Теоретические исследования особенностей моделирования процесса фрикционного торможения поездов

Дата поступления: 
11.11.2020
Библиографическое описание статьи: 

Иванов П. Ю. Теоретические исследования особенностей моделирования процесса фрикционного торможения поездов / П. Ю. Иванов, Е. Ю. Дульский, А. А. Хамнаева, А. А. Корсун // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2020. –№ 4 (68). – С. 150–158. – DOI: 10.26731/1813-9108.2020.4(68).150-158

Рубрика: 
Год: 
2020
Номер журнала (Том): 
УДК: 
629.423
DOI: 

10.26731/1813-9108.2020.4(68).150-158

Файл статьи: 
Страницы: 
150
158
Аннотация: 

В статье проведено исследование статистических данных, обуславливающих актуальность повышения тормозной эффективности поездов. Рассматриваются особенности моделирования процесса фрикционного торможения железнодорожного подвижного состава. Проведен краткий обзор международных публикаций по вопросам исследования фрикционных тормозов различных видов транспорта. Рассмотрена методика определения коэффициентов трения тормозной колодки о колесо для железнодорожного подвижного состава. Проанализированы особенности методики определения коэффициента трения, оказывающие влияние на точность моделирования фрикционного торможения. По проведенному анализу сделан ряд выводов. Предпологается, что у изношенной колодки может измениться коэффициент трения и тормозная сила из-за увеличения температуры в зоне контакта с колесом, так как колодка в процессе изнашивания теряет порядка 80 % от первоначальной массы и 25 % площади теплообмена с окружающей средой, а это существенно изменяет энергетический баланс и температуру в зоне трения. Таким образом, можно объяснить, почему у поездов с одинаковым тормозным нажатием и другими равными условиями торможения в эксплуатации разный тормозной путь. Вследствие исследования сделан вывод, что температура колодок учитывается в формулах коэффициента трения, но только для случаев торможения, при которых скорость движения постоянно уменьшается, и поезд стремится к остановке. Нельзя с уверенностью применять данный коэффициент для моделирования длительного торможения с неизменной скоростью, так как температура колодок начнет увеличиваться и, несмотря на постоянное значение нажатия и скорости, коэффициент трения начнет существенно изменяться. В результате проведенные теоретические исследования и сделанные выводы позволят в дальнейшем более глубоко изучить процессы торможения и факторы, влияющие на тормозной путь поездов.

Список цитируемой литературы: 
  1. Правила тяговых расчетов для поездной работы, 2016. 510с.
  2. Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава, 2014. 179 с.
  3. Abbasia S., Teimourimaneshb Sh., Vernerssonb T., Sellgrena Ulf., Olofssona Ulf., Lundénb R. Temperature and thermoelastic instability at tread braking using cast iron friction material, Wear. 2013. Vol. 314. Pp. 171–180.
  4. Hamdaoui A., Jaddi El.H. Effects of the brake shoe friction material on the railway wheel damage, MATEC Web of Conferences, 2018. Vol. 149. Pp. 1–4.
  5. Evtushenko O.O., Ivanyk E.H., Horbachova N.V. Analytic methods for thermal calculation of brakes (review), Materials Science, 2000. Vol. 36. No. 6. Pp. 857–862.
  6. Petersson M. Two-dimensional finite element simulation of the thermal problem at railway block braking, Mechanical Engineering Science, 2015. Vol. 216. Pp. 259–273.
  7. Han Z.Li, Yang Z., Pan L. The effect of braking energy on the fatigue crack propagation in railway brake discs, Engineering Failure Analysis, 2014. Vol. 44. Pp. 272–284.
  8. Esmaeili A., Walia M.S., Handa K., Ikeuchi K., Ekh M., Vernersson T., Ahlström J. A methodology to predict thermomechanical cracking of railway wheel treads: from experiments to numerical predictions, International Journal of Fatigue, 2017. Vol. 105. Pp. 71–85.
  9. Balotin J.G., Neis P.D., Ferreira N.F. Analysis of the influence of temperature on the friction coefficient of friction materials, ABCM Symposium Series in Mechatronics, 2010. Vol. 4. Pp. 898–906.
  10. Talati F., Jalalifar S. Analysis of heat conduction in a disk brake system, Heat Mass Tranfer, 2009. Vol. 45. Pp. 1047–1059.
  11. Cantone L., Ottati A. Modelling of friction coefficient for shoes type LL by means of polynomial fitting, The Open Transportation Journal, 2018. Vol. 12. Pp. 114–127.
  12. Meysam N., Jabbar A.Z., Morad Sh., Morteza E. 3D dynamic model of the railway wagon to obtain the wheel–rail forces under track irregularities, Proc. IMechE Part K: journal of Multi-Bodies Dynamics, 2015. Vol. 252. Pp. 1–13.
  13. Wei Y.P., Wu Y.P. Thermal and mechanical characteristics of contact friction pair based on 3-D wheel/rail-foundation contact vertical system, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2019. Vol. 657. Pp.1–9.
  14. ГОСТ 33597-2015. Тормозные системы железнодорожного подвижного состава. Методы испытаний, 2016. 32 с.
  15. Milosevic M.S., Stamenkovic D. S., Milojevic A.P., Tomic M.M. Modeling thermal effects in braking systems of railway vehicles, Thermal science, 2012. Vol. 16. Pp. 515–526.
  16. Иванов П.Ю. Исследование работы стабилизатора крана машиниста усл. № 395 [Текст] / П.Ю. Иванов, Н.И. Мануилов, Е.Ю. Дульский, А.М. Худоногов // Инновационные проекты и технологии машиностроительных производств: Материалы второй всероссийской науч. техн. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2017. С. 63–69.
  17. Худоногов А.М. Управление оперативными процессами работы сортировочной станции на основе применения искусственных нейронных сетей [Текст] / А.М. Худоногов, П.Ю. Иванов, Н.И. Мануилов, Е.Ю. Дульский // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2018. Т. 15, № 1. С. 130–135.
  18. Иванов П.Ю. Повышение эффективности работы тормозной системы пассажирских поездов [Текст] / П.Ю. Иванов, А.И. Романовский, А.А. Хамнаева, А.А. Корсун, А.С. Борутенко // Транспорт: наука, техника, управление. 2020, № 3. С. 39–43.
  19. Иванов П.Ю. Снижение энергопотребления электровоза при управлении пневматическими тормозами грузового поезда [Текст] / П.Ю. Иванов, А.А. Хамнаева, А.М. Худоногов // Разработка и эксплуатация электротехнических комплексов и систем энергетики и наземного транспорта: Материалы третьей международной научно-практической конференции. 2018. С. 143–151.