CC BY
7
- Технические науки -
ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ВСТРЕЧНОГО ВЕТРА НА УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЮ ВАГОНА ПРИ СКАТЫВАНИИ С
СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
С.А. Ситников, канд. техн. наук, доцент Ю.М. Гарифуллина, аспирант
Уральский государственный университет путей сообщения (Россия, г. Екатеринбург)
DOI:10.24412/2500-1000-2023-4-3-121-125
Аннотация. От конструкции и текущего состояния сортировочной горки зависят интенсивность и качество сортировочного процесса, перерабатывающая способность станции, сохранность вагонного парка и перевозимых грузов, экономические показатели работы станции. В статье особое внимание уделено вопросам, которые при определении расчётных метеорологических условий могут иметь неоднозначное толкование. В связи с вышеизложенным можно утверждать, что изучение и оценка влияния различных факторов на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра позволит упростить решение отдельных задач в данной области.
Ключевые слова: сортировочная горка, расчётные метеорологические условия, удельное сопротивление движению вагонов от среды и ветра, скорость и направление ветра, угол между направлением ветра и осью участка пути, расчётный месяц, неблагоприятные условия скатывания вагонов с сортировочной горки.
Большая часть вагонопотока перерабатывается на сортировочных станциях, одним из основных элементов которых является сортировочная горка.
В настоящее время действуют Правила и нормы проектирования сортировочных устройств, в которых приведена методика расчета высоты сортировочной горки, включающая в себя расчет климатических условий [1, гл. 4]. По существующей методике рассматриваются 4 встречных и 4 попутных румба. Не все румбы оказывают равнозначное влияние на удельное сопротивление движению вагонов от среды и ветра. На данный момент очень сложно оценить, какой из румбов оказывает большее влияние, не выполнив довольно сложный расчет.
В связи с вышеизложенным можно утверждать, что изучение и оценка влияния различных факторов на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра является актуальной задачей.
Постановка задачи. Целью работы является изучение и сопоставление влияния на удельное сопротивление движению ва-
гонов от воздушной среды и ветра при неблагоприятных условиях следующих параметров: угла между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон; средней скорости скатывания отцепа на участке и скорости встречного ветра.
В 1992 г. приняты Правила и нормы проектирования сортировочных устройств, в которых изложены основные нормативы для проектирования сортировочных горок. В 1994 г. издано Пособие по применению Правил и норм проектирования сортировочных устройств, авторами которого являлись Ю.А. Муха и Л.Б. Тишков. В 2003 г. принята новая редакция Правил и норм проектирования сортировочных устройств.
Методика расчета. Расчет удельного сопротивления движению вагона (отцепа) от воздушной среды и ветра проводился в соответствии с пунктом 4.2. Правил и норм проектирования сортировочных устройств [1].
Удельное сопротивление движению вагона (отцепа) от воздушной среды и ветра:
Технические науки
г с
Шсв = С • V2.,., кгс/тс, приведенный коэффициент воздушного сопротивления;
де
V,2 - относительная (результирующая) скорость вагона (отцепа) с учетом направления ветра, м/с. Значение коэффициента с для одиночных вагонов:
_ 17,8 • сж • 5
С = (273 + 0-^ (2)
г - коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона де в отцепе;
площадь поперечного сечения соответственно одиночного (или первого) вагона в отцепе и последующих вагонов в отцепе, м2;
вес вагона, тс; - расчетная температура наружного воздуха, °С. Коэффициент сх принимаются по табл. 1 в зависимости от рода вагона и угла а (угол между результирующим вектором относительной скорости уот и направлением скатывания отцепа).
Скорость уот и угол а:
5
Ч t
v,
2 — ,,2
v2 + Vg + 2 • v • • cosp,
а = arcsin
vB • sinp
vn
(3)
(4)
г v
средняя скорость скатывания отцепа на участке, м/с;
де
V„
- скорость ветра, м/с;
угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон (отцеп).
Род вагона Число осей 5, м2 Угол а между результирующим вектором относительной скорости и направлением движения отцепа, град
0 10 20 30 50 70 90
Значения коэффициента воздушного сопротивления сж
Крытый 4 9,7 1,12 1,46 1,64 1,58 0,92 0,29 0,1
Р
Таблица 2. Средняя скорость скатывания отцепа на участке V, м/с
Расчетные участки горки с двумя и более ТП на спускной части с одной ТП на спускной части без ТП на спускной части
ГПМ ГБМ ГСМ ГММ ГСМ ГММ ГММ
От вершины горки до начала 1ТП 4,5 4,2 4,0 3,5 4,5 3,5
От начала 1ТП до начала 11ТП 6,0 5,5 5,0 4,0 4,5 3,5 3,0
От начала ПТП до начала парковой механизированной тормозной позиции или до башмакосбрасывателя 5,0 5,0 4,0 3,0 4.0 3,0
Сортировочные пути (до расчетной точки) 2,0 2,0 2,0 1,4 2,0 1,4 1,4
Все расчеты проведены исходя из условия, что расчетный бегун - крытый вагон, вес -24 тс.
Для изучения влияния угла между направлением встречного ветра и осью участка пути, по которому движется вагон на удельное сопротивление движению вагона от воздушной среды и ветра (шсв) результаты расчетов представлены в графическом виде.
- Технические науки - 123
Исходные данные для расчета:
Скорость встречного ветра рв, м/с 3
Средняя скорость скатывания отцепа на участке V, м/с 4
Угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон (отцеп) в, градусы От 0,5 до 90 с шагом 0,5
Расчетная температура наружного воздуха °С -20
Рис. 1. Удельное сопротивление шсв при скорости встречного ветра vB = 3 м/с и скорости
скатывания отцепа на участке v = 4 м/с
Далее приведены аналогичные зависимости при изменении скорости встречного ветра рв, м/с в интервале от 1 до 10 м/с с шагом 1 м/с.
- Технические науки -
Рис. 2. Изменение удельного сопротивления шсв при скорости скатывания отцепа на участке ^=4 м/с и вариации скорости встречного ветра х>в
Из рис. 1 и 2 следует, что максимальные величины удельного сопротивления движению вагона (отцепа) от воздушной среды и ветра шсв приходятся на значения угла между направлением ветра и осью участка пути в интервале от 25о до 45о.
Исходя из рис. 2 можно сделать вывод, что с увеличением скорости встречного ветра, вышеуказанный диапазон изменения угла наиболее ярко выражен.
Вывод: В работе изучено влияние угла
пути, по которому движется вагон, средней скорости скатывания отцепа на участке, скорости встречного ветра на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра при неблагоприятных условиях. Представленные графические зависимости могут быть использованы в качестве справочного материала при определении расчетных метеорологических условий для проектирования сортировочных горок.
между направлением ветра и осью участка
Библиографический список
1. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520 мм. - М.: Техинформ, 2003. - 168 с.
2. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах Союза ССР: ВСН 207 - 89/МПС. - М.: Транспорт, 1992. - 104 с.
3. Пособие по применению Правил и норм проектирования сортировочных устройств // Ю.А. Муха, Л.Б. Тишков и др. - М.: Транспорт, 1994. - 220 с.
4. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Определение уклонов скоростных участков и тормозных позиций па спускной части сортировочной горки // «Транспорт: наука, техника, управление». - 2009. - №6. - С. 6-10.
- Технические науки -
INFLUENCE OF THE SPEED AND DIRECTION OF THE HEADWIND ON THE SPECIFIC RESISTANCE TO THE MOTION OF THE CAR WHEN ROLLING
FROM THE HIDDLE HOUSE
S.A. Sitnikov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Yu.M. Garifullina, Postgraduate Student Ural State University of Railway Transport (Russia, Yekaterinburg)
Abstract. The intensity and quality of the sorting process, the processing capacity of the station, the safety of the wagon fleet and transported goods, and the economic performance of the station depend on the design and current state of the hump. In the article, special attention is paid to issues that, when determining the calculated meteorological conditions, may have an ambiguous interpretation. In connection with the foregoing, it can be argued that the study and evaluation of the influence of various factors on the specific resistance to the movement of cars from the air and wind will simplify the solution of individual problems in this area.
Keywords: hump, design meteorological conditions, specific resistance to the movement of wagons from the environment and wind, wind speed and direction, angle between the wind direction and the axis of the track section, estimated month, unfavorable conditions for wagons to roll off the hump.
