Россия
Россия
Цель исследования. Оценка устойчивости вагонов грузового поезда на горно-перевальных участках при воздействии бокового ветра с использованием современных методов компьютерного моделирования. Задача. Определение величин аэродинамических сил и коэффициентов сопротивления, действующих на вагоны в составе поезда при различных направлениях ветра, изменяющемся в диапазоне от 0 до 180 градусов, и оценка влияния этих сил на запас устойчивости против опрокидывания, особенно в сложных условиях горной местности. Методы исследования. В программном пакете Solidworks Flow Simulation выполнен аэродинамический расчёт методом компьютерного имитационного моделирования. Разработаны детализированные компьютерные 3D-модели вагонов (цистерны, полувагона, крытого вагона) с учётом их конструктивных элементов и геометрических размеров. Использование полученных аэродинамических результатов в специализированном программном обеспечении для расчёта коэффициентов запаса устойчивости каждого экипажа в составе. Новизна работы. Установлены количественные закономерности распределения аэродинамических сил по длине состава в зависимости от угла воздействия ветрового потока. Определена зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления от положения вагона в составе (в зависимости от типа вагона и направления ветра более, чем 2 раза). Исследован эффект ускорения воздушного потока в приземном слое в горной местности и его влияние на устойчивость поезда. Результаты исследования. В ходе исследования определена наибольшая поперечная сила воздушного потока, действующая на поезд при нормальном направлении ветра (900). В горных условиях скорость ветра у поверхности может увеличиваться в 3 раза, создавая критические нагрузки. Выводы. Снижение скорости движения поезда позволяет увеличить запас устойчивости до нормативных значений, и полученные данные могут быть использованы для оптимизации режимов движения поездов в сложных метеоусловиях.
безопасность. движение, устойчивость, вагон, ветровая нагрузка, коэффициент
1. Вершинский, С. В. Динамика вагона. Учебник для вузов ж.-д. трансп. / С. В. Вершинский, В. Н. Данилов, В. Д. Хусидов. Под ред. С. В. Вершинского. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1991. 360 с.
2. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статические параметры климатических факторов для технических целей. М.: Издательство стандартов, 1981. 150 с.
3. Архив погоды в Камчике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Камчике (дата обращения: 15.09.2024).
4. Чурков, Н. А. Аэродинамика железнодорожного поезда: (принципы конструирования подвижного состава, минимизирующие воздействия воздушной среды на железнодорожный поезд) / Н. А. Чурков ; Н. А. Чурков. Москва : Желдориздат, 2006. – ISBN 978-5-94069-013-9. – EDN QNUNQV.
5. Бороненко, Ю. П. Определение аэродинамического сопротивления грузовых поездов с инновационными полувагонами на цифровых моделях / Ю. П. Бороненко, Б. О. Поляков, Т. М. Белгородцева // Транспорт Российской Федерации. 2021. № 3(94). С. 57-61. – EDN VYSIIQ.
6. J. García. A second-generation URANS model (STRUCT-ε) applied to simplified freight trains / J. García, J. Muñoz-Paniagua, L. Xu, E. Baglietto // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. – 2020 y. 205(4-6). https://doi.org/10.1016/j.jweia.2020.104327.
7. Y. Zhuang. Numerical investigation on the aerodynamics of a simplified high-speed train under crosswinds / Yueqing Zhuang, Xiyun Lu // Theoretical and Applied Mechanics Letters. 2015 y. 5. 181-186. https://doi.org/10.1016/j.taml.2015.06.001.
8. Aerodynamic performance of a high-speed train passing through three standard tunnel junctions under crosswinds / Xiujuan Miao, Kan He, Guglielmo Minelli, Jie Zhang, Guangjun Gao, Hongliang Wei, Maosheng He and Sinisa Krajnovic // Applied sciences. 2020 y. 10(11). https://doi.org/10.3390/app10113664.
9. Effects of different aerodynamic configurations on crosswind stability of a conventional train / Carlos Esteban Araya Reyes, Daniele Rocchi, Gisella Tomasini, Mikel Iraeta S´anchez, Maialen Artano // Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics. 2023. 242. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2023.105588.
10. Dominic Flynn. On the effect of crosswinds on the slipstream of a freight train and associated effects / Dominic Flynn, Hassan Hemida, Chris Baker // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2016. 156. 14-28 p. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2016.07.001.
11. On the correlation between aerodynamic drag and wake flow for a generic high-speed train / Xiao-Bai Li, Xi-Feng Liang, Zhe Wang, Xiao-Hui Xiong, Guang Chen, Yi-Zheng Yu, Chun-Mian Chen // Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics. 2021. 215. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.jweia.2021.104698.
12. Гребнев, И. А. К оценке влияния ветровой нагрузки на грузовой поезд / И. А. Гребнев, О. Е. Пудовиков // Известия Транссиба. 2022. № 4(52). С. 13-22. – EDN CGNNYZ.
13. Условия опрокидывания порожних контейнеров под воздействием ветровых нагрузок / В. Г. Попов, А. В. Матешева, Ф. И. Сухов, Ю. К. Боландова // Мир транспорта. 2019. Т. 17, № 6(85). С. 50-61. – DOIhttps://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-50-61. – EDN GVPEZO.
14. Гребнев, И. А. Оценка влияния воздушной среды на подвижной состав с использованием программного пакета SOLIDWORKS / И. А. Гребнев. – Текст : непосредственный // Неделя науки – 2022 : сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции (Москва, апрель – май 2022 г.). Москва : РУТ (МИИТ), 2022. С. 252–253.
15. Алямовский, А. А. Инженерные расчеты и SolidWorksSimulation / А. А. Алямовский. Москва : ДМК Пресс, 2010. 464 с. – ISBN 978-5-94074-586-0. – Текст : непосредственный.
16. Петров, К. П. Аэродинамика тел простейшей формы / К. П. Петров. Москва : Физматлит, 1998. 428 с. Текст : непосредственный.
