Влияние колебаний вагонов на движение поезда с локомотивом заданной мощности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Чернышева Юлия Владимировна

• Чернышева Юлия Владимировна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Чернышева Юлия Владимировна

Введение

1. Обзор исследований и работ, постановка задачи исследования

1.1. Обзор исследований и работ по определению основного сопротивления движению

1.2. Обзор исследований по взаимодействию колебательных систем с источниками энергии ограниченной мощности

1.3 Анализ программных комплексов по исследованию динамики рельсовых экипажей

1.4 Выводы и постановка задач исследования

2. Оценка влияния пространственных колебаний вагонов на устойчивость стационарных режимов движения грузового поезда по неровностям рельсового пути

2.1. Разработка пространственной многомассовой математической модели поезда

2.2. Разработка пространственной многомассовой Simulink-модели поезда

2.3. Верификация разработанной Simulink-модели поезда

2.4. Определение зоны неосуществимых стационарных режимов движения грузового поезда по неровностям рельсового пути

2.5. Выводы по главе

3. Исследование влияния колебательных движений вагонов на прохождение резонанса грузовым поездом

3.1. Аналитическое исследование влияния резонансных колебаний вагонов на мощность, развиваемую тяговыми двигателями локомотива, для поддержания равномерного движения поезда

3.2. Исследование влияния резонансных колебаний на движение грузового поезда по пути с однородной волнообразной неровностью рельсовых нитей

3.3. Исследование влияния резонансных колебаний на движение грузового поезда по пути с неоднородной неровностью рельсовых нитей

3.4. Выводы по главе

4. Заключение

Библиографический список

Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние колебаний вагонов на движение поезда с локомотивом заданной мощности»

Актуальность темы исследования.

Повышение энергетической эффективности перевозочного процесса путем уменьшения потребления электроэнергии и топливного ресурса, расходуемого на тягу поездов, является актуальным вопросом для железнодорожного транспорта России.

В настоящее время на российском подвижном составе в большинстве случаев установлена система автоведения поезда. Она позволяет обеспечить выполнение графика движения с энергооптимальной траекторией движения поезда, определенной на основе результатов упреждающего тягового расчета. Однако, при выполнении тяговых расчетов не учитывается возможность немонотонного изменения величины основного сопротивления движению на критических скоростях и появления зоны неосуществимых стационарных режимов при движении поезда.

Формула для расчета основного сопротивления движению включает в явной форме два важнейших фактора - скорость движения и нагрузку на ось. Учет влияния на величину сопротивления движению других многочисленных факторов, в том числе и от рассеяния энергии при колебаниях вагонов, выражается исключительно суммарно в виде численных коэффициентов при независимых переменных. Исследования, касающиеся движения поезда при взаимодействии локомотива заданной мощности с колебаниями вагонов поезда как динамической системы, проводилось для поезда, состоящего из локомотива и только одного вагона.

Вопрос влияния колебаний вагонов в составе поезда на траекторию его движения является недостаточно разработанным. Изучение взаимодействия состава (колеблющихся масс) с локомотивом заданной мощности (источником энергии) поможет вести уточненный расход энергии на тягу поезда и рекомендовать способ управления локомотивом, при котором расход энергии на преодоление колебаний вагонов будет минимальным.

Целью диссертационного исследования является определение влияния колебаний вагонов на движение поезда с локомотивом заданной мощности.

Поставленная цель обусловила решение ряда взаимосвязанных задач:

1. Разработать математическую и компьютерную модель движения грузового поезда по неровностям рельсового пути, верифицировать разработанную модель.

2. Определить мощность, затрачиваемую локомотивом на колебательные движения вагонов в составе поезда.

3. Определить зону неосуществимых стационарных режимов движения грузового поезда с локомотивом заданной мощности.

4. Оценить влияние способа управления локомотивом на величину зоны неосуществимых стационарных режимов движения грузового поезда.

5. Определить условия, при которых возникает явление «затягивания» скорости движения грузового поезда с локомотивом заданной мощности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана модель движения грузового поезда как цепочки шарнирно связанных жестких тел, отличающаяся учетом взаимодействия колебаний вагонов с силой тяги локомотива.

2. Впервые рассчитана мощность, затрачиваемая локомотивом на колебательные движения вагонов в составе поезда.

3. Выявлены области неосуществимых стационарных режимов движения грузового поезда с локомотивом заданной мощности.

Теоретическая и практическая значимость работы:

Теоретическая значимость работы заключается в создании математической модели взаимодействия локомотива заданной мощности с колебаниями вагонов поезда как динамической системы.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные данные могут быть использованы при разработке энергооптимальных режимов управления силой тяги грузового поезда.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модель движения грузового поезда как цепочки шарнирно связанных жестких тел, отличающаяся учетом взаимодействия колебаний вагонов с силой тяги локомотива.

2. Результаты исследования влияния колебаний вагонов в составе поезда на характер изменения потребной мощности локомотива от скорости движения.

3. Результаты оценки влияния колебаний вагонов на движение поезда с локомотивом заданной мощности.

Достоверность результатов исследования в части обоснованности результатов расчетов по влиянию колебательных движений вагонов на движение поезда по неровностям пути подтверждается корректным использованием математических методов, адекватностью разработанной 57ти/ш£-модели, проверенной путем сравнения результатов расчетов с результатами экспериментальных натурных исследований.

Апробация результатов.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на XII Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты», 2017 год (ПГУПС, Санкт-Петербург); на XIII Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты», 2018 год (ПГУПС, Санкт-Петербург). на XIV Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты», 2019 год (ПГУПС, Санкт-Петербург); на XV Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты», 2021 год (ПГУПС, Санкт-Петербург); на XVI Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты», 2022 год (ПГУПС, Санкт-Петербург); IX Международном симпозиуме «Прорывные технологии электрического транспорта Эльтранс-2017» (Eltrans-2017); X Международном симпозиуме «Eltrans 10.0» (Эльтранс-2019).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, из них 5 - в изданиях, включенных в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа включает в себя введение, три главы, заключение и изложена на 98 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 40 рисунков. Список использованных источников насчитывает 80 наименований.

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ И РАБОТ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор исследований и работ по определению основного сопротивления движению

Заметный вклад в развитие науки о силах, препятствующих движению железнодорожного подвижного состава, внесли ученые: П. Н. Астахов, Б.Н. Веденисов, М.Ф. Вериго, П.А. Гурский, А.Г. Добронравов, А.Я. Коган, А.Е. Корбинский, Ю.В. Ломоносов, В.В. Лопушинский, П.П. Мельников, Н.П. Петров, а также зарубежные ученые: Х. Норман, Д.К. Тутхилл Э.К. Шмидт и др. Среди современных ученых отмечены труды А.Н. Комаровой, В.О. Певзнера, Ю.С Ромена, А.Н. Савоськина, Н.А. Чуркова.

Остановимся на работах [3, 26, 48, 28], где приведены выражения для расчета основного сопротивления движению через ее составляющие.

В работе [3] П. Н. Астахов привел аналитические выражения для расчета следующих составляющих основного сопротивления движению:

- сопротивление трения шеек осей в подшипниках (зависит от квадрата скорости движения);

- сопротивление трения качения колес по рельсам (не зависит от скорости движения);

- сопротивление трения скольжения колес по рельсам (зависит от квадрата скорости движения);

- сопротивление от рассеяния энергии в пути (которое зависит от квадрата скорости движения);

- аэродинамическое сопротивление (зависит от квадрата скорости движения);

- сопротивление от рассеяния энергии в окружающую среду.

Автором предложена методика определения основного сопротивления движению на экспериментальном кольце ВНИИЖТа и рекомендована формула

для аппроксимации опытных точек основного сопротивления в виде трехчленной квадратной параболы, включающей в явной форме скорость движения и нагрузку на ось.

В работе [26] А.Я. Коган рассмотрел экипаж и путь в виде динамической системы. При этом экипаж представлялся, как система со многими степенями свободы, и колеблющийся путь, как система с распределенными параметрами. Приведены выражения для определения составляющих основного сопротивления движению подвижного состава:

- от рассеяния энергии в пути при вертикальных колебаниях;

- от рассеяния энергии в пути при горизонтальных колебаниях и кручении рельсов;

- от кориолисовых сил, действующих на колесные пары;

- от рассеяния энергии при боковом износе рельсов и подрезе гребней;

- от рассеяния энергии при вертикальном износе рельсов и прокате бандажей колесных пар;

- от рассеяния энергии при боковых колебаниях подвижного состава;

-от рассеяния энергии при вертикальных колебаниях подвижного состава;

- сопротивление трения шеек осей в подшипниках;

- сопротивление трения качения колес по рельсам;

- аэродинамического сопротивления.

Контрольные расчеты по предложенной методике оценки основного сопротивления движению подвижного состава дали удовлетворительную сходимость с результатами расчетов по действующим правилам тяговых расчетов.

В работе [28] А. Н. Комаровой разработана методика оценки сопротивления движению, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактов колес с рельсами, основанная на математическом моделировании его движения. Приведены выражения для определения составляющих основного сопротивления движению подвижного состава:

- от рассеяния энергии в узлах взаимодействия боковой рамы с колесной парой;

- от рассеяния энергии в узлах контакта клина с фрикционной планкой боковой рамы;

- от рассеяния энергии в узлах контакта пятника с подпятником;

- от рассеяния энергии в узлах скользун-опорная пластина;

- от рассеяния энергии за счет действия сил крипа в каждом контакте колеса с рельсом.

Автором работы определен вклад сопротивления движению от рассеяния энергии в основное сопротивление движению вагона (до 71%) и показано, что основной вклад в энергетические потери вносит диссипация энергии в контактах колес с рельсами и в узле контакта клина с фрикционной планкой боковой рамы. Результаты сопоставления величин энергетических потерь в рессорном комплекте, полученных путем математического моделирования и ходовых динамических испытаний, показали удовлетворительную сходимость, что свидетельствует о достоверности предложенной математической модели и разработанной методики для оценки энергетических потерь вагона.

Авторы работ [48, 74] исследовали влияние состояния пути в плане на тягу поезда. По результатам опытных поездок на равнинном участке была получена зависимость расхода энергии на тягу поезда от состояния пути в плане. Было отмечено, что при среднеквадратическом отклонении положения пути в пределах от 0,5 до 3,5 мм увеличивался расход энергии на тягу поезда на 19 %. При этом состояние пути не выходило за границы удовлетворительной оценки. Частичное устранение наиболее крупных неровностей позволило снизить расход энергии на тягу поезда на 5-8 %. Путем математического моделирования было показано, что сопротивление движению от рассеяния энергии в узлах взаимодействия боковой рамы с колесной парой и за счет действия сил крипа в каждом контакте колеса с рельсом может отличаться более чем в 2 раза в зависимости от состояния рельсового пути.

1.2 Обзор исследований по взаимодействию колебательных систем с источниками энергии ограниченной мощности.

В 1904 году немецкий физик-теоретик и математик Арнольд Зоммерфельд исследовал поведение неуравновешенного ротора, установленного на вибрирующем основании [78]. При разгоне, когда вибрационный момент был относительно мал, частота вращения ротора асинхронного двигателя увеличивалась примерно также, как при вращении ротора на неподвижном основании. С увеличением вращающего момента двигателя, когда частота приближалась к частоте свободных колебаний основания, увеличение частоты двигателя происходило очень медленно несмотря на существенное увеличение подводимой мощности. При этом возрастала амплитуда колебаний основания. С дальнейшим увеличением подводимой мощности наблюдалось скачкообразное увеличение частоты двигателя, а амплитуда колебаний основания при этом падала. При дальнейшем увеличении мощности двигателя его частота снова изменялась плавно. Ученый сделал вывод о том, что две трети мощности двигателя было поглощено силами демпфирования при колебаниях основания. Качественно отдельные стороны эффекта, обнаруженные немецким ученым А. Зоммерфельдом, заключались в следующем:

- застревание двигателя на частоте оборотов вблизи резонасной частоты;

- возрастание амплитуды колебаний вибрирующего основания без заметного изменения частоты вращения двигателя при увеличении подводимой к нему мощности;

- быстрый переход (срыве) частоты вращения двигателя, сопровождающийся резким уменьшением амплитуды колебаний основания после прохождения резонанса - объясняются резонансными явлениями.

Перечисленные особенности поведения колебательных систем автор Мартышкин В.С. в работе [43] связывал с явлениями неустойчивости колебаний системы в области резонанса, которые связаны со свойствами электродвигателя. Из сопоставления момента электродвигателя и момента сил сопротивления

колебательному движению были определены интервалы частот в области резонанса, в которых проявляются неустойчивые режимы колебаний.

Явление неустойчивости колебаний А.К. Калищук связывал с изменением угла сдвига фазы между движением колебательной системы и изменением силы, возбуждающей колебания. Изменение частоты колебаний при срывах колебаний объяснялось из соотношения энергии колебательной системы и двигателя [24].

Аналитическое рассмотрение задачи о взаимодействии линейной колебательной системы с источником энергии было выполнено И. Рокаром [75], Р. Мазе [71]. В этих работах было установлено существование области неустойчивых режимов колебаний.

В 1952г. И.И. Блехман рассматривая задачу о самосинхронизации нескольких неуравновешенных вращающихся масс, установленных на общем основании, представляющем собою колебательную систему с одной степенью свободы [8] также пришел к выводу, что режим колебаний системы при резонансе может оказаться неустойчивым, и тогда система перейдет скачкообразно в новое состояние устойчивого движения.

Явления, обнаруженные Зоммерфельдом, В.О. Кононенко рассмотрел с точки зрения неустойчивости различных механических систем [31]. В уравнения движения была введена статическая характеристика источника энергии в виде известной заранее нелинейной функции скорости вращения, и вместе с тем было принято ограничение, согласно которому скорость вращения может изменяться только медленно. В работах [29; 30; 34; 35]. Было показано, что особенности взаимодействия колебательной системы с источником энергии проявляются не только в стационарных режимах движения, но и в нестационарных режимах, особенно при прохождении колебательной системы через резонанс. В условиях, когда запас мощности источника энергии невелик, ход процесса очень сильно зависел от характеристики источника. Изменения частоты колебаний оказывались тесно связанными с изменением амплитуды колебаний. В зоне больших амплитуд скорость прохождения системы через резонанс резко замедлялась, по мере уменьшения амплитуды скорость прохождения возрастала.

Закон изменения частоты формировался в ходе самого процесса прохождения через резонанс. В работе [32] рассмотрено взаимодействие колебательной системы с п степенями свободы с источником энергии. Было установлено, что в колебательной системе с п степенями свободы специфические особенности ее взаимодействия с источником энергии проявляются активно в каждой резонансной области. В работах [33] было показано, что резонансные свойства нелинейных колебательных систем очень сильно зависят от характеристики источника энергии. Установлено, что явления неустойчивости колебаний нелинейной системы могут исчезать совсем в зависимости от того, какую характеристику имеет источник энергии. Также В. О. Кононенко были рассмотрены специфические явления, возникающие при взаимодействии колебательных систем с параметрическим возбуждением и в автоколебательных системах с источником энергии [31].

Согласно работам В. О. Кононенко, можно выделить следующие специфические особенности колебательной системы, возникающие при ее взаимодействии с источником энергии ограниченной мощности:

- появление в области резонанса неустойчивых режимов движения;

- зависимость реализации резонансной кривой от направления, в котором изменяется частота возмущающей силы;

- появление срывов стационарных колебаний;

- изменение характера нестационарного прохождения колебательной системы через резонанс.

Исследованию колебательных систем с источниками ограниченной мощности посвящено значительное число работ. Среди них стоит отметить [1, 2, 9, 15, 16, 19, 38, 68, 70].

В работах [19, 15] исследовалось влияние колебательного движения вагона на мощность, развиваемую тяговыми двигателями локомотива, для поддержания равномерного движения поезда (локомотив тянет за собой один вагон), при прохождении поездом неровности рельсового пути. На примере движения одномассовой модели вагона (груз на пружине с гидравлическим демпфером) по

непрерывной волнообразной неровности рельсового пути под действием силы тяги, при поддержании мощности локомотива постоянной, приводит к появлению неустойчивых возможных стационарных режимов движения.

Авторы работ [68] рассмотрели движение автомобиля с учетом возникающих вертикальных колебаний его узлов из-за неровностей дороги. Был описан и объяснен механизм влияния вертикальных колебаний на движение автомобиля. Получено усредненное уравнение движения для основной, продольной степени свободы, содержащей дополнительные силы, путем рассмотрения дополнительных колебательных степеней свободы как скрытых.

1.3 Анализ программных комплексов по исследованию динамики

рельсовых экипажей

В настоящее время нашли применение следующие специализированные программные пакеты: «SIMULIA Simpack» (Франция) [56], «MEDYNA» (Германия) [72], «VAMPIRE» (Великобритания) [76], «NUCARS» (США) [80], « ADAMS » (Нидерланды) [73], «GENSYS» (Швеция) [69], а также отечественные программные комплексы «Дионис» МИИТ и «Универсальный механизм» (UM) БГТУ [79].

Стоит отметить, что из приведенных специализированных программных комплексов (ПК) в UM возможно моделировать движение поезда. Модуль UM Train позволяет исследовать продольную динамику поезда, где можно задать тяговые характеристики локомотива, силы основного и дополнительного сопротивления движению, рассчитанные по методике, приведенной в ПТР. Каждая единица подвижного состава может быть моделью любой сложности (от одномассовой модели экипажа до детализированных пространственных моделей). Такой подход к динамике поезда позволяет оценить силы в поезде и их влияние на динамические качества и устойчивость при движении.

Также возможен альтернативный подход, который заключается в построении математической модели с дальнейшим численным решением

полученных дифференциальных уравнений с помощью систем компьютерной алгебры, таких как: MatLab, Simintech, Maple, Mathematica, MathCAD и т.п.

Первый подход (ПК) удобен при решении задач, связанных с модернизацией и разработкой новых моделей подвижного состава (ПС), где необходимо максимально точно отразить конструкцию элемента ПС и их инерционные, геометрические, упруго-диссипативные свойства.

В данной работе необходимо исследовать влияние колебательного движения вагонов на движение поезда по неровностям рельсового пути. Для этого следует определить силы, действующие вдоль оси пути, используя метод Лагранжа второго рода или Германа-Даламбера. Полученная математическая модель будет описывать колебания вагонов в составе поезда. И в случае разработки имитационной компьютерной модели в среде динамического междисциплинарного моделирования сложных технических систем, таких как MatLab Simulink или Simintech, возможно учесть зависимость устойчивости движения поезда (неосуществимых стационарных режимов движения) от режимов ведения поезда и различных типов тяговых электроприводов локомотивов.

Возможна также интеграция модели механической части поезда (механическая часть), созданной в UM, с компьютерной моделью тягового электропривода и системы автоматического управления силой тяги/током тяговых электродвигателей и скоростью локомотива в среде MatLab Simulink или Simintech.

В первом варианте необходимо:

1) используя метод Лагранжа второго рода или Германа-Даламбера, определить силы, действующие в продольном направлении на элементы вагона, с учетом пространственных колебаний;

2) создать компьютерную модель вагона в UM;

3) разработанную в UM модель вагона интегрировать в среду MatLab Simulink или Simintech посредством ее преобразования в ^-функцию. На основе

полученной ^-функции составить модель состава, с учетом сил, действующих в продольном направлении и зависящих от пространственных колебаний;

4) разработать компьютерную имитационную модель тягового электропривода с системой автоматического управления силой тяги/током тяговых электродвигателей и скоростью локомотива на основе схемно-технических модулей физических элементов оборудования;

5) на основе полученных моделей составить компьютерную имитационную модель, описывающую движение поезда с учетом преодоления сопротивления колебательному движению вагонов, при движении состава по неровностям ж. д. пути.

Во втором варианте необходимо:

1) По методу Лагранжа второго рода или Германа-Даламбера составить математическую модель, описывающую пространственные колебания вагона в составе поезда, и дополнить уравнение движения поезда слагаемыми, зависящими от пространственных колебаний вагонов;

2) Разработать в среде Ма1ЪаЬ БтиПпк или 81шШ:есЬ компьютерную имитационную модель, описывающую движение поезда с учетом преодоления сопротивления колебательному движению вагонов, при движении состава по неровностям ж. д. пути, состоящую из

- модели, описывающей пространственные колебания вагонов в составе поезда согласно полученной математической модели.

- модели тягового электропривода с системой автоматического управления силой тяги/током тяговых электродвигателей и скоростью локомотива, разработанной на основе схемно-технических модулей физических элементов оборудования.

Оба способа являются трудоемкими и преимущества одного способа над другим сложно оценить заранее. В данной работе выбран второй вариант для моделирования движения грузового поезда по неровностям рельсового пути с учетом влияния пространственных колебаний вагонов.

1.4 Выводы и постановка задач исследования

Приведенный обзор работ показывает, что влиянию колебаний вагонов на движение поезда с локомотивом заданной мощности не уделяется должного внимания. При этом выполнены исследования по определению мощности, затрачиваемой локомотивом на колебательные движения только одного вагона в составе поезда. В работах [19, 15] показана возможность резкого увеличения мощности, затрачиваемой локомотивом на колебания подпрыгивания кузова вагона, при допущении, что вагон едет по волнообразной неровности рельсового пути.

Стоит отметить, что кривая основного удельного сопротивления движению полувагона, приведенная в диссертационном исследовании Комаровой А.Н., монотонно увеличивалась с ростом скорости. Это можно объяснить тем, что:

- зависимость основного сопротивления движению полувагона от скорости движения в диапазоне скоростей от 40 до 120 км/ч построена только по пяти расчетным точкам;

- неровность пути в плане для правой и левой рельсовых нитей принималась одинаковой, что приводит к уменьшению разности сил крипа в точках контакта бандажа правого и левого колес и рельса, следовательно влияние сил крипа на увеличение основного сопротивления движению вагона было уменьшено.

Таким образом, для достижения цели диссертационного исследования -определение влияния колебаний вагонов на движение поезда с локомотивом заданной мощности - были сформулированы следующие задачи:

1. Разработать математическую и компьютерную модель движения грузового поезда по неровностям рельсового пути, верифицировать разработанную модель.

2. Определить мощность, затрачиваемую локомотивом на колебательные движения вагонов в составе поезда.

3. Определить зону неосуществимых стационарных режимов движения грузового поезда с локомотивом заданной мощности.

4. Оценить влияние способа управления локомотивом на величину зоны неосуществимых стационарных режимов движения грузового поезда.

5. Определить условия, при которых возникает явление «затягивания» скорости движения грузового поезда с локомотивом заданной мощности.

2. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ НА

УСТОЙЧИВОСТЬ СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО ПОЕЗДА ПО НЕРОВНОСТЯМ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ 2.1 Разработка пространственной многомассовой математической модели

поезда

При исследовании влияния колебаний вагонов на устойчивость стационарных режимов движения грузового поезда с локомотивом заданной мощности были приняты следующие допущения:

- локомотив тянет за собой состав из ^полувагонов, в котором вагоны обладают десятью степенями свободы; колебания локомотива не рассматриваются, учитываются только его масса и момент инерции вращающихся частей (рисунок 2.1);

- соединение между вагонами осуществляется автосцепками с шарнирами по концам, так что колебания каждого вагона являются независимыми, а продольные перемещения всех вагонов равны (х=хп=х„г=х„гк; п-номер вагона, /номер тележки, £-номер колесной пары);

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чернышева Юлия Владимировна, 2023 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алифов А. А. Фарзалиев М. Г. О расчете методом линеаризации взаимодействия параметрических и автоколебаний при запаздывании и ограниченном возбуждении, Вестн. Томск. гос. ун-та. Матем. и мех. 2020, номер 68, 41-52 DOI: https://doi.Org/10.17223/19988621/68/4

2. Алифов А.А. Фролов К. В. Взаимодействие нелинейных колебательных систем с источниками энергии. М.: Наука, 1989. 328 с.

3. Астахов, П. Н. Сопротивление движению железнодорожного подвижного состава // Тр. ВНИИЖТ. - Москва: Транспорт, 1966. - Вып. 311. -179 с.

4. Баранов Л.А. Головичер Я.М. Ерофеев Е.В. Максимов В.М. Под ред. Баранова Л.А. Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава. -М.: Транспорт, 1990. С.272.

5. Баранов, Л. А. Модели и методы синтеза микропроцессорных систем автоматического' управления скоростью электроподвижного состава с непрерывным управлением тягой // Вестник МИИТа. -М.гМИИТ, 2004. Вып. 10. -С.З- 16.

6. Бартенева Л.И. Долматов А.Я. Кудрявцев Н.Н. и др. Требования к конструкции двухосных тележек грузовых вагонов для перспективных условий эксплуатации. И. "Транспорт", Труды ВНИИЖТ, вып. 483, 1973, с. 96.

7. Бирюков И.В. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / И.В. Бирюков, А.Н. Савоськин, Т.П. Бурчак и др.; Под ред. И.В. Бирюкова. - М.: Транспорт. - 1992. - 440 с.

8. Блехман И.И. Самосинхронизация вибраторов некоторых вибрационных машин, Инж.сборн. т. XVI, 1953

9. Блехман И. И. Вибрации в технике. Т. 2 / Под ред. И. И. Блехмана. М.: Машиностроение, 1979. 352 с.

10. Блохин, Е. П. Динамика поезда (нестационарные продольные колебания) / Е. П. Блохин, Л. А. Манашкин. — М. : Транспорт, 1982. — 222 с.

11. Блохин, Е.П. От материальной точки до нелинейной пространственной многомассовой модели поезда/Е.П. Блохин, К.И. Железнов, Л.В. Урсуляк//Вю. Дншропетр. нац. унта залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. -2009. -№ 1. -С. 36-47

12. Бороненко Ю.П. Исследование влияния инерционных и геометрических характеристик цистерн на их ходовые качества.: диссертация кандидата технических наук: 05.05.02 / Ю. П. Бороненко; ЛИИЖТ. -Ленинград, 1976. - 168 с.

13. Вершинский С.В. Кочнов А.Д. Хусидов В.Д. Выбор оптимального трения в рессорном подвешивании многоосных грузовых вагонов. Труды МИИТа, вып. 283, 1968, с. 4-34.

14. Вершинский С. В. Динамика вагона: Учебник [Текст] / С. В. Вершинский, В. Н. Данилов, В. Д. Хусидов. - М.: Транспорт, 1991. - 360 с.

15. Вольфсон С. А. Энергетический баланс при движении железнодорожного экипажа по пути с неровностями / С. А. Вольфсон, Ю. Г. Минкин // Материалы сетевой науч.-технич. конференции 10- 14 октября 1972 г. - Омск, 1972. - С. 139-145.

16. Ганиев Р. Ф. Краснопольская Т. С. Научное наследие В.О. Кононенко: эффект Зоммерфельда-Кононенко // Проблемы машиностроения и надежности машин - 2018. - Выпуск 5 C. 3-15 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/pminm/s207987840000790-8-1 (дата обращения: 05.03.2022). DOI: 10.31857/S023571190001552-8

17. Грачева, Л. О. Влияние рассеивания энергии в рессорном подвешивании тележек на сопротивление движению грузовых вагонов / Л. О. Грачева, Худякова А. А. // Вестник ВНИИЖТ №3, 1979. - С. 37-39

18. Гребенюк, П. Т. Продольная динамика поезда / П.Т. Гребенюк // Труды ВНИИЖТ. - М.: Интекст, 2003. - 95 с

19. Доев В. С. Теория колебаний в транспортной механике / В. С. Доев, Ф. А. Доронин, А. В. Индей- кин. - М.: Учеб.-метод. центр по образованию на ж.-д. транспорте, 2011. - 352 с.

20. Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до2025 года, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 марта 2019 г. №466-р.

21. Дьяконов В. П. МАТЬАВ. Полный самоучитель. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 768 с.: ил.

22. Железные дороги переключают ток - ОАО «РЖД» выходит на оптовый энергорынок [Электронный ресурс]. АО «Коммерсантъ», 2019. -Режим доступа: https://www.kommersant.ru, свободный. - Загл. с экрана.

23. Истомин С. Г. Апробация метода снижения удельного расхода и непроизводительных потерь электроэнергии в границах зон учета железной дороги [Текст] / С. Г. Истомин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. - № 1 (29). - С. 64 - 74.

24. Калищук А. К. Элементарный способ изучения динамических свойств систем, ЖТФ 9, в. 8, 1939.

25. Киселев М. Д. Автоматическое управление скоростью грузового поезда при использовании распределенной тяги : диссертация кандидата технических наук : 05.13.06; 05.22.07 / М. Д. Киселев; РУТ. - Москва, 2019. -205 с.

26. Коган А. Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом / А. Я. Коган.- М.: Транспорт, 1997. - 326 с.

27. Колесников В. И., Сычев А. П., Зарифьян А. А., Сычев А. А. Оценка работы сил трения в боковом контакте "колесо-рельс" и на сопрягаемых поверхностях пятникового узла грузовых вагонов методами компьютерного моделирования//Вестник РГУПС. -2015, № 1

28. Комарова А Н. Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов: дисесртация кандидата технических наук: 05.22.07 / А. Н. Комарова; ФГБОУ ВПО ПГУПС. - Санкт-Петербург, 2015. - 88 с.

29. Кононеко В. О. Кораблев С.С. Экспериментальное исследование резонансных явлений при центробежном возбуждении переменных сил, Тр. СТИЛП, вып. 14, 1959.

30. Кононеко В.О. Резонансные свойства центробежного вибратора, Тр. ИМАШ АН СССР, в. 71, 1958;

31. Кононенко В. О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением / В. О. Кононенко. - М.: Наука, 1964. - 254 с.

32. Кононенко В. О. О резонансных процессах в колебательной системе, содержащей двигатель, Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение, № 2, 1959.

33. Кононенко В. О. Фролов К. В. О взаимодействии нелинейной колебательной системы с источником энергии, Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение, № 5, 1961.

34. Кораблев С.С. Об особенностях резонансных колебаний двух механических систем, Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение, № 6, 1959.

35. Кораблев С.С. Исследование резонансных свойств механических систем, Тр. ИМАШ АН СССР, т. 1, 1959.

36. Кошелев В. А. Динамические свойства и колебания вагонов: учеб. пособие / В. А. Кошелев, Д. А. Василенко, А. В. Саидова. - СПб.: ПГУПС, 2013. - 134 с.

37. Кошелев В. А. Колебания вагонов в составе поезда: методические указания для самостоятельной работы / В. А. Кошелев, Л. И. Челнокова. - Л.: ЛИИЖТ, 1989. - 24 с.

38. Краснопольская Т. С. Швец А. Ю. Регулярная и хаотическая динамика систем с ограниченным возбуждением. Москва-Ижевск: РХД. 2008. 278 с.

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

40. Кудрявцев Н.Н. Определение возмущающих функций для исследования колебаний вагона. Вестник ВНИИЖТ, № 3, 1964, с. 9-13.

41. Кудрявцев Н.Н. Долматов А.А. Кочнов А.Д. Особенности динамики вагонов при высокой скорости движения. Труды ЦНИИ, вып. 342, М. 1967.

42. Лазарян, В. А. Динамика вагонов. Устойчивость движения и колебания [Текст] / В. А. Лазарян. - М.: Транспорт, 1964. - 256 с.

43. Мартышкин В.С. Установка для изучения динамических характеристик строительных материалов, Сб. «Динамические свойства строительных материалов», Стройиздат, 1940

44. Мугинштейн, Л. А. Энергооптимальный тяговый расчет движения поезда / Л. А. Мугинштейн, А. Е. Илютович, И. А. Ябко // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - 2013. - № 6. -С. 3-13

45. Мугинштейн Л.А., Ябко И.А., Лисеев С.И. Численное моделирование продольно-динамических процессов в грузовых поездах с распределенной тягой // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. 2004. №5.

46. Мугинштейн, Л. А. Повышение надежности подвижного состава в условиях эксплуатации с максимальными нагрузками. Продольно-динамические силы в грузовых поездах / Л. А. Мугинштейн, И. А. Ябко // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО "РЖД". - 2015. - N0 5. - С. 1626.

47. Панькин Н. А. Динамика подвижного состава / В. К. Гарг, Р. В. Дукипати; Пер. сс англ.К. Г. Бомштейна; под ред. Н.А. Панькина. - М.: Транспорт, 1988г. - 390 с.

48. Певзнер В. О. и др. Влияние состояния пути на энергетическое взаимодействие с подвижным составом/В. О. Певзнер, В. И. Рахманинов, И. Б. Петропавловская, А. В. Андреев//Железнодорожный транспорт. - № 2. -1996. - С. 46-49

49. Покровский С. В. Электровоз 2ЭВ120: Итоги испытаний/С. В. Покровский//Локомотив. 2018. № 2. С. 33 -36

50. Пособие машинисту по эксплуатации систем автоведения и рпда электровозов [Электронный ресурс]. -https://www.avpt.ru/upload/AVP%20Tehnologija.USAVP-G,%20ISAVP-RT.pdf

51. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985. - 287 с.

52. Распоряжение ОАО "РЖД" от 11.02.2008 г. N0 269р «Об энергетической стратегии ОАО "РЖД" на период до 2030 года» [Электронный ресурс] Москва. 2019. - Режим доступа: http://doc.rzd.ru, свободный. Загл. с экрана.

53. Ромен Ю. С. Динамика железнодорожного экипажа в рельсовой колее. Методы расчета и испытаний. М.: ВМГ- Принт, 2014. 210 с.

54. Система универсальная автоведения электровозов грузового движения (УСАВП-Г): Руководство по эксплуатации КНГМ.466451.003РЭ. -ООО «АВП Технология», 2011. - 42 с.

55. Стратегия научно-технического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до2030 года (Белая книга) №769/р от 17.04.2018 г.

56. Тропкин, С. Моделирование динамики многомассовых систем в SIMULIA Simpack / С. Тропкин // САПР и графика. - 2018. - № 5(259). - С. 1417.

57. Универсальная система автоведения электровозов пассажирского движения (УСАВПП): Руководство по эксплуатации КНГМ.466451.001 РЭ. -ООО «АВП Технология», 2011. - 127 с.

58. Ушкалов В. Ф. Математическое моделирование колебаний рельсовых транспортных средств / Ушкалов В. Ф. Резников Л. М. Иккол В. С. и др.; Под ред. В. Ф. Ушкалова. - Киев, Наук. думка, 1989.- 240 с

59. Челноков И.И. и др. Исследование динамических качеств вагонов высокоскоростного электропоезда. // Динамика вагонов: Сб. науч. тр. / ЛИИЖТ. Ленинград, 1970 - С. 15-27.

60. Черных И. В. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем. - URL: http://matlab.exponenta.ru/simulink/book1/index.php (дата обращения: 10.01.2020 г.).

61. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. - СПб.: Питер, 2008. - 288 с.

62. Широченко Н. Н. Проведение испытаний и получение исходных данных для расчета экономического эффекта от эксплуатации грузовых инновационных вагонов модели 12-9548-01 с осевой нагрузкой 27 т в соответствии с "Методикой оценки экономической эффективности эксплуатации грузовых инновационных вагонов на железнодорожной инфраструктуре российских железных дорог": отчет о НИР. - Утв. Минтрансом РФ / сост.: Н. Н. Широченко, А. С. Беляев, А. А. Новиков и др. - М.: АО "НИИЖТ", 2017

63. Электровоз 2ЭС5К (3ЭС5К) Магистральный. Руководство по эксплуатации. Книга 1. Описание и работа. Электрические схемы ИДМБ.661142.009РЭ1 (3ТС.001.012РЭ1) - Новочеркасск: ОАО "ВЭлНИИ", 2004.

64. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 с асинхронными тяговыми двигателями. Руководство по эксплуатации. Описание и работа. Электронные системы и статические преобразователи. Часть 2. 2ЭС10.00.000.000 РЭ1. - Екатеринбург: ОАО "СТМ", 2010.

65. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми двигателями. Руководство по эксплуатации. 2ЭС6.00.000.000 РЭ. -Верхняя Пышма: ОАО "УЗЖМ", 2010.

66. Юренко, К. И. Математическое моделирование энергооптимальных режимов ведения поезда с учётом возмущений / К. И. Юренко, А. Н. Савоськин, Е. И. Фандеев // Известия высших учебных заведений. Северо-

Кавказский регион. Технические науки. - 2015. - № 3(184). - С. 34-44. - DOI 10.17213/0321 -2653-2015-3-34-44

67. Якушев А. Я. Исследование системы автоматического управления тяговыми электродвигателями электровоза переменного тока: учеб. пособие: в 2 ч. / А. Я. Якушев, И. П. Викулов. - СПб.: ПГУПС, 2010. - 41 с.

68. Blekhman I. Vertical-longitudinal dynamics of vehicle on road with unevenness / I. Blekhman, E. Kremer // ProcediaEngineering, Volume 199, 2017, Pages 3278-3283, ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.36

69. GENSYS [Электронный ресурс] // Режим доступа: http: //www. gensys. se

70. M Manevich AI. Stability of synchronous regimes in unbalanced rotors on elastic base. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2021;235(20):4735-4748. doi: 10.1177/0954406220920325

71. Mazet, R . Mecanique vibratoire, Paris, Liege: Libr. politechn. ch. Beranger, 1955, pp. 280-280.

72. MEDYNA. Общее руководство / Пер. с англ. О. М. Макаровой и А. М. Орловой под ред. Ю. П. Бороненко // ArgeCare (Computer aided railway engineering), НВЦ «Вагоны». - СПб, 2000. - 543 с. '

73. MSCsoftware [Электронный ресурс] // Режим доступа: http: //www.mscsoftware.com/industry/rail.

74. Pevzner Victor. Control of energy aspects of track and rolling stock interaction/Victor Pevzner, Uriy Romen and Kirill Shapetko // MATEC Web Conf. 239 (2018) 01044. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823901044

75. Rocard, Y Dinamique Generale des vibrations, Paris: Masson, 1949, pp. 439-439.

76. Scott G.A. IAVSD Benchmarks for Multibody Simulation Software Short Summary - VAMPIRE, Vehicle System Dynamics, 22:sup1, 1993, 127-129, DOI: 10.1080/00423119308969484

77. Solution of some direct and inverse problems of railway vehilce dynamics / V. F. Ushkalov // Vehicle System Dynamics, 20:sup1, 638-652, DOI: 10.1080/00423119208969428

78. SommerfeldA. VDI, 1904, №18, 631-636; Тимошенко С.П. Теория колебаний в инженерном деле, ГНИТИ, 1931.

79. UM [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.universalmechanism.com/pages/index.php?id= 1.

80. W Wilson N, Shu X and Gonzales K 2015 TTCI's Scientific Software Suite and NUCARS p 34

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А. 1- Геометрические характеристики полувагона модели 12-132.

Параметры вагона Условное обозначение Принятое значение Единица измерения

Длина по осям сцепления автосцепок Ь 13,92 м

База вагона 1 8,650/2 м

База тележки вагона 1т 1,850/2 м

Высота центра масс груженого/порожнего кузова относительно уровня подпятника к 1,7/0,13 м

Поперечное расстояние между центрами рессорных комплектов 2Ь 2,04 м

Конусность профиля бандажа п 0,05 м

Радиус колеса г 0,475 м

Таблица А.2 - Инерционные характеристики полувагона модели 12-132.

Параметры вагона Условное обозначение Принятое значение Единица измерения

Средняя нагрузка на ось Чо 23,5 т

Масса необрессоренных частей тележки ттп 4020 кг

Масса обрессоренных частей с грузом п-го вагона Шп 85960 кг

Масса колесной пары тколп 1500 кг

Главный центральный момент инерции груженого кузова Jzn 1281008 кгм2

Главный центральный момент инерции груженого кузова •хп 115372 кгм2

Главный центральный момент инерции груженого кузова •Туп 1270361 кгм2

Главный центральный момент инерции тележки •Тт 7158.3 кгм2

Главный центральный момент инерции колесной пары •кол уп 170 кгм2

Таблица А.3 - Параметры рессорных комплектов

Параметры рессорных комплектов Условное обозначение Принятое значение Единица измерения

Вертикальная жесткость 4384200 Н/м

Горизонтальная жесткость Су 4627300 Н/м

Коэффициент относительного трения (груженого кузова) р 0,089

Таблица А.4- Параметры ж/д пути.

Параметры ж/д пути Условное обозначение Принятое значение Единица измерения

Ширина колеи 1,52 м

Расстояние между кругами катания колесных пар 28 1,58 м

Поперечный разбег колесных пар е 0,012 м

Поперечная жесткость рельсового пути сР 43000000 Н/м

Таблица А.5 - Параметры одной секции электровоза серии ЭС5К

Параметры Условное обозначение Принятое значение Единица измерения

Масса служебная с 0,7 запаса песка тл 96 000 кг

Коэффициент инерции вращающихся частей Ул 0,4