автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Исследование и оценка сопротивлений движению вагонов на сортировочных горках

и-

- -г ^ иI

О у 5. ^

МПС СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО—ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

ПАВЛОВСКИЙ ■Александр Иванович

УДК 636.212.5.001.42

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ВАГОНОВ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ

03.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта < включая устройства сигнализации , централизации и блокировки )

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1989

-V /

N

работа выполнена в йнепропетровском институте инженеооЕ железнодорожного транспорта им. Р1.И. Калинина .

научный руководитель - кандидат технических наук, доиенл

Пука Ю.А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,профессо(

Правдин Н.Б. кандидат технических наук рудановский 6.М.

Ведущее предприятие - институт 'Типротранссигналсвяэь"

г.Ленинград.

/3

Защита состоится " " 19^С/года

час. мин. на заседании специализированной

совета Ц114.01.01 при Всесоюзном ордена Трудового красног Знамени научно-исслвдэвательском институте железнодорожног транспорта по адресу > 129851 , г. Москва , И-164 , 3-Мытищинская ул. , д. Ю , в Палом конференц-зале института .

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке института .

Автореферат разослан »/У•> 1989 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах , заверенн! печатью , просим направлять по адресу совета института .

Ученый секретарь специализированного совета , кандидат технических наук

Б.И. Суржнна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. Актуальность проблемы . Необходимость увеличения перерабатывающей способности сортировочных станций вызвала в последнее десятилетие ряд новых технических и технологических предложений , направленных на повышение перерабатывающей способности сортировочных горок и интенсификации» их работы в периоды сгущенного подвода перерабатываемых поездов .

Однако опыт эксплуатации сортировочных горок, на которых проектами предусматривалась реализация ряда предложений^ показал, что по причине увеличения числа путей надвига и спускных путей, недостаточно удачных конструкций горловин и профиля горки ухудшились условия скатывания вагонов, особенно в зимних условиях . В конечном счете эти проектные решения привели к снижении потенциальных возможностей горок, что с особой силой проявилось на горках с удлиненной головной часть».

Одной из основных причин создавшегося положения при проектировании новых и реконструкции существующих сортировочных горок являются недостаточно точные нормативные данные по величинам удельных сопротивлений движения вагонов.

Изменение структуры и состава вагонного парка в результате перевода его на роликовые подшипники определенным образом сказывается на режимах скатывания отцепов с сортировочной горки и влияет на технологию управления сортировочным процессом в целом .

К 1992 году планируется полностью завершить перевод вагонного парка страны на роликовые подшипники. Такая перспектива ставит задачу перегмотра принципов проектирования сортировочных устройств. В одних и тех же расчетных условиях для вагонов на роликовых подшипниках потребная (по принципу докатывания) высота сортировочной горки окажется ниже , чем для вагонов на подшипниках скольжения . Однако соблюдение только этого требования может приводить к существенному ухудшению динамики скатывания вагонов с горки , поэтому в ряде случаев может оказаться недостижимой расчетная скорость роспуска составов .

Отсюда, наряду с условием, требующим гарантированного докатывания расчетного плохого бегуна оа расчетную точку на

пути сортировочного парка, следует ввести условие, чтобы потенциальной ■ энергии горки было достаточно для создания динамичного профиля, обеспечивающего расчетную скорость роспуска составов.

Изменение структуры вагонного парка страны и перевод его на роликовые подшипники может по новому определить также стратегию и концепцию автоматизации сортировочного процесса.

Вопросы, возникающие в связи с переводом вагонов на роликовые подшипнику могут быть решены на основе более точного знания величин сопротивлений движению подвижного состава при его скатывании с горки , законов их распределения. В этом случае с заранее заданной надежностью можно оценить минимально необходимую высоту горки, правильно оценить динамические качества горки, определить предельные возможности горки по реализации скорости роспуска составов.

Диссертационная работа основана на результатах законченных научно—исследовательских тем кафедры "Станции и узлы" и отраслевой научно-исследовательской Горочно-испытательной лаборатории ДИИТа , выполненный по приказам МПС под руководством и с участием автора.

Цель работы . Целью работы являлось исследование и оценка экспериментальным путем величин сопротивлений движению вагоноз при скатывании с горки и разработка предложений по использованию полученных данных в качестве нормативно-справочной информации при проектировании сортировочных устройств.

Методы исследований . В работе теоретические исследования выполнялись с широким применением имитационного моделирования нз ЭВМ с использованием методов линейной интерполяции, теории устойчивости. При обработке экспериментальных данных использовались методы регрессионного и дисперсионного анализа , теории вероятностей и математической статистики . Натурные наблюдения выполнялись с использованием средств автоматизации экспериментальных исследований на базе вагона-лаборатории отраслевой научно-исследовательской Горочно-исг.ы-тательной лаборатории ДИИТа.

Научная новизна . В диссертации поставлены и решены следующие задачи .

Теоретически обоснованы и экспериментальным путем подтверждены необходимые условия выполнения достоверной one-

- о -

ративной оценки ходовых свойств отцепов на измерительных участках сортировочной горки .

Разработана принципиально новая методика комплексной оценки величин основного и дополнительного удельных сопротивлений движении вагонов и технические средства для проведения массовых экспериментальных исследований по установлению законов распределения величин удельных сопротивлений движению вагоиоа.

Внполнены экспериментальные исследования по определению удельных сопротивлений движению вагонов на сортировочных горках в различных климатических зонах страны .

Обоснованы практические предложения по оценке минимально необходимой высоты сортировочной горки , удовлетворяющей принципу докатывания вагонов до расчетной точки на сортировочном пути с учетом случайной природы величин основного и дополнительного удельных сопротивлений .

Определены расчетные соотношения и параметры, характеризующие распределения основного и дополнительного удельных сопротивлений движению , которые рекомендуются использовать для целей машинного < с применением ЭВМ ) проектирования сортировочных устройств и расчета основных технико-эксплуатационных показателей сортировочных горок .

Анализ результатов экспериментальных исследований позволил также сделать следующие качественно новые выводы |

- в пределах до —30'С основное удельное сопротивление движению для вагонов на роликовых подшипниках не зависит от температуры окружающей среды;

- существует резкое различие ( практически в два раза ) дополнительно расходуемой энергии при проследовании стрелок и кривых для вагонов на подшипниках скольжения и качения ;

- дополнительно расходуемая энергия при проследовании стрелок и кривых является функцией квадрата скорости движения вагона .

Практическая ценность . Результаты теоретических и экспериментальных исследований величин сопротивлений движению вагонов на сортировочной горке и полученные при этом качественна новые данные позволяют более точно ьыполнять расчеты сортировочных устройств , избежать случаев занижения высоты сортировочных горок , которые приводят к преждеврамен-

- б

ным остановкам вагонов в стрелочной зоне, особенно в зимнее время . разработаны предложения по применению новых данных о сопротивлениях движении вагонов мри расчете сортировочных горок .

Выполненные исследования дают основание рекомендовать воздерживаться от размещения специальных измерительных участков на спускной части горок для оперативной оценки ходовых свойств отцепов в системах автоматизации сортировочного процесса , особенно, б связи с перспективой полного перевода подвижного состава на роликовые подшипники •

Реализация результатов работы • Полученные экспериментальные данные о величинах удельных сопротивлений движению вагонов при скатывании с горки полностью включены в разработанные ВНИИЖТом, ДИИТом и другими организациями по приказу МПС "Правила и нормы проектирования сортировочных устройств" в качестве нормативных данных .

Разработанные в связи с выполнением работы средства автоматизации экспериментальных исследований на базе вагона-лаборатории широко используются с 1984 года в Горочно—испытательной лаборатории ДИИТа при выполнении плановых экспериментальных исследований по приказам МПС .

Апробация работы . Основные положения диссертации V полученные результаты доложены и одобрены на заседании научно-технического совета отдела станционных устройств Всесоюзного научно—исследовательского института железнодорожного транспорта . Отдельные разделы диссертации докладывались I-Оосуждались на : XX , XXI общесетевых научно-технически; конференциях ( Москва , МИИТ , 1983,1934 гг.) , Bceco^oзнo¿ научно-технической конференции I Гомель , БелИИЖТ ,1985 г.) общесетеоом научно-техническом совещании ЦП НТО ( Свердловск , 1935г.) , заседаниях кафедр " Станции и узлы ДИИТа ( 1983-1989гг.) . Результаты работы были использован! при расчетах, сортировочных горок : ст.Ленинград-Сорт.Московский < 4-я горка ) по предложению института "Гипротранссиг палсвяЕь ", ст.Войновка и ст.им.Т.Шевченко (институ "Киезгипротранс " ), ст.Ясиноватая-западная система (институ "Д; Л1',;огипротранс" ), ст.Верховцевэ и ст.Нпжнеднепровск-Уэел (институт " Днепрожелдорпроект " ) .

Публикации . По материалам диссертации опубликовано 9 работ .

Объем работы . Диссертация состоит из введения , пяти глав , заключения * списка использованных источников и приложений . Работа содержит 130 страниц основного текста , 14 таблиц , 29 иллюстраций , одного приложения. Список литературы включает 62 наименования .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во 'введении показана актуальность выбранной темы и практическая потребность в периодическом обновлении знаний о величинах удельных сопротивлении движению вагонов на горках , формулируются задачи исследований .

Первая глава посвяшена анализу методов оценки удельных сопротивлений движению вагонов на сортировочной горке .

В практике конструкторских и технологических расчетов горочных устройств и процессов, сопротивление движению вагонов при скатывании с горки принято классифицировать следующим образомj

— основное удельное сопротивление движению ttfa , обусловленное в основном конструктивными особенностями ходовых частей подвижного состава и состоянием путей на сортировочной горке . В литературе эту величину а ряде случаев называют ходовыми свойствами вагона ;

— дополнительное удельное сопротивление движению, возникающее при проследовании кривых участков пути и стрелочных переводов ¿t/^ j

— удельное сопротивление движению , оказываемое вагону воздушной средой и ветром "^е^

Вопросами экспериментальной оценки величин удельного сопротивления движению вагонов при скатывании с горки традиционно занимались специалисты БНИИЖТа. Планомерные исследования в этой области на отечественных железных дорогах были начаты в 1930 году. Большой вклад в эти работы внесли Костин И.И. , Фролов А.Н., Боцманов Б.В., Страховский И.И., Сот— ников Е.А., Тишков Л.Б., Красовский Г.А., Ваваное Ю.В., Волков В.П., Старшов И.П., Орлов А.П., фонарев Н.М., Руданов-ский В.М. и другие специалисты , инженеры и технический

персонал ВНИИЖТа. В ДИИТе под руководством проФ.Ющенко Н.Р. и Шафита Е.М. выполнялись работы по оценке удельных сопротивлений движению 6-ти и 8-осных вагоноь .

С 1960 г. во ВНИИЖТе развернулись широкие экспериментальные исследования по определению основного и дополнительного удельных сопротивлений вагонов при скатывании с горки в связи с внедрением новых типов подшипников и буксовых смазок, усилением верхнего строения пути, усовершенствованием технологии обработки составов и др.

К этому же времени относятся и форсированные работы , связанные с разработкой и внедрением систем

автоматизированного управления расформированием составов на сортировочных горках .

Автоматизация процесса расформирования составов на сортировочных горках на базе современных средств вычислительной техники предоставила новые возможности выполнения исследований удельных сопротивлений движению вагонов .

Летом 1981 года на горке "север-юг" ст. Машен < ФРГ ) специалисты института ж.д. строительства университета Карлсруэ выполнили исследования общего удельного сопротивления движению отцепов, оригинально использовав действующую на этой горке систему автоматизированного управления процессом расформирования составов . Используя данные, которыми оперирует управляющая ЭВМ, удалось подготовить на магнитной ленте необходимую информацию для последующего расчета и анализа величины общего удельного сопротивления движению.

Последние экспериментальные исследования удельных сопротивлений движению на дорогах США были выполнены в 1931г. на пяти сортировочных станциях . Здесь также широко были использованы компьютеры , управляющие процессом роспуска составов . Экспериментальный материал собирался для четырех участков горки :

— от вершины горки до первой тормозной позиции ;

— от первой тормозной позиции до пучковой ;

— от пучковой тормозной позиции до конца кривой Не сортировочном пути ;

— от начала пути накоплзния до точки соударения .

Для каждого из этих участков определялось общее сопро-

тизленме-' движению . Посредством линейного регрессионное

анализа далее устанавливалось влияние на это сопротивление отдельных факторов ( ветер , температура , вес отцепа , скорость движения , кривые и стрелки и т.д. > .

В условиях автоматизированного управления скоростью скатывания отцепов в настоящее время оперативная оценка удельных сопротивлений выполняется двумя путями . Первый -оценка весовой категории отцепа весомерными устройствами с последующим замещением категории отцепа некоторым среднестатистическим значением величины удельного сопротивления движению . Такой подход не требует существенного переустройства горловины сортировочной горки , достаточно прост с точки зрения технических средств для его осуществления , учитывает возможность выполнения оценки для отцепов любой длины , однако результаты , характеризующие качество заполнения путей сортировочного парка в силу недостаточно точного прогноза величины основного удельного сопротивления,не могут считаться удовлетворительными .

Другой путь определения ходовых свойств отцепов в оперативной обстановке характеризуется применением специально устраиваемых измерительных участков на сортировочной горке. Такой способ оперативной оценки удельных сопротивлений движению прежде всего затрагивает конструкцию сортировочной горки, поэтому его применение должно быть обосновано технико-экономическими расчетами , независимо от места расположения измерительного участка и не ухудшать профиль сортировочной горки .

В результате анализа методов оценки ходовых свойств вагонов при их скатывании с сортировочной горки как у нас в стране, так и за рубежом в диссертации сделаны следующие выводы.

1. При проектировании сортировочных устройств пользуются нормативными значениями основного удельного сопротивления движению, энергии, дополнительно расходуемой при проследовании стрелок и кривых участков пути , удельного сопротивления движению , которое оказывает вагону воздушная среда и ветер.

2. На современном этапе методики проведения экспериментальных наблюдений по установлению характеристик распределения величин удельных сопротивлений движению могут быть ори-

ентированы на использование управляющих сортировочным процессом компьютеров и напольных устройств автоматики , либо основываться на сборе экспериментальных данных с помощью специальных измерительных и вычислительны« устройств

3. Нигде в работах не анализировались условия проведения экспериментальных наблюдений , при которых оценка ходовых характеристик может быть методически выполнена с необходимой точностью .

4. Обилие работ , создающих впечатление полного решения вопроса оперативной оценки величины основного удельного сопротивления , не привело к применению в действующих системах автоматизации устройств, позволяющих с необходимой точность», т.е. при =0,1 - 0,2 Н/кН, выполнять такую оценку.

Во второй главе приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований условий достоверной оценки величины основного и дополнительного удельных сопротивлений движению вагонов на сортировочных горках .

Динамические процессы в системе "вагон - путь", включающие не только фактор виляния колесных пар , но и динамические просадки профиля , колебания кузова и груза во всех плоскостях и т.п. будут оказывать влияние на характер сил , воздействующих на вагон . В конечном счете , суммарное воздействие различных сил при скатывании вагона отражается на характере изменения скорости его движения и, соответствующим образом, на расчете величины удельной силы сопротивления . Показано , что влияние динамических процессов , происходящих в системе " вагон - путь " такое, что пренебрегать им нельзя. Показано также , что величину удельных сил , определяющих движение вагона учожно представить в виде суммы , состоящей иг постоянной величины -¿(7" и переменной величины Ъ&^ин . Прк этом величина по амплпгуле сравнима с величиной г^/* ,

что определяет малые колебания скорости движения вагон; вблизи кривой , определенной только геодезически

профилем и постоянным значением . Малые изменения

(колебания) скорости по отношению к кривой обусловлен-

ной постоянным значением И/" , являются источником методической ( т.е. вносимой мегтодом определения ) погрешност> при косвенной оценке удельного сопротивления. Указанная погрешность тем больше , чем меньше участок измерения.

Вводится понятие интегральной оценки ходовых свойств отцепов , под которой понимается средняя величина удельного

сопротивления движению на участке между начальной точкой

контрольного участка и точкой f определенной текущей координатой

/ / / ( 1 ' tlfs • -gT J ttf(x) Cix..

s

С целью численной оценки достоверности определения ходовых свойств отцепов на сортировочной горке были проведены специальные экспериментальные исследования с использованием телеизмерительной аппаратуры и фиксацией непрерывной кривой скорости движения вагонов на осциллографической ленте. Был выполнен расчет интегральной оценки согласно < 1 > для стрелочного участка длиной 70 м и для прямого участка длиной 43.

Анализ полученных данных свидетельствует о достаточно большой величине математического ожидания ошибки , которая полностью зависит от начальной фазы процесса . При этом нельзя надеятся на какую—либо закономерность .

Показано , что в результате влияния динамических сил взаимодействия движущегося вагона и пути часто величина общего сопротивления движению на стрелочном участке может регистрироваться меньшей , чем на прямом участке.

Из изложенного анализа сделан вывод, что достоверную оценку ходовых свойств отцепов на спускной части горки получить нельзя в силу значительного влияния динамических процессов в движущемся вагоне и пути . Влияние тем сильнее , чем меньше величина удельного сопротивления движению .

В равной мере сказанное относится к оценке дополнительных сопротивлений от стрелок и кривых , расположенных на спускной части и распределительной зоне после пучковых тормозных позиций .

Используя традиционную методику оценки удельных сопротивлений^ можно проводить достоверный анализ ходовых свойств отцепов на путях сортировочного парка в условиях низких скоростей движения на измерительных участках длиной не менее 50 - 100 м .

В третьей главе излагается методика экспериментальных исследований удельных сопротивлений движению вагонов ( основного и дополнительного от стрелок и кривых ) на сортировочной горке .

Предложено уточнение известных ранее методик проведения экспериментальных исследований , которое состоит в том , что для каждого фиксируемого вагона строится уравнение энергетического баланса при скатывании с горки на всем маршруте движения :

где ^ — энергетическая высота горки в некоторой начальной точке < обычно точке , располагаемой несколько дальше точки отрыва ) , м ; iff — скорость движения вагона в начальной точке, м/с;

¡J. - энергетическая высота горки в с —ой точке по маршруту скатывания . Такими точками могут быть координаты входа - выхода из замедлителей , точки на пути сортировочного парка и другие характерные точки , выбираемые самим экспериментатором , м \

1Л •

VC - скорость движения вагона в г -он точке , м/с ;

суммарная погашенная энергия вагона на тормозных

f/f

I

rz

позициях горки , расположенных до с —ой точки м эн. в. :

f¿ — энергия погашенная за счет преодоления сил сопротивления от воздушной среды и ветра при скатывании вагона до г —ой точки , м эн.в. ;

■Uf0 — основное удельное сопротивление вагона , Н/кН ; ~ расстояние между нулевой ( начальной ) и г —ой точкой , м ;

R-fji ~ дополнительно погашенная энергия вагона, обусловленНАЯ преодолением сил сопротивления от стрелок и кривых , м эн.в. Порядок выполнения расчетов в предлагаемой методике ю^едения экспериментоо следующий:

а) пользуясь традиционной методикой, для участка пути ртирсзонного парка длиной 50 - 100 м рассчитывается реличч-

на основного удельного сопоотивления движению вагона?

о/ эассчитывается величина энеогии, погашенная на каждой тоомоэнои позиции :

о; выполняется оденет величины ''^рг Д-ПЯ всех контооль-ных точек, по маршоуту скатывания .

геэультатом расчетов являются полуменная на пути сооти-оовочного парка величина основного удельного сопоотивления движению и зависимость . :!аоактеоиэующая динамику изменения лог олнительно по г ашеинои энео г ии при пооследовании стрелок и ксивых участков пути .

& соответствии с изложенной методикой исследований дель ных с опротивлений движению автоматизированный комплекс вагоча-лабооатооии <, описание комплекса приводится в четвертой главе ) ориентировался на прием в ходе роспуска составов сигналов при проследовании вагонов по магнитным педалям , расположенным по маршрутам скатывания ( как правило 4-6 маршрутов ) , от рельсовых цепей стрелочных участков и замедлителей , от реле , фиксирующих начало торможения вагонов на позициях, и пок .заний метеостанции < скорость и направление ветра ) . Получаемые данные на машинном носителе (перфоленте) несут полную информацию как о процессе скатывания отдельных вагонов , так и о роспуске составов □ целом . Дальнейшая обработка эксперимента выполнялась в последовательности приведенной выше .

Установлено , что распределение величин абсолютных ошибок определения величин основного удельного сопротивления в эксперименте может быть описано нормальным законом распределения с математическим ожиданием абсолютной ошибки практически равным нулю и среднеквадратическим отклонением равным 0.04 Н/кН .

В четвертой главе представлено краткое описание технических и программных средств для проведения экспериментальных исследований на базе вагона—лаборатории .

Массовый характер экспериментальных исследований по установлению основных характеристик удельных сопротивлений движению подвижного состава на сортировочных горках , выполнить которые были поручены Горочно—испытательной лаборатории ДИИТа Министерством путей сообщения , потребовал разработки автоматизированного информационно-вычислительного

комплекса . функционирующего на базе вагона-лабооаторин Цель создания такого комплекса — сбор большого по объему экспериментального материала и его обработка в сжатые сроки . Поэтому , одновременно решая вопроси обеспечения других видов экспериментальных работ , выполняемых лабораторией , при непосредственном руководстве и участии автора в 1982 году была начата и к 1964 году в основном закончена разработка и внедрение в технику экспериментальных исследований

информационно-вычислительного комплекса на базе

микропроцессорных средств < ИКМ-ГИЛ ) .

Опыт эксплуатации комплекса за период 1984 - 1989 годор показал, что удалось создать достаточно гибкую и надежную систему, способную адаптироваться практически к любому эксперименту в рамках работ , проводимых Горонно-испытательной лабораторией ; представилась возможность давать более полную и глубокую оценку исследуемым процессам ; сделать труд инженеров— исследователей более творческим , производительным, привлекательным .

Значительно сократились сроки проведения и обработки результатов экспериментов. Если раньше на исследования систем автоматизированного управления расформированием состава на горках ( АРС-ЦНИИ , АРС-ГТСС и им подобных ) требовалось 11,5 года , то с внедрением ИКН-ГИЛ эта же работа выполняется в течение 3-4 месяцев , включая проведение экспериментов .

В пятой главе приводятся результаты экспериментальных исследований удельных сопротивлений движению вагонов на сортировочной горке •

Установление характеристик ходовых свойств

скатывающихся с горки вагонов выполнялось экспериментальным путем на сортировочных горках , расположенных в различных климатических зонах•

Основное удельное сопротивление движению вагонов на роликовых подшипниках. Анализ экспериментальных данных показывает , что с понижением температуры воздуха основное удельное сопротивление движению для вагонов на роликовых подшипниках не увеличивается ■

Установлено , что гистограммы распределений хорошо согласуются с законом , соответствующим гамма-распределению с

различными параметрами и И у® !

•¿г, /1-' -/в* Л = ^ / е р ~

со средним значением равным о^/у® и дисперсией

Параметры соответствующих гамма— распределений

представлены в табл. 1 .

Соответственно в табл. 2 приведены численные значения интегральных Функций распределения

Из табл. 2 видно , что величины сопротив лений движению загонов для легкой весовой категории практически не могут быть более 4,5 Н/кН . Для вагонов тяжелой весовой категории это ограничение еще жестче . Более чем 2,6 Н/кН удельное сопротивление движению тяжелых вагонов маловероятно .

Таблица 1 Параметры гамма-распределений для величин основного удельного сопротивления движению .

: Весовая ! категория вагоьз • кН Среднее значение^ Н/кН Ст^.нар. отклон.^ Н/кН о1 Р <¿1 Л 1

: до 280 ( Л) 1 ,75 0,67 6,76 3 86 7,00 4,00 !

:от 230 до 440 (ЛС) 1 ,54 0,59 6,32 4 43 7,00 4,55 :

¡от 440 до 600 ( С) 1,39 0,50 7,57 5 45 3,00 5,76 :

:от 600 до 720 (СТ) 1 ,25 0,38 11,0 3 80 11 ,0 3,80 :

: свыше 720 < Т) 1,23 0,35 12,46 , 10 13 13,0 10,54 :

Основное удельное сопротивление вагонов на подшипниках скольжения. В целом , полученные экспериментальные данные достаточно близки к ранее установленным специалистами ВНИИЖТа характеристикам распределений основного удельного сопротивления для вагонов на подшипниках скольжения .

Полученные в данном исследовании результаты сведены в табл. 3 для пяти весовых категорий вагонов. Закон распределения случайной величины основного удельного сопротивления вагонов на подшипниках скольжения можно считать нормальным.

Таблица Вероятность появления значений основного удельного сопротивления для различных весовых категорий

Интег-I ральная

Функция

Удельное сопротивление в Н/кН для категорий

ЛС

СТ

0,1 0,37 0,33 : 0,33 ! 0,40 0,43 в'

0,2 0,42 0,37 I 0,37 ! 0,44 0,46 !

0,4 0,48 0,42 : 0,41 ! 0,48 0,51 в

1,0 0,57 0,51 ; 0,49 1 0,55 0,57 в

2,0 0,66 0,58 I 0,56 : 0,60 0 , 63 Е

5,0 0,81 0,71 : 0,68 в 0,70 0,72 в

10,0 0,96 0,85 ■ 0,79 ! 0,80 0,80 в

15,0 1 ,07 0,95 > 0,88 в 0,87 0,87 !

20,0 1.17 : > 1 ,03 1 1 0,96 а 0,93 0,93 в

1 25,0 1 ,26 1,11 1 : ■ 1 ,03 ! 0,98 : в 1,03 0,98 !

! 30,0 1 ,34 I 1 , 18 1 ,09 1,03 I

I 35,0 1И2 I : 1 ,25 В 1 , 15 в 1,08 1 ,07 «

! 40,0 1 ,50 I ! 1,32 1 : 1,21 ! 1,12 1,11 :

1 45,0 1,58 I 1 1,39 1,27 ! 1,17 1,16 >

I С 50,0 1 ,66 Е 1 ,46 1 ,33 | 1,21 1,20 !

£ ! 55,0 1 ,75 I 1 ,54 1,39 ! 1,26 1 ,24 !

В 60,0 1 ,87 I 1 ,61 1,46 Е' 1,31 1 ,29 г

65,0 1 ,93 < 1 ,69 1,53 в 1 ,36 1 ,34 I

70,0 2,03 ; 1,79 1 ,60 ! 1,42 1 ,39 ;

75,0 2,12 I 1 ,88 1,69 Е 1 ,48 1 ,45 :

80,0 2,27 1 2,00 1,79 • 1 ,55 • 1,51 :

85,0 2,43 : 2,14 1,91 Е 1 ,64 1 ,59 в

90,0 2,65 в 2,33 В Е 2,06 ! 1 ,75 1,70 Е"

95,0 2,98 2,61 : 2,31 в 1 ,93 1 ,86 Ё

98,0 3,39 2,97 Е 2,61 Ё 2,14 2,05 Е"

99,0 3,68 3,23 2,83 в 2,29 2,19 ;

99,6 4,05 ■3,55 3, 10 1 2,48 ! 2,36 в

99,8 4,32 3,77 3,29 в 2,61 2,48 5

99,9 4,50 4,00 3,50 Е 2,75 2,60 Е

Таблица 3

Характеристики законов распределения значений основного удельного сопротивления для вагонов на подшипниках скольжения

Весовая Среднее значение , Н/кН ( числитель ) и

категория среднеквадр. откл. , Н/кН (знаменатель) при

загонов температуре наружного воздуха, ¿*С

выше.0 - 5 -15 -25 -35

Л 2_,60 3,05 3,40 3,60 3,75

0,81 0,87 0,95 1 ,05 1 , 13

ЛС 2, 55 2,70 3,05 3, 15

0,59 0,65 0,80 0,85 0,88

г» 1 ,70 2,10 2,30 2,50 2,60

и 0,46 0,56 0,70 0,72 0,75

ст 1 ,60 0,42 1 ,ао 0,52 1,90 0,60 1 ,95 0,61 2,00 0,63

т 1,65 1 ,70 1 ,75 1,80

0,39 0,48 0,53 0,54 0,56

Дополнительно расходуемая

энергия движения вагона на стрелках и в кривых. Величину дополнительно погашаемой энергии движения вагона при проследовании стрелочных участков и кривых отыскивали в виде зависимости , которая соответствует физической сущности процесса .вписывания подвижного состава при проследовании кривых и стрелочных участков горки :

Ь

где 7? ~ число стрелочных переводов на данном участке

горки ;

- абсолютная сумма углов поворота вагона в пределах этого участка , град. ; $ - средняя скорость движения вагона в пределах участка , м/с .

Обработка экспериментального материала показала сущестоенное различие оеличины погашаемой энергии от стрелок

и кривых для вагонов на подшипниках скольжения и подшипниках качения . Поэтому зависимость отыскивалась отдельно для вагонов на подшипниках качения и для вагонов на подшипниках скольжения .

Обработка статистического материала известными методами регрессионного анализа показала , что среднее значение удельной погашаемой энергии вагона при

проследовании стрелочных участков и кривых хорошо описывается уравнением >

А - Сп *

•У

м ( 3 )

для вагонов на роликовых подшипниках ,

- ге

П.% - * V • 'О ( 4 >

для вагонов на подшипниках скольжения .

Коэффициент вариации случайной величины ^взвешенный в целом по всем данным экспериментальных наблюдений , составляет величину " 0.34 , поэтому величина

среднеквадратического отклонения может быть получена как 1

¿5 = о.}4 .

Различие величин дополнительно погашаемой энергии при преодолении сопротивления от стрелок и кривых , "полученное в настоящем исследовании , позволяет объяснить причину частых в зимнее время остановок вагонов на подшипниках скольжения в пределах стрелочной зоны горочной горловины . Особенно это проявляется на горках с удлиненной горловиной ( дг 400 м ) , построенных или реконструированных в соответствии с действующей Инструкцией по проектирований . Причина , вызвавшая недостаток высоты этих горок^ заключается в заниженном нормативном значении величины дополнительно погашаемой энергии от стрелок и кривых по маршруту скатывания для вагонов на подшипниках скольжения . В то же время процесс постоянного уменьшения доли вагонов на подшипниках скольжения в вагонном парке страны ( в настоящее время не более 20Х ) позволяет воздержаться от рекомендации массового увеличения высоты сортировочных горок

Представлены следующие предложения по использованию полученных параметров сопротивления движению вагонов на

:сотиоовочно1'1 горке . Пои оценке высоты сортировочной горки рассматривалась задача поиска такой высоты горки , которая

обеспечит поеодоление сил сопротивления движении) вагонов при скатывании с горки с заведомо известной вероятностью , т.е.

Р(Нг

где - вероятность случаев недостатка высоты горки для

обеспечения докатывания вагонов до расчетной точки .

Если при нормальном законе распределения величины ооией погашаемой энергии за счет сил сопротивления /^Г определить высоту горки как :

А, - I

( о )

Н*

энергетический эквивалент начальной скорости скатывания ;

- среднеквадратическое отклонение величины общей погашаемой энергии , то можно утверждать , что 99. 9У. всех отцепов гарантированно будут докатываться не менее , чем до расчетной точки В ( 6 ) величина $^ представляет собой сроднее значение общей величины погашаемой энергии .

Предлагается также другой , основанный на < 6 ) , подход к расчету оценки высоты горки . Суть- его заключается в следующем .

Условие ( ¿з > можно записать в виде

нг = (/ + (7,

где ч) — коэффициент вариации случайной величины /¡ц? •

Соотношением ( 7 ) можно пользоваться для оценки высоты горки по условию докатывания вагонов до расчетной точки, задавая то или иное значение коэффициента вариации.

Учитывая , как правило , недостаточную достоверность сведений о характере распределения скорости и направления ветра непосредственно на сортировочной горке, целесообразнее иметь некоторый апробированный коэффициент вариации ^ _ и определенное правило расчета среднего значения величины ,

при котором высота сортировочной горки может обеспечить скатывание в наиболее критичных условиях .

С целью оценки величины коэффициента вариации общей погашаемой за счет сил сопротивления энергии были сделаны контрольные выборки для трех различных станций , где выполнялись экспериментальные работы . Средние значения коэффициента вариации по экспериментальным выборкам колеблются в небольших пределах , а его средневзвешенное значение составило величину равную 0,Г5 .

Поэтому при оценке высоты сортировочной горки по вор-муле . ( 7 ) рекомендуется принимать постоянный коэффициент вариации ^ = О, С5 . Основываясь на результатах анализа полученных экспериментальных данных рекомендуется также следующее правило расчета среднего значения энергии, погашаемой за счет воздушной среды и ветра. На "розе ветров" нано сится ось направления скатывания вагонов . Проводится лини«,, перпендикулярная оси направления скатывания. В полуплоскости "розы ветров" , соответствующей встречным направлениям , для каждого румба определяется величина удельного сопротивления движению от воздушной среды и ветра . В соответствии с повторяемостью ветра каждого румба рассчитывается среднее значение величины удельного сопротивления движению от воздушной среды и ветра, а также и среднее значение обшей погашаемой энергии, которое будет расчетным для соотношения ( 7 ) . Такой , взвешенный по повторяемости , подход в расчете теряемой энергии от воздушной среды и ветра , наиболее полно учитывает особенности каждой конкретной "розы ветров", сглаживая при этом недостаточную достоверность распределения скорости и направления ветра непосредственно в районе сортировочной горки.

При выполнении различных технологических расчетов с

использованием имитационного моделирования процесса

скатывания вагонов случайное значение величины основного

удельного сопротивления , подчиненное гамма-распределению , в

зависимости от весовой категории вагона ( отцепа ) можно

вырабатывать датчиком случайных чисел :

* 1

у ¿»/

где - случайное число, равномерно распределенное в интер-

вале ( О;1 ) , а параметры и следует выбирать иэ

табл. 1.

Случайную реализацию величины дополнительно теряемой энергии вагона на стрелочных переводах и кривых рекомендуется определять как : _

С<рп 'с$т г

случайное число , подчиненное нормированному гамма—распределению со средним значением равным 1,0 м эн.в. и среднеквадратическим

отклонением равным 0,34 м эн.в. ; — среднее значение дополнительной энергии , рассчитываемое по формуле < 3 ) или (4 ), а индекс 771 определяет 131 -й участок горки.

Случайное значение рассчитывается по формуле :

Величина дополнительного движению при этом равна :

удельного

сопротивления

где

Я

Л»

иГдгП = / ,

длина участка горки

для которого была

рассчитана величина

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований, представленных в диссертации,

т

получены следующие основные результаты.

1. Теоретически и экспериментально |установлено , что используя короткие измерительные участки на спускной части горки невозможно получить достоверную оценку величины удельного сопротивления движению вагонов .

2. Выполненные исследования позволили разработать новую методику проведения экспериментальных работ по установлению величин основного и дополнительного удельных сопротивлений , принципиальным отличием которой является комплексный анализ изменения начальной энергии каждого вагона на всем пути скатывания от вершины горки до момента его проследования определенной точки в глубине сортировочного парка .

3. С целью организации массовых экспериментальных исследований с участием и под руководством автора был разра-

ботам и внедрен в практику научных исследований автоматизированный информационно-вычислительный комплекс вагона—лаборатории . В плановых работах отраслевой научно-исследовательской Горочно-испытательной лаборатории ДИИТа комплекс микропроцессорных средств автоматизации экспериментальных исследований Функционирует с 1984 года с высокой надежность» и эффективностью .

4. Выполненные массовые экспериментальные исследования по определению величин основного и дополнительного удельных сопротивлений движению подвижного состава железных дорог в различных климатических зонах страны позволили установить следующее I

— величина основного удельного сопротивления движении вагонов на роликовых подшипниках в пределах до -ЗО'С не зависит от температуры окружающей среды . Закон распределения величины основного удельного сопротивления соответствует гамма—распределению ;

— величина дополнительно погашаемой энергии движение вагонов на горках при преодолении сил сопротивления нг стрелках и в кривых зависит от скорости движения вагонов V при этом резко различается для вагонов на роликовых подшипниках и вагонов на подшипниках скольжения. Для вагонов н< роликовых подшипниках величина этой энергии практически в двг раза меньше , чем для вагонов на подшипниках скольжения. Е зимнее время это проявляется в преждевременных остановка» вагонов на подшипниках скольжения в пределах стрелочной ооны<

5. Проведенные исследования позволили разработать практические предложения по расчету минимально необходимо? высоты сортировочных горок , удовлетворяющей принципу гарантированного докатывания вагонов до расчетной точки сортировочного пути , учитывая случайную природу сил сопротивлени! скатыванию вагонов .

Основные положения диссертации изложены в следующи> печатных работах :

1. Муха Ю.А. .Павловский А.И. Динамика скатываниз отцепов с горки и проблема оценки их ходовых свойств . -Е кн.: Механизация и автоматизация сортировочного процесса нг станциях . -Днепропетровск < Труды ДИИТа , вып. 216/14 ) , 1981 . -с.37-47.

2. Павловский А.И. О погрешностях оценки ходовы;-свойсто отцепов на измерительном участке . -6 кн.: Механизация и автоматизация сортировочного процесса на станциях . -Днепропетровск ( Труды ДИИТа , вып. 216/14 ) , 1981 . -с.61-63.

3. Муха Ю.А. , Павловский А.И. О достоверности оценки ходовых свойств отцепов на сортировочной горке . -В кн.: Механизация и автоматизация сортировочного процесса на станциях . Межвуз.сб.научн.ст.,ДИИТ,-Днепропетровск, 1933. -с.36-48.

4. Муха Ю.А., Павловский А.И. Проблема оценки ходовых свойств скатывающихся с горки отцепов при автоматизации сортировочного процесса на станциях . -Тез.докл.научн.-техн. кон». -МИИТ, -М. , 1983, вып. 736. -с. 9-12.

5. Павловский А.И. О характере динамических процессов системы "вагон-путь" при скатывании отцепов с сортировочной горки ( методика обработки экспериментальных данных ). Днепроп. ин-т инженеров в.-д. трансл. -Днепропетровск, 1933. -Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 13.04.83, N2090.

6. Пуха Ю.А., Павловский А.И. Проблемы проектирования , механизации и автоматизации сортировочным горок сети железных дорог. -В км.I Осмоэиыэ направления усиления технического оснащения и соэероэмстооэания технологии работы сортировочных станций . -Тез.докл.научм.-тохн.соэся. -Сзсрдлооск, 1985 -с.Ю-14.

7. Обшив принципы управления роспуском составов и скатыванием отцепоо в автоматизированной системе управления расформированием составов на горкам . / Пуха 13.А., Бобровский В.И., Павловский А.И., Куратор А.А /. -В кн. г. Пути созершенствования перевозочного процесса и управления транспортом . Материалы Всесоюзной научно-технической конференции , Гомель, БелИИЗТ« 1933. -С.32-04.

8. Пума П.А., Павловский А.И. Оценка влияния достоверности информации о кодовых свойствах отцепов на некоторые качественные Показатели сортировочного процесса . -В кн.I Вопросы просктирсзениэ и организации работы железнодорожных станций и уалоэ . ~ Ма»ауо.=б.нгучн.ст., Новосибирск, НИЙЯТ, 1987. -с.47-33.

Детоматиоиоовамный информационно-вычислительный комплекс вагона-лаборатории / Павловский А.И., Бондареико , Горбачева И.А., Громов в.И. /. -В кн.I Совершенствование технических устройств и технологии управления процессом .расформирования составов на

сортировочных станциях . Межвуа.сб.научн.ст. Днепропетровск, ПИИТ, 1986. -с.5-13.

Л49174 Подписано к печати 21.11.39 г.

Формат бумаги ¿0x90 1/16 Объем 1,5 п.л.

Эакао 673 Тираж 100 >кэ.

Типография ВНИИЖТ, 3-я Мытищинская ул., д. 10