Дослідження та розрахунок рівня поздовжніх сил в автозчепах локомотива та вагонів при різних схемах формування поїзду

Abstract

Проблема забезпечення стійкого руху вантажних вагонів у складі важковагових і догоскладових поїздів досі залишається актуальною. На сьогодні зберігається проблема витискання порожніх вагонів, що призводить до їхнього сходу з рейкової колії, особливо в умовах складного профілю колії та нерівномірного завантаження поїзда. Це обумовлює необхідність глибшого дослідження взаємодії між вагонами у складних експлуатаційних умовах, з урахуванням різного ступеня завантаження, швидкісного режиму та профілю колії. Враховуючи викладене, у межах цієї роботи була поставлено мета – дослідити характер розподілу поздовжніх сил, їхній вплив на динаміку руху вагонів, а також оцінити критичні умови, за яких можлива втрата стійкості їхнього руху. Об’єктом даного виступають процеси виникнення та розподілу поздовжніх зусиль у міжвагонних з’єднаннях вантажних поїздів. У роботі була проведено аналіз напрацювання науковців у вивченні поздовжніх сил, які виникають у міжвагонних з’єднаннях, проаналізовано вплив величини поздовжньої сили у міжвагонних з’єднаннях поїзда на умови сходу у його складі вагонів, досліджено вплив неоднорідності поїзда на рівень поздовжніх сил у поїзді, проведено розрахунки рівня повздовжніх стискаючих сил в поїзді та розглянуто теоретичне та експериментальне дослідження поздовжньої динаміки руху вагонів. Отримані результати можуть бути використані для удосконалення конструктивних рішень, оновлення нормативної бази та впровадження додаткових заходів безпеки під час експлуатації вантажних поїздів.The issue of ensuring the stable movement of freight wagons in heavy and long freight trains remains highly relevant. Currently, the problem of empty wagons being pushed out of the train formation persists, often leading to derailments, particularly under complex track profiles and uneven train loading conditions. This highlights the need for in-depth research into the interaction between wagons under challenging operational conditions, taking into account varying load distributions, train speeds, and track geometries. In view of these considerations, the objective of this study is to examine the distribution pattern of longitudinal forces, assess their impact on wagon dynamics, and determine the critical conditions under which movement stability may be lost. The object of this study is the longitudinal force in inter-wagon couplings. The work includes an analysis of existing scientific research on longitudinal forces arising in inter-wagon connections, an assessment of how the magnitude of these forces affects the risk of derailment, and an investigation into how train heterogeneity influences the level of longitudinal forces. Additionally, calculations were performed to determine the magnitude of compressive longitudinal forces in the train, and both theoretical and experimental studies of longitudinal wagon dynamics were examined. The results obtained can be applied to improve structural designs, update regulatory standards, and introduce additional safety measures for the operation of freight trains.