2020
Основные причины повышенного износа рельсов и гребней колесных пар грузовых вагонов
Л.А. МУГИНШТЕЙН, АО «ВНИИЖТ», главный научный сотрудник, доктор технических наук
В.М. БОГДАНОВ, АО «ВНИИЖТ», главный научный сотрудник, кандидат технических наук
А.В. СУХОВ, АО «ВНИИЖТ», директор Научного центра «Рельсы, сварка и транспортное материаловедение», кандидат технических наук
Ю.С. РОМЕН, АО «ВНИИЖТ», главный научный сотрудник, доктор технических наук
Рассмотрены процессы износа колес и рельсов, происходящие при движении четырехосного грузового вагона в кривой малого радиуса (КМР). Сделан вывод, что высокая интенсивность износа гребней колесных пар связана с перекосным положением тележек вагона при вписывании в КМР. Показано, что одной из основных причин такого положения является несоответствие возвышения наружного рельса в КМР скорости грузового поезда. Отмечено, что перекосное положение тележек грузовых вагонов в КМР в значительной степени обусловливает выход из строя буксовых подшипников и повреждения верхних частей буксовых проемов боковых рам тележек. Перечислены основные мероприятия, необходимые для снижения износа колес и рельсов.
2018
Основы экспериментальной методологии определения критических норм массы грузовых поездов
Л.А. Мугинштейн, АО «ВНИИЖТ», главный научный сотрудник, доктор технических наук
Увеличение числа поездов на грузонапряженных линиях железных дорог числа приводит к достаточно быстрому заполнению пропускной способности этих линий. На основании теоретических исследований и практического опыта работы железных дорог установлено, что рациональное число грузовых поездов в обращении соответствует абсциссе точки начала участка существенного снижения участковой скорости на графике зависимости этой скорости от степени заполнения наличной результирующей пропускной способности Nн и составляет (0,75–0,8)Nн. При большем числе поездов в обращении провозная способность вследствие снижения участковой скорости уменьшается. Повысить ее можно только путем увеличения массы грузовых поездов. В течение длительного времени такое увеличение осуществляется преимущественно за счет роста загруженности локомотивов по сцеплению, что приводит к предельному и даже запредельному использованию их тяговых возможностей.
2017
О влиянии скорости движения грузовых поездов на эксплуатационные показатели
С.А.ВИНОГРАДОВ, заместитель директора – заведующий отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы железных дорог» АО «ВНИИЖТ», кандидат технических наук
А.В.НОВГОРОДЦЕВА, младший научный сотрудник
Скорость движения поездов является интегральным качественным и количественным показателем перевозочного процесса, а в условиях работы компании на рынке транспортных услуг - и важным экономическим. Так, маршрутная скорость характеризует эффективность комплексной услуги по доставке грузов, участковая – процесс организации перевозок, а техническая скорость во многом определяется эксплуатационными возможностями тягового подвижного состава и параметрами инфраструктуры.
2016
Тяговое обеспечение тяжеловесного движения и управление поездами повышенной массы с использованием автоматизированных систем
Д-р техн. наук, проф. Л. А. МУГИНШТЕЙН
Ключевые слова: пропускная и провозная способности, тяжеловесное движение, критерии выбора режимов управления, схемы формирования поездов.
В статье рассматриваются возможности увеличения провозной способности грузонапряженных железнодорожных линий за счет использования технологий тяжеловесного движения. При этом критериями выбора критических норм массы грузовых поездов являются: рациональный уровень использования сцепления колесных пар локомотивов с рельсами, допустимые по безопасности движения величины тяговых и тормозных усилий в составе поезда при тяге с «головы» поезда и переход к схемам формирования поездов с локомотивами, распределенными по составу поезда. Приведены примеры автоматизированных систем управления, которые обеспечивают безопасный уровень продольно-динамических сил в режимах тяги и торможения поездов повышенной массы и длины.
Об оценке оптимальной скорости вакуумных поездов и выборе глубины вакуума
Канд. физ.-мат. наук В. Ю. КИРЯКИН, инж. В. Ш. ЛЕЖАВА, инж. А. В. НОВГОРОДЦЕВА, инж. М. В. СОКОЛОВА, Л. Н. ПОНАРИН
Ключевые слова: вакуумные поезда, математическое моделирование, сила сопротивления движению поезда, магнитная левитация.
Данная статья посвящена теоретическому исследованию целесообразности использования вакуума той или иной глубины с целью увеличения скорости движения поезда и уменьшения энергозатрат на тягу. Кроме этого рассматривается вопрос выбора скорости движения поезда в условиях разреженной воздушной среды. Проблема использования вакуумной среды для повышения эффективности транспортной системы связана как с изменениями в конструкции самого поезда, так и с существенными инфраструктурными изменениями, и потому является многоаспектной и многофакторной. Понимая это и не пытаясь в данной статье ответить на все вопросы, связанные с использованием вакуума на транспорте, авторы на примере решения частной задачи динамики движения поезда в разреженной воздушной среде предлагают некоторые подходы, которые, по их мнению, могут быть полезны при первичном исследовании данной проблемы. Все полученные в ходе расчетов результаты, приведенные в статье, носят скорее оценочный характер. Тем не менее, даже эти оценки позволяют сделать ряд интересных выводов и наметить контуры дальнейших более детальных исследований.
2015
Применение вакуумной среды для создания скоростных транспортных систем. Математическое моделирование обтекания объектов (метод дискретных вихрей)
Канд. физ.-мат. наук В. Ю. КИРЯКИН, Инж. В. Ш. ЛЕЖАВА, Инж. А. В. НОВГОРОДЦЕВА
Ключевые слова: математическое моделирование, метод дискретных вихрей, скоростные транспортные системы, вакуумный транспорт
Статья посвящена перспективам развития транспортных систем, особое внимание уделено проектам, нацеленным на создание скоростных транспортных систем с применением вакуумной среды, и применению метода дискретных вихрей для математического моделирования обтекания объектов. Отражена необходимость проведения математического моделирования при решении сложных научных задач, которые возникают при реализации проектов скоростных транспортных систем на основе вакуумных технологий. В статье рассмотрен подход к построению математических моделей на основе метода дискретных вихрей и приведены примеры практического использования программных комплексов на его основе. Приведены краткие выводы, позволяющие выделить основные этапы научно-исследовательских работ по созданию математических моделей для решения задач применения вакуумной среды для скоростных транспортных систем.
Повышение надежности подвижного состава в условиях эксплуатации с максимальными нагрузками. Продольно-динамические силы в грузовых поездах
Д-р техн. наук, проф. Л. А. МУГИНШТЕЙН Канд. техн. наук И. А. ЯБКО
Ключевые слова: подвижной состав, продольно-динамические силы, рамные силы, повышение надежности, максимальные нагрузки, критерий устойчивости колесных пар
В связи с интенсивным развитием тяжеловесного движения вопросы изучения, измерения, нормирования ПДС в поездах повышенной массы и длины весьма актуальны. Представленная модель описывает ПДС взаимодействия между вагонами и локомотивами в составе соединенного поезда и позволяет определять их уровень в различных сечениях, выполнять анализ аварийных ситуаций, составлять режимные карты. Для практического использования результатов расчетов, получаемых с помощью этой модели, выполнено сравнение их с результатами прямых измерений ПДС, возникающих в составах поездов, при реализации условий, соответствующих расчетам режимов движения поездов. Также приведены результаты опытных поездок по определению величин продольных сил, при которых теряется устойчивость колесных пар вагона на рельсе, т. е. когда достигается предельно допустимый коэффициент устойчивости.
Полигонные технологии движения поездов по графикам на основе автоматизированной системы ««ЭЛЬБРУС»
Л.А. МУГИНШТЕЙН, главный научный сотрудник ОАО «ВНИИЖТ», доктор технических наук, профессор
С.А. ВИНОГРАДОВ, заведующий отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы железных дорог (ТДК)» ОАО «ВНИИЖТ», кандидат технических наук
В.Ю. КИРЯКИН, заместитель заведующего отделением «ТДК», главный конструктор АПК «ЭЛЬБРУС», кандидат физико-математических наук
О.В. ЛЯШКО, ведущий специалист отделения «ТДК», кандидат физико-математических наук
А.Ю. АНФИНОГЕНОВ, заведующий лабораторией «Моделирование и компьютерная оптимизация эксплуатационной деятельности» ОАО «ВНИИЖТ», кандидат физико-математических наук
А.В. НОВГОРОДЦЕВА, инженер 1-й категории отделения «ТДК»
В рамках решения поставленной ОАО «РЖД» задачи по организации движения грузовых поездов по расписанию в 2010–2014 гг. научными сотрудниками ОАО «ВНИИЖТ» была разработана и совместно со специалистами Центральной дирекции уравления движением внедрена на полигоне Южно-Уральской, Западно-Сибирской, Свердловской, Куйбышевской, Горьковской, Октябрьской, Северной и Красноярской железных дорог автоматизированная система (АС) построения прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов Аппаратно-программный комплекс (АПК) «Эльбрус». С ее помощью работники отделов планирования «окон» региональных дирекций управления движением ежедневно выполняют построение прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов на объединенных полигонах железных дорог.
Обеспечение учета дробной нумерации грузовых поездов при автоматизированном построении графика движения поездов с помощью аппаратно-программного комплекса ЭЛЬБРУС
Канд. физ.-мат. наук В. Ю. КИРЯКИН, инж. А. В. НОВГОРОДЦЕВА
Ключевые слова: дробная нумерация; график движения поездов; автоматизированная система; имитационное моделирование; аппаратно-программный комплекс ЭЛЬБРУС; ОАО «ВНИИЖТ»
Аннотация. Специалистами ОАО «ВНИИЖТ» ведется внедрение аппаратно-программного комплекса (АПК) ЭЛЬБРУС для автоматизированного построения актуализированных графиков движения поездов на полигонах железных дорог. При разработке нормативного графика движения поездов заранее однозначно не определяются номера поездов, которые будут следовать по расписаниям этого графика. Для обеспечения возможностей следования поездов разных категорий по одним и тем же ниткам графика им присваивается несколько номеров, один из которых является основным, а остальные — дробными. Одним из значимых модулей математической модели АПК ЭЛЬБРУС является модуль учета дробной нумерации в графике движения поездов. В статье подробно рассматриваются основные принципы построения алгоритмов работы этого модуля в математической модели АПК ЭЛЬБРУС.
2014
Реализация полигонной технологии с использованием АПК«ЭЛЬБРУС»
В.Ю. КИРЯКИН, заместитель заведующего отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы железных дорог» ОАО «ВНИИЖТ», кандидат физико-математических наук
О.В. ЛЯШКО, ведущий специалист, кандидат физико-математических наук
А.Ю. АНФИНОГЕНОВ, заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук
А.В. НОВГОРОДЦЕВА, инженер
Перспективным направлением развития ОАО «РЖД» в области управления движением поездов в настоящее время является внедрение полигонной технологии планирования и управления поездной работой. Основное звено ее реализации - график движения, адаптированный под текущие параметры поездопотока и действующие условия пропуска поездов и увязанный по междорожным стыкам.
Расписание движения грузовых поездов определяется нормативным графиком движения поездов (НГДП), который ежегодно разрабатывается технологами региональныхдирекций управления движением. Для повышения качества планирования поездной работы необходимо проводить актуализацию нормативного графика. В этих ц¬лях проводится его корректировка с учетом планируемых «окон» для проведения летних путевых работ и актуального расписания движения пассажирских и пригородных поездов. При реализации полигонной технологии корректировка нормативного фафика проводится с учетом заданных параметров по междорожным стыкам.
Методические подходы к выявлению факторов, влияющих на стабильность пропуска поездопотоков
Д-р техн. наук, проф. Л. А. МУГИНШТЕЙН, инж. М. И. МЕХЕДОВ
Ключевые слова: участковая скорость; размеры движения; пропускная способность; имитационная модель
Аннотация. Комплексный подход к организации движения обеспечивает достижение главной цели — пропуск поездопотоков по участкам и направлениям железных дорог с заранее спрогнозированными количественными и качественными показателями перевозочного процесса при условиях соблюдения гармоничного соответствия требований к объемам перевозимых грузов, размерам поездопотоков грузовых поездов, скоростям их передвижения с техническим и технологическим обеспечением перевозочного процесса на железных дорогах.
Сегодня наиболее остро стоит проблема отставания уровня транспортного обеспечения и развития сети железных дорог Дальнего Востока и Восточной Сибири. К числу основных причин этого можно отнести инфраструктурные ограничения, существенный дефицит тяговых ресурсов, снижение эффективности управления.
При анализе складывающихся на железных дорогах эксплуатационных ситуаций с определенной степенью приближения можно ограничиться двумя интегральными показателями: пропускной способностью перегонов и пропускной и перерабатывающей способностью станций.
Анализ участковых скоростей на различных участках Забайкальской железной дороги позволил выявить локальный участок наибольшего снижения участковых скоростей Чита — Карымская. Причиной ограничения пропускной способности станции Карымская в рассматриваемый период времени являлась систематическая нехватка в узле Карымская локомотивов, прибывающих на станцию Карымская сплотками и с нечетными поездами, для вывоза грузовых поездов четного направления.
Рассмотренные методические подходы к определению факторов, влияющих на стабильность пропуска поездопотоков, основанные на анализе статистических данных об изменениях участковой скорости в зависимости от размеров движения, от простоев на станциях и других показателей, могут быть существенно расширены и углублены при создании новых математических моделей, описывающих особенности взаимодействий технологических факторов при пропуске поездопотоков.
Полигонная технология формирования прогнозных вариантных графиков с использованием АПК ЭЛЬБРУС
Заместитель заведующего отделением ОАО «ВНИИЖТ», д-р физ.-мат. наук В. Ю. КИРЯКИН; инженер ОАО «ВНИИЖТ» А. В. НОВГОРОДЦЕВА
Ключевые слова: аппаратно-программный комплекс ЭЛЬБРУС, ОАО «ВНИИЖТ», имитационная модель, автоматизированная система ведения и анализа графика исполненного движения «Урал-ВНИИЖТ», прогнозный график, вариантный график, нормативный график движения поездов, базы данных главного вычислительного комплекса
В статье рассматривается реализация технологии формирования прогнозных вариантных графиков с использованием имитационной модели, реализованной в аппаратно-программном комплексе ЭЛЬБРУС. Описаны основные причины необходимости ежесуточного формирования прогнозных графиков при организации движения грузовых поездов по расписанию. Определены порядок внедрения АПК ЭЛЬБРУС на железнодорожном полигоне и организация технологического сопровождения его использования.
Разработка методологии определения критических норм массы грузовых поездов
Главный научный сотрудник ОАО «ВНИИЖТ», д-р тех. наук Л. А. МУГИНШТЕЙН
Ключевые слова: способность, сцепление, критическая норма массы, электровоз 2ЭС10
В статье рассмотрена возможность увеличения провозной способности за счет роста среднего «веса» поезда, в частности, за счет роста нагруженности локомотивов по сцеплению, что приводит к предельному использованию тяговых возможностей локомотивов. Обосновано применение классификации режимов нагруженности локомотивов по сцеплению, в которой предпочтительным является рациональный режим, а также подтверждена необходимость определения критической нормы массы (КНМ) грузового поезда в результате экспериментальных исследований режимов нагруженности электровоза 2ЭС10 «Гранит» с принципиально новым асинхронным типом тягового привода.
2013
Инновационный проект «ЭЛЬБРУС»
Л.А. МУГИНШТЕЙН, главный научный сотрудник ОАО «ВНИИЖТ», доктор технических наук
С.А. ВИНОГРАДОВ, заведующий отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы железных дорог» ОАО «ВНИИЖТ», кандидат технических наук
В.Ю. КИРЯКИН, заместитель заведующего отделением, кандидат физико-математических наук
О.В. ЛЯШКО, ведущий специалист, кандидат физико-математических наук
А.Ю. АНФИНОГЕНОВ, заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук
И.А. ЯБКО, ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук
На Российских железных дорогах отрабатывается инновационная сквозная технология организации движения грузовых поездов на укрупненных полигонах сети. Ее основу составляет созданная в ОАО «ВНИИЖТ» автоматизированная система построения суточных графиков движения поездов с энергооптимальными перегонными временами хода - аппаратно-программный комплекс (АПК) «Эльбрус», работающий в контакте с разработанной в ОАО «НИИАС» автомати¬зированной системой управления движением (АСУ) «Полигон». С учетом складывающейся поездной обстановки и инфраструктурных ограничений для полигона Южно-Уральской и Западно-Сибирской железных дорог и примыкающих к нему участков Свердловской дороги формируется сквозной вариантный график движения поездов по энергооптимальным ниткам. В публикуемой статье рассматриваются научные, технические и технологические основы проекта «Эльбрус» и опыт его внедрения на направлении Челябинск - Инская железных дорог Урала и Западной Сибири.
Энергооптимальный тяговый расчет движения поездa
Д-р техн. наук, проф. Л. А. МУГИНШТЕЙН, д-р техн. наук А. Е. ИЛЮТОВИЧ, канд. техн. наук И. А. ЯБКО
Ключевые слова: оптимальность; тяговый расчет; расход энергии на тягу; алгоритм; функционал энергии; программа для ЭВМ
Аннотация. Оптимизация режимов управления поездами является одной из важнейших мер по актуальной в настоящее время проблеме экономии топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов. В статье представлены математическая модель и метод энергооптимального тягового расчета на заданное время хода между двумя пунктами с учетом плана и профиля пути, длины состава, характеристик вагонов, тяговых и тормозных характеристик локомотива и ограничений скорости движения. Как показал анализ экспериментальных данных, полученных как в ходе специально организованных опытных поездок на участках переменного и постоянного тока, так и в сравнительных опытных поездках, проходивших в реальных условиях пропуска поездопотока, этот метод обеспечивает существенную экономию энергии на тягу поездов.
Рассмотренные в статье методы расчета энергооптимальных траекторий движения поезда и алгоритмы по эффективности, надежности и универсальности удовлетворяют повышенным требованиям, вплоть до требований бортовых систем управления движением поездов, когда их расчет и реализация осуществляются в режиме реального времени в зависимости от изменений условий пропуска поездопотока.
Рассмотрена организация работы программного продукта для ЭВМ, созданного на основе разработанных алгоритмов расчета энергооптимальных траекторий движения поездов. В настоящее время этот продукт получил широкое распространение на сети железных дорог РФ и используется для обучения машинистов приемам энергосберегающего управления движением поезда, для нормирования расхода топлива на тягу с учетом реальных условий пропуска поездопотоков, для разработки режимных карт, в системах автоматического управления движением поездов.
2012
Предложения по разработке и автоматизации технологии оценки влияния параметров перевозочного процесса на пропускные способности участков железных дорог
Заведующий отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы железных дорог» ОАО «ВНИИЖТ», кандидат технических наук ВИНОГРАДОВ С.А.
Существующая методика расчета наличной пропускной способности участков и направлений железных дорог ориентирована, в основном, на возможности инфраструктуры и при этом не в полной мере учитывает особенности и характерные признаки организации и обеспечения пропуска поездопотоков. Факторы, связанные с технологией движения поездов особенно актуальны при оперативном планировании, в частности сменно-суточном. При построении нормативного графика (дважды в год) предусматриваются: ежесуточный пропуск потоков пассажирских и грузовых поездов, принятые размеры движения, технические скорости поездов. При этом не учитываются «окна» для ремонта и модернизации устройств инфраструктуры (кроме технологических), временные ограничения скорости, длины и массы поездов, процессы взаимовлияния между поездами при увеличении их числа в потоке.
О ходе работы «Разработка системы построения прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов на направлении Исилькуль – Инская Западно-сибирской железной дороги»
Заведующий отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы железных дорог» ОАО «ВНИИЖТ», кандидат технических наук ВИНОГРАДОВ С.А.
В отделении ТДК ОАО «ВНИИЖТ» с 2005 года ведется научная работа по созданию имитационных моделей, описывающих поездную работу на железнодорожном транспорте. Одним из проектов в этом направлении является создание имитационной модели, которая лежит в основе автоматизированной системы построения прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов – ЭЛЬБРУС. Развитие данного проекта организовано в рамках НИОКР: «Разработка и внедрение комплекса научно-технических мер, направленных на снижение эксплуатационных расходов при организации перевозочного процесса на направлении Исилькуль – Челябинск Южно-Уральской ж.д.» в 2010–2011 годах, а также «Разработка системы построения прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов на направлении Исилькуль – Инская Западно-Сибирской железной дороги» в 2011–2012 годах. Функциональным заказчиком данных работ является Дирекция управлением движения и Объединенный ученый совет ОАО «РЖД».
Непосредственным результатом НИОКР, а также объектом интеллектуальной собственности, является автоматизированная система ЭЛЬБРУС, которая позволяет решать следующие задачи:
- автоматизированное построение суточного прогнозного энергосберегающего графика движения поездов;
- автоматическая передача прогнозного суточного энергосберегающего графика в систему ГИД «Урал-ВНИИЖТ» (ГИД-УРАЛ);
- оценка выполнения прогнозного суточного энергосберегающего графика движения поездов.
2011
Прогнозные энергосберегающие графики движения поездов
С.А. ВИНОГРАДОВ, заведующий отделением «Тяга поездов, тяжеловесное движение и компьютерная оптимизация перевозочной работы» ОАО «ВНИИЖТ»
В.Ю. КИРЯКИН, заместитель заведующего отделением, кандидат физико-математических наук
А.Ю. АНФИНОГЕНОВ, заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук
Повышение экономической эффективности эксплуатационной деятельности ОАО «РЖД» — важная задача. Ее решение происходит через принятие управляющих решений на основе оперативного мониторинга резер¬вов провозной способности сети железных дорог с заблаговремен¬ным выявлением рисков ее исчерпания и сравнительного анализа различных вариантов развития сети при принятии стратегических инвестиционных решений. При этом необходимо исследование путей повышения эффективности экономической деятельности компании по оптимизации перевозочного процесса в условиях конкуренции перевозчиков, наличия частных вагонных парков и других обстоятельств. Следует учитывать формирование оптимального энергоэффективного расписания движения грузовых поездов и оценку «стоимости» «нитки» графика как ресурса, ко¬торый частные перевозчики будут приобретать у ОАО «РЖД».