CC BY
14
2. Разработано алгоритмическое обеспечение комплексного прогнозирования базовых показателей, основанного на различных видах экспертной информации, типах факторных моделей, типах используемой информации, что, в свою очередь, позволяет создавать различные сценарии развития перевозочного процесса.
3. Проведена апробация созданного алгоритмического обеспечения с использованием статистической и экспертной информации УБЖД применительно к грузообороту. Показана лучшая точность прогнозирования, основанная на системном подходе, когда используются различные взвешенные частные значения грузооборота.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Фролов В.Ф. Хоменко А.П. Системный подход к обеспечению безопасности перевозочного процесса Восточно-Сибирской железной дороги // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы 4-й всерос. НПК с междунар. участ. Иркутск, 2013. Т. 1. С.4-15.
2. Домбровский И.А. Краковский Ю.М. Вероятностный анализ безубыточности грузовых перевозок на основе метода Монте-Карло // Изв. Трансиба. 2013. №1 (13). С. 125-130.
3. Давааням Т., Краковский Ю.М. Разработка многофакторных моделей прогнозирования грузооборота и объема перевезенных грузов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. № 4 (44). С.110-113.
4. Краковский Ю.М., Домбровский И.А. Прогнозирование грузооборота дороги на основе статистической и экспертной информации // Вестник стипендиатов DAAD. 2013. Т. 1. № 1(10). С. 18-25.
5. Краковский Ю.М., Лузгин А.Н. Интервальное прогнозирование нестационарных динамических показателей на основе модели вероятностной нейронной сети // Научная мысль. 2016. №1. С. 116-121.
6. Краковский Ю.М., Михайлова Е.А. Системный подход к прогнозированию промышленных выбросов загрязняющих веществ // Вестник ЧГУ. 2011. №3. С. 92-96.
7. Краковский Ю.М., Лузгин А.Н. Программное обеспечения интервального прогнозирования нестационарных динамических показателей // Вестник ИрГТУ. 2015. № 4. С. 12-16.
8. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Прикладная статистика и основы эконометрики. М. : ЮНИТИ, 1998. 1022 с.
9. Краковский Ю., Карнаухова В. Моделирование регионального рынка образовательных услуг: мониторинг, анализ, прогнозирование. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. 200 c.
10.Закс Л. Статистическое оценивание. М. : Статистика. 1976. 598 с.
11. Модели и методы анализа и синтеза сценариев развития социально-экономических систем / под ред. В.Л. Шульца, В.В. Кульбы. М. : Наука. 2012. Кн. 1. 358 с.
12. Фролов В.Ф., Начигин В.А. Процедура выбора предпочтительного сценария развития перевозочного процесса // Известия Трансиба. 2014. №1. С. 109-115.
УДК 539.44 Брюховецкая Елена Викторовна,
к. т. н., доцент кафедры «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», Сибирский федеральный университет,
тел. (8-391) 249-75-55, e-mail: [email protected] Конищева Ольга Васильевна, к. т. н., доцент кафедры «Прикладная механика», Сибирский федеральный университет,
тел. (8-391) 249-75-90, e-mail: [email protected] Кудрявцев Илья Владимирович, к. т. н., доцент кафедры «Прикладная механика», Сибирский федеральный университет,
тел. (8-391) 249-75-90, e-mail: [email protected]
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЁННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО РЕЛЬСА ТРЕХЭКСПОЗИЦИОННЫМ МЕТОДОМ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ФОТОУПРУГОСТИ
E. V. Bruhovezckaya, O. V. Konishcheva, I. V. Kudryavtsev
RESEARCH OF THE STRESS STATE OF THE RAIL BY HOLOGRAPHIC PHOTOELASTICITY THREE-EXPOSITION METHOD
Аннотация. В статье рассматривается актуальная задача экспериментального исследования напряжённого состояния методом голографической фотоупругости применительно к такому геометрически сложному и неоднородному объекту, как железнодорожный рельс. В работе рассматривается метод трёх экспозиций для раздельного получения главных напря-
жений методом голографической фотоупругости с использованием двух объёмных моделей рельса с вклейками из различных оптически активных материалов.
Этот метод основан на исключении картины изодром путём наложения друг на друга интерференционной картины изодром с целыми порядками полос. Для получения изодром трехэкспозиционным методом был разработан универсальный интерферометр.
Приведён сравнительный анализ экспериментальных данных с аналитическим решением задачи взаимодействии рельса и колеса, а также контакта двух цилиндров со скрещивающимися осями. Расхождение экспериментальных и теоретических результатов составило менее 5 %, что говорит о высокой точности предложенной методики.
Ключевые слова: голограмма, объёмная модель, изодромы, изохромы, изопахики, оптические постоянные, рельс, вклейка.
Abstract. The article considers the actual task of a pilot study of a tension in relation to such geometrically difficult and heterogeneous object as a railway rail by method of holographic photoelasticity. The method of three expositions for separate receipt of the main tension with use of two solid models of a rail with inserts from optically active materials by method of holographic photoelasticity is described.
This method is based on a picture exception isodromic pattern by imposing at each other of an interferential isodromic pattern with integer decade of strips. The universal interferometer has been developed to obtain isodromic by a three-exposition method.
The comparative analysis of experimental data with the analytical solution of a task interaction of a rail and wheel, and also contact of two cylinders with the crossed axes is provided. The discrepancy of experimental and theoretical results has constituted less than 5 %. This fact shows high precision of the offered technique.
Keywords: hologram, solid model, isodromic, isochromat, isopachic, optical constants, rail, insert.
Введение
Одной из самых сложных задач теории упругости как для экспериментального, так и для аналитического и численного решений является исследование напряженно-деформированного состояния в местах контакта деталей.
Это объясняется, во-первых, нелинейностью задачи, связанной с изменением размеров контактной площадки в процессе нагружения, во-вторых, наличием высоких градиентов напряжений в зоне контакта.
В настоящее время при решении пространственных контактных задач достаточно широко применяются различные полуаналитические и численные методы [1, 2]. Недостатком всех численных методов является то, что они не позволяют гарантированно и доказательно оценить точность получаемого результата. При решении пространственных контактных задач методом КЭ очень трудно правильно задать соответствующие надстройки (метод решения, вид конечно-элементной сетки, тип и порядок конечного элемента и др.) при проведении расчётов. Использование метода конечных элементов также ограничивается ресурсами применяемых ЭВМ, что не позволяет построить корректную конечно-элементную сетку, например, для сложных пространственных конструкций. Такая практика приводит к ошибкам в результатах расчетов, которые проявляются только при эксплуатации, что может привести к тяжелым последствиям.
Поэтому проведение экспериментальных исследований для подтверждения правильности результатов решения пространственных контактных задач численными методами необходимо.
Постановка задачи
В механике деформируемого тела основное развитие получили два экспериментальных метода - метод фотоупругости и метод интерферометрии. Метод фотоупругости с использованием объемных составных моделей [3, 4] имеет ряд достоинств, таких как возможность полного исследования пространственного напряженного состояния на одной модели при различных нагрузках. С помощью метода фотоупругости можно получить интерференционную картину изохром, то есть изолиний с постоянной разностью главных напряжений (ах ~02). Недостатком данного метода является то, что если основная часть объемной модели изготовлена из полимера (оргстекло), обладающего некоторой оптической чувствительностью, то по обычной схеме невозможно определить направления квазиглавных осей во вклейке. Измеряется лишь с погрешностью 2-3 % оптическая разность хода методом интерференционных полос.
С помощью метода интерферометрии можно получить интерференционную картину изопахик, то есть изолиний с постоянной суммой главных напряжений (ах + а2) . Используя информацию, которую содержат интерференционные картины изоклин и изопахик, можно легко получить раздельные значения главных напряжений при решении плоских задач, но для разделения напряжений в пространственных задачах этой информации недостаточно.
Метод голографической фотоупругости [5] имеет большие возможности при исследовании объемного напряженного состояния моделей реальных объектов, так как объединяет в себе воз-
можности как метода фотоупругости, так и метода интерферометрии. Недостатком этого метода является то, что при исследовании модели в классическом интерферометре можно получить интерференционные картины, промодулированные несколькими семействами интерференционных полос (изоклин, изопахик и изодром). Если расстояние между этими семействами достаточно велики и они практически ортогональны, то расшифровка такой интерференционной картины не составит труда. Но в большинстве случаев различные семейства интерференционных полос практически параллельны друг другу, и качественная расшифровка таких интерферограмм практически невозможна.
Решение задачи
На основе методов фотоупругости и голо-графической фотоупругости нами был разработан метод трех экспозиций, позволяющий разделить интерференционные картины изоклин, изопахик и изодром (изолиний постоянной разности хода). На основе данных, которые содержат три семейства интерференционных полос, разработана методика разделения напряжений пространственных задач теории упругости.
Применим разработанный метод трех экспозиций для исследования напряженного состояния при контакте колеса и рельса. Для этого необходимо изготовить три объемные модели рельса. Одна модель выполнена из блочного стекла (рис. 1, а). Основная часть двух других рельсов изготовлена из оргстекла, а в центральную часть вклеивается тонкая пластинка из оптически чувствительных материалов (рис. 1, б). Первый цилиндр имеет вклейку из эпоксидной смолы, второй из поликарбоната. Оптически чувствительные материалы вклеек подбирались так, чтобы их упругие постоянные были одинаковыми, а оптически
постоянные С и С2 выполняли следующие условия:
— * — , (1)
С1 С 2
где С1 и С2 - оптические постоянные материала на основе эпоксидной смолы; С[ и С — оптические постоянные поликарбоната.
Таким требованиям отвечают материал на основе эпоксидной смолы ЭД-6М и поликарбонат.
В классических голографических интерферометрах с наклонными опорными пучками используют двухэкспозиционный метод [4], с помощью которого можно получать интерференционные картины изохром, т. е. изолиний постоянной разности главных напряжений _ 02); изопахик - суммы главных напряжений (ах + а2) , а также совмещённые картины изохром и изо-пахик, изохром и изодром, т. е. изолиний постоянной абсолютной разности хода и 52.
Для получения отдельной картины изодром нами был предложен трёхэкспозиционный метод голографической фотоупругости. Этот метод основан на исключении картины изодром путём наложения друг на друга интерференционной картины изодром с целыми порядками полос, следовательно, на интерференционной картине с целыми порядками тёмные полосы соответствуют нулевой интенсивности света I = 0, а в этих же точках на интерференционной картине с половинными порядками полос I = Тшах и наоборот. Таким образом, при совмещении двух интерференционных полос получается сплошное серое поле, на котором отчётливо видна интерференционная картина изодром.
Транспорт
Для получения изодром трехэкспозицион-ным методом был разработан универсальный интерферометр [6].
Последовательность трехэкспозиционного метода получения изодром
Первая экспозиция - модель находится в не-нагруженном состоянии. Главные оси поляроидов в опорном и предметном пучках универсального интерферометра установлены вертикально, т. е. из поляризованного по кругу излучения получается плоскополяризованное излучение в вертикальной плоскости.
Д1 = |[С^ + С20(а2 +аз)] ^ +
+ [С СТ1 + С (а2 + аз )] ^ +
(2)
Рис. 2. Интерференционная картина изодром в объемной модели рельса, полученная методом трёх экспозиций
Вторая экспозиция - модель нагружается соответствующей силой. Главные оси поляроидов в опорном и предметном пучках остаются вертикальными.
При первых двух экспозициях получается совместная картина изохром (изолиний разности главных напряжений (ах — а2)) половинного порядка и изодром.
Третья экспозиция - модель остаётся нагруженной той же силой. Поляризация света в предметном пучке остаётся вертикальной, а в опорном пучке главная ось поляроида разворачивается на 90°, т. е. устанавливается горизонтально, и изо-хромам соответствуют целые порядки полос.
Таким образом, при третьей экспозиции на картину изохром темного поля накладывается картина изохром светлого поля и получается серый фон, на котором отчетливо видны изодромы.
Последовательность раздельного получения главных напряжений исследуемой модели рельса методом голографической фотоупругости с использованием двух объёмных моделей с вклейками из эпоксидной смолы и поликарбоната: модель рельса с вклейкой из материала на основе эпоксидной смолы помещается в рабочее поле универсального интерферометра, и фотографируется голограмма, содержащая интегральные интерференционные картины. Абсолютная разность хода, накапливаемая в первой объёмной составной модели рельса, описывается выражением
+ |+ С°(ст2 +ст3)] ds,
s1+d
где 51 - путь луча света в модели до вклейки; 5 — путь луча света по всей модели; й - толщина вклейки из оптически чувствительного материала; С и С° - оптические постоянные материала основной части модели; С1 и С2 - оптические постоянные материала вклейки; ст1, ст2, ст3 — главные
напряжения.
Как видно из выражения (2), абсолютная разность хода, накапливаемая в основной части составной модели, вносит достаточную погрешность. Для исключения этой ошибки предлагается определить величину абсолютной разности хода для модели, полностью изготовленной из блочного органического стекла. Тогда абсолютная разность хода, накапливаемая в сплошной модели цилиндра, описывается выражением
s
а0 = |[СЧ + С20(ст2 + ст3)] ds. (3)
0
Следовательно, абсолютная разность хода, накапливаемая во вклейке, будет определяться выражением
А — А0
а; = -Ч- = (С, — С,0)с1 + (С2 — С20) (о2 +аз). (4) d
Получить дополнительную информацию можно, используя различные оптические свойства материалов, из которых изготавливаются вклейки, то есть можно получить ещё одно уравнение абсолютной разности хода, аналогичное уравнению (4), для составной модели с вклейкой из другого оптически чувствительного материала. В этом случае материалы для вклеек подбираются так, чтобы их оптические постоянные выполняли условие (1).
Поместив вторую модель цилиндра с вклейкой из поликарбоната в предметный пучок интерферометра, получаем уравнение абсолютной разности хода — :
— = | [С^ + С20(а2 +°з)] ds +
+ [с; ^ + с; (о2 + о3)] d +
(5)
+
о
I[С"^ + С2°(ст2 +ст3)] ds.
s1+d
s
0
s
0
Вычитая из полученной величины абсолютную разность хода, накапливаемую в сплошной модели рельса (3), получаем величину абсолютной разности хода, накапливаемую во вклейке из поликарбоната:
5 = п 1,
(12)
А'=А2 "А°
А 2
= (с;-С») 01 + (С2- С 2°) х
й 41 ^ 1 - (6) Х (02 +03)-
Решая совместно систему уравнений (4) и (6), получаем величину первого квазиглавного напряжения:
01 =■
а; (с2- с°)-а2(с2 - с°)
(С; - С;°)(С2 - С°) - (С;-С;°)(С2 - с° )
. (7)
а; =
(п - п °)1 й
(9)
а2 =■
й
(10)
где П2 - порядок изодромы в модели с вклейкой из поликарбоната.
Для определения второго главного напряжения требуется дополнительная информация, которую можно получить при расшифровке интерференционной картины изохром, которая регистрируется в голографическом универсальном интерферометре и содержит информацию об оптической разности хода:
5 = Со (О; -о2), (11)
где С — оптический коэффициент по напряжениям.
Непосредственно с использованием картины изохром оптическая разность хода определяется по формуле:
где п - порядок изохромы.
Тогда из уравнения (11) определяется второе квазиглавное напряжение
_5_
С
(13)
Теперь, зная величины двух квазиглавных напряжений о и 02, из уравнений (4) и (6) можно определить третье квазиглавное напряжение:
а;
(С; - С;°)
(14)
Абсолютные разности хода А'; и А'; определялись с использованием интерференционных картин изодром, полученных методом трех экспозиций.
Величина абсолютной разности хода связана с порядком изодромы выражением
А = п 1, (8)
где п - порядок изодромы.
Следовательно, абсолютная разность хода А' в модели с вклейкой из полимера на основе эпоксидной смолы определяется из уравнения
(С2 - С2 ) (С2 - С2 ) Полученные результаты Точность раздельного определения компонентов тензора напряжений при взаимодействии рельса и колеса по предлагаемой методике проверялась сравнением экспериментальных результатов с аналитическим решением [7] и результатами решения тестовой задачи - исследование напряженного состояния при контакте двух цилиндров со скрещивающимися осями.
Результаты экспериментального исследования трехэкспозиционным методом голографиче-ской фотоупругости напряженного состояния рельса в сравнении с теоретическим решением и результатами тестовой задачи приведены на рис. 3, 4.
где П1 - порядок изодромы в модели с вклейкой из полимера на основе эпоксидной смолы; по — порядок изодромы в сплошной модели.
Абсолютная разность хода А' в модели с вклейкой из полимера на основе эпоксидной смолы определяется из уравнения
(п2 - п°)1
г 4
/
и
/ 1
Рис. 3. Графики теоретических и экспериментальных значений о : - теоретические значения о ;
• - экспериментальные значения о для модели рельса; •
- экспериментальные значения 0Х для модели цилиндра;
— теоретические значения о ;
• - экспериментальные значения о для модели рельса;
• - экспериментальные значения о для модели цилиндра
5 о, о,, ,М
4
X' -V
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Транспорт
. МПа
Рис. 4. Графики теоретических и экспериментальных значений С 2 : — теоретические значения С 2 ; • - экспериментальные значения С 2 для модели рельса; • - экспериментальные значения С2 для модели цилиндра
Заключение
Расхождение экспериментальных и теоретических результатов составило менее 5 %, что говорит о высокой точности предложенной методики разделения напряжений при решении пространственных задач трехэкспозиционным методом голографической фотоупругости.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Галанин М.П. Методы численного анализа математических моделей // М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 591 с.
2. Ansys 12.1 Help / Legal Notice / Community Software License Agreement. Ansys Inc. 2009.
3. Разумовский И.А. Интерференционно-оптические методы механики деформируемого твердого тела // М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 341 с.
4. Фрохт М. Фотоупругость. М. : Гос. изд-во техн.-теорет лит., 1950. 560 с.
5. Вест Ч. Голографическая интерферометрия. М. : Мир, 1982. 382 с.
6. Bryukhovetskaya E.V., Konischeva O.V., Kudryavtsev I.V. Holographic Interferometer of Universal Type. Proceedings of the 1st International Sciences Congress "Fundamental and Applied Studies in the Pacific аnd Atlantic oceans countries". International Agency for the Development of Culture, Education and Science. Japan, Tokyo, 2014. Vol.2. Р. 295-297.
7. Расчёты на прочность в машиностроении / С.Д. Пономарёв, В.Л. Бидерман и др. // М. : МАШГИЗ, 1956. Т. 2. 768 с.
0.3
0-4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
2
a
УДК 338.47: 656.2 Сурков Леонид Петрович,
к. э. н., профессор кафедры «Экономика и управление на железнодорожном транспорте»,
Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 638-336, e-mail: [email protected]
ФОРМИРОВАНИЕ КОРПОРАТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КЛИЕНТООРИЕНТИРОВАННОСТИ ХОЛДИНГА «РЖД»
L. P. Surkov
«RUSSIAN RAILWAYS» HOLDING CLIENT FOCUS CORPORATE GOVERNANCE SYSTEM FORMATION
Аннотация. В статье рассматриваются проблемы становления концепции комплексного обслуживания клиента. Показано, что расплывчатость сегодняшнего понятия комплексного обслуживания отражается и в том многообразии путей, с помощью которых различные компании описывают свои задачи в данной сфере деятельности. Отмечается, что комплексное обслуживание клиентов является основой новой концепции управления ОАО «РЖД» - системы управления клиентоориентиро-ванностью, которая становится трендом и приоритетом развития компании на ближайшие годы. Определены проблемные задачи, ряд принципиальных подходов и принципов, с помощью которых возможно разрешение этих проблем и формирование корпоративной системы управления клиентоориентированностью холдинга РЖД.
Ключевые слова: система комплексного обслуживания, качество услуги, клиент и клиентоориентированность холдинга РЖД, транспортный рынок и грузоотправитель, бизнес-структура.
Abstract. The article discusses problems of the full customer service concept formation. It is shown that the vagueness of the concept of today's complex service is reflected in the variety of ways in which different companies describe their problems in this field. It is noted that a comprehensive customer service is the foundation of the new JSC "Russian Railways" management concept - «customer-oriented» management system, which is becoming a trend and the company's development priorities for the coming years. The article defines problems, a number offundamental approaches and principles by which the possible solution of these problems and formation of the «Russian Railways» clientfocus govemance system.
Keywords: full-service system, quality of service, Russian Railways holding client and client focus, transport market and shipper, business structure.
