МОДЕЛЮВАННЯ ВЕРТИКАЛЬНИХ КОЛИВАНЬ ПОЇЗДА, ЩО ВИНИКАЮТЬ  ПІД ЧАС РУХУ ЗАЛІЗНИЧНОЮ КОЛІЄЮ ЗІ СТИКОВОЮ НЕРІВНІСТЮ

П. Е. Решетнікова; О. Ю. Заковоротний

doi:10.26906/SUNZ.2025.1.49-54

Автор(и)

П. Е. Решетнікова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
О. Ю. Заковоротний Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

DOI:

https://doi.org/10.26906/SUNZ.2025.1.49-54

Ключові слова:

математична модель, система підтримки прийняття рішень, бортові системи керування, рухомий склад, коливальний процес, підстрибування, галопування, резонансна швидкість

Анотація

Залізничний транспорт багато років залишається одним із основних перевізників вантажів та пасажирів
в Україні. Незважаючи не це, більшість поїздів та рейок основних напрямків сполучення знаходяться в незадовільному стані. В умовах бойових дій та подальшого довгого післявоєнного відновлення на перший план виходять питання подовження життя вже існуючому рухомому складу та економії енергоресурсів. Також для збереження конкурентоспроможності поїздів відносно інших видів транспорту гостро стоїть питання підвищення середніх швидкостей руху та комфорту пасажирів на залізниці. Для вирішення цих проблем необхідна розробка комплексних моделей, які би враховували фактори, які суттєво впливають на витрати палива, безпеку та комфорт пасажирів. До таких
факторів можна віднести коливання рухомого складу. Роботу присвячено розробці імітаційної моделі вертикальних
коливань (підстрибування та галопування) кузова та візків вагона поїзда, які залежать від нерівностей залізничної
колії. Розроблена комплексна імітаційна модель руху вагона поїзда перегоном з урахуванням вертикальних коливань
кузова вагона та його візків у пакеті MATLAB Simulink дозволяє досліджувати залежність цих коливань від швидкості рухомого складу, параметрів його системи підвішування та нерівностей рейкового шляху під колісними парами
не тільки в режимі підтримки заданої швидкості, а й у режимі вибігу та перехідних режимах (розгоні, гальмуванні).
Отримана імітаційна модель може бути використана для подальшого проведення на ній досліджень коливальних
процесів поїзда на обраних ділянках шляху, для отримання на ній даних для тренування нейронної мережі для раннього визначення резонансних коливань вагона поїзда, а також може бути використана у системах підтримки прийняття рішень (СППР) бортових систем керування рухомого складу поїздів України.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Інформаційне агенство УНІАН. Мінінфраструктури про стан потягів "УЗ": на 90% – металобрухт URL:https://www.unian.ua/economics/transport/metalobruht-u-mininfrastrukturi-vislovilisya-pro-stan-potyagiv-uz-noviniukrajina-11603764.html

2. Каюкін В. О. Управління конкурентноспроможністю пасажирських перевезень залізничним транспортом в Україні: Проблеми та аналіз. Молодий вчений, 10 (62), 707-711. https://molodyivchenyi.ua/index.php/journal/article/view/3871

3. Lin, J.; Wang, K.; Zhai, W. Impact vibration behavior of railway vehicles: A state-of-the-art overview. Acta Mech. Sin. 2021, 37, 1193–1221.

4. Сокол Э. Н. Крушение железнодорожных поездов (Судебная экспертиза). Монография. – К.: Феникс, 2007. – 355 с.

5. Заковоротный А. Ю. Синтез автоматизированной системы управления подвижным составом на основе геометрической теории управления и нейронных сетей: дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.13.07 Нац. техн. ун-т "Харьков. политехн. ин-т". – Харьков, 2017. – 433 с. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/28330

6. Костриця С. А. Математична модель вагона дизель-поїзда ДПКр-2 / С. А. Костриця, Ю. Г. Соболевська, А. Я. Кузишин, А. В. Батіг // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. 2018. – № 1 (73). – C. 15–25.

7. Кузишин А. Я. Удосконалення методів визначення основних динамічних показників моторвагонного рухомого складу на стадії проектування: дис. Доктор філософії : спец. 273 Залізничний транспорт : Дніпровський нац. ун-т. залізничного транспорту ім. ак. В.А. Лазаряна – Дніпро, 2019. – 144 с.

8. Garg, Vijay Kumar, and Rao V Dukkipati. Dynamics of Railway Vehicle Systems. New York: Academic Press, 1984.

9. João Pombo, Jorge A.C. Ambrósio, Miguel T. Silva. A new wheel-rail contact model for railway dynamic.Vehicle systems dynamics. – 2007. – P. 31-49.

10. Wang, X., Lu, Z., Wen, J. et al. Kinematics modelling and numerical investigation on the hunting oscillation of wheel–rail nonlinear geometric contact system. Nonlinear Dyn 107, 2075–2097 (2022). https://doi.org/10.1007/s11071-021-07103-w

11. Sun J., Jiao W., Ur Rehman A. Hunting frequency variation mechanism and its effect on carbody hunting stability for railway vehicles. Acta Mech. Sin., Vol.39, 523046 (2023). https://doi.org/10.1007/s10409-023-23046-x

12. Silva P., Mendes J., Seabra E, Pratas P. Railways Passenger Comfort/Discomfort: Objective Evaluation. New Research on Railway Engineering and Transportation, 2023. DOI: 10.5772/intechopen.111704

13. U.S. Department of Transportation. Federal Railroad Administration. Measuring the Displacement Environment between a Locomotive and Trailing Car. Final Report Report May 2020.

14. Лукашова Н. П. Підвищення ефективності роботи ходової частини рейкового міського транспорту з використанням електромеханічних амортизаторів: дис. … канд. техн. наук: спец. 05.22.09 Електротранспорт: Харківський нац. ун-т міського господарства ім. О. М. Бекетова – Харків 2020 – 162 с.

15. Abood K. H. A., Khan R. A. Railway carriage simulation model to study the influence of vertical secondary suspension stiffness on ride comfort of railway carbody. Proc. IMechE Vol. 225 Part C: J. Mechanical Engineering Science, 2011 https://doi.org/10.1177/0954406211399809

16. Yokesh K. S., Nandakumar N. Modelling and Sensitivity Analysis of Influencing Parameters in Displacement of Dynamic Bodies. Engineering and Technology Journal, 2021, p. 879-883 DOI: 10.47191/etj/v6i5.02, I.F. – 6.39

17. Klimenda F., Skocilas J., Skocilasova B., Soukup J., Cizek R. Vertical Oscillation of Railway Vehicle Chassis with Asymmetry Effect Consideration. Sensors 2022, 22, 4033. https://doi.org/10.3390/s22114033

18. Yu Y., Zhao L., Zhou C. A new vertical dynamic model for railway vehicle with passenger-train-track coupling vibration. Proc IMechE Part K: J Multi-body Dynamics 2020, Vol. 234(1) p. 134–146. DOI: 10.1177/1464419319879790

19. Кудрявцев Н. Н., Белоусов В. П., Бурчак Г. П. Определение вертикальных возмущений, вызывающих колебания обрессоренных частей вагона при движении по рельсовому пути // Вестник ВНИИЖТ. 1982. № 5. С. 33–37

20. Решетнікова П. Е. Математична модель вертикальних коливань рухомого складу, викликаних нерівностями залізничної колії / Решетнікова П. Е., Заковоротний О. Ю. // Системи управління, навігації та зв’язку. Том 4 № 78, 2024, с. 42–45 https://doi.org/10.26906/SUNZ.2024.4.042