Обоснование схемы рессорного подвешивания вагонов метрополитена для колеи 1000 мм тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Тэй Аунг

• Тэй Аунг
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тэй Аунг

Введение.

1 Особенности транспортных систем различных стран и их развитие.

1.1 Транспортная система Европейских стран и её развитие.

1.1.1 Развитие подвижного состава России.

1.1.2 Метрополитены Франции.

1.1.3 Метрополитены Милана и Генуи (Италия).

1.2 Транспортная система стран Африки и Азии и их развитие.

1.2.1 Транспортная система стран Африки и ее развитие.

1.2.2 Транспортная система стран Азии и их развитие.

1.3 Особенности и перспективы развития транспортной системы Государства Мьянмы.

1.3.1 Подвижной состав Мьянмы.

1.3.2 Направления развития транспортной системы города Янгона.

2 Анализ особенностей конструкций транспортный системы метрополитена как сложной динамической системы.

2.1 Обзор конструкций буксовых узлов пассажирского подвижного состава.

2.2 Выбор способа разработки динамической модели системы «экипаж-путь» и динамических показателей качества экипажа.

2.3 Постановка задачи исследования.

3 Методика исследований колебаний подвижного состава и тоннеля как взаимодействующих динамических систем

3.1 Математические модели экипажа с различными схемами буксового подвешивания.

3.2 Эквивалентные параметры жесткости и демпфирования различных схем буксового подвешивания.

3.3 Разработка математической модели динамической системы экипажа с учетом рельсового пути тоннеля

3.4 Выбор характеристик возмущений на рельсовом пути метрополитена.

4 Вертикальные колебания экипажа с различными кинематическими схемами связи колесной пары с рамой тележки.

4.1 Исследование динамических свойств экипажей с рычажными буксами и верхним расположением рамы тележки.

4.2 Исследование влияния статических прогибов в рессорном подвешиваний экипажей с рычажными буксами и нижним расположением рамы тележки.

4.3 Выбор кинематической схемы связи буксы с рамой тележки для вагона метрополитена города Янгона.

4.4 Анализ применимости витых пружин в рессорном подвешивании тележек с рычажными буксами.

5 Исследование вертикальных колебаний экипажа при сложном возмущении со стороны рельсового пути

5.1 Влияние на колебания экипажа модели рельсового пути.

5.2 Колебания экипажа с пружинным рессорным подвешиванием с учетом рельсового пути и тоннеля.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование схемы рессорного подвешивания вагонов метрополитена для колеи 1000 мм»

Современная экономическая ситуация в Мьянме требует динамичного развития транспорта, так как вся транспортная инфраструктура, в том числе и железные дороги, продолжительное время пребывала в упадке. К 1942 году Бирма (так называлась Мьянма) имела сеть железнодорожных линий шириной (1000 мм) протяженностью 3313 км. Однако во время Второй мировой войны японскими оккупационными силами было разобрано 480 км пути. К концу войны в эксплуатации находилось только 1085 км линий. В настоящее время в стране осуществляется долгосрочная программа по восстановлению и развитию транспортной системы. Так, в 1999 году железнодорожный транспорт располагал 868 пассажирскими вагонами. Тогда же было заказано еще 463 единицы. Наряду с этим, транспортную проблему пытаются решать устаревшим способом: 50 рельсовых автобусов, построенных в железнодорожных мастерских из автомобильных узлов и деталей, используется на второстепенных путях легкого типа. Как правило, они ведут поезда, сформированные из трех небольших двухосных вагонов, перестроенных из грузовых. На конечных станциях имеются небольшие поворотные круги, используемые для разворота рельсовых автобусов.

В настоящее время в рамках долгосрочной программы по развитию транспорта национальная промышленность освоила выпуск дизель-поездов. Следует отметить, что достаточно интенсивно ведется укладка путей. В настоящее время вокруг столицы, города Янгон, уложена двухпутная окружная линия длиной 49,9 км. На линии Янгон - Пьи уложено два пути, причем последний участок (протяженность 8,4 км) построен в декабре 1997 года. Линия Янгон — Мандалай также является, в основном, двухпутной. Укладка вторых путей и реконструкция для повышения скорости до 56 км/ч ведется на участке Палейк — Чаусхе. Здесь же строится мост через реку Мьинге.

Острая транспортная проблема, стоящая и перед столицей Мьянмой, требует радикального решения. Янгон — город с 4-х миллионным населением. Движение в городе очень интенсивное. При этом, общественный транспорт, представленный автобусами и такси постоянно перегружен.

Осознавая необходимость решения проблемы транспорта, в частности, общественного, правительство Мьянмы приняло решение о строительстве метро в столице. Однако, кроме объема пассажиропотоков, следует учитывать особенности почвы, рельефа, архитектуры города.

Отметим, что Янгон - город уникальной архитектуры: в центре раскинулся ансамбль пагод, мечетей, буддистских храмов, английские здания начала XX века сочетаются с многоэтажными коробками из стекла и бетона. Все это необходимо сохранить при строительстве метрополитена.

Строительство и" эксплуатация метрополитена предполагает взаимодействие двух динамических систем: тоннеля и подвижного состава [54, 55, 56, 88, 89, 90]. В результате их, взаимодействия возникают динамические силы, вызывающие вибрации, тоннеля и подвижного состава. Вибрации тоннеля вызывают, в свою очередь, колебания грунта, передающиеся на городские сооружения, а- колебания подвижного состава, ведущим механизмом которого является экипажная часть вагонов, оказывает разрушающее воздействие на рельсовый путь и тоннель, а также вызывает шумы как в тоннеле, такп и в салоне вагона.

Следовательно, главным показателем при конструировании экипажной части вагонов и подвижного состава в целом, становятся показатели, связанные с оценкой воздействия подвижного состава на путь, показатели безопасности движения, плавность хода, комфорт, а также уменьшение вибрации и шума [93].

Исходя из всего сказанного, можно заключить, что тема диссертационного исследования является актуальной, своевременной для решения важных проблем Мьянмы.

Подвижной состав должен обладать хорошей плавностью хода, низким воздействием на путь, пониженным шумом и вибрацией.

В связи в этим необходимо выбрать параметры рессорного подвешивания и их конструктивную реализацию, провести исследование динамических качеств экипажа с целью проверки обеспечения требуемых условий эксплуатации.

При этом необходимо учитывать специфические условия движения экипажа в тоннелях [40], а так же возмущения со строны рельсового пути.

Разработке требований к подвижному составу с учетом специфических условий эксплуатация на основе выполнения имитационного моделирования посвящена данная работа.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Тэй Аунг

Заключение

1 Анализ существующих конструкций тележек для пассажирского подвижного состава магистральных железных дорог и метрополитена показал, что в конструкциях связей букс с рамой тележек широко используются рычажные механизмы первого и второго рода.

2 Вертикальные колебания вагона метрополитена с буксовыми связями со схемами рычагов первого и второго рода описаны двумя системами из 14 обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка.

3 Для оценки динамического воздействия на тоннель и его рельсовый путь колебаний вагона метрополитена в диапазоне частот до 100 Гц исследованы динамические свойства системы «рельсовый путь-участок тоннеля», имеющей свыше 300 тыс. степеней свободы и обоснованы параметры дискретной модели этой системы, состоящей из шести дискретных масс.

4 При одинаковых приведенных к оси колесной пары упруго-диссипативных параметрах тележек с буксовыми связями по схемам рычагов второго рода амплитудно-частотные характеристики ускорений кузова и тележек не изменяются.

5 Амплитудно-частотные характеристики ускорений вагона метрополитена с буксовыми связями по схемам рычагов первого рода, но с горизонтальным расположением наименьший буксовых пружин имеют в области частот колебаний кузова найменый уровеь.

6 Для снижения ускорений кузова вагона метрополитена, рамы тележки и воздействие их на тоннель необходимо выбирать отношение статических прогибов во вторичном и первичном подвешивании в диапазоне 1-1,5.

7 На основании анализа экспериментальных неровностей на железнодорожном пути магистральных железных дорог и рельсовом пути метрополитена получена полиномиальная функция спектральной плотности неровностей, отражающая наличие коротких неровностей пути в метрополитене типа «волнообразного износа».

8 Результаты моделирования движения вагона метрополитена с разными скоростями по пути с волнообразным износом позволили рекомендовать направления снижения динамических воздействий на пассжиров и тоннель, заключающиеся в следующием:

- уменьшение неподрессоренных масс тележки за счет применения колесных пар с колесами малого диаметра;

- уменьшение жесткости буксового подвешивания за счет применения пружин, большой гибкости.

9 Для выбора рациональных геометрических параметров витых пружин получена аналитическая функция, связывающая статических прогиб пружины с ее габаритными и прочностными характеристиками.

10 Обоснованы требования к тележке вагона метрополитена для города Янгона с учетом габаритных ограничений (ширина колеи 1000 мм) и малого воздейстивия на тоннель и заключающиеся в следующем:

- тележка должна иметь малые диаметры колес колесных пар (500600 мм);

- первичное рессорное подвешивание должно проектироваться при условии соблюдения отношения статического прогиба в диапазоне

1-1,5;

- для возможности размещения гибких пружин буксового подвешивания необходимо применять связь буксы с рамой тележки по схеме 5 (рычаг первого рода с горизонтальным расположением пружин буксового подвешивания).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тэй Аунг, 2009 год

1. Калинин В.К., Михайлов Н.М., Электроподвижной состав железных дорог-М.: Транспорт, 1964.

2. Лазарян В.А., Динамика вагонов «Устойчивость движения и колебания» М.: Транспорт, 1964.

3. Гарг В.К., Дуккипати Р.В., Динамика подвижного состава М.: Транспорт, 1988.

4. Вертинский С.В., Данилов В.Н., Хусидов В.Д., Динамика вагона М.: Транспорт, 1991.

5. Бирюков И.В., Механическая часть тягового подвижного состава М.: Транспорт, 1992.

6. Королев К.П., Колесин Ю.В., Динамико-прочностные свойства моторвагоного подвижного состава-М.: Транспорт, 1984.

7. Булычев Н.С., Механика подземных сооружений «в примерах и задачах»-М.: Транспорт, 1989.

8. Меркин В.Е., Власов С.Н., Макаров О.Н., Справочник инженера-тоннельщика—М.: Транспорт, 1993.

9. Уздин М.М., Железные дороги, общий курс — М.: Транспорт, 1991.

10. Волков В.П., Наумов С.Н., Тоннель, сооружаемый щитовым способом-М.: Транспорт, 1972.

11. Фролов Ю.С., Голицынский Д.М., Ледяев А. П., Метрополитены М.: Транспорт, 2001.

12. Барабошин В.Ф., Багдасаров А.А., Параметры пути метрополитена с улучшенными виброзащитными свойствами Вестник ВНИИЖТ, 1988, №5. с. 49-53.

13. Беляев А.И., Белов В.К., Вероятностные характеристики стохастических колебаний колесной пары тепловоза 2ТЭЮЛ Вестник ВНИИЖТ, Ж, 1971, с. 36-40.

14. Беляев А.И., Интенсивность износа рельсов локомотивными и вагонными колесами Труды ВНИТИ, вып. 38, 1973, с. 197-204.

15. Беляев А.И., Экспериментальное исследование влияния конструкции тягового привода на динамические нагрузки пути Вестник ВНИИЖТ, 1977, №3, с. 15-19.

16. Бирюков И.В., Прогнозирование динамических свойств тяговых приводов электрического подвижного состава. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук М.: 1974, с. 478.

17. Бирюков И.В., Митев А.И., Мельников Е.Н., Синев Г.А., К определению спектрального состава возмущений,действующих на подвижном составе метро. Труды АКХ им. Памфилова, К.Д., вып. 121 М.: Транспорт, 1975, с. 914.

18. Бирюков И.В., Рыбников Е.К., Закс М.Н., Козырев А.И., Браславская С.С. Влияние неровностей колес на взаимодействие пути и подвижного состава Метрострой, 1979, № 3, с. 28-29.

19. Бронивицкий И.Ю., К вопросу об оценке спектра возмущений по записям траекторий буксовых узлов экипажей Труды ВНИИВ, вып.ЗО, 1976, с. 14-26.

20. Бронивицкий И.Ю., Плоткин B.C., Смирнов Г.А., Влияние динамических параметров вагона на измеряемые траектории буксовых узлов Труды ВНИИВ, вып.ЗЗ, 1977, с. 3-10.

21. Бурчак Г.П., Колебания неподрессоренной массы, движущейся по рельсу со случайной геометрической неровностью Труды МИИТ, выл. 374, М.:1971, с. 194-212.

22. Ваксин С.В., Горб Е.И., Закс М.Н., Коломейцев К.С., Перлиц Ю.И., Шишко Д.Ф., Исследование вынужденных колебаний рамы тележки вагона метрополитена Труды ДИИТ, вып. 195/24, 1977, с. 41-18.

23. Вериго М.Ф., Коган А.Я., К вопросу о процессах взаимодействия неподрессоренных масс и пути Вестник ВНИИЖТ, 1969, № 6, с. 22-25.

24. Гасанов А.И., 0 приведенной массе пути Вестник ВНИИЖТ, 1968, №6, с. 52-53.

25. Грачев Ю., Борьба с шумом и вибрацией — Метрострой, 1979, № 8, с. 30-31.

26. Данилов Б.Н., Рельсовый путь и его взаимодействие с подвижным составом-М.: Трансжелдориздат, 1961, с. 112.

27. Данилов В.Н., Яковлев В.Ф., Семенов И.И. Динамические характеристики рельсового основания Вестник ВНИЖТ, № 7,1964,с. 16-18.

28. Криворучко Н.М., Анализ вертикальных колебаний вагонов метрополитена типа "Е" Труды МИИТ, вып.445, М.: 1973, с. 147-154.

29. Кудрявцев Н.Н., Исследование динамики необрессоренных масс вагонов Труды ВНИИЖТ, вып. 287, М.: Транспорт, 1965, с.168.

30. Кулагин М.И., Кац З.И., Тюриков В.Н., Волнообразный износ рельсов -М.: Транспорт, 1970, с. 144.

31. Лазарян В.А., Липовский Р.С., Манашкин Л.А., Данович В.Д., Грановский Р.Б., Влияние параметров пути и тележки на силы взаимодействия -Труды ДИИТ, вып. 88, 1968, с.25-30.

32. Савоськин А.Н., Об учете влияния характеристик экипажа и пути на возмущения, вызывающие вертикальные колебания рельсовых экипажей -Труды МИИТ, вып. 329, М.:Транспорт, 1970, с. 14-32.

33. Скородумов Г.Е., Оптимальный модуль упругости рельсового основания и борьба с шумом Труды ЛИИЖТ, вып.282, 1968, с. 124-129.

34. Яковлев В.Ф., и др. О применений ЭВМ при исследовании вопросов взаимодействия пути и подвижного состава. Труды ЛИИЖТ, вып. 233, 1964, с. 3-22.

35. Житин Д.А., Вибраций поверхности грунта, возникающие при колебаниях тоннельной обделки.

36. Курбацкий Е.Н., Использование теоремы взаимности для оценки уровней вибраций поверхности упругого полупространства от точечного источника, раположеного внутри полупростраства — Вестник МИИТа вып., 2005.

37. Дельман Т., Шпект В., Способы оценки вибрационных воздействий -Железные дороги мира . № 6, 1987.

38. Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П., Вагоны, общий курс М.:2004.

39. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцова А.И., Тяговые расчеты М.: Транспорт, 1987.

40. Вериго М.Ф., Коган Ф.Я., Взаимодействие пути и подвижного состава. Под ред. М.Ф Вериго М.: Транспорт, 1986.

41. Солодовников В.В., Техническая кибернетика, т.1, иад-во Машиностроение, 1967.

42. Харин Д.А., Сейсмограф ВБП-3 для регистрации больших перемещений, Инструкция по регулировке, определению параметров и установке приборов.

43. Экспериментальные исследования возмущений, действующих на ходовые части подвижного состава метро — № 68-73, М.: 1974.

44. Internationl Railway Journal September 2007, vol.47, Issue 9.

45. РД 32, 68-96 Расчетные неровности рельсового пути для использования при исследованиях и проективовании пассажискых и грузовых вагонов, 1996.

46. Расчет вагонов на прочность. Вершинский С.В. и др. Изд. 2-е. Л.П. Шардура-М.: Машиностроение, 1971, стр. 432.

47. Пановко Я.Г., Основны прикладной теории колебаний и удара — Изд. 2-е. JI, Маш-стр, 1976, 320с. стр.52.

48. Сорокин Е.К., К теории внутреннего трения при колебаниях упругих систем М.: Гос. Изд., 1972, 512с.

49. Пановко Я.Г., Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. Гос. Изд. Физ-мат. лит-М.: 1960, 187с.

50. Баркабадзе В.Ш., Мураками С., Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений в деформируемых средах М.: Стройиздат, 1989.-472с.52 http//ru.wikipedia.org/wiki — Московский-метрополитен.

51. Вериго М.Ф., Вертикальные силы, действующие на путь при прохождении подвижного состава. Труды ВНИЖТ, вып.97, М.: Трансжелдори-здат, 1957, с.25-288.

52. Воробьев А.А., Семина В.А., Анализ состояния рельсовых метрополитенов СССР и зарубежных стран. Труды АКХ им. К.Д. Памфилова, вып. 160, М.: Транспорт, 1978, с.3-15.

53. Гойхман JI.B., Исследование возмущающих факторов рельсового пути и их влияние на вертикальные колебания экипажа.- Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М.: 1968, с.26.

54. Гойхман JI.B., Науменко B.C., Элисман C.JI. Анализ динамических процессов в системе экипаж-путь. Труды АКХ им. К.Д. Памфилова, вып. 121, М.: Транспорт, 1975, с.38-51.

55. Голутвина Т.К., Дадыиев С. Анализ работы колесных пар, -Метро-строй, 1979, М.: С.2Ф-27.

56. Горбунов-Посадов М.И., Маликоза Т.А., Расчет конструкции на упругом основании. М.: Стройиздат, 1973, с.627.

57. Дженкинс Г., Ватте Д., Спектральный анализ и его приложения, М.: Мир, 1971-1972, т.1,2, с.605.

58. Дорман И .Я., Борьба с вибрацией и шумом, создаваемыми поездами метрополитена. М.: «Оргтраксстрой», 1973, с.30.

59. Нильцов В.Н., Мосин Е.Т., Устройство и содержание пути, московского метрополитена. М.: Трансжелдориздат, 1960, с.295.

60. Зоткин Г.В., О волнообразном износе рельсов. Труды ХИИТ, вып. 42, 1961, с.51-62.

61. Катек-Ярцев А.С., О расчетной схеме взаимодействия пути и подвижного состава в тоннелях. Труды ХабИИЖТ, вып.41, 1970, с 106-115.

62. Колесин Ю.В., Исследование ходовых частей вагонов. Сб. тезисов докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Научно-технический процесс-основа повышения эффективности работы метрополитенов СССР.Москва, 1977», М.: ЦНИИ МПС, 1977, с.23-27.

63. Красников Н.Д., Динамические свойства грунтов и методы их определения, Л.: Стройздат, 1970, с.239.

64. Леванков И.С., Исследование сил взаимодействия колеса, и рельса, вызванных коротким неровностями. Труды ХИИТ, вып.48, 1961, с.34-45.

65. Малышев В.П., Статистические характеристики геометрических неровностей колес по кругу катания. Труды ВНИЖТ, №609, 1979, с.82-88.

66. Павлюк Н.П., О колебаниях твердого тела, опирающегося на грунтовое основание, 3 кн.:0 вибрациях фундаментов. Л.-М.: Госстройиздат, 1933, с.64.

67. Попов А.А., К вопросу о динамическом воздействии колеса на рельс при прохождении неровности пути. Тр. ЦНИИ МПС,вып. 33, 1949. с. 155-186.

68. Савинов О.А., Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет, Л.-М.: Стройиздат, 1964, с.346.

69. Шахунянц Г.М., Расчеты верхнего строения пути. М.: Трансжелдо-риздат, 1959, с. 264.

70. Bjork G., Dynamic loading at rail joint effect of resilient wheels. Railway gazette, June 5, 1970, S.548-549.

71. Carter F.W., On the action of a lokomotive driving wheel. Proc. Roy. Soc. A, 1926, 112, 151.

72. Jonson K.L., The effect of a tangential contact force upon the rolling motion of an elastik sphere. J. Appl., Mech., Trans A.S.M.E., 1958,80,339.

73. Воевода B.A., Диклаури 3.A., К вопросу об упругих элементах подрезиненных колес рельсового транспорта Труды АКХ им. К.Д. Памфилова, вып. 160, М.: Транспорт, 1978, с.45^8.

74. Галин Л.А., Контактные задачи теории упругости. М.: Гостехиздат, 1953, с.264.

75. Голубенко А.Л., Дуценко С.М., Коняев А.Н., и др. Упругие подрези-ненкые колеса для рельсового подвижного состава.-Транспортное машиностроение (НИИИНФОРМТЯЖМАШ), М.: 1973, с.28.

76. Данилов В.Н., Яковлев В.Ф., и др. Динамические расчет характеристики рельсового пути в линейчатых схемах для вертикальной плоскости.-Вестник ВНИИЖТ, №6, 1974, с. 57—41.

77. Кулагин М.И., Неровности на поверхности катания рельсов и их влияние на динамическое давление колеса на рельс, Труды ЦНИИ МПС, вып.177, М.: Траксжеддориздат, 1959, с.5-93.

78. Семенов И.И., Полетаев В.М., Влияние конструктивных и эксплуатационных особенностей пути и экипажей на упруго-дпнамическиехарактеристики рельсошпальной решетки в вертикальной плоскости. Труды ЛИИЖТ, вып. 296, JL: Транспорт, 1969, с.76-85.

79. Цикунов А.Е., О контактной прочности колеса и рельса. Труды БелИИЖТ, вып. 80, 1970, с. 102.

80. Jeroen Smulders. Management and RESEARCH tackle rolling contact fatigue. Railway Gazette International, July, 2003, p. 433-436.

81. Dott Ing Antonio Poli, Dott Ing Paolo Poli. Wheel-mounted discs. International Railway Journal, January, 2005, p.28.

82. D.F. Cannon (Consultant). The fight against rail rolling contact fatigue. International Railway Journal, December, 1999, p.27-28.

83. Peter Sroba and Eric Magel, John Pielli. Rail grinding on Amtrak's mixed-traffic NEC. International Railway Journal, August, 2004, p.20-21.

84. AEA Technology rail's new centre of competence. International Railway Journal, December, 2003, p. 25-28.

85. Huimin Wu and Kevin Sawley. New solutions to familiar problem. International Railway Journal, December, 2003, p. 40-41.

86. Dr Stuart L Drassie. Variations on an enigma. Railway Gazette International, July 1990, p. 531-533

87. Joe Kalousek and Stuart Grassie. Rail corrugation: Causes and cures, International Railway Journal, July, 2000, p. 24-25.

88. John В Powell. The future for rail in Southeast Asia. International Railway Journal, February, 2005, p. 15-17,

89. Veysel Arli and Ztibeyde Ozturk. Noice reduction measures on Istanbul urban rail syatems. Eurotransport, Issue 4, 2008, p. 32-35.

90. Dr Anders Ekberg, Dr Elena Kabo, Dr Jens Nielsen and Dr Jonas Ringsberg. Researchers on the track of wheel-rail interaction. Railway Gazette International, June, 2003, p.397-399.

91. Отчет по научно-исследовательской работе "Экспериментальные исследования на ходовые части подвижного состава метро". Москва. МИИТ. 1973 г.

92. Ulrik Danneskiold-Samsoe, Uffe Degn and Jose Luis Eguiguren. Transmission MODELLING promises a quieter railway. Railway Gazette International, February .81-82.