Динамика поезда

Динамика поезда — научная дисциплина, которая, являясь областью мexaники, решает задачи, связанные с движением железнодорожного подвижного состава, рассматривая его как механическую систему. Динамика поезда получила развитие благодаря работам Н. Е. Жуковского, В.     А. Лазаряна, С. В. Вершинского и др. учёных. Необходимость решения задач, связанных с движением поездов, возникает, например, при определении рациональных приёмов вождения тяжеловесных длинносоставных поездов, отыскании оптимальных характеристик систем управления поездом, в частности воздухораспределителей автотормозов, систем автоматическими управления локомотивами (в т. ч. рассредоточенными вдоль состава), оптимальных параметров поглощающих аппаратов автосцепки и размещения устройств дополнит, амортизации ценных грузов, а также рациональных норм проектирования профиля пути (см. Взаимодействие пути и подвижного состава).
Задачи динамики поезда связаны с гл. направлением развития железнодорожного транспорта — повышением его провозной способности. В результате их решения разрабатываются приёмы и технических средства, которые позволяют увеличить массу и длину поездов, сохранив на уровне допустимых динамические нагрузки на вагоны, т. е. обеспечить устойчивость их в колее, прочность конструкций, сохранность перевозимых грузов и комфорт пассажиров. При рассмотрении этих вопросов изучаются переходные режимы движения нелинейных механическая систем с большим числом степеней свободы. Наиболее эффективным методом исследования таких систем является численное интегрирование уравнений движения, в которых учитываются параметры всех элементов (тел) механическая системы: масса тел; их абс. перемещения; относит, перемещения и скорость соседних масс; усилие в элементе, соединяющем тела; внешняя сила, приложенная к каждой массе;
силы, действующие в межвагонных соединениях, имеющих зазоры и включающих различных амортизаторы (упруго-фрикцкионные, резино-металлические, гидравлические и др.). Кроме того, при рассмотрении этих систем и режимов движения учитывают воздействие внешних сил, к которым относятся сила тяги локомотива, тормозные силы при электрическое и пневматические торможениях, суммарная сила нажатия на тормозные колодки, сила основные сопротивления движению, составляющая силы тяжести экипажа на уклонах пути. Функции тормозной силы при пневматические торможении определяются типом тормозного оборудования и видом торможения, а силы тяги и тормозная сила при электрическое торможении — соответственно тяговой и тормозной динамиками локомотива и положением рукоятки контроллера машиниста. Необходимые параметры устанавливаются паспортными данными конструкции, определяются в результате стендовых и спец. натурных опытов с учётом стохастического характера некоторых параметров. В исследованиях используют ЭВМ, устойчивые разностные схемы интегрирования, специфические приёмы (например, понижение порядка дифференциальных уравнений и пакета программ, что позволяет рассматривать движение поезда на участке большой длины как при тяговом расчёте).
Уравнения движения систем используют и в тяговых расчётах при выборе режимов ведения длинносоставного поезда, которые производят с учётом ограничения по уровню продольных динамического усилий. Решение ряда задач динамики поезда приводит к более сложным моделям, использование которых позволяет перейти к задачам о продольных и продольно-изгибных колебаниях вагонов и грузов при переходных режимах движения поездов. Иногда (например, при изучении движения поезда по пути со сложным профилем и планом) необходимо рассматривать пространств, колебания поезда. Решение таких задач позволяет установить условия безопасного движения вагонов поезда по критериям их устойчивости от выжимания из состава или выдёргивания из колеи значит. продольными силами и дать рекомендации по межвагонным соединениям.
В основу экспериментальных исследований динамики поезда при установившихся и неустановившихся режимах движения положены методы преобразования механическая величин в электрические. Измерение продольных перемещений, ускорений, усилий, а при изучении динамики торможения, кроме того, параметров тормозов производится в вагонах- лабораториях, оснащённых измерительной, в т. ч. тензометрической аппаратурой и устройствами маги, записи, позволяющими автоматизировать обработку результатов.
Теоретические и экспериментальные исследования динамики поезда позволяют также получить подробные статистические данные о продольных нагрузках, действующих на вагоны, грузы и пассажиров. Эти данные необходимы при расчёте на прочность вагонных конструкций, креплений грузов, при стендовых испытаниях оборудования специализированных (например, рефрижераторных) вагонов на надёжность и долговечность, а также для оценки комфортабельности проезда пассажиров.