ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Компьютерное моделирование движения подвижного состава

 

Лохматов Алексей Анатольевич,

аспирант кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» Московского института инженеров транспорта.

 

Современный подход к разработке любой технической системы, имеющей механическую часть, предполагает выполнение теоретических исследований её поведения в условиях, приближенных к реальным. Наиболее распространенным в настоящее время методом исследований на стадии проектирования системы или машины является метод компьютерного моделирования. Основу этого метода составляют математическая модель и программные средства.

В настоящее время существует несколько известных программных комплексов, наибольшее распространение получили системы ADAMS, SIMPACK, DADS, NUCARS и др.

Для решения задач динамики подвижного состава (локомотивов, вагонов, путевых машин) во ВНИКТИ применяются методы компьютерного моделирования с использованием специализированного программного комплекса «Универсальный механизм (УМ)», разработанного в Брянском государственном техническом университете (БГТУ) под руководством профессора Д.Ю. Погорелова.

При проведении в институте работ по созданию подвижного состава были разработаны математические модели локомотивов нового поколения с применением устройств радиальной установки колесных пар (слайд), четырехосных грузовых вагонов на тележках конструкции ВНИКТИ (слайд), специального подвижного состава и проведено компьютерное моделирование с целью выбора рациональных характеристик экипажей.

Все модели, соответствующие серийному исполнению экипажей, были доведены в институте с учетом результатов проведенных ранее ходовых динамических испытаний.

Применение компьютерного моделирования позволяет:

- определять основные динамические характеристики экипажей (рамные и боковые силы, вертикальные и горизонтальные ускорения кузова, коэффициенты динамики, прогибы упругих элементов и др.) при движении в прямых и кривых участках пути, в режимах тяги, торможения и выбега, с учетом неровностей, соответствующих реальному железнодорожному пути различного состояния;

- выполнять статистическую обработку расчетных показателей;

- варьировать основные геометрические, инерционные, жесткостные и упруго-диссипативные параметры моделей;

- исследовать движение экипажей при различных профилях колес и рельсов, жесткостных характеристиках пути с использованием различных моделей сил крипа, при различных значениях коэффициента трения;

- исследовать силовое взаимодействие колеса и рельса, а также процессов схода колесной пары с рельса.

При проведении моделирования в комплексе УМ имеется возможность в процессе работы программы визуализировать силы и моменты, действующие в элементах конструкции, в пространственном представлении.

Модели экипажей подвижного состава построены с использованием подхода систем тел, в соответствии с которым механическая система представляется набором абсолютно твердых тел (кузов, рамы тележек, колесные пары, двигатели, различные узлы и агрегаты), связанных посредством шарниров и силовых элементов (буксовые узлы, боковые опоры, скользуны, пружины, гасители). Структурное представление модели основано на использовании метода подсистем.

Для каждой модели подвижного состава задаются соответствующие инерционные, жесткостные, упруго-диссипативные и геометрические параметры.

Путевая структура включает прямые и кривые участки пути с вертикальными и горизонтальными неровностями и жесткостными характеристиками, соответствующими реальному железнодорожному пути различного содержания.

Последняя разработка – программный модуль UM Train, включающий широкий набор инструментов для автоматического формирования моделей поездов, включающих как упрощенные, так и полные трехмерные модели экипажей. Разработанные методики позволяют исследовать, как процессы продольной динамики поезда, так и трехмерную динамику отдельных вагонов в составе поезда в различных режимах ведения поезда в том числе по системе многих единиц.

В настоящее время в институте с применением компьютерного моделирования проводятся работы:

- по оперативному анализу причин схода;

- выявления граничных условия содержания экипажей локомотивов и пути;

- определения влияния на экипаж и путь осевых нагрузок, разности диаметров колес по сторонам колесной пары и в тележке, ширины рельсовой колеи, профиля колес и головок рельсов, жесткости пути;

- исследования по эффективности конструктивных изменений экипажа локомотива (т.е. модернизации);

- определению эффективности применения лубрикации рельсов, в том числе комбинированной лубрикации.

 

Литература

 

1.                   В.С. Лысюк. Причины и механизм схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов. М., Транспорт, 1997 г.

2.                   Динамика, прочность и устойчивость вагонов в тяжеловесных и скоростных поездах. Труды ВНИИЖТ, вып. 425, М., Транспорт, 1970 г.

3.                   Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М., 1996 г., утв. 22.01.96 г.

4.                   Динамика, прочность и устойчивость вагонов в тяжеловесных и скоростных поездах, под ред. С.В. Вершинского, труды ВНИИЖТ, вып. 425, Москва, 1970 г.

5.                   Технические требования на разработку двухосной тележки для перспективных грузовых вагонов повышенной грузоподъемности железнодорожной колеи 1520 (1524) мм. Утв. МПС РФ от 08.07.1999 г.

6.                   Общие технические требования к грузовым вагонам нового поколения. Утв. МПС РФ от 25.02.2001 г.

7.                   Организация серийного производства тележек 18-578 для новых вагонов. Журнал «Железнодорожный транспорт», № 7, 2006 г.

 

Поступила в редакцию 11.04.2012 г.

2006-2017 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.