CC BY
73
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
УДК 629.4.077-592.52:004.94
Л. В. УРСУЛЯК1*, Г. ВАЙЧИУНАС2, Я. Н. РОМАНЮК3, В. ПЕТРЕНКО4, Е. С. СТЕПЧЕНКОВА5
1 Каф. «Строительная механика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел./факс +38 (056) 776 72 44, эл. почта lyudmila.urs@yandex.ua , ОЯСГО 0000-0001-5957-6926
2Каф. «Железнодорожный транспорт», Вильнюсский технический университет имени Гедиминаса,
ул. Й. Басанавичуса, 28, Вильнюс, Литва, ЬТ-03224, тел. +37 (052) 74 48 03, эл. почта gediminas.vaiciunas@vgtu.lt
3Проектно-конструкторское технологическое бюро автоматизированных систем управления железнодорожного
транспорта, пер. Сичевой, 4, Днепропетровск, Украина, 49010, тел./факс +38 (056) 776 72 44,
эл. почта romyana81@gmail.com, ОЯСГО 0000-0001-6405-2780
4Каф. «Железнодорожный транспорт», Вильнюсский технический университет имени Гедиминаса, ул. Й. Басанавичуса, 28, Вильнюс, Литва, ЬТ-03224, тел. +37 (052) 74 48 03, эл. почта viaceslav.petrenko@vgtu.lt 5Каф. «Компьютерные информационные технологии», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел./факс +38 (056) 776 72 44, эл. почта thisday@ukr.net, ОЯСГО 0000-0003-1641-8455
О ФОРМЕ КРИВОЙ НАПОЛНЕНИЯ ТОРМОЗНЫХ ЦИЛИНДРОВ В ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДАХ
Цель. В рамках научной работы нужно изучить влияние формы кривой наполнения тормозных цилиндров при различных режимах торможения на продольную динамику поезда. Необходимо оценить при этом уровень наибольших продольных сил и величину тормозных путей в грузовых поездах различной длины. Методика. В данной работе сделана попытка аппроксимировать реальные диаграммы наполнения тормозных цилиндров рациональными функциями различной степени. При подборе коэффициентов в искомых функциях в качестве контролируемых параметров использовались наибольшие значения продольных сил и тормозные пути, которые сопоставлялись с аналогичными величинами, полученными в результате опытных поездок. Уровень продольных сил и величину тормозных путей оценивали с помощью математического моделирования продольных колебаний поезда при переходных режимах движения, вызванных различными режимами торможения. Результаты. При математическом моделировании предполагалось, что поезд состоит из 60-ти однородных четырехосных полувагонов массой 80 тонн, оборудованных воздухораспределителями № 483 (включенными на средний режим работы), композиционными тормозными колодками, и одного локомотива ВЛ-8. Поезд перед началом торможения был предварительно растянут. Моделировались различные виды пневматических торможений (экстренное, полное служебное и регулировочное торможения) грузового поезда на горизонтальном участке пути. В результате расчетов были получены значения продольных сил, величины тормозных путей и время снижения скорости движения при различных режимах торможения. Научная новизна. Исследовано влияние формы кривой наполнения тормозных цилиндров на уровень продольных сил и величину тормозных путей в грузовых поездах. Исследована также продольная нагруженность грузовых поездов при различных пневматических торможениях. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для оценки уровня наибольших продольных сил и тормозных путей в грузовых поездах разной длины путем математического моделирования различных режимов торможений.
Ключевые слова: математическое моделирование; переходные режимы; движение поезда; пневматическое торможение; продольные силы; тормозные пути
Введение
Как показывает опыт эксплуатации грузовых поездов, наиболее опасным режимом движения является торможение [5-14].
Цель
Обеспечение безопасности движения поездов требует совершенствования методики математического моделирования тормозных процессов, происходящих в грузовых поездах.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
Методика
Моделируя процессы торможения грузовых поездов, в ряде случаев график изменения во времени силы нажатия к тормозных колодок на колесо железнодорожного экипажа, которое пропорционально давлению воздуха в тормозном цилиндре, аппроксимируют кусочно-линейной зависимостью [1-4].
Предположим, что силу нажатия /-го экипажа ki ^) в процессе ее роста от нуля до максимального значения, можно описать рациональной функцией.
Подбирая параметры этой функции, предполагалось, что этап прижатия тормозных колодок к колесам (время выхода штока) уже завершен.
На основании проведенного анализа реальных диаграммах наполнения тормозных цилиндров, полученных по результатам многолетних, многочисленных опытов, проведенных с поездами в реальных условиях опытного кольца на станции Щербинка Московской ж.д. учеными ДИИТа и ВНИИЖТа, можно четко различить две фазы.
Первая фаза - более интенсивное наполнение тормозного цилиндра до значения к1(/) в течение малого промежутка времени, вторая фаза - время наполнения тормозного цилиндра от значения к1(/) до максимального значения
ктах .
Ниже на рис.1 изображены диаграммы наполнения тормозных цилиндров в грузовом поезде, составленного из 60 вагонов при полном
служебном торможении.
2 1,8 1.6 1,4
11 " 1
0.3
0,6 0.1 0,2 0
Рис. 1. Диаграммы наполнения тормозных цилиндров для различных экипажей поезда
Fig. 1. Diagrams of brake cylinder filling for different train vehicles
, 1
у
«С
На рис. 1 линии 1-5 соответствуют изменению силы нажатия на колесо в 1-ом, 12-ом, 27-ом, 43-ем и 60-ом вагонах грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при полном служебном торможении. Значения первой узловой точки k (i) на диаграммах отмечено круглым маркером.
Как видно из приведенного рисунка, наполнение тормозного цилиндра до значения силы нажатия k1(i), происходит более интенсивно, а время наполнения тормозных цилиндров до максимального значения kmax возрастает от головного экипажа к хвостовому по нелинейному закону.
В табл. 1 приведены значения первой узловой точки из диаграммы наполнения тормозных цилиндров, полученной опытным путем и путем их аппроксимации нелинейной функцией, которая зависит от номера вагона.
Таблица 1
Значение первой узловой точки на диаграмме наполнения тормозных цилиндров для различных вагонов в грузовом поезде из 60 вагонов при полном служебном торможении
Table 1
Value of the first node point in the diagram of brake cylinder filling for various cars in a freight train among 60 cars at full service braking
№ вагона Реальные диаграммы Аппроксимация
t, с kj, кН t, с k, кн
1 0,68 0,536 0,7 0,55
12 0,49 0,36 0,5 0,36
27 0,39 0,25 0,37 0,27
43 0,29 0,11 0,29 0,19
60 0,39 0,21 0,25 0,12
Табл. 2 содержит значения времени наполнения тормозных цилиндров от нуля до значения ктах .
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
Таблица 2
Значения времени наполнения тормозных цилиндров от нуля до максимального значения для различных вагонов в грузовом поезде из 60 вагонов при полном служебном торможении
Table 2
Time values of brake cylinder filling from zero up to the maximum value for different cars in a freight train among 60 cars with full service braking
№ вагона Реальные диаграммы Аппроксимация
1 7,28 7,35
12 11,47 11,17
27 13,69 14,12
43 16,2 15,99
60 15,63 17,27
Время наполнения тормозных цилиндров, приведенное в табл. 2, аппроксимировано рациональной зависимостью от номера вагона.
Из данных, приведенных в табл. 1 и 2 видно, что нестабильное срабатывание воздухораспределителей в грузовых вагонах привело к тому, что в реальных диаграммах сила нажатия кх (43) оказалась меньше кх (60), а время наполнения тормозного цилиндра до кгплх в 43-ем вагоне больше, чем в 60-ом.
Ниже на рис. 2-6 приведены диаграммы наполнения тормозных цилиндров в 1-ом, 12-ом, 27-ом, 43-ем, и 60-ом вагонах в грузовом поезде из 60 вагонов при полном служебном торможении, полученные с использованием рациональных функций.
к.тс ] - »агон
Рис. 2. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 1-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при полном служебном торможении
Fig. 2. Diagrams of brake cylinder filling in the first car of a freight train consisting of 60 cars at full service braking
doi 10.15802/stp2016/67346
if 12- намш
0 2 4 6 S 10 12 14
Рис. 3. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 12-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при полном служебном торможении
Fig. 3. Diagrams of brake cylinder filling in the 12th car of a freight train consisting of 60 cars at full service braking
к, тс 27- вагон
2
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Рис. 4. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 27-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при полном служебном торможении
Fig. 4. Diagrams of brake cylinder filling in the 27th car of a freight train consisting of 60 cars at full service braking
v.Tr 43- вагон
Рис. 5. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 43-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при полном служебном торможении
Fig. 5. Diagrams of brake cylinder filling in the 43d car of a freight train consisting of 60 cars at full service braking
k,tc 60-вагон
Рис. 6. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 60-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при полном служебном торможении
Fig. 6. Diagrams of brake cylinder filling in the 60th car of a freight train consisting of 60 cars at full service braking
Как известно, при экстренном торможении тормозные цилиндры наполняются более интенсивно, поэтому для моделирования указанного торможения диаграммы наполнения были получены по той же методике, но с использованием рациональных функций с другими коэффициентами.
Ниже в качестве примера на рис. 7-9 приведены диаграммы наполнения тормозных цилиндров в 1-ом, 27-ом и 60-ом вагонах грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при экстренном торможении.
t, кн 1-вагон
0 2 4 й К 10
Рис. 7. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 1-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при экстренном торможении
Fig. 7. Diagrams of brake cylinder filling in the first car of a freight train consisting of 60 cars at emergency braking
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
к* ни 27- нагон
О 2 А 6 9 10 12 14
Рис. 8. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 27-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при экстренном торможении
Fig. 8. Diagrams of brake cylinder filling in the 27th car of a freight train consisting of 60 cars at emergency braking
k. KB 60- ВНГОН
2 1,1 1.6 1.4 1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2 0
0 2 J 6 E 10 12 14 16
Рис. 9. Диаграмма наполнения тормозного цилиндра в 60-ом вагоне грузового поезда, состоящего из 60 вагонов при экстренном торможении
Fig. 9. Diagrams of brake cylinder filling in the 60th car of a freight train consisting of 60 cars at emergency braking
На рис. 2-9 линии 1 соответствуют реальным диаграммам наполнения тормозных цилиндров, линии 2 - полученным путем аппроксимации реальных диаграмм рациональными функциями.
Из приведенных рисунков видно, что форма кривой наполнения тормозных цилиндров, полученная путем аппроксимации достаточно хорошо отображает реальные процессы, происходящие в тормозных цилиндрах при пневматических торможениях.
Форма кривой наполнения тормозных цилиндров и ее параметры существенно влияют на уровень продольных сил и величину тормозных путей. Поэтому представляет интерес исследовать процессы возникновения продольных сил и величины тормозных путей при пневматических торможениях.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
Результаты
Моделировались различные виды пневматических торможений (ПСТ, ЭТ и РТ) грузового поезда на горизонтальном участке пути [3].
Полные служебные и экстренные торможения моделировались с начальной скорости движения У0 = 30 км/ч до остановки, а регулировочные торможения с разрядкой тормозной магистрали на 0,8 атм со скорости У0 = 60 км/ч до Ук = 40 км/ч.
Поезд перед началом торможения был предварительно растянут.
Предполагалось, что поезд состоит из 60-ти однородных четырехосных полувагонов массой 80 тонн и одного локомотива ВЛ-8.
Полагалось также, что вагоны оборудованы воздухораспределителями №483, включенными на средний режим работы, и композиционными тормозными колодками, а межвагонные соединения - упруго-фрикционными поглощающими аппаратами Ш-1-ТМ.
В результате расчетов были получены диаграммы распределения максимальных продольных сил вдоль длины поезда, зависимости наибольших продольных сил от времени движения и траектория движения.
Ниже в качестве примера приведены диаграммы распределения максимальных продольных сил вдоль длины поезда (рис. 10, 12 и 14) и зависимости наибольших продольных сил от времени движения (рис. 11, 13 и 15) для различных видов торможений.
Рис. 11. Зависимость наибольших продольных сил от времени движения при регулировочном торможении
Fig. 11. Dependence of the largest longitudinal forces from the motion time at adjusting braking
maxS, kH
\
II 10 20 30 40 50 60 70
номер вагона
4 ✓ ~
200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400
Рис. 12. Распределение максимальных значений продольных сил по длине поезда при полном служебном торможении
Fig. 12. Maximum values distribution of the longitudinal forces along the length of the train at full service braking
Рис. 10. Распределение максимальных значений продольных сил по длине поезда при регулировочном торможении
Fig. 10. Maximum values distribution of the longitudinal forces along the length of the train at adjusting braking
Рис. 13. Зависимость наибольших продольных сил от времени движения при полном служебном торможении
Fig. 13. Dependence of the largest longitudinal forces from the motion time at full service braking
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
JOG 200
Рис. 14. Распределение максимальных значений продольных сил по длине поезда при экстренном торможении
Fig. 14. Maximum values distribution of the longitudinal forces along the length of the train at emergency braking
шдхЯ.кН
40D
Рис. 15. Зависимость наибольших продольных сил от времени движения при экстренном торможении
Fig. 15. Dependence of the largest longitudinal forces from the motion time at emergency braking
На приведенных рисунках сплошные линии соответствуют моделированию торможений с использованием диаграмм наполнения тормозных цилиндров, полученных в реальных условиях, пунктирные - аппроксимация экспериментальных данных в виде рациональных функций.
Ниже в табл. 3 приведены значения тормозных путей и времен до остановки поезда при полном служебном и экстренном торможениях, при регулировочном торможении соответствующие величины получены при снижении начальной скорости движения на 20 км/ч.
Из графиков, изображенных на рис. 10-15, следует, что погрешность оценки уровня наибольших сжимающих продольных сил с использованием предложенной методики при регулировочном торможении не превышает 7,5 %, при полном служебном торможении -13,5%, при экстренном торможении - 10 %.
Наибольшая погрешность величины тормозного пути при регулировочном торможении составила 2,5 %.
doi 10.15802/stp2016/67346
Таблица 3
Значения тормозных путей и времени движения при различных режимах торможения
Table 3
Values of braking distances and motion time at different braking modes
Вид торможения Реальные диаграммы Аппроксимация
L, м T, сек L, м T, сек
РТ 37 525 38 538
ПСТ 24 135 24 137
ЭТ 22 121 22 123
Результаты, приведенные выше, показывают, что данная методика аппроксимации реальных диаграмм наполнения тормозных цилиндров рациональными функциями довольно хорошо отображает процессы, имеющие место при различных видах торможений.
Научная новизна и практическая значимость
Исследована продольная нагруженность грузовых поездов при различных пневматических торможениях. Оценено влияние формы кривой наполнения тормозных цилиндров в грузовых поездах на уровень продольных сил и величину тормозных путей. Приведенную методику следует иметь в виду при моделировании характеристик тормозных приборов подвижного состава железных дорог.
Выводы
Полученные зависимости силы нажатия от времени можно использовать при моделировании пневматических торможений поездов различной длины, в том числе соединенных.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Анисимов, В. В. Расчет длины тормозного пути с использованием аппроксимирующих полиномов / В. В. Анисимов // Инновационные технологии в автоматике, информатике и телекоммуникациях : сб. науч. тр. / Дальневост. гос. ун-т путей сообщ. - Хабаровск, 2013. -С. 13-17.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
2. Блохин, Е. П. Вычислительный комплекс для решения задач безопасности и устойчивости движения подвижного состава железных дорог / Е. П. Блохин, К. И. Железнов, Л. В. Урсуляк // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2007. -Вип. 18. - С. 106-114.
3. Блохин, Е. П. Динамика поезда / Е. П. Блохин, Л. А. Манашкин. - Москва : Транспорт, 1982. -222 с.
4. Блохин, Е. П. Продольные нагрузки при переходных режимах движения поезда / Е. П. Бло-хин // Залiзн. трансп. Украши. - 2000. - № 3. -С. 8-11.
5. Гребенюк, П. Т. Динамика торможения грузовых поездов / П. Т. Гребенюк // Вестн. ВНИИЖТа. - 2002. - № 1. - С. 23-27.
6. Никифоров, Б. Д. Автоматизация управления торможением поездов / Б. Д. Никифоров, В. И. Головкин, Ю. Г. Кутыев. - Москва : Транспорт, 1985. - 263 с.
7. О вождении длинносоставных поездов / Е. П. Блохин, Л. В. Урсуляк., К. И. Железнов, Я. Н. Романюк // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дшпро-петровськ, 2009. - Вип. 30. - С. 48-55.
8. Расчеты и испытания тяжеловесных поездов / Е. П. Блохин, Л. А. Манашкин, Е. Л. Стамблер [и др]. - Москва : Транспорт, 1986. - 264 с.
9. About the evaluation of the longitudinal forces level effecting the track displacement at transient
modes of train movement / V. L. Horobets, L. H. Masleieva, L. V. Ursuliak, V. V. Arsonov // Наука та прогрес транспорту. - 2015. - № 2 (56). - С. 207-221. doii 10.15802/stp2015/42179.
10. Andersson, E. Rail Vehicle Dynamics i Text Book / E. Andersson, M. Berg, S. Stichel. - Stockholm i Royal Institute of Technology, 2005. - 168 p.
11. Effect of Structural Dynamics on the Shaft Line Rotor Response in Turbomachines / E Meli, G Pallini, A Rindi [et al.] // Vibration Engineering and Technology of Machinery. Series i Mechanisms and Machine Science. - 2015. - Vol. 23. -P. 987-997. doii 10.1007/978-3-319-09918-7_87.
12. Lingaitis, L. P. Research on selection of modes of driving heavy trains on main IXB and IXD corridors of JSC «Lietuvos gelezinkeliai» / L. P. Lin-gaitis, S. Dailydka, G. Jevdomacha // Transport problems. Problemy transportu. - 2012. - Vol. 7. - Iss. 4. - P. 39-47.
13. Methods of calculation line optimum travel of trains with consideration of longitudinal dynamic efforts / L. P. Lingaitis, G. Vaiciünas, L. Liudvi-navicius, G. Jevdomacha // Transport problems. Problemy transportu. - 2013. - Vol. 8. - Iss. 2. -P. 25-34.
14. Muller, L. Train-a Computer Model for the Simulation of Longitudinal Dynamics in Trains / L. Muller, T. Witt // Conference on Railway Engineering. - Rockhampton i Institution of Engineers, 1998. - P. 181-186.
Л. В. УРСУЛЯК1
Г. ВАИЧТУНАС2, Я. М. РОМАНЮК3, В. ПEТРEНКO4,
К. С. СТEПЧEНКOВА5
1 Каф. «Будшельна мехашка», Дтпропетровський нацюнальний ушверситет зал1зничного транспорту 1меш академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел./факс +38 (056) 776 72 44, ел. пошта lyudmila.urs@yandex.ua , ОЯСГО 0000-0001-5957-6926
2Каф. «Зал1зничний транспорт», Вшьнюський техшчний ушверситет 1меш Гедимшаса, вул. Й. Басанав1чуса, 28, Вшьнюс, Литва, ЬТ-03224, тел. +37 (052) 74 48 03, ел. пошта gediminas.vaiciunas@vgtu.lt 3Проектно-конструкторське технолопчне бюро автоматизованих систем управлшня зал1зничного транспорту, пров. Счовий, 4, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел./факс +38 (056) 739 51 32, ел. пошта romyana81@gmail.com, ОЯСГО 0000-0001-6405-2780
4Каф. «Зал1зничний транспорт», Вшьнюський техтчний утверситет 1меш Гедимшаса, вул. Й. Басанав1чуса, 28, Вшьнюс, Литва, ЬТ-03224, тел. +37 (052) 74 48 03, ел. пошта viaceslav.petrenko@vgtu.lt
5Каф. «Комп'ютерш шформацшш технологи», Дншропетровський нацюнальний утверситет зал1зничного транспорту 1мен1 академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел./факс +38 (056) 776 72 44, ел. пошта thisday@ukr.net, ОЯСГО 0000-0003-1641-8455
ПРО ФОРМУ KPmOÏ НАПОВНЕННЯ ГАЛЬМ1ВНИХ ЦИЛ1НДР1В У ВАНТАЖНИХ ПОÏЗДAX
Мета. У рамках науково! роботи необхiдно вивчити вплив форми криво! наповнення гальм!вних цилiнд-рiв при рiзних режимах гальмування на поздовжню динамiку пойду. При цьому обов'язково потрiбно оць нити рiвень найбiльших поздовжнiх сил та величину гальмiвних шляхiв у вантажних по!здах рiзноl
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
РУХОМИИ СКЛАД I ТЯГА ПО1ЗДЮ
довжини. Методика. В данш роботi зроблена спроба апроксимувати реальнi дiаграми наповнення гальмiвних цилiндрiв рацiональними функцiями рiзного ступеня. При визначеннi коефiцieнтiв у цих функщях в якостi контрольованих параметрiв використовувалися найбiльшi значения поздовжшх сил i гальмiвнi шляхи, яш порiвнювалися з аналогiчними величинами, отриманими в результатi експериментальних по!здок. Рiвень поздовжиiх сил та величину гальмiвних шляхiв оцiнювали за допомогою математичного моделювання поздовжиiх коливань по!зда при перехвдних режимах руху, викликаних рiзними режимами гальмування. Результати. При математичному моделюваинi передбачалося, що по!зд складаеться з 60-ти однорвдних чотирьохвiсних шввагошв масою 80 тонн, обладнаних повпророзподшьниками № 483 (включеними на середнш режим роботи), композицiйними гальмiвними колодками, i одного локомотива ВЛ-8. По!зд перед початком гальмування був попередньо розтягнутий. Моделювалися рiзнi види пневматичних гальм (екстрене, повне службове та регулювальне гальмування) вантажного по!зда на горизонтально дiлянцi шляху. В результат розрахунк1в були отримаиi значення поздовжшх сил, величини гальмiвних шляхiв та час зниження швидкостi руху при розглянутих режимах гальмування. Наукова новизна. Дослвджено вплив форми криво! наповнення гальмiвних цилiндрiв на рiвень поздовжшх сил та величину гальмiвних шляхiв у вантажних по!здах. Дослвджена також поздовжня навантаженiсть вантажних по1здв при пневматичних гальмуваннях. Практична значимiсть. Отримаш результати можуть бути використанi для оцшки рiвия найбiльших поздовжиiх сил та гальмiвних шляхiв у вантажних по!здах рiзноl довжини шляхом математичного моделювання рiзних режимiв гальмувань.
Ключовi слова: математичне моделювання; перехiднi режими; рух по!зда; пневматичне гальмування; поздовжш сили; гальмiвнi шляхи
L. V. URSULIAK1*, G. VAICIUNAS2, YA. M. ROMANIUK3, V. PETRENKO4, K. S. STEPCHENKOVA5
1 Dep. «Structural Mechanics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St. 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel./fax +38 (056) 776 72 44, e-mail lyudmila.urs@yandex.ua, ORCID 0000-0001-5957-6926
2Dep. «Railway Transport», Vilnius Gediminas Technical University, Y. Basanavichyus St., 28, Vilnius, Lithuania, LT-03224, tel. +37 (052) 74 48 03, e-mail gediminas.vaiciunas@vgtu.lt
3Design and production engineering consultancy of automated systems at rail transport management, Sichovyi Lane, 4, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel./fax +38 (056) 776 72 44, e-mail romyana81@gmail.com, ORCID 0000-0001-6405-2780 4Dep. «Railway Transport», Vilnius Gediminas Technical University, Y. Basanavichyus St., 28, Vilnius, Lithuania, LT-03224, tel +37 (052) 74 48 03, e-mail viaceslav.petrenko@vgtu.lt
5Dep. «Computer and Information Technologies», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryana St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel./fax +38 (056) 776 72 44, e-mail thisday@ukr.net, ORCID 0000-0003-1641-8455
ABOUT WAVEFORM OF BRAKING CYLINDER FILLING IN FREIGHT CARS
Purpose. As part of the scientific paper it is necessary to study the waveform impact of the braking cylinders filling on longitudinal train dynamics at different modes of braking. At this one should estimate the level of maximum longitudinal forces and braking distance size in freight cars of various lengths. Methodology. In this paper we attempt to approximate the actual diagram of braking cylinders filling with rational functions of varying degrees. In selection of coefficients in the required functions the highest values of the longitudinal forces and braking distances were used as controlled parameters. They were compared with similar values obtained as a result of experimental rides. The level of longitudinal forces and braking distances amount were evaluated by means of mathematical modeling of train longitudinal vibrations, caused by different braking modes. Findings. At mathematical modeling was assumed that the train consists of 60 uniform four-axle gondola cars, weight of 80 tons, equipped with air dispenser No. 483 included in the median operation, composite braking blocks, and one locomotive VL-8. Train before braking has been pre-stretched. Various types of pneumatic braking (emergency, full service and adjusting braking) of the freight train on the horizontal section of the track were simulated. As the calculation results were obtained values of the longitudinal forces, braking distances amounts and reduction time in speed at various braking modes.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
Originality. Waveform impact of the braking cylinders filling on the longitudinal forces level and braking distances amount in freight trains were investigated. Also the longitudinal loading of freight trains at various pneumatic braking was investigated. Practical value. Obtained results can be used to assess the level of largest longitudinal forces and braking distances in the freight trains of different lengths by mathematical modeling of different braking modes.
Keywords: mathematical modeling; transient modes; train motion; pneumatic braking; longitudinal forces; braking distances
REFERENCES
1. Anisimov V.V. Raschet dliny tormoznogo puti s ispolzovaniyem approksimiruyushchikh polinomov [Length calculation of the braking distance using the approximating polynomials]. Innovatsionnyye tekhnologii v av-tomatike, informatike i telekommunikatsiyakh [Innovative technologies in automation, informatics and telecommunications]. Khabarovsk, 2013. pp. 13-17.
2. Blokhin Ye.P., Zheleznov K.I., Ursuliak L.V. Vychislitelnyy kompleks dlya resheniya zadach bezopasnosti i ustoychivosti dvizheniya podvizhnogo sostava zheleznykh dorog [Computing system for solving problems of security and stability of railway rolling stock]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zal-iznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2007, issue18, pp. 106-114.
3. Blokhin Ye.P., Manashkin L.A. Dinamikapoyezda [Train dynamics]. Moscow, Transport Publ., 1982. 222 p.
4. Blokhin Ye.P. Prodolnyye nagruzki pri perekhodnykh rezhimakh dvizheniya poyezda [Longitudinal loads at transient modes of the train motion]. Zaliznychnyi transport Ukrainy - Railway Transport of Ukraine, 2000, no. 3, pp. 8-11.
5. Grebenyuk P.T. Dinamika tormozheniya gruzovykh poyezdov [Brake dinamycs of freight cars]. Vestnik VNIIZhTa - Bulletin of ARSRIRT, 2002, no. 1, pp. 23-27.
6. Nikiforov B.D., Golovkin V.I., Kutyev Yu.G. Avtomatizatsiya upravleniya tormozheniyem poyezdov [Control automation of train braking]. Moscow, Transport Publ., 1985. 263 p.
7. Blokhin Ye.P., Ursulyak L.V., Zheleznov K.I., Romanyuk Ya.N. O vozhdenii dlinnosostavnykh poyezdov [About driving of long compound trains]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zal-iznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2009, issue 30, pp. 48-55.
8. Blokhin Ye.P., Manashkin L.A., Stambler Ye.L. Raschety i ispytaniya tyazhelovesnykh poyezdov [Calculations and tests of heavy trains]. Moscow, Transport Publ., 1986. 264 p.
9. Horobets V.L., Masleieva L.H., Ursuliak L.V., Arsonov V.V. About the evaluation of the longitudinal forces level effecting the track displacement at transient modes of train movement. Nauka ta prohres transportu -Science and Transport Progress, 2015, no. 2 (56), pp. 207-221. doi: 10.15802/stp2015/42179.
10. Andersson E., Berg M., Stichel S. Rail Vehicle Dynamics. Stockholm, Royal Institute of Technology Publ., 2005. 168 p.
11. E. Meli, G. Pallini, A. Rindi, F. Capanni, S. Rossin. Effect of Structural Dynamics on the Shaft Line Rotor Response in Turbomachines. Vibration Engineering and Technology of Machinery. Series: Mechanisms and Machine Science, 2015, vol. 23, pp. 987-997. doi: 10.1007/978-3-319-09918-7_87.
12. Lingaitis L.P., Dailydka S., Jevdomacha G. Research on selection of modes of driving heavy trains on main IXB and IXD corridors of JSC «Lietuvos gelezinkeliai». Transport problems. Problemy transportu, 2012, vol.
7, issue 4, pp. 39-47.
13. Lingaitis L.P., Vaiciunas G., Liudvinavicius L., Jevdomacha G. Methods of calculation line optimum travel of trains with consideration of longitudinal dynamic efforts. Transport problems. Problemy transportu, 2013, vol.
8, issue 2, pp. 25-34.
14. Muller L., Witt T. Train-a Computer Model for the Simulation of Longitudinal Dynamics in Trains. Conference on Railway Engineering. Rockhampton, Institution of Engineers Publ., 1998, pp. 181-186.
Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. В. И. Гаврилюком (Украина); к.т.н., Н. Е. Науменко (Украина)
Поступила в редколлегию 07.12.2015
Принята к печати 14.03.2016
