CC BY
175
Контроль размеров строительного очертания подвижного состава метрополитена
М. В. Попович,
канд. техн. наук., профессор Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС)
Б. Г. Волковойнов,
канд. техн. наук., доцент ПГУПС
А. В. Атаманюк,
канд. техн. наук, доцент ПГУПС
М. Ю. Розов,
заместитель начальника ПТО ГУП «Петербургский метрополитен»
Ученые ПГУПС совместно со специалистами ГУП «Петербургский метрополитен» разработали методику определения положения выступающих угловых точек в контурах строительного очертания подвижного состава метро, используемого для перевозки пассажиров, а также для различных работ в хозяйстве метрополитена.
Контроль размеров выступающих угловых точек подвижного состава метрополитена по контуру строительного очертания должен производиться на всех этапах его жизненного цикла в течение срока полезного использования. Особое значение контроль габаритов приобретает ввиду существенных ограничений поперечных сечений тоннелей и станций. В соответствии с требованиями ГОСТ 23961-80 [1] и Указаний Ц-Метро 3990 [2] контроль вписывания подвижного состава в габарит производится на стадии его изготовления, а также должен производиться на этапах приемки при поступлении в эксплуатирующую организацию метрополитена после изготовления или ремонта.
В процессе проектирования подвижного состава определяются его размеры по проектным очертаниям, которые получаются путем уменьшения поперечных размеров на величины плюсовых допусков на изготовление и ремонт. Контроль размеров производится по фактическому положению угловых точек в поперечном сечении, т. е. по контуру строительного очертания. При проектировании продольная плоскость симметрии подвижного состава на чертеже совпадает с продольной плоскостью пути. Реальная же единица подвижного состава на участке измерения имеет случайное положение корпуса относительно оси пути. Это приводит к необходимости при контроле поперечных размеров вводить поправки на его положение.
На железных дорогах в соответствии с ГОСТ 9238-83 действуют габариты приближения строений и габариты подвижного состава [3]. Все устройства и сооружения, которые не должны взаимодействовать с подвижным составом,
находятся за пределами габарита приближения строений. На метрополитене действуют габариты приближения строений (С , С и С ), габарит прибли-
у мк' мп мс'' Г Г
жения оборудования Ом и габарит подвижного состава М. Габарит подвижного состава расположен внутри габарита приближения строений (рис. 1).
Для контроля вписывания в габарит подвижного состава необходимо построить строительное очертание в интересующем сечении расположения угловой точки и поместить внутри контур расчётного сечения подвижной единицы с указанием этой точки в горизонтальной координате X (мм), отсчитываемой от вертикальной плоскости симметрии корпуса, и в вертикальной координате У (мм), отсчитываемой от уровня верха головок рельсов. Контролируется расположение угловой точки в контуре строительного очертания.
Определение и построение контура строительного очертания в соответствии со стандартной методикой ГОСТ 23961-80 сопряжено с выполнением трудоемких рутинных вычислений. При ручном способе их выполнения велика вероятность совершить вычислитель-
Рис. 1. Верхние очертания габарита приближения оборудования О и габарита подвижного состава М
Рис. 2. Окна вычислительной программы GABARIT M: а) выбор вычислительной задачи контроля габаритов подвижного состава; б) ввод исходных параметров для расчета; в) справочный просмотр стандартных размеров верхнего или нижнего очертания габарита подвижного состава М; г) результат расчета в виде наложения расчетного контура строительного очертания с положением угловой точки, таблицы расчетных значений горизонтальной X и вертикальной Y координат точек строительного очертания, а также расстояние по горизонтали от угловой точки до линии контура строительного очертания; д) выбор файлов для просмотра с кнопками сохранения и последующего использования введенных исходных данных; е) расчет поправок на фактическое положение корпуса относительно оси пути
ную ошибку, поэтому была разработана программа расчета в вычислительной среде Delphi, названная GABARIT M. Скриншоты окон этой программы приведены на рис. 2.
Программа предусматривает расчет строительных очертаний подвижного состава метрополитена по верхнему и нижнему очертаниям в соответствии с ГОСТ 23961-80. Основную часть подвижного состава метрополитена составляют четырехосные подвижные единицы с двухступенчатым рессорным подвешиванием (со спиральными пружинами или с пневмоподвеской) (рис. 3а) и двухосные подвижные еди-
58 | «Транспорт Российской Федерации»
ницы с одноступенчатым рессорным подвешиванием (рис. 3б).
Стандартная методика расчета строительных очертаний подвижного состава ориентирована в первую очередь на типовой четырехосный подвижной состав с двухступенчатым рессорным подвешиванием (пассажирские вагоны метро и специальный подвижной состав с аналогичной типовой ходовой частью). Для расчета необходимых строительных очертаний двухосного подвижного состава типовая расчетная схема (рис. 3а) была трансформирована путем задания нулевого значения массам корпусов ходовых тележек и элементам цен-
трального рессорного подвешивания, а также на несколько порядков больших значений жесткостей пружинных комплектов центрального рессорного подвешивания. В этом случае положение расчетной выступающей угловой точки вследствие «заваливания» корпуса в кривых или при расчетном непогашенном ускорении определяются только жесткостью рессор буксового подвешивания.
Вводимое значение координаты X (мм) выступающей угловой точки корпуса корректируется по результатам замера фактического положения его продольной плоскости сим-
№ 5 (54) 2014
Рис. 3. Расчетные схемы для определения смещений конструктивных элементов на рессорном подвешивании: а) двухступенчатое; б) одноступенчатое;
ЦП - центр поворота кузова на рессорах; ЦТТ - центр тяжести обрессоренных частей тележек; ЦТК - центр тяжести кузова (обозначения соответствуют ГОСТ 23961-80)
Рис. 4. Расчетная схема для определения поправок положения вертикальной продольной плоскости симметрии корпуса относительно продольной плоскости пути: £ - поправка положения угловой точки относительно пути,
мм; а,.... Ь - точки на продольной плоскости симметрии корпуса; А.....Р - расстояния от расчетной точки на
торце корпуса до сечения; I, 1 - жесткая база подвижной единицы и расчетная длина корпуса
метрии относительно вертикальной продольной плоскости пути (рис. 2е). Поправки вычисляются по интерполяционной формуле в соответствии с рис. 4.
Значения поправок для приведенной выше расчетной схемы:
было предложено несколько схем производства натурных замеров выступающих угловых точек подвижного состава. Одна из таких схем показана на рис. 5.
Искомая величина смещения X точки М относительно оси подвижного состава, мм:
Х=Нв-Ь^а-8м, (7)
где Ь Нв - измеряются линейными измерителями, а угол а - угловым измерителем. Измерения производятся тахеометром.
Поправка БМ определяется по схеме рис. 4.
Разработанная вычислительная программа также позволяет производить контроль габарита по выступающим угловым точкам нижнего очертания.
Таким образом, разработанная методика позволяет производить контроль попадания в контур строительного очертания выступающих точек подвижного состава метрополитена, принимаемого в эксплуатацию после изготовления, ремонта или модернизации. Методика реализована на предприятиях ГУП «Петербургский метрополитен».
Кроме того, вычислительная программа может быть использована и для расчета строительных очертаний проектируемого подвижного состава. □
Литература
1. ГОСТ 23961-80. Метрополитены. Габариты приближения строений, оборудования и подвижного состава.
2. Указания по применению габаритов приближения строений, оборудования и подвижного состава метрополитенов ГОСТ 23961-80. Ц-Метро/3990, утв. 30.07.1981 г.
3. ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм.
5„=53+[0,5(1-/)-«„,]-
=5, + [0,5(1-/)]
5С=53+[0,5(1-/) + «„]
5, =5,+[0,5 (1-1) + 1-пт]
5 -5
п 3
ь
5 -
5 -5
5е=5,+[0,5 (1-/) + /]
5, =5, +[0,5(1 -1) + 1 + пт]
5.-5.
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(6)
В процессе выполнения работы
Рис. 5. Схема определения горизонтальной координаты Xугловой точки М выступающей части подвижного состава с использованием угловых и линейных измерений
