CC BY
35
УДК 656.212
С. В. МЯМЛИ, Д. М. КОЗАЧЕНКО, Н. Я. ГАРКАВ1 (ДПТ)
ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИК1В БЕЗПЕКИ РУХУ ВАГОН1В ПРИ ГАЛЬМУВАНН1 УПОВ1ЛЬНЮВАЧАМИ
Описано основш чинники, яш впливають на показники безпеки руху вантажних вагошв на сортувальних ripKax. Розглянуто взаемодш колеса вантажного вагона та гальмiвного уповiльнювача. Виконано норматив-нi розрахунки покaзникiв стiйкостi колеса та визначено небезпечш режими руху вarонiв на прках.
Описаны основные факторы, влияющие на показатели безопасности движения на сортировочных горках. Рассмотрено взаимодействие колеса грузового вагона и тормозного замедлителя. Выполнены нормативные расчеты показателей устойчивости колеса и определены опасные режимы движения вагонов на горках.
The basic factors, which affect on safety indices of wagon's motion on sorting humps, and the interaction between freight wagon wheel and brake retarder are described. The normative indices of wheel stability and the dangerous modes of wagon's motion on humps are determined.
Сортувальш прки являються найбшьш за-вантаженою ланкою сортувальних станцш. Ефектившсть 1х роботи е одним з основних фа-ктор1в, що визначае загальш показники роботи зал1зниць. Разом з тим сортувальш прки е i одними з найбшьш небезпечних мюць на станщ-ях, для яких характерна значна кшьюсть випад-юв травматизму, сход1в вагошв, !х пошкоджень та пошкоджень ванташв [1]. Наведеш обстави-ни висувають шдвищеш вимоги до техшчного стану прок. В той же час техшчне забезпечення сортувальних прок на зал1зничних станщях Укра!ни вщповщае техшчному р1вню 70-80 рр. 20 стор1ччя. Зважаючи на велику початкову вартють розробки систем управлшня процесом розформування состав1в, частина пострадянсь-ких кра!н 1де шляхом закушвл1 готових систем управлшня роботою сортувальних прок, анало-пчних тим, що працюють у Захщнш Сврош. Зокрема таким шляхом шшли Литовсью зал1з-нищ, що встановлюють на станци Вайдотай систему управлшня роботою сортувально! пр-ки ф1рми Siemens з двонитковими пдравл1чни-ми уповшьнювачами TW-5F на спускнш части-ш прки та однонитковими пдравл1чними уповшьнювачами TW-5E/4.5 на сортувальних кол1-ях. Проект вказано! сортувально! прки виконано за европейськими нормами, як вщр1зня-ються в1д норм, що ддать на територи кра!н СНД та Балти. В цих умовах забезпечити необ-хщний р1вень безпеки сортувального процесу та заданий обсяг переробки вагошв можна лише шляхом атестаци (сертифшаци) сортувальних прок та систем !х управлшня. Виконання цих робп, а також робгг з анал1зу причин браюв у робот сортувальних прок вимагае створення
програмних комплексiв, що дозволяють адекватно моделювати гiрковi процеси.
В сучасних умовах гiрковi процеси найбшьш детально моделюються в програмах пе-ревiрки плану та поздовжнього профшю сортувальних прок тд час !х проектування [2]. Але, навпь у найбiльш сучасних програмах моделю-вання роботи прок [3] вщчепи розглядаються як гнучю нерозтяжнi стержнi з масою, що рiв-номiрно розподiлена по довжиш вагонiв; поло-ження колiй в плат i профiлi задаеться !х осями, що складаються iз прямолiнiйних та криво-лiнiйних дшянок. Подiбнi моделi не можуть визначати умови, що загрожують безпецi роз-пуску состава. Для розв'язання задач цього класу необхщш математичнi модел^ якi врахо-вують динамiчну навантаженють несучих еле-ментiв вагонiв та дозволяють визначати показники безпеки !х руху. До таких показниюв вщ-носяться коефiцiенти запасу стшкосп вагонiв
[4] та коефiцiенти стшкосп ванташв у вагонах
[5]. Сили, що ддать на рухомий склад тд час скочування на сортувальних прках, можуть досягати значних величин, спiврозмiрних iз зу-силлями, яю дiють у по!здах пiд час перехщних режимiв. Цi сили викликають штенсивш коли-вання вузлiв конструкци вагонiв. Характер цих коливань багато в чому визначаеться структурою та властивостями рухомого складу як ди-намiчноi системи: величинами мас, що колива-ються, моментами шерци, висотою центра ма-си, типами зв'язкiв мiж елементами конструкций характеристиками вантажiв, яю перево-зяться на вагонах та ш. Моделi, якi враховують наведет особливостi для умов поiздного руху, розроблеш у ДIIТi та устшно використовують-ся при аналiзi транспортних подш, для розра-
хунк1в конструкци рухомого складу 1 окремих його елеменпв [6]. В той же час безпосередне використання програмних реал1зацш цих моделей для анатзу пркових процес1в також немо-жливо, через вщмшнють характеру, величини та тривалост ди сил, що мають мюце у по!зд-ному рус та при скочуванш вщчешв. Для ана-л1зу задач, що пов'язаш 1з забезпеченням без-пеки сортувального процесу, в Д11Т викону-ються дослщження, спрямоваш на вдоскона-лення 1м1тацшно! модел1 скочування вщчешв з сортувально! прки [7]. В цш модел1 окремий вщчеп розглядасться як динам1чна система. В нш враховуються наступш фактори: конс-труктивш особливосп вагошв; характеристики поглинаючих апарат1в; розташування вантаж1в на вагонах; нер1вносп колш, розташування на них стршочних перевод1в { кривих малого рад> усу в плаш та профш, змша ширини коли; не-стабшьшсть руху вагошв у вщчепах, що пов'язана з1 змшою розтягнутого та стисненого сташв тд впливом профшю коли та ди гальм1-вних уповшьнювач1в; характеристики гальм1в-них позицш та ш.
Одним з найбшьш небезпечних пркових процес1в, що у багатьох випадках е причиною порушення умов безпеки руху, являеться галь-мування вщчешв гальм1вними уповшьнювача-ми. При цьому можлив1 таю небезпечш ситуаций як вкочування колеса вагона на шину уповшьнювача та витискання вагона всередиш вщ-чепа.
Вкочування колеса на шину уповшьнювача тд час гальмування виникае через обертання колеса вщносно точки його контакту з уповшь-нювачем. На рис. 1 наведено розрахункову схему визначення сил, що ддать на колесо вагона при вход1 в однонитковий уповшьнювач Т^-5Б/4.5, який розташований у кривш дшянщ коли.
Рис. 1. Розрахункова схема визначення сил, що дшть на колесо при прослвдуванш гальм1вного уповшьнювача
В точщ А на боков1 поверхш колеса д1е сила тиску гальм1вних шин При цьому
з'являеться сила шерци В та гальм1вний момент В(г-И). Окр1м цього, на колесо д1е момент сили Оа, що навантажуе його. Вкочування колеса на уповшьнювач буде виникати у випадку, коли виконуеться умова
В(г - И) > Оа . Враховуючи, що
а = г2 - (г - И)2 =л/2Иг - И2 , умова (1) може бути представлена виразом
(1)
В > О
42гИ - И2
г -1
З шшо! сторони
В + О\ = 2цФпрV,
де ф^ - коефщент приведення, що залежить вщ параметр1в уповшьнювача та д1аметру колю вагона;
ц - коефщ1ент тертя.
Розкривши знак модулю, отримаемо ^В2 + О2 = 2фПрЦ^-, або В ^(ф^г )2 - О2 . Пщставляючи цей вираз у (2), остаточно отри-
маемо
^(2фпр|^г)) - О2 > О
42гИ - И2
г-I
(2фпр|^- (г - И))2- О2г2 + +2О2гИ - О2И2 > 2О2Иг - О2И2;
(2фпр|^ (г - И))2 > О2г2.
Таким чином, умову вкочування колеса на шину уповшьнювача можна представити виразом
V Ог
Fг >
2Фпр|(г -И) '
В результат умова стшкого руху колеса по уповшьнювачу може бути записана у вигляд1
Ог
> к
2Фпр!^г (г - И)
де кс - коефщент запасу стшкосп.
Витискання вагошв на прках виникае через те, що при гальмуванш першого вагона вщчепа наступш за ним вагони будуть сприймати зу-
силля вщ вагошв, що на них набиають. Найп-ршi умови складаються тодi, коли вiдчеп скла-дасться з завантаженого, порожнього та групи завантажених вагошв. З метою визначення мо-жливост витискання порожнього вагона при гальмуванш на парковiй гальмiвнiй позицп станцн Вайдотай першого вагона повною галь-мiвною потужнiстю уповшьнювача виконано моделювання подiбноl ситуацн. Вщповщно до норм [3], умова безпечного руху вагонiв визна-чаеться через коефщент запасу стiйкостi кол> сно! пари вiд сходу з рейок по умовi вкочуван-ня гребеня колеса на головку рейки
= Р' 1+гёо>11С-]
де в = 60о - кут нахилу твiрноl конусоподiбноl поверхш гребня колеса з горизонталлю;
РВ - вертикальне навантаження вiд колеса, що набиае на рейку;
РБ - бокове зусилля взаемодн гребеня колеса, що набiгае, та головки рейки;
[Кст] = 1,2 - допустиме значення коефiцiента спйкосп.
Результати розрахункiв коефiцiентiв стшко-ст колiсних пар вiдчепа, який складаеться з завантаженого, порожнього та восьми завантажених вагошв i гальмуеться на парковiй галь-мiвнiй позицп, наведено на рис. 2.
258 268 278 288 х, м
Рис. 2. Процес змши величини KCT колiсних пар порожнього вагона
Як видно з рис. 2, коефщенти спйкосп 1-о! та 2-о! колiсних пар порожнього вагона скла-дають Кст = 0,89, що значно менше допустимого значення i вказуе на високу ймовiрнiсть сходу цього вагона за таких умов гальмування.
Для забезпечення безпеки процесу розформу-вання составiв подiбнi ситуаци повиннi бути враховаш в алгоритмi управлiння гальмiвними позищями.
Запропонований пiдхiд дозволяе оцiнювати конструкцп iснуючих та нових сортувальних прок, гальмiвних уповiльнювачiв та систем !х управлiння з урахуванням динамiки руху ваго-нiв та !х взаемодн з рейками i уповшьнювача-ми. Розвиток наведених методiв дасть змогу створити програмш засоби, якi дозволять ви-значати умови безпеки руху на сортувальних прках та пiдвищити ефектившсть !х експлуа-таци.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Модин, Н. К. Безопасность функционирования горочных устройств [Текст] / Н. К. Модин. -М.: Транспорт, 1994. - 173 с.
2. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах Союза ССР. ВСН 207-89 [Текст]. - М.: Транспорт, 1992. - 104 с.
3. Бобровский, В. И. Дифференциальные уравнения движения отцепа и методы их решения [Текст] / В. И. Бобровский, // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - 1996. - № 6. - С. 34-39.
4. Нормы для расчетов и проектирования новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) [Текст]. -М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 354 с.
5. Зб1рник № 17 Правил перевезень 1 тариф1в заль зничного транспорту Укра1ни [Текст]. - К.: Укрзал1зниця, 2005. - 176 с.
6. Мямлин, С. В. Моделирование динамики рельсовых экипажей [Текст] / С. В. Мямлин. - Д.: Новая идеология, 2002. - 240 с.
7. Расчет динамики и стабильности подвижного состава во время торможения вагонов на замедлителях, предусматриваемых смонтировать на станции Вайдотай (Литва) третьей (парковой) тормозной позиции, в кривых радиусом 200 м. Отчет по НИР. № госрегистр. 0107Ш11636 [Текст]. - Д.: ДИИТ, 2007.
Надшшла до редколегп 09.07.2008.
