Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Целью работы является повышение эффективности управления транспортными средствами, поэтому помимо синтеза модели приведен пример анализа динамики современного пассажирского электровоза ЭП10. В качестве предмета работы выступают математические модели, отражающие динамику вертикального движения транспортного средства с учетом нелинейного преобразования углового движения колеса в поступательное движение центра масс колеса. Рассматривается контакт колеса и дороги. Представлен синтез модели, отражающей динамику вертикальных колебаний транспортного средства. От известных моделей приведенная в данной статье отличается тем, что в ней учтена динамика углового движения. Таким образом, полученная модель связана с координатами состояния углового движения ко-леса. Результаты анализа представлены фазовыми портретами, отражающими динамику вертикального движения центра масс колеса, а также динамику вертикальных колебаний кузова. Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод. Существует связь между динамикой вертикального и углового движения в транспортном средстве. Как следствие, скорость углового движения влияет на длину площадки контакта колеса с дорогой (рельсом). Результаты могут быть применены при синтезе систем управления транспортными средствами, учитывающих выявленную связанность.
динамика транспортного средства, площадка контакта, вертикальные колебания транспортного средства
Введение. В настоящее время довольно остро стоит проблема удешевления железнодорожных и автотранспортных
перевозок. Существенно сократить издержки в этой сфере позволит проектирование современных систем автоматиче-ского управления транспортными средствами, в контуре управления которыми нет человека. Для современных слож-ных динамических транспортных систем принципиальное значение приобретают вопросы построения моделей, опи-сывающих контактное взаимодействие колеса и дороги в координатах состояния системы управления [1–5]. Для син-теза систем управления транспортным средством необходимо решить ряд проблем — в частности, проблему учет влияния динамики вертикальных колебаний центров масс транспортного средства на тяговые и скоростные характе-ристики процесса управления.
1. Лапшин, В. П. Модель связи вертикальных деформаций с возникновением циркуляционных сил в системах «колесо — рельс» / В. П. Лапшин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 2, № 8 (59). — С. 1424–1431.
2. Туркин, И. А. Модель связи упруго-вязкого смещения поверхности колеса относительно рельса с тяговыми характеристиками / И. А. Туркин, С. В. Носачев, В. П. Лапшин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2012. — Т. 12, № 5 (66). — С. 40–49.
3. Заковоротный, В. Л. Проблемы динамики транспортных трибосистем / В. Л. Заковоротный, В. А. Шапова-лов // Сборка в машиностроении, приборостроении. — 2005. — № 12. — С. 19–24.
4. Заковоротный, В. Л. Исследование комплексного коэффициента трения / В. Л. Заковоротный, В. А. Шапо-валов // Трение и износ. — 1987. — Т. 9. — № 12. — С. 722–728.
5. Заковоротный, В. Л. Исследование динамических характеристик машины с учетом нелинейности процессов трения / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Трение и износ. — 1986. — Т. 7, № 4. — С. 681–685.
6. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса / У. Дж. Харрис [и др.]. — Москва : Интекст, 2002. — 408 с.
7. Теория электрической тяги / В. Е. Розенфельд [и др.]. — Москва : Транспорт, 1995. — 294 с.
8. Яценко, H. H. Поглощающая и сглаживающая способность шин / H. H. Яценко. — Москва : Машинострое-ние, 1978. — 131 с.
9. Жуков, A. B. Исследование колебаний автомобилей при переезде неровностей на режимах торможения или разгона / A. B. Жуков // Автомобильная промышленность. — 1973. — № 2. — С. 21–25.
10. Поросятковский, В. А. Исследование параметров вертикальных колебаний автомобильной шины и их влияние на сопротивление качению колеса по грунту : дис. … канд. техн. наук / В. А. Поросятковский. — Киев, 1974. —217 с.
11. Смирнов, Г. А. Теория движения колесных машин / Г. А. Смирнов. — Москва : Машиностроение, 1990. —352 с.
12. Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. — Москва : Машиностроение, 1967. — 359 с.
13. Крагельский, И. В. Фрикционные автоколебания / И. В. Крагельский, Н. В. Гитис. — Москва: Наука, 1987. — 182 с.
14. Interrelation between tribosystem evolution and parameters of dynamic friction system // V. L. Zakovorotny [et al.] // Journal of Friction and Wear. — 1998. — Т. 19. — № 6. — P. 54–64.
15. Zakovorotny, V. L. Mathematical modelling and control of the evolution of dynamic systems interacting with me-dium / V. L. Zakovorotny, Nguyen Dong Anh, Pham Dinh Tung // Vietnam Journal of Mechanics. — 2011. — Vol. 33, № 3. — P. 148–161.
16. Kuznetsov, E. A. Effect of Fluid Lubricant on the Contact Characteristics of Rough Elastic Bodies in Compression / E. A. Kuznetsov // Wear. — 1985. — Vol. 157. — P. 177–194.
17. Ben-David, O. Slip-Stick and the Evolution of Frictional Strength / O. Ben-David, S. M. Rubinstein, J. Fineberg // Nature. — 2010. — V. 463, № 7277. — P. 76–79.
