автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Безопасность движения открытого подвижного состава при кососимметричном размещении тяжеловесных грузов на железных дорогах СРВ

РГ8 СО шс рф

~ }Мк\1уРоЙЕН/1 ЛЕНИНА 31 ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА имени Ф. а ДЗЕРЖИНСКОГО

на правах рукописи

ЧАН ФУ ТХУАН ' УДК: 629.64:625.03.001

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ОТКРЫТОГО ПОДВШОГО СОСТАВА ПРИ КОООСЙ1ЛОЗТРКЧНОМ РАЗМЕЩЕНИИ ТЖЕЛОВЕСНЬК ГРУЗОВ НА .ЯЕ-ЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ СРВ

05. "С. О? - Шдагаюй состав железных дорог и тяга поездов

Автореферат■ длесертавм на соискание ученой степени кандидата технических наук

М-ТКВА -

1903"

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордет Трудового Красного Знамени институте кнжэнеров мелезнодорожного транспорта им. Ф. 3. Дзержинского

Еаучный руководитель - доктор технических каук, профессор Ашсимов Петр Степанович

Официальные опокенты - доктор технических каук, старший

научный сотрудник Шгстаков Владимир Николаевич кандидат технических наук, доцент Сергеев- Константин'Александрович

Ведущее предприятие - Главное управление перевозок М1С РФ

Защита состоится "01" 1993 г. в ^ час.

на заседании специализированного совета Д114 05.05 при Московском институте инженеров -железнодорожного транспорта по адресу: 101475, ГСП, Москва, А-55, ул. Образцова, .15 , зуд. 1М0 С диссертацией можно ознакомиться б библиотеке института. Автореферат разослан "Ж" Маржа*. 1953 г. Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять '

по адресу совета института. •. • ,

°

Ученый секретарь

специализированного согета. профессор '¿таиаюв

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность npoftieiu . История железно доролгого транспорта СРВ • связана с ее обцей историей развития. В настоящее время жлсиодо-' рожный транспорт занимает вашое место в трзнспортнсй системе СРЕ На его долю приходится около 15Z грузооборота и 257. пассагарообо-рота по стране. Насущная необходимость расширения строительства крупных предприятий,технологических комплексов, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности обусловливают увеличение объемов перевозок по железным дорогам Вьетнама крупногабаритного тяжеловесного оборудования (КТО). Перевозки КТО различной конфигурации и массы по железным дорогам СРВ в настоящее время составляют около 5ui всего объема перевозок та кого оборудо- ; ваши, среди которого большой удельный вес составляет оборудование. иметее собственное рессорное подвешивание или опирающееся на раму вагона через вертикальные и поперечно-горизонтальные упру-го-дисеипативнке элементы связи. При погрузке такого оборудования на открытый подси-чшсй- состав возникают продольные, поперечные или одновременно и те и другие смешения его центра масс (Ц.М.) относительно осей симметрии открытого подвижного состава

При определенных условиях размецения грузов на раме вагона и характеристиках их упруго-диссипативных элементов связи можно с ¡кидать интенсивных колебаний вагона, оказывающих негативное влияние на безопасность дви>гния с точки зрения поперечного опрокидывания вагона б кркшх и устойчивости колеса на рельсе.

1Ь:.то;.!7 кх-няяает необходимость в разработке методики оценки бего^алчссти дгюеягя и методики установления допускаемых смещений ИМ \'h\ кз есеепечения безопасных движения вагонов

д;::::ч\-,:-: .«;/>. чо^и^-гелей; ? установлении научно обоснованных раци-

опальных нормативов смещения Ц. 1.1 КТО с учета;.; его массы, высоты центра тялести и скорости движения вагонов.

В СРВ по действующим в наемящее время нормативам погрузки грузов, разработанным в 1255 г., обычно на одном вагоне размещается один КТО так, что его центр массы совпадает с центром массы вагона или незначительно смещается от последнего. Однако при такой схеме погрузки не доиспользуется грузоподъемность вагона. Поэтому с целью более полного использования грузоподъемности вагона возникает необходимость .в. кососимыетричяом размещении на одном вагоне, например, двух КТО с "одинаковой млн различной массой.

Успешное решение этих вопросов позволит ¡1а практике повысить безопасность движения, расширить к совершенствовать способы и условия безопасных перевозок кссосшметричко расположенных на открытом подвигом составе двух КТО; иоешить степень использования грузоподъемности открытого подзилюго состава. Следовательно, существует крупная острая задача безопасной с точки зрения динамики' к зконожеской перевозки КТО, без рзшния которой мозгет оказаться, что транспортные перевозки явятся торможнием.научно-техничес-кого прогресса в отраслях промышленности. Научно-техническое ребенке этой проблеш является .актуальны!,! и имеет шквое народно-хозяйственное значение для СРВ.

Дэл»!о ра£шм является разработка метода оценки безопасности движения -открытого подвитого состава на основании теоретических и экспериментальных исследований колебаний подвижого состава с ко. сосишетричнш размещением КТО, имеющими упруго-диссипативние связи с рамой вагона; разработка ыагекатических моделей, описывающих просеадственные колебания такого подвитого состава, с целью.выработки рекомендации по установлении условий безопасности движения подвимюго состава по его динамическим похгтагелям, а • ,\о<!д>-

- Б -

тимых величин кососимметричного'размещения на .платформе двух перевозимых КТО одинаковой массы. В соответствии с этим поставлены и реиены следукгае задачи:

- введение впервые в эксплуатацию нормативов кососимметричного размещения на платформе двух КТО с упруго-диссипативными элементами связи с рамой платформы-,

- установление допускаемых -в эксплуатации скоростей движения подвитого состава с двумя тяжеловесными груза«; одинаков:?, массы, кососимметрично расположенными на подвижном составе, по динамическим показателям подвижного состава

Общая методика исследовании

В работе использован комплексный метод исследования, вкл-какеий в себя цифровое математическое юделгрианке с применением компо-кенгов программного комплекса "Лионис" на персональном компьютере типа !БМ РС-АТ 365/387 для оценки динамических качестз открытого подвижного состава с кососимметрично расположенными дзумд КТО при детер!,!ИНлровак.чь!>: возмущениях, использование результатов экспериментальных, исследовачий применительно к четырехосной платформе при кососгдкетрично:.; размерен::;: двух КТО, которые проводились под руководством П. С. Анисимова, разработка двух математических моделей для оценки безопасности движения открытого подзихного состава на основан:'!! исследования его пространственных колебаний при кососим-метричном размещении ка нем двух КТО одинаковой массы. Решение системы ди^ренппать.нь.'): уравнений одной из математически моделей при детерминированных возмущениях проведено разкостно-итеранионкым метолом численного .интегрирования, разработанные Е Д. лусидовым; ■ сопоставление результатов теоретических и экспериментальны): исследований пдя оценки достоверности и корректности разработанной мо-.дели;

' Научная кошнл:

- разработка математических моделей для исследования на персональном компьютере типа 1ВМ РС АТ 386/387 пространственных колебаний вагона с двумя кососимметрично расположенными КТО с упруго-диссипативними элементами связи с рамой вагона;

- разработка новых рациональных нормативов кососимметричного размещения на открытой подвижном составе двух КТО одинаковой массы с упруго-диссипативными элементами связи их с рамой подвижного состава;

- установление допускаемых в эксплуатации скоростей двизкения подвижного состава с кососимметрично расположенными двумя КТО, исходя из динамических показателей вагонов;

- установление елияния на динамические показатели и безопасность движения четырехосной платформы величин продольного и поперечного смещения центров массы двух косоеиммзтричао расположенных на ней КТО от осей симметрии платформы.

• Лршггичеаш цгкюиъ

Выполненные исследования позволили решить след/вале практичее-. кие задачи:.

- установление безопасных условий перевозки КТО на открытом подвижном составе; .

- введение в эксплуатацию новых прогрессивных нормативов смещения центра массы двух кососимыетрично расположенных ■ на платформе КТО с упруго-диесипативными связями их с рамой платформы;

- повышение на 50Х степени использования грузоподъемности открытого подвижного состава за счет применения кососимметричного разгодения двух КТО вместо одного груза по ранее действующим технологическим условиям погрузки и крепления грузов яа открытом подвижном составе на железных дорогах СРВ.

Реализация работы

В основу реферируемой диссертации положены разработки автора, связанные с общим направлением исследований, проводимых на кафедре "Вагоны и вагонное хозяйство" Московского института инженеров железнодорожного транспорта (Ш1ИГ) б области совершенствования и безопасности перевозок КТО по железным дорогам. Полученные результаты исследований рекомендовано Евести в инструкцию технических условий погрузки и крепления грузов на открытом подвижном составе на железных дорогах СРВ, а также в учебный процесс в Ханойском институте инженеров транспорта по дисциплинам "Динамика вагонов" и "Управление перевозочными процессами". ■

Апробация работы

Основные результата работы доложены, обсуадены и одобрены:

- на Международной конференции "Проблемы' механники н железнодорожного транспорта" (г.Днепропетровск 1992 г.);

- на заседании кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" МШа (Москва 1992 г.).

Публикации

Основные положения и научно-технические материалы диссертации изложены г трех печатных работах общим обтемсм 1,5 печатных листа, депонированных в ЩШЗИ Ш1С и ШШИ РАЕ - Структура и объем работы

Дисскртацпя состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Материал диссертации изложен на русском языке на №7 страницах машинописного текста, содержит таблиц и 56 рисунков. Список использованной литературы состоит из V наименований на / стр. ,

Автор глубоко признателен научному руководителю - доктору технических наук П. С. Аннеимеву за постоянное внимание и больную по-

мошь ва весь период выполнения работы. Автор выражает большую благодарность кандидату технических наук Г. Л Петрову за ценные советы и помоць.

Основное содержание диссертации

Во беодонки обоснована актуальность научной проблемы, показано ее народнохозяйственное значение и проанализировано современное состояние проблемы перевозки кососимметрично размещенных КТО на открытом подвитом составе яа железных дорогах ОРЕ ' Задача исследования безопасности движения открытого подвижного состава при ко-сосимметричном размещении КТО с точки зрения его динамики заслужи-' ваег особого внимания и быстрейкего решений;

8 пергой главз содержатся общие сведения о клезнодорожном транспорте и вагонном хозяйстве, проблемы оценки безопасности движения открытого подвижного состава При провозке КТО в СРВ. Б нас-' тоящее время общая протяженность основных магистральных линий железных дорог СРВ' составляет 2523 км. Характерными особенностям!! жлезных дорог СРВ являются: большое число искусственных сооружений, в частности, мостов; неудовлетворительное состояние пути; кривые малого радиуса, значительные уклоны (до 25 X. ); небольше расстояние между станциями. Все это еначктельно ограничивает пропускную и провозную способность жзлезиых дорог Вьетнама. ■ После воссоединения. Северного и Южного Вьетнама и образование СРВ возникла большая разница в технических средствах слезных дорог на Юге м Севере СРВ, так как наиболее развитый, центр промьш-яеш.о.;ти находится на юге СРВ. На Севере надо было строить вновь все заводи, промышленные здания, жилью дома, мосты, восстанавливать слезные дороги. Такое строительство существенно сказалось на

увеличение объема перевозок по железным дорогам Вьетнама, в частности, КТО различной массы к конфигурации. В настоящее время насущная необходимость расширения строительства крупных предприятий, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей прошз-ленкости, а таже необходимость ускорения ввода их в эксплуатации, особенно в условиях рыночных отношений е экономике, обуславливает увеличение объема перевозок такого оборудования, который на «злез-ных дорогах Еьетнзма составляет около 50Х всего сбчема перевозок такого оборудования.

С целью более полного использования грузоподъемности вагона необходима установить научно обоснованные рациональные нормативы и оценить безопасность движения вагонов при различных скоростях движения вагонов, в чаетнсс/п, с кссосимметрично расположенным! двумя КТО одинаковой массы.

Исходя из зтого возникает крупная я острая задача в области безопасности I! рациональной перевозки КТО, кмекза в настоящее Бремя важное народно-хозяйственное значение для СРВ и которую необходимо решать с применением .теоретических и экспериментальных методов исследования динамики вагона.

Во второй главе дан краткий обзор литературных источников по исследованиям динамик;; загонов с симметричным и несимметричным размещенном грузов при случайных и детерминированные возмущениях, а такх? обоснован еьйо? направления исследований, сформулированы решаемые г диссертации задачи и указаны новые ресения автора е.исследованиях безопасности двихения . открытого подвижного состава и да:ы;ейЕят:> совершенствования условии перевозки двух коеосиммет-р-дчш раоп^лохенных КТО е упруго-дисойпатнг-ньм! связями.

Т^-ре.нч^'Кне о:;;о:ь: !.\>?о:сз исследования этой проблемы багиру->н го:'-:;;;:.-: р-.азч динам;::"; .\глеонод:ро»:кх зки-

ладэй. Значительный вклад в развитие теоретических и экспериментальных методов исследований л'элознодороиых экдашгй влдли ученые бывшего СССР:. IL С. Анкеиыов, И. В. Бирюков, Е. ПБлохин, Г. П. Бур-чак,Ю. П. Вороненке, М. & Вериго, С. В. Вершнскнй, JL'O. Грачева, В. Е Данилов, В. Д. Данович, Ю. В. Демин, -НЕ Мсаев, А. А. Камаев, В. А. Кзмаев, А. Я. Коган, М. JL Коротенко, ЕЕ Кудрявцев, С. М Куцеяко, ЕЕКотуранов, В. А. Лазарян, А. А. Львов, Ю.С.Ромен, А. Е Савоськин, М М. Соколов, К А. Сергеев, Т. А. Тибмов, В. Ф. Уалшоа, А. А. Хохлов, Б. ДХусидов, Л. А. Шдур, В. ЕПЬстаков, В. Е Филиппов, B.C. Плот кии, И. И. Челноков, Ю. М. Черкашщ и многие другие.

В качестве возмущений колебаний в большинстве работ принимались детерминированные неровности пути. В последнее время широко применяются для исследования колебаний подвижного состава методы статистической динамики (А. Я. Коган, Д О. Грачева, Jf. П. Исаев, А. Б. Са-. вбськин, В. Ф. Ушкалов, Г.ЕВурчак, А. А. Силаев, Ю. М. Черкашин и др.); особенно большая заслуга в этом принадлежит А. Я Когану.

Во всех исследованиях в основном принимается, что перевозимый .груз располагается симметрично или несимметрично и рассматривается вместе с кузовом вагона, как одно абсолютно твердое тело..

В исследованиях ' динамики вагонов при несимметричном размещении груза большой вклад внесли. А. А. Львов, ЕС. Анисимов, Р.ЕНигай, В. Е. Усов и другие. Впервые теоретические и экспериментальные исследования динамики вагонов при несимметричном размещении грузов массой 60 т в полувагоне и массой 85 т на восьмиоском транспортере призе-дены А. А. Львовым. При этом исследовалось влияние несимметричного размещения кестких грузов в основном на устойчивость двиленкя по А. Цо.;пуиову только при детерминированных неровностях пути и .при мани смещениях Ц. М. грузов, а груз и кузов вагона рассматривались как единое жесткое тело, что не дает возможности исследовать дика-

»яку вагона с груг'".\я. именщш собственное рессорное лодво Екваяи? у.т у;!Г'Уго-4ягсилагйЫ1Ь!? здекекты связи их с рамой вагона Среди перевод ими на открыто'.) подвижном составе по железным дерюгам СРВ КТО больаой удга>ний кос составляв грузы, ююлдеэ собственное рессорное педвешваяие.

3 последа?-» греуя исследования вэдздешшх колебаний гругоього подгилного ссгтаьа при случайных и детерминированных возмущениях со сторон к пут к с цель» оценки беоопаеносул дви7»иля и установления предельно допускаемых смешении Ц. И КТО при его несимметричном размещении проведен! I II. С. Днжичсзым. Км был; та»»© проведены экспериментальные исследокшя динамики ' вагона при |:сссси;.!мэтрг1чксм рас->.^зии двух КТО Сео упруго-дпссипптменж элементов связи. Поэтому аеобходию бько исследовать безопасность двпжннл вагона при кссосипм^тгпчпом размец^нин КТО с упруго-диссипативными -связями с рамой «агева. ('¿следование динамики подвижного состава при косо-снмметричнсм разм?а?ши КТО с упруго-дисскглеивнымм связями связано с ре!/чч;ие\! более сложной системы дн(№еренциальных уравнений, чем при спьм-трпчном размецешм КТО без упруго-диссипативных связей. Па сеясг-ак;«! изучения и анаша состояния рассматриваемой пропломь: сЧормулизчваны цель и задачи диссертации, результаты исследования которой составляют содержание данного автореферата • В третьей главе рассмотрены выкуженные пространственные колебания ч.'тьт-ехлчгей платформы при кососимметричном размещении двух КТО едкчок.члй маоом с упруго-диссипзгизньми связям! их с рамой платю; мы в рорглгдльной и поперечной плоскостях и при одинаковых чгоденьнчл ;: перечных омеге киях Ц. 1.1 КТО ст осей симметрии плат-

..'ля чо-доения пространственных колебаний рассмотрена механи-ч о: чч.^улл чч 1$ твердых тел: жесткая рама платфер-

г 12 -

мы, два груза с упруго-диссипативными связями с рамой платформы в вертикальном и горизонтальном направлениях, две надрессорные балки теле.гйк. четыре боковые рамы тележек, четыре колесные пары. В качестве обобщенных координат приняты линейные и угловые перемещения твердых тел механической системы. Рама платформы и два КТО совершают подпрыгивание, галопирование, боковую качку, виляние и боковой относ, а элементы тележки - подпрыгивание, галопирование, боковую качку и виляние. Колебания механической системы описываются 23 дифференциальными уравнениями второго порядка. Е качестве возмущения со стороны пути принимались синусоидальные детерминированные неровности рельсов длиной 25 м в вертикальном и поперечном горизонтальном направлениях длина волны и амплитуды которых выбирались в соответствии с рекомендациями действущего РТМ (Руководящие Технические Материалы). •

Составлена система из 23 дифференциальных уравнений второго порядка, описывающих пространственные'колебания, четырехосной плат-' формы с косоеимметрично расположенными на ней двух КТО с упруго- диссипативными связями с рамой платформы при движении по прямым участкам пути,

Программы решения на ЭВМ систем дифференциальных уравнений движения с использованием разностно-итерационного метода численного интегрирования составлены на алгоритмических языках КБ - Фортран -5.0 и Си++ и реализованы на персональном компьютере типа РС АТ 386 /387. При компьютерном моделировании большая помощь оказана к. т. н. Р. И. Петровым. Смещения Ц. М. каждого КТО от осек симметрии платформы принимались, равными-1,3,5 и 6 м вдоль и 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 м пот?^к платформы; амплитуды неровностей пути в соответствии с РТМ, жесткости упруго-диссипативных связей изменялись от 70 до 445 тс/м в вертикальной плоскости и от 100 до 420 тс/м в поперечно-го-

ризонталыгой плоскости, ширина колеи принималась 1435 мм, а зазор в рельсовой колее 7 мм. В процессе решений дифференциальных уравнений были определены при движении по прямым участкам пути поперечные горизонтальные (рамные) силы Hp ; вертикальные и поперечные горизонтальные силы, действующие через упруго-диссипативные опоры на перевозимые КТО; ускорения платформы в вертикальном и поперечном горизонтальном направлениях; ускорения перевозимых грузов в вертикальном и поперечном горизонтальном направлениях, коэффициент динамической добавки вертикальных сил К<?/по обрессоренной массе платформы и'условный коэффициент рамной силы К^г . Исследование пространственных колебаний платформы проведены при скоростях от 40 до 120 км/ч (скорости выше 70 км/ч являются перспективными на железных дорогах СРВ).

С ростом скорости движения от 40 до ISO км/ч значительно возрастают .прогибы рессорного подвешвания платформы, причем наиболее интенсивный рост начинается при скоростях движения выше 80 км/ч. Чем 'больше смещения центров масс грузов относительно осей симметрии платформы, тем больше величины прогибов рессорного подвешивания и коэффициентов динамической добавки вертикальных сил. Смещения Ц. М. КТО в продольном направлении оказывают большее влияние на ^динамические показатели платформы, чем смещения Ц.)L КТО в поперечном направлении. При какей-то постоянной скорости движения и каком-то постоянсм смещении в продольном направлении увеличение смещения в поперечном направлении от 0 до 0,5 м приводит к увеличению коэффициента динамической добавки вертикальных сил в 1,3 ра-за,а при какой-то постоянной скорости движения и при каком-то определенном смещении в поперечном направлении увеличение смешения Ц. М в продольном направлении от 3 м до 5 м вызывает увеличение козфЩзкн'га дкиашческса добавки вертикальных сил в 1,0 саза

Следовательно. продольное смешение Ц. il КТО оказывает большое влияние на величины коэффициента динамической добавки, чем поперечное сменение И." КТО, вследствие (¡одного увеличения моментов инерция грузов при продолслгл! см&зшк Д.!.!. КТО, чем при поперечном смещении.

С роете:.! скорости движении платформа для всех рассмотренных вариантов наблюдалось увеличение гак;«? и рамных сил Hp. Наиболее интенсивный рост рамных сил наблюдался при скоростях движения выше 80 км/ч. Максимальные значения рамных сил платформы, загруженной двумя КГО массой по 30 т, при продольном смещении Х,= ХА» 6,0 м с ростом скорости движения от 40 до 120 км/ч возросли е 3,2 раза (с 36 до 115 кН). При скорости двихекр 120 км/ч и X,--- 6,0 м максимальная величина Н достигла 115 кН, что значительно превыше? предельно допускаемое по условиям устойчивости колеса на рельсе значение [Hp] « 81 кН, Это обстоятельство требует ограничения допускаемой скорости движения платформы или величины продольного смешения Ц.М. КТО. При постоянной скорости движения и каком-то постоянном поперечном смещении Ц. М. КГО увеличение ' продольного смещения с 3 до 5 к вызывает увеличение рамной силы в 2,2 раза (с 51 кН до 115 кН), а при какой-то постоянной скорости движения и каком-то постоянном продольном' смещении Ц. М. КТО увеличение поперечного смещения от 0,1 до 0,5 м вызывает рост рамной силы в 1,6 раза (от 50 до 81 к®.

Следовательно, наибольшее воздействие в.данном случае ¡¡а степень безопасности движения оказывает 'продолыл.'о смещения II.iL КГО, а наименьшее - поперечные смещения Ц. М. КТО.

Вертикальные ускорения рамы платформы в диапазоне скорости от 40 до 100 км/ч. не превышает 0,25с. 'Следовательно, по величинам вертикальных ускорений кууог-а скорости дьизяшя шкп-Юрмы не огра-

ничиваются г. рассмотренном диапазоне.

Максимальные горизонтальные ускорения раш платформы при скоростях движения 40-80 км/ч практически не уменьсаются и не превышают 0,2g. Максимальные горизонтальные ускорения рамы платформы груженной двумя КТО П1,- ^ - 30 т npvi Х,= 6,0 м, с ростом скорости движения от 80 до 120 км/ч вырастают от 0,2g до 0,58g, а предельно допустимый уровень горизонтальных ускорений равен 0,4g.

В этой хз главе, показано,' что рассмотренную вше задачу можно ремгь также с применением другой математичедкой модели, при которой оси координат кинематической расчетной схемы платформы выбрали совпадающими с главными центральными осями инерции, положение которых определяется напрашадши ¡»синуса«« углов между главными центральными осями инерции и осями сил,метрик вагона, которые определяются по методике академика Г. К. Суслова. Такую математическую модель целесообразно принимать при болы®; величинах смеденки с Ц. if. КТО (свыше 3,0 м вдоль-и 0,4 м поперек платформы) с целью повышения точности результатов исследования колебании вагоне. Однако, для этой модели усложняется процесс составления дифференциальных уравнений вследствие необходимости определения в уравнениях направляющих косинусов .«еду главными центральными осями инерции и осями симметрии вагона и грузов. В качестве обобщенных координат приняты линейные •перемещения и повороти рамы платформы и двух КТО относительно главных центральных осей инерции. Рама платформы и два КТО совершают подпрыгивание, галопирование, боковые колебания, виляние и боковой откос. Колесные пары, надрессорные бачки и боковые рамы тележек совершает виляние и боковой относ, при этом оси ях координатной системы выбраны со?пздавд;ми с осями симметрии. Для 'составления лиф^решцшь:;«« уравнений применен принцип Лалам-бера. Для определения касательно сил, действующа в плоскости

контакта колеса с рельсом, использована гипотеза Картера. Коэффициенты псевдоскольжения определяются для каждого колеса.. Изменение радиусов кругов катания колес и тангенсов углов наклона поверхности катания колес определяются аналитически с учетом билинейной поверхности катания колес.

Составлена система из 21 дифференциального уравнения второго, порядка, описывающих пространственные колебания четырехосной платформы с косоеимметрично расположенными двумя КТО с одинаковой массой с упруго-диссипативными элементами связи их с рамой платформы.

В четвертой главе с целью оценки достоверности и корректности разработанных математических моделей и расчетных схем для исследования динамики подвижного состава с кососимметрично расположенными двумя КТО, а также для оценки точности полученных результатов теоретических исследований путем сопоставления, их с результатами динамических (ходовых) испытаний натурных вагонов рассмотрены результаты экспериментальных исследований динамики открытого подвижного состава, проведенных под руководством Л. С. Анисимова.

Кратко описана методика динамических (ходовых) испытаний и приведены результаты испытаний четырехосной платформы с двумя КТО на магистральных участках железных дорог СРП1 и на скоростном испытательном полигоне ВНШТ, расположенном на участке Белореченс-кая-Майкоп. Платформы с базой 9,72 м с тележками типа МТ-50 и модели 18-100 загружались двумя макетами трансформатора типа ВДС-300 массой по 23 т и дополнительно железобетонными балками общей массой 13 т. Макет прямоугольной формы имел длину и высоту 4 м, ширину 1,7 м и высоту центра массы 2,06 м от своего основания. Каждый груз крепился к раме платформы четырьмя талрепами (металлические стержни диаметром 30 мм с резьбовыми-муфтами). а для предохранения ого от продольного и поперечного сдвига по полу платформы он оак-

решился дополнительно деревянными брусками толщиной 100 мм. Испытания проведены на прямых и в кривых радиусами от 350 до 1000 м при скоростях движения от 60 до 100 км/ч.

С ростом скорости движения от 60 до 100 км/ч наибольшие значения коэффициента динамической добавки вертикальных сил возрастают от 0,21 до 0,61.

При кососимметричном размещении грузов на платформе величина рамной силы в сильной степени зависит от продольного расстояния ме.чду центрами масс грузов. С увеличением этого расстояния от 4,85 м до 8,05 и рамная сила возрастает в 1,5 раза - от 50 кН до 75 кК. Следовательно', при кососимметричшм размещении грузов на платформе следует особое внимание обращать на величину продольного расстояния ме;кду центрами масс, оно должно быть как мохно меньше.

•Установлено так же, что при кососимметричном размещении КТО на платформе малые зазоры в' скодьэунах, расположенных по одной диаго-• наш платформы, выбираются полностью, а з скояьзунах, располоявн-нкх по другой диагонали, увеличиваются. В этом случае возникает скручивание рама ' платформы, которое становится еще большим при движении по. перекосам пути з переходной кривой, что неблагоприятно сказывается на устойчивости колеса на рельсе и прочности рамы платформы вследствие передачи вертикальной нагрузки от рамы платформы с подпятников гедегек на замкнутые сюшэуны и обезгруяива-ния при этом колес со стороны незамкнутых скользуков.

Следовательно, при кососимметричном размещении КТО нельзя до- . пускать замыкание скользуков из-за скручивания ргш вагона с целью предотвращения опасной ситуации с точки зрения понижения степени безопасности дЕихекиг

' Сопоставление результатов сксиегнменталькж и теоретически исследований колебаний платформы с коесси.мметрнчно распслслекны?а

1 - 18 -

двумя КТО показало, что их различие обставляет 6-10% по'величинам коэффициента K¿¿, 10-15% по величинам рамной силы и коэффициента &¡r ,7-10% по величинам ускорений вагонов б вертикальной плоскости и 13-157. по величинам ускорений вагона в горизонтальной плоскости. Эти данные указывают на достаточно хорошую качественную и количественную сходимость, подтверждают достоверность'и корректность, разработанных автором математических моделей и обоснованность результатов теоретических исследований, что дает автору' основание рекомендовать разработанные им математические модели для теоретических исследований колебаний открытого подвижного состава при ко-соеимметричном размещении на нем двух КТО одинаковой массы и при одинаковых смещениях Ц.М. КТО.

В пятой главе, рассмотрена методика оценки безопасности движения открытого подвижного состава при кососимметричном размещении двух КТО одинаковой массы. Безопасность движения оценивается допустимой в эксплуатации скоростью движения и допустимыми продольными и поперечными смещениями Ц. М. КТО, кторые взаимно связаны друг с другом обратной зависимостью, т. е. чем выше скорость движения, тем меньше должны быть допускаемые смещения Ц. М. КТО и наоборот.

Допустимая скорость движения при различных продольных и попе-, речных смещениях Д. М. КТО определялась по- коэффициенту запаса устойчивости колеса против вкатывания его на головку рельса , который является интегральным показателем безопасности движения, так как определяется с учетом вертикальных и рамных сил, сил трения в контакте гребня колеса с рельсом и геометрических параметров колесной пары. Этот коэффициент определялся по методике, предложенной М.Ф. Вериго с участием П. С. Анисимова с использованием логарифмически-вероятностной сетки.

Построены графические зависимости коэффициента О от скорости

движения для платформы с двумя КТО с упруго-диссипативными элементами сеязи с рамой, по которым были определены допускаемые скорости движения платформы при различных смешениях Ц. Я и массах КТО.

Сопоставление величин коэффициента О .полученных по результатам теоретических и экспериментальных исследований показала, что их различие в 10-12%, что укагиъайт также на достоверность и корректность разработанной математической модели для.определения вертикальных и рамных сил, используемых для определения коэффициента/?.

Таблица 1

Нормативы кососимметричкого размещения двух КТО одинаковой массы с. упруто-диссппативными связяш на платформе при макеш/аль-ной допускаемой скорости денкшия на железных дорогах СРВ 60 км/ч •

1 |0бщдя масса двух ¡грузов, Т | Наибольшее допускаемое рассеяние от оси скм- | | мггрш платформы |

| Вдоль платфорж 1 ...... 1 | Поперек платформы |

1 до 20 1 ' 7,0 1 1 1 0,7

| 20, 1-30 ! I 0,65 |

| 30, 1-40 1 6,0 1 0,6 |

| 40, 1-50 ! 5,5 1 0,6 |

| 50, 1-55 1 5,0 1 0,5 |

| 55, 1-60 1 1 5,0 | 1 0,45 ! 1 1

Таблица 2

Нормативы кососимметричного размещения двух КТО одинаковой массы с упруго-диссипативными связями на платформе при перспективной скорости движения на железных дорогах СРВ 100 км/ч

1 ...... ■............ I Общая масса двух ¡грузов, Т 1 1 1 | | Наибольшее допускаемое рассеяние от.оси сим- | | метрик платформы |

| Вдоль платформы | Поле рек платформы |

1 1 До 20 1 6,0 1 0,7 |

I 20, 1-30 I 5,5 1 0,6 |

I 30, 1-40 1 5,0 1 0.5 |

| 40, 1-50 1 5,0 I 0,4 |

| 50, 1-55 ^ 1 4,5 1 0,4 |

I 55, 1-60 1 1 3,5 | 1 0,3 | 1 1

Во втором разделе пятой главы рассмотрены многокритериальная методика и результаты определения допустимых смешений Ц. М. КТО от осей симметрии четырехосной платформы. Б качестве критериев принимались: 1 - коэффициент у 0,65); 2 - коэффициент 4); 3 - коэффициент^ 1,5); 4 - коэффициент устойчивости К^(1,3) груженой платформы от поперечного опрокидывания в кривых под действием центробежной силы и силы ветра.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований получены графические зависимости, максимальных значении указанных вше- динамических показателей платформы от продольного и поперечного смещений Ц. М дпух кхосимметрпчко расположенных КТО

кассой 10-30 т ютцого при допустимой в настоящее время скорости деишшя 60 ¡см/ч и перспективой скорости дешйния 100 км/ч на железных дорогах СРВ.

Нормативы косоеииметрии для дзух одинаковых по мзссо и конфигурации КТО с упруго-дисеипативяши связями с par,ой платформы, поз-воллюяне повысить степень использования грузоподъемности платформы на {Ш и сократить гас количество в перевозочном процессе какого-то определенного объема КТО приведены в таблицах 1 и 2.

Грп косос:;;:мэтричюм размещении на платформе двух и более КТО разной vaccbi с упрутс-дисе;;аат:п}иь%:и связями с разлпчннмн р-<ссз'оя-их !{. II' ст осей симметрии платформы допусггкм? продольные и поперемпь-е сиецениз Ц. й. КТО устпвдвливаэт по ?o¿ метод1-;''.е, что и при косоеимкэтричгюм рагмеп&яиа КТО с упруго-дпссипатйвными связям» при одинаковых размещениях Ц. },í. КТО от осей симметрии, платформы. •

.3 а к л и ч е п и е

1. В диссертации реиэка научная проблема оценки безопасности движения открытого подвижного состава при кососммметричном разме-авяиз двух КТО с рруго-диссг.латжнымл свдазги с рамой вагона и рациональной перевоз;"! такого оборудования па основе теоретические и экспериментальных кгследовшп!»! пространственных колебаний под-ииг-югэ состава и- кокодкереого моделирования, а мж решены практические задачи перевози КТО, имощ;е зач;ое народнохозяйственное значение,

2. Разработана методика исследования колебании открытого подвижного состава с двумя тееооимметрично расположенными КТО при одинаковых продольных н пеперечлч:: смешениях их Я. М. от ссей симметрии платформы и при одинаковых массах КТО, которая позволяет оцениЕагь безопасность двпхення платсермы гл дингмичтскп:.?

толям с использованием компыогера типа 1БМ PC AT 385/387, а также условия обращения открытого подвижного состава по железным дорогам СРВ, как в настоящее впеыя, так и на перспективу.

3. Разработали математичесэде модели для исследования пространственных колебаний четырехосной платформы при кососимметричном размещении двух КГО с упругс-дпссипативными связями с рамой вагона при детерминированных возмущениях со стороны пути. На основании этих моделей исследовано влияние смещения Ц. ¡1 КТО на динамические показатели и безопасность движения открытого подвижного состава.

4. При продольных до 3 м и поперечных до 0,4 м смещениях Ц. М. КТО и при массах двух КТО до 20 т каэдого можно использовать математическую модель, при которой ос« координат колеблющейся механической системы совпадает с осями симметрии вагона без ущерба для точности расчетов и оценки качественной характеристики динамических процессов вагона

Бри больших величинах смещения Ц. U. КТО и больших величинах массы желательно применять математическую модель, при которой оси координат колеблющейся механической системы совпадают с главными центральными осями инерции, положение которых определяется направляющими косинусами углов между главньп® центральными осями инерции ■ и осями симметрии вагона

5. На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлены допускаемые в эксплуатации скорости дви,тения платформы с коеосимметрично расположенными КТО, исходя из обеспечения безопасности движения по динамическим показателям платформы, а так,те допускаемые смещения II. Ii двух КТО различной массы. Наибольшее воздействие-на степень безопасности движения оказывают продольные смешения Ц. М. КТО. а наименьшее -поперечные смешения Ц,,V„ КТО. Установлено. что.допускаемое ь ркс-

плуатаиии продольное смешение Д. 11 КТО должно определяться в основном массой и моментом инерции перевозимых грузов при различных скоростях движим.

8, На основании теоретических исследований и сопоставления их результатов с результатами экспериментальных исследований предложена кососиимэтричная схема размещения двр КТО одинаковой массы ка платСооме.

7. Разработани параметры кососимметричного размещения КТО на платформе, позволяющие повысить на 50% степе.нь использования грузоподъемности вагона за счет размещения двух КТО вместо одного, а тшке сократить количество платформ для перевозки определенного объема КТО различной конфигурации.

.3. Результаты теоретических исследований сопоставлены с результатами натурных • динамических (ходовых) испытанпй четырехосной платформы с двумя КТО с упруго-диссипативкьми элементам сеязи о рамой вагона. Получена достаточно удовлетворительная сходимость результатов, различие составляет от б до 15% по различным динамическим показателям платформы, что подтверждает достоверность и корректность разработанной математической модели, а таклг полученных результатов теоретических исследований.

9.. Рекомендации исследований всели в инструкцию железных дорог СРВ по перевозке тяжеловесных габаритных и негабарэтных грузов, а такте технические условия погруякч и крепления грузов на открэтои подвижном составе.

По теме диссертации опубликованы сведущ» работы.

1. Анисимов Л. С., Чан <!-у Тхуан, Петров Г. И. Математическая модель для исследования пространственных колебаний грузового Еагона с двумя кососимметричло раеяололен.'шми грузами с упруго-днсенпз-тквними оперными с:;сме:1':с>:г'. Моск. пн-т ни:«, ж. -л. - .

1992.- 16 е.; ил,- Деп. в ДГШТЗЯ Ж, N 5715, 1992.

2. Анисшю И С., Чан Фу Тхуан. Математическая модель пространственных колебаний четьргхосаой платформы с косостштрично расположены!«! крупногабаритными грузами// Проблемы ьвканикк железнодорожного транспорта. Тез. докл. мевд. конференции. - Днепропетровск. - 1992. - с. 44.

3. Анисимов П.е., Чан Фу Тхуан. Новые нормативы несимметричного и кососимметричного размещения тяжеловесных крупногабаритных грузов на открытом подвижном составе,- / Моск. ин-т инк к д. трансп.-М., 1992. - 20 с!: ил. - Деп. в ЦНИЛТЭИ Ш, N 5716, 1992.

Чан Фу Тхуан

Безопасность движения открытого подвижного состава при кососимметричном размещении тяжеловесных грузов на железных дорогах СРВ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Сдано в набор З.оз, 53 Подписано к печати 9-93>

Формат бумаги 60x90 1/16 объем ___Л _п. л.

Заказ «З^У-__Тираж 100 окз.

Типографии МИИТа. ГСП К- ¡35. ул. Оорцсиюш. !Ь.