Уменьшение продольных усилий в автосцепках вагонов при движении тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Бубнов, Виктор Юрьевич

• Бубнов, Виктор Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бубнов, Виктор Юрьевич

Введение.

Глава 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ ДИНАМИКИ ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОЙ МАССЫ.

1.1. Схемы формирования поездов повышенной массы.

1.2. Особенности работы тормозной сети.

1.3. Расчет продольных сил.

1.4. Исследование переходных режимов движения поездов.

1.4.1. Расчетная схема поезда.

1.4.2. Аналитические методы исследования динамики торможения поезда.

1.4.3. Электрические и электронные модели поезда

1.5. Цель и задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ

ДИНАМИЧЕСКИХ УСИЛИЙ ПРИ ТОРМОЖЕНИИ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ

2.1. Общие закономерности возникновения возмущений в тяжеловесных поездах.

2.2. Дифференциальные уравнения движения при торможении поезда поездах.

2.3. Математическое описание характеристик междувагонных связей

2.4. Продольные возмущения в поезде при подвижном их источнике

2.5. Продольные возмущения в сверхдлинных и соединенных поездах

Выводы по 2 главе

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТОРМОЗНЫХ

СРЕДСТВ ПОЕЗДА.

3.1. Основные уравнения неустановившегося движения воздуха

3.2. Выбор метода решения.

3.3. Решение уравнений неустановившегося движения воздуха в тормозной магистрали методом характеристик.

3.4. Граничные условия.

3.5. Определение потерь давления в магистрали.

3.6. Алгоритм расчета неустановившегося движения воздуха в тормозной магистрали.

3.7. Математическая модель крана машиниста усл. №

3.8. Уравнительный резервуар.

3.9. Математическая модель воздухораспределителя усл. №

3.10. Тормозной цилиндр.

Выводы по 3 главе.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТОРМОЗНОЙ

СИСТЕМЫ ПОЕЗДА.

4.1. Проверка адекватности математической модели тормозных приборов.

4.2. Задание параметров торможения и состава.

4.3. Влияние характеристик воздухораспределителей на динамику торможения поезда.

4.4. Влияние характеристики состава на переходные процессы торможения.

4.5. Расчетные диаграммы наполнения тормозных цилиндров

Выводы по 4 главе.

Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ДИНАМИКИ ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОЙ МАССЫ И ДЛИНЫ

5.1. Стендовые испытания тормозных приборов.

5.2. Движение воздуха в магистрали с переменным расходом

5.3. Вождение поездов с локомотивами в голове состава

5.4. Вождение соединенных поездов с системой синхронизации 166 5.3. Вождение поездов с объединенной тормозной магистралью

Выводы по 5 главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Уменьшение продольных усилий в автосцепках вагонов при движении тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов»

Увеличение провозной способности дорог при повышении массы и скорости грузовых поездов, внедрение большегрузных вагонов позволяют обеспечить наименьшую себестоимость перевозок. По данным Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта, использование восьмиосных вагонов с увеличением погонной нагрузки до 8,3 тс/м снижает себестоимость перевозок примерно на 5%. Средняя масса брутто грузового поезда на железных дорогах возросла за 50 лет в 4 раза, а максимальная масса одинарных поездов на эксплуатируемых линиях достигла 6000 т.

В перспективе масса состава может возрасти до 10000 . 15000 т, а при использовании соединенных грузовых поездов до 15000 . 20000 т. Такие тяжеловесные поезда эксплуатируются в США [52, 102, 112, 117, 122], Канаде [52, 117], Австралии [129], Бразилии [121]. В нашей стране в настоящее время используются соединенные поезда массой 8000 . 10000 т, при этом объединение двух поездов для следования по однопутному участку повышает пропускную способность на 25 . 30% [93].

Росту массы поездов способствует резкое увеличение вместимости, грузоподъемности и осности вагонов, повышение осевых нагрузок подвижного состава. На дорогах США повышение грузоподъемности происходит в основном за счет четырехосных большегрузных вагонов, имеющих осевую нагрузку 25 . 30 тс, а в отдельных случаях до 36 тс [52, 115]. На железных дорогах России средняя грузоподъемность вагонов составляет примерно 60 т и повышается главным образом за счет увеличения их осности [16, 34, 46]. Допускаемая нагрузка от оси на рельс увеличивается до 22 . 25 тс.

Увеличение массы поездов по отношению к унифицированным графиковым нормам составило на Октябрьской железной дороге от 40 до 70%, а на отдельных участках в два раза. Это позволило увеличить длину поездов от 10 до 25%. Опыт эксплуатации показал, что увеличение массы и длины поездов оказывает положительное влияние на сокращение размера движения. Аналогичные результаты получены и по отправлению поездов повышенной длины и массы с основных сортировочных станций. Рост массы грузовых поездов до 6000 т и длины до 150 условных вагонов позволил снизить размер движения на ряде грузонапряженных участков Октябрьской железной дороги до 15% при тех же объемах грузопотока.

Вместе с тем увеличение массы поезда приводит к увеличению продольных усилий в междувагонных соединениях. Наибольших значений эти усилия достигают при переходных (неустановившихся) режимах движения поезда, когда система в сравнительно малые промежутки времени переходит из одного состояния в другое. К таким режимам относятся соударения вагонов при маневровой работе, трогание поезда с места, резкое приложение дополнительной силы тяги или сброс этой силы, торможение, движение через переломы продольного профиля пути.

В настоящее время пневматические тормоза по условиям динамики торможения позволяют эксплуатировать одинарные поезда массой до 6000 т. Примерно такой же величиной ограничивается максимальная масса грузового поезда по прочности автосцепки в режиме трогания с места, так как начало текучести материала изношенных деталей автосцепного оборудования, проработавших в эксплуатации несколько лет, наступает при нагрузке 160 тс [64]. Поэтому актуально создание автотормозов и по-гпптпяюшиу яппярятои яитоопепки. способствующих снижению продольных усилий в тяжеловесных грузовых поездах при переходных режимах движения. Для проектирования подвижного состава и тормозных устройств и решения вопросов, связанных с вождением грузовых поездов, важное значение имеют результаты исследования продольной динамики поезда.

Исследованием продольных колебаний при переходных режимах движения поездов занимались Н. Е. Жуковский, В. А. Лазарян, С. В. Вер-шинский, Л. Н. Никольский, Н. А. Панькин, Е. П. Блохин, О. Г. Бойчевский, С. В. Дувалян, А. У. Галеев, Е. И. Кузьмина и др . Большой вклад в развитие науки о торможении поездов и совершенствование автотормозной техники внесли В. Ф. Егорченко, Б. Л. Карвацкий, В. М. Казаринов, В. Г. Иноземцев, Д. Э. Карминский, И. К. Матросов, Н. А. Албегов, Е. В. Клыков, В. И. Крылов и др . Важные работы по совершенствованию автотормозов проводят В. Ф. Ясенцев, Л. А. Вуколов, М. Д. Фокин, Б. Д. Никифоров, А. М. Ножевников, Л. В. Козюлин, В. Г. Козубенко, Н. С. Буна-ков и др .

В большинстве теоретических работ, посвященных динамике поездов, исследовались процессы трогания с места и движения поезда под действием силы, тяги локомотива на горизонтальных участках и переломах продольного профиля пути. При этом рассматривались составы, сформированные из однотипных и одинаково нагруженных вагонов, в соединениях которых зазоры отсутствуют, и принимались одинаковые силовые характеристики фрикционных поглощающих аппаратов автосцепки, причем считались, что зависимость усилия от деформации линейная. Эти допущения дали возможность использовать при решении задач линейные дифференциальные уравнения, что позволило сравнительно легко с использованием аналитических зависимостей изучить основные особенности исследуемого процесса и определить продольные усилия в тех случаях, когда зазоры в упряжи поезда не оказывают влияния на переходный режим.

Исследовались также установившиеся режимы движения поезда, к которым относится равномерное или замедленное движение под действием постоянной или медленно изменяющейся силы тяги или торможения. При этом продольные усилия определяются только приложенными в данный момент внешними силами и не зависят от характеристик междувагонных соединений.

Линейная теория колебаний стержней использована для исследования некоторых переходных режимов движения неоднородных поездов, составленных из групп вагонов, каждая из которых состоит из одинаковых вагонов и рассматривается как однородный стержень. Для каждого из стержней, входящих в систему, составлены (в дополнение к граничным условиям) условия сопряжения участков. При этом система уравнений оказалась громоздкой и результаты получены только для небольшого числа стержней, входящих в систему. Больший эффект получен при исследовании переходных режимов движения неоднородных поездов, когда рассматривается система стержней переменного сечения с сосредоточенными включениями [74].

При теоретическом исследовании динамики торможения решающее значение имеет выбор математической модели, наиболее точно описывающей процесс возникновения и распространения тормозных, сил в поезде.

На неустановившиеся режимы движения грузовых поездов большое влияние оказывают характеристики междувагонных аппаратов, которые в общем случае нелинейны, а также зазоры в автосцепках, достигающие в эксплуатации 0,06 . 0,08 м. Таким образом, задача исследования неустановившегося режима торможения, связанная с колебанием многомассовой системы, вдоль которой распространяется изменяющееся возмущение, является нелинейной и ее аналитическое решение построить невозможно.

В данной работе проведены исследования динамики торможения поезда как системы при нелинейных характеристиках междувагонных соединений в области собственной деформации поглощающих аппаратов. Наряду с жесткими характеристиками, которыми обладают современные пружинно-фрикционные поглощающие аппараты, в работе рассматриваются динамические процессы в поезде с мягкими характеристиками междувагонных связей.

Теоретические исследования продольных усилий проводятся с использованием аналитических зависимостей расчетной тормозной силы в процессе неустановившегося торможения, полученных с учетом реальных диаграмм торможения поездов. Характерная черта исследования состоит в том, что в нем рассматриваются процессы динамики торможения длинносоставных грузовых поездов, когда возрастающие тормозные усилия различной величины распространяются вдоль состава с различными, соответствующими их уровню скоростями.

Такое теоретическое отражение свойств изучаемой нелинейной системы дает возможность получить достоверные данные о качественных и количественных зависимостях продольных усилий в междувагонных соединениях от характеристик тормозные систем и поглощающих аппаратов автосцепки.

На основании теоретических и экспериментальных исследований найдены способы снижения продольных усилий, установлены требования к новым тормозным системам, намечены этапы повышения эффективности торможения, при реализации которых масса грузовых поездов может быть увеличена до 10000 . 15000 т, и сформулированы выводы, касающиеся общих закономерностей продольной динамики грузового поезда при различных режимах торможения.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Бубнов, Виктор Юрьевич

Результаты исследования неустановившегося движения воздуха

Зарядное давление 0,65 Мпа t,c Точка 2 Точка 3 Точка 4 Точка 5 Точка 6

Расчет 0,346 Эксп. Расчет 0,468 Эксп. Расчет 0,521 Эксп. Расчет 0,539 Эксп. Расчет 0,543 Эксп.

2 0,338 0,452 0,515 0,541 0,548

4 0,274 0,265 0,374 0,368 0,423 0,412 0,442 0,439 0,445 0,451

6 0,231 0,226 0,31 0,298 0,35 0,332 0,365 0,358 0,368 0,372

8 0,195 0,187 0,254 0,246 0,285 0,281 0,297 0,301 0,299 0,305

10 0,168 0,166 0,212 0,204 0,235 0,228 0,244 0,242 0,246 0,248

12 0,147 0,135 0,179 0,172 0,196 0,185 0,203 0,204 0,204 0,206

14 0,13 0,122 0,151 0,143 0,163 0,156 0,168 0,169 0,168 0,175

16 0,119 0,115 0,133 0,128 0,141 0,138 0,144 0,148 0,145 0,148

Зарядное давление 0,5! Vina

2 0,133 0,13 0,312 0,306 0,391 0,388 0,419 0,421 0,424 0,433

4 0,121 0,119 0,243 0,238 0,302 0,303 0,325 0,321 0,329 0,336

6 0,114 0,107 0,194 0,192 0,236 0,223 0,252 0,245 0,255 0,248

8 0,108 0,104 0,158 0,146 0,185 0,178 0,196 0,195 0,198 0,202

10 0,105 0,102 0,133 0,126 0,149 0,138 0,156 0,157 0,157 0,165

12 0,103 0,102 0,117 0,112 0,126 0,118 0,13 0,132 0,131 0,134

14 0,102 0,101 0,107 0,103 0,111 0,106 0,112 0,11 0,113 0,112

16 0,102 0,101 0,102 0,101 0,103 0,101 0,103 0,101 0,103 0,101

Зарядное давление 0,35 Мпа

2 0,119 0,117 0,226 0,219 0,276 0,263 0,295 0,298 0,298 0,304

4 0,112 0,11 0,18 0,174 0,216 0,218 0,23 0,232 0,233 0,235

6 0,107 0,104 0,149 0,143 0,172 0,165 0,181 0,172 0,183 0,182

8 0,104 0,102 0,127 0,121 0,141 0,142 0,146 0,145 0,147 0,15

10 0,103 0,101 0,113 0,112 0,119 0,115 0,122 0,117 0,123 0,121

12 0,102 0,101 0,105 0,101 0,107 0,105 0,108 0,105 0,108 0,107

14 0,101 0,101 0,102 0,101 0,102 0,101 0,102 0,101 0,102 0,101

16 0,101 0,101 0,101 0,101 0,101 0,101 0,101 0,101 0,101 0,101

Рис.5.7. Разрядка магистрали при зарядном давлении 0,65 МПа.

- экспериментальная зависимость;

----расчетная зависимость.

Их анализ показывает, что максимальная разница между экспериментальными и расчетными значениями давления в мерных точках магистрали не превышает 8%, что соответствует определенному выше требуемому уровню точности расчета. Эксплуатационный разброс основных параметров воздухораспределителей достигает 9,6%. Эта величина может быть принята в качестве предельно допустимого значения разности между расчетными и экспериментальными значениями параметров воздухораспределителя при доводке его математической модели.

5.3. Вождение поездов с локомотивами в голове состава

Имеется общесетевой метод вождения поездов длиной до 400 осей массой до 8000 т и поездов длиной до 520 осей с составами из порожних вагонов. От него отличается метод вождения, который использовали на Целинной дороге, где длина груженого поезда достигает 500 осей при массе

12000 т. Поезда на Целинной дороге имеют маршрутные составы из полувагонов, обращающиеся без прохождения через сортировочные горки. Это исключает соударения вагонов с недопустимыми скоростями при расформировании составов на горке, приводящие к нарушению плотности тормозной сети и ослаблению крепления тормозного оборудования па вагонах, а, следовательно, позволяет обеспечить необходимую плотность тормозной сети.

Чтобы продольные силы при торможении не превышали допустимого уровня, равномерно по длине состава отключают воздухораспределители на 1/4 части вагонов, т. е. на одном из четырех вагонов; на двух хвостовых вагонах должны быть включены автотормоза. Таким образом общая тормозная сила поезда массой 12000 т соответствует нормативной тормозной силе поезда массой 9000 т, а единая наименьшая норма тормозного нажатия составляет 220 кН на 100 т массы состава. Этот уровень соответствует нажатию, принимаемому при расчете безопасности движения для других схем формирования поездов массой 12000 т с учетом возможной несинхронности управления тормозами при нечеткой работе или отказе радиосвязи.

Известные международные нормативы тормозных сил поездов массой более 10000 т установлены с учетом продольных динамических сил. В пересчете на нажатия для чугунных тормозных колодок они составляют 150 . 250 кН на 100 т массы, что соответствует нормам, принятым на отечественных железных дорогах.

Максимальная скорость движения по условиям длины тормозного пути устанавливается 80 км/ч при следовании на светофор с зеленым сигнальным огнем (зеленый огонь на локомотивном светофоре AJICH). В случае отказа AJICH максимальная скорость составляет 70 км/ч. Расстояние ограждения места внезапно возникшего препятствия на спуске до 0,006 включительно принято равным 1500 м.

Зарядное давление на локомотиве 0,55 мПа, в хвостовом вагоне 0,45 мПа. Отпуск автотормозов в пути следования производят, устанавливая ручку крана машиниста в положение I и выдерживая ее в этом положении до достижения давления в уравнительном резервуаре, превышающего на 0,05 . 0,10 мПа нормальное зарядное. После этого ручку крана переводят в положение IV (перекрыша с питанием) и затем выдержав ее в этом положении в течение 40 . 60 с, в поездное положение; это позволяет увеличить выдержку повышенного отпускного давления (если уравнительный резервуар имеет достаточную плотность), а также ускорить отпуск и зарядку автотормозов. Такой прием рекомендуется использовать во всех поездах повышенной массы и длины с локомотивами в голове поезда, а также в соединенных поездах с пневматической синхронизацией. Изменениями и дополнениями МПС № Г-1211 у к инструкции ЦТ-ЦВ-ВНИИЖТ/4440 такой прием, но со временем выдержки ручки крана машиниста в положении IV, равным 30 . 40 с, введен для всех грузовых поездов повышенной массы и длины. В поездах из порожних вагонов отпускают автотормоза без выдержки ручки крана машиниста в положении IV после сверхзарядки; ее переводят из положения I в положение II.

Общие правила для всех поездов повышенной массы и длины с локомотивами в голове следующие.

Локомотивы должны иметь компрессоры типа КТ6 (КТ7); компрессоры Э-500 можно использовать при двойной тяге с работой компрессоров по системе многих единиц. Стабилизатор крана машиниста регулируют на темп ликвидации сверхзарядного давления с 0,6 до 0,58 мПа за 100 . 120 с.

Техническое обслуживание, ремонт и опробование автотормозов допускается выполнять раздельно в двух составах на разных путях, если нет свободного пути необходимой длины. При этом производится полное опробование автотормозов в каждом из составов; зарядное давление, на которое регулируется установка для зарядки и опробования тормозов, в этом случае должно быть 0,4 мПа для порожних и 0,48 . 0,50 мПа для груженых составов. На такое же зарядное давление регулируются краны машиниста локомотивов, обеспечивающих маневровое передвижение составов при их соединении.

На поездном локомотиве кран машиниста регулируется на зарядное давление 0,53 . 0,55 мПа при груженом составе и на 0,48 . 0,5 МПа при порожнем. Такие уровни зарядных давлений обеспечивают нормальный процесс отпуска тормозов состава в процессе формирования поезда. В тормозной магистрали хвостового вагона зарядное давление в груженом составе должно быть не менее 0,45 мПа, в порожнем - не менее 0,35 мПа.

Допускаемое инструкциями МПС зарядное давление 0,35 мПа в хвостовом вагоне порожнего состава недостаточно для надежного отпуска тормозов на равнинном режиме, поэтому следует обеспечить это давление не менее 0,4 мПа. Чтобы получить более высокое давление в хвостовых вагонах поезда, особое внимание следует обращать на утечки сжатого воздуха из тормозной сети во второй половине состава. Следует учитывать, что на режим работы и нагрев компрессоров утечки влияют практически независимо от расположения места утечки по длине поезда. Что же касается разницы давлений по длине магистрали и процесса отпуска и зарядки, то в этом отношении влияние утечек тем более неблагоприятно, чем дальше места утечек расположены от локомотива.

После соединения составов, прицепки поездного локомотива и подзарядки тормозной сети проверяют ее плотность.

Плотность тормозной сети, определяемая временем снижения давления в главных резервуарах локомотива, должна соответствовать данным табл.5.3.

Заключение

Теоретические и экспериментальные исследования динамики торможения тяжеловесных грузовых, поездов позволили установить взаимную связь между тормозными силами, продольными усилиями и тормозными путями, найти способы снижения продольных усилий, разработать требования к новым тормозным системам, наметить этапы повышения эффективности торможения, при реализации которых вес грузовых поездов может быть увеличен до 10000 . 15000 т. Сформулированы научные положения и выводы, определяющие общие закономерности продольной динамики поезда при различных режимах торможения.

Эффективность торможения тяжеловесных грузовых поездов исследована по методике, учитывающей реальные физические процессы, происходящие в составе. Для определения тормозных путей поезда, рассматриваемого как единая масса, разработаны уточненные способы интегрирования дифференциального уравнения движения при установившемся и неустановившемся торможении. Наряду с известным методом суммирования по интервалам скорости применено непосредственное интегрирование уравнения движения при начальной и конечной скорости поезда. В процессе неустановившегося торможения вычисление тормозных путей выполнено численным интегрированием с использованием переменного значения расчетного тормозного коэффициента. Для перспективных тяжеловесных поездов построены расчетные тормозные номограммы.

Улучшение характеристик тормозов и совершенствование методов их эксплуатации значительно снизит продольные усилия в тяжеловесных грузовых поездах. Вождение одинарных и соединенных грузовых поездов весом 10000 . 12000 т возможно по условиям продольной динамики при использовании пневматических тормозов. Необходимые тормозные пути обеспечиваются повышением силы нажатия композиционных колодок.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы и рекомендации по тормозам и поглощающим аппаратам тяжеловесных грузовых поездов:

1. Основными характеристиками воздухораспределителей, влияющими на процессы торможения тяжеловесных грузовых поездов, являются скорость распространения тормозной волны, время наполнения и величина начального скачка давления в тормозных цилиндрах, вид диаграмм наполнения цилиндров у различных экипажей. Продольные динамические усилия уменьшаются нелинейно и непропорционально увеличению скорости тормозной волны: двойное увеличение скорости волны в зависимости от времени наполнения цилиндров снижает усилия в 1,8 . 2,3 раза в поездах с однородными диаграммами ив 1,2 . 1,4 раза в поездах с неоднородными диаграммами торможения. Так как скорость распространения максимальных возмущений в поездах в зависимости от величины зазора в автосцепках, крутизны силовой характеристики поглощающих аппаратов и масс экипажей находится в пределах 100 . 250 м/с, то необходимо, чтобы скорость тормозной волны при всех режимах была выше указанных значений.

2. Установлено, что непропорционально в зависимости от видов индикаторных диаграмм изменяются продольные усилия в поездах при изменении времени наполнения цилиндров. Двойное увеличение этого времени приводит к снижению усилий в 1,5 . 1,8 раза. Более заметно снижаются усилия при неоднородных диаграммах. С ростом времени наполнения усилия уменьшаются неравномерно: сначала более резко, а затем медленнее. Снижению продольных усилий в грузовых поездах способствует уменьшение скачка начального давления в тормозных цилиндрах.

3. Показано, что величина удельной тормозной силы влияет на продольные усилия не столь значительно, как на тормозные пути: при увеличении коэффициента нажатия колодок в 2 раза продольные усилия возрастают в 1,3 раза, а максимальные тормозные пути снижаются в 1,5 . 2 раза. При максимальном коэффициенте силы нажатия композиционных колодок

0,22, допустимом по условиям сцепления колес с рельсами и динамике торможения, тормозные пути тяжеловесных грузовых поездов могут быть снижены на 20 . 25% по сравнению с тормозными путями поездов, оборудованных чугунными колодками.

4. Для перспективных грузовых поездов весом 10000 . 12000 т и длиной 1400 . 1500 м предложены оптимальные диаграммы наполнения тормозных цилиндров с начальным скачком давления 0,05 . 0,07 мПа, временем наполнения на груженом режиме в головных вагонах 20 . 24 с, в хвостовых 32 . 36 с, скоростью распространения тормозной волны 280 . 300 м/с и постоянным темпом роста тормозной силы вагонов. Применение таких тормозов позволит эксплуатировать тяжеловесные грузовые поезда со скоростью движения до 100 км/ч. Тормозные пути при экстренном торможении будут не более 1300 м.

5. Установлено, что большое влияние на динамику поезда оказывает характеристика подвижного состава: неоднородность вагонов, масса и погонная нагрузка, силовые характеристики поглощающих аппаратов. Неоднородность состава по типу вагонов приводит к росту продольных усилий при торможении примерно на 20%, а неоднородность и по загрузке - на 30 . 35%. При одинаковых удельных тормозных силах рост продольных усилий почти пропорционален увеличению масс экипажей. Повышение погонной нагрузки в 1,5 раза увеличивает продольные усилия в 2 раза. При наиболее тяжелых режимах пневматического торможения уровень максимальных продольных усилий в поездах с мягкими характеристиками связей в 1,3 . 1,5 раза, а с линейными - в 1,15 . 1,2 раза ниже, чем в поездах с жесткими характеристиками связей.

По условиям динамики торможения тяжеловесных грузовых поездов целесообразно иметь поглощающие аппараты автосцепки с нежесткими силовыми характеристиками.

6. Дальнейшее увеличение веса грузовых поездов до 15000 . 20000 т возможно при решении задачи автоматического управления локомотивами, находящимися внутри соединенного состава. Использование в соединенных поездах, сформированных из трех-четырех составов, системы управления кранами машиниста по радио обеспечит необходимую плавность торможения.

Реализация рекомендуемых путей и этапов повышения эффективности торможения увеличит вес и скорость движения грузовых поездов при обеспечении необходимой плавности движения и будет способствовать повышению провозной и пропускной способности железных дорог.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бубнов, Виктор Юрьевич, 2006 год

1. Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277. М.: Транспорт, 1998. 123 с.

2. Инструкция по организации обращения грузовых поездов повышенного веса и длины на железных дорогах РФ. ЦЦ-ЦТ-851, М.: Трансин-фо, 2001. 32 с.

3. Адбегов H.A., Пеисахзон Д.Э., Иноземцев В.Г. Технико-экономическая эффективность перевода грузовых поездов на электропневматическое торможение. /В кн.: Исследование автотормозной техники на железных дорогах СССР. М.: Трансжелдориздат, 1961, с. 70-88.

4. Албегов H.A., Ясенцев В.Ф., Астахов В.И., Козюлин JI.B. Результаты международных испытаний однопроводного электропневматического тормоза в грузовых поездах. /В кн.: Совершенствование конструкции и эксплуатации автотормозов. М.: Транспорт, 1972, с. 3-20.

5. Астахов П.Н., Гребенюк П.Т. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 1969, 317с.

6. Астахов П.Н., Гребенюк П.Т., Скворцова А.И. Справочник по тяговым расчетам. М.: Транспорт, 1973. 656 с.

7. Бабников A.M., Егорченко В.Ф. Тяга поездов. М.: Трансжелдориздат, 1947, 408 с.

8. Бахвалов Н.С. Численные методы. Т. I. М.: Наука, 1973. 631 с.

9. Блеин Д.Г., Хангел М.Ф. Работа, испытания и характеристики тормозной системы поезда. /Железные дороги мира, 1973, №5, с. 18-27.

10. Блохин Е.П., Велик Л.В., Стамблер E.JL, Маслеева Л.Г., Гребенюк П.Т. К задаче о регулировочном торможении поезда, движущегося по пути ломаного профиля. /В кн. Исследования по динамике рельсовых экипажей. Днепропетровск: 1973, с. 79-85.

11. Богомолов С.А., Гельфер С.А. Движение поезда по перелому пути. JI.: Трансжелдориздат, 1945, с. 129-173.

12. Бойчевский О.Г., Гребенюк П.Т. Продольные динамические усилия в поезде весом 7500 т. /Вестник ВНИИЖТ. М.: 1960, № 1, с. 14-16.

13. Бойчевский О.Г., Гребенюк П.Т., Блохин Е.П., Костин Г.В. Продольная динамика в объединенных поездах повышенного веса. /Железнодорожный транспорт, 1971, № 6, с. 55-59.

14. Вериго М.Ф. Байкало-Амурская магистраль и научно-технические проблемы ее строительства и эксплуатации. /Железные дороги мира, 1977, №1, с. 3-8.

15. Вериго М.Ф. Динамика вагонов. М.: Транспорт. 1971. 175 с.

16. Вертинский C.B. Продольная динамика вагонов в грузовых поездах. М.: Трансжелдориздат, 1957. 262 с.

17. Вертинский C.B. Устойчивость вагонов от выжимания продольными силами при торможении поезда. /В кн.: Динамика, прочность и устойчивость вагонов в тяжеловесных и скоростных поездах. М.: Транспорт, 1970, с. 4-38.

18. Вертинский C.B., Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагонов. М. Транспорт, 1972. 304 с.

19. Вертинский C.B., Никольский E.H., Никольский Л.Н., Попов A.A., Шадур Л.А. Расчет вагонов на прочность. М.: Машиностроение, 1972. 432 с.

20. Вольфсон С.А. О влиянии перелома профиля пути на усилия в упряжных приборах и на плавность движения поезда. М.: Трансжелдориз-дат, 1958, с. 51-65.

21. Вуколов Л.А. Температурные режимы при торможении чугунными и композиционными колодками. /В кн.: Исследование автотормозной техники на железных дорогах СССР. М., Трансжелдориздат, 1961, с. 45-63.

22. Галеев А.У., Першиц Ю.И. Вопросы механики поезда. М., Трансжелдориздат, 1958,231 с.

23. Гварамадзе Н.Л. Продольные усилия в поездных системах. Материалы V юбилейной науч.-техн. конф. кафедр ТбИИЖТа. Тбилиси, 1941, с. 12-15.

24. Годыцкий-Цвирко А.М. Взаимодействие пути и подвижного состава железных дорог. М.: Гострансиздат, 1931. 214 с.

25. Горн В.Н., Гребенюк П.Т. Увеличение тормозной эффективности подвижного состава. /Железнодорожный транспорт, 1967, № 10, с. 72-75.

26. Гребенюк П.Т. Влияние неоднородности состава, массы экипажей и характеристики поглощающих аппаратов на усилия в поезде при торможении. /В кн.: Исследование автотормозов железнодорожного подвижного состава. М.: Транспорт, 1977, с. 16-24.

27. Гребенюк П.Т. Динамика торможения тяжеловесных поездов М.: Транспорт, 1977, 152 с.

28. Гребенюк П.Т. Влияние неоднородности поезда на продольные усилия при торможении. /В кн.: Развитие и совершенствование автоматических тормозов. М.: Транспорт, 1974, с. 60-68.

29. Гребенюк П.Т. Зависимость продольных усилий от характеристик тормозов поезда. /В кн.: Конструкция и эксплуатация тормозов тяжеловесных грузовых поездов. М.: Транспорт, 1975, с, 51-56.

30. Гребенюк П.Т. Исследование процессов торможения сдвоенных грузовых поездов. /В кн.: Совершенствование конструкции и эксплуатации автотормозов. М., Транспорт, 1972, с. 32-41.

31. Гребенюк П.Т. К расчету продольных усилий в поездах при торможении. /Вестник ВНИИЖТ, 1973, № 6, с. 41-45.

32. Гребенюк П.Т. Методика расчета тормозной силы восьмиосного вагона. /В кн.: Совершенствование автоматических тормозов. М.: Транспорт, 1970, с. 120-125.

33. Гребенюк П.Т. Методика расчета продольных усилий в поездах при торможении. /В кн.: Конструкция и эксплуатация тормозов тяжеловесных грузовых поездов. М.: Транспорт, 1975, с. 37-50.

34. Гребенюк П.Т. О характеристиках тормозов с учетом динамики поезда. /В кн.: Исследование автотормозов железнодорожного подвижного состава. М.: Транспорт, 1977, с. 4-16.

35. Гребенюк П.Т. Продольные усилия в грузовых поездах при воздушном и электропневматическом торможении. /В кн.: Исследование автотормозной техники на железных дорогах СССР. М.: Трансжелдориздат, 1961, с. 180-208.

36. Гребенюк П.Т. Продольные усилия в грузовых поездах при различных режимах торможения. /В кн.: Повышение эффективности торможения поездов. М.: Трансжелдориздат, 1963, с. 43-54.

37. Гребенюк П.Т. Продольные усилия в грузовых поездах при электропневматических тормозах. /В кн.: Совершенствование автоматических тормозов. М.: Транспорт, 1970, с. 9-16.

38. Гребенюк П.Т. Продольные усилия при торможении в объединенных грузовых поездах. /Электрическая и тепловозная тяга, 1971, № 11, с. 32-34.

39. Гребенюк П.Т. Распространение тормозной и ударной волны в поезде при торможении. /В кн.: Развитие и совершенствование автоматических тормозов. М.: Транспорт, 1974, с. 40-60.

40. Гребенюк П.Т. Расчет тормозного коэффициента поезда численным интегрированием. /Вестник ВНИИЖТ, 1971. № 7, с. 14-16.

41. Гребенюк П.Т., Завьялов Г.Н., Иноземцев В. Г. Новые требования по эксплуатации тормозов. /Железнодорожный транспорт, 1972. № 10, с. 32-35.

42. Гребенюк П.Т., Клыков Е.В. Тормозные расчеты подвижного состава. М.: Транспорт, 1969. 72 с.

43. Гребенюк П.Т., Кузьмина Е.И. Применение электронной аппаратуры в исследованиях автотормозов. /В кн.: Повышение эффективности торможения поездов. М.: Трансжелдориздат, 1963, с. 51-54.

44. Гребенюк П.Т., Кузьмина Е.И. Совершенствование тормозной системы восьмиосных вагонов. /Железнодорожный транспорт, 1972, № 3, с. 51-54.

45. Гребенюк П.Т., Кузьмина Е.И., Терещенко В.П. Как обеспечить тормозную эффективность грузовых поездов при скорости 100 км/ч. /Железнодорожный транспорт, 1974, № 11, с. 38-42.

46. Гребенюк П.Т., Панькин H.A., Филимонов A.M. Метод исследования процессов распространения возмущений в сверхдлинных и соединенных поездах. /Вестник ВНИИЖТ, 1977, № 1, с. 1-4.

47. Денисов В.А. Результаты исследования продольной динамики поезда на переломах профиля пути. /Вестник ВНИИЖТ, 1961, № 4. 25-27.

48. Дувалян C.B. Исследование продольной динамики поезда на ЭЦВМ. /Вестник ВНИИЖТ, 1967, № 7, с. 59-62.

49. Дувалян C.B. Исследование продольной динамики поезда с применением ЭЦВМ. /В кн.: Динамика, прочность и устойчивость вагонов в тяжеловесных и скоростных поездах. М.: Транспорт, 1978. с. 39-54.

50. Железнодорожный транспорт в СССР и за рубежом. М.: ВНИИЖТ. 1976. 256 с.

51. Жуковский Н.Е. Работа (усилие) русского сквозного и американского несквозного тягового приборов при трогании поезда с места и в начале его движения. Поли. собр. соч. Т. VIII. M.-JL: Объединенное науч.-техн. изд-во, 1937, с. 221-251.

52. Иноземцев В.Г., Панькин H.A., Пыров А.Е. Поезда повышенной массы и длины. М.: Транспорт, 1993. 176 с.

53. Иноземцев В. Г., Гребенюк П. Т. Нормы и методы расчета автотормозов. М. Транспорт, 1971. 56 с.

54. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации. М.: РОО «Техинформ», 1999. 279 с.

55. Инструкция по организации обращения грузовых поездов повышенного веса и длины на железных дорогах Российской Федерации. М.: Трансинфо, 2001. 32 с.

56. Казаринов В.М., Иноземцев В.Г., Ясенцев В.Ф. Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов. М.: Транспорт, 1968.400 с.

57. Карвацкий Б.Л. Общая теория автотормозов. М.: Трансжелдориз-дат, 1947. 300 с.

58. Квирквелия И.К. О напряжениях в упряжных приборах при трогании поезда с места. Тбилиси: 1938, с. 114-123.

59. Кеглин Б.Г. Выбор расчетной модели вагона в различных задачах продольной динамики. /В кн.: Вопросы исследования надежности и динамики элементов подвижного состава железных дорог. Брянск: 1971, с. 102-111.

60. Клыков Е.В., Гребенюк П.Т. Результаты исследований воздухораспределителей усл. № 270-002. /В кн.: Исследование автотормозной техники на железных дорогах СССР. М., Трансжелдориздат 1961, с. 209222.

61. Колодажный Н.В. Возможности повышения скорости движения грузовых поездов. /Железнодорожный транспорт, 1974, № 5, с. 40-47.

62. Коломийченко В.В. Проблемы создания перспективной автосцепки. /Железнодорожный транспорт, 1973, № 10, с. 48—52.

63. Королев К.П. Вписывание паровозов в кривые участки пути. М.: Трансжелдориздат, 1950. 224 с.

64. Кузьмина Е.И. Выбор оптимальной диаграммы наполнения тормозных цилиндров локомотива. /Вестник ВНИИЖТ, 1962, № 6, с. 40-44.

65. Кузьмина Е.И. Комбинированные модели для исследования тормозных процессов. /В кн.: Совершенствование конструкции и эксплуатации автотормозов. М.: Транспорт», 1972, с. 23-31.

66. Лазарян В.А. Исследование неустановившихся режимов движения поездов. М.: Трансжелдориздат, 1949, 136 с.

67. Лазарян В.А. Исследование переходных режимов движения поездов при сплошном торможении и при переходах через переломы продольного профиля пути. М.: Трансжелдориздат, 1953, с. 5-23.

68. Лазарян В.А. Исследование усилий, возникающих при переходных режимах движения в стержнях с различными упругими несовершенствами. М.: Трансжелдориздат, 1956, с. 5-50.

69. Лазарян В.А. К вопросу об электрическом моделировании переходных режимов движения стержней. М.: Трансжелдориздат, 1956, с. 84123.

70. Лазарян В.А. О динамических усилиях в упряжных приборах поездов при сопротивлениях относительным перемещениям экипажей. М.: Трансжелдориздат, 1950, с. 3-32.

71. Лазарян В.А. О динамических усилиях, возникающих в упряжных приборах при торможении однородного поезда. М.: Трансжелдориздат, 1948, с. 63-82.

72. Лазарян В.А. О переходных режимах движения поездов. /В кн.: Исследования по динамике рельсовых экипажей. Днепропетровск: 1973, с. 3-43.

73. Лазарян В.А. Применение математических машин непрерывного действия к решению задач динамики подвижного состава железных дорог. М.: Трансжелдориздат. 1962. 219 с.

74. Лазарян В.А., Блохин Е.П. Исследование усилий, возникающих в поездах при включении в них восьмиосных полувагонов. /В кн.: Вопросы динамики и прочности подвижного состава. М.: Трансжелдориздат, 1963, с. 49-58.

75. Лазарян В.А., Блохин Е.П. О математическом моделировании движения поезда по переломам продольного профиля пути. /В кн.: Совершенствование норм проектирования железных дорог. М.: Транспорт, 1974, с. 83-123.

76. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Белик Л.В. Влияние неоднородности состава на продольные усилия в поезде. /В кн.: Применение математических машин к расчету узлов вагонов на прочность. Днепропетровск: 1971, с. 21—24.

77. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Белик Л.В. Влияние неоднородности состава на продольные усилия в поезде при экстренном торможении. /В кн.: Переходные режимы движения и колебания подвижного состава. Днепропетровск: 1973, с. 3-8.

78. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Велик Л.В. Применение ЭЦВМ к исследованию переходных режимов движения поездов. /В кн.: Переходные режимы движения и колебания подвижного состава. Днепропетровск: 1970, с. 3-23.

79. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Белик Л.В. Продольные колебания нелинейных одномерных систем при возмущениях, распространяющихся вдоль их длины. /Прикладная механика, вып. 6. Киев: Наукова думка, 1973, с. 89-94.

80. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Манашкин Л.А. О выборе числа контуров при электрическом моделировании колебаний стержней. /В кн.: Вопросы динамики подвижного состава и применения математических машин. Днепропетровск: 1964, с. 28-34.

81. Лазарян В.А., Манашкин JI.A. Влияние силовых характеристик фрикционных поглощающих аппаратов на особенности ударных процессов. /В кн.: Исследование переходных режимов движения поездов и динамики подвижного состава. М.: Транспорт, 1966, с. 9-15.

82. Лазарян В.А., Манашкин Л.А., Рыжов A.B. Исследование переходных режимов движения одномерных систем при действии на них распространяющегося возмущения. /В кн.: Переходные режимы движения и колебания подвижного состава. Днепропетровск: 1970, с. 24-35.

83. Лазарян В.А., Рыжов A.B., Богомаз Г.И. Исследование при помощи ЭВМ пуска в ход наливных поездов. /В кн.: Исследование по динамике рельсовых экипажей. Днепропетровск: 1973, с. 44-57.

84. Мучников В.М. Об усилиях, возникающих в сцепных приборах неоднородного поезда при трогании с места. ДАН. Т. 68, № 6. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949, с. 1001-1004.

85. Никольский Л.Н. Фрикционные амортизаторы удара. М.: Машиностроение, 1964,171 с.

86. Новиков А.П. Исследование некоторых неустановившихся режимов движения поездов. М.: Высшая школа, Труды МИИТ, вып. 164, 1963, с. 138-149.

87. Павловский И.Г. Резервы в действии. /Железнодорожный транспорт, 1970, № 7, с. 10-12.

88. Панькин H.A. Распространение сильных возмущений в поезде. Автореферат дисс. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук. М.: 1964, 40 с.

89. Панькин H.A., Башук И.Б., Гребенюк П.Т., Филимонов A.M. Снижение динамических сил при электрическом торможении. /Железнодорожный транспорт, 1975, № 1, с. 51-53.

90. Панькин H.A., Гребенюк П.Т., Першин В.Я, Тимошук А.И. Распространение продольных сил и ускорений в поезде при нелинейных упруго-вязких связях. /Вестник ВНИИЖТ, 1975, № 2, с. 21-24.

91. Панькин H.A., Гребенюк П.Т., Филимонов A.M. Общие свойства распространения возмущений в поезде при движущемся их источнике. /Вестник ВНИИЖТ. 1976 № 2. с. 6-9.

92. Панькин H.A., Гребенюк П.Т., Филимонов A.M. Распространение сильных возмущений вдоль поезда при движущемся их источнике. /Вестник ВНИИЖТ, 1974, № 1. с. 21 -25.

93. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. М.: Трансинфо, 2000. 160 с.

94. Протодьяконов М.М. Проектирование продольного профиля железных дорог при электрической, тепловозной и паровой тяге с автосцепкой. М.: Трансжелдориздат, 1957. 287 с.

95. Риман Б.О распространении плоских волн конечной амплитуды. /В кн.: Работы по геометрии, механике и математической физике. Ч. II. Пер. с нем. М.: Гостехиздат, 1948, с. 376-395.

96. Стретт Д.В. Теория звука. Пер. с анг. М.: Гостехиздат, 1955. 504с.

97. Стукалов А.И. О влиянии скорости нарастания тормозной силы на продольные усилия в поезде. М.: Трансжелдориздат, 1956, с. 51-56.

98. Терещенко В.П., Горин А.Ф. Исследование продольных сил при торможении поезда вспомогательным тормозом локомотива. /В кн.: Конструкция и эксплуатация тормозов тяжеловесных грузовых поездов. М.: Транспорт, 1976, с. 127-132.

99. Технические параметры Байкало-Амурской магистрали. /Железнодорожный транспорт, 1975, № 3, с. 75—76.

100. Успенский В.К., Гребенюк П.Т. Исследование продольных динамических усилий при торможении грузовых поездов. /В кн.: Вопросы совершенствования тормозной техники. М.: Трансжелдориздат, 1958, с. 105-133.

101. Флоринский Ф.В. Исследование динамических усилий в упряжных приборах при торможении поезда. М.: Трансжелдориздат, 1948, с. 136161.

102. Чаплыгин С.А. Новый метод приближенного интегрирования дифференциальных уравнений. М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит., 1950, 103 с.

103. Черкашин Ю.М. Динамика наливного поезда. М.: Транспорт, 1975. 136 с.

104. Шовский J1.B., Иноземцев В.Г., Вуколов J1.A. Тормозная техника на железных дорогах США. /Железнодорожный транспорт, 1970, № 7, с. 87-93.

105. Bloch A. Langswellen in Eisenbahnzugen. /Organ fur die Fortschritte des Eisenbahnwesens. 1933, N 19, s. 375-379.

106. Freudenstein of Dynamic Analysis of Long-Travel, High-Efficiency shock Absorbers in Freight Cars. /Transactions of the American Society of mechanical Engineers, 1970, N 3, p. 59-66.

107. Gar and locomotive cyclopedia of American practices. New Jork, 1974, 1020 p.

108. Genin I., Ginsberg I., Ting E. Longitudinal trach-train dynamics: a new aprraach. /Transactions of the American Society of mechanical Engineers, 1974, N4, p. 466-469.

109. Jane's World Railway, London, 1975, 588 p.

110. Kirschtein H., Ursprung, Wege und Grenzen der Eisenbahnbrems technik und deren Wechselbeziehung zur Eisenbahnbetriebsentwicklung. /Die Eisenbahntechnik, 1966, N 21, S. 29-55.

111. Lange A. Das Anziehen von Eisenbahnwagen. /Organ fur die Fortschritte des Eisenbahhwesens, 1934, N 14, S. 273-276.

112. Martin I.C. Study optimum length, speed and weight of freight trains under varying traffic and competitive and operating conditions. /Bulletin of American Railway Engineering Association, 1972, v. 74, N 639, p. 11-23.

113. Metre-gauge train of 18500 tons. /Railway Gazette, 1966, v. 122, N 3, p. 85-86.

114. Modern Railroads, 1972, N 10, p. 36-39.

115. Moller E. Kritische Betrachtungen zur Eisenbahndruckluftbremse. /Glasers Annalen, 1956, N 11, S. 363-372.

116. Railway Locomotives and Gars, 1967, v. 141, N 12, p. 6.