Способ прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого подвижного состава железных дорог Российский патент 2023 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается способов прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого подвижного состава железных дорог, в частности, внешнего шума, возникающего в зоне контакта колесо-рельс.

Шумовые характеристики транспортных потоков являются основными исходными данными для выполнения по действующим нормативно-техническим документам акустических расчетов по оценке шумового режима в помещениях жилых и общественных зданий и на территориях жилой застройки, прилегающих к улично-дорожной сети городов и других населенных пунктов, к автомобильным и железным дорогам, а также к открытым линиям метрополитена.

Основными шумовыми характеристиками транспортных потоков являются эквивалентный и максимальный уровни звука.

Известен метод проведения измерений шумовых характеристик, в котором в качестве максимального уровня звукового потока железнодорожных поездов принимается среднемаксимальный уровень звука, рассчитанный на основе зафиксированных максимальных уровней звука отдельных поездов за временной интервал наблюдения (ГОСТ 20444-2014. Межгосударственный стандарт «Шум. Транспортные потоки. Методы определения шумовой характеристики», стр. 7).

Недостатком указанного метода является невозможность прогнозирования максимального уровня внешнего шума, возникающего в зоне контакта колесо-рельс проектируемого подвижного состава при прохождении кривых участков пути.

Известен метод измерения внешнего шума железнодорожного подвижного состава, при котором во время движения подвижного состава по прямому участку пути измеряют и регистрируют наибольший уровень звука, (ГОСТ 26918-86 «Шум. Методы измерения шума железнодорожного подвижного состава», стр. 6-9).

Недостатком указанного метода является невозможность прогнозирования максимального уровня внешнего шума, возникающего в зоне контакта колесо-рельс проектируемого подвижного состава при прохождении кривых участков пути.

Известен метод измерения внешнего шума железнодорожного подвижного состава, принятый за прототип, в котором в качестве результатов испытаний принимают среднее арифметическое значение трех измерений из каждой группы измерений, округленное до ближайшего целого значения. Указанный метод позволяет создать базу данных на существующий подвижной состав (ГОСТ 32203-2013. «Железнодорожный подвижной состав. Акустика. Измерение внешнего шума», стр. 9-11).

Недостатком указанного метода является невозможность прогнозирования максимального уровня внешнего шума, возникающего в зоне контакта колесо-рельс проектируемого подвижного состава при прохождении кривых участков пути.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание малошумного подвижного состава за счет реализации возможности прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого подвижного состава железных дорог и, при необходимости, снижение максимального уровня внешнего шума путем внесения изменений в конструкцию проектируемого подвижного состава.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого подвижного состава железных дорог, заключающемся в формировании базы данных по измеренным значениям максимального уровня внешнего шума действующих единиц подвижного состава, максимальный уровень внешнего шума измеряют на расстоянии не более 1 м от уровня верха головки рельса при проходе действующих единиц подвижного состава перед испытателем на опытном кривом участке пути малого радиуса, по полученным результатам формируют базу данных, включающую величины скоростей передвижения и значения коэффициентов трения на поверхностях головок рельсов, контактных с колёсами тележек действующих единиц подвижного состава, затем методом компьютерного моделирования определяют момент сопротивления повороту тележки с учётом только влияния сил крипа в зонах контакта колёс с рельсами, после чего при различных режимах движения и разной нагруженности действующих единиц подвижного состава строят графики зависимости максимального уровня внешнего шума действующих единиц подвижного состава от момента сопротивления повороту тележки в заданной кривой, на указанные графики наносят значения момента сопротивления повороту тележки проектируемой единицы подвижного состава, полученные методом компьютерного моделирования, определяют максимальный уровень внешнего шума проектируемой единицы подвижного состава и, при превышении полученных значений по сравнению со значениями максимального уровня внешнего шума действующего подвижного состава, вносят изменения в конструкцию тележки проектируемой единицы подвижного состава еще на этапе ее проектирования.

Изобретение поясняется чертежами:

- на фиг. 1 изображены графики зависимости максимального уровня внешнего шума от момента сопротивления повороту тележки действующего подвижного состава: для грузовых вагонов в груженом (график А) и в порожнем (график В) состояниях, а для локомотивов – в режиме тяги (график А') и в режиме выбега (график В');

- на фиг. 2 изображена схема тележки тепловоза с силами крипа в зонах контакта колес с рельсами и суммарным моментом сопротивления повороту тележки, возникающими при прохождении кривой.

При проведении компьютерного моделирования прохождения подвижным составом кривой в каждой колесной паре тележки подвижного состава определяют силы крипа К₁…К_n, возникающие в зонах контакта колёс с рельсами (фиг.2) при заданных коэффициентах трения на поверхностях головок рельсов, контактных с колёсами тележки и заданных скоростях. После чего определяют величину момента сопротивления Мс повороту тележки подвижного состава для различных состояний грузовых вагонов и режимов ведения локомотивов. Строят графики (фиг.1) зависимости максимального уровня внешнего шума Lmax действующего подвижного состава от моментов сопротивления Мс повороту тележки в кривой заданного радиуса.

Для проектируемого подвижного состава полученные методом компьютерного моделирования значения моментов Мс' сопротивления повороту тележки при заданных коэффициентах трения на поверхностях головок рельсов, контактных с колёсами тележки и заданных скоростях прохождения кривой наносят на графики зависимости максимального уровня шума Lmax от момента сопротивления Мс повороту тележки действующего подвижного состава для грузовых вагонов в груженом (график А) и в порожнем (график В) состояниях, а для локомотивов – в режиме тяги (график А') и в режиме выбега (график В'). Определяют максимальный уровень шума Lmax' проектируемого подвижного состава. Сравнивают величины Lmax и Lmax'.

Реализацию способа рассмотрим на примере прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого тепловоза в кривом участке пути малого радиуса, например радиусом 300 м, заметно влияющим на максимальные значения уровня внешнего шума подвижного состава. Для этого необходимо сформировать базу данных по максимальному уровню внешнего шума Lmax, измеряемого на расстоянии не более 1 м от уровня верха головки рельса для аналогичных тепловозов при прохождении ими опытного участка кривой радиусом 300м, с заданными скоростями прохождения кривой, например, V₁=30 км/ч и V₂=70 км/ч с зафиксированными коэффициентами трения на контактных с колёсами тележки локомотива поверхностях головок рельсов в режимах тяги (график А') и выбега (график В') (см. фиг.1).

В дальнейшем сформированная база данных может применяться постоянно при проектировании новых единиц подвижного состава.

В программный продукт, например «UM» вводят значения параметров ходовых частей тележек проектируемого тепловоза и такие параметры, как радиус кривой пути, равный, например, 300 м, возвышение рельсов в кривой, величины скоростей прохождения кривой, например, V₁=30 км/ч и V₂=70 км/ч и коэффициенты трения на поверхностях головок рельсов в зонах контакта с колёсами тепловоза, также задаются режимы тяги и выбега тепловоза. В результате проведённого моделирования получают значения сил крипа К' в контактных зонах колёс с рельсами и суммарные моменты Мс' сопротивления повороту тележки (фиг.2) в указанных режимах прохождения кривой пути. Затем полученные значения моментов сопротивления повороту тележки при скоростях прохождения кривой V₁=30 км/ч и V₂=70 км/ч в режимах тяги (график А') и выбега (график В') наносят на графики зависимости максимального уровня шума Lmax аналогичных тепловозов от момента сопротивления Мс повороту тележки, построенные на основании значений уже имеющейся базы данных на существующие тепловозы. После чего определяют уровень максимального внешнего шума проектируемого тепловоза при данном типе тележки и, в случае необходимости, вносят предложения о внесении возможных изменений в конструкцию ходовой части с целью снижения максимального уровня внешнего шума Lmax' при его значениях, превышающих значения Lmax базы данных аналогичных тепловозов.

Использование изобретения позволит еще на стадии проектирования определить максимальный уровень внешнего шума проектируемой единицы подвижного состава и, при необходимости, снизить его путем внесения изменений в конструкцию ходовой части.

Изобретение относится к методам прогнозирования уровня внешнего шума подвижного состава. В способе формируют базу данных по измеренным значениям максимального уровня внешнего шума действующих единиц подвижного состава, на расстоянии не более 1 м от уровня верха головки рельса измеряют максимальный уровень внешнего шума действующих единиц подвижного состава при проходе перед испытателем на опытном кривом участке пути малого радиуса. По полученным результатам формируют базу данных, включающую величины скоростей передвижения и значения коэффициентов трения на поверхностях головок рельсов, контактных с колёсами тележек действующих единиц подвижного состава. Посредством моделирования определяют момент сопротивления повороту тележки с учётом только влияния сил крипа в зонах контакта колёс с рельсами, после чего при разных режимах движения и нагруженности действующих единиц подвижного состава строят графики зависимости максимального уровня внешнего шума действующих единиц подвижного состава от момента сопротивления повороту тележки в заданной кривой, на указанные графики наносят значения момента сопротивления повороту тележки проектируемой единицы подвижного состава, определяют максимальный уровень внешнего шума проектируемой единицы подвижного состава и, в случае необходимости, вносят изменения в конструкцию тележки проектируемой единицы подвижного состава еще на этапе ее проектирования. Достигается возможность прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого подвижного состава. 2 ил.

Способ прогнозирования максимального уровня внешнего шума проектируемого подвижного состава железных дорог, заключающийся в формировании базы данных по измеренным значениям максимального уровня внешнего шума действующих единиц подвижного состава, отличающийся тем, что максимальный уровень внешнего шума измеряют на расстоянии не более 1 м от уровня верха головки рельса при проходе действующих единиц подвижного состава перед испытателем на опытном кривом участке пути малого радиуса, по полученным результатам формируют базу данных, включающую величины скоростей передвижения и значения коэффициентов трения на поверхностях головок рельсов, контактных с колёсами тележек действующих единиц подвижного состава, затем методом компьютерного моделирования определяют момент сопротивления повороту тележки с учётом только влияния сил крипа в зонах контакта колёс с рельсами, после чего при разных режимах движения и нагруженности действующих единиц подвижного состава строят графики зависимости максимального уровня внешнего шума действующих единиц подвижного состава от момента сопротивления повороту тележки в заданной кривой, на указанные графики наносят значения момента сопротивления повороту тележки проектируемой единицы подвижного состава, полученные методом компьютерного моделирования, определяют максимальный уровень внешнего шума проектируемой единицы подвижного состава и, при превышении полученных значений по сравнению со значениями максимального уровня внешнего шума действующего подвижного состава, вносят изменения в конструкцию тележки проектируемой единицы подвижного состава еще на этапе ее проектирования.