Введение к работе
Актуальность исследования. В современных условиях жестких рыночных отношений эффективность функционирования и конкурентоспособность российских железных дорог в решающей мере зависят от безопасности движения подвижного состава и от уровня эксплуатационных расходов на тягу поездов. По данным железных дорог ущерб от нарушений требований безопасности движения ежегодно в России составляет свыше 20 млн р., а с учетом потерь от задержек поездов вследствие перерыва движения размеры убытков значительно выше.
Практика эксплуатации железных дорог показывает, что в настоящее время половина всех браков в перевозочном процессе приходится на вагонное хозяйство, что в решающей мере обусловлено эксплуатацией тележки 18-100 и колесных пар грузовых вагонов, имеющих значительные отклонения геометрических параметров от допустимых норм. Так суммарный продольный зазор в буксовых проемах существенно превышает величину, в соответствии с требованиями руководящих документов. На'практике встречаются вагоны, у которых суммарный зазор достигает 28 мм, что приводит к значительному перекосу колесных пар и увеличению углов набегания колеса на рельс. По параметру «разность диаметров» более 35 % колесных пар имеют отклонения выше нормы. Именно эти факторы являются причиной возникновения интенсивных колебаний виляния и боковой качки и всех вытекающих отсюда последствий. Так, на одной из лучших железных дорог ОАО «РЖД» - на Западно-Сибирской железной дороге - общее число случаев брака по-прежнему остается высоким, в 2004 г. их было 214, или 54,9 % от всех случаев, зарегистрированных на дороге, или 10,9 % от 1946 случаев по вагонному хозяйству всей сети дорог. Положение с обеспечением безопасности движения в вагонном хозяйстве железных дорог России продолжает оставаться напряженным. Необходимо отметить, что доля случаев брака вагонного хозяйства постоянно увеличивается, что связано с целым комплексом, влияющих на это причин.
Следовательно, проблемы обеспечения необходимого уровня безопасности движения поездов и повышения экономической эффективности перевозочного процесса в настоящее время являются крайне актуальными, что подтверждается основными положениями комплексной программы «Реорганизации и развития отечественного локомотиво- и вагоностроения, организации ремонта и эксплуатации пассажирского и грузового состава» представленной МПС РФ в 2001 г.
Цель работы. Создание комплекса средств и методов оценки безопасно
сти движения экипажа от схода. ——_«____
юс национальная] БИБЛИОТЕКА J
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
выполнен анализ состояния безопасности движения поездов и объективных факторов, влияющих на нее;
составлена математическую модель механической колебательной системы «колесная пара - путь»;
разработаны и изготовлены средства измерения геометрических пара- *
метров рельсовой колеи и колесных пар;
проведено имитационное моделирование взаимодействия подвижного „
состава и пути с учетом фактических неровностей рельсовой колеи; „
оценена безопасность движения подвижного состава с учетом получен
ных результатов моделирования; /
проведена технико-экономическая оценка эффективности разработанных рекомендаций.
Методы исследования. Теоретические исследования базируются на методах математического анализа, теоретической механики, динамики подвижного состава, математической статистики и теории вероятностей. Обработка теоретических и экспериментальных результатов выполнена на ЭВМ с применением математических программ MathCAD, Excel, AutoCAD. Натурные измерения геометрических неровностей проводились с помощью специально разработанных устройств на предприятиях и путях Западно-Сибирской железной дороги.
Научная новизна диссертационной работы характеризуется следующими основными результатами:
выведена математическая модель пространственной механической колебательной системы «колесная пара - путь», учитывающая фактические неровности рельсовой колеи и отклонения параметров колесных пар от требуемых норм;
разработана методика обработки и анализа результатов натурных измерений неровностей рельсовой колеи, отклонений параметров колесной пары и очертаний профилей катания колеса и головки рельса;
предложена методика оценки влияния разброса значений параметров ко- *
лесной пары на коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса '
при движении по железнодорожному пути.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается удовле-
творительным совпадением полученных результатов теоретических исследований с данными экспериментальных исследований динамики грузового вагона с тележками типа 18-100, проведенных ВНИИЖТом.
Практическая значимость работы подтверждается следующим:
1. Сформированной математической моделью, служащей основой для
разработки рекомендаций, направленных на снижение динамической нагру-женности железнодорожного пути. В предложенной модели учтено влияние геометрических неровностей рельсовой колеи и отклонение параметров колесных пар. Это позволило реально моделировать динамические процессы, происходящие при движении вагона
-
Средствами измерения, разработанными в диссертационной работе, которые позволяют оценивать состояние геометрии рельсовой колеи и отклонения параметров колесной пары. Результаты исследований могут быть использованы как при модернизации находящихся в эксплуатации, так и при разработке и проектировании новых грузовых вагонов.
-
Методикой научнообоснованного установления скорости движения порожних поездов, базирующейся на расчете вероятности выброса значения коэффициента запаса устойчивости за заданный предел безопасности.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии на обособленных подразделениях Западно-Сибирской железной дороги» (Омск, 2003), - международной молодежной научной конференции «XII Тупо-левские чтения» (Казань, 2004), IV Всероссийской научно-технической конференции «Экология и ресурсо- и энергосберегающие технология на предприятиях народного хозяйства» (Пенза, 2004), всероссийской научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Красноярск, 2005), на постоянно действующем научно-техническом семинаре ОмГУПСа «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (2006).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в пяти печатных работах.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения с выводами, списка использованной литературы из 94 наименований. Текст диссертации изложен на 168 страницах, содержит 65 рисунков и 8 таблиц.
