Μ. Φ Вериго, А.Я. Коган
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПУТИ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР д-ра техн. наук проф. Μ. Ф. ВЕРИГО
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1986
Изложены методы исследования и решения основных задач по определению динамических сил взаимодействия пути и подвижного состава в инженерной постановке с расчленением каждой такой силы на отдельные составляющие, и в полной постановке — на основе теории совместных статистических колебаний пути и экипажа (с использованием ЭВМ). Рассмотрены процессы угона пути, возникающие при движении по нему подвижного состава. Приведены необходимые программы ЭВМ.
Для инженерно-технических и научных работников, связанных с расчетом, проектированием и эксплуатацией пути и подвижного состава.
ОТ АВТОРОВ
Известно, что взаимодействие пути и подвижного состава является одной из основных научных технических дисциплин железнодорожного транспорта, имеющих важное практическое значение. В связи с этим в последние десятилетия учеными многих стран проведено очень большое количество исследований и опубликовано большое количество трудов, относящихся к этой области науки. Поэтому появилась необходимость обобщить результаты основных исследований в этой области.
Выпуск данной книги можно рассматривать как попытку дать обзор и описание наиболее существенных достижений науки о взаимодействии пути и подвижного состава. Здесь значительное место занимает изложение еще не опубликованных исследований авторов книги.
В первой главе даны обзор основных проблем в области взаимодействия подвижного состава и пути и классификация задач, решаемых в рамках этой научной дисциплины.
Основными объектами исследований являются конструкции пути и подвижного состава и параметры этих конструкций. Поэтому вторая глава посвящена краткому описанию тех элементов и параметров конструкций, которые определяют их динамическое взаимодействие.
В третьей и четвертой главах книги излагаются методы решения задач о колебаниях и силах взаимодействия пути и подвижного состава. Как известно, в технических науках любой метод расчета является лишь какой-то степенью приближения в математическом описании реальных физических процессов. Методы расчетов, изложенные в третьей главе, основаны на таком максимально возможном уровне детализации расчетных схем, который позволяет решать их без применения ЭВМ. При этом в расчетных схемах применяются и некоторые упрощающие предположения. В четвертой главе впервые описаны методы решения задач взаимодействия пути и подвижного состава в полной их постановке на основе расчетных схем, исключающих какие-либо существенные допущения. Такие решения невозможны без применения ЭВМ.
Методы, описанные в третьей главе, приводят к менее точным результатам по сравнению с теми, которые могут быть получены методами, изложенными в четвертой главе. Однако из этого нельзя делать вывод, что они очень грубые и недостоверные. В определенных областях исследований эти методы обладают необходимой для практики степенью точности получаемых результатов. Поэтому они нашли применение в «Правилах расчетов железнодорожного пути на прочность», откорректированных ВНИИЖТом в 1976 г.; ими пользуются многие научные и производственные организации при решении ответственных вопросов. Они имеют и ряд достоинств; наглядность расчетных схем, возможность Просто анализировать формулы и оценивать влияние каждого фактора на результаты расчета. Метод, описанный в третьей главе, назван авторами инженерным методом решения задач взаимодействия пути и подвижного состава.
Методы, изложенные в четвертой главе, позволяют учитывать в. расчетной схеме не только существенные факторы, но и многие детали процессов взаимодействия пути и подвижного состава, внутреннюю взаимосвязанность этих процессов. При этом сложность и математические трудности решения задач в полной их постановке возрастают в очень большой степени и нуждаются в сложных и громоздких математических операциях. Полное их изложение заняло бы очень много места в книге, поэтому здесь излагаются лишь главные исходные положения расчетов и описываются в общем виде математические приемы, с помощью которых получены в завершенном виде алгоритмы для ЭЦВМ. Чтобы были более ясны основные идеи построения моделей и получения тех или иных элементов алгоритмов, а также во избежание перегрузки текста математическим аппаратом многие формулы главы четвертой вынесены в приложение 3.
В пятой главе приведены решения задач о продольных динамических процессах в звеньевом и бесстыковом пути в полной постановке и с использованием приближенных решений. Приведенные в четвертой и пятой главах выводы, как и конечные формулы, являются основой для составления программ для ЭВМ, с помощью которых можно получить необходимые численные решения тех или иных задач взаимодействия пути и подвижного состава. В приложениях к книге приведены эти программы для ЭВМ. Во ВНИИЖТе имеется широкий опыт их практического применения.
Шестая глава посвящена расчетам верхнего строения пути на прочность, выбору параметров для проектируемого подвижного состава, проверке ходовых качеств экипажей по критериям безопасности движения и плавности хода. И, наконец, в седьмой главе освещены основные принципиальные вопросы экспериментальных исследований взаимодействия подвижного состава и пути.
Авторы выражают большую благодарность лауреату Государственной премии СССР, д-ру техн. наук проф. Μ. X. Ахметзянову и д-ру техн. наук проф. Μ. П. Смирнову, взявшим на себя труд по рецензированию рукописи и высказавшим авторам ряд полезных пожеланий и замечаний.