WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Тэй Аунг

ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА ДЛЯ КОЛЕИ 1000 мм

Специальность 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и

электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор

Рыбников Евгений Константинович

(МИИТ)

Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор

Киселев Валентин Иванович (МИИТ)

– кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Бржезовский Александр Менделович (ОАО «ВНИИЖТ»)

Ведущее предприятие – ОАО «НИИ вагоностроения»

Защита диссертации состоится « 16 » ноября 2009 г. В 14:30 час. на заседании диссертационного совета Д 218.005.01 в Московском государственом университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г.Москва, ул. Образцова, д. 9, стр.9, аудитория 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке унирвеситета.

Автореферат разослан «____» _________ 2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу диссертационного совета университета.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 218.005.01

доктор технических наук, доцент

Саврухин А.В.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Современная экономическая ситуация в государстве Мьянма требует динамичного развития транспорта, так как вся транспортная инфраструктура, в том числе и железные дороги, продолжительное время пребывала в упадке. К 1942 году Мьянма имела сеть железнодорожных линий шириной (1000 мм) протяженностью 3313 км.

В 2006 г. протяженность железнодорожных путей MR составила 8568 км, территориально разделенных на 11 эксплуатационных отделений.

Острая транспортная проблема, стоящая и перед столицей Мьянмы, требует радикального решения. Развитая транспортная система необходима для функционирования таких крупных городов как Янгон. Город Янгон – город с 4-х миллионным населением. Движение в городе очень интенсивное. При этом общественный транспорт, представленный автобусами и такси, постоянно перегружен.

Осознавая необходимость решения проблемы транспорта, в частности, общественного, правительство Мьянмы приняло решение о строительстве метро в столице. Однако, кроме объема пассажиропотоков, следует учитывать особенности почвы, рельефа, архитектуры города.

Отметим, что Янгон – город уникальной архитектуры: в центре раскинулся ансамбль пагод, мечетей, буддистских храмов, здания начала XX века сочетаются с многоэтажными коробками из стекла и бетона. Все это необходимо сохранить при строительстве метрополитена. В связи с этим, постройка метрополитена - наиболее привлекательное техническое решение, которое в будущем может стать частью общей подземно-наземной транспортной системы города.

Строительство и эксплуатация метрополитена предполагает взаимодействие двух динамических систем: тоннеля и подвижного состава. В результате их взаимодействия возникают динамические силы, вызывающие вибрации тоннеля и подвижного состава. Вибрации тоннеля вызывают, в свою очередь, колебания грунта, передающиеся на городские сооружения, а колебания подвижного состава, ведущим механизмом которого является экипажная часть вагонов, оказывает разрушающее воздействие на железнодорожный путь и тоннель, а также вызывает шум, как в тоннеле, так и в салоне вагона.

Следовательно, главным показателем при конструировании экипажной части вагонов и подвижного состава в целом, становятся показатели, связанные с оценкой воздействия подвижного состава на путь, показатели безопасности движения, плавность хода, комфорт, а также уменьшение вибрации и шума.

Исходя из всего сказанного, можно заключить, что диссертационное исследование является актуальным и своевременным для решения важных проблем Мьянмы.

Подвижной состав должен обладать хорошей плавностью хода, низким воздействием на путь, пониженным шумом и вибрацией.

В связи в этим необходимо выбрать параметры рессорного подвешивания и их конструктивную реализацию, провести исследование динамических качеств экипажа с целью проверки обеспечения требуемых условий эксплуатации. При этом необходимо учитывать специфические условия движения экипажа в тоннелях, а так же возмущения со стороны железнодорожного пути.

Разработке требований к подвижному составу с учетом специфических условий эксплуатации на основе выполнения имитационного модепирования посвящена данная работа.

Целью данной работы является обоснование схемы и параметров рессорного подвешивания экипажной части вагона метрополитена с целью уменьшения уровня вибраций, шума и стоимости сооружений метрополитена.

Принятые технические решения при постройке тоннеля и подвижного состава должны удовлетворять ряду требований, которые определяются местными условиями:

1 Минимизация стоимости сооружения метрополитена – малые габариты поперечного сечения тоннеля.

2 Минимальные воздействие на исторические памятники, которые могут располагаться над линией метрополитена.

Первое требование требует минимального размера поперечного сечения тоннеля и, следовательно, подвижного состава, в частности его ходовых частей.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1 Анализ известных конструкций буксового рессорного подвешивания и схем связей букс с рамой тележки.

2 Классификация кинематических схем связи букс с рамой тележки и разработка математических моделей экипажей с этими схемами.

3 Исследование динамических свойств экипажей с различными кинематическими схемами связи букс с рамой тележки при одинаковых параметрах рессорного подвешивания.

4 Выбор кинематических схем связи букс с рамой тележки, удовлетворяющих принятым критериям и исследование влияния распределения общего статического прогиба рессорного подвешивания на динамические свойства экипажей.

5 Исследование динамической системы «железнодорожный путь -тоннель» и разработка дискретной математической модели этой системы.

6 Разработка общей математической модели системы «экипаж – тоннель» и исследование влияния колебаний системы тоннеля на динамические свойства экипажа.

7 Имитационное моделирование движения разработанного экипажа по пути со случайными неровностями.

Методика исследований

При проведении исследований использовались основные положения теоретической механики механических систем, теории случайных процессов, динамики дискретных и распределенных механических систем.

Для исследования свободных и вынужденных колебаний рельсовых экипажей использовался математический программный пакет MathCAD. Для исследования колебаний распределенных систем использовались программные комплексы Solid Works (создавалась геометрическая модель) и расчетный комплекс MSC. Patran - Nastran.

При исследовании случайных колебаний экипажа при моделировании его движения по случайным неровностям производилось вычисление функций спектральных плотностей динамических показателей и среднеквадратических значений с помощью программы, написанной в среде MathCAD.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Разработаны математические модели шести вариантов экипажей с разными конструктивными схемами связи рамы тележки с колесными парами на основе рычагов первого и второго рода.

2 Получены обобщенные системы дифференциальных уравнений, описывающих вертикальные колебания экипажа с рычажными буксовыми связями, выполненными по схемам рычагов первого и второго рода.

3 Получена дикретная модель системы «железнодорожный путь–тоннель–окружающая среда» на основе доказательства адекватности дискретной и конечно-элементной моделей в частотном диапазоне до 100 Гц.

4 Выполнено исследования частотных свойств, определены показатели динамических качеств экипажей с рычажными буксовыми связями и даны рекомендации по их применению.

Пратическая ценность

1 Разработаны расчетные программы в среде программного пакета MathCAD для расчета амплитудно-частотных характеристики экипажа с учетом транспортного запаздывания и вычисления среднеквадратических значений показателей колебания экипажа при моделировании его движения по случайным неровностям железнодорожного пути.

2 Предложена методика, позволяющая на основании расчетов конечно-элементной модели системы «железнодорожный путь–тоннель–окружающая среда» определить параметры дискретной модели, используемой для исследования параметров экипажа, движущегося в тоннели метрополитена.

3 Обоснованы схема и параметры рессорного подвешивания экипажа и его буксового подвешивания по минимальному воздействию на пассажиров и тоннель метрополитена.

Апробация работы

Основные этапы и результаты работы докладывались на заседании кафедры «Электрическая тяга», а так же на 5-ой научно–практической конференции «Безопасность движения поездов», 2007 г. Москва; международной научно–практической конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM».

Публикации. По результатам исследования опубликовано 4 печатные работы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и общих выводов по результатам работы, списка используемой литературы, содержит 160 страниц текста, 53 рисунка, 13 таблиц и приложения на 7 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель и задачи исследования.

В первой главе приведен анализ городских транспортных систем различных стран, определены тенденции их развития.

Основное внимание уделено анализу транспортной железнодорожной системы в государстве Мьянмы.

Анализ показал, что подземные железные дороги является перспективными транспортными системами, так как они применяются во многих странах Мира и особенно привлекательны для использования в городах со сложившейся структурой и архитектурой.

Анализ транспортной системы государства Мьянмы показал:

1 Существует развитая система наземных железных дорог с шириной колеи 1000 мм.

2 Большие города и столицы имеют плотную застройку и множество исторических памятников, что затрудняет применение наземного рельсового транспорта.

3 Применение метрополитена в качестве городской транспортной системы позволит в будущем связать наземные железные дороги и метрополитен.

Учитывая особенности существующей транспортной системы государства Мьянмы, представляется целесообразным принять ширину колеи в метрополитене 1000 мм. При этом должны значительно сократиться затраты на сооружения тоннелей как открытым способом, так и закрытым, ввиду уменьшения габаритов тоннелей и в связи с этим стоимости земляных работ.

Во второй главе. Выполнен анализ конструкций транспортной системы метрополитена как сложной динамической системы.

Рассмотрены особенности конструкций рессорного подвешивания подвижного состава и железнодорожного пути метрополитена.

Показано, что железнодорожный пути метрополитена в совокупности с тоннелем и окружающим его грунтом представляет сложное инженерное сооружение, которое нужно защищать от вредного воздействия вибраций, передаваемых на тоннель при движении по нему подвижного состава. Кроме этого тоннель не должен передавать вибрационные воздействия на окружающий его грунт и далее на дома и сооружения, находящиеся на поверхности.

Тоннель как элемент общей динамической системы «экипаж–тоннель» имеет разные конструктивные исполнения, а инерционные параметры получаются при разработке его конструкции в основном по условиям прочности, то практически этими параметрами управлять невозможно. Поэтому для создания транспортной системы метрополитена с малыми динамическими воздействиями на окружающую среду удобнее спроектировать подвижной состав, которой создает малые вибрационные воздействия за счет выбора конструкции рессорного подвешивания и его ходовых частей.

В этой связи в главе приведен обзор конструкций буксовых узлов рессорного подвешивания пассажирского подвижного состава наземного транспорта и метрополитена и отмечены конструктивные особенности, заключающиеся в широком применении рычажных схем связи букс с рамой тележки.

Для выбора схемы экипажной части тележки для вагонов метрополитена города Янгона необходимо провести исследование динамических качеств экипажей с разными схемами связи буксовых услов, учитывая то, что метрополитен города Янгона будет рассматриваться как часть общей транспортной системы, в которую входят существующие наземные линии узкой колеи 1000 мм. В связи с этим появляются габаритные ограничения на конструирование буксового подвешивания и вообще конструкцию тележки.

В главе рассматриваются способы построения динамической модели «экипаж–путь». Отмечается, что построению динамических моделей подвижного состава и исследованию их динамических качеств посвящено много научных работ ученых: П.С. Анисимова, И.В. Бирюкова, Е.П. Блохина, Ю.П. Бороненко, Г.П. Бурчака, М.Ф. Вериго, С.В. Вершинского, Л.О. Грачевой, А.Л. Голубенко, В.Д. Дановича, А.С. Евстратова, И.П. Исаева, А.А. Камаева, В.А. Камаева, А.Я. Когана, В.М. Кондрашова, М.Л. Коротенко, В.С. Коссова, В.Н. Котуранова, Н.Н. Кудрявцева, В.А. Лазаряна, А.А., Львова, В.Б. Меделя, Г.А.Михальченко, М.П. Пахомова, Ю.С. Ромена, А.Н.Савоськина, М.М. Соколова, Т.А. Тибилова, В.Ф. Ушкалова, В.Д. Хусидова, Ю.М. Черкашина, и многих других отечественных исследователей, а за рубежом: К.Л. Джонсона, Т. Мацудайра, Д. Лиона, Р. Жоли, Е. Шперлинга и др.

Основной задачей большинства работ, которые были выполнены и выполняются в области исследования вертикальных колебаний, являются выбор схем и параметров рессорного подвешивания подвижного состава и расчетных схем и параметров железнодорожного пути для наземного транспорта.

В данной работе выполнены исследования для экипажа, который предназначен для движения в тоннеле метрополитена города Янгона (столица Союза Мьянмы), имеющего исторические памятники, защита которых от вибраций, создаваемых поездами на линиях метрополитена мелкого заложения, является необходимым условием. Кроме этого не исключается то обстоятельство, что линия метрополитена станет со временем продолжением сушествующей наземной железнодорожной транспортной системы с шириной колеи 1000 мм.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»