Можливості підвищення безпеки руху рейкових екіпажів з колесами, що незалежно обертаються

Анотація

Одним із перспективних шляхів для досягнення високої швидкості та плавності ходу рейкових екіпажів при стійкому русі в прямих ділянках колії та покращення характеристик вписування екіпажів у криві є використання в їх ходових частинах коліс, що незалежно обертаються. Такі ходові частини набувають вже достатньо широкого розповсюдження, наприклад, в екіпажах міського рейкового транспорту. Але колеса, що незалежно обертаються, можуть обертатися в колісній парі навколо спільної осі з різними кутовими швидкостями. З цього випливає, що при їх русі не виникають поздовжні сили крипа, які формують момент, що управляє, і центрують колісну пару в рейковій колії. Це може призвести до підвищення кутів набігання коліс на рейки, збільшення бічних сил та пришвидшення зношування коліс і рейок. А це підвищує схильність екіпажів з колесами, що незалежно обертаються, до сходу з рейки по вкочуванню гребеня на головку рейки.

 Накопичений світовий досвід експлуатації подібних транспортних засобів підтверджує це. Для подолання зазначених недоліків коліс, що незалежно обертаються, запропоновано низку різноманітних технічних рішень. Деякі з них стосуються забезпечення заданої пружно-дисипативної характеристики торсійного зчленування коліс у колісній парі. Перспективним є напрям вдосконалення характеристик зв’язків колісних пар із візком і візків із кузовом екіпажу, використання мехатронних систем контролю положення колісних пар у горизонтальній площині для їх радіальної установки у криволінійних ділянках колії. У цій роботі приділена увага питанням використання в конструкції незалежно обертових коліс перспективної конструктивної схеми, що допускає незалежне обертання опорної поверхні колеса та його напрямної поверхні (гребеня), зокрема і з позицій безпеки руху по вкочуванню гребеня на головку рейки. Досліджено вплив перспективної конструктивної схеми колеса порівняно з традиційною конструктивною схемою колеса на безпеку руху по сходу з рейки.

Проаналізовано особливості розподілу сил тертя в гребеневому контакті під час руху по рейкам коліс обох конструктивних схем. Для колеса традиційної конструктивної схеми модуль та напрямок вектора сили тертя в гребеневому контакті однозначно визначаються геометричними характеристиками контактування колеса і рейки та кутовою швидкістю обертання колеса. Водночас при русі колеса перспективної конструктивної схеми напрям і модуль вектора сили тертя гребеня по рейці залежать ще й від співвідношення кутових швидкостей обертання опорної поверхні колеса і його напрямної поверхні (гребеня) навколо загальної осі. Отримані результати дають змогу зробити висновок про доцільність використання перспективної конструктивної схеми в колесах, що незалежно обертаються, для підвищення безпеки руху рейкових транспортних засобів.