Numerical modelling of train pulling off with incomplete brake release
https://doi.org/10.21780/2223-9731-2023-82-4-314-324
EDN: https://elibrary.ru/rpxgyk
Abstract
Introduction. Unsteady train movement causes abrupt changes in the traction magnitude with oscillating and sometimes shocking relative movements of the cars. Under these conditions, the automatic couplers are subjected to stress, which leads to their breakage. The research is intended to determine the magnitudes and nature of changes in longitudinal dynamic inter-car forces arising when the train pulls off and pulls off without holding the time of full brake release (with braking forces acting in the tail section).
Materials and methods. Calculation of the longitudinal forces occurring when the train pulls off applies numerical modelling. The digital multi-mass model of each train is a system of solid bodies connected by elastic ductile bonds. The author developed a simplified model of the automatic coupler that takes into account the stiffness and ductility of the draft gear as well as the clearances in the shock and traction devices.
Results. The researcher performed numerical experiments of the three operation modes: train pulling off; train pulling off without holding the time of full brake release of the last car (with the last car assumed stationary); train pulling off without full brake release in the last third of the train under variable braking forces. Modelling for each type of virtual experiment established the nature and magnitude of changes in the longitudinal inter-car forces: in the steady-state motion and in the transient, the most loaded mode of train operation.
Discussion and conclusion. The trains under consideration show that the maximum inter-car loading when pulling off with the last car stationary is, on average, twice as high as the maximum inter-car loading when a train pulls off after full brake release. The author determined that incomplete brake release in the last third of the train under selected conditions increases the maximum longitudinal loading by 2.22–6.23%.
About the Author
E. A. Potakhov
St. Petersburg Metro
Russian Federation
Russian Federation
Egor A. POTAKHOV, Cand. Sci. (Eng.), Engineer, Engineering Division, Rolling Stock Department,
28, Moskovskiy Ave., St. Petersburg, 190013.
References
1. Болдырев А. П., Гуров А. М. Эффективность применения высокоэнергоемких поглощающих аппаратов на грузовых вагонах // Транспорт Российской Федерации. 2014. №3(52). С. 43–44 [Boldyrev A.P., Gurov A.M. Efficiency of using high energy-consumption cushioning devices in freight wagons. Transport of the Russian Federation. 2014;(3):43-44. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/sghmbf.
2. Гребенюк П.Т. Продольная динамика поезда. М.: Интекст, 2003. 95 с. [Grebenyuk P.T. Longitudinal train dynamics. Moscow: Intext Publ.; 2003. 95 p. (In Russ.)].
3. Давыдов Ю.А., Пляскин А.К., Демин П.В. Работа автосцепных устройств локомотивов на перевальных участках // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. №2(38). С. 199–203 [Davydov Yu.A., Plyaskin A.K., Dyomin P.V. Operation of locomotives couplers on the mountain. Modern technologies. System analysis. Modeling. 2013;(2):199-203. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/qclyab.
4. Власов В.В. Рекомендации, предупреждающие обрыв поезда: из блокнота машиниста-инструктора по автотормозам // Локомотив. 2011. №2 (650). С. 27–29 [Vlasov V.V. Recommendations to prevent train breakage. From the notebook of a driver-instructor on auto brakes. Lokomotiv. 2011;(2):27-29. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/nygilr.
5. Автосцепное устройство железнодорожного подвижного состава / В.В. Коломийченко [и др.]. М.: Транспорт, 1991. 232 с. [Kolomiychenko V.V., Kostina N.A., Prohorenkov V.D., Belyaev V.I. Automatic coupler of railway rolling stock. Moscow: Transport Publ.; 1991. 232 p. (In Russ.)].
6. Сахаров П.А. Оценка влияния параметров силовых характеристик поглощающих аппаратов на силы между вагонами поезда // Известия Транссиба. 2019. №3(39). С. 78–88 [Saharov P.A. Estimation of the influence of damping devices force characteristics on the forces between train cars. Journal of Transsib Railway Studies. 2019;(3):78-88. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/tdkdvq.
7. Шимановский А.О., Сахаров П.А. Влияние зазоров в автосцепных устройствах на продольные силы в межвагонных соединениях однородного поезда // Механика машин, механизмов и материалов. 2019. №2(47). С. 42–50 [Shimanovskiy A.O., Saharov P.A. Effect of gap clearances in automatic coupling devices on longitudinal forces in intercar connections of homogeneous train. Mechanics of Machines, Mechanisms and Materials. 2019;(2):42-50. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/bopipv.
8. Mohammadi S., Serajian R. Effects of the change in autocoupler parameters on in-train longitudinal forces during brake application. Mechanics & Industry. 2015;16(2):205. https://doi.org/10.1051/meca/2014073.
9. Блохин Е. П., Манашкин Л.А. Динамика поезда (нестационарные продольные колебания). М.: Транспорт, 1982. 222 с. [Blokhin E.P., Manashkin L.A. Train dynamics (non-stationary longitudinal vibrations). Moscow: Transport Publ.; 1982. 222 p. (In Russ.)].
10. Wei W., Zhang Y., Zhang J., Zhao X. Influence of quick release valve on braking performance and coupler force of heavy haul train. Railway Engineering Science. 2023;31:153-161. https://doi.org/10.1007/s40534-022-00301-1.
11. Zhang Y., Wei W., Liu B., Zhang J. The effect of controllable train-tail devices on the longitudinal impulse of the combined trains under initial braking. Railway Engineering Science. 2023;31:172-180. https://doi.org/10.1007/s40534-022-00299-6.
12. Bouchama H. F., Defoort M., Berdjag D., Lauber J. Design of sliding mode observer for the estimation of train car positions and in-train forces. IFAC PapersOnLine. 2021;54(4):98-105. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2021.10.017.
13. Ермоленко И.Ю., Морозов Д.В., Асташков Н.П. Влияние продольных нагрузок на безопасность движения при эксплуатации на горно-перевальных участках пути // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения (Вестник РГУПС). 2021. №2(82). С. 104‒111 [Ermolenko I.Yu., Morozov D.V., Astashkov N.P. Influence of longitudinal loads on traffic safety when operating on mountain passway sections. Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya (Vestnik RGUPS). 2021;(2):104-111. (In Russ.)]. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2021_2_104.
14. Языков В.Н. Численное моделирование динамики поезда в режиме реального времени // Вестник Брянского государственного технического университета. 2015. №2. С. 123–126 [Yazykov V.N. Numerical simulation of train dynamics in real time mode. Bulletin of Bryansk state technical university. 2015;(2):123-126 (In Russ.)]. https://doi.org/10.12737/22912.
15. Gao Gj., Chen W., Zhang J., Dong H., Zou X., Li J., et al. Analysis of longitudinal forces of coupler devices in emergency braking process for heavy haul trains. Journal of Central South University. 2017;24(10): 2449-2457. https://doi.org/10.1007/s11771-017-3656-9.
16. Сахаров П.А. Расчетно-экспериментальный метод исследования продольной динамики поезда // Механика. Исследования и инновации. 2020. №13. С. 128–140 [Sakharov P.A. Calculation and experimental method for train longitudinal dynamics research. Mechanics. Researches and Innovations. 2020;(13):128-140. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/cprezo.
17. Шимановский А.О., Сахаров П.А., Коваленко А.В. Моделирование продольной динамики поезда в среде программного комплекса MSC.ADAMS // Актуальные вопросы машиноведения. 2018. Т. 7. С. 75–78 [Shimanovskiy A.O., Sakharov P.A., Kovalenko A.V. Modeling of train longitudinal dynamics in MSC. ADAMS software. Aktual'nyye voprosy mashinovedeniya. 2018;7:75-78. (In Russ.)]. EDN: https://elibrary.ru/vrueef.
18. Ступин Д.А., Беляев В.И. Исследование влияния энергоемкости поглощающих аппаратов на продольные усилия в наливном поезде // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2016. Т. 75, № 3. С. 154–160 [Stupin D.A., Belyaev V.I. Research of influence of energy consumption of draft gears on longitudinal forces in the tank car train. Russian Railway Science Journal. 2016;75(3):154-160. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2016-75-3-154-160.
19. Исследование продольной нагруженности грузовых вагонов, оснащенных фрикционными поглощающими аппаратами нового исполнения, при переходных режимах движения поезда / А. С. Васильев [и др.] // Вестник Брянского государственного технического университета. 2014. №1. С. 12–17 [Vasiliev A. S., Boldyrev A.P., Keglin B. G., Gurov A.M. Research of freight cars longitudinal loading equipped new frictional absorbing devices. Bulletin of Bryansk state technical university. 2014;(1):12-17. (In Russ.)]. https://doi.org/10.12737/23366.
Review
For citations:
Potakhov E.A. Numerical modelling of train pulling off with incomplete brake release. RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL. 2023;82(4):314-324. (In Russ.) https://doi.org/10.21780/2223-9731-2023-82-4-314-324. EDN: https://elibrary.ru/rpxgyk
Views:
256
.jpg)
Email this article 