Coefficient of Stability Against Lift by Longitudinal Forces of Freight Cars in Trains
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
IOP Publishing Ltd.
Abstract
EN: The paper is devoted to a theoretical study of the car movement stability when exposed to longitudinal forces of a quasistatic nature. The authors obtained the expressions for calculating the resistance coefficient of the car lift by the longitudinal compressive force acting on the car as part of a freight train. The influence of some factor’s combination on the longitudinal forces, at which the car movement stability is still maintained, was analyzed using the analytical dependencies to assess the longitudinal loading of cars in trains. The study was carried out by analytical method for assessing the freight car stability when moving at different speeds along curved track sections. The calculations were made in a curve of small radius taking into account the inertia forces from the unbalanced acceleration. In a theoretical study, the influence of quasistatic longitudinal compressive forces depending on changes in speed and force value, as well as the influence of friction in the wheel flange and rail contact and the eccentricity of fastening the automatic coupler shank on the stability were considered. When applying the results obtained, the stability of freight rolling stock can be increased, which in turn will remove some existing restrictions on the permissible speeds and increase the technical speed of train movement. Using the described methodology for determining the lift resistance coefficient will make it possible to justify the cause of derailment, as well as to develop and put into practice technical measures to prevent the lift of carriages, thrusts and shears of the track.
UK: Стаття спрямована на теоретичне дослідження стійкості руху вагонів у разі дії на них поздовжніх сил квазістатичного характеру; визначення аналітичних залежностей для оцінки поздовжньої навантаженості вагонів у поїздах; аналіз впливу одночасної дії деяких факторів на значення поздовжніх сил, за яких ще зберігається стійкість руху вагонів. Оцінку стійкості вантажного вагона під час руху з різними швидкостями по криволінійних ділянках колії досліджено аналітичним методом. Розглянуто найбільш несприятливі схеми прикладання стискних поздовжніх сил у вертикальній та горизонтальній площині. Отримано вирази для обчислення значення коефіцієнта запасу стійкості від витискання поздовжньою стисною силою, що діє на вагон у складі вантажного поїзда. Розрахунки проведено у порожньому й завантаженому стані з поперечним розбігом рами кузова вагона відносно осі колії в напрямному перетині в 50 мм у кривій малого радіуса з урахуванням сил інерції від непогашеного прискорення. Теоретично досліджено вплив на стійкість руху квазістатичних поздовжніх стискних сил залежно від зміни швидкості та значення сили, а також вплив сил тертя в контакті гребеня колеса й рейки та ексцентриситету закріплення хвостової частини автозчеплення. Досліджено вплив поздовжніх стискних сил на стійкість вантажного рухомого складу під час руху у кривій малого радіуса зі швидкостями включно до конструкційного значення в 120 км/год. Застосування результатів, отриманих за допомогою наведеної методики, сприятиме підвищенню стійкості вантажного рухомого складу, що у свою чергу дозволить збільшити швидкість руху поїздів за рахунок зняття деяких наявних обмежень допустимих швидкостей. Використання викладеної методики визначення коефіцієнта запасу стійкості від витискання дозволить обґрунтовувати причину сходження коліс, а також розробляти й реалізовувати на практиці технічні заходи щодо запобігання витискання екіпажів, розпору та зсуву колії.
RU: Статья посвящена теоретическому исследованию устойчивости движения вагона при действии квазистатических продольных сил. Получены выражения для расчета коэффициента устойчивости вагона от выжимания продольной сжимающей силой, действующей на вагон в составе грузового поезда. С помощью аналитических зависимостей для оценки продольной нагрузки вагонов в поездах проанализировано влияние комбинации некоторых факторов на продольные силы, при которых сохраняется устойчивость движения вагонов. Исследование проводилось аналитическим методом оценки устойчивости грузового вагона при движении с разной скоростью по криволинейным участкам пути. Расчеты проводились по кривой малого радиуса с учетом сил инерции от непогашенного ускорения. В теоретическом исследовании учитывалось влияние на устойчивость квазистатических продольных сжимающих сил в зависимости от изменения скорости и величины усилия, а также влияние трения в контакте гребня колеса и рельса и эксцентриситета закрепления хвостовика автосцепки. Использование полученных результатов позволит повысить устойчивость грузового подвижного состава, что, в свою очередь, снимет некоторые существующие ограничения на допустимые скорости и увеличит скорость движения поездов. Использование описанной методики определения коэффициента устойчивости от выжимания вагонов позволит обосновать причину схода с рельсов, а также разработать и внедрить технические меры по предотвращению выжимания подвижного состава, распора и сдвига рельсовой колеи.
UK: Стаття спрямована на теоретичне дослідження стійкості руху вагонів у разі дії на них поздовжніх сил квазістатичного характеру; визначення аналітичних залежностей для оцінки поздовжньої навантаженості вагонів у поїздах; аналіз впливу одночасної дії деяких факторів на значення поздовжніх сил, за яких ще зберігається стійкість руху вагонів. Оцінку стійкості вантажного вагона під час руху з різними швидкостями по криволінійних ділянках колії досліджено аналітичним методом. Розглянуто найбільш несприятливі схеми прикладання стискних поздовжніх сил у вертикальній та горизонтальній площині. Отримано вирази для обчислення значення коефіцієнта запасу стійкості від витискання поздовжньою стисною силою, що діє на вагон у складі вантажного поїзда. Розрахунки проведено у порожньому й завантаженому стані з поперечним розбігом рами кузова вагона відносно осі колії в напрямному перетині в 50 мм у кривій малого радіуса з урахуванням сил інерції від непогашеного прискорення. Теоретично досліджено вплив на стійкість руху квазістатичних поздовжніх стискних сил залежно від зміни швидкості та значення сили, а також вплив сил тертя в контакті гребеня колеса й рейки та ексцентриситету закріплення хвостової частини автозчеплення. Досліджено вплив поздовжніх стискних сил на стійкість вантажного рухомого складу під час руху у кривій малого радіуса зі швидкостями включно до конструкційного значення в 120 км/год. Застосування результатів, отриманих за допомогою наведеної методики, сприятиме підвищенню стійкості вантажного рухомого складу, що у свою чергу дозволить збільшити швидкість руху поїздів за рахунок зняття деяких наявних обмежень допустимих швидкостей. Використання викладеної методики визначення коефіцієнта запасу стійкості від витискання дозволить обґрунтовувати причину сходження коліс, а також розробляти й реалізовувати на практиці технічні заходи щодо запобігання витискання екіпажів, розпору та зсуву колії.
RU: Статья посвящена теоретическому исследованию устойчивости движения вагона при действии квазистатических продольных сил. Получены выражения для расчета коэффициента устойчивости вагона от выжимания продольной сжимающей силой, действующей на вагон в составе грузового поезда. С помощью аналитических зависимостей для оценки продольной нагрузки вагонов в поездах проанализировано влияние комбинации некоторых факторов на продольные силы, при которых сохраняется устойчивость движения вагонов. Исследование проводилось аналитическим методом оценки устойчивости грузового вагона при движении с разной скоростью по криволинейным участкам пути. Расчеты проводились по кривой малого радиуса с учетом сил инерции от непогашенного ускорения. В теоретическом исследовании учитывалось влияние на устойчивость квазистатических продольных сжимающих сил в зависимости от изменения скорости и величины усилия, а также влияние трения в контакте гребня колеса и рельса и эксцентриситета закрепления хвостовика автосцепки. Использование полученных результатов позволит повысить устойчивость грузового подвижного состава, что, в свою очередь, снимет некоторые существующие ограничения на допустимые скорости и увеличит скорость движения поездов. Использование описанной методики определения коэффициента устойчивости от выжимания вагонов позволит обосновать причину схода с рельсов, а также разработать и внедрить технические меры по предотвращению выжимания подвижного состава, распора и сдвига рельсовой колеи.
Description
A. Shvets: ORCID 0000-0002-8469-3902; O. Shatunov: ORCID 0000-0002-1115-0093; S. Dovhaniuk: ORCID 0000-0003-1320-3192; L. Muradian: ORCID 0000-0003-1781-4580; A. Pularyia: ORCID 0000-0003-1144-4179; V. Kalashnik: ORCID 0000-0002-8073-4631
Keywords
traffic safetytraffic safety, gondola car, lift resistance coefficient, curved track sections, longitudinal forces, movement speed, безпека руху, піввагон, коефіцієнт запасу стійкості від витискання, криволінійні ділянки колії, поздовжні сили, швидкість руху, безопасность движения, полувагон, коэффициент запаса устойчивости от выжимания, криволинейные участки пути, продольные силы, скорость движения, КТБМ, КВВГ, ГНДЛ вагонів
Citation
Shvets, A. O., Shatunov, O. V., Dovhaniuk, S. S., Muradian, L. A., Pularyia, A. L., Kalashnik, V. Coefficient of Stability Against Lift by Longitudinal Forces of Freight Cars in Trains. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 985 : 15th Intern. Sci. and Techn. Conf. "Problems of the railway transport mechanics" (PRTM 2020), 27–29 May 2020, Dnipro, Ukraine. Р. 1–10. DOI: 10.1088/1757-899X/985/1/012025.