Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка комплекса научно-технических решений для моделирования критических нагрузок и анализа динамики возникновения неустойчивых колебаний при движении высокоскоростного железнодорожного подвижного состава

Номер контракта: 14.607.21.0091

Руководитель: Братусь Александр Сергеевич

Должность: заведующий кафедрой

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
высокопроизводительный программный комплекс, высокоскоростные железнодорожные составы, математические модели, поперечные и вертикальные колебания, расчет критических скоростей движения, эффективная диагностика провисания железнодорожного полотна, обеспечение устойчивости и работоспособности рельсового пути высокоскоростного движения, случайные колебания рельсовых составов с нелинейными характеристиками рессорного подвешивания, высокопроизводительные вычисления, разработка новой схемы высокоскоростной тележки.

Цель проекта:
Разработка континуальной модели пути, включающая в себя ММ аномальных вертикальных колебаний, вызванных провисанием шпал ж.д. полотна и ММ автоколебаний, совершаемых в поперечных плоскостях по отношению к продольной плоскости ж.д. пути при высокоскоростном движении; ММ колебаний механической части рельсового состава с оптимизированными параметрами рессорного подвешивания. Исследование на ММ с использованием суперкомпьютерного оборудования (СКО) нелинейных процессов взаимодействия колесной пары с рельсом с учетом эффекта проскальзывания, возникающих при движении колес высокоскоростного состава по рельсовому пути со случайными неровностями и установлены причины потери устойчивости движения ж.д. состава. Новизна: определение критической скорости, при которой возникают неустойчивые поперечные колебания железнодорожного экипажа, характеризуемые появлением множественной поверхности контакта рельса и колеса. ; доказательство возникновения бифуркации Андронова-Хопфа в результате которой возникает устойчивый предельный цикл колебаний; новая схема новой высокоскоростной тележки, выбор оптимальных параметров.

Основные планируемые результаты проекта:
Выделение аномального сигнала колебаний, свидетельствующего о наличии дефекта в балласте или грунте.
Разработка оригинальной методики генерации на ЭВМ многомерного стационарного случайного процесса.
Создание комплекса программ, позволяющих исследовать задачи большой размерности с помощью суперкомпьютерного оборудования.
Получение патента на схему новой тележки для высокоскоростного движения.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Возможность постоянного мониторинга рельсового пути.
Разработка проекта высокоскоростного вагона электропоезда на четырёх одноосных тележках , которая допускает движение при скоростях движения до 432 км/ч.
Использование комплекса программ на базе суперкомпьютерного оборудования для расчета режимов безопасного высокоскоростного движения железнодорожных экипажей.
2. Создание программы, позволяющая получать решения нелинейных контактных задач.Создание программы расчета динамики железнодорожных составов (группы вагонов), которые характеризуются высокой размерностью степеней свободы системы. Все эти задачи представляют новые актуальные проблемы движения высокоскоростных железнодорожных экипажей.
3. В настоящее время в литературе нет публикаций, в которых перечисленные выше проблемы находили адекватное решение.
4. Разработка аналитических методов, создание новых математических моделей. Реализация с использованием суперкомпьютерного оборудования (СКО) нелинейных процессов взаимодействия колесной пары с рельсом с учетом эффекта проскальзывания, возникающих при движении колес высокоскоростного состава по рельсовому пути со случайными неровностями и установлены причины потери устойчивости движения ж.д. состава.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Возможность постоянного мониторинга рельсового пути.
Разработка проекта высокоскоростного вагона электропоезда на четырёх одноосных тележках , которая допускает движение при скоростях движения до 432 км/ч.
Использование комплекса программ на базе суперкомпьютерного оборудования для расчета режимов безопасного высокоскоростного движения железнодорожных экипажей.
2. Возможность постоянного мониторинга рельсового пути основывается на выделении анормальных колебаний, вызванных дефектом пути и балласта. На основании характера анормальных колебаний можно выделить опасные участки пути с помощью датчиков, которые закреплены на подвижном составе. При этом сокращается время, которое тратится на поиск дефектов пути. Внедрение новой тележки позволит использовать её для высокоскоростных экипажей. Критическая скорость тележки (432 км/ч) значительно выше, чем у тележек, которые используются в настоящее время.

Текущие результаты проекта:
Изучение сравнительных характеристик колебания шпал в различных моделях пути; доказательство возникновения бифуркации Андронова-Хопфа в результате которой возникает устойчивый предельный цикл колебаний; новая схема высокоскоростной тележки и оптимальные параметры для нее.
Исследование влияния параметров системы на критическую скорость движения.
Исследование нестационарных случайных колебаний рельсового экипажа.
Реализация программы расчетов нелинейных процессов взаимодействия колесной пары с колесом на основе суперкомпьютерного оборудования.