Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов
Целью работы является оценка приемлемости составляющих ряда расчетных возмущений для выполнения расчетов по прогнозированию динамических качеств грузовых вагонов в вертикальной плоскости. При проведении исследований применялись методы математического моделирования....
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2015
|
| Назва видання: | Техническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88536 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов / Л.Г. Лапина // Техническая механика. — 2015. — № 2. — С. 90-99. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88536 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-885362015-11-17T03:02:42Z Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов Лапина, Л.Г. Целью работы является оценка приемлемости составляющих ряда расчетных возмущений для выполнения расчетов по прогнозированию динамических качеств грузовых вагонов в вертикальной плоскости. При проведении исследований применялись методы математического моделирования. Метою роботи є оцінка прийнятності складових низки розрахункових збурень для виконання розрахунків щодо прогнозування динамічних якостей вантажних вагонів у вертикальній площині. При проведенні досліджень застосовувалися методи математичного моделювання. The work aim is to assess the admissibility of a number of components of the calculated perturbations to predict the dynamic qualities of the freight cars in a vertical plane. In the research methods of mathematical modelling have been employed. 2015 Article Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов / Л.Г. Лапина // Техническая механика. — 2015. — № 2. — С. 90-99. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1561-9184 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88536 519.2:629.2 ru Техническая механика Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Целью работы является оценка приемлемости составляющих ряда расчетных возмущений для выполнения расчетов по прогнозированию динамических качеств грузовых вагонов в вертикальной плоскости. При проведении исследований применялись методы математического моделирования. |
| format |
Article |
| author |
Лапина, Л.Г. |
| spellingShingle |
Лапина, Л.Г. Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов Техническая механика |
| author_facet |
Лапина, Л.Г. |
| author_sort |
Лапина, Л.Г. |
| title |
Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов |
| title_short |
Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов |
| title_full |
Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов |
| title_fullStr |
Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов |
| title_full_unstemmed |
Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов |
| title_sort |
анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов |
| publisher |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88536 |
| citation_txt |
Анализ вертикальных составляющих возмущений, традиционно применяемых при прогнозировании динамических качеств грузовых вагонов / Л.Г. Лапина // Техническая механика. — 2015. — № 2. — С. 90-99. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Техническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT lapinalg analizvertikalʹnyhsostavlâûŝihvozmuŝenijtradicionnoprimenâemyhpriprognozirovaniidinamičeskihkačestvgruzovyhvagonov |
| first_indexed |
2025-07-06T16:20:08Z |
| last_indexed |
2025-07-06T16:20:08Z |
| _version_ |
1836915159319183360 |
| fulltext |
90
УДК 519.2:629.2
Л. Г. ЛАПИНА
АНАЛИЗ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВОЗМУЩЕНИЙ,
ТРАДИЦИОННО ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ
ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ
Целью работы является оценка приемлемости составляющих ряда расчетных возмущений для вы-
полнения расчетов по прогнозированию динамических качеств грузовых вагонов в вертикальной плоско-
сти. При проведении исследований применялись методы математического моделирования.
Рассмотрены три группы расчетных возмущений. В первую из них входит полигармоническая мо-
дель, параметры которой определены по результатам анализа неровностей на участках магистрального
пути Приднепровской железной дороги. Вторая группа возмущений сформирована с помощью формул и
таблиц, приведенных в Руководящем документе «Расчетные неровности железнодорожного пути…». Тре-
тья группа – это неровности, входящие в состав программного комплекса «Универсальный механизм».
Проанализирован уровень составляющих указанных возмущений и выполнены расчеты по определению
нормируемых показателей динамических качеств порожнего и груженого полувагонов в широком диапа-
зоне скоростей движения. По результатам сравнения полученных оценок показателей с соответствующи-
ми экспериментальными данными сделаны выводы о приемлемости использования рассмотренных воз-
мущений для проведения прогнозных расчетов.
Метою роботи є оцінка прийнятності складових низки розрахункових збурень для виконання розра-
хунків щодо прогнозування динамічних якостей вантажних вагонів у вертикальній площині. При прове-
денні досліджень застосовувалися методи математичного моделювання.
Розглянуто три групи розрахункових збурень. До першої з них входить полігармонічна модель, па-
раметри якої визначено за результатами аналізу нерівностей на ділянках магістральної колії Придніпров-
ської залізниці. Другу групу збурень сформовано за допомогою формул і таблиць, наведених у Керівному
документі «Розрахункові нерівності залізничної колії…». Третя група – це нерівності, що входять до скла-
ду програмного комплексу «Універсальний механізм». Проаналізовано рівень складових зазначених збу-
рень та виконано розрахунки щодо визначення нормованих показників динамічних якостей порожнього і
завантаженого піввагонів в широкому діапазоні швидкостей руху. За результатами порівняння отриманих
оцінок показників з відповідними експериментальними даними зроблено висновки про прийнятність ви-
користання розглянутих збурень для проведення прогнозних розрахунків.
The work aim is to assess the admissibility of a number of components of the calculated perturbations to
predict the dynamic qualities of the freight cars in a vertical plane. In the research methods of mathematical mod-
elling have been employed.
Three groups of the calculated disturbances are examined. The first group deals with a polyharmonic model
whose parameters are determined analyzing irregularities in the areas of the main track of the Pridneprovsk Rail-
ways. The second group of disturbances is formed by the formulas and tables from a Handbook on Calculating
Irregularities of Railway Track. Irregularities of the software package "Universal Mechanism" present the third
group. A level of components of those disturbances is analysed and the normalized factors of dynamic qualities of
empty and loaded open wagons in a wide range of speeds are computed. Conclusions on the serviceability of
disturbances considered for predictions are made comparing assessments of factors and the corresponding exper-
imental data.
Ключевые слова: грузовые вагоны, расчетные возмущения, показатели
динамических качеств.
Расчеты показателей динамических качеств железнодорожных экипажей
во временнóй области традиционно производятся методом математического
моделирования взаимодействия в нелинейной системе «экипаж–путь». Для
получения достоверных прогнозных оценок этих показателей наряду с обос-
нованным выбором расчетной схемы и учетом основных характеристик си-
стемы необходимым условием является корректное задание входных возму-
щений со стороны пути. В Украине на сегодняшний день отсутствует норма-
тивная база для расчетных возмущений. Некоторые способы их моделирова-
ния описаны и проанализированы в работах [1, 2]. Кроме того, в ряде случаев
исследователи задают входные возмущения в виде единичных неровностей,
тригонометрических функций либо пользуются реализациями неровностей,
Л. Г. Лапина, 2015
Техн. механика. – 2015. – № 2.
91
входящими в состав специализированных программных комплексов. Но ка-
кой бы подход ни применялся, критерием приемлемости используемых воз-
мущений должна быть близость показателей, определённых при расчетах, и
соответствующих экспериментальных данных.
Понятие «возмущение» включает в себя совокупность составляющих,
характеризующих неровности железнодорожного пути в вертикальной и го-
ризонтальной плоскостях. При этом вертикальные и горизонтальные состав-
ляющие при проведении расчетов считаются независимыми. Вертикальные
составляющие возмущений могут быть представлены одной из следующих
комбинаций:
- вертикальные отклонения рельсовой нити под правым и левым колеса-
ми (соответственно v
r и v
l );
- симметричные и кососимметричные вертикальные неровности пути.
Симметричная составляющая возмущения sym характеризует неровности
профиля пути и определяется как полусумма отклонений рельсовых нитей
v
r и v
l . Кососимметричная составляющая symsk характеризует превы-
шение одной рельсовой нити над другой и вычисляется как полуразность v
r
и v
l .
В данной работе рассмотрены симметричные и кососимметричные вер-
тикальные составляющие ряда возмущений, традиционно применяемых при
проведении расчетов динамических качеств грузовых вагонов, и проанализи-
рованы полученные с их помощью результаты.
Описание вертикальных составляющих расчетных возмущений
Полигармоническая модель. В работах [2, 3] предложен способ по-
строения достаточно простой модели входного возмущения, параметры ко-
торой определяются по результатам анализа и обобщения эксперименталь-
ных данных. Составляющие возмущения в такой модели формируются в виде
линейной комбинации гармонических компонент:
N
i
ii LxbxB
1
2 /sin)( , (1)
где ib и iL , Ni ,1 – соответственно амплитуда и длина волны гармониче-
ской компоненты; N – количество гармонических компонент в модели.
Параметрами iL и ib такой модели являются значения основных длин и
амплитуд, характерных для неровностей железнодорожного пути. При ис-
пользовании в качестве исходных данных записей показаний вагона-
путеизмерителя, зарегистрированных на различных участках магистрального
пути Приднепровской железной дороги, определено, что для симметричной и
кососимметричной вертикальных составляющих возмущения значение N
можно принять равным 8, а значения ib и iL ( 81,i ) – такими, как приведе-
но в табл. 1.
92
Возмущение, вертикальные составляющие которого формируются дан-
ным способом, будем называть возмущением B, а его составляющие обозна-
чим symb и symskb .
Таблица 1
Наименование
составляющей
Длина неровности iL , м Амплитуда неровности
ib , мм
Симметричная symb
40,0 4,8
17,0 1,5
6,0 0,6
5,0 0,6
4,1 0,4
3,3 0,4
2,3 0,2
1,1 0,1
Кососимметричная
symskb
33,0 2,8
17,0 1,2
8,2 1,1
6,2 1,3
5,0 0,6
3,7 0,3
1,9 0,6
1,1 0,1
Возмущения в руководящем документе ВНИИЖТ. Научно-
исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ОАО
«ВНИИЖТ», г. Москва) разработан и введен в действие Руководящий доку-
мент РД 32.68 96 (РД), устанавливающий способы представления случайных
возмущений от неровностей железнодорожного пути, которые могут исполь-
зоваться при исследованиях вагонных конструкций [4]. Согласно этому до-
кументу, при моделировании процессов, происходящих в системе «экипаж–
путь», для существующего пути расчетные возмущения во временнóй обла-
сти предлагается представлять в виде детерминированных функций периоди-
ческих или одиночных неровностей:
*cos)( t
L
h
t
j
ij
2
1
2
0
, (2)
где i 1, 2, 3, 4 – номера колес на j -ой стороне вагона; j 1, 2 – стороны
тележки; t – текущее время; jh0 – максимальное значение неровности; L –
длина неровности; Vlltt T /)(* для i 1; Vltt /* для i 2;
Vltt T /* для i 3; tt * для i 4; Vllnt T /0 ; Tl – база тележ-
ки; l – база вагона; V – скорость движения вагона; n – количество перио-
дов неровностей.
Во многих программных комплексах, используемых для расчетов дина-
мики железнодорожных экипажей, предусматривается задание возмущения,
поступающего на первую по ходу движения колесную пару, и учитывается
запаздывание его поступления на остальные колесные пары. В этом случае
93
составляющие возмущения как функции длины пути x могут быть представ-
лены в виде:
x
h
x
j
j cos)( 1
2
0
, (3)
где L/ 2 – пространственная частота.
Значения максимальной величины вертикальных неровностей пути (не-
ровностей в продольном профиле пути â
0 и перекосов ïåð
0 ) различной дли-
ны для моделирования динамических процессов в системе «вагон–путь» при
скоростях движения грузовых поездов до 120 км/ч, рекомендованные [4],
приведены в табл. 2.
Таблица 2
Вид неровности
Значения неровности пути в мм при ее длине L , м
10L 10L 20L 20L
Неровность в про-
дольном профиле â
0
16 18 20 24
Перекос пути ïåð
0 12 14 20 -
При проведении расчетов с помощью математических моделей, в кото-
рых предусмотрено задание симметричной и кососимметричной вертикаль-
ных составляющих возмущения, значения sym следует вычислять по фор-
муле (3) при â
jh 00 из табл. 2, а значения symsk – при ïåð
jh 00 .
Возмущения, составляющие которого вычислены по формуле (3) с пара-
метрами из табл. 2, назовем Ru, а их симметричную и кососимметричную со-
ставляющие обозначим )(Lrusym и )(Lru symsk , где L – значение длины
неровности, используемое при формировании этой составляющей.
В тексте РД отсутствуют рекомендации относительно того, какие именно
значения длины L «менее 10» и «более 20» необходимо использовать для
формирования возмущений. Поэтому мы имеем полное право выбрать сле-
дующие: «менее 10» – это 5 м, «более 20» – 30 м. Кроме того, несмотря на то,
что в тексте РД не указана возможность формирования полигармонической
модели неровностей, построим возмущения с составляющими, которые вы-
числяются как сумма гармонических компонент с параметрами, указанными
в табл. 2.
Помимо описания модели возмущений, в РД отмечено, что при исследо-
вании колебаний экипажей может быть использована реальная неровность
железнодорожного пути, замеренная путеизмерителем, с учетом передаточ-
ных функций измерительного механизма. Числовой материал для такого спо-
соба задания возмущений (банк данных) в виде файлов с массивами сим-
вольных данных находится во ВНИИЖТе. Можно предположить, что многие
исследователи, которые в своих работах при описании задаваемых возмуще-
ний ссылаются на данный РД, используют именно такие возмущения. Однако
оценка приемлемости таких возмущений для расчетов по прогнозированию
динамических качеств грузовых вагонов является практически невыполни-
мой, поскольку указанные реальные неровности пути не находятся в свобод-
ном доступе.
94
Неровности пути из программного комплекса «Универсальный ме-
ханизм». В состав некоторых программных комплексов, предназначенных
для моделирования динамики механических систем, включены модули воз-
мущающих воздействий, рекомендованных для расчетов. Так, пользователю
программного комплекса «Универсальный механизм» (UM) [5] наряду с воз-
можностью самостоятельного задания неровностей путевой структуры
предоставляются готовые файлы, содержащие записи неровностей рельсовых
нитей. Файлы uic-good-vert-left.way, uic-good-vert-right.way, uic-bad-vert-
left.way и uic-bad-vert-right.way описывают вертикальные неровности левой и
правой рельсовых нитей пути условно хорошего и плохого состояния. На ос-
нове числового содержимого этих файлов могут быть сформированы сим-
метричная и кососимметричная составляющие возмущений Uic-good и Uic-
bad. Эти составляющие обозначим symUic-good , symskUic-good ,
symUic-bad и symskUic-bad .
Сравнение уровня вертикальных составляющих возмущений
Графически фрагменты симметричных составляющих анализируемых
возмущений представлены на рис. 1, кососимметричных – на рис. 2. Для воз-
мущений Ru в качестве примеров приведены симметричная составляющая
)(10symru , сформированная по формуле (3) с данными из табл. 2 при
10L , и )( 3020 symru , представляющая собой сумму гармонических
компонент при 201 L и 302 L , а также кососимметричная составляющая
)(20symskru , сформированная при 20L .
-0,04
-0,02
0
0,02
0 50 100 150
х, м
b sym , м
-0,04
-0,02
0
0,02
0 50 100 150
х, м
ru sym , м
ru sym ( 20+30)ru sym ( 10)
-0,04
-0,02
0
0,02
0 50 100 150
х, м
uic-good sym , uic-bad sym , м
uic-good sym
uic-bad sym
Рис. 1
95
-0,02
0
0 50 100 150
х, м
b sk-sym , м
-0,02
0
0 50 100 150
х, м
ru sk-sym ( 20) , м
-0,02
0
0 50 100 150
х, м
uic-good sk-sym , uic-bad sk-sym , м
uic-good sk-symuic-bad sk-sym
Рис. 2
Такие статистические характеристики анализируемых процессов, как
размах (т. е. разность между максимальным и минимальным значениями) и
среднеквадратическое отклонение (СКО), которые позволяют оценить уро-
вень неровностей, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Наименование
возмущения
Наименование
составляющей
Значение размаха,
мм
Значение СКО, мм
B
symb 15,6 3,7
symskb 13,4 2,5
Ru
)(5symru 16,0 5,7
)(5symskru 12,0 4,3
)(10symru 18,0 6,4
)(10symskru 14,0 5,0
)(20symru 20,0 7,1
)(20symskru 20,0 7,1
)(30symru 24,0 8,5
)( 3020 symru 39,9 11,0
Uic-good
symUic-good 56,2 9,8
symskUic-good 5,3 0,9
Uic-bad
symUic-bad 94,6 15,7
symskUic-bad 8,9 1,4
Анализ графиков на рис. 1–2 и данных табл. 3 позволяет отметить, что
размах составляющих возмущений Ru (за исключением составляющей
)( 3020 symru , формирование которой РД не предусмотрено) близок к раз-
96
маху составляющих возмущения B, которые, как уже отмечалось, были
сформированы на основании обработки данных с реальных участков маги-
стрального пути. Однако в отличие от одночастотных составляющих возму-
щений Ru, такой уровень максимальных значений symb и symskb обусловлен
присутствием в их составе восьми неровностей различной длины, амплитуда
каждой из которых в отдельности невелика. Средний уровень неровностей в
возмущениях Ru (который характеризуется значениями СКО) в 1,4–2,8 раза
превышает средний уровень составляющих возмущения B.
Возмущения Uic-good и Uic-bad по сравнению с возмущениями B и Ru
характеризуются значительно более высоким уровнем (как максимальным,
так и средним) симметричных составляющих и низким – кососимметричных.
Результаты расчетов. С использованием возмущений B, Ru, Uic-good и
Uic-bad были проведены расчеты по определению максимальных значений
показателей динамических качеств грузового полувагона. Поскольку верти-
кальные составляющие возмущений оказывают влияние на динамику экипа-
жа только в вертикальной плоскости, анализировались соответствующие
нормируемые показатели – вертикальные ускорения пятников кузова Ïz и
коэффициенты вертикальной динамики кузова ÄÊK . Сравнение результатов
численного определения показателей производилось с экспериментальными
данными, собранными на железных дорогах Украины и России [6, 7]. При
расчетах груженого полувагона к симметричной и кососимметричной со-
ставляющим возмущения B были применены корректирующие коэффициен-
ты [1, 2], позволяющие учесть влияние массы экипажа. В случае задания воз-
мущений Ru, Uic-good и Uic-bad такие коэффициенты не применялись, по-
скольку никакая корректировка в зависимости от параметров экипажа поло-
жениями РД и руководством пользователя UM не предусмотрена.
При выполнении расчетов с возмущением Ru оказалось, что задание ко-
сосимметричных составляющих )(5symskru , )(10symskru и )(20symskru в
соответствии с рекомендациями РД независимо от того, какая была задана
симметричная составляющая, приводит к возникновению в системе «эки-
паж – путь» значительных сил взаимодействия, вызывающих всползание ко-
леса на рельс. Такая ситуация является аварийной и не характерна при экс-
плуатации железнодорожных экипажей на пути хорошего состояния, следо-
вательно, кососимметричные составляющие возмущения Ru не могут быть
рекомендованы к использованию при расчетах для прогнозирования динами-
ческих качеств вагонов. Дальнейшие исследования проводились при задании
кососимметричных составляющих возмущений Ru, тождественно равных ну-
лю.
Кроме того, расчеты показали, что при задании симметричных составля-
ющих )(30symru и )(20symru (т. е. при учёте неровностей длиной 30 и 20 м)
результаты численного определения показателей вертикальной динамики
порожнего полувагона лежат значительно ниже нижней границы области
экспериментальных данных. Такой результат согласуется с выводами статьи
[3], где было показано, что учет в возмущении только неровностей большой
и средней длины (к таковым и относятся неровности длиной 30 и 20 м) при-
водит к получению заниженных оценок показателей динамики.
97
С другой стороны, при задании составляющей )(5symru (т. е. неровно-
стей длиной 5 м) уже при V 80 км/ч значения Ïz и ÄÊK значительно пре-
вышают не только верхнюю границу области экспериментальных данных
этих показателей, но и предельные значения для «допустимого» хода вагона.
При более высоких скоростях движения происходит всползание колеса на
рельс, что указывает на неприемлемость данного возмущения для прогнози-
рования динамических качеств экипажей.
Зависимости максимальных значений вертикальных ускорений пятников
кузова Ïz и коэффициентов вертикальной динамики кузова ÄÊK от скоро-
сти движения полувагона V при задании различных возмущений приведены
на рис. 3 (порожний режим) и рис. 4 (груженый). На этих рисунках сплош-
ными линиями без маркеров показаны границы областей экспериментальных
данных, штриховыми линиями – значения показателей для «допустимого»
хода вагона. Линии с маркерами иллюстрируют результаты расчетов, полу-
ченные при задании возмущения B, с маркерами – при задании симмет-
ричной составляющей )(10symru , – )( 3020 symru , – возмущения Uic-
bad, – Uic-good.
Как видно из рисунков, задание возмущения B во всех рассмотренных
случаях позволяет получить значения динамических показателей, лежащие в
областях соответствующих экспериментальных данных или достаточно
близко к их границам. Это значит, что, несмотря на то, что данная модель
возмущения, как и большинство моделей, не в полной мере соответствует
реальным неровностям пути (в частности, её составляющие представляют
собой не широкополосный случайный, а детерминированный процесс), ис-
пользование такой модели при численном определении максимальных значе-
ний показателей динамических качеств вагонов в вертикальной плоскости
является вполне приемлемым.
0
0,5
1
60 80 100 V, км/ ч
gz ,П
0
0,5
1
60 80 100
К ДК
V, км/ ч
Рис. 3
98
0
0,5
1
60 80 100 V, км/ ч
gz ,П
0
0,5
1
60 80 100
К ДК
V, км/ ч
Рис. 4
Удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными ре-
зультаты расчетов порожнего полувагона, полученные при задании состав-
ляющей возмущения )(10symru (т. е. с неровностями длиной 10 м), несколь-
ко хуже – составляющей )( 3020 symru (в этом случае неровности пред-
ставляют собой сумму неровностей длиной 20 и 30 м). Однако составляющая
)(10symru оказалась абсолютно неприемлемой для определения динамиче-
ских показателей полувагона в груженом режиме движения, поскольку уже
при скорости 80 км/ч возникшие в системе силы взаимодействия привели к
всползанию колеса на рельс. Значения показателей Ïz и ÄÊK , определенные
при задании составляющей )( 3020 symru , так же, как и в случае порожнего
вагона, в основном оказались ниже нижней границы области эксперимен-
тальных данных, что нежелательно при прогнозных расчетах. Таким обра-
зом, симметричные составляющие возмущений Ru так же, как и кососиммет-
ричные, нельзя признать приемлемыми с точки зрения близости результатов
расчетов и эксперимента.
В случае задания возмущения Uic-good для расчетов порожнего полува-
гона при всех рассмотренных скоростях движения полученные максималь-
ные значения показателей вертикальной динамики лежат в областях экспе-
риментальных данных или достаточно близко к их границам. При задании
возмущения Uic-bad рост значений Ïz и ÄÊK с увеличением скорости явля-
ется более интенсивным по сравнению с результатами эксперимента. Значи-
тельно большее расхождение результатов расчетов, полученных при задании
возмущений Uic-good и Uic-bad, с экспериментальными данными имеет ме-
сто в случае груженого полувагона при высоких скоростях движения. При
задании возмущения Uic-bad значительное превышение результатов экспе-
риментов наблюдается уже при скорости 80 км/ч, а при ее дальнейшем уве-
личении происходит всползание колеса на рельс. Такие результаты расчетов
говорят о том, что использование данных, содержащихся в файлах неровно-
99
стей программного комплекса UM, не позволяет адекватно оценить значения
показателей вертикальной динамики полувагона в порожнем и груженом ре-
жимах в широком диапазоне скоростей, а значит, симметричная и кососим-
метричная составляющие возмущений Uic-good и Uic-bad не могут быть при-
знаны приемлемыми для прогнозных расчетов.
Выводы. Полигармоническая модель B вертикальных составляющих
входного возмущения является приемлемой для проведения расчетов по
определению максимальных значений показателей динамических качеств
полувагонов с точки зрения близости полученных значений и эксперимен-
тальных данных.
Применяя при расчетах порожнего и груженого полувагонов в широком
диапазоне скоростей движения симметричную и кососимметричную состав-
ляющие возмущений Ru, сформированные по данным РД [4], не удаётся по-
лучить расчетные значения показателей вертикальной динамики, близкие к
экспериментальным данным. Такой вывод не является неожиданным, по-
скольку геометрические параметры моделей возмущений, предложенные в
РД, существенно отличаются от соответствующих характеристик неровно-
стей реальных участков пути и построенных на их базе моделей. Поэтому
указанный документ не может быть рекомендован в качестве руководства
для формирования расчетных возмущений.
Использование данных, содержащихся в файлах неровностей программ-
ного комплекса UM, не позволяет адекватно оценить значения показателей
вертикальной динамики полувагона в порожнем и груженом режимах в ши-
роком диапазоне скоростей движения, а значит, симметричная и кососиммет-
ричная составляющие возмущений Uic-good и Uic-bad не могут быть призна-
ны приемлемыми для проведения расчетов по прогнозированию динамиче-
ских качеств экипажей.
1. Ушкалов В. Ф. Расчетные возмущения для исследования динамики железнодорожных вагонов /
В. Ф. Ушкалов, Л. Г. Лапина, И. А. Мащенко // Залізничний транспорт України. – 2012. – №1. – С. 38 –
41.
2. Ушкалов В. Ф. Расчетные возмущения для оценки динамических качеств грузовых вагонов /
В. Ф. Ушкалов, Л. Г. Лапина, И. А. Мащенко // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровско-
го национального университета железнодорожного транспорта им. акад. В. Лазаряна. – Вып. 4 (46). –
Днепропетровск, 2013. – С. 135 – 144.
3. Лапина Л. Г. Амплитудно-частотный анализ составляющих возмущений от вертикальных неровностей
железнодорожного пути / Л. Г. Лапина, И. А. Мащенко // Техническая механика. – 2012. – №2. – С. 9 –
15.
4. РД 32.68 96. Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и
проектировании пассажирских и грузовых вагонов. – М. : ВНИИЖТ, 1996. – 17 с.
5. Универсальный механизм. Моделирование динамики механических систем [Электронный ресурс]. –
Режим доступа http://www.umlab.ru/
6. Донченко А. В. Оптимальна динаміка вантажних вагонів / А. В. Донченко, В. В. Ільчишин // Залізничний
транспорт України. – 2007. – №1. – С. 67 – 70.
7. Ромен Ю. С. Динамические качества грузовых вагонов на тележках с осевыми нагрузками до 25 тс /
Ю. С. Ромен, А. В. Заверталюк, А. В. Коваленко // Вестник ВНИИЖТ. – 2006. – № 1. – С. 21 – 26.
Институт технической механики Получено 27.03.15,
Национальной академии наук Украины и в окончательном варианте 20.05.15
Государственного космического агентства Украины,
Днепропетровск
http://www.umlab.ru/
|