автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование поглощающего аппарата автосцепки для обеспечения комфортности перевозок пассажиров в длинносоставных и высокоскоростных поездах

П5 ОД

•р ^ На празах рукописи

БЕХНЕЗ Влалгикр Кгсрегкч

СОВ£РПЕНСТВОВАШ!Е ПОГЯ*ЗАЩЭГО АППАРАТА АВТОСЦЕПКИ Д»Я ОБЕСПЕЧЕНН КО^гОРТШЛТ! ПЕРЕВОЗОК ПАССАГКРОЗ В ДБЕНОСОСТАЗННХ Я в&хтяюрсспшх ПОЕЗДАХ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 03.22.07 - Подвижной состав железных дорог

и тяга поездов.

АЗТОР

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических на/к

Москва - 1895 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте ¿елезнодорогного транспорта (БНИИЯТ) Министерства путей.сообщения РФ.

НЬучныЯ руководитель: Кандидат технических наук

Черкашин D.M.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Кеглин Б.Г. (БИТМ) Кандидат технических наук Кузнецов A.B. (ГосНИИВ) Ведущее предприятие: АО "Тверской вагоностроительный завод"

Эгднта состоится "¡2* 1996 г. в 13.00 на за-

седании Диссертационного совета Д114.01.02 при Всероссийском научно-исследовательском институте велезнодоронного транспорта по адресу: 129851, г.йоскза. 3-я Иытивданская ул., д. 10.

С диссертацией коено ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ' 1996 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью. просим направлять в адрес Диссертационного совета.

Ученый секретарь Диссертационного совета. Доктор технических наук

П. Т. Гребенюк

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность проблемы.

В последнее время, в связи с изменением экономической ситуации в стране и возникновением проблем 5 нансирования и окупаемости галезнодорожного пассажирского сообщения неотложной проблемой стало повышение конкурентоспособности яелезнодорож-ного транспорта в области пассажирских перевозок. решения этой задачи наряду с повышением скоростей'движения поездов и длины поездов важнейшее значение имеет обеспечение комфорта -пассажиров и. в частности, снижения беспокоящего воздействия вибрации вагона.

Обе тенденции - повышение длины поезда и скорости его движения - изменяют уровень продольных сил и ускорений при переходных рекимах движения, которые влияют на виброкомфорт пассажиров. Это, в свою очередь, вызывает необходимость установления повышенных требований", предъявляемых к амортизирующим устройствам - поглощающим аппаратам автосцепки.

Прежде всего необходимо усовершенствовать методы оценки влияния основных параметров поглощающих аппаратов на динамику поезда для выбора их оптимальных характеристик и конструкций.

Однако, до настоящего времени на железных дорогах РФ не существует единой обоснованнной методики проведения такой оценки, в связи с чем основные параметры поглощающих аппаратов. регламентированные различными нормативными документами на их разработку, изготовление и эксплуатацию, существенно различаются медду собой.

Цель работы заключается в установлении критериев оценки характеристик поглощающих аппаратов автосцепки и оптимизации их основных показателей для повышения комфорта пассажиров, а также обеспечения возможности повышение длины поездов на пас-саяиронапряже.чных направлениях и организации скоростного движения.

Научная новизне .заключается в следующем:

Предловена система критериев оценки динамических качеств пассакирских вагонов при действии продольных сил. позволяющая выполнять оценку виброкомфорта пасса«иров к вклсчаваая номинальные уровни ускорений для различных частотных диапазонов, а такие «налу оценки комфортности по соотновении кс действительного и номинального значений ускорений.

Разработана методика получения интегральной оценки комфортности кс по всему спектру частот продольных колебаний с использование* упомянутой системы критериев, включающая гармонический анализ колебаний н определение коэффициентов кс для ка«дой гармоники.

Уточнена модель работы резинометаллического поглощавцего аппарата введение* в нее математического описания линии нагру-вения после неполной разгрузки, характеризующей релаксационные свойства резины как рабочего тела, а так«е заменой детерминированных значений основных показателей аппарата нормально распределенными случайными величинами.

Разработана программа моделирования переходных реяимов движения пасса«ирского поезда с определением коэффициента комфортности кс для ка»дого вагона, а таме максимального и среднего значений кь по составу, позволяющая выполнять оценку влияния параметров поглоаавцего аппарата на комфортность пас-саниров и определение оптимальных значений параметров.

Практическая ценность определяется реяением следуюцих задач:

Разработана программа и методика оценки эффективности поглощащих аппаратов автосцепки пассажирских вагонов.

Установлена целесообразность исключения начальной затяжки

поглонаюших аппаратов вагонов, оборудованных буферами. ' что

I

обеспечит повышение комфортности пассажиров при продольных колебаниях, а также упрощение технологии изготовления и.установки поглошаших аппаратов на вагон.

Определены оптимальные значения основных параметров резинонеталлического поглопаюшего аппарата для высокоскоростного поезда, не оборудованного буферами.

Разработаны предложения по совергенствованию резинонетал-лического поглоЕээзего аппарата бескорпусной кокстрзтспки для повышения зашиненности вагона и пассажиров при нештатных ситуациях.

Реализация результатов работа.

Результаты работы использованы при разработке:

- Технических требований на пассахирский загон для поез-доз сообщения Носкза - Санкт-Петербург со скорость» движения до го о кн/ч;

- Корн для расчета и проектирования механической части несакохоиш пассажирских вагонов колеи 1520 нн с конструкционной скоростью до 250 кн/ч;

- Инструкции по техническому обслуживанию и эксплуатации соорухений, устройств подвихного состава и организации движения на участках обращения яасссагирских поездов со скоростью 141 - 200 кн/чг

- Технического задания на разработку азтосиепного устройства хесткого типа для пассажирских вагонов железных дорог ипс Р$ холей 1520 кн.

Апробация работы.

Основные результаты работа долохены на:

- научно-технических совесаниях отделения вагонного хозяйства ВНШТа (1993- 1995ГГ.); ,

- технических совешаниях Главного пассажирского управЛ-

низ МПС ( 1994—1995гг,);

- технических совещаниях "Тверской вагоностроительный завод".

' Публикации. Материалы диссертации излояены в 4 печатных трудах. По теые работа получена 2 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, закличения к списка литературы. Материал диссертации излояен на 108 стр. машинописного текста, ссдервиг 12 таблиц, 38 рисунков, список-литературы из 84 названий.

С0ДЕР8ЙЙНЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности выбранной темы исследования. Разработка критериев оценки показателей работы поглодавших, аппаратов автосцепки позволит оценить виброкомфорт пассаяиров. На основе такой оценки возмонно совериенствованке и создание новых поглочавцих аппаратов для существующих и перспективных условий эксплуатации, связанных с увеличением длины поездов и организацией скоростного двивения пассажирских поездов.

В первой главе диссертации излокен обзор отечественных и зарубекных теоретических и экспериментальных исследований работы поглощающих а паратов различных конструкций, а такве оценки их влияния на продольнув динамику поезда.

Теоретическое исследование переходных реаимов двиаения поезда было начато Н.Е.Вуковскни. дав«ии полное ре«ение задачи дла ре«ика троганкя поезда с места и начала его двоения при сквозной упрям, а такхе предлокивиик формулы, позволявшие определять продольные асилия при натянутых и провисвих сцепнах.

используя две расчетные схемы поезда - упругую нить с грузон на конпе. а такте сист,ену твердых тел, соединенных уп-ругини связями, хуковский показал волновой характер распространения продольна колебаний в поезде.

Используя предлохенну» непрерывную "одедь исследования режима троганиа поезда выполняли А. И. Годьлкий-Цвирко, Н. К. Квирквелия. Л.Е Гварамадзе, В. й.йгсников и Т. Л Городецкая. Двихенне по переломан профиля пути с той же иод елью к-"следовали С. в. зершясий, С. А. Богомолов, н. и Протодьяконов я С. А. ВольФсон, а реям торнохения - ф, в. Флорстсий и А. И. Стука-лов.

с использованием дискретной модели рехгаш трогания и торнохения поезда рассматривались Т. А. Горояепхой А.И. йихалевс-кий и Б. Л. Карвапхий.

В работах, проведенных в. А. Лазарянон, шш учета диссипа-тивнкх свойств поезда.как системы последний рассматривался как упруговязкий или упругий стержень с гистерезисом, что позволило получить результата, качественно согласушиеся с результатами натурных экспериментов.

Зазоры в упряги впервые были тени А.У.Галеевым и С. н. Ператен, предлохившини различные упрошенные схеш растянутых и саатых кехвагснных связей для различных рехинов движения поезда.

В то хе врекя в ШТе была создана электрическая модель упряги с зазорок , которая, в частности, позволила решать задачи по изучению динамики неоднородного поезда.

Нелинейные характеристики упряхп били рассмотрены Н. А. Панькинын, предлохиЕгин использоваиие методов газовой динамики.

Исследования на АЕЯ и Ш проводили В. А. Лазарян, С. В. Дувалян, Е.п. Блохин, л. А. Ианаякин, ю.н. Черкаиш, п. т. гребенюк, Б. Г.кег-лян, К. Г. Барбас, Е. л.Стамблер и другие. В этих исследованиях решаются задачи моделирования дзихення поездов с использоваци-

е

ем больших возможностей ЦЗЛ - решения систенн нелинейных диф-Ференцкалькык уравнений еысокого порядка на достаточно большой отрезке интегрирования. уточнения математического описания силовых характеристик нехвагонных соединений и внешних сил, действутих на поезд. »

За рубеяон теоретическими исследованиями продольной дина-кики занимались А Тердина, А. Блох, А. Лакге. О. Вихандер. А. шелле. Дх.нартин. Е.Лоу» в.к. гарг и другие.

Также в главе изложен обзор испытаний грузовых и пассажирских поездов, шзолненно под руководство« с. в. вершшского. В. А. Лазаряна л Е Никольского, О. г. Бойчевсхого, п. т. гребенюка. А. А. Львова.

Во второй главе рассмотрена конструкюш и характеристики известных типов поглоааших аппаратов пассажирских вагонов, показано преимущество односекгаоцньа резинонеталлическкх пог-лошаших аппаратов. Приведены результаты сравнительных статических и динамических испытаний отечественных поглооаших аппаратов пассажирских вагонов.

На основании результатов испытаний в качестве базового образна для совершенствования конструкции выбран односекиион-ный резинометаллический поглошаюший аппарат бескорпусноя конструкции Р-5П, обеспечивают® наибольшую энергоенкость аппарата при прочих равных условиях.

По резудьтатан выполненных испытаний резинонеталлических элементов аппарата Г-5П установлено, что этот аппарат ножет выполнять Функции аварийного анортизатора. обеспечивая дополнительное поглощение энергии при сверхнормативной деформации аппарата вплоть до разрлаения элементов. Реализация таких возможностей аппарата возможна при незначительных конструктивных изменениях ударной розетки, ограничивающей ход аппарата.

По результатам статических испытаний установлено, что.при увеличении полного хода аппарата до 135 нн энергоемкость Уве-

личизается до 85 кДе, а сила составила 2.3 МН. Разрушение элементов при этом не происходит.

При динамических испытаниях установлено, что максимальная энергоемкость до разрушения резиноыеталлических элементов превышает 200 кДж, а сила при этом составляет более 3,5 МН. что свидетельствует о целесообразности увеличения максимального хода поглощающего аппарата Р-5П.

В третьей главе изложена методика исследования, вклачающая

- методику моделирования переходных режимов движения по-'

езда:

- разработку уточненной математической модели мегвагонной связи с резинометаллическим поглощающим аппаратом;

- выбор критериев и разработку методики оце :ки динамических качеств пассажирских вагонов, на основании которой возможно выполнять оценку основных показателей работы поглощающих аппаратов по восприятию продольных ускорений пассажирами.

Поезд в настоящей работе представлен в виде одномерной цепочки твердых тел. соединенных иезду собой нелинейными упругими связями, содергащими зазоры в контура и упряги автосцепного устройства. Двигение поезда как дискретной многомассовой системы описывается системой дифференциальных уравнений

V; - (Pi -PLt1 +Fj )/m¿ 1-TÑ

<?;- V;.# -Vt l-Zjl (1)

где H - число экипажей в поезде;

X;, V¿ - координата и скорость центра масс 1-го экипажа; q^-x^-x^.q;- абсолютная деформация и скорость деформации меавагонного соединения; P¿- усилие в межвагонном соединении; Fj- суммарная внешняя сила, действующая на экипаж; m¿- масса экипажа.

Для моделирования работа нежвагонной связи пассажирских вагонов нами использовались Фактические силовые характеристики резивоиеталлического догдоаашего аппарата тала Р-5П, получений при статических и ударных испытаниях опытных образпов и приведенные в главе 2. Быбор этого аппарата в качестве базового объекта обосновывается его нандучшинк энергетическими показателем. а также конструктивный» преинлгесгвани.

Линии нагружения и разгрузки представляют собой сенейство кривых и иогут быть описаны системой уравнений

PH=f (ч.ч. .Poi;

. РР:ССЧ,Чг,Р2>,

где Рн. Рр - силы при нагрухении и разгрузке аппарата;

ча.Р2 - деформация и усилие в конент начала разгрузки аппарата! "

ч,.Р/ -. дефориапия и усилие при неполной разгрузке аппарата в нонент начала повторного нагрухения; q - скорость нагружения аппарата; Ро - усилие начальной затяхки аппарата.

Осиовное отличие данной модели от известных заключается в Форне линии нагружения после неполной разгрузки. У резиноие-таллических аппаратов, вследствие релаксационных свойств резины, линия нагружения после неполной разгрузки аппарата постепенно приближается к первоначальной линии нагружения. без скачкообразного увеличения силы до достижения уровня линии нагрухения, которое наблюдается у пружинно-фрикционных погло-шаишд аппаратов.

Скачкообразный переход от линии разгрузки к линии нагружения в известных моделях в соответствии с уравнением eis вместе с увеличением силы Р,- вызывает соответствующее -скачкообразное изменение продольного ускорения % на этом.шаге интегри-

ровання. На последующих шагах возрастает Р/,г, вследствие чего ускорение V; снижается до первоначального уровня. . возникающие таким образон Фиктивные ускорения (с относительно высокой частотой) по амплитуде сравнимы с Фактическими и могут в отдельных случаях превышать их. что не позволяет считать правонерны-ки какие-либо опенки виброконфорта пассажиров, сделанные на основании расчетов с использоваяиен таких моделей для резино-неталлического поглошашего аппарата.

Уточненная недель кегзагонней связи пассажирского поезда, вйючахеая резинонетзлический поглоиаетш аппарат и буфера, учитываемая зазоры з упряжи описана следушини уравнениями:.

г Р

Р<1,4) =

лри ож 5;

при (<?<|ч- <5/2|*<5У2<Д+<5) Л 1ч-4)>0 /\ < ) ; •

при £/2\*$/гф8)Мч-Ч)>0 А

«г<

♦ РЧ

при (<г< |ч- б/г(♦ о/г<4+3) мч'чно

где 5-(Бип!2гЧ-<1<))М} ♦

с^ {4*4.-1, )• о. 5- мм

р" ' 1а •евчъ-^ч-о.З'Я-гёимчМ)!*««,!) ♦ СО-(|Ч-0,5-£'(81ВП(ЧМ>{♦*<>))] « (1^-4);

р"4: Р, ♦ -(а » елр[Ь-(^р-«(<1-<1,П1 . ♦

«и*

Со

.,А=-11.

А + X«

Рр = 0,6-СО-ХО ♦ (Р2- 0,6-СО-ХОЬ

1 -пр

4-0,5 .(81п»(Ч)мЛ*

»

-0,5 (81ВП(Я)*1)/, здесь

Рн. рр - силы пра аагруаении и разгрузке аппарата;

ч. 4 - деформация и скорость дефорнашш нехвагонной связи;

' Хо - начальное поджатое аппарата;

Со - жесткость аппарата при кат деформациях резины; $ • зазор в кехвагонной связи; Д • максимальная деФорнация нехвагонной связи;

дефорнаш и усилие в момент начала разгрузки аппарата;

ч<(Р(- дефорнадия и усилие при неполной разгрузке аппарата в конент качала 'повторного нагрухения; £ - вязкая составлявшая реакции резины; И.' - коэффициент полнота линии разгрузки; с**- жесткость буфера при работе двух последовательно

расположенных пружин; С**- жесткость буфера после закрытия одной пружины.

При использовании поглошаюшего аппарата р-5п и буферов с одной заневоленной пружиной параметры приведенной модели нехвагонной связи пассажирского вагона имеют следующие значения: Со = 200; а = 0.0154; Ъ : 49.5; р • 0.19; 6 • 0.05; й = 0.2; Пр = 0Л8; с?*? И, 5; V 0,1С.

В базовую нодедь поезда кроне уточнения описания работы погдосашего аппарата внесена также следующее изнеаение. Основные показатели иехвагонкых связей, влиявшие на продольную нагрухенность вагонов, задающиеся в базовой программе детерки-ккровакнымк значениями, в данной работе задаются ¿тайники величинами, распредеденныки по норнальнону закону распределе-

ния. Это позволило почнить влияние варьируекых показателей и исключить возможность резонансных явлений при неблагоприятных сочетаниях внешних нагрузок, такая модернизация выполнена с использованием следующей пропедуры: For I:=1 to Ы Do >

Bee in

Xo::Fo/Co

Xr;= Random;

Rx: =SQRT(2"Ln(l/Xr) )«C0S (2»P1»X); •i Xnorm(i]:=Xo«Ri«SignaX;

X: :Xr;

Cr:: Random;

Rc;--SQRT(2»Lnii;cr))«cos(2»pi*c>:

Спогш[1]: :Co*Rc'SlsffiaC;

C;:Cr;

PonorntlJ:--CnormClJuXnoroti]; end;

где Xo, Co, Po * ветермикированкые значения линейной величины начальной затахки, жесткости аппарата на начальном этапе деформации и усилия начальной затяжки;

Хг. Сг - ел/чайное равномерно распределенные значения линейной величины начальной затяжки и жесткости аппарата;

Xnom Спогш. Ропота - случайные значения линейной величины начальной затяжки. жесткости аппарата на начальной этапе деформации и усилия начальной затяжки.' / распределенные по нормальному закону со среднеквадратическини отклонениями sismax и sismac.

В связи с отсутствием в настоящее вреня обзепрння-шх критериев и методик оденкн динамических качеств пассажирских .вагонов при действии продольных сил, по результатах анализа известных критериев а методик оценки вертикальных и поперечных колебаний в работе предложена система критериев опенки динаш--

ческих качеств пассажирских вагонов; позволяющая вщпиягъ оценку виброкомфорта пассажиров по амплитудно-частотной характеристике продольных ускорений. В качестве критериев.приняты номинальные уровни ускорений для различных частотных диапазонов, а также икала оценки комфортности по »соотношению К действительного и номинального значений.

в качестве номинального уровня приняты следшзие значения ускорений; в диапазонах частот 1 * 0,5... 1 Ги - х = 1 н/сг, при { : 1...4 Гц - X г 1/{ к/с1, при 1 = 4. . . 15 ГЦ " X = 0. 25 н/с2-, при í = 15, ..бОГд-х : 0,01бб«£ м/с2. Соотношение действительного и номинального значений Кс< 1 соответствует очень хорошей комфортности, Кс= 1...1.5 - хоровей, Кс= 1,5...2 удовлетворительной, 2...3 - плохой, кс> 3 - очень плохой.

Для использования предложенной системы критериев при оценке результатов моделирования движения поезда и натурных поездных испытаниях разработана методика получения интегральной оценки комфортности Кс по всему спектру частот продольных колебаний. Она содержит гармонический анализ колебаний.и определение коэффициентов для каждой гармоники.

Для выполнения гармонического анализа колебаний реализация х(0 раскладывается в ряд фурье с использованием алгоритма быстрого преобразования фурье ;БПФ).' Затеи по амплитудам ускорений для каждой гармоники с частотой в интервале 0,5... 60 Гц (в котором определяется виброкомфорт пассахпггв) определяется интегральный коэффициент комфортности по Формуле

где А¿- амплитуда гармоники с частотой

Аном; - номинальная алслигуда ускореюя колебаний

с частотой {;, соответствующая очень -хорошим условиям комфорта.

Использование в предлаганмой методике отношение квадратов амплитуд вместо отношения амплитуд определяется основным свойством ряда Фурье - минимумом среднеквадратической ошибки, в связи с чей сумма квадратов амплитуд всех гармоник процесса и квадрат амплитуды исходного процесса практически равны. Сумма амплитуд этих гармоник при этом монет значительно превышать амплитуду исходного процесса.

На основании предложенной системы критериев и методики оценки комфортности разработана программа моделирования переходных режимов двиаения пассажирского поезда с определением коэффициента комфортности кс для каэдого вагона, а также максимального и среднего значений к< по составу, позволяющая оценивать влияние параметров поглощающего аппарата на комфортность пассажиров и определять оптимальные значения этих параметров.

В четвертой главе излоаены результата моделирования переходных режимов двиаения пассажирских поездов, в том числе длинносоставного и высокоскоростного. В процессе моделирования варьировалось усилие начальной затяжки аппарата, а для высокоскоростного поезда, кроме того, плопадь резинометаллических элементов и высота комплекта элементов.

Варьирование, этими параметрами основывалось на результатах известных исследований, показавших, в частности, что усилие начальной затяжки является одним из наиболее значимых параметров силовой характеристики поглощай®« аппаратов автосцепки. определяющих уровень продольных ускорений при переходных режимах движения пассажирского поезда. а следовательно, и комфортности пассажирских перевозок.

Однако, в настоящее время нет единой точки зрения на оптимальный диапазон усилий начальной затяжки. В различных исс- -

ледозаниях и нормативных документах в качестве оптимального значения устанавливаются несозвадашие ее уровни - от 18 до но кн. Фактические усилия начальной затяжки в эксплуатации находятся з диапазоне 0... 120 кН.

Столь большой разброс у современных поглошаших резнконе-таллических аппаратов обусловлен иирокин полем допусков на изготовление резкнометалдичесхих амортизаторов (¿2 нн на один амортизатор или ¿30 нм на комплект), значительным разбросом твердости резины (65... во НБп) и. следовательно, ее жесткости, а также изменением ее механических свойств при старении.

Из сказанного видна актуальность приведения з соответствие Фактических 'значений затяжки у выпускаемых в настоящее время резинонеталлических аппаратов и требований нормативно -технической документации, что но жег бьггь выполнено либо путем внесения изменений з конструкторскую документацию с дельп уменьшения допусков на изготовление и разброса твердости резины, либо расЕИреннем диапазона досускаеных усилий начальной затяжки, если это не вызовет значительного ухудшения виброкок-форта пассажиров.

. Влияние на виброконфорт пассажиров других показателей работа аппарата (жесткости аппарата на начальном этапе сжатия, усилия закрытия, а также относительной деформации резины при полном ходе аппарата), определяющих Форму его силовой характеристики^ оценивается только для высокоскоростного поезда, т.к. для поглопаших аппаратов пассажирских вагонов обычней эксплуатации, в том числе длинносоставнкх, габарита комплекта амортизаторов определялись из условия обеспечения максимальной энергоемкости аппарата с цель» зашли вагона от повреждений при нештатных ситуациях (например соударениях вагонов при на-невровых операциях со скоростью, превышающей допустиную). Снижение плошади или количества резинонеталлических элементов (определяющих жесткость, максимальный ход и усилие -закрытия аппарата) вызовет уменьшение энергоемкости аппарата, ' что Уве-

личит повреждаемость вагонов. Увеличение этих параметров при стандартных габаритах кармана невозможно.

На основании сказанного, в данном разделе анализируется возможность корректировки нормативных документов по усилию начальной затякки поглощающих аппаратов. С этой целью рассмати-вается продольная нагрузенность вагонов при некоторых наиболее тяжелых переходных режимах движения пассанирского поезда.

Оценка результатов моделирования выполняется по предложенной методике, в соответствии с которой сначала производится расчет коэффициента комфорта к( для каздого вагона поезда, а затеи определяется максимальное и среднее по поезду значения комфортности.

Усилие начальной затяяки Ро в расчетах варьировалось в диапазоне 0...120 кН для поездов обычной эксплуатации и 0..'. 100 кН для высокоскоростных поездов. Площадь и количество резинометаллических элементов для высокоскоростного поезда варьировались в диапазоне 0.5...1 от соответствующих значений поглощающего аппарата Р-5П. •

По результатам математического моделирования переходных режимов движения пассажирских поездов установлено, что наилучшие условия комфорта пассажиров как в поездах обычной длины, так и в длинноеоставных, обеспечивается при усилии начальной затяжки поглощающего аппарата автосцепки не Солее 25...30 кн. Постановка поглощающего аппарата на вагон без начальной затяз-ки (с зазором) обеспечит наилучший уровень комфорта пассажиров. упрощение технологии сборки аппарата, а такяе возкояность постановки и снятия аппарата с вагона без применения специальных приспособлений.

Установлено, что уровень шума в поезде, вызванного ударами поглощающего аппарата об упоры, практически не изменится.

1в

Зависимости максимальных и средних по- поезду козМидиентов

комфортности кс от усилия начальной затяхки Ро а) К.

ж

41 0 и 1> ■ Рп

' / ^

\ —-

N

т

40

ъ. кч

о 40 §5

Рис. 1

а - полное сяухебное ториогеняе; б - экстренное торио*ение: в - троганяе и набор тяга; 1,2,3 - каксккальш:- значения Кс для поезда из 16. 25 и 32 вагонов; 4.5.6 - средние по поезду значения кс для поезда аз 16. гь и 32 вагонов

вследствие выборки зазоров в автосцепном устройстве буферами.

По результатам моделирования движения высокоскоростного поезда определены оптимальные значения основных параметров ре-зиноыеталлического поглодавшего аппарата для поезда, не оборудованного буферами, обеспечивавшими выборку зазоров в автосцепном устройстве пассагирских вагонов обычной эксплуатации. При этом рекомендовано усилие начальной затязки аппарата 5...10 кН, максимальная сила сопротивления при саатии на полный ход - 0.8 НН, максимальный рабочий ход 65...70 нн, динамическая энергоемкость при силе 0.? SH - Î? кДз.

В заклвчении приведены следувцие выводы и предложения.

1. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований показателей работы известных поглоааяцих аппаратов пассазирских вагонов установлено, что суцествунзциы усло.виян-,эксплуатации а наибольпей степени удоэлетзоряпт одко-секционные резиноиеталяические аппараты бескорпусной конструкции' типа Р-5П, имевшие наибольшую энергоемкость, исклвчапцие возмоаность заклинивания, а такяе, при незначительных конструктивных изменениях ударной розетки, обеспечивавшие наденнуз защиту загона и пассажиров при внеататных ситуациях.

2. По результатам анализа известных критериев и методик оценки вертикальных и поперечных колебаний предлоягна система критериев оценку динамических качеств пассаирских вагонов nptr действии продольных сил, позволявшая выполнять оценку вибро-комоорта. В качестве критериев приняты номинальные уровни ускорений для различных частотных диапазонов, а такхе вкала оценки комфортности по соотноаенип ^действительного а номинального значений.

В качестве номинального уровня приняты следувзие значения ускорений: р диапазонах частот f = 0.5..Л Гц - х = 1 м/с*, при f = 1...4 Гц - X г i/f »/с*. при f = 4...15 Гц - х = 0,25

го

и/с2, при Г ; 15...60 Гц - х = 0,01-66^ м/сг. Соотновение действительного и номинального значений кс< 1 соответствует очень хорошей комфортности; кс= 1...1.5 - хорошей, кс= 1.5. .,2 - удовлетворительной. кс= 2...3 - плохой. кс> 3 - очень плохой.

3. Разработана методика получения интегральной оценки комфортности к<_ по всему спектру частот продольных колебаний с использованием упомянутой системы критериев, включающая гармонический анализ колебаний и определение коэффициентов ксдля каядой гармоники.

4. Уточнена модель работы резиномсталлического поглоцэе-®его аппарата введением в нее математического описания линии нагрунения после неполной разгрузки, характеризующая релаксационные свойства резины как рабочего тела. Основные показатели модели задаьтся нормально распределенными случайными величинами.

5. Разработана программа моделирования переходных реяиыоз движения пассавирского поезда с определением коэффициента комфортности кс для каядого вагона, а такке максимального и среднего значений кс по составу, позволявшая оценивать влияние параметров поглощасцего аппарата на комфортность пассаЕиров и определять оптимальные значения этих параметров.

6. Установлено, что для повышения комфортности пассаеиров при продольных колебаниях целесообразно исключить началььув затяЕку поглоцаючих аппаратов вагонов, оборудованных буферами. Это обеспечит текше упрокение технологии изготовления и установки поглоцаюцих аппаратов но вагпн.

?. Определены оптимальные значения основных параметров резинометаллического поглосавиего аппарата для высокоскоростного поезда, не оборудованного боковыми буферами. При этом рекомендуется усилие начальной затяхки аппарата 5... 10 кН, максимальная сила сопротивления при схатии на полный ход - 0,6 МН, максимальный рабочий ход 65...70 мм. динамическая энергоемкость при силе 0.7 ИН - 17 кД».

8. Уточненные по результатам исследований значения основных параметров поглощающих аппаратов автосцепки пассажирских вагонов использованы в нормативных документах МПС РФ на разработку и эксплуатацию пассажирского железнодорожного подвижного состава.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беляев В.И. Выбор критериев оценки динамических качеств пассажирских вагонов при действии продольных сил // Вестник ВНИИЯТ. 1992.. N.7.. С. 42-46.

2. Беляев В. И.. Каркачева Н.С. Исследование влияния усилия начальной затяжки поглощающего аппарата автосцепки на комфортность пассажиров // Вестник ВНИИЯТ. 1994.. N. 8., С. 31-35.

• 3. Автосцепные устройства яелезнодорожного подвижного состава / Коломийченко В. В.. Костина H.A.. Прохоренков Б.Д., Беляев В. И. - М.: Транспорт. 1991, С. 78-94.

4. Беляев В.И. Поглощающий аппарат автосцепки железнодорожного транспортного средства. Авт. свид. N. 1234257. Бюллетень, "Открытия и изобретения". 1986.. N20, С.16-17.

5. Беляев В.И.. Феоктистов И.Б.. Завьялов В.Д. Механическая автосцепка. Пат. по заявке N. 93034769. pea о выдаче от 29.09.94г.

6. Беляев В.И. Повышение комфорта пассажиров в длинно-составных и высокоскоростных поездах // Деп. в ЦНИИТЭИ К. 5991-ЗД95.