The Influence of the «Train-Track» System Parameters on the Maximum Longitudinal Forces' Level
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Silesian University of Technology, Katowice, Poland
Abstract
EN: The main objective of the simulation is to study the effect caused by the parameters of the longitudinal profile on the maxima of longitudinal forces in freight trains of increased length during adjustment braking and running-out. To decrease the number of numerical experiments, some empirical formulae for estimating the maximum longitudinal forces during the motion of freight trains along the track with various configurations of its longitudinal profile's gradient changes have been obtained for the first time. Comparison of those forces with the permitted values, from the point of view of the railway stock strength and eventual vehicle derailment, has been performed. As a result of numerical integration of the system of non-linear differential equations of train motion for the considered driving modes, the values of the greatest longitudinal shock and quasi-static forces, as well as the dependence of the latter on the train length, initial braking velocity, on the algebraic difference of gradients and the length of the horizontal area that separates two gradients with opposite signs are estimated. The proposed mathematical model and methodology can be applied during standardization of the longitudinal profile's parameters from the point of view of the freight traffic safety for the trains of various length.
UK: Основна мета моделювання полягає: вивчити вплив параметрів поздовжнього профілю на величину найбільших поздовжніх сил в вантажних поїздах підвищеної довжини при регулювальних гальмуваннях і русі «на вибігу». З метою зменшення чисельних експериментів вперше отримані емпіричні формули для оцінки найбільших поздовжніх зусиль при русі вантажних поїздів на переломах поздовжнього профілю різної конфігурації. Проведено їх порівняння з допустимими значеннями з позиції міцності елементів рухомого складу та вичавлювання екіпажів в рейкової колії. В результаті чисельного інтегрування системи нелінійних диференціальних рівнянь руху поїзда для розглянутих режимів руху були отримані значення найбільших поздовжніх сил ударного і квазістатичного характеру, а також залежність останніх від довжини поїзда, початкової швидкості гальмування, від алгебраїчної різниці похилів і довжини горизонтальної площадки, що розділяє два ухилу з протилежними знаками. Запропонована математична модель і методика може застосовуватися при нормуванні параметрів поздовжнього профілю з позиції безпеки руху вантажних поїздів різної довжини.
RU: Основная цель моделирования состоит: изучить влияние параметров продольного профиля на величину наибольших продольных сил в грузовых поездах увеличенной длины при регулировочных торможениях и движении «на выбеге». С целью уменьшения численных экспериментов впервые получены эмпирические формулы для оценки наибольших продольных усилий при движении грузовых поездов по переломам продольного профиля различной конфигурации. Проведено их сравнение с допускаемыми значениями с позиции прочности элементов подвижного состава и выжимания экипажей в рельсовой колее. В результате численного интегрирования системы нелинейных дифференциальных уравнений движения поезда для рассмотренных режимов движения были получены значения наибольших продольных сил ударного и квазистатического характера, а также зависимость последних от длины поезда, начальной скорости торможения, от алгебраической разности уклонов и длины горизонтальной площадки, разделяющей два уклона с противоположными знаками. Предложенная математическая модель и методика может применяться при нормировании параметров продольного профиля с позиции безопасности движения грузовых поездов различной длины.
UK: Основна мета моделювання полягає: вивчити вплив параметрів поздовжнього профілю на величину найбільших поздовжніх сил в вантажних поїздах підвищеної довжини при регулювальних гальмуваннях і русі «на вибігу». З метою зменшення чисельних експериментів вперше отримані емпіричні формули для оцінки найбільших поздовжніх зусиль при русі вантажних поїздів на переломах поздовжнього профілю різної конфігурації. Проведено їх порівняння з допустимими значеннями з позиції міцності елементів рухомого складу та вичавлювання екіпажів в рейкової колії. В результаті чисельного інтегрування системи нелінійних диференціальних рівнянь руху поїзда для розглянутих режимів руху були отримані значення найбільших поздовжніх сил ударного і квазістатичного характеру, а також залежність останніх від довжини поїзда, початкової швидкості гальмування, від алгебраїчної різниці похилів і довжини горизонтальної площадки, що розділяє два ухилу з протилежними знаками. Запропонована математична модель і методика може застосовуватися при нормуванні параметрів поздовжнього профілю з позиції безпеки руху вантажних поїздів різної довжини.
RU: Основная цель моделирования состоит: изучить влияние параметров продольного профиля на величину наибольших продольных сил в грузовых поездах увеличенной длины при регулировочных торможениях и движении «на выбеге». С целью уменьшения численных экспериментов впервые получены эмпирические формулы для оценки наибольших продольных усилий при движении грузовых поездов по переломам продольного профиля различной конфигурации. Проведено их сравнение с допускаемыми значениями с позиции прочности элементов подвижного состава и выжимания экипажей в рельсовой колее. В результате численного интегрирования системы нелинейных дифференциальных уравнений движения поезда для рассмотренных режимов движения были получены значения наибольших продольных сил ударного и квазистатического характера, а также зависимость последних от длины поезда, начальной скорости торможения, от алгебраической разности уклонов и длины горизонтальной площадки, разделяющей два уклона с противоположными знаками. Предложенная математическая модель и методика может применяться при нормировании параметров продольного профиля с позиции безопасности движения грузовых поездов различной длины.
Description
O. Pshinko: ORCID 0000-0002-1598-2970, L. Ursulyak: ORCID 0000-0001-5957-6926, S. Kostrytsia: ORCID 0000-0002-7922-0975,Ye. Fedorov: 0000-0002-2930-2796, A. Shvets: ORCID 0000-0002-8469-3902
Keywords
mathematical modelling, the parameters of the longitudinal profile, regulating braking, longitudinal forces of impact and quasistatic character, braking distances, математичне моделювання, параметри поздовжнього профілю, регулювальні гальмування, поздовжні сили ударного і квазістатичного характеру, гальмівний шлях, математическое моделирование, параметры продольного профиля, регулировочные торможения, продольные силы ударного и квазистатического характера, тормозной путь, КТБМ
Citation
The Influence of the «Train-Track» System Parameters on the Maximum Longitudinal Forces' Level / Oleksandr Pshinko, Liudmyla Ursulyak, Serhii Kostrytsia, Yevhen Fedorov, Anzhela Shvets // Transport Problems. – 2019. – Vol. 14, iss. 4. – P. 161–172. – DOI: 10.20858/tp.2019.14.4.14.