CC BY
3
SIMULATION OF A DESTRUCTION DOME IN HARD CLAYS V.V. Melnik, G.V. Stas, R.A. Soloviev, D.A. Solovyov
The pressure on the lining depends, in addition to the physical and mechanical characteristics of the massif, on the area of stable soils above the tunnel and on the base displacements of the working contour. Under certain conditions, the pressure on the lining is limited by the collapse arch. Areas of plastic points, they are also slip planes, are distributed at an angle qk. With the growth of the destruction area, the pressure on the lining increases if the distance to the roof of stable soils is small. An approximate shape of the collapse arch _ for given soils with large deformations has been obtained. When constructing a single working, it is possible to control rock pressure if it is possible to determine a reliable relationship between displacements and stresses in the soil. The minimum pressure from the conditional collapse arch with a decrease in the area of stable rocks is significantly higher according to the normative literature.
Key words: rock pressure increase, collapse arch, u-p diagram, stress-strain condition, tunnel construction.
Melnik Vladimir Vasilievich, doctor of technical science, head of the department, ecology__tsu _ tu-la@mail.ru, Russia, Moscow, National Researcher Technological University MISIS,
Stas Galina Victorovna, doctor of technical science, docent, ecologytsu tula@ mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Soloviev Roman Andreevich, leading engineer, RSolovev@lmgt.ru, Russia, St. Petersburg, OAO NIPII «Lenmetrogiprotrans»,
Solovyov Dmitry Andreevich, engineer, siberian_egl@mail.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Communications of Emperor Alexander I
УДК 629.462.4 : 621.311.23
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-535-539
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В ВАГОНАХ-ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ РАЗЛИЧНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Д.С. Фролова
Объектом исследования является вагон дизель-электростанции, входящий в состав различного подвижного состава. Это объяснимо с точки зрения различных компоновок, количеством и мощностями дизель-генераторов. Измерения проводились в диапазоне нормативных скоростей движения. Исследование виброакустических характеристик вагонов дизель-электростанций выполнялись с учетом должностных инструкций, разработанных для персонала, обслуживающего вагоны-электростанции. Результаты измерений показали превышения уровней звукового давления на рабочих местах и местах отдыха персонала внутри вагона-электростанции над санитарными нормами.
Ключевые слова: уровни шума, спектры, вагон-электростанция, дизель-генератор.
Объектом исследования в данной статье являются дизель-генераторы, установленные в вагонах-электростанциях различного подвижного состава. Виброакустические характеристики внутри вагона-электростанции, значительно превышающие санитарные нормы, возникают в результате следующих причин:
излучение шума и вибрации, передаваемые на пол вагона-электростанции и вызванные внешним источником, которым является система колесо-рельс подвижного состава;
излучение шума во внутренний воздушный замкнутый объем помещения внутренними источниками, которыми являются дизель-генераторы, работающие внутри моторвагона.
Целью статьи является анализ спектров шума, измеренных при работе дизель-генераторов внутри вагонов-электростанций в составе различного подвижного состава, для выявления закономерностей формирования негативных виброакустических характеристик на рабочих местах персонала. В зависимости от компоновки вагона-электростанции, количества дизель-генераторов и их мощности уровень создаваемого шума различен, поэтому экспериментальные исследования проводились при различных режимах работы дизель-генераторов в различных вариантах подвижного состава.
535
В таблице приведены уровни звука и звукового давления, которые должны выполняться согласно СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания". На рис. 1 - 4 приведен сравнительный анализ спектров шума, измеренного на рабочих местах операторов вагона-электростанции, с санитарными нормами.
Уровни звука и звукового давления в октавных полосах частот _в кабинах управления движением_
Место измерения шума Уровни звукового давления, дБ, не более, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука, дБА, не более
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Кабины МВПС 99 91 83 77 73 70 68 66 64 75
На первом этапе выполнялись измерения уровней звука в дизельных отделениях вагонов-электростанций различного подвижного состава. Измерения проводились в диапазоне нормативных скоростей движения.
Пунктирные линии на рисунках, обозначенные цифрой 1, соответствуют санитарным нормам, указанным в таблице. Полученные на спектрах фактические значения позволяют увидеть, что разброс уровней звука лежит в диапазоне превышений над санитарными нормами от 2 дБА до 25 дБА.
На рис.1 приведены спектры шума, измеренные в дизельном отделении восстановительного поезда при разрешенной скорости движения не более 40 км/ч. Восстановительные поезда создаются и реорганизуются по решению руководства ОАО «РЖД», поэтому в зависимости от задач, которые необходимо выполнить, передвижных вагонов дизель-электростанций может быть в составе поезда один или два, каждый из которых имеет не менее двух дизель-генераторных установок. Как правило, передвижная электростанция восстановительного поезда размещается в переоборудованном почтово-багажном, рефрижераторном или ином крытом вагоне.
и дБ 120
110 100
»
90 30 70 60 X Ч Ч ч
ч ч *ч, V ч -2
"ч. «ч - • - 3
—
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Гц
Рис. 1. Спектры шума в дизельном отделении восстановительного поезда: 1 - санитарная норма; 2 - уровни шума во время движения; 3 - уровни шума во время стоянки
Следует отметить, практически идентичный характер спектров шума в дизельном отделении восстановительного поезда при его движении и во время стоянки в интервале частот 63-800 Гц, расхождения в фактических уровнях возникают в частотном интервале 1000-8000 Гц. Разница между фактическим уровнями составляет в интервале частот 31,5-63 Гц от 2 до 5 дБ, в высокочастотной части спектра разница достигает 10 дБ. Превышения над санитарными нормами в интервале 31,5-63 Гц составляют 1015 дБ, а в высокочастотной части спектра они существенно меньше и составляют 5-6 дБ. Максимальные превышения в среднечастотной части спектра (31,5-250 Гц) зафиксированы у восстановительно поезда во время движения и составляют 24 дБ, в области высоких (1000-8000 Гц) достигают 27 дБ. Разница в максимальных превышениях у восстановительного поезда во время его стоянки в этих же областях частот составляет 3-4 дБ.
Следующая серия экспериментов (рис 2) относится к изучению шума в дизельных отделениях вагонов-электростанций в составе группового рефрижераторного подвижного состава. Такие поезда различают 21-вагонными и 23-вагонными. В вагонах-электростанциях таких поездов устанавливается 4 дизель-электростанции, сами вагоны-электростанция размещаются в середине состава, а по обе стороны примыкают по 10 грузовых вагонов-холодильников, потребляющих мощность, которую генерируют дизель-генераторы вагона-электростанции, за счет этого в вагонах-холодильниках поддерживается температура от -8 °С до +6 °С.
Рис. 2. Спектры шума в дизельном отделении рефрижераторного поезда: 1 - фактические уровни;
2 - санитарная норма
Спектры шума в дизельном отделении вагона-электростанции рефрижераторного поезда значительно превышают санитарные нормы со 2 по 9 октаву. В низкочастотной части спектра при частоте 31,5 Гц шум не превышает санитарную норму, равную 99 дБ, но начиная со 2 октавы заметно, что уровни звукового давления начинают возрастать и достигают своего максимума на частоте 500 Гц. При частоте 63 Гц разница между санитарной нормой и фактическими значениями составляет 6,5 дБ. Далее происходит практически равномерное увеличение уровней звукового давления на каждой октаве. На частоте 125 Гц наблюдается превышение, равное 12,6 дБ, в 4 и 5 октаве превышения составляют 23,4 дБ и 28,4 дБ соответственно. Далее на частоте 1000 Гц происходит снижение интенсивности воздействия уровней звукового давления на 4,3 дБ и начиная с 6 октавы спектр шума становится равномерным, и величины превышений над санитарными нормами составляют 20-25 дБ.
На рис. 3 приведен сравнительный анализ санитарных норм с фактическими уровнями звукового давления грузовых поездов в диапазоне скоростей 80.. .90 км/ч.
Рис. 3. Спектры шума в дизельном отделении грузового поезда во время движения: 1 - санитарная норма; 2 - фактические уровни при скорости движения 90 км/ч; 3 - фактические уровни
при скорости 80 км/ч
Как видно, из рис. 3 спектры шума имеют идентичный характер. В низкочастотной части спектра при частоте 31,5 Гц превышения отсутствуют, но на последующих октавах заметно, что акустическое воздействие резко возрастает, и уже на частоте 63 Гц значение превышения составляет 10 дБ. На частоте 125 Гц можно видеть пик, равный 17,9 дБ и 21,3 дБ для скоростей 80 км/ч и 90 км/ч соответственно. Начиная с частотной полосы, равной 500 Гц, происходит равномерное снижение акустического воздействия, но даже в самой минимальной точке значение превышения над санитарными нормами составляет 13 дБ.
На последующем этапе проводились измерения уровней шума в дизельных отделениях вагонов-электростанций пассажирских поездов (рис. 4) во время движения на различных скоростях движения. Маршрутная скорость движения для скорых поездов составляет от 50 км/ч до 91 км/ч, пассажирские поезда имеют скорость менее 50 км/ч.
Ь,ДБ 1
100
. ч V 'ч
90 80 70 60 * \
ч \ \
'--- - . . 4
—- -
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1 Гц
Рис. 4. Спектры шума в дизельном отделении пассажирского поезда во время движения: 1 - санитарная норма; 2 - фактические уровни при скорости движения 70 км/ч; 3 - фактические уровни при скорости движения 90 км/ч; 4 - фактические уровни при скорости движения 50 км/ч
Результаты измерений, приведенные на рис. 4, показали, что характер спектров шума в дизельных отделениях вагонов-электростанций пассажирских поездов при движении со скоростью в диапазоне 50.. .90 км/ч в значительной степени является идентичным. В октавных полосах частот 31,5.. .63 Гц спектры представляют собой практически идентичную картину и уровни превышений над санитарными нормами являются минимальными и составляют 4.6 дБ или не проявляются вовсе. При движении поезда со скоростью, равной 90 км/ч, можно наблюдать максимальное значение превышений уровней звукового давления 18,8.29,5 дБ над санитарными нормами, возникающее в среднегеометрических частотах октавных полос 500 .1 000 Гц. Уровни звукового давления при скорости движения 70 км/ч и 50 км/ч имеют максимальные значения, равные 93.97 дБ, в этих же октавах. Следует отметить, что у поездов при скоростях движения 50.70 км/ч в последующих среднегеометрических частотах октавных полос происходит постепенное снижение уровней звукового давления. Но тем не менее, как можно увидеть на рис.4, даже в самой минимальной точке при скорости 50 км/ч разница фактического спектра и санитарной нормы составляет 8.10 дБ в 8-9 октавах. Анализ приведенных спектров шума позволяет сделать вывод, что звуковое поле формируется в дизельном отделении вагона-электростанции при одновременном воздействии структурного и воздушного шума, где большую роль играют виброакустические характеристики дизель-генераторов, работающие при различных скоростях движения, причем выявлена взаимосвязь увеличения уровней звукового давления с увеличением скорости. В основном у всех спектров, приведенных на рис. 4, шум имеет широкополосный характер.
Следует отметить, что работники, обслуживающие вагон-электростанцию, находятся в дизельном отделении не постоянно, поэтому их номинальный день может быть разбит на отдельные рабочие операции и перерывы между ними. Важно определить время рабочей операции, значение уровней шума и продолжительность воздействия наибольших значений на работника во время выполнения операции. Идентификация операций, при которых наблюдаются максимальные пиковые значения, необходима для правильного определения эквивалентного уровня звука, воздействующего на работника при выполнении т-й операции. Отсюда следует по произведенным измерениям шума во время выполнения т-й рабочей операции рассчитать эквивалентный уровень звука 1*рЛецТ;т, дБ, по формуле:
Ьр,Л,вдТ,т = 10180 Й=1Ю0,1^р,^ ) (1)
где £р,дечг,т; - эквивалентный уровень звука при выполнении т-й операции на периоде ьго измерения; i - номер выборочного измерения шума т-й операции; 1 - число измерений при выполнении т-й операции.
Заключение. Полученные значения эквивалентных уровней звука во время выполнения операций работником внутри дизельного отделения позволяют сделать вывод, что фактически уровни превышений над предельно-допускаемыми значениями составляют 10.12 дБ, поэтому практические предложения по снижению шума, воздействующего на работников в дизельном отделении вагона-электростанции, следует проектировать исходя из этих данных.
Список литературы
1. СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания", 2021.
2. ГОСТ Рисо 9612- 2013 Акустика измерения шума для оценки его воздействия на человека Метод измерений на рабочих местах. М., 2013.
3. Колесников И.В. Экспериментальные исследования шума и вибрации в кабинах локомотивов / И.В. Колесников, Ю.В. Пронников // Вестник РГУПС. 2011. №3. С. 153-156.
4. Подуст С.Ф. Закономерности формирования спектров шума, создаваемых воздушной составляющей, на рабочих местах локомотивных бригад электровозов // Вестник РГУПС, № 1 (57). 2015. С. 40-46.
5. Подуст С.Ф. Исследование шумообразования на рабочих местах локомотивных бригад от воздействия акустического излучения внутренних источников // Вестник ДГТУ, Т. 16. № 4 (87), 2016. С. 104-109.
6. Подуст С.Ф. Спектральный состав шума в кабинах локомотивов / С.Ф. Подуст, Ю.В. Прон-ников // Тр. междунар. науч.-практ. конф. «Транспорт-2013». РГУПС. Ростов н/Д. 2013. Ч.2. С. 215-216.
7. Подуст С.Ф. Экспериментальные исследования шума и вибрации грузовых поездов // IX Промышленный конгресс юга России: сб. статей (11-13 сентября 2013 г., г. Ростов-на-Дону). Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2013. C. 212-214.
8. Бондаренко В.А., Подуст С.Ф. Экспериментальные исследования коэффициентов потерь энергии колебаний узлов колесных пар // Вестник ДГТУ, Т. 16. № 1 (84), 2016. С. 127-135.
9. Крутова В.А., Яицков И.А. Влияние акустического излучения мостовых кранов на формирование спектров шума на рабочих местах станочников // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2021. Вып. 2. С. 611-614.
10. Крутова В.А., Чукарин А.Н. Generation regularities of vibration and noise spectra of the gearboxes of overhead traveling crane AKUSTIKA, Studio D - Akustika s.r.o., Ceske Budejovice, VOLUME 32. 2019. P. 120-122.
Фролова Дарья Сергеевна, ассистент, gds_rek@rgups.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовская Ростовский государственный университет путей сообщения
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE NOISE OF DIESEL GENERA TORS OPERA TED IN CARS OF PO WER
PLANTS OF VARIOUS ROLLING STOCK
D.S. Frolova
The object of the study is a diesel power station wagon, which is part of various rolling stock. This is understandable from the point of view of various innovations, the number and capacity of diesel generators. The measurements were carried out in the range of standard speeds. The study of vibroacoustic characteristics of diesel power plant wagons was carried out taking into account the official structures developed for the personnel servicing the power plant wagons. The measurement results showed the excess of sound pressure levels at workplaces and staff rest areas inside the power plant car over sanitary standards.
Key words: noise levels, spectra, power car, diesel generator.
Frolova Darya Sergeevna, assistant, gds_rek@rgups.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov Rostov State University of Railway Transport
УДК 303.732.4; 621.771
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-539-547
ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННЫХ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ «ГОРЯЧЕЕ ЦИНКОВАНИЕ СТАЛЬНОГО
ПРОКАТА»
М.А. Полякова, О.В. Седлецкая
Отмечено, что технологический процесс является частью производственного процесса. С учетом сложности структуры технологического процесса горячего цинкования стального проката целесообразно провести анализ существующих вещественных, энергетических и информационных потоков в данной системе. Выбранный объект исследования относится к востребованным видам металлопроката с покрытием. Представлено описание последовательности преобразования исходной заготовки (холоднокатаной полосы) в горячеоцинкованный прокат на непрерывном агрегате горячего цинкования. Проведен системный анализ операций процесса горячего цинкования. Установлены особенности и взаимосвязь основных потоков вещества, энергии и информации для каждой технологической операции.
Ключевые слова: системный анализ, технологический процесс, стальной прокат, горячее цинкование, поток вещества, поток энергии, поток информации.
Системный анализ представляет собой комплекс исследований, направленных на выявление общих тенденций и факторов развития организации и развития деятельности по улучшению системы управления и всей производственной и хозяйственной деятельности организации. При системном
