ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ
DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.120 One of the most important problems in the current development of the Ukrainian railway transport is to speed up the integration of Ukraine into the European railway service. For cars to operate on the Ukrainian and West-European railways, it is necessary...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
текст 3
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/160 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technical Mechanics |
| Download file: |  |
Institution
Technical Mechanics| _version_ | 1870649986656501760 |
|---|---|
| author | MOKRII, T. F. LAPINA, L. H. PASICHNYK, S. S. |
| author_facet | MOKRII, T. F. LAPINA, L. H. PASICHNYK, S. S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "T. F. MOKRII",
"institution": "Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine, 15 Leshko-Popel St., Dnipro 49005, Ukraine; e-mail: mokriyt@gmail.com"
},
{
"author": "L. H. LAPINA",
"institution": "Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine, 15 Leshko-Popel St., Dnipro 49005, Ukraine"
},
{
"author": "S. S. PASICHNYK",
"institution": "Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine, 15 Leshko-Popel St., Dnipro 49005, Ukraine"
}
] |
| author_sort | MOKRII, T. F. |
| baseUrl_str | https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-13T20:26:18Z |
| description | DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.120
One of the most important problems in the current development of the Ukrainian railway transport is to speed up the integration of Ukraine into the European railway service. For cars to operate on the Ukrainian and West-European railways, it is necessary to use gauge-changeable wheelsets, which can automatically change from one gauge to another, and provide wheel-rail contact pair compatibility on the railways of both standards: with R65 rails of cant 1/20 in Ukraine and UIC rails of cant 1/40 in West Europe.
To solve this problem, the Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine developed wheel profiles for passenger and freight cars: ITM-73EP and ITM-73EC, respectively.
The goal of this work was to study the possibility of using one of these profiles as a common wheel profile for passenger and freight cars with prospective trucks to be operated both on the Ukrainian and on the European railways.
The study was concerned with passenger cars with 68-7041 trucks and freight cars with 18-7020 (an axle load of 23.5 tf) and 18-9817 (an axle load of 25 tf) trucks. The use of wheels with both profiles was compared in terms of car dynamic stability at service speeds on tangents of the Ukrainian and European railways and wheel-track interaction indices in curves (with account for different degrees of rail side wear). The results of the calculations made it possible to identify the profile expedient to be used as a common one for passenger and freight cars. According to predictive estimates, the use of wheels with this profile will speed up passing between tracks with different gauges and provide a high ride quality and improved indices of wheel-track interaction on both railways.
REFERENCES
1. Gauge-changeable wheelsets. URL: https://www.railway.supply/uk/rozsuvni-zaliznichni-kolisni-pari/ (Last accessed on October 10, 2025). (in Ukrainian).
2. Ukrainian National Railway Administration together with Spain will make cars automatically adjustable to the track gauge. URL: https://censor.net/n3498056. (In Ukrainian).
3. Domin P. Yu., Domin Yu. V., Cherniak H. Yu., Mostovych A. V. Scientific and Technical Foundations of the Development of "East-West"-Type Railway Vehicles. Kyiv: Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, 2024. 380 pp. (in Ukrainian).
4. Pikh B. P., Korzhenevych I. P., Kurgan M. B. Use of railway vehicles with gauge-changeable wheelsets in the Kyiv-Lviv-Mostyska II route. Bulletin of the Dnipropetrovsk National University of Railway Transport. 2004. Iss. 3. Pp. 82-89. (in Ukrainian). https://doi.org/10.15802/stp2004/20907
5. Kurgan N., Voznaia E. Interoperability increase in the Austria - Slovakia - Ukraine - Russia international railway service. Ukrainski Zaliznytsi. 2014. No. 12 (18). Pp. 24-33. (in Russian).
6. Kalivoda, J., Neduzha, L. Running dynamics of rail vehicles. Energies. 2022. V. 15. 5843.https://doi.org/10.3390/en15165843
7. Mokrii T. F., Malysheva I. Yu., Lapina L. G., Bezrukavyi N. V. Passenger car wheel profile for the operation on the Ukrainian and European railways. Teh. Meh. 2022. No. 4. Pp. 111-120. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/itm2022.04.111
8. Mokrii T. F., Malysheva I. Yu., Pasichyk S. S. Wheel profile of a freight car with prospective trucks for the combined operation on the Ukrainian and European railways. Teh. Meh. 2023. No. 4. Pp. 90-103. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/itm2023.04.090
9. Ushkalov V. F., Mokriy T. F., Malysheva I. Yu. Mathematical model of interactions between railway and track considering distributions of contact forces throughout contact spots. Teh. Meh. 2015. No. 2. Pp. 79-89. (in Russian).
10. Model 68-7041 two-axle air-suspension truck. URL: https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/pasazhirske-vagonobuduvannya/khodovi-chastini/item/1932-dvovisnyi-vizok-modeli-68-7041-z-pnevmopidvishuvanniam/ (Last accessed on October 20, 2025). (In Ukrainian).
11. Model 18-7020 type 2 two-axle truck. URL: https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/vantazhne-vagonobuduvannya/vizki-vantazhnogo-vagonobuduvannya/item/1974-vizok-dvovisnyi-model-18-7020-typ-2 (Last accessed on October 11, 2025). (In Ukrainian).
12. 18-9817 TECHPROJECT GROUP two-axle truck, URL: https://tpgroup27.wixsite.com>tp-group (Last accessed on September 1, 2024). (In Ukrainian).
13. Olofsson U., Telliskivi T. Wear, plastic deformation and friction of two rail steels - a full-scale test and a laboratory study. Wear. 2003. No. 254 (1-2). Рp. 80-93. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(02)00291-0
14. Podyelnikov I. V. Determination of typical shapes of worn rail heads in curves. Teh. Meh. 2009. No. 3. Pp. 39-43. (in Russian).
15. Ukrainian State Standard GOST 10791:2016 (GOST 10791-2011, IDT). Solid-Rolled Wheels. Specifications. Effective as of September 1, 2016. Kyiv: UkrNDNTs, 2016. 53 pp. (in Ukrainian).
16. Esveld C. Modern Railway Track. Second Edition. MRT-Productions, 2001. 654 pp.
|
| first_indexed | 2025-12-17T12:05:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
120
Прикладна механіка
Applied mechanics
УДК 629.2 https://doi.org/10.15407/itm2025.04.120
Т. Ф. МОКРІЙ, Л. Г. ЛАПІНА, С. С. ПАСІЧНИК
ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ
ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ
Інститут технічної механіки
Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
ул. Лешко-Попеля, 15, 49005, Дніпро, Україна; e-mail: mokriyt@gmail.com
Однією з найактуальніших задач сучасного розвитку залізничного транспорту України є прискорен-
ня інтеграції України в європейські залізничні перевезення. Для забезпечення можливості експлуатації
вагонів на залізницях України і Західної Європи без заміни візків разом із застосуванням розсувних коліс-
них пар для автоматичної зміни відстані між колесами необхідно також забезпечити сумісність контактної
пари "колесо–рейка" на коліях залізниць обох стандартів: з рейками Р65 з підхилом 1/20 в Україні; з рей-
ками UIC60 з підхилом 1/40 в країнах Західної Європи.
Для вирішення цієї проблеми в Інституті технічної механіки Національної академії наук України і
Державного космічного агентства України (ІТМ НАНУ і ДКАУ) було розроблено профілі поверхні кочен-
ня коліс для використання у пасажирських вагонах – ІТМ-73ЕР, у вантажних вагонах – ІТМ-73ЕС.
Мета даної роботи полягала у визначенні можливості використання одного з цих профілів як єдино-
го профілю коліс пасажирських і вантажних вагонів з перспективними візками, призначених для експлуа-
тації на українських і європейських залізницях.
Об’єктом дослідження були пасажирські вагони з візками 68-7041 та вантажні вагони з візками
18-7020 (з осьовим навантаженням 23,5 тс) і 18-9817 (з осьовим навантаженням 25 тс). Виконано порів-
няння застосування коліс з обома профілями ободів з огляду на стійкість ходу вагонів при експлуатацій-
них швидкостях руху на прямолінійних ділянках українських і європейських залізниць, а також на показ-
ники їхньої взаємодії з коліями в криволінійних ділянках (з урахуванням різного ступеня бічного зносу
рейок). На підставі результатів розрахунків визначено профіль ободів коліс, який доцільно використову-
вати як єдиний для коліс пасажирських і вантажних вагонів. За прогнозними оцінками використання коліс
з цим профілем дозволить пришвидшити перехід поїздів на колію з іншими параметрами та забезпечити
високі показники динамічних якостей екіпажів і поліпшені показники їхньої взаємодії з коліями обох
залізниць.
Ключові слова: пасажирські та вантажні вагони, профілі ободів коліс, стійкість руху, знос коліс і
рейок.
One of the most important problems in the current development of the Ukrainian railway transport is to
speed up the integration of Ukraine into the European railway service. For cars to operate on the Ukrainian and
West-European railways, it is necessary to use gauge-changeable wheelsets, which can automatically change from
one gauge to another, and provide wheel−rail contact pair compatibility on the railways of both standards: with
R65 rails of cant 1/20 in Ukraine and UIC rails of cant 1/40 in West Europe.
To solve this problem, the Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of
Ukraine and the State Space Agency of Ukraine developed wheel profiles for passenger and freight cars: ITM-
73EP and ITM-73EC, respectively.
The goal of this work was to study the possibility of using one of these profiles as a common wheel profile
for passenger and freight cars with prospective trucks to be operated both on the Ukrainian and on the European
railways.
The study was concerned with passenger cars with 68-7041 trucks and freight cars with 18-7020 (an axle
load of 23.5 tf) and 18-9817 (an axle load of 25 tf) trucks. The use of wheels with both profiles was compared in
terms of car dynamic stability at service speeds on tangents of the Ukrainian and European railways and
wheel−track interaction indices in curves (with account for different degrees of rail side wear). The results of the
calculations made it possible to identify the profile expedient to be used as a common one for passenger and
freight cars. According to predictive estimates, the use of wheels with this profile will speed up passing between
tracks with different gauges and provide a high ride quality and improved indices of wheel−track interaction on
both railways.
Keywords: passenger and freight cars, wheel profiles, dynamic stability, wheel and rail wear.
Прискорення інтеграції України в європейські перевезення є важливим
© Т. Ф. Мокрій, Л. Г. Лапіна, С. С. Пасічник, 2025
Техн. механіка. – 2025. – № 4.
https://doi.org/10.15407/itm2025.04.
121
завданням сучасного розвитку вітчизняного залізничного транспорту. Не-
від’ємною складовою цього завдання є забезпечення можливості спільної
експлуатації вагонів без заміни візків на залізницях України та країн Західної
Європи.
Для швидкого переходу рухомого складу на залізницю з іншими станда-
ртами ефективним технічним рішенням є застосування розсувних колісних
пар [1], які дають змогу змінювати відстань між колесами візка на спеціаль-
них колійних пристроях без зупинки потяга. При цьому має бути забезпечена
не лише висока надійність самої колісної пари, відмова якої може призвести
до аварій з тяжкими наслідками, а й якісна взаємодія коліс і рейок, від якої
також залежить безпека руху. Наразі Укрзалізниця та оператор залізничної
інфраструктури Іспанії Adif розробляють пілотний проєкт з установлення в
пункті перетину кордону автоматизованої системи зміни ширини колії між
українським (1520 мм) і європейським (1435 мм) стандартами і виготовлення
вагонів, які буде обладнано розсувними колісними парами [2].
Проте при практичному застосуванні ходових частин з розсувними колі-
сними парами на українських та європейських залізницях для забезпечення
сумісності пари "колесо–рейка" потрібне вирішення додаткової проблеми –
розробка профілю ободів коліс з урахуванням профілів головок рейок Р65
(Україна) і UIC (Європа) та їх підхилу 1/20 і 1/40 відповідно [3 – 6].
Для вирішення цієї проблеми в Інституті технічної механіки Національ-
ної академії наук України і Державного космічного агентства України (ІТМ
НАНУ і ДКАУ) розроблено нові профілі поверхні кочення коліс для викори-
стання при спільній експлуатації на українських і європейських залізницях у
пасажирських вагонах – ІТМ-73ЕР [7], у вантажних вагонах – ІТМ-73ЕС [8].
Побудова профілю виконувалась з використанням розробленої в ІТМ НАНУ і
ДКАУ просторової математичної моделі взаємодії залізничного екіпажа та
інерційної пружнодисипативної колії, в якій враховуються розміри плям кон-
такта пари «колесо–рейка» та розподіл по них нормальних та дотичних сил
взаємодії [9]. Профіль коліс обирався за двома критеріями: необхідний запас
стійкості руху вагона на прямолінійних ділянках колій із експлуатаційними
швидкостями і поліпшені показники взаємодії з коліями на криволінійних
ділянках українських і європейських залізниць. При виборі профілю коліс
пасажирських вагонів більше уваги приділялося першому критерію, при ви-
борі профілю коліс вантажних вагонів – другому. За прогнозними оцінками
використання коліс з цими профілями в розсувних колісних парах пасажир-
ських і вантажних вагонів дозволить пришвидшити перехід поїздів на колію
з іншими параметрами та забезпечити високі показники динамічних якостей
екіпажів і поліпшені показники їхньої взаємодії з колією при спільній екс-
плуатації екіпажів на українських і європейських залізницях [7, 8].
Мета даної роботи полягала у визначенні можливості використання од-
ного з цих профілів як єдиного профілю коліс розсувних колісних пар заліз-
ничних вагонів з перспективними візками, призначених для експлуатації на
українських і європейських залізницях.
Досліджувалися вітчизняні швидкісні пасажирські вагони з візками 68-
7041, розробленими на Крюковському вагонобудівному заводі для експлуа-
тації на залізницях колії 1520 мм зі швидкістю руху до 160 км/год [10], і ван-
тажні піввагони двох типів: з візками моделі 18-7020 розробки Крюковського
вагонобудівного заводу (зі звичайним осьовим навантаженням 23,5 тс) [11] і
https://file.liga.net/ua/companies/ykrzaliznicya
122
з візками моделі 18-9817 спільної розробки американської компанії ASF
Keystone та української промислово-інвестиційної групи «ИнтерКарГруп» (зі
збільшеним до 25 тс навантаженням на вісь) [12] для руху зі швидкостями до
120 км/год. Візки моделі 18-7020 і 18-9817 прийнято в Україні як базові для
вантажних вагонів нового покоління, їх конструкція передбачає можливість
використання на залізницях з шириною колії як 1520 мм, так і 1435 мм (при
підкочуванні відповідних колісних пар та переобладнанні гальмівної важіль-
ної передачі).
Виконано порівняння показників стійкості ходу вагонів, обладнаних ко-
лесами з профілем ІТМ-73ЕС і профілем ІТМ-73ЕР, при русі по прямоліній-
них ділянках колій зі швидкостями руху пасажирських вагонів до 160 км/год,
вантажних – до 120 км/год і показників взаємодії екіпажів з коліями україн-
ського і європейського стандартів.
На рис. 1 показано порівняння розроблених профілів ободів коліс. Як ба-
чимо, за формою робочої поверхні кочення вони досить близькі і відрізня-
ються, в основному, обрисом гребенів.
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
y, мм
z, мм
профіль ITM-73ЕС
профіль ITM-73EP
Рис. 1
Одним із найважливіших показників динамічних якостей залізничних
екіпажів є стійкість руху. Вплив використання профілів коліс ІТМ-73EР і
ІТМ-73EС на стійкість руху пасажирського вагона вивчався за результатами
розрахунків його руху з постійною швидкістю (до 170 км/год) по прямих ді-
лянках колій з малими збуреннями. На рис. 2 показано залежності середньок-
вадратичних відхилень σ(
Пy ) поперечних прискорень п’ятників кузова
Пy в
частках прискорення вільного падіння g від швидкості руху вагона по коліях
з рейками двох типів: графіки з літерою «а)» стосуються колії з рейками
UIC60 (Західна Європа), літерами «б)» – колії з рейками Р65 (Україна).
Як бачимо, середньоквадратичні значення відхилень поперечних приско-
рень п'ятників кузова пасажирських вагонів, обладнаних колесами з обома
профілями ободів, близькі і мало зростають при швидкостях руху до
160 км/год. При більших швидкостях руху показники σ(
Пy ) інтенсивніше
зростають на коліях з рейками UIC60, причому більші значення показників
спостерігаються у вагона з профілем коліс ІТМ73-ЕС (рис. 2, а)).
123
0
0.02
0.04
0.06
0.08
80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
Швидкість, км/год
g),( Пy
0
0.02
0.04
0.06
0.08
80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
Швидкість, км/год
колеса з профілем ІТМ-73ЕС
колеса з профілем ITM-73EР
g),( Пy
б)
a)
Рис. 2
На рис 3, 4 наведено аналогічні показники для вантажних вагонів з
візками моделей 18-7020 і 18-9817 при швидкостях руху до 140 км/год в на-
вантаженому (рис. 3) і порожньому (рис. 4) станах.
У цих вагонах в навантаженому стані показники σ(
Пy ) мало розрізня-
ються між собою при використанні обох профілів коліс при русі як по коліях
українських, так і європейських залізниць. Профіль коліс також мало впливає
на значення σ(
Пy ) порожніх вантажних вагонів з візками 18-9817 при русі по
коліях обох залізниць, а вагонів з візками 18-7020 – при русі по коліях укра-
їнських залізниць.
124
0
0.02
0.04
0.06
0.08
70 80 90 100 110 120 130 140
Швидкість, км/год
g),( Пy
0
0.02
0.04
0.06
0.08
70 80 90 100 110 120 130 140
Швидкість, км/год
б)
a)
g),( Пy
віз. 18-7020, проф. коліс ІТМ-73ЕС
віз. 18-9817, проф. коліс ІТМ-73ЕС
віз. 18-7020, проф. коліс ІТМ-EP
віз. 18-9817, проф. коліс ІТМ-EP
Рис. 3
Більш суттєвим є вплив на стійкість ходу профілів ободів коліс у вагонів
з візками 18-7020 при їх русі по європейській колії зі швидкостями понад
120 км/год. У цих випадках менший запас стійкості руху мають вагони, обла-
днані колесами з профілем обода ІТМ-73EC (рис. 4, а)).
125
0
0.05
0.1
0.15
70 80 90 100 110 120 130 140
Швидкість, км/год
g),( Пy
0
0.05
0.1
0.15
70 80 90 100 110 120 130 140
Швидкість, км/год
віз. 18-7020, проф. коліс ІТМ-73ЕС
віз. 18-9817, проф. коліс ІТМ-73ЕС
віз. 18-7020, проф. коліс ІТМ-73EP
віз. 18-9817, проф. коліс ІТМ-73EP
допустиме значення
g),( Пy
б)
a)
Рис. 4
Далі виконано порівняльну оцінку показників взаємодії з коліями паса-
жирського і вантажних вагонів, які обладнані колесами з профілями ободів
ІТМ-73ЕР і ІТМ-73ЕС, в криволінійних ділянках українських і європейських
залізниць. При розрахунках розглядалися форми головок як незношених
рейок Р65 (Україна) і UIC60 (Європа), так і рейок з різним ступенем їх бічно-
го зносу [13, 14] внаслідок контакта зі стандартними колесами відповідної
залізниці.
На рис. 5 наведено залежності від величини бічного зносу рейок макси-
мальних значень гребеневого зносу А (питома робота сил тертя) набіжних на
зовнішню рейку коліс пасажирського вагона при різних швидкостях руху V в
круговій кривій радіуса 300 м, а на рис. 6, 7 – завантажених вантажних ваго-
нів з візками моделі 18-7020 і моделі 18-9817 відповідно. Терміном «гребене-
вий» названо знос гребеня і галтелі. Тут і далі графіки на рисунках, які поз-
126
начено літерами «а)», відповідають колії з рейками Р65, літерами «б)» – колії
з рейками UIC60.
З аналізу графіків на рис. 5 – рис. 7 видно, що при русі і пасажирського, і
вантажних вагонів по коліях українських та європейських залізниць показни-
ки гребеневого зносу коліс з обома профілями ободів, як правило, зростають
при збільшенні бокового зносу головок рейок. Проте, ці показники у вагонів,
обладнаних колесами з обома профілями ободів, при русі з однаковою швид-
кістю по колії з рейками Р65 здебільшого близькі, а при русі по колії з рей-
ками UIC60 більша інтенсивність зносу гребенів (до 20 %) має місце у ваго-
нів з колесами з профілем ІТМ-73ЕР.
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8
профіль коліс ITM-73ЕР, V=80 км/год
профіль коліс ITM-73EС, V=80 км/год
профіль коліс ITM-73ЕР, V=100 км/год
профіль коліс ITM-73EС, V=100 км/год
А, Дж/м
а)
Бічний знос, мм
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8
А, Дж/м
Бічний знос, мм
б)
Рис. 5
127
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8
профіль коліс ITM-73ЕР, V=60 км/год
профіль коліс ITM-73EС, V=60 км/год
профіль коліс ITM-73ЕР, V=80 км/год
профіль коліс ITM-73EС, V=80 км/год
А, Дж/м
а)
Бічний знос, мм
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8
А, Дж/м
Бічний знос, мм
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8
А, Дж/м
Бічний знос, мм
б)
Рис. 6
0
100
200
300
400
500
0 2 4 6 8
профіль коліс ITM-73ЕР, V=60 км/год
профіль коліс ITM-73EС, V=60 км/год
профіль коліс ITM-73ЕР, V=80 км/год
профіль коліс ITM-73EС, V=80 км/год
А, Дж/м
а)
Бічний знос, мм
0
100
200
300
400
500
0 2 4 6 8
А, Дж/м
Бічний знос, мм
б)
Рис. 7
128
Найбільші показники інтенсивності зносу гребенів коліс має вантажний
вагон з візками моделі 18-9817 через підвищені значення зсувної жорсткості
цих візків і осьового навантаження на колію, що ускладнює його вписування
в криволінійні ділянки колії. Проте вони суттєво нижчі, ніж аналогічні пока-
зники цього вагона при застосуванні стандартних профілів коліс українських
і європейських залізниць (відповідно ДСТУ ГОСТ 10791:2016 і S1002) [15,
16]. На рис. 8 показано показники гребеневого зносу коліс з різними профі-
лями ободів коліс вантажних вагонів з візками моделі 18-9817 при русі зі
швидкістю 60 км/год в круговій кривій радіуса 300 м.
0
200
400
600
800
1 000
0 2 4 6 8
профіль коліс ITM-73ЕР
профіль коліс ITM-73EС
профіль коліс S1002
профіль коліс ДСТУ ГОСТ 10791:2016
А, Дж/м
а)
Бічний знос, мм
0
200
400
600
800
1000
0 2 4 6 8
А, Дж/м
Бічний знос, мм
б)
Рис. 8
Висновок. При застосуванні коліс з профілями ободів ІТМ-73ЕР, ІТМ-
73ЕС забезпечуються стійкість ходу на прямолінійних ділянках українських і
європейських залізниць пасажирських вагонів з візками моделі 68-7041 при
швидкостях руху до 160 км/год, вантажних вагонів з візками моделей 18-
7020, 18-9817 – до 120 км/год, а також покращені показники їх взаємодії з
коліями в криволінійних ділянках колій обох стандартів (з урахуванням різ-
ного ступеня бічного зносу рейок). Проте за єдиний профіль коліс пасажир-
ських і вантажних вагонів доцільно брати профіль ІТМ-73ЕР, оскільки він
забезпечує більший запас стійкості ходу вагонів у порівнянні з профілем
ІТМ-73ЕС, що є суттєвим фактором для безпеки руху вагонів з підвищеними
швидкостями. При цьому показники взаємодії екіпажів з коліями дещо погі-
ршуються у порівнянні з профілем ІТМ-73ЕС, але залишаються суттєво кра-
щими, ніж при використанні стандартних профілів коліс українських і євро-
пейських залізниць.
129
1. Розсувні колісні пари. https://www.railway.supply/uk/rozsuvni-zaliznichni-kolisni-pari/(дата звернення
10.10.2025).
2. "Укрзалізниця" спільно з іспанцями виготовлятимуть вагони, які автоматично підлаштовуються під
ширину колії. URL: https://censor.net/n3498056 (дата звернення 11.10.2025).
3. Дьомін Р. Ю., Дьомін Ю. В., Черняк Г. Ю., Мостович А. В. Науково-технічні основи створення заліз-
ничного рухомого складу типу «Схід-Захід»: монографія. Київ : вид-во СНУ ім. В. Даля, 2024. 380 с.
https://doi.org/10.33216/MonographSNU(978-617-8011-80-2)-2024-380
4. Піх Б. П., Корженевич І. П., Курган М. Б. Використання рухомого складу з розсувними колісними па-
рами на напрямку Київ–Львів–Мостиська II. Вісник Дніпропетровського національного університету
залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. 2004. Вип. 3. С. 82–89.
https://doi.org/10.15802/stp2004/20907
5. Курган Н., Возная Е. Повышение интероперабельности в международном железнодорожном сообщении
Австрия – Словакия – Украина – Россия. Українські залізниці. 2014. № 12 (18). С. 24–33.
6. Kalivoda J., Neduzha L. Running Dynamics of Rail Vehicles. Energies. 2022. 15. 5843.
https://doi.org/10.3390/en15165843
7. Мокрій Т. Ф., Малишева І. Ю., Лапіна Л. Г., Безрукавий Н. В. Профіль ободу коліс пасажирського ваго-
на для умов спільної експлуатації на українських і європейських залізницях. Технічна механіка. 2022.
№ 4. С. 111–120. https://doi.org/10.15407/itm2022.04.111
8. Мокрій Т. Ф., Малишева І. Ю., Пасічник С. С. Профіль обода коліс вантажного вагона з перспективними
візками для умов спільної експлуатації на українських і європейських залізницях. Технічна механіка.
2023. № 4. С. 90–103. https://doi.org/10.15407/itm2023.04.090
9. Ушкалов В. Ф., Мокрий Т. Ф., Малышева И. Ю. Математическая модель взаимодействия железнодо-
рожного экипажа и пути с учетом распределения контактных сил по пятнам контакта. Техническая ме-
ханика. 2015. № 2. С. 79–89.
10. Двовісний візок моделі 68-7041 з пневмопідвішуванням. URL:
https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/pasazhirske-vagonobuduvannya/khodovi-chastini/item/1932-
dvovisnyi-vizok-modeli-68-7041-z-pnevmopidvishuvanniam/ (дата звернення 20.10.2025).
11. Візок двовісний модель 18-7020 тип 2. . URL: https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/vantazhne-
vagonobuduvannya/vizki-vantazhnogo-vagonobuduvannya/item/1974-vizok-dvovisnyi-model-18-7020-typ-2
(дата звернення 11.10.2025).
12. 18-9817 Візок двовісний TECHPROJECT GROUP/ URL: https://tpgroup27.wixsite.com>tp-group (дата
звернення 1.09.2024).
13. Olofsson U., Telliskivi T. Wear, plastic deformation and friction of two rail steels – a full-scale test and a
laboratory study. Wear. 2003. № 254 (1-2). Р. 80–93. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(02)00291-0
14. Подъельников И. В. Определение типовых форм изношенных профилей головок рельсов на криволи-
нейных участках пути. Техническая механика. 2009. № 3. С. 39–43.
15. ДСТУ ГОСТ 10791:2016 (ГОСТ 10791-2011, IDT). Колеса суцільнокатані. Технічні умови. Чинний від
01-09-2016. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2016. 53 с.
16. Esveld C. Modern Railway Track. Second Edition. MRT-Productions. 2001. 654 p.
Отримано 05.11.2025,
в остаточному варіанті 01.12.2025
https://censor.net/n3498056
https://doi.org/10.15802/stp2004/20907
https://doi.org/10.3390/en15165843
https://doi.org/10.15407/itm2022.04.111
https://doi.org/10.15407/itm2023.04.090
https://www.kvsz.com/index.php/ua/
https://doi.org/10.1016/S0043-1648(02)00291-0
|
| id | oai:ojs2.journal-itm.dp.ua:article-160 |
| institution | Technical Mechanics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-14T01:00:47Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | текст 3 |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journal-itmdpua/e6/2dff0f127c6ab43b3e710f445c61c9e6.pdf |
| spelling | oai:ojs2.journal-itm.dp.ua:article-1602026-07-13T20:26:18Z COMMON WHEEL PROFILE FOR PASSENGER AND FREIGHT CARS TO BE OPERATED BOTH ON THE UKRAINIAN AND ON THE WEST-EUROPEAN RAILWAYS ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ MOKRII, T. F. LAPINA, L. H. PASICHNYK, S. S. passenger and freight cars, wheel profiles, dynamic stability, wheel and rail wear. пасажирські та вантажні вагони, профілі ободів коліс, стійкість руху, знос коліс і рейок. DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.120 One of the most important problems in the current development of the Ukrainian railway transport is to speed up the integration of Ukraine into the European railway service. For cars to operate on the Ukrainian and West-European railways, it is necessary to use gauge-changeable wheelsets, which can automatically change from one gauge to another, and provide wheel-rail contact pair compatibility on the railways of both standards: with R65 rails of cant 1/20 in Ukraine and UIC rails of cant 1/40 in West Europe. To solve this problem, the Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine developed wheel profiles for passenger and freight cars: ITM-73EP and ITM-73EC, respectively. The goal of this work was to study the possibility of using one of these profiles as a common wheel profile for passenger and freight cars with prospective trucks to be operated both on the Ukrainian and on the European railways. The study was concerned with passenger cars with 68-7041 trucks and freight cars with 18-7020 (an axle load of 23.5 tf) and 18-9817 (an axle load of 25 tf) trucks. The use of wheels with both profiles was compared in terms of car dynamic stability at service speeds on tangents of the Ukrainian and European railways and wheel-track interaction indices in curves (with account for different degrees of rail side wear). The results of the calculations made it possible to identify the profile expedient to be used as a common one for passenger and freight cars. According to predictive estimates, the use of wheels with this profile will speed up passing between tracks with different gauges and provide a high ride quality and improved indices of wheel-track interaction on both railways. REFERENCES 1. Gauge-changeable wheelsets. URL: https://www.railway.supply/uk/rozsuvni-zaliznichni-kolisni-pari/ (Last accessed on October 10, 2025). (in Ukrainian). 2. Ukrainian National Railway Administration together with Spain will make cars automatically adjustable to the track gauge. URL: https://censor.net/n3498056. (In Ukrainian). 3. Domin P. Yu., Domin Yu. V., Cherniak H. Yu., Mostovych A. V. Scientific and Technical Foundations of the Development of "East-West"-Type Railway Vehicles. Kyiv: Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, 2024. 380 pp. (in Ukrainian). 4. Pikh B. P., Korzhenevych I. P., Kurgan M. B. Use of railway vehicles with gauge-changeable wheelsets in the Kyiv-Lviv-Mostyska II route. Bulletin of the Dnipropetrovsk National University of Railway Transport. 2004. Iss. 3. Pp. 82-89. (in Ukrainian). https://doi.org/10.15802/stp2004/20907 5. Kurgan N., Voznaia E. Interoperability increase in the Austria - Slovakia - Ukraine - Russia international railway service. Ukrainski Zaliznytsi. 2014. No. 12 (18). Pp. 24-33. (in Russian). 6. Kalivoda, J., Neduzha, L. Running dynamics of rail vehicles. Energies. 2022. V. 15. 5843.https://doi.org/10.3390/en15165843 7. Mokrii T. F., Malysheva I. Yu., Lapina L. G., Bezrukavyi N. V. Passenger car wheel profile for the operation on the Ukrainian and European railways. Teh. Meh. 2022. No. 4. Pp. 111-120. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/itm2022.04.111 8. Mokrii T. F., Malysheva I. Yu., Pasichyk S. S. Wheel profile of a freight car with prospective trucks for the combined operation on the Ukrainian and European railways. Teh. Meh. 2023. No. 4. Pp. 90-103. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15407/itm2023.04.090 9. Ushkalov V. F., Mokriy T. F., Malysheva I. Yu. Mathematical model of interactions between railway and track considering distributions of contact forces throughout contact spots. Teh. Meh. 2015. No. 2. Pp. 79-89. (in Russian). 10. Model 68-7041 two-axle air-suspension truck. URL: https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/pasazhirske-vagonobuduvannya/khodovi-chastini/item/1932-dvovisnyi-vizok-modeli-68-7041-z-pnevmopidvishuvanniam/ (Last accessed on October 20, 2025). (In Ukrainian). 11. Model 18-7020 type 2 two-axle truck. URL: https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/vantazhne-vagonobuduvannya/vizki-vantazhnogo-vagonobuduvannya/item/1974-vizok-dvovisnyi-model-18-7020-typ-2 (Last accessed on October 11, 2025). (In Ukrainian). 12. 18-9817 TECHPROJECT GROUP two-axle truck, URL: https://tpgroup27.wixsite.com>tp-group (Last accessed on September 1, 2024). (In Ukrainian). 13. Olofsson U., Telliskivi T. Wear, plastic deformation and friction of two rail steels - a full-scale test and a laboratory study. Wear. 2003. No. 254 (1-2). Рp. 80-93. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(02)00291-0 14. Podyelnikov I. V. Determination of typical shapes of worn rail heads in curves. Teh. Meh. 2009. No. 3. Pp. 39-43. (in Russian). 15. Ukrainian State Standard GOST 10791:2016 (GOST 10791-2011, IDT). Solid-Rolled Wheels. Specifications. Effective as of September 1, 2016. Kyiv: UkrNDNTs, 2016. 53 pp. (in Ukrainian). 16. Esveld C. Modern Railway Track. Second Edition. MRT-Productions, 2001. 654 pp. DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.120 Однією з найактуальніших задач сучасного розвитку залізничного транспорту України є прискорення інтеграції України в європейські залізничні перевезення. Для забезпечення можливості експлуатації вагонів на залізницях України і Західної Європи без заміни візків разом із застосуванням розсувних колісних пар для автоматичної зміни відстані між колесами необхідно також забезпечити сумісність контактної пари "колесо–рейка" на коліях залізниць обох стандартів: з рейками Р65 з підхилом 1/20 в Україні; з рейками UIC60 з підхилом 1/40 в країнах Західної Європи. Для вирішення цієї проблеми в Інституті технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України (ІТМ НАНУ і ДКАУ) було розроблено профілі поверхні кочення коліс для використання у пасажирських вагонах – ІТМ-73ЕР, у вантажних вагонах – ІТМ-73ЕС. Мета даної роботи полягала у визначенні можливості використання одного з цих профілів як єдиного профілю коліс пасажирських і вантажних вагонів з перспективними візками, призначених для експлуатації на українських і європейських залізницях. Об’єктом дослідження були пасажирські вагони з візками 68-7041 та вантажні вагони з візками 18‑7020 (з осьовим навантаженням 23,5 тс) і 18-9817 (з осьовим навантаженням 25 тс). Виконано порівняння застосування коліс з обома профілями ободів з огляду на стійкість ходу вагонів при експлуатаційних швидкостях руху на прямолінійних ділянках українських і європейських залізниць, а також на показники їхньої взаємодії з коліями в криволінійних ділянках (з урахуванням різного ступеня бічного зносу рейок). На підставі результатів розрахунків визначено профіль ободів коліс, який доцільно використовувати як єдиний для коліс пасажирських і вантажних вагонів. За прогнозними оцінками використання коліс з цим профілем дозволить пришвидшити перехід поїздів на колію з іншими параметрами та забезпечити високі показники динамічних якостей екіпажів і поліпшені показники їхньої взаємодії з коліями обох залізниць. ПОСИЛАННЯ 1. Розсувні колісні пари. https://www.railway.supply/uk/rozsuvni-zaliznichni-kolisni-pari/(дата звернення 10.10.2025). 2. "Укрзалізниця" спільно з іспанцями виготовлятимуть вагони, які автоматично підлаштовуються під ширину колії. URL: https://censor.net/n3498056 (дата звернення 11.10.2025). 3. Дьомін Р. Ю., Дьомін Ю. В., Черняк Г. Ю., Мостович А. В. Науково-технічні основи створення залізничного рухомого складу типу «Схід-Захід»: монографія. Київ : вид-во СНУ ім. В. Даля, 2024. 380 с. https://doi.org/10.33216/MonographSNU(978-617-8011-80-2)-2024-380 4. Піх Б. П., Корженевич І. П., Курган М. Б. Використання рухомого складу з розсувними колісними парами на напрямку Київ–Львів–Мостиська II. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. 2004. Вип. 3. С. 82–89. https://doi.org/10.15802/stp2004/20907 5. Курган Н., Возная Е. Повышение интероперабельности в международном железнодорожном сообщении Австрия – Словакия – Украина – Россия. Українські залізниці. 2014. № 12 (18). С. 24–33. 6. Kalivoda J., Neduzha L. Running Dynamics of Rail Vehicles. Energies. 2022. 15. 5843. https://doi.org/10.3390/en15165843 7. Мокрій Т. Ф., Малишева І. Ю., Лапіна Л. Г., Безрукавий Н. В. Профіль ободу коліс пасажирського вагона для умов спільної експлуатації на українських і європейських залізницях. Технічна механіка. 2022. № 4. С. 111–120. https://doi.org/10.15407/itm2022.04.111 8. Мокрій Т. Ф., Малишева І. Ю., Пасічник С. С. Профіль обода коліс вантажного вагона з перспективними візками для умов спільної експлуатації на українських і європейських залізницях. Технічна механіка. 2023. № 4. С. 90–103. https://doi.org/10.15407/itm2023.04.090 9. Ушкалов В. Ф., Мокрий Т. Ф., Малышева И. Ю. Математическая модель взаимодействия железнодорожного экипажа и пути с учетом распределения контактных сил по пятнам контакта. Техническая механика. 2015. № 2. С. 79–89. 10. Двовісний візок моделі 68-7041 з пневмопідвішуванням. URL:https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/pasazhirske-vagonobuduvannya/khodovi-chastini/item/1932-dvovisnyi-vizok-modeli-68-7041-z-pnevmopidvishuvanniam/ (дата звернення 20.10.2025). 11. Візок двовісний модель 18-7020 тип 2. URL: https://www.kvsz.com/index.php/ua/produktsiya/vantazhne-vagonobuduvannya/vizki-vantazhnogo-vagonobuduvannya/item/1974-vizok-dvovisnyi-model-18-7020-typ-2 (дата звернення 11.10.2025). 12. 18-9817 Візок двовісний TECHPROJECT GROUP/ URL: https://tpgroup27.wixsite.com>tp-group (дата звернення 1.09.2024). 13. Olofsson U., Telliskivi T. Wear, plastic deformation and friction of two rail steels – a full-scale test and a laboratory study. Wear. 2003. № 254 (1-2). Р. 80–93. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(02)00291-0 14. Подъельников И. В. Определение типовых форм изношенных профилей головок рельсов на криволинейных участках пути. Техническая механика. 2009. № 3. С. 39–43. 15. ДСТУ ГОСТ 10791:2016 (ГОСТ 10791-2011, IDT). Колеса суцільнокатані. Технічні умови. Чинний від 01-09-2016. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2016. 53 с. 16. Esveld C. Modern Railway Track. Second Edition. MRT-Productions. 2001. 654 p. текст 3 2025-12-11 Article Article application/pdf https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/160 Technical Mechanics; No. 4 (2025): Technical Mechanics; 120-130 Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины; № 4 (2025): Technical Mechanics; 120-130 ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА; № 4 (2025): ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА; 120-130 uk https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/160/68 Copyright (c) 2025 Technical Mechanics |
| spellingShingle | пасажирські та вантажні вагони профілі ободів коліс стійкість руху знос коліс і рейок. MOKRII, T. F. LAPINA, L. H. PASICHNYK, S. S. ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ |
| title | ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ |
| title_alt | COMMON WHEEL PROFILE FOR PASSENGER AND FREIGHT CARS TO BE OPERATED BOTH ON THE UKRAINIAN AND ON THE WEST-EUROPEAN RAILWAYS |
| title_full | ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ |
| title_fullStr | ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ |
| title_full_unstemmed | ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ |
| title_short | ЄДИНИЙ ПРОФІЛЬ ОБОДІВ КОЛІС ПАСАЖИРСЬКИХ І ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ДЛЯ СПІЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ І ЗАХІДНОЇ ЄВРОПИ |
| title_sort | єдиний профіль ободів коліс пасажирських і вантажних вагонів для спільної експлуатації на залізницях україни і західної європи |
| topic | пасажирські та вантажні вагони профілі ободів коліс стійкість руху знос коліс і рейок. |
| topic_facet | passenger and freight cars wheel profiles dynamic stability wheel and rail wear. пасажирські та вантажні вагони профілі ободів коліс стійкість руху знос коліс і рейок. |
| url | https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/160 |
| work_keys_str_mv | AT mokriitf commonwheelprofileforpassengerandfreightcarstobeoperatedbothontheukrainianandonthewesteuropeanrailways AT lapinalh commonwheelprofileforpassengerandfreightcarstobeoperatedbothontheukrainianandonthewesteuropeanrailways AT pasichnykss commonwheelprofileforpassengerandfreightcarstobeoperatedbothontheukrainianandonthewesteuropeanrailways AT mokriitf êdinijprofílʹobodívkolíspasažirsʹkihívantažnihvagonívdlâspílʹnoíekspluatacíínazalíznicâhukraíniízahídnoíêvropi AT lapinalh êdinijprofílʹobodívkolíspasažirsʹkihívantažnihvagonívdlâspílʹnoíekspluatacíínazalíznicâhukraíniízahídnoíêvropi AT pasichnykss êdinijprofílʹobodívkolíspasažirsʹkihívantažnihvagonívdlâspílʹnoíekspluatacíínazalíznicâhukraíniízahídnoíêvropi |