава в горизонтальной плоскости. Практическая значимость. Предложенная пошаговая методика расчета коэффициента устойчивости дает возможность на инженерном уровне выполнять практический анализ обеспечения запаса устойчивости против вкатывания гребня колеса на головку рельса, который необходим при расследовании причин сходження подвижного состава с рельсов и для ряда других задач, связанных с движением в кривых участках пути.
ENG: Purpose. One of the indicators of the track and rolling stock interaction, non-observance of which can result in a traffic safety violation, namely to derailment, is a condition for ensuring stability against the wheel flange climbing onto the rail head. The aim of this work is to create a methodology for practical engineering calculation of the resistance coefficient against the wheel flange climbing onto the rail head. The described methodology will have complete information both from calculation formulas and from reference materials, to eliminate the need to attract additional sources and special software. Methodology. The main objective of the implementation of this purpose is to bring the calculation of horizontal forces to the engineering level. Due to the complexity of the interaction process between the track and the rolling stock and the need to take into account a large number of factors that have an effect on the result, as a rule, complex dynamic models are used to determine horizontal forces. A possible solution lies in the assumption that for a specific type of rolling stock, the horizontal force can be calculated by linear dependence on the value of the unbalanced acceleration. For this, an analytical technique for calculating horizontal forces was used. Findings. The authors determined the missing coefficients for calculating the horizontal force depending on the unbalanced acceleration for some types of shunting locomotives and for a freight car taking into account its load level. Originality. In the work, scientific and practical approaches for the interaction analysis of the track and rolling stock in the horizontal plane acquired further development. Practical value. The proposed step-bystep methodology for calculating the stability coefficient makes it possible at the engineering level to carry out a practical analysis of ensuring the safety margin against the wheel flange climbing onto the rail head, which is necessary when investigating the causes of rolling stock derailment and for a number of other tasks related to movement in curved track sections.
Description
Д. Курган: ORCID 0000-0002-9448-5269; О. Губар: ORCID 0000-0001-8683-5372; М. Гаврилов: ORCID 0000-0002-1321-170X
Keywords
залізнична колія, крива, горизонтальна сила, бокова сила, коефіцієнт стійкості, вкочування колеса на рейку, непогашене прискорення, взаємодія колії й рухомого складу, безпека руху, железнодорожный путь, кривая, горизонтальная сила, боковая сила, коэффициент устойчивости, вкатывание колеса на рельс, непогашенное ускорение, взаимодействие пути и подвижного состава, безопасность движения, railway track, curve, horizontal force, lateral force, stability coefficient, wheel climbing onto the rail, unbalanced acceleration, track and rolling stock interaction, traffic safety, КККГ, КПБД
Citation
Курган Д. М., Губар О. В., Гаврилов М. О. Методика інженерного розрахунку коефіцієнта стійкості проти вкочування колеса на рейку. Наука та прогрес транспорту. 2020. № 3 (87). С. 71–80. DOI: 10.15802/stp2020/208202.