Дослідження температурного режиму роботи пневматичної ресори швидкісного рухомого складу залізниці

Автор(и)

  • А.Я. Кузишин Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів; Львівський науково-дослідний інститут судових експертиз, м. Львів.

DOI:

https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-298-12-88-95

Ключові слова:

швидкісний рухомий склад, пневматична ресора, тепловий процес, температура, швидкість руху, нерівність рейкової колії

Анотація

Зростання швидкостей руху рухомого складу залізниць зумовлює підвищення вимог до надійності елементів пневматичного підвішування, зокрема гумокордних оболонок пневматичних ресор, термічний стан яких суттєво впливає на їх довговічність та експлуатаційні характеристики. У роботі наведено результати комплексного дослідження температурного режиму роботи пневматичної ресори швидкісного рухомого складу за умов дії змінних експлуатаційних навантажень. Розглянуто особливості зміни температури повітря в пневматичній ресорі під час термодинамічних процесів стиснення та розширення, що виникають унаслідок вертикальних коливань кузова та візків швидкісного рухомого складу. Проаналізовано вплив експлуатаційних факторів на перебіг теплових процесів у пневматичній ресорі, а також встановлено закономірності зміни температурних коливань повітря залежно від швидкості руху, амплітуди вертикальної нерівності рейкової колії та завантаженості кузова. Дослідження виконано на основі термодинамічної моделі роботи пневматичної ресори. Проведено порівняльний аналіз температурного режиму в режимах тари та брутто, визначено максимальні значення зміни температури повітря та оцінено їх відносну різницю. Встановлено, що різниця у максимальній зміні температури повітря між зазначеними режимами не перевищує 5,5 %, що свідчить про незначний вплив маси кузова на температурний режим роботи пневматичної ресори. Отримані результати можуть бути використані для уточнення умов теплової роботи гумокордної оболонки пневматичної ресори, а також під час подальших досліджень динамічних показників системи пневматичного ресорного підвішування швидкісного рухомого складу залізниці. Практичне впровадження отриманих результатів забезпечує підвищення надійності та довговічності пневматичних ресор шляхом стабілізації їх температурного режиму й зниження термічного навантаження на гумокордну оболонку. Застосування отриманих даних дозволяє здійснювати обґрунтовану оцінку технічного стану пневматичних ресор, оптимізувати періодичність і обсяги технічного обслуговування, а також мінімізувати ймовірність відмов окремих елементів під час високошвидкісного руху. Це є важливим чинником забезпечення надійної, безперебійної та безпечної експлуатації залізничного транспорту.

Посилання

1. Божок Н. О. Напрямки впровадження швидкісних пасажирських перевезень в Україні // Проблеми економіки транспорту: зб. наук. пр. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. 2013. № 5. С. 46–56.

2. Kuzyshyn A., Sobolevska J., Kostritsa S., Batig A., Boiarko V. Mathematical modeling of the second stage of spring suspension of high-speed rolling stock // AIP Conference Proceedings. 2023. Vol. 2684, no. 1. Art. 020007. https://doi.org/10.1063/5.0120402

3. Kuzyshyn A., Kovalchuk V., Royko Y., Kravets I., Sobolevska Y., Boikiv M. Methodology for evaluating the dynamic parameters of the rubber-cord shell of a high-speed rolling stock pneumatic spring in the wheel–frog interaction of a railroad switch // Archives of Transport. 2025. Vol. 73, no. 1. P. 35–52. https://doi.org/10.61089/aot2025.v5vdb115

4. Mazzola L., Berg M. Secondary suspension of railway vehicles – air spring modelling: Performance and critical issues // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2012. Vol. 228, no. 3. P. 225–241.

5. Oda N., Nishimura S. Vibration of air suspension bogies and their design // Bulletin of JSME. 1970. Vol. 13, no. 55. P. 43–50.

6. Pellegrini C., Gherardi F., Spinelli D., Saporito G., Romani M. Wheel–rail dynamic of DMU IC4 car for DSB: Modeling of the secondary air springs and effects on calculation results // Vehicle System Dynamics. 2006. Vol. 44, suppl. 1. P. 433–442. https://doi.org/10.1080/00423110600872960

7. Aizpun M., Vinolas J., Alonso A. Using the stationary tests of the acceptance process of a rail vehicle to identify the vehicle model parameters // Journal of Rail and Rapid Transit. 2013. Vol. 228, no. 4. P. 408–421. https://doi.org/10.1177/0954409713478592

8. Berg M. A three-dimensional air spring model with friction and orifice damping // Vehicle System Dynamics. 1999. Vol. 33, suppl. 1. P. 528–539. DOI: https://doi.org/10.1080/00423114.1999.12063109.

9. Docquier N., Fisette P., Jeanmart H. Multiphysic modelling of railway vehicles equipped with pneumatic suspensions // Vehicle System Dynamics. 2007. Vol. 45, no. 6. P. 505–524. https://doi.org/10.1080/00423110601050848

10. Sihong Z., Jiasheng W., Ying Z. Research on theoretical calculation model for dynamic stiffness of air spring with auxiliary chamber // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. 2008. P. 2–7. DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2008.4677717

11. Li H., Guo K., Chen S., Wang W., Cong F. Design of stiffness for air spring based on ABAQUS // Mathematical Problems in Engineering. 2013. Art. ID, P. 1–5. http://dx.doi.org/10.1155/2013/528218

12. Weimin Y., Canhui C., Yaling C., Yansha R. Finite element analysis of an air spring for automobile suspension // Journal of Beijing University of Chemical Technology. 2004. Vol. 31, no. 1. P. 105–109.

13. Wenku S., Wan J., Ying H., Weimin Y., Hao Y., Zubin L. Finite element analysis of an air spring concerning initial pressure and parameters of cord fabric layer // Asia-Pacific Conference on Computational Intelligence and Industrial Applications (PACIIA). 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/PACIIA.2009.5406380

14. Sun J. Calculation of vertical stiffness of air spring with FEM // 4th ANSA & μETA International Conference. 2011. P. 68–72.

15. Kuzyshyn A., Kovalchuk V., Sysyn M., Sobolevska Y. Influence of the geometric parameters of the connecting pipeline on the stiffness and damping of the pneumatic spring suspension at high-speed rolling stock // Vehicle System Dynamics. 2024. P. 1–22. https://doi.org/10.1080/00423114.2024.2425022

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-01-29