Савоськин Анатолий Николаевич, доктор технических наук, профессор, кафедра «Электропоезда и локомотивы»
Москва, 127994
Anatoliy N. Savos’kin, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department “Electric Trains and Locomotives”
Moscow, 127994
Лавлинская Наталия Сергеевна, аспирант, кафедра «Электропоезда и локомотивы»
Москва, 127994
Nataliya S. Lavlinskaya, Post-graduate, Department “Electric Trains and Locomotives”
Moscow, 127994
Обычно для исследования колебаний рельсовых экипажей в качестве возмущения принимают эквивалентную геометрическую неровность пути, полученную в результате обработки записей путеизмерительного вагона. Такая запись содержит определенный набор длин волн неровностей, например: 50, 25 и 12,5 м. Однако при ее использовании для имитации возмущений при различных скоростях движения этим длинам волн будут соответствовать частоты, зависящие от заданной скорости движения, что недопустимо, так как для возбуждения колебаний всех тел, входящих в состав экипажа, необходим стабильный диапазон частот от 0,2 до 10 Гц. Для исключения этого недостатка в ранее опубликованных работах предлагалось выполнять генерацию случайного процесса геометрической неровности для заданной скорости движения, изменяя набор длин волн, входящих в состав неровности. В настоящей работе на основе исследования случайных колебаний упрощенной модели рельсового экипажа как системы с одной степенью свободы произведена проверка адекватности методики генерации случайного процесса возмущения, выполненная двумя способами. В первом способе установлено, что характеристики случайных колебаний такой модели, полученные во временной области на основе численного интегрирования уравнения движения при задании сгенерированного возмущения, имеют удовлетворительную сходимость с аналогичными характеристиками, найденными частотным методом по формуле Шеннона. Во втором способе проверки по сгенерированной реализации возмущения и полученной численным интегрированием реализации процесса колебаний были определены взаимная корреляционная функция и взаимная спектральная плотность между возмущением и колебаниями подпрыгивания. Затем по методике идентификации динамической системы были найдены экспериментальные амплитудная и фазовая частотные характеристики, которые показали удовлетворительную сходимость с соответствующими расчетными характеристиками, полученными при численном решении уравнения колебаний исследуемой модели. На основе полученных результатов был сделан вывод о достаточной адекватности рассмотренной методики генерации случайного процесса возмущения и возможности ее применения для решения задач динамики рельсовых экипажей.
Usually, to study the vibrations of rail carriages, the equivalent geometric unevenness of the track obtained as a result of processing the records of the track measuring car is taken as a disturbance. Such a record contains a certain set of irregularity wavelengths, for example, 50, 25 and 12.5 m. However, when it is used to simulate disturbances at different operation speeds, these wavelengths will correspond to frequencies depending on the given speed of motion, which is not permissible, since a stable frequency range from 0.2 to 10 Hz is required to excite the vibrations of all the bodies included in the carriage. To eliminate this drawback, in the previously performed works it was proposed to generate a random process of geometric irregularities for a given operation speed by changing the set of wavelengths included in the irregularities. In this paper, based on the study of random oscillations of a simplified model of a rail carriage, as a system with one degree of freedom, the adequacy of the method for generating a random disturbance process is verified in two ways. In the first method, it was found that the characteristics of random oscillations of such a model, obtained in the time domain on the basis of numerical integration of the equation of motion when specifying the generated disturbance, have satisfactory convergence with similar characteristics found by the frequency method using Shannon's formula. In the second verification method, the cross-correlation function and the mutual spectral density between the disturbance and the bouncing oscillations were determined from the generated disturbance realization and obtained by numerical integration of the vibration process realization. Then, using the method of identifying the dynamic system, experimental amplitude and phase frequency characteristics were found, which showed satisfactory convergence with the corresponding calculated characteristics obtained by numerically solving the equation of oscillations of the model under study. On the basis of the results obtained, it was concluded that the considered method of generating a random process of disturbance is sufficiently adequate and that it can be applied to solve problems of the dynamics of rail carriages.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.