Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода
Цель работы в установлении при помощи математического моделирования возможности движения экипажа электродинамической транспортной системы по стрелочному переводу плоской путевой структуры. Новизна работы состоит в оценке безопасного движения экипажа на колесах шасси по боковому пути перевода. Показа...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Техническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2014
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88483 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода / В.А. Дзензерский, Т.И. Кузнецова, Н.А. Радченко, Н.М. Хачапуридзе // Техническая механика. — 2014. — № 2. — С. 101-105. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-88483 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Дзензерский, В.А. Кузнецова, Т.И. Радченко, Н.А. Хачапуридзе, Н.М. 2015-11-15T20:33:35Z 2015-11-15T20:33:35Z 2014 Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода / В.А. Дзензерский, Т.И. Кузнецова, Н.А. Радченко, Н.М. Хачапуридзе // Техническая механика. — 2014. — № 2. — С. 101-105. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1561-9184 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88483 001.5.629.11.534.143 Цель работы в установлении при помощи математического моделирования возможности движения экипажа электродинамической транспортной системы по стрелочному переводу плоской путевой структуры. Новизна работы состоит в оценке безопасного движения экипажа на колесах шасси по боковому пути перевода. Показано, что для перевода, состоящего из двух переводных кривых постоянного радиуса 350 м и прямолинейной вставки, может быть реализовано безопасное движение экипажа при скоростях 10 и 15 м/с, в чем состоит и практическая ценность. Ціль роботи в установці за допомогою математичного моделювання можливості руху екіпажу електродинамічної транспортної системи по стрілочному переводу плоскої шляхової структури. Новизна роботи полягає в оцінці безпечного руху екіпажу на колесах шасі по боковому шляху переводу. Показано, що для переводу, який складається із двох переводних кривих постійного радіуса 350 м та прямолінійної вставки, може бути реалізовано безпечній рух екіпажу при швидкостях 10 і 15 м/с, у чому і складається практична цінність роботи. The research aim is to provide the possibility of the vehicle motion of an electric dynamic transportation system on the turnout of a plane track, using mathematical modelling. The research novelty is to estimate a safe motion of the chassis vehicle on a side track of the track. It is shown that a safe motion of the vehicle at the speed of 10 and 15 m/s can be realized for the turnout consisting of two curves with a constant radius of 350 m and a straight| insert. Therein lies practical importance. ru Інститут технічної механіки НАН України і НКА України Техническая механика Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода |
| spellingShingle |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода Дзензерский, В.А. Кузнецова, Т.И. Радченко, Н.А. Хачапуридзе, Н.М. |
| title_short |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода |
| title_full |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода |
| title_fullStr |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода |
| title_full_unstemmed |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода |
| title_sort |
оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода |
| author |
Дзензерский, В.А. Кузнецова, Т.И. Радченко, Н.А. Хачапуридзе, Н.М. |
| author_facet |
Дзензерский, В.А. Кузнецова, Т.И. Радченко, Н.А. Хачапуридзе, Н.М. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Техническая механика |
| publisher |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| format |
Article |
| description |
Цель работы в установлении при помощи математического моделирования возможности движения экипажа электродинамической транспортной системы по стрелочному переводу плоской путевой структуры. Новизна работы состоит в оценке безопасного движения экипажа на колесах шасси по боковому пути перевода. Показано, что для перевода, состоящего из двух переводных кривых постоянного радиуса 350 м и прямолинейной вставки, может быть реализовано безопасное движение экипажа при скоростях 10 и 15 м/с, в чем состоит и практическая ценность.
Ціль роботи в установці за допомогою математичного моделювання можливості руху екіпажу електродинамічної транспортної системи по стрілочному переводу плоскої шляхової структури. Новизна роботи полягає в оцінці безпечного руху екіпажу на колесах шасі по боковому шляху переводу. Показано, що для переводу, який складається із двох переводних кривих постійного радіуса 350 м та прямолінійної вставки, може бути реалізовано безпечній рух екіпажу при швидкостях 10 і 15 м/с, у чому і складається практична цінність роботи.
The research aim is to provide the possibility of the vehicle motion of an electric dynamic transportation system on the turnout of a plane track, using mathematical modelling. The research novelty is to estimate a safe motion of the chassis vehicle on a side track of the track. It is shown that a safe motion of the vehicle at the speed of 10 and 15 m/s can be realized for the turnout consisting of two curves with a constant radius of 350 m and a straight| insert. Therein lies practical importance.
|
| issn |
1561-9184 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88483 |
| citation_txt |
Оценка движения экипажа электродинамической транспортной системы с плоской путевой структурой по боковому пути стрелочного перевода / В.А. Дзензерский, Т.И. Кузнецова, Н.А. Радченко, Н.М. Хачапуридзе // Техническая механика. — 2014. — № 2. — С. 101-105. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT dzenzerskiiva ocenkadviženiâékipažaélektrodinamičeskoitransportnoisistemysploskoiputevoistrukturoipobokovomuputistreločnogoperevoda AT kuznecovati ocenkadviženiâékipažaélektrodinamičeskoitransportnoisistemysploskoiputevoistrukturoipobokovomuputistreločnogoperevoda AT radčenkona ocenkadviženiâékipažaélektrodinamičeskoitransportnoisistemysploskoiputevoistrukturoipobokovomuputistreločnogoperevoda AT hačapuridzenm ocenkadviženiâékipažaélektrodinamičeskoitransportnoisistemysploskoiputevoistrukturoipobokovomuputistreločnogoperevoda |
| first_indexed |
2025-11-26T22:41:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T22:41:59Z |
| _version_ |
1850775288090198016 |
| fulltext |
101
УДК 001.5.629.11.534.143
В.А. ДЗЕНЗЕРСКИЙ, Т.И. КУЗНЕЦОВА, Н.А. РАДЧЕНКО, Н.М. ХАЧАПУРИДЗЕ
ОЦЕНКА ДВИЖЕНИЯ ЭКИПАЖА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ
ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ С ПЛОСКОЙ ПУТЕВОЙ СТРУКТУРОЙ ПО
БОКОВОМУ ПУТИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
Цель работы в установлении при помощи математического моделирования возможности движения
экипажа электродинамической транспортной системы по стрелочному переводу плоской путевой структу-
ры. Новизна работы состоит в оценке безопасного движения экипажа на колесах шасси по боковому пути
перевода. Показано, что для перевода, состоящего из двух переводных кривых постоянного радиуса 350 м
и прямолинейной вставки, может быть реализовано безопасное движение экипажа при скоростях 10 и
15 м/с, в чем состоит и практическая ценность.
Ціль роботи в установці за допомогою математичного моделювання можливості руху екіпажу елект-
родинамічної транспортної системи по стрілочному переводу плоскої шляхової структури. Новизна робо-
ти полягає в оцінці безпечного руху екіпажу на колесах шасі по боковому шляху переводу. Показано, що
для переводу, який складається із двох переводних кривих постійного радіуса 350 м та прямолінійної
вставки, може бути реалізовано безпечній рух екіпажу при швидкостях 10 і 15 м/с, у чому і складається
практична цінність роботи.
The research aim is to provide the possibility of the vehicle motion of an electric dynamic transportation
system on the turnout of a plane track, using mathematical modelling. The research novelty is to estimate a safe
motion of the chassis vehicle on a side track of the track. It is shown that a safe motion of the vehicle at the speed
of 10 and 15 m/s can be realized for the turnout consisting of two curves with a constant radius of 350 m and a
straight| insert. Therein lies practical importance.
Высокоскоростной левитационный транспорт на сверхпроводящих маг-
нитах является транспортом будущего в силу его неоспоримых преимуществ
по сравнению с традиционными железнодорожным, автомобильным и др.
наземными видами транспорта.
В настоящее время созданные и испытываемые магнитолевитирующие
транспортные системы характеризуются особенностями направляемого дви-
жения экипажей с помощью путевой структуры в виде U-образного очерта-
ния в профиле. Такое очертание путевой структуры непростое при его кон-
структивной реализации и сопряжено: с трудностями при устройстве стре-
лочных переводов; трудностями, обусловленными необходимостью обеспе-
чения прочности боковых стенок, и сложностями при уходе за ней и ходовы-
ми частями экипажа.
Поэтому актуальны и представляют практический интерес вопросы со-
здания транспортных систем, направление устойчивого движения экипажей
которых реализовывалось бы с помощью плоской путевой структуры, и, в
частности, вопросы движения экипажа по боковому пути стрелочного пере-
вода на колесных шасси.
В ранее опубликованной работе рассматривались случаи движения эки-
пажей вдоль плоской путевой структуры прямолинейного и криволинейного
очертания в плане с четырьмя полосами путевых контуров [1]. Дальнейшие
исследования в этой области показали возможность реализации устойчивого
левитационного движения экипажей в случае, когда на путевой структуре
крепятся одна, две, три полосы путевых контуров.
Цель статьи состоит в изложении результатов расчетов, оценивающих
движение экипажа электродинамической транспортной системы нетрадици-
онной конструкции при соблюдении условий обеспечения устойчивого дви-
жения экипажа транспортной системы с четырьмя полосами путевых конту-
В.А. Дзензерский, Т.И. Кузнецова, Н.А. Радченко, Н.М. Хачапуридзе, 2014
Техн. механика. – 2014. – № 2.
102
ров по боковому пути стрелочного перевода плоской путевой структуры.
В качестве объекта для исследований выберем полномасштабный эки-
паж, кузов которого массой 25 т опирается посредством 8-ми упруго-
диссипативных элементов на две тележки массой по 3,75 т каждая. Жест-
кость каждого упругого элемента принята равной 200 кН/м, а коэффициент
вязкости 20 кН·с/м, диаметр колес шасси – 0,15 м. К плоским горизонталь-
ным донным поверхностям тележек прикреплены сверхпроводящие магниты,
взаимодействующие при движении с путевыми контурами плоской путевой
структуры.
При исследовании пространственных колебаний экипажа выберем в ка-
честве обобщенных координат линейные вертикальные z и поперечные у пе-
ремещения твердых тел системы, их угловые перемещения ,, , соответ-
ствующие боковой качке, галопированию и вилянию, а также токи в путевых
контурах (координата z направлена сверху вниз).
Математическая модель движения исследуемого экипажа вдоль плоской
путевой структуры представляется в виде связанных дифференциальных
уравнений Лагранжа, описывающих перемещения твердых тел системы, и
уравнений токов в токопроводящих контурах путевой структуры. Подробно
математическая модель движения экипажа не приводится из-за ее громоздко-
сти, поэтому приведем математическую модель движения экипажа в общем
виде.
Уравнения состояния транспортной системы: движущийся экипаж и из-
менение токов в токопроводящих контурах путевой структуры будем описы-
вать с помощью уравнений Лагранжа II-го рода, которые можно представить
в виде:
N)1,2,...,(v , vqvqvqv QD (1)
и уравнений токов, которые в матричном виде имеют вид:
frI
dt
dI
L , (2)
где
);,( ;
; ;
sLv
v
qv
v
qv
vv
qv
FFfQ
q
qq
T
q
T
dt
d
D
(3)
vQ – обобщенные силы, являющиеся функцией электродинамических сил
sL FF , , действующих на экипаж в поперечных, вертикальных плоскостях
вдоль нормалей и касательных к поверхностям сверхпроводящих магнитов;
N – число степеней свободы; ikLL – матрица коэффициентов самоин-
дукции ki и взаимоиндукции ki путевых контуров; r – активное со-
противление путевого контура, I – вектор столбец токов ki в k-х путевых
контурах, f – вектор э.д.с. kf , наводимых экипажными сверхпроводящими
магнитами в k-х путевых контурах.
103
В выражениях (1) – (3): vqvqvqv QD ,,, – дифференциальные операто-
ры и обобщенные силы, соответствующие обобщенным координатам
, T, ;vq – кинетическая, потенциальная энергия и функция рассеяния си-
стемы; SL FF , – нормальные и касательные электродинамические силы взаи-
модействия сверхпроводящих магнитов и путевых контуров, определяемые в
соответствии с [1].
Величины fk определяются из выражения:
n
m
kmc
mk
t
M
if
1
, (4)
где kmM – коэффициенты взаимоиндукции между m-м сверхпроводящим
магнитом и k-м контуром; n – число поездных сверхпроводящих магнитов;
c
mi – ток в m-м сверхпроводящем магните.
Решая совместно системы уравнений вида (1) и (2), будем оценивать ди-
намические качества экипажа в случае движения экипажа на колесах шасси
по стрелочному переводу.
Необходимым условием обеспечения устойчивого движения экипажа яв-
ляется выполнение следующего требования: движущиеся вдоль оси пути два
магнита, расположенные в одной поперечной плоскости относительно путе-
вых контуров, при их поперечном перемещении должны иметь нисходящую
зависимость касательных электродинамических сил взаимодействия с конту-
рами, т. е. эти силы должны быть восстанавливающими против поперечного
сдвига двух магнитов относительно контуров. Кроме этого, нормальные
электродинамические силы при таком взаимодействии двух магнитов с кон-
турами должны иметь минимальное значение в положении, соответствую-
щем их симметричному расположению относительно оси пути. Как показали
результаты расчетов, эти условия должны быть соблюдены и при движении
экипажа на колесных шасси по боковому пути стрелочного перевода.
Таким образом, для реализации устойчивого движения экипажа необхо-
димо определить рациональные значения основных параметров системы, в
первую очередь размеры соленоидов сверхпроводящих магнитов и путевых
контуров, а также условия их взаимного размещения в состоянии равновесия
экипажа.
Результаты проведенных исследований показали, что устойчивость дви-
жения экипажей вдоль плоского пути прямолинейного и криволинейного
очертания в плане достигается при выполнении оговоренных выше условий
для транспортных систем с четырьмя полосами прямоугольных токопрово-
дящих путевых контуров и с двумя полосами сверхпроводящих магнитов при
нормальном разрежении контуров вдоль оси пути с зазором 0,05 м, значениях
их размеров в продольном и поперечном направлениях соответственно рав-
ных 1,0 и 0,3 м, а для соленоидов магнитов 1,2 и 0,5 м, диаметре прутков
контуров 0,03 м и значении намагничивающей силы соленоидов магнитов,
равной 430000 Авитков.
Для экипажа описанной транспортной системы было оценено его движе-
ние вдоль пути, имеющего следующее очертание в плане: прямолинейный
участок пути протяженностью 150 м, входная круговая кривая, имитирующая
кривизну остряка перевода радиусом 350 м, длиной 40 м, прямая вставка –
104
50 м, выходная круговая обратной кривизны радиусом 350 м – 40 м, прямая –
320 м. Кривизна кривых имеет обратную зависимость от их радиуса.
В качестве примера рассмотрим движение по боковому пути стрелочного
перевода и полученные результаты в виде экстремальных значений переме-
щений кузова и тележек, а также ускорений кузова в вертикальном и попе-
речном направлениях при движении вдоль оговоренного выше очертания пу-
тевой структуры в плане и значениях скоростей 10 м/с и 15 м/с.
При скорости 10 м/с:
kz = 0,08 м,
iz = -0,075 м,
k =
i 0,
ky = 0,037 м,
iy = 0,001 м,
k = -0,018 рад,
i = 0,001 рад,
k 0,0007 рад,
i = 0,0002 рад,
kz = 0,025 м/с2,
ky =0,34 м/с2;
при скорости 15 м/с:
kz =0,079 м,
iz =-0,075 м,
k =-0,0002 рад,
i 0,
ky = 0,125 м, iy = 0,005 м,
k = 0,062 рад,
i = 0,001 рад, k 0,0002 рад,
i = 0,00002 рад,
kz = 0,01 м/с2, ky = 0,075 м/с2.
Графики зависимостей боковых перемещений кузова и тележек, а также
ускорений кузова от пройденного пути приведены при скоростях 10 м/с и
15 м/с соответственно на рис. 1 и рис. 2.
Рис. 1
105
На рисунках приняты обозначения: 1 – для кузова; 2, 3 – для первой и
второй тележек; рис. 1(а), 2(а) соответствуют боковму относу; 1(б), 2(б) –
углам боковой качки; 1(в), 2(в) – углам виляния; 1(г), 2(г) – ускорения кузова
в вертикальном и поперечном направлениях. Перемещения, соответствую-
щие подпрыгиванию и галопированию кузова и тележек, быстро затухают,
устанавливаясь около состояния статического равновесия.
Рис. 2
Результаты проведенных исследований показали, что при рациональных
значениях основных параметров имеет место устойчивое движение экипажа в
пределах стрелочного перевода при скорости 10 и 15 м/с с приемлемыми пе-
ремещениями корпуса и тележек. В дальнейшем целесообразно проведение
исследований этих систем по различным показателям.
1. Дзензерский В. А. Динамика экипажей нетрадиционных конструкций на сверхпроводящих магнитах /
В. А. Дзензерский, Н. А. Радченко, В. В. Малый. – Днепропетровск : Арт-Пресс, 2011. – 248 с.
2. Дзензерский В. А. Устойчивость движения на шасси и при левитации электродинамического транспо-
ртного средства / В. А. Дзензерский, Т. Л. Губа, Т. И. Кузнецова, Н. А. Радченко, Н. М. Хачапуридзе //
Вестник Херсонского национального университета. – 2008. – С.144 –148.
Институт транспортных систем Получено 04.02.14,
и технологий НАН Украины в окончательном варианте 20.03.14
«Трансмаг»,
Днепропетровск
|