УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

Предлагаемое техническое решение относится к средствам для осуществления комплексных исследований динамических характеристик совокупности объектов железнодорожной транспортной системы, сопутствующих процессу движения. При этом относительное движение этих объектов может быть обеспечено качением колеса транспортного средства по рельсу или скольжением транспортного средства вдоль рельса, при создании тягового усилия линейным электродвигателем [1].
Известна практика использования испытательных полигонов (см., например, [2]), представляющих собой замкнутый («бесконечный») рельсовый путь, на протяжении которого моделируются различные условия взаимодействия с ним подвижных транспортных средств, с включением в исследовательский комплекс средств производственного и лабораторного обеспечения, стендового оборудования и оснастки.
Однако, возможности полигонов не обеспечивают комплексного сочетания всех факторов, характеризующих движение транспортных средств при осуществлении исследований в условиях узкого участка наблюдения.
Устранению этого недостатка служит способ исследования динамических характеристик взаимодействия железнодорожного подвижного транспортного средства и рельсового пути [3], в котором использован принцип обращения движения таким образом, что транспортное средство в процессе исследований - неподвижно, а рельсовый путь, свойства которого регулируются по ходу исследований, является подвижным звеном моделируемой транспортной системы. Предлагаемое устройство решает задачу реализации этого способа в условиях производственного помещения.
Решение этой задачи обеспечивается тем, что устройство для исследования динамических характеристик взаимодействия железнодорожного подвижного транспортного средства и рельсового пути, содержащее в качестве объектов исследования опорную часть транспортной системы, в виде «бесконечного» рельсового пути, и экипажную часть, представленную транспортным средством или комплексом его элементов (как вариант - их физической моделью), и снабженное средствами измерения значений динамических характеристик, а также имитации и управления значениями возмущающих факторов движения, выполнено в виде стенда, в котором экипажная часть закреплена в неподвижном рабочем участке исследовательского комплекса, а для подвижного «бесконечного» рельсового пути, снабженного силовым приводом в виде линейных электродвигателей, опорой на горизонтальных участках его движения служит рольганг, а на вертикальных участках - роторные питатели [4].
Схема предлагаемого устройства представлена на рис.1, где: - 1 - экипажная часть объектов наблюдения, представленная транспортным средством или комплексом его элементов (колесные пары, тележки, кузов, системы подвешивания и т.д.), как вариант - их физической моделью; - 2, 3, 4 - средства исследования характеристик вертикальной и горизонтальной динамики экипажной части, а также имитации и управления значениями внешних возмущающих факторов, действующих в процессе движения на экипажную часть; - 5 - подвижный рельсовый путь, представляющий
собой совокупность стандартных рельсов; - 6 - линейные электродвигатели рабочего участка исследовательского комплекса; - 7 - тормозящие линейные электродвигатели; - 8 - разгонные линейные электродвигатели; - 9 - рольганги горизонтальных участков движения рельсов; - 10 - роторные питатели вертикальных участков движения рельсов (на схеме изображены две пары роторных питателей, соответственно - правая и левая - по одному роторному питателю на правый и левый рельс на каждом участке схемы. При необходимости, каждая пара может быть заменена одним роторным питателем более сложной конструкции, обеспечивающим одновременное вертикальное перемещение правого и левого рельса); - 11, - средства управления положением рельсов и имитации упругих свойств земельного полотна, служащего опорой для рельсового пути. Рабочий участок исследовательского комплекса оборудован средствами энергоснабжения, автоматического управления и контроля питанием линейных электродвигателей и силового привода роторных питателей.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
Экипажная часть объектов наблюдения 1 закреплена в неподвижном участке исследования с помощью средств 2, 3, 4 предназначенных для измерения значений динамических характеристик экипажной части, являющихся ее реакцией на возмущающее воздействие со стороны рельсов 5, и имитирующих другие внешние возмущения, возникающие в процессе движения. Рельсы 5 перемещаются под действием электромагнитных полей, создаваемых линейными двигателями 6, 7, 8, при этом на верхнем горизонтальном участке - рабочем участке исследования - движение рельсов 5 по рольгангу 9 происходит с постоянной скоростью в электромагнитном поле линейных двигателей 6. Выходя из рабочего участка рельсы попадают в гнезда левых роторных питателей 10, (рассматривается случай движения «бесконечного» рельса против хода часовой стрелки). После того, как рельс вошел в гнездо роторного питателя 10 на 60% своей длины, силовой привод питателя, по команде блока автоматического управления, входящего в комплекс средств обеспечения рабочего участка исследования, поворачивает питатель 10 на угловой шаг, величина которого отрегулирована на соблюдение условия неразрывности рельсового пути и одинаковой скорости движения правого и левого рельсов на рабочем участке исследования. При этом рельс попадает в электромагнитное поле тормозящих линейных электродвигателей 7 и скорость его поступательного движения снижается до нуля. Рельс, находящийся в нижнем гнезде роторного питателя 10 попадает в электромагнитное поле разгонных линейных электродвигателей 8, и движется со скоростью, соответствующей условию неразрывности пути и одинаковой скорости движения правого и левого рельсов на рабочем участке исследования по рольгангу 9 нижнего горизонтального участка «бесконечного» рельсового пути. В конце этого участка рельс попадает в нижнее гнездо правого роторного питателя 10 и тормозится в электромагнитном поле линейных двигателей 7. Правые роторные питатели 10, управляемые блоком автоматического управления, транспортируют рельсы в верхнее положение, где они попадают в зону действия электромагнитного поля разгонных электродвигателей 8, после чего поступают на рабочий участок пути в электромагнитное поле линейных двигателей 6. Работа линейных электродвигателей 6, 7, 8 и роторных питателей 10 синхронизирована блоком автоматического управления таким образом, чтобы движение рельсов на рабочем участке испытаний было
непрерывно, с соблюдением заданной величины зазора в стыке и одинаковой скорости движения правого и левого рельсов. Средства 11 задают геометрические параметры рабочего участка рельсового пути (уклон, превышение, колея) и имитируют упругие свойства земляного полотна.
Литературные источники
1. Дэнней, Дэй, Колман / Система тяги с асинхронным линейным двигателем для высокоскоростных наземных экипажей // Наземный транспорт 80-х годов под ред. Р.Торнтона. Мир. - М. 1974. - С.143-154.
2. Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ-70 // Сборник докладов международной конференции. МПС РФ, ВНИИЖТ. Щербинка, Россия. 2002. - 296 С.
3. Никулин В.Г. и др. / Способ исследования динамических характеристик взаимодействия железнодорожного подвижного транспортного средства и рельсового пути // Патентная заявка №2006129842. ФИПС (Роспатент). - М. 2006.
4. С.Н. Кожевников и др. / Механизмы // Машиностроение. - М. 1976. 784 с.