Имангазинова
Р.А., кандидат технических наук
Казахский
университет путей сообщения, г. Алматы,
Республика
Казахстан
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДЛИНЕ ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОПРОФИЛЯ СКОРОСТНЫХ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
В продольном профиле
путь должен соответствовать утвержденной документации. Минимальная длина
элемента продольного профиля обычно составляет 100м, а фактически при
капитальном ремонте пути она не контролируется, хотя и должна проверяться. При
капитальном ремонте пути создается, так называемый микропрофиль между началом и
концом проектного элемента продольного профиля пути. Длина элементов
микропрофиля бывает разной. При подготовке пути к скоростному движению короткие
элементы продольного профиля (вызывающие неспокойный ход вагона) обычно выявляются
при опытных поездках.
Длина элементов
микропрофиля влияет на динамику движения вагонов.
Вагоны скоростных
поездов оборудуются комфортабельными креслами, они имеют меньший вес кузова,
чем эксплуатируемый на сети цельнометаллический вагон Д 47, разделенный на купе
и перевозящий меньшее количество пассажиров. Для оценки воздействий
пассажирских вагонов на путь необходимо рассмотреть колебания эксплуатируемого
пассажирского вагона.
Собственные частоты и
соответствующие им формы колебаний обусловлены массами частей вагона и кузова,
их размещением, моментами инерции, механическими характеристиками демпферов и
жестокостями пружин рессорного подвешивания.
В таблице 1 приведены
полученные в программной среде ADAMS/Rail[1,2]
для вагона Д47 характеристики его собственных форм и частот колебаний.
Таблица1.Характеристики собственных форм колебаний вагона типа Д47
|
Номер формы |
Частота без демпфирования) |
Частота Гц с учетом демпфирования |
|
1 |
4.05574725E-10 |
0.00000000E |
|
2 |
-1.55215898E-01 |
0.00000000E |
|
3 |
-2.02652302E |
0.00000000E |
|
4 |
-3.74905465E |
0.00000000E |
|
5 |
-4.39904998E |
0.00000000E |
|
6 |
-1.61606144E |
0.00000000E |
|
7 |
-1.62913944E |
0.00000000E |
|
8 |
-1.71641771E |
0.00000000E |
|
9 |
-2.01623802E |
0.00000000E |
|
10 |
-2.39324961E |
0.00000000E |
|
11 |
-2.39854715E |
0.00000000E |
|
12 |
-2.84530807E |
0.00000000E |
|
13 |
-2.84690969E |
0.00000000E |
|
14 |
-3.38886209E |
0.00000000E |
|
15 |
-3.38902203E |
0.00000000E |
|
16 |
-3.65022357E |
0.00000000E |
|
17 |
-3.65128866E |
0.00000000E |
|
18 |
-3.68036121E |
0.00000000E |
|
19 |
-3.68075620E |
0.00000000E |
|
20 |
-3.80464464E |
0.00000000E |
|
21 |
-3.80464572E |
0.00000000E |
|
22 |
-2.56297261E |
2.79102139E-01 |
|
23 |
-1.09258200E-01 |
4.93668759E-01 |
|
24 |
-5.47435011E-01 |
6.98442041E-01 |
|
25 |
-3.87233137E-01 |
8.81833493E-01 |
|
26 |
-1.18354514E |
1.24700408E |
|
27 |
-1.01316704E |
1.43743163E |
|
28 |
-5.36764265E |
1.12617249E |
|
29 |
-5.64450714E |
1.17906318E |
|
30 |
-2.09695847E |
1.18424002E |
|
31 |
-2.09610181E |
1.18523593E |
|
32 |
-1.89922628E |
1.31369490E |
|
33 |
-1.94236447E |
1.31683741E |
|
34 |
-5.94401058E |
1.90764919E |
|
35 |
-6.04115303E |
1.95883581E |
|
36 |
-3.50782363E |
4.16636994E |
|
37 |
-3.67045888E |
4.17927724E |
|
38 |
-5.54753497E |
4.43489369E |
|
39 |
-5.55027258E |
4.43525553E |
|
40 |
-7.53686637E-02 |
2.00636933E |
|
41 |
-7.53628265E-02 |
2.00644383E |
|
42 |
-5.87383423E-02 |
2.05498613E |
|
43 |
-5.87380164E-02 |
2.05505720E |
|
44 |
-4.45144150E-02 |
2.06462347E |
|
45 |
-4.45122789E-02 |
2.06469341E |
|
46 |
-5.38146691E-02 |
2.08021220E |
|
47 |
-5.38092640E-02 |
2.08028210E |
Анализ результатов
расчетов частот и форм колебаний позволяет выделить три группы форм
относящихся:
-к колебаниям кузова
вагона, которые имеют частоту от 0.58 до 1.76 Гц,
-колебания тележки
вагона с частотой от 12.7 до 44.7Гц,
-вибрации колесной пары
в буксовом узле от 200 до 208Гц, (приведены не демпфированные частоты).
При повышении скорости
движения пассажирских поездов для сохранения плавности движения вагона
устраиваются более плавные сопряжения элементов продольного профиля, более
плавные отводы возвышения наружного рельса в кривых, увеличивается длина
переходных кривых. Критерием соответствия принятого решения об алгебраической
разности элементов продольного профиля, крутизне отвода возвышения,
достаточности длины переходных кривых является уровень изменения силового
взаимодействия (увеличение или уменьшение вертикальных и поперечных сил в контакте
колесо-рельс не более, чем на 25-40% от статической нагрузки) и лучшее
успокоение колебаний. Конкретные величины зависят от уровня скоростей и от
характеристик демпферов вагонов.
При движении вагона по
элементам продольного профиля не должно возникать резонансных колебаний кузова.
Боковая качка кузова
пассажирского вагона(форма №24) с частотой 0.57Гц вызывается коротким
перекосами и односторонними просадками, размещенными друг от друга на
расстоянии l=V/0.57(м) , где V- скорость движения м/с.
Виляние кузова вагона
(форма №25) имеет собственную частоту 0.88Гц и возбуждается периодическими
неровностями в плане, а также сужениями ширины колеи, расположенными друг от
друга на расстоянии l= V/0.88(
м).
Форма №26 (подъем и
опускание кузова вагона- подпрыгивание кузова) имеет частоту 1.27Гц и
возбуждается неровностями в продольном профиле (двусторонними просадками,
расположенными на расстоянии l=V/1.27(м).
Форма №27 (боковая качка
вагона) имеет частоту 1.22Гц.
Форма №28 может быть
вызвана движением тележки вагона на подъем-спуск, образованным просадкой пути
или переломами микропрофиля, а также локальным возвышением- понижением колеи с
расстоянием между неровностями l= V/
1.76 (м).
Скоростное движение
пассажирских поездов имеет скоростной диапазон 40-50м/с. В таблице 2 приведены
расстояния между вершинами периодических неровностей пути в метрах, вызывающие
резонансные колебания вагона в диапазоне скоростей движения от 40м/с до 50м/с.
Таблица 2 - Расстояния в метрах между переломами
продольного профиля, приводящие к резонансным колебаниям вагона
|
№
формы |
Скорость
40м/с |
Скорость
50м/с |
|
24 |
70.1 |
87.7 |
|
25 |
45.5 |
57.5 |
|
26 |
31.5 |
39.4 |
|
27 |
32.8 |
41.0 |
|
28 |
22.7 |
28.4 |
Вагоны-путеизмерители
ЦНИИ-2 и ЦНИИ-4 указанные в таблице 2 переломы профиля в стандартном режиме
эксплуатации не контролируют. Предлагается проверять продольный профиль участков
пути, где намечено скоростное движение
пассажирских поездов, с помощью путеизмерителя ЦНИИ-4, который может делать
съемку продольного профиля. Выявленные короткие элементы продольного профиля
пути необходимо удлинить до начала скоростного движения.
Критические расстояния
между переломами продольного микропрофиля должны быть более 28.4м. В качестве
норматива может быть предложено минимальное расстояние между вершинами микропрофиля
более 40м.
ЛИТЕРАТУРА
1. ADAMS
User Guide. Mechanical Dynamics Incorporated, Ann Arbor, Michigan U.S.A., 2002.
2.
Исаенко Э.П., Иванов С.Ю., Безруков М.В. Подготовка железнодорожного
пути к скоростному движению пассажирских поездов. Н.Новгород, 2004, 136с.