Научный архив: статьи

Устройства для позиционирования относятся к устройствам для перемещения объектов, а именно к подъемным устройствам, и используются в различных отраслях машиностроения, в том числе, в железнодорожном машиностроении. Устройства данного типа актуальны для применения в измерительной технике для позиционирования деталей вращения. Устройство для позиционирования обычно используется в составе устройств для измерения и контроля размеров колесных пар. В задачу исследования входило рассмотрение различных способов и устройств для позиционирования колесных пар, выявление их достоинств, ограничений и недостатков. Цель исследования состояла в разработке нового устройства для позиционирования, позволяющего повысить надежность его работы, расширить области применения и функциональные возможности. В статье даны рекомендации по созданию более универсального устройства позиционирования, пригодного к применению для колесных пар различных типов. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

Согласно Транспортной стратегии Российской Федерации запланированы беспрецедентные объемы перевозок по БАМу и Транссибу за счет повышения весовых норм составов, участковых скоростей движения, эффективности тяговых возможностей тепловозов. Подобные задачи уже ставились в 70-е годы прошлого столетия. Их решение осложнялось недостаточным опытом (по современным представлениям) создания и применения опорно-рамных и комбинированных тяговых приводов на грузовых тепловозах и отсутствием объективного представления об эксплуатационных условиях, в которых предстоит работать проектируемым тепловозам. В этой связи, проектирование колесно-моторных блоков (КМБ) тележечных экипажей тепловозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых приводов выполнялось на основе обобщенных результатов эмпирических исследований динамики различных типов и серий локомотивов. Целью работы является разработка модели математического анализа и алгоритма расчета категорий динамических сил и скорости взаимодействия колес грузового тепловоза в контактах с рельсами, на стадии проектирования тяговых приводов, для обеспечения высоких технико-экономических показателей их работы в условиях эксплуатации. Многолетний мониторинг надежности работы тепловозов на Восточном участке БАМа определил системные отказы оборудования экипажной части, которыми подтверждается необъективность расчетных конструкторских решений тяговых приводов тепловозов современных серий ТЭ25А, 2ТЭ25КМ и 3ТЭ25К2М, созданных в XXI веке. Системные отказы оборудования КМБ современных серий (ТЭ25КМ) являются следствием непосредственного «механистического» заимствования неудачных конструкторских решений универсальных экипажей тепловозов (ТЭ10 и ТЭ116). В исследовании предложено уточнение теоретических положений моделирования качественных критериев динамики в контактах колес с рельсами тяговых приводов тепловозов на стадии проектирования. Механизм взаимодействия «колесо - рельс» обоснован математической теорией движения круга - циклоидой. Алгоритм оценки сил в контактах колес с рельсами построен на теоремах классической теоретической механики несвободного движения колесной пары и законах динамики как неизменяемой голономной системы. Получено уточнение характеристик кинематики (угловая скорость, угловое ускорение), реальных центров скоростей и ускорений колес, моментов инерции вращающихся неподрессоренных масс колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых приводов. Новый подход позволяет количественно оценивать критерии динамики в контактах колес с рельсами на стадии проектирования, которые раньше не поддавались расчету. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

На основании анализа зарубежного опыта разработки автономных локомотивов с гибридной энергетической установкой обоснована возможность повышения эффективности работы тепловозов за счет использования электрических накопителей энергии. Предложена принципиальная схема энергетической системы тепловоза, источником энергии в которой наряду с дизелем является тяговая аккумуляторная батарея с импульсным прерывателем постоянного напряжения. Разработан алгоритм управления тяговым приводом тепловоза с гибридной энергетической установкой, обеспечивающий повышение тяговой силы локомотива на тяжелых участках профиля. Модернизация энергетической системы тепловоза путем применения гибридной энергетической установки рассмотрена применительно к тепловозу 2ТЭ116. С использованием уравнений энергетического баланса тягового электродвигателя разработана математическая модель работы тягового привода тепловоза с питанием от гибридного источника энергии через управляемый прерыватель напряжения. Методами численного моделирования в программных средах MatLab и LabView выполнен расчет тяговой характеристики тепловоза 2ТЭ116 со штатной энергетической установкой и гибридной энергетической установкой. Показано, что во всем диапазоне рабочих скоростей движения тепловоз с гибридной энергетической установкой позволяет получить силу тяги на 15 % выше, чем тепловоз со штатной энергетической системой. Расчеты обосновали, что повышение тяговых свойств модернизированного тепловоза 2ТЭ116 дает возможность на 15 % повысить расчетный вес состава, а соответственно и эффективность использования локомотива как тяговой единицы на сети железных дорог. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

На воздушных линиях электропередачи напряжением 6-10 кВ, предназначенных для проводов питания устройств сигнализации, централизации и блокировки и линий продольного электроснабжения, в качестве поддерживающих конструкций используются металлические траверсы с фарфоровыми или стеклянными изоляторами. По имеющимся данным, дефекты, вызванные механическими напряжениями, составляют более половины от общего числа нарушений нормальной работы воздушных линий. Из этого числа стоит выделить дефекты, которые являются наиболее частыми: скол изолятора, изгиб штыря, излом штыря, разрушение изолятора, срыв изолятора со штыря, перекос траверсы, разрушение траверсы, изгиб траверсы, загнивание или коррозия траверсы. С целью повышения надежности воздушных линий и сокращения данных повреждений предлагается изготавливать траверсы из полимерного композитного электроизоляционного материала. Такие траверсы не имеют изоляторов и используются как электромеханическая конструкция, обладающая требуемой механической и электрической прочностью. Целью данной работы является оценка механической прочности траверс, выполненных из полимерных композитных электроизоляционных материалов. Для реализации поставленных задач в работе рассмотрена трехмерная модель траверсы. Определение ее механической прочности осуществлено с использованием прикладного программного обеспечения, реализующего метод конечных элементов (МКЭ). К траверсе прикладываются нагрузки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определяется наиболее нагруженное напряженно-деформированное состояние стержней траверсы и штыревой накладки. Кроме того, в статье выполняется сравнение результатов расчета аналитическим методом, выполненного в предыдущей работе, с расчетом МКЭ. Также осуществлена верификация принятых физико-геометрических параметров, свойств материала и допущений в расчетах. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

Рост объемов железнодорожных контейнерных перевозок в Российской Федерации обязывает обратить внимание на обеспечение сохранности перевозки грузов. В этой связи целесообразно обозначить организационно-технологические аспекты перевозки железнодорожным транспортом особо ценных грузов в контейнерах. На основе анализа действующих нормативно-технических документов, отечественного и зарубежного опыта определены наиболее эффективные направления обеспечения сохранности перевозимых грузов, которые базируются на внесении изменений в конструкцию автосцепного устройства подвижного состава. Обоснована необходимость использования индикаторов бережного обращения, удара, наклона груза, вибраций, температуры. Проанализирован и обоснован вопрос необходимости пересмотра системы страхования при перевозке грузов железнодорожным транспортом. Данная статья является обзорно-аналитическим исследованием вопроса обеспечения сохранности перевозки железнодорожным транспортом особо ценных грузов, посредством применения основных (внесение изменений в конструкцию подвижного состава) и сопутствующих (применение индикаторов (датчиков) и совершенствование системы страхования грузов) технико-организационных мероприятий. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

Рассмотрен вопрос повышения тяговых свойств грузовых локомотивов в условиях Восточного полигона. В результате проведенного анализа выявлены конструктивные факторы, влияющие на сцепные свойства локомотивов и предложена расширенная классификация способов улучшения сцепных свойств путем выбора рациональных конструктивных решений экипажной части. Установлено, что для унифицированных трехосных тележек отечественных грузовых тепловозов к факторам, ведущим к снижению коэффициента сцепления в эксплуатации, относятся значительная длина базы, несбалансированное рессорное подвешивание и недостаточная жесткость опор кузова на тележку при верхнем расположении шкворня, а для тележек электровозов с бесколлекторными тяговыми электродвигателями - жесткая связь ротора двигателя с колесной парой, ведущая к возникновению высоких динамических крутящих моментов. Предложено в качестве мер по модернизации тележек тепловозов применить сбалансированное пневмопружинное рессорное подвешивание и увеличить жесткость резинометаллических опор, а для перспективной унифицированной экипажной части тепловозов и электровозов - отказаться от размещения топливного бака под кузовом и применить двухосные тележки с опорно-рамным тяговым приводом с осевым редуктором, либо с опорно-осевым приводом агрегатного типа, имеющим упругую муфту, амортизирующую динамические нагрузки. Полученные результаты дают основания полагать, что данные меры позволят повысить эксплуатационный коэффициент сцепления с 0,27 до 0,3…0,33. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

Пресс-архив Журнал «Железнодорожное дело» опубликовал в 1912 году материал, представляющий собой, по сути, изложение сложившихся в то время подходов к целесообразности и темпам дальнейшего развития железнодорожной сети, в том числе, к их равномерности, а также и, в современных терминах, к транспортной связанности территории страны, социально-экономическим эффектам ее повышения, источникам инвестиций. Были представлены три точки зрения - председателя Высшей Комиссии по исследованию железнодорожного дела, его оставшегося неизвестным, но, видимо, обладавшим авторитетным мнением оппонента под инициалами А. Ф. и собственно редакции журнала. Несмотря на кардинально изменившиеся экономические условия и технологический уклад, приведшие к утере актуальности некоторых обсуждавшихся вопросов, некоторые другие принципиальные моменты в заочной дискуссии на страницах журнала с поправками на современные реалии могут представлять определенный интерес, в том числе, возможно, и в аспекте реализации современных крупных инфраструктурных проектов. В воспроизводимом, незначительно сокращенном тексте максимально сохранены оригинальная пунктуация, лексика и сокращения, принятые в то время. Благодарность: редакция выражает признательность сотрудникам библиотеки Российского университета транспорта за помощь в подготовке материала. Полный текст архивной публикации в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

Статья посвящена исследованию влияния уровня заполнения жидким грузом на частотные характеристики оболочки котла вагона-цистерны. В рамках работы применен подход, используемый для оценки частот и форм собственных колебаний стальных резервуаров под воздействием сейсмических нагрузок. Данный подход предполагает учет двух компонентов собственных частот: импульсивной и конвективной. Для определения перечисленных частот и форм собственных колебаний выбран метод конечных элементов с использованием акустических элементов FLUID221. Выбор метода обоснован в ранее проведенных исследованиях авторов. С использованием выбранного метода были исследованы конвективные собственные частоты колебаний свободной поверхности жидкости и импульсные частоты собственных колебаний с различным уровнем заполнения жидким грузом котла вагона-цистерны. Подтверждение достоверности результатов для импульсных частот оболочки, содержащей жидкость, обеспечивается согласованностью с данными, полученными авторами в предшествующих работах с использованием полубезмоментной теории оболочек. Полный текст статьи в переводе на английский язык публикуется во второй части данного выпуска.

В статье рассмотрены современное состояние и приоритетные направления развития железнодорожного туризма в России. Институциональная структура этого вида туризма отличается высоким уровнем монополизации. Железнодорожные туры имеют разные форматы - железнодорожные культурно-познавательные круизы, однодневные экскурсии, развлекательные поездки, перевозки туристов к местам проведения массовых зрелищных мероприятий. Территориальная организация железнодорожного туризма определяется конфигурацией железнодорожной сети, территориальной дифференциацией туристско-рекреационного ресурсного потенциала и направлениями туристской политики железнодорожных компаний-перевозчиков. Высокий уровень развития железнодорожного туризма имеют Центральный и Северо-Западный районы, Поволжье, Кавказ, Карелия, в числе перспективных районов фигурируют дестинации Сибири, Дальнего Востока и Русского Севера. Перспективы развития железнодорожного туризма в России определяются как дальнейшим развитием технологической и организационно-управленческой структуры железнодорожного транспорта, так и совершенствованием самого туристского продукта.

Статья посвящена проблемам исчисления сроков доставки грузов железнодорожным транспортом, так как более 99 % грузов доставляются раньше установленного срока, что приводит к простоям вагонов и нарушению производственных процессов. Предложена методика прогнозирования срока доставки как случайной величины с учетом статистических данных, включая закон распределения, математическое ожидание и доверительный интервал. Приведены рекомендации по улучшению эффективности и конкурентоспособности железнодорожных перевозок через информирование о вероятных сроках доставки, в том числе с использованием машинного обучения.

Повышение устойчивости функционирования системы тягового электроснабжения железнодорожного транспорта в целом и систем ее защит в частности включает анализ и прогноз электрических параметров. Статья посвящена решению актуальной задачи по подбору адекватного вероятностного закона распределения. Мотивацией для исследования стала выявленная в результате натурных измерений низкая сходимость экспериментальных данных с широко используемым нормальным распределением. Проверяемая авторами гипотеза состоит в том, что применение Гауссовского закона распределения при вероятностной оценке пределов изменения параметров защит без рассмотрения других законов распределения является неадекватным и ведет к увеличению количества ошибок в работе терминалов защит фидеров контактной сети. На примере анализа величин тока, напряжения, угла сдвига фаз и входного сопротивления, определяемых терминалами защит фидеров контактной сети переменного тока, выполнен анализ трех наиболее распространенных законов распределения. Установленные закономерности позволили выбрать в качестве оптимального логнормальный закон распределения ввиду наилучшей сходимости с опытными данными. При вероятностных расчетах и прогнозе параметров защит фидеров контактной сети тяговых подстанций переменного тока использование логнормального закона распределения вместо нормального в перспективе может стать востребованным инструментом для отстройки защит от области нагрузочных характеристик и позволит исключить случаи неправильной их работы.

Постановка задачи: выявление нештатных ситуаций на железной дороге для обеспечения безопасности и оптимизации процессов, включая наблюдение за состоянием занятости, движением поездов, погодными условиями и другими факторами, способными привести к возникновению ситуаций.

Целью работы является разработка специализированного программного обеспечения с использованием данных кластерного анализа для выявления причин аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте России, что крайне важно из-за его значительного уровня общественной безопасности и нестабильности в стране, а также из-за возможных угроз, связанных с возможными ситуациями, особенно при перевозке грузов.

Используемые методы: кластерный анализ для систематизации хороших видов аномалий, возникающих на железнодорожном транспорте, с учетом таких параметров, как источник возникновения проблем, географического положения и временных характеристик. Они предпочитают выявлять факторы группы событий и лучше понимать их природу, а также оценивать эффективность предотвращения возникновения ситуаций.

Результат: с использованием метода кластерного анализа данных выявление основных признаков, конференций на основе непривычных обстоятельств в функционировании железнодорожного транспорта. Это приводит к существенным результатам, включая идентификацию различных категорий нештатных ситуаций, оптимизацию мер безопасности и повышение результативности железнодорожной системы. Элементами новизны представленного решения является применение кластерного анализа для выявления признаков, особенностей и проявлений, проявляющихся в данных, связях с вариациями на схемной дороге.

Теоретическая/практическая эффективность состоит в выработке рекомендаций в рамках стратегии, повышения безопасности и в конечном итоге достижения общей эффективности транспортной системы в долгосрочной стратегии.