Оценка качества движения в прямой

Оценка критической скорости рельсового экипажа

Для всех железнодорожных экипажей наблюдается явление нарастания колебаний виляния колесных пар и тележек с увеличением скорости движения. При достижении экипажем некоторого характерного значения скорости амплитуды колебаний колесных пар достигают уровня, при котором происходят регулярные удары гребней колес о рельсы, что повышает вероятность схода колесной пары с рельсов.

Для оценки этой характерной скорости (критической скорости) необходимо проводить исследование движения экипажа по прямому пути без неровностей, задавая при этом начальное возмущение на колесных парах. Обычно в качестве начального возмущения используется небольшое (2–3 мм) поперечное смещение колесной пары, которое задается в качестве начальных условий уравнений движения. Используемая модель пространственных колебаний экипажа должна учитывать все нелинейности характеристик элементов связи.

Если результаты численного интегрирования показывают, что при движении с заданной скоростью начальные возмущения движения колесных пар затухают до нуля, то развитие интенсивных колебаний с ударами о гребень при этой скорости невозможно, движение экипажа устойчиво. Если начальные возмущения переходят в колебания постоянной амплитуды (рождается так называемый предельный цикл), и при этом не происходит ударов о гребень, то соответствующая скорость движения может быть выше критической. Для принятия решения в этом случае необходимо рассматривать движение по пути с неровностями. Если же начальные возмущения приводят к раскачке колебаний колесных пар, то движение с соответствующей скоростью неустойчиво.

В процессе эксплуатации подвижной состав, его груз, пассажиры и путевое полотно испытывают вибрации, источником которых в основном являются изменения геометрии пути или «неровности» пути. В настоящее время в России приняты следующие показатели ходовых качеств экипажей на прямом участке пути:

- вертикальные и поперечные ускорения кузова вагона над шкворнем;

- коэффициенты плавности хода (по Шперлингу);

- коэффициенты динамики ступеней подвешивания;

- коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса;

- рамные силы, действующие на колесную пару;

- вертикальные и поперечные силы, действующие от колеса на рельс.

Предельные значения показателей обычно задаются нормативными документами.

Для оценки показателей ходовых качеств необходимо проводить исследование движения экипажа по прямому пути с неровностями, соответствующими его текущему состоянию. Для численного интегрирования уравнений движения неровности задаются функциями расстояния (или времени). В программном комплексе MEDYNA предусмотрено задание неровностей в виде аналитических функций, например, синуса, квадрата синуса, или в виде табличных функций (реально измеренных на пути), аппроксимированных сплайном. Для подструктуры «колесная пара – путь» используются три вида неровностей:

- отклонения вертикального профиля пути;

- возвышение одного рельса над другим;

- поперечное отклонение оси пути.

Результатом численного интегрирования уравнений движения являются дискретные функции переменных системы, их производных, усилий и деформаций в связях, которые позволяют вычислить показатели ходовых качеств вагона. Максимальные (или минимальные) значения показателей обычно определяются статистически с вероятностью 97 %.

Дата добавления: 2014-11-16