Визначення динамічного навантаження від колеса на рейку для швидкісних поїздів
Loading...
Files
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Мета. На основі теоретичних передумов та експериментальних досліджень у роботі передбачається обґрунтування вибору факторів, що є визначальними для формування динамічного навантаження на колію від сучасного рухомого складу в умовах швидкісного та високошвидкісного руху. У результаті буде надана методика визначення вертикальної розрахункової сили, що діє від колеса на рейку. Методика. Сучасна тенденція розвитку транспортних мереж передбачає впровадження на залізницях України саме швидкісного, а в перспективі – й високошвидкісного руху пасажирських поїздів. Принципові конструкційні зміни у таких поїздах та суттєве зростання швидкості руху призводять до необхідності перегляду методик розрахунку дії рухомого складу на залізничну колію, співвідношення середньоквадратичних відхилень різних динамічних
сил, оцінки впливу різних факторів для різних швидкостей руху. В роботі також досліджено зміну динамічного навантаження за результатами експериментальних вимірювань. Результати. Отримано залежності середньої та розрахункової сил від швидкості руху для сучасних пасажирських поїздів. Із використанням факторного дисперсійного аналізу отримані чисельні характеристики впливу різних факторів на значення вертикальної сили дії колеса на рейку та встановлені ступені цього впливу на його формування. Ґрунтуючись на результатах експериментальних та теоретичних досліджень, показана необхідність перегляду методики визначення розрахункової сили для практичних розрахунків колії на міцність в умовах руху пасажирських поїздів із високими швидкостями. Наукова новизна. На основі теоретичних досліджень та проведеного аналізу статистичних даних експериментальних вимірювань встановлено, що основним фактором збудження динамічної складової вертикальної сили для сучасних пасажирських поїздів є коливання системи «колесо-
рейка» або так зване «проходження колесом динамічної рейкової нерівності». Практична значимість. Існуючі методики розрахунку динамічної складової вертикальних сил потребують оперування таким показником, як приведена маса колії. Отримані в дослідженні результати показують, що такий параметр є штучним та може застосовуватися тільки для низьких швидкостей руху на рівні статичних схем розрахунку.
RUS: Цель. На основе теоретических предпосылок и экспериментальных исследований в работе предусматривается обоснование выбора факторов, которые являются определяющими для формирования динамической нагрузки на путь от современного подвижного состава в условиях скоростного и высокоскоростного движения. В результате будет получена методика определения вертикальной расчетной силы, которая действует от колеса на рельс. Методика. Современная тенденция развития транспортных сетей предусматривает внедрение на железных дорогах Украины скоростного, а в перспективе – и высокоскоростного движения пассажирских поездов. Принципиальные конструкционные изменения в таких поездах и существенное увеличение скорости движения приводят к необходимости пересмотра методик расчета воздействия подвижного состава на железнодорожный путь, соотношения среднеквадратических отклонений различных динамических сил, оценки воздействия различных факторов для разных скоростей движения. В работе также исследовано изменение динамической нагрузки по результатам экспериментальных измерений. Результаты. Получены зависимости средней и расчетной сил от скорости движения для современных пассажирских поездов. С использованием факторного дисперсионного анализа получены численные характеристики влияния разных факторов на значение вертикальной силы действия колеса на рельс и установлены степени этого влияния на его формирование. Опираясь на результаты экспериментальных и теоретических исследований, обоснована необходимость пересмотра методики определения расчетной силы для практических расчетов пути на прочность в условиях движения пассажирских поездов с высокими скоростями. Научная новизна. На основе теоретических исследований и проведенного анализа статистических данных экспериментальных измерений установлено, что основным фактором возбуждения динамической составляющей вертикальной силы для современных пассажирских поездов являются колебания системы «колесо−рельс» или так называемое «прохождение колесом динамической неровности пути». Практическая значимость. Существующие методики расчета динамической составляющей вертикальных сил нуждаются в таком показателе, как приведенная масса пути. Полученные в исследовании результаты показывают, что такой параметр является искусственным и может использоваться только для низких скоростей движения на уровне статичных схем расчета.
ENG: Purpose. On the basis of theoretical assumptions and experimental studies the paper provides the choice of the factors for the formation of dynamic load on the track of modern rolling stock in the conditions of high-speed. This results in a calculation method of determining a vertical force which acts on the wheels on the rails. Methodology. The current trend of development of transport networks is the introduction to Ukrainian railways speed, and in the future – high-speed, passenger trains. Fundamental structural changes in these trains, and a significant increase in speed results in a need to revise the calculation methods of action of rolling stock on the railway track, the ratio of the standard deviations of various dynamic forces, assess the impact of different factors for different speeds. In the work investigated the change in the dynamic load on the results of experimental measurements. Findings. The ependences of the average and the calculated forces on the speed of modern passenger trains were obtained. Using factor analysis of variance obtained numerical characteristics of the influence of different factors on the value of the vertical force acts on the wheel rail and the degrees of influence of various factors on its deformation were determined. Based on the results of experimental and theoretical research, the necessity of revising the methodology for determining the estimated power for practical calculations the way to strength in terms of passenger trains at high speeds was grounded. Originality. On the basis of theoretical research and analysis of statistical data of experimental measurements it was found that the main factor driving the dynamic vertical force component for modern passenger trains are the vibrations of the «wheel-rail» system or so-called «dynamic wheel passing the rough ways». Practical value. Existing methods of calculating the dynamic component of the vertical forces need such indicators as the reduced mass of the way. The obtained results in the study indicate that a parameter is artificial and can only be used for low speeds at the level of static calculation schemes.
RUS: Цель. На основе теоретических предпосылок и экспериментальных исследований в работе предусматривается обоснование выбора факторов, которые являются определяющими для формирования динамической нагрузки на путь от современного подвижного состава в условиях скоростного и высокоскоростного движения. В результате будет получена методика определения вертикальной расчетной силы, которая действует от колеса на рельс. Методика. Современная тенденция развития транспортных сетей предусматривает внедрение на железных дорогах Украины скоростного, а в перспективе – и высокоскоростного движения пассажирских поездов. Принципиальные конструкционные изменения в таких поездах и существенное увеличение скорости движения приводят к необходимости пересмотра методик расчета воздействия подвижного состава на железнодорожный путь, соотношения среднеквадратических отклонений различных динамических сил, оценки воздействия различных факторов для разных скоростей движения. В работе также исследовано изменение динамической нагрузки по результатам экспериментальных измерений. Результаты. Получены зависимости средней и расчетной сил от скорости движения для современных пассажирских поездов. С использованием факторного дисперсионного анализа получены численные характеристики влияния разных факторов на значение вертикальной силы действия колеса на рельс и установлены степени этого влияния на его формирование. Опираясь на результаты экспериментальных и теоретических исследований, обоснована необходимость пересмотра методики определения расчетной силы для практических расчетов пути на прочность в условиях движения пассажирских поездов с высокими скоростями. Научная новизна. На основе теоретических исследований и проведенного анализа статистических данных экспериментальных измерений установлено, что основным фактором возбуждения динамической составляющей вертикальной силы для современных пассажирских поездов являются колебания системы «колесо−рельс» или так называемое «прохождение колесом динамической неровности пути». Практическая значимость. Существующие методики расчета динамической составляющей вертикальных сил нуждаются в таком показателе, как приведенная масса пути. Полученные в исследовании результаты показывают, что такой параметр является искусственным и может использоваться только для низких скоростей движения на уровне статичных схем расчета.
ENG: Purpose. On the basis of theoretical assumptions and experimental studies the paper provides the choice of the factors for the formation of dynamic load on the track of modern rolling stock in the conditions of high-speed. This results in a calculation method of determining a vertical force which acts on the wheels on the rails. Methodology. The current trend of development of transport networks is the introduction to Ukrainian railways speed, and in the future – high-speed, passenger trains. Fundamental structural changes in these trains, and a significant increase in speed results in a need to revise the calculation methods of action of rolling stock on the railway track, the ratio of the standard deviations of various dynamic forces, assess the impact of different factors for different speeds. In the work investigated the change in the dynamic load on the results of experimental measurements. Findings. The ependences of the average and the calculated forces on the speed of modern passenger trains were obtained. Using factor analysis of variance obtained numerical characteristics of the influence of different factors on the value of the vertical force acts on the wheel rail and the degrees of influence of various factors on its deformation were determined. Based on the results of experimental and theoretical research, the necessity of revising the methodology for determining the estimated power for practical calculations the way to strength in terms of passenger trains at high speeds was grounded. Originality. On the basis of theoretical research and analysis of statistical data of experimental measurements it was found that the main factor driving the dynamic vertical force component for modern passenger trains are the vibrations of the «wheel-rail» system or so-called «dynamic wheel passing the rough ways». Practical value. Existing methods of calculating the dynamic component of the vertical forces need such indicators as the reduced mass of the way. The obtained results in the study indicate that a parameter is artificial and can only be used for low speeds at the level of static calculation schemes.
Description
Д. Курган: ORCID 0000-0002-9448-5269
Keywords
розрахунок колії на міцність, верхня будова колії, швидкісний рух, напруження в колії, динамічна сила, динамічна нерівність, расчет пути на прочность, верхнее строение пути, скоростное движение, напряжение в рельсе, динамическая сила, динамическая неровность, railways calculation for strength, permanent way, high-speed train, tension in a rail, dynamic force, dynamic irregularity, КККГ
Citation
Курган Д. М. Визначення динамічного навантаження від колеса на рейку для швидкісних поїздів. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 3 (57). С. 118–128. doi: 10.15802/stp2015/46069.