tech-2022_04(97)

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Примем алгоритм пузырьковой сортировки [16] На основе алгоритма пузырьковой сортировки к представленной в таблице №2 тепловой карте: мы получили следующий результат. В данном случае выигрыш во времени достигает 25%. Рисунок 3. Тепловая карта склада после оптимизации Подобные сортировки следует производить по- Но даже если рассматривать участки изолиро- стоянно, основываясь на ежеквартальных, ежеме- ванно друг от друга, то используя даже базовые сячных, и даже ежедневных данных, если речь идет метрики и алгоритмы можно значительно ускорить о товарах с небольшим периодом переработки. процесс доставки груза или уменьшения затрат на Применять оптимизационные подходы к цепи поста- его транспортировку. В данной работе был показан вок необходимо на каждом из ее участков, особенно один из возможных вариантов оптимизации склад- эффективно это проявляет себя при условии, что вся ского пространства. Применённый один из наиболее цепь контролируется одно компанией, в таком случае эффективных алгоритмов сортировки двумерного объем данных информационного потока открывает массива данных на складе позволил получить выиг- огромные возможности для оптимизации процесса рыш в производительности почти на 25%, по сравне- нию с базовым, случайным хранением товаров, т.е. [9,14,15]. выигрыш во времени составил 7000 часов (22000 часов работы склада против 29000). Список литературы 1. Миротин Л.Б. Эффективная логистика / Л.Б. Миротин, Э. Ташбаев, О.Г. Порошина. — М. : \"Экзамен\", 2002. - 160 с. 2. Логистика: Учебник / А.М. Гаджинский. - 20-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К*», 2012. - 484 с. 3. Бауэрсокс Д., Клосс Д. Логистика. Интегрированная цепь поставок. – М.: Олимп-Бизнес, 2010. – 640 с. 4. Григорьев М.Н., Уваров С.А., Ткач В.В. Коммерческая логистика. Теория и практика. – М.: Юрайт, 2012. – 490 с. 5. Джеймс С.Джонсон, Дональд Ф.Вуд, Дэниел Л.Вордлоу, Поль Р.Мерфи-мл. Modern logistics (Современная логистика). Учебное пособие. – М.: “Вильямс”, 2015. 6. Дыбская В.В. Управление складированием в цепях поставок. 2009. 7. Бутаев Ш.А., Мирзааҳмедов Б.М., Жўраев М.Н., Дўрмонов А.Ш., & Баҳодиров, Б. (2009). Ташиш жараёнларини моделлаштириш ва оптималлаштириш. Т.: ФАН, 268. 8. Саматов Г.А. Инновационное развитие автомобильного транспорта. – Т.: «Ўзбекистон Миллий энциклопедияси» Давлат илмий нашриёти, 2011.– 256 б.; 9. Жураев М.Н., Омонов Б.Ш., Кенжаев С.Н. Формирование моделей управления объемами перевозок в соот- ветствии с потребностями потребителей // Universum: технические науки : электрон.научн. журн. 2021. 5(86). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11803 10. Juraev Muxiddin, Yusufkhanov Zokirkhon, & Akhmedov Dilmurod (2022). MODELING THE SYSTEM OF VEHICLE AND DRIVER ACTIVITY. Universum: технические науки, (1-3 (94)), 71-73. 11. Shermukhamedov A.A., Kuziev A.U. Solution of the problem of optimal distribution of cargo flows in the region and the development of its transport network/ International Journal of Mechanical and Production Engineering Re- search and Development (IJMPERD) ISSN (P): 2249–6890; ISSN (E): 2249–8001 Vol. 10, Issue 3, Jun 2020, 11337- 11348. 12. Shermukhamedov Abdulaziz Adilkhakovich, & Juraev Mukhiddin Nortojievich (2019). Combinatory method of def- inition of discrete decisions of the problem of rational distribution of vehicles on radial routes. European science review, (3-4), 118-123. 12

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 13. Gwynne Richards, Warehouse Management: A Complete Guide to Improving Efficiency and Minimizing Costs in the Modern Warehouse. 2011. 14. Жураев М.Н. Ахмедов Д.Т. Мустанов О.Г. Юсуфхонов З.Ю. (2022). ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СОСТОЯНИЯ ДОРОЖНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ НА ХАРАКТЕР КООРДИНАЦИОННОЙ МОДЕЛИ // Universum: технические науки 2(95). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13179 (дата обращения: 18.03.2022). 15. Yuldoshev Davron, Abdullaev Botir, Yusufkhonov Zokirkhon, & Muminov Tulkin (2022). DETERMINING THE IMPACT OF WEATHER INDICATORS ON PASSENGER TRAFFIC IN PUBLIC TRANSPORT. Universum: технические науки, (1-3 (94)), 64-70. 16. Introduction to Algorithms. Thomas H. Cormen, 1989. 17. Warehouse Management: A Complete Guide to Improving Efficiency and Minimizing Costs in the Modern Warehouse. Gwynne Richards, 2011. 13

№ 4 (97) апрель, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13401 КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНА С СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ. ЧАСТЬ VI Джаббаров Шухрат Батирович канд. техн. наук, доцент кафедры Транспортно-грузовые системы Ташкентского государственного транспортного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Саидивалиев Шухрат Умарходжаевич канд. техн. наук, доцент кафедры Транспортно-грузовые системы Ташкентского государственного транспортного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Ортиков Мироншох Содикович д-р философии по техническим наукам (PhD), Ташкентского государственного транспортного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент Икрамова Диёра Закировна ассистент кафедры Транспортно-грузовые системы Ташкентского государственного транспортного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] A CRITICAL ANALYSIS OF THEORETICAL POSITIONS OF MOVEMENT OF THE CARRIAGE ON THE INCLINE MARSHALING HUMP. PART VI Shukhrat Djabbarov PhD, assistant professor of Departament Transport cargo systems at Tashkent State Transport University (ТSTU), Republic of Uzbekistan, Tashkent Shukhrat Saidivaliev PhD, assistant professor of Departament Transport cargo systems at Tashkent State Transport University (ТSTU), Republic of Uzbekistan, Tashkent Mironshokh Ortikov Ph.D. (Tech.) Assistant professor Tashkent State Transport University (ТSTU), Republic of Uzbekistan, Tashkent Diyora Ikramova Assistant of Departament «Transport cargo systems» at Tashkent State Transport University (ТSTU), Republic of Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНА С СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ. ЧАСТЬ VI // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Джаббаров Ш.Б. [и др.]. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13401

№ 4 (97) апрель, 2022 г. АННОТАЦИЯ В статье исследованы движения вагона по наклонной плоскости с идеальной и неидеальной поверхностями. Доказано, что для неидеальных связей формулы, используемые для равномерного ускоренного движения, не приме- нимы для свободного падения. ABSTRACT The article examines the movement of the car on an inclined plane with ideal and non-ideal surfaces. It is proved that for non-ideal relations of the formulas used for the uniform accelerated motion, are not applicable for free fall. Ключевые слова: железная дорога, станция, сортировочная горка, вагон, идеальные и неидеальные поверхности, неточность существующих теоретических положений. Keywords: railway, station, marshalling hump, car, ideal and non-ideal surfaces, the inaccuracy of the existing theoretical assumptions. ________________________________________________________________________________________________ В настоящей статье, как и в [1 – 4], будут обсуж- В соответствии с этим, ниже попытаемся доказать дены основные аспекты существующего [5 – 34] и математическими выражениями, сопровождая их при- предлагаемого методов расчетов сортировочных го- мерами расчётов, что на скоростных участках горки рок. происходят качение колес колёсных пар с одновремен- ным скольжением, а в зонах затормаживания на участ- Ознакомившись с содержанием статьи [4], в кото- ках тормозных позиций – чистое скольжение колеса по рой отмечено, что «содержание статьи [2] в [3] рас- рельсам и разъяснить эти отличия более подробно так, смотрено без должного внимания и ответы даны без чтобы они были доступны авторам статьи [4]. серьёзного обоснования», приведем подробные контраргументы на основные доводы, указанные в [2, В [4] отмечено, что «Если авторы [1] считают, что 4]. Однако, допускаем, что многие контраргументы, колеса вагонов «скользят» по рельсам и это не проти- описанные в [2], могут быть и спорными, корректными воречит теории движения колеса по железнодорож- и/или справедливыми (см., например, предпоследний ному пути, то это следует доказать, разъяснить это от- абзац третьей колонки на стр. 22; последний абзац в личие от общепринятого понимания» (см. последнюю первой колонке, первый абзац в средней колонке, пер- колонку на стр. 36 в [4]). вый, третьи и четвёртые абзацы в последней колонке на стр. 23; последний абзац первой колонки и со вто- В соответствии с этим, ниже попытаемся доказать рого по четвёртые абзацы в последней колонке на стр. математическими выражениями, сопровождая их при- 24 в [2]). Вместе с тем, контраргументы в защиту еди- мерами расчётов, что на скоростных участках горки ниц измерения удельного сопротивления w (см. сред- происходят качение колес колёсных пар с одновремен- нюю и последнюю колонки на стр. 23 в [2]) в системе ным скольжением, а в зонах затормаживания на участ- единиц МКГСС, не рекомендованных к использова- ках тормозных позиций – чистое скольжение колеса по нию ещё в начале 60-х годов прошлого века) в виде рельсам и разъяснить эти отличия более подробно так, кг/т, кгс/тс [и др.] и использованные в XXI веке вместо чтобы они были доступны авторам статьи [4]. международной системы единиц измерения СИ для решения прикладных инженерных задач, на наш О динамике заторможенного вагона на участках взгляд, как то недопустимо, поскольку при решении тормозных позиций инженерных задач нельзя выбрать произвольную еди- ницу измерения. До настоящего времени динамика заторможен- ного вагона на участках тормозных позиций доста- Считаем, что любые научные работы, включая [1 точно не изучена. Поэтому считаем целесообразным – 34], могут иметь спорные моменты, неверные сужде- отметить следующие рассуждения о важности регули- ния, толкования и всякие «домыслы», требующие об- рования скоростей в зонах затормаживания вагона (ЗТ) суждений среди специалистов. на участках тормозных позиций (ТП). Согласно [6], сортировочные горки большой мощности (ГБМ) обо- Исходя из этого, отметим полезность научной дис- рудуются вагонными замедлителями различных типов куссии по методике конструктивных и технологиче- [29], которые являются основными тормозными сред- ских расчетов сортировочной горки, начатой на стра- ствами (ТС) для регулирования скоростей скольжения ницах журнала «Бюллетень транспортной информа- вагонов. При этом потребуется осуществлять тормо- ции». жение двух видов – интервальное и прицельное (целе- вое) (см. стр. 145 в [6]). Последовательно и, по возможности, более обсто- ятельно рассмотрим некоторые аргументы [2, 4] о не- Интервальное торможение обеспечивает необхо- обоснованной критике существующих методов рас- димые интервалы между вагонами для безопасного чета сортировочных горок. прохождения их по стрелочным переводам и тормоз- ным устройствам в пределах спускной части. В [4] отмечено, что «Если авторы [1] считают, что колеса вагонов «скользят» по рельсам и это не проти- Прицельное (целевое) торможение позволяет ре- воречит теории движения колеса по железнодорож- гулировать скорость движения вагона в зависимости ному пути, то это следует доказать, разъяснить это от- от расстояния, которое он должен пройти на подго- личие от общепринятого понимания» (см. последнюю рочном парке. колонку на стр. 36 в [4]). Далее в [6] описаны разнообразные факторы (ходовые свойства вагонов, сила тяжести вагонов, требуемой дальности их пробега, наличие кривых и 15

№ 4 (97) апрель, 2022 г. стрелок по маршруту следования по профилю горки, в) теоремы об изменении кинетической энергии условий погоды, а также человеческий фактор, т.е. ра- для несвободной материальной точки в конечной бота дежурных по горке), влияющие на сложность тор- форме (3-й способ) (см. стр. 315 в [34], [45]; можения вагонов на сортировочных горках, назначе- ние и важность применения каждой тормозной пози- с) теоремы об изменении количества движения ций (1ТП, 2ТП и 3ТП). точки (4-й способ) (см. стр. 159 в [34], §4.4.1 в [47]). Как видно, все то, что накоплено (имеется в виду Покажем 1-й способ решение задачи. Математи- технология работы сортировочной горки) за предыду- чески опишем движение вагона в зоне затормажива- щие годы [5 – 10, 13 – 15, 19 – 33], являются весьма ния (ЗТ) на участках ТП сортировочной горки, со- важными и полезными при исследовании динамики гласно принципу Даламбера для абсолютного движе- скатывания вагонов на горках, кроме аналитических ния твёрдого тела [35, 42, 45, 47] в проекциях на ось и/или эмпирических формул, широко используемых Ox’ инерциальной («неподвижной») системы отсчёта при горочных расчётах. При этом, более спорными яв- Ox’y’z’ (см. рис. 12), в виде (см. формулу (4.57) в [47]): ляются формулы, применяемые при расчётах скорости скольжения вагона на тормозных позициях [5 – 10, 13 nn (1) – 15, 19 – 33], корректность вывода которых вызывают возражений.  MCвaабс.x = Fkex + Rkex , k =1 k =1 До сих пор авторы статьи [1, 3] считали решение транспортной задачи по определению времени движе- где MCв и aабс.x – масса вагона с грузом и проекция аб- ния и пути торможения заторможенного вагона на участках тормозных позиций трудноразрешимой зада- солютного ускорения центра масс вагона в инерциаль- чей (см. для примера [47, 70, 71]). В статьях авторов [2, 4], как и в существующей методике горочных кон- ной («неподвижной») системе отсчёта Ox’y’z’; структивных и технологических расчётов в [5 – 10, 13 – 15, 19 – 33] такая задача решена с использованием n понятия «мощности тормозных позиций» ошибочна (см. вычитаемое в формуле (4) в [4], формулы (64) –  Fkex – сумма проекции всех внешних сил Fke (е (66) в [6]). Здесь ошибка состоит в использовании фор- мулы свободного падения тела (3), применимой только k =1 для идеальной связи. франц. exterieur – внешний) на неподвижную ось Ox’ Принятые допущения. Предположим, что любые (см. систему (35)); точки вагона, включая его центр масс Св и центр масс С колёсных пар, в зонах затормаживания (ЗТ) на участ- n ках тормозных позиций (1ТП, 2ТП и 3ТП) (в дальней- шем – в зонах затормаживания на участках ТП) будут  Rkex – сумма проекции всех реактивных сил (ре- двигаться с одинаковыми скоростями, равными скоро- сти входа вагона vвх.1т = vк в эту зону, т.е. vCв = vC = vвх.1т k =1 = vк = const > 0 (см. рис. 13) относительно инерциаль- ной («неподвижной») системы отсчёта Ox’y’z’ (см. акции связей) Rke на неподвижную ось Ox’. рис. 13). Поэтому движение вагона с грузом G в зонах В последнем выражений обозначено: затормаживания (ЗТ) можно рассматривать как движе- ние системы материальных точек, предполагая всю его nn массу Mв сосредоточенной в его центре масс Св. При  Fkex = Fxi ; этом за начало отсчёта неподвижной системы отсчёта Rkex = −Fсi . Ox’y’z’ примем то положение, в котором находилась точка Cв вагона в начале его затормаживания (см. рис. k =1 k =1 13). Поэтому за начало отсчёта времени, т.е. за началь- ный момент t = 0, возьмем момент начала затормажи- Принимая во внимание последние равенства, пе- вания вагона, движущегося по уклону горки с постоян- репишем первое уравнение системы в виде: ной скоростью vн1т= vвх.1т = vк = const > 0. M Cв aабс.x = Fxi − Fсi , (2) Математическое описание решение задачи. Для того, чтобы доказать и разъяснить авторам статьи [4] в где Fxi – сила, под воздействием которой вагон входит общепринятом понимании (см. второй абзац снизу по- в зону затормаживания (ЗТ) на участках тормозных по- следней колонки на стр. 36 в [4]), покажем решение зиций (ТП) с учетом воздействия проекций силы по- данной инженерной задачи четырьмя способами на ос- нове применения: путного ветра малой величины Fвx (при неучете этой силы: Fвx = 0): а) основного закона динамики для неидеальных связей (принципа Даламбера) (1-й способ) [22, 27]; Fxi = G1sin тi + Fвx cos тi , (3) б) теоремы о движении центра инерции системы ψтi – угол уклона на участках тормозных позиций материальных точек [24, 25] (2-й способ); (ТП); |Fсi| – в общем случае сила сопротивления всякого рода (сопротивление в виде сухого трения скольжения контактирующихся поверхностей обода колёсных пар и тормозных шин вагонного замедли- теля Fторм, основное (или ходовое) сопротивление Fтрi = Fоi, сопротивление от воздушной среды и ветра Fсв, сопротивление от снега и инея Fсн), под воздействием которой может быть заторможен вагон вплоть до его остановки вагонным замедлителем, который может быть принят как доля от силы тяжести вагона с грузом совместно с невращающимися частями (тележек и ко- лёсных пар) G1, т.е. |Fсi| = f(G1), что не противоречит силовым соотношениям горочных расчётов (см. стр. 141 в [6]). При этом сила сухого трения Fтр, как основное и/или определяющее сопротивление в зоне затор- маживания, появляющаяся при чистом скольжении 16

№ 4 (97) апрель, 2022 г. контактирующихся поверхностей колёсных пар, рель- Причём может быть и так, что значение Fхi ≈ 0, то- совых нитей и тормозных шин вагонного замедлителя гда вагон входит в зону затормаживания участка ТП с в момент «схватывания металла об металл», опреде- ляют согласно закону Кулона (см. нестрогое неравен- начальной скоростью vвх.н, равной скорости в конце ство (33)): предыдущего участка горки vк, т.е. vвх.н = vк, обеспечи- вая движение вагона в зоне затормаживания до его Fтрi  fтG1 cosтi , (4) полной остановки. где fт – коэффициент сухого трения при скольжении колёс в моменты «схватывания металла об металлы» Как видно, для неидеальных связей вагона с рель- (обычно для железнодорожных колёс 0,24 или 0,25 [59]), который может быть принят как доля от силы тя- совыми нитями начальная скорость vн = vвх.н имеет за- жести G1, т.е. fт = f(G1). метное значение в горочных расчётах. Особо оговоримся, что, если в зонах затормажива- Особо оговоримся, что в действительности сила ния на участках тормозных позиций отсутствует «схватывания» металла колёс об металлы рельсовых всякого сопротивления |Fсi| = – Fтi не есть величина по- нитей (см. стр. 137 в [72]) и тормозных шин вагонного стоянная (|Fсi| = – Fтi ≠ const), а по мере уменьшения замедлителя, т.е. еле заметен «шум», «визг» и/или скорости вагона в зоне затормаживания (ЗТ) на участ- «скрип» в районе сортировочной горки (см. пп. VIII), то невозможно достичь желаемого эффекта заторма- ках тормозных позиций (ТП) эта сила увеличивается, живания вагона на этих участках горки, а, следова- поскольку за время t секунд затормаживания в зону ЗТ тельно, невозможно обеспечить прицельно-интерваль- ное регулирование скорости вагона по всей протяжен- входит почти все колесные пары вагона. ности длины пути (см. пп. VI). При известных величинах сил Fхi и |Fсi| = |Fтi| = – Fтi Иначе, если в исследуемой зоне нет схватывание из уравнения непосредственно находим ускорение металла об металл, например, случайным «замаслива- нием» этой зоны, то и вовсе не достичь желаемой цели движения вагона при скольжении его колёсных пар по прицельно-интервального регулирования скорости ва- гона по спускной части горки. При этом роспускаемый тормозным шинам вагонного замедлителя в зоне за- с горки вагон будет иметь повышенную скорость при тормаживания на участках ТП: входе на пути сортировочного парка. Такой фактор, безусловно, повлияет на скорость соударения вагона aабс . xi = Fxi − Fсi 103, «с группой стоящих вагонов» в расчётной точке (РТ) M Cв сортировочной горки. А это, в свою очередь, несо- мненно, может привести к повреждению роспускае- где i – номера участков на всем протяжении профиля мого вагона и находящихся в нем грузов. пути сортировочной горки (i = 1, … 9). Заметим, что в число силы Fхi, под воздействием которой вагон входит в зону затормаживания, в урав- Переобозначая aабс.xi через akтi, а MCв через Mпр0, и нение (2) может быть включена проекция силы попут- учитывая, согласно (5), что |Fсi| = Fтi >> Fхi, последнюю ного ветра малой величины Fвx (например, Fвx ≈ 3,2 кН, формулу представим в конечном виде [70, 71]: что ничтожна мало сравнительно с величиной силы тя- жести вагона с грузом совместно с невращающимися akтi = Fxi − Fсi 103, (6) частями G1 = 794 кН), если сортировочная горка спро- M пр0 ектирована на местности, где направление попутного ветра Юго-Западная, учёт которого предусмотрен в где |akтi| – ускорение вагона при равнозамедленном [26] (см. формулу (4.5) и/или (4.7)). движении в зоне затормаживания, имеющее отрица- тельный знак (здесь |akтi| – модуль akтi [30]), м/с2; В число силы сопротивления |Fсi| = – Fтi, под воз- действием которой может быть заторможен вагон Mпр0 – приведённая и/или воображаемая масса ва- вплоть до его остановки (т.е. vтi = 0) вагонным замед- гона с грузом совместно с невращающимися частями лителем, допускается включение проекции силы (т.е. кузов вагона, тележки и колёсные пары) и/или при встречного ветра малой величины Fвх (например, Fвх ≈ чистом скольжении колёсных пар, принуждённо «за- 3,2 кН), если сортировочная горка спроектирована с жатых» тормозными шинами вагонного замедлителя в учётом климатического условия на местности, где зонах затормаживания на участках ТП, как пара сухого имеет место, например, встречный ветер Юго-Восточ- трения «сталь по стали», рассчитываемая по формуле, ного направления, учёт которого также предусмотрен кг. в [26] (см. формулу (4.5) и/или (4.7)). Вспомним (см. пп. VIII), что относительная Отметим, что в зоне затормаживания вагона ошибка δMпр0 при не учёте массы вращающихся частей строго соблюдается условие: (колёсных пар) вагона (что равносильно Mпр0 = Mпр) со- ставляет 4,2 %, т.е. менее 5 %, которую обычно прене- брегают при выполнении инженерных расчётов. Как видно, в формуле (6), согласно (5): |Fсi| >> Fхi. Поэтому ускорение движения при равнозамедленном движении вагона в зонах затормаживания (ЗТ) на участках 1ТП, 2ТП и 3ТП имеет отрицательный знак [70, 71]: Fxi  Fci = −Fтi . (5) akтi = Fтi 103, (7) M пр0 17

№ 4 (97) апрель, 2022 г. где |∆Fтi| – результирующая сила, под воздействием и/или до прекращения движения вагона) за счёт чи- которой колёсные пары вагона принуждены и/или вы- стого скольжения обода колёс относительно тормоз- ных шин вагонных замедлителей, из последней фор- нуждены скользить по поверхностям катания рельсо- муле получим: вых нитей и тормозным шинам вагонного замедлителя 0 = vн.тi + akтi tтi , в зонах затормаживания на участках ТП, кН: Fтi = Fxi + Fсi ; (8) откуда определяют время затормаживания вагона |akтi| = akтi∙sgn∆F1тi – функция модуль, причём |akтi| tзатi = tтi в зоне затормаживания (ЗТ) тормозных пози- = – akтi, если |∆F1тi| < 0 [49]. ций: Из формулы (7) следует, что при соблюдении tтi = vн.тi . (11) условия |∆F1тi| < 0 и/или |Fci| > Fxi движение вагона в akтi зоне затормаживания на участке тормозных позиций при начальной скорости vнтi > 0 будет равномерно за- Как видно, время затормаживания вагона tзатi = tтi медленным до того момента, когда скорость v обраща- увеличивается пропорционально начальной скорости ется в нуль (см. стр. 242 в [36]). vнтi. Таким образом, формулой (6) и/или (7) математи- Особо оговоримся, что время затормаживания ва- чески доказано, что линейное ускорение вагона при равнозамедленном движении в зоне затормаживания гона tзатi = tтi, вычисленная согласно формуле (11), имеет отрицательный знак, который означает на замед- на участках ТП сортировочной горки akтi = −akтi за- ление движения и на то, что tтi < t (t – текущее время) (см. формулу (4.80) на стр. 319 в [47]). висит от силы Fxi, под воздействием которой вагон вхо- дит в зону затормаживания (ЗТ) на участках ТП, силы По формуле (10) может быть рассчитана скорость сопротивлений всякого рода |Fci|, включая силу сухого скольжения в зоне затормаживания vkтi до момента трения Fтрi, как основного сопротивления Fоi, а также остановки вагона (т.е. при vkтi ≠ 0) в момент t < tтi се- от массы Mпр0 вагона с грузом совместно с невращаю- кунд. щимися частями (кузов вагона, тележки и колёсные пары), т.е. Путь торможения вагона находят по общеизвест- ной из элементарной физики формуле (см. формулу (4) [70]): akтi = f (Fxi , Fсi , M пр0 ). (9) lkтi = vн.тtтi + 1 akтi tт2i . (12) 2 Обобщая результаты исследований динамики ва- Формула (12) справедлива, согласно формуле (11), гона в зонах затормаживания на участках ТП, можно заключить, что корректность вывода формулы (6) до момента tтi < t (t – текущее время) вагона в зоне ЗТ и/или (7) становится очевидным, неоспоримым и не (см. стр. 242 в [36]). вызывающим возражений, поскольку её вывод опира- ется на классический принцип теоретической меха- Заметим, что время затормаживания вагона tзат за ники [34 – 47]. короткое время tт < tзат, при котором vк.зат ≠ 0, может быть подсчитана по формуле скорости (10). Как видно, принцип Даламбера, как теоретическая база зависимости (9), позволяет непосредственно опре- Пример расчёта. Для примера рассмотрим уча- делить ускорение движение вагона при его затормажи- вании на участках ТП горки, сопровождаемая чистым сток первой тормозной позиций (1ТП) сортировочной скольжением колёс колёсных пар по контактирующи- мися поверхностям рельсовых нитей и тормозных шин горки. При этом будем учитывать силу попутного замедлителя (см. предпоследний абзац последней ко- лонки на стр. 36 в [4]), не прибегая к составлению урав- ветра малой величины Fвх ≈ 3,2 кН. нения движения, что является неоспоримым преиму- Исходные данные таковы: для малых углов: sinψ1т ществом этого принципа. = 0,014 и cosψ1т = 1 – уклон профиля пути, рад., или i1т Общеизвестна формула для определения скорости = 10 ‰; G = 650 сила тяжести груза на вагоне, кН; G1 = тела из элементарной физики (см. формулу (3) в [70]), 794 – сила тяжести вагона с грузом совместно с невра- применимая для определения скорости скольжения до момента остановки вагона (t < tтi , где t – текущее щающимися частями (кузов вагона, тележка и колёс- время): ные пары), кН; Fт1x = 14,31 – с учётом силы попутного vkтi = vн.тi + akтi tтi . (10) ветра малой величины (Fвх = 3,2 кН), кН; |Fст1| = – Fст1 ≈ – 222,84 – модуль силы сопротивлений всякого рода Учитывая, что, когда одиночный вагон находится (учёт силы прижатия тормозных колодок вагонных за- в пределах тормозных позиций, в общем случае, ско- рость вагона практически снижается до нуля (т.е. вагон медлителей типа КЗ-3 или КЗ-5 на обода колёс вагона движется с замедлением вплоть до полной остановки при скорости входа вагона в зону затормаживания vвх.т = 8,5 м/с: Fторм = 23,75 кН (согласно [48]: Fтк = 90 или 100 кН); сила трения скольжения колёсных пар о сжа- тые тормозные шины, как основное сопротивление: Fот1 = 0,25G1 = 198,5 кН; от воздушной среды и ветра Fсв = 0,0005G1 ≈ 0,4 кН; от снега и инея: Fси = 0,00025G1 ≈ 0,2 кН), кН; Mв.гр = 6,624∙104 – масса вагона с грузом, кг; Mт = 1,468∙104 – масса двух тележек, кг; Mпр0 = 18

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 8,869∙104 – приведённая масса вагона с грузом сов- Результаты вычислений [53]. 1) Сила, под воздей- местно с невращающимися частями, вычисленная по ствием которой вагон стремиться двигаться в зоне за- формуле, кг. тормаживания (см. пояснение к формуле (2) с учетом того, что для малых углов cosψ1т = 1, кН: Здесь заметим, что величиной силы попутного ветра малой величины (Fвх ≈ 3,2 кН) практически Fт1х = G1iт1 + Fвx = 794∙0,014∙+ 3,2 = 14,31. можно пренебречь сравнительно со значением силы трения скольжения колёсных пар о сжатые тормозные 2) Сила, оказывающая общее сопротивление дви- шины (Fтр.ск1 = Fот1 = 198,5 кН), т.е. Fвх << Fтр.ск1 или 3,2 жению вагона в зоне затормаживания, кН: |Fст1| ≈ – << 198,5 кН. 222,84. Отметим, что для установки тормозных замед- 3) Согласно формуле (8), результирующая сила, лителей на спускной части горки выделены прямые под воздействием которой происходит затормажива- участки, длина которых для верхней (первой) ния вагона на тормозной позиции, кН: тормозной позиции (ВТП и/или 1ТП) подбирается, согласно паспорта устройств, применяемых на горке, ∆Fт1 = Fт1х + |Fст1| ≈ – 208,5. при необходимости установки двух замедлителей (например, согласно табл. 1 в [29], типа КВ-5, НК-14 Как видно, |Fст1| >> Fт1х. или ВЗКН). Для укладки ВТП может быть 4) Ускорение движения при равнозамедленном предусмотрен прямой участок длиной 25,52 м и движении вагона в зоне затормаживания (ЗТ) на вто- резервирован участок длиной 10 м для возможного ром участке тормозного пути (2ТП), согласно формуле повышения мощности тормозных замедлителей (7), м/с2: по итогам уточненных расчетов. |aт1| = – aт1 = |∆Fт1|∙103/Mпр0 = При этом энергия, погащаемая двумя замедлите- = |208,5|∙103/(8,869∙104) ≈ – 2,351. лями типа КЗ-5, НК-14 или ВЗКН должна быть доста- точной, чтобы поглотить энергию, приобретаемую от- 5) Покажем графическую зависимость |aт1| = цепом в процессе скатывания с горки (см. п. 1 в [29]). f(Mпр0) = f(M0), построенная согласно формуле (8) при Например, на верхней тормозной позиций (ВТП) не- вариации Mпр0 от 1,24∙104 до 8,869∙104 с шагом ∆Mпр0 = чётной сортировочной горки станций Екатеринбург- 1,25∙104 кг (рис. 18). Сортировочная установлены по два замедлителя КЗ-5 мощностью 1,2 м.э.в. каждый (здесь и далее, согласно [26, 29], м.э.в. – метр энергетической высоты). Рисунок 1. Графическая зависимость |aт1| = f(M0) 19

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Как видно, графическая зависимость |aт1| = f(M0) |aт1| = – aт1 = |∆Fт1|∙103/Mпр0 = |208,53|∙103/(8,869∙104) в соответствии с видом формулы (8) с увеличением = – 2,351. значения приведённой массы вагона при невращаю- щихся частей Mпр0 уменьшается, асимптотически 5) Время затормаживания tзат1 = tт1, рассчитанная приближаясь к нулю (см. стр. 94 и 95 в [50]), выра- по формуле (11): tт1 = 3,37 с, по истечении которое жает характер изменение равнозамедленного движе- практически происходит полная остановка вагона ния вагона в зоне затормаживания на участках ТП. vт1 ≈ 0 м/с. 6) Вычислим ускорение при равнозамедленном Заметим, что момент затормаживания вагона t движении вагона в зоне затормаживания (ЗТ) на секунд, меньше, чем tзат1 (т.е. t < tзат1, где t – текущее участке 2ТП по формуле (8), подставив вместо Mпр0 время), при котором vк.зат1 ≠ 0, скорость движения значение Mпр, м/с2: может быть подсчитана по формуле (10). Например, при tт1 = 1,5 с: скорость вагона при чистом скольжении |aт1| = |∆F21|∙103/Mпр = |208,5|∙103/(9,256∙104) ≈ – 2,253. колёс до момента остановки равна vк.зат1 = 4,397 м/с; а при tт1 = 2,5 с: vк.зат1 = 2,046 м/с, а при tт1 = 3,0 с: Относительная ошибка составляет δ|aт1| = 4,18 ≈ vк.зат1 = 0,87 м/с и, наконец, при t = tт1 = 3,37 с: vк.зат1 = 4,2 %, что меньше, чем точность инженерных расчётов 0 м/с. (≈ 5 %). Следовательно, при выполнении проектиро- вочных расчётов учёт и/или неучёт момента инерции 6) Путь затормаживания lт1, вычисленный по фор- вращающихся частей не окажет существенное влия- муле (12), м: ние на конечный результат. lт1 = 13,353 ≈ 13,4. Пример расчёта. Для примера исследуем уча- сток первой тормозной позиций (1ТП) горки. Исход- Выводы ные данные такие же, как и в примере IX.1. 1. Допускаем, что существующие методики го- Результаты вычислений [53]. 1) Сила, под воздей- рочных расчётов [4 − 9, 15, 16, 20, 24, 28, 31, 32] ствием которой вагон стремиться двигаться в зоне разработаны на основании «глубокого» теоретиче- затормаживания, согласно формуле (3), кН: ского осмысления результатов широких натурных экспериментальных исследований по определению Fт1x = (G1i1т + Fвx) = (794∙0,014 + 3,2) ≈ 14,31. удельного сопротивления движению, как неидеальных связей, и носят эмпирический характер. 2) Модуль силы сопротивлений всякого рода, как сопротивление движению вагона в зоне заторма- 2. Обстоятельный критический анализ содержа- живания, кН: ния существующих методов расчёта сортировочных горок [2, 4 − 9, 15, 16, 20, 24, 28, 31, 32] позволил |Fст1| = |(Fторм + Fот1 + Fсв + Fсн)| = выявить следующие неоспоримо грубые ошибки и |(23,75 + 198,5 + 0,4 + 0,2)| ≈ – 222,84. некорректности, носящие антинаучный характер, что, на наш взгляд, недопустимо, если авторы статьи [4] Здесь особо оговоримся, что сравнительно со в силу своих возможностей постарались останавли- значениями силы, оказывающая сопротивление дви- ваться на принципиально важных вопросах контрар- жению вагона в зоне затормаживания (Fторм = 23,75 кН) гументов (см. первый абзац первой колонки на стр. 36 и силы основного сопротивления (Fот1 = 198,5 кН), в [4]). Так, например, теоретические положения влиянием сил сопротивлений от воздушной среды существующей методики горочных конструктивных и ветра (Fсв = 0,4 кН), а также от снега и инея (Fсн = и технологических расчётов опираются на извест- 0,2 кН) на движения вагона на участках затормажи- ные в теоретической и инженерной механике [36 – 48] вания вагона можно пренебречь с относительной понятия о связях (идеальной и неидеальной). Однако, ошибкой 0,27 %, что ничтожна мала при выполнении эти несовместимые по физическому смыслу понятия инженерных расчётов. широко использованы, например, в одной и той же формуле для определения расчётной высоты горок и 3) Результирующая сила, под воздействием скорости скатывания вагона, как на скоростных которой происходит затормаживания вагона на тор- участках, так и на тормозных позициях сортировочной мозной позиции, согласно формуле (8), кН: горки, что принципиально ошибочно и недопустимо. |∆Fт1| = Fт1x + |Fс1т| = – 208,53. Иначе, ошибочно и/или недопустимо применение при решении инженерных задач транспортной Как видно, |Fст1| >> Fт1, что соответствует соблю- науки (где связи неидеальные) формул, выведенных дению условия f >> i в формуле (21). для идеальной связи (см. формулы (6) и (7) в пп. I). 4) Согласно формуле (7), ускорение движения при равнозамедленном движении вагона в зоне за- тормаживания (ЗТ) на участке 2ТП, м/с2: 20

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Список литературы: 1. Туранов Х.Т. Некоторые проблемы теоретических предпосылок динамики скатывания вагона по уклону сортировочной горки / Х.Т. Туранов, А.А. Гордиенко // Бюллетень транспортной информации, 2015, № 3 (237). − С. 29 - 36. ISSN 2072-8115. 2. Рудановский В.М. О попытке критики теоретических положений динамики скатывания вагона по уклону сортировочной горки / В.М. Рудановский, И.П. Старшов, В.А. Кобзев // Бюллетень транспортной информации. 2016. № 6 (252). − С. 19-28. ISSN 2072-8115. 3. Туранов Х.Т. О попытке доказательства нового подхода к исследованию движения вагона по спускной части сортировочной горки / Х.Т. Туранов, А.А. Гордиенко // Бюллетень транспортной информации, 2016, № 10 (256). − С. 19 - 24. ISSN 2072-8115. 4. Позойский Ю.О. К вопросу движения вагона по уклону железнодорожного пути / Ю.О. Позойский, В.А. Кобзев, И.П. Старшов, В.М. Рудановский // Бюллетень транспортной информации. 2018. № 2 (272). − С. 35-38. ISSN 2072-8115. 5. Образцов В.Н. Станции и узлы. ч. II / В.Н. Образцов. – М.: Трансжелдориздат, 1938. 492 с. 6. Федотов Н.И. Проектирование механизированных и автоматизированных сортировочных горок: пособие / Н.И. Федотов, А.М. Карпов. – Новосибирск: НИИЖТ, 1960. 123 с. 7. Земблинов С.В. Станции и узлы / С.В. Земблинов, И.И. Страковский. – М.: Трансжелдориздат, 1963. 348 с. 8. Земблинов С.В. Станции и узлы / С.В. Земблинов, И.И. Страковский. – М.: Всесоюзн. изд.-полиграфич. объедин., 1963. 89 с. 9. Савченко И.Е. Железнодорожные станции и узлы: учеб. для вузов ж. – д. трансп. / И.Е. Савченко, С.В. Земблинов, И.И. Страковский. – М.: Транспорт, 1967. 466 с. 10. Никитин В.Д. Железнодорожные станции и узлы: Учеб. пособие / В.Д. Никитин, И.Е. Савченко, Е.А. Ветухов, В.К. Ивашкевич. – М.: ВЗИИТ, 1970. 79 с. 11. Парфёнов В.П. Сортировочные горки большой мощности: Пособие к курсовому и дипломному проектированию / В.П. Парфёнов, М.М. Филипов, М.М. Уздин, В.П. Павлов. – Л.: ЛИИЖТ, 1972. 80 с. 12. H. Koenig: Ablausteuerung auf optimales Einfundallen in die Richtungsglis von Rangierbanhofen, Eisenbantechnishe Rudschau, 1973. 13. I. Keclik: Mechanika v dopravnim provosu železnic, Alfa Bratislava, 1976. 14. Инструкция по проектированию станций и узлов на железных дорогах. ВСН 56 – 78. – М.: Транспорт, 1978. – С. 151 – 168. 15. Савченко И.Е. Железнодорожные станции и узлы: учеб. для вузов ж. – д. трансп. / И.Е. Савченко, С.В. Земблинов, И.И. Страковский; Под ред. В.М. Акулиничева, Н.Н. Шабалина – М.: Транспорт, 1980. 479 с. 16. Акулиничев В.М. Расчёт и проектирование сортировочных горок большой и средней мощности: учебн. пособ. для вузов ж. – д. трансп. / В.М. Акулиничев, Л.П. Колодий. – М.: МИИТ, 1981. 61с. 17. P.J. Wong at al.: Railroad Classification Yard Technology Manual, Volume 1: Yard dising Methods, Federal Railroad Administration, Washington, D.C. 1981. 18. R.L. Kiang: Railroad Classification Yard Technology – Assessment of Car Speed Control Systems, SRI: International, Melo Park, California, 1981. 19. F.T. Barwel: Automation and Control of in Transport. Pergamon Press New York, 1983. 20. Железнодорожные станции и узлы: учеб. для вузов ж. – д. трансп. / В.М. Акулиничев, Н.В. Правдин, В.Я. Болотный, И.Е. Савченко. Под ред. В.М. Акулиничева. – М.: Транспорт, 1992. 480 с. (С. 207 – 253). 21. Jiřǐ Prokop. Desing end Control of the Railroad Classification Yard. Master Thesis, The Graduater Schol of Engineering. Okayama University. 1992. 22. Prokop J & Myojin Sh. Desing of Hump Profile in Railroad Classification Yard. Memoirs of the Faculty of Engineering. Okayama University. 1993. Vol. 27. No. 2. P.41-58. Available at: http://ousar.lib.okayama_u.ac.jp/file/15404/Mem_Fac_Eng_OU_27_2_41.pdf 23. Prokop J & Myojin Sh. Simulation of Hump Perfomancre in Railroad Classification Yard. Memoirs of the Faculty of Engineering. Okayama University. 1993. Vol. 27. No. 2. P.59-71. Available at: http://ousar.lib.okayama_u.ac.jp/file/15404/Mem_Fac_Eng_OU_27_2_59.pdf 24. Проектирование сортировочных горок большой и средней мощности. Методические указания / Сост. В.С. Суходоев, Ю.И. Ефименко. – С.-Пб.: ПГУПС, 1997. 35 с. 25. I. Daněk a kol.: Dopravni provos železnic, Alfa Bratislava, 1998. 26. Zhang C., Wei Y., Wang Z., Fu J. Analisys of Hump Automation in China. Proc. of Second Intern. Conf. on Transportation and Trafic Studies, 2000, pp. 285-290. doi: 10.1060/40503 (277)45. 21

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 27. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1 520 мм. – М.: ТЕХИНФОРМ, 2003. – 168 с. 28. Железнодорожные станции и узлы (задачи, примеры, расчёты): Учебное пособие для вузов ж. – д. трансп. / Н.В. Правдин, В.Г. Шубко, Е.В. Архангельский и др.; Под ред. Н.В. Правдина и В.Г. Шубко. – М.: Маршрут, 2005. 502 с. 29. Zářecký, S & Grùň, J & Žilka, J. The Rewest Trends in Marshalling Yards Automation. Transport Problems. Provlemy Transporty, 2008. Vol. 3. No. 4. P.87-95. Available at: http://transportproblems.polsl.pl/pl/Archiwum/2008/zeszyt4/2008t3z4_13.pdf 30. Инструкция по расчёту максимально допустимой длины отцепа при роспуске на сортировочных горках (Утверждён 24.12.2012). – М.: ОАО «РЖД», 2012. 10 с. 31. Проектирование инфраструктуры железнодорожного транспорта (станции, железнодорожные и транспортные узлы): учебник / Н.В. Правдин, С.П. Вакуленко, А.К. Голович и др.; под ред. Н.В. Правдина и С.П. Вакуленко. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. 1086 с. 32. Железнодорожные станции и узлы: учебник / В.И. Апатцев и др.; под ред. В.И. Апатцева и Ю.И. Ефименко. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. 855 с. 33. D.M. Kozschenko, V.I. Bobrovsky, S.V.Grevtsov, M.I. Berezobyi. Controlling the Speed of Rolling Cuts in Conditions of Reduction of Brake Opwer of Car Retardes. Наука та прогресс транспорту. Вiсник Днiпропетровського нацiон. унiвер. залiзничного транспорту, 2016. №3 (63). – С.28-40. ISSN 2307-3489. 34. V. Bobrovsky, D. Kozschenko, A. Dorosh, E. Demchenko, T. Bolovanovska, A. Kolesnik. Probabilistiс Approach for the Determiation of Cuts Permissible Braking Moders on the Gravity Humps. Transport Problems. Provlemy Transporty, 2016. Vol. 3. Issue I. P.147-155. doi: 10.20858/tp.2016.11.1.14. 35. Суслов Г.К. Теоретическая механика / Г.К. Суслов. Под редакцией Н.Н. Бухгольца и В.К. Гольцмана. – М. – Л: ГИТТЛ, 1946. – 647 с. 36. Николай Е.Л. Теоретическая механика. Ч.II. Динамика / Е.Л. Николай. – М. – Л: ГИФМЛ, 1952. 484 с. 37. 36. Воронков И.М. Основной курс теоретической механики / И.М. Воронков. – М.: ГИТТЛ, 1957. 596 с. 38. Николай Е.Л. Теоретическая механика. Ч.I. Статика. Кинематика / Е.Л. Николай. – М.: ГИФМЛ, 1958. 280 с. 39. Тимошенко С.П. Инженерная механика / С.П. Тимошенко, Д. Юнг. – М: Машгиз, 1960. 507 с. 40. Бать М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах. В 3 т. Т. 2 (специальные главы механики) / М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельзон. – М.: Наука, 1966. 663 с. – С. 102–112, 335 – 389. 41. Бухгольц Н.Н. Курс теоретической механики. Ч.I. / Н.Н. Бухгольц. – М.: Наука, 1967. – 467 с. 42. Добронравов В.В. Краткий курс теоретической механики: учебник для втузов / В.В. Добронравов, Н.Н. Никитин, А.Л. Дворников. − М.: Высш. шк., 1968. 624 с. 43. Бутенин Н.В. Курс теоретической механики / Н.В. Бутенин, А.Я. Лунц, Д.Р. Меркин. – СПБ.: Изд-во «Лань», 1998. 736 с. 44. Лойцянский Л.Г. Курс теоретической механики. В 2-х томах. Т.II. Динамика / Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье. – М.: Наука, 1983. 640 с. 45. Туранов Х.Т., Илесалиев Д.И., Джаббаров Ш.Б., Саидивалиев Ш.У. Критический анализ теоретических положений движения вагона с сортировочной горки // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник, 2021. №3. 47-53. 46. Саидивалиев Ш.У., Джаббаров Ш.Б., Адилов Н.Б., Хожиев Н.К., Бозоров Р.Ш. Об отсутствии теоретической базы формулы для определения высоты первого профильного участка сортировочного горба // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 34. С. 1467-1481. 47. Туранов Х.Т., Гордиенко А.А., Саидивалиев Ш.У., Джабборов Ш.Б. О вычислении профильной высоты головного участка сортировочной горки // Бюллетень транспортной информации. 2019. № 12 (294). С. 15-20. 48. K. Turanov, A. Gordienko, S. Saidivaliev, S. Djabborov. Designing the height of the first profile of the marshalling hump. E3S Web of Conferences, Vol. 164, 03038 (2020). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016403038. 49. Эйнштейн А. Эволюция физики / пер. с англ. С.Г. Суворова. А. Эйнштейн, Л. Инфельд. – М.: Молодая гвардия, 1966. 272 с. 50. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов: Учебн. пос. / И.Н.Бронштейн, К.А. Семендяев. – СПБ.: Изд-во «Лань», 2009. 608 с. 50. Макаров Е.Г. Mathcad: Учебный курс (+CD). − СПб.: Питер, 2009. 384 с. 51. Иванов П.С. Кинетика усталостного разрушения рельсовых плетей железнодорожного пути по дефектам в подошве рельса / П.С. Иванов. – Нижний Новгород: ДЦНТИ ГЖД, 2009. 74 с. 22

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 52. Туранов Х.Т., Гордиенко А.А., Саидивалиев Ш.У., Джаббаров Ш.Б. О неточности формулы воздушного сопротивления при движении вагона по профилю сортировочной гоки // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2020. № 9. С. 34-39. 53. Saidivaliev S., Bozorov R., Shermatov E. Kinematic characteristics of the car movement from the top to the calculation point of the marshalling hump // В сборнике: E3S Web of Conferences. Сер. \"International Scientific Conference \"Construction Mechanics, Hydraulics and Water Resources Engineering, CONMECHYDRO 2021\" 2021. 54. Сатторов С.Б., Махматкулов Ш.Г., Икрамова Д.З., Дехконов М.М. Определение потребной провозной способности на железнодорожном участке Ахангаран - Тукимачи –Сырдарьинская // Вестник КемРИПК. 2019. № 1. С. 93-101. 55. Махматкулов Ш.Г., Икрамова Д.З., Дехконов М.М. Применение различных схем размещения контейнеров в зоне основного хранения терминала // В сборнике: Транспорт России: проблемы и перспективы - 2018. Материалы международной-научно-практической конференции. 2018. С. 249-252. 56. Мерганов А.М., Светашев А.А., Илесалиев Д.И. Рациональный способ размещения тарно-упаковочных грузов в автотранспортных средствах //Инновационный транспорт. – 2019. – №. 3. – С. 32-36. 57. K. Turanov, A. Gordienko, S. Saidivaliev, S. Djabborov. Movement of the wagon on the marshalling hump under the impact of air environment and tailwind. E3S Web of Conferences, Vol. 164, 03041 (2020). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016403041 58. Turanov K., Gordienko A., Saidivaliev S., Djabborov S., Djalilov K. (2021) Kinematic Characteristics of the Car Movement from the Top to the Calculation Point of the Marshalling Hump. In: Murgul V., Pukhkal V. (eds) International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2019. EMMFT 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 1258. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57450-5_29 59. Туранов Х.Т., Саидивалиев Ш.У. Определение кинематических параметров движения вагона на участках тормозных позиций сортировочной горки // Современные проблемы транспортного комплекса России. 2019. Т.9. №1. С. 21-26. (https://doi.org/10.18503/2222-9396-2019-9-1-21-26). 60. Мерганов А.М. Анализ теоретических подходов в области пакетных перевозок грузов // Логистические системы в глобальной экономике. – 2020. – №. 10. – С. 198-200. 61. Мерганов А.М. и др. Методика поиска рационального способа размещения барабанов с кабелем в универсальных контейнерах // Инновационный транспорт. – 2020. – №. 2. – С. 27-32. 62. Кобулов Ж.Р., Баротов Ж.С. Организация движения сборных поездов между техническими станциями при доставке грузов // Известия трассиба научно-технический журнал. 2020 №4(44). – С. 104 – 111. 63. Кобулов Ж.Р., Баротов Ж.С., Ташматова М.С. К вопросу о комплексном решении задачи совершенствования срока доставки грузов на железнодорожном транспорте // Universum: Технические науки. 2021. №: 5(86). – С. 13 – 20. 64. Kobulov J, Barotov J. Method of Improvement of Efficiency Transportation Technology. // International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE). Volume-8 Issue-4, November 2019. 7720-7726 рр. 65. Мерганов А.М. Сопоставление вариантов перевозки тарно-штучных грузов //Universum: технические науки. – 2020. – №. 11-2 (80). – С. 19-21. 66. Абдувахитов Ш.Р., Мерганов А.М., Азимов Ф.К. Повышение перерабатывающей способности терминала за счет применения DEF и GBYR-анализа //Инновационный транспорт. – 2021. – №. 1. – С. 25-28. 67. K.T. Turanov, S.U. Saidivaliev, D.I. Ilesaliev. Determining the kinematic parameters of railcar motion in hump yard retarder positions // Structural integrity and life vol. 20, no 2 (2020), pp. 143–147. 68. Туранов Х.Т., Гордиенко А.А., Саидивалиев Ш.У. О подходе к определению некоторых кинематических параметров движения вагона на тормозных позициях сортировочных горок // International Journal of Advanced Studies. 2018, Vol 8, №4. С. 122 - 136. DOI: 10.12731/2227-930X-2018-4-122-136. ISSN 0236-1914. 23

№ 4 (97) апрель, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13387 МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА ТЕПЛОВОЗА UZTE16M Файзибаев Шерзод Сабирович д-р. техн. наук, проф. кафедры Вагоны и вагонное хозяйство, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, Ташкент E-mail: [email protected] Авдеева Анна Николаевна, доц. кафедры Материаловедения и машиностроение, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Мамаев Шерали Иброхимович ст. преподаватель кафедры Материаловедения и машиностроение, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Турсунов Шукурали Эхсонович ст. преподаватель кафедры Материаловедения и машиностроение, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Нигматова Дилноза Исламовна ст. преподаватель кафедры Материаловедения и машиностроение, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] MODELING OF TORSIONAL VIBRATIONS OF THE WHEEL-MOTOR UNIT OF THE UZTE16M DIESEL LOCOMOTIVE Sherzod Fayzibaev Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department Wagons and Wagon Economy of TSTU, Uzbekistan, Tashkent Anna Avdeeva docent of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent Mamaev Sherali Senior lecturer of the Department Materials Science and Mechanical Engineeringof TSTU, Uzbekistan, Tashkent Dilnoza Nigmatova Senior lecturer of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА ТЕПЛОВОЗА UZTE16M // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Файзибаев Ш.С. [и др.]. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13387

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Shukurali Tursunov Senior lecturer of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В данной статье рассмотрен метод определения крутильных колебаний, возникающих в колесно-моторном блоке тепловозов UZTE16M, которые модернизированы в УК «Узтемирйулмаштаъмир» при АО «Узбекистон темир йул- лари». Разработана динамическая модель колесно-моторного блока, созданная с целью вывода математической мо- дели крутильных колебаний, с учётом закона сохранения энергии, в среде MATHCAD 15. ABSTRACT This article discusses a method for determining torsional vibrations that occur in the wheel-motor block of diesel locomotives UZTE16M, which are modernized in the management company «UZTEMIRYO'LMASHTAMIR» at JSC «Uz- bekistan Temir Yollari». A dynamic model of a wheel-motor unit has been developed, created to derive a mathematical model of torsional vibrations, taking into account the law of conservation of energy, in the MATHCAD 15 environment. Ключевые слова: колесо, мотор, локомотив, редуктор, колебания, амплитуда, масса, жесткость, кинематика. Keywords: wheel, motor, locomotive, gearbox, vibrations, amplitude, mass, stiffness, kinematics. ________________________________________________________________________________________________ Введение. В АО «Узбекистон темир йуллари» осу- Г.А. Хромова, Н.Е. Конюхов, М.Ф. Зарипов, ществляются задачи не только по регулярным и беспе- Н.М. Усмонхужаев и др. Усилиями этих ученых разра- ребойным перевозкам грузов широкого назначения, но ботаны и развиты теоретические основы моделирова- и по повышению экономии использования как локомо- ния механических колебаний колесно-моторных бло- тивов, так и тепловозов. Центральным узлом любого ков локомотивов и их технического диагностирования, подвижного состава, и в частности тепловоза типа в том числе методы моделирования колебаний валов UzTE16M, является колёсно-моторный блок, который тяговых электрических двигателей, предложены и после первого же ремонта резко снижает силу тяги ло- внедрены в производство оригинальные конструкции комотива, и уменьшает коэффициент сцепления ко- и схемные решения этих систем и их технических леса с рельсами. Процесс ремонта требует кардиналь- средств. Вместе с этим не уделено достаточного вни- ного усовершенствования, который невозможен без мания совершенствованию методов моделирования создания математической модели и динамической мо- механических колебаний колесно-моторных блоков делей. локомотивов с учетом комплексного воздействия внешних вибраций и разработке усовершенствованной Взаимодействие колесно-моторного блока локо- методики их диагностирования с целью продления мотива с рельсами является наиболее ответственным срока полезной эксплуатации [1-4]. фактором воздействия на механическую часть по- движного состава. В состав колесно-моторного блока Целью исследования является моделирование ме- входит колесная пара, буксовый узел, редуктор, упру- ханических колебаний колесно-моторных блоков ма- гая муфта и тяговый электрический двигатель. гистральных тепловозов, усовершенствование мето- дики расчёта. Определенный вклад в решение научных проблем моделирования механических колебаний колесно-мо- Метод. Для расчета крутильных колебаний вала торных блоков локомотивов и их технического диа- якоря ТЭД необходимо рассмотреть всю систему гностирования внесли А.Д. Глущенко, М.Д. Глу- колесно-моторного блока (КМБ) в целом. щенко, В.И. Киселев, В.Н. Жидков, Ш.С. Файзибаев, + Рисунок 1. Расчетная схема крутильных колебаний колесно-моторного блока (КМБ) тепловоза UzTE16M 25

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Блок тепловоза UzТЕ16М выполнен с опорно- Уравнение Лагранжа по каждой координате ������0, осевой подвеской тягового электродвигателя ������1, ������2, ������3, ������4 в виде: ЭД118Б(А) и односторонней зубчатой передачей. Мощность дизеля тепловоза реализуется через зуб- ������ ∙ [ ������ ] + ������������ = ������������ (4) чатое колесо, в виде сил тяги, при взаимодействии колесных пар с рельсами. Тяговый электродвигатель ������������ ������������̇ ������ ������������������ ������������������ ЭД118Б(А) одной стороной жестко опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, По координате ������0: а другой стороны соединяется через пружинную подвеску с рамой тележки. При такой подвеске ������̈ 0 ∙ (������0 + ������1 + ������2 + ������3 + ������4) + ������̈ 1 ∙ (������1 + ������3) + ������̈ 2 практически половина массы ТЭД жестко связана ∙ (������2 + ������4) + ������̈ 3 ∙ ������3 + с неподрессоренными массами колесной пары и со- ставляет на одном КМБ около 4250 кг, что вызывает +������̈4 ∙ ������4 = ������0 − ������3 − ������4 (5) возникновение значительных механических колеба- ний на валах в системе «железнодорожный путь - По координате ������1: колесная пара – тяговый двигатель», как крутильных, так изгибных и продольных [5-13]. ������̈ 0 ∙ (������1 + ������3) + ������̈ 1 ∙ (������1 + ������3) + ������1 ∙ ������1 + ������3 ∙ Расчетная схема КМБ показана на рисунке 1, на ������1 + ������̈ 3 ∙ ������3 = −������3 (6) которой выделены точки 0, 1, 2, 3, 4 связей и: По координате ������2 : • моменты инерции якоря ТЭД – ������0 и участков вала якоря, и шестерни ������1, ������2, зубчатых колес и участ- ������̈ 0 ∙ (������2 + ������4) + ������̈ 2 ∙ (������2 + ������4) + ������1 ∙ ������2 − ������3 ∙ ков оси колесных пар ������3, ������4; ������2 + ������̈4 ∙ ������4 = −������4 (7) • жесткости при кручении между точками за- крепления 0 и 1 – ������1, 0 и 2 – ������1, 1 и 3 – ������2, 2 и 4 – ������2, По координате ������3: 4 и 3 – ������3; ������̈ 0 ∙ ������3 + ������̈ 3 ∙ ������3 + ������2 ∙ ������3 + ������3 ∙ ������3 = −������3 (8) • ������0(������) – угол поворота якоря ТЭД относи- По координате ������4: тельно статора, учитывающий функции вращатель- ������̈ 0 ∙ ������4 + ������̈ 4 ∙ ������4 + ������2 ∙ ������4 − ������3 ∙ ������4 = −������4 (9) ного (кинематического) движения всех масс ������; Решения полученной системы уравнений учиты- • углы упругих колебаний массовых моментов вают составляющие от решений: инерции ������1 и ������2 относительно ������0 → ������1(������) и ������2(������), ������3 относительно ������1 → ������3(������), ������4 относительно ������2 → ������4(������), • системы однородных уравнений, когда ������������ = 0 ������3 → ������1(������) + ������3(������) и ������4 → ������2(������) + ������4(������); и ������̈ 0(������) = 0; • движущий момент ������0 в точке 0 и момент со- • системы с переменным вращением, когда противления вращению ������3 и ������4 передающийся че- рез участки упругих связей 0, 1, 3 и 0, 2, 4. ������̈ 0(������) ≠0; • когда действуют на систему переменные Колебания моментов инерции системы характери- зуются совокупностью углов крутильных колебаний: нагрузки ������������ ≠ 0. Первый вариант решения системы (5) ÷ (9) вы- полнили для условий неравномерного вращения масс модели колесно-моторного блока: ������0 → ������0(������); ������1 → (������0(������) + ������1(������)); ������2 ������̈ 0(������) = ���̅���0cos (������ ∙ ������) (10) → (������0(������) + ������2(������)); где: ���̅���0- амплитуда ускорений круговой частоты ������. ������3 → (������0(������) + ������1(������) + ������3(������)); ������4 Решение системы выполнили в виде функций: → (������0(������) + ������2(������) + ������4(������)). Для вывода уравнений колебаний моментов ������1(������) = ������1cos (������ ∙ ������); ������2(������) = ������2cos (������ ∙ ������); инерции использовался метод Лагранжа и функции: ������3(������) = ������3cos (������ ∙ ������); ������4(������) = ������4cos (������ ∙ ������) (11) Кинетической энергии: ������ = 1 ∙ где ������������ – амплитуды колебаний масс модели по ри- 2 сунку 1. ������̇ 02 + ∙ (������̇ 0 + ������̇ 1)2 ������2 ∙ (������̇ 0 ���+���̇ 2���+���̇ 2)���2���̇4+)2] [+������0������3∙ ∙ (������̇ 0 ������1 ������̇ 1 + ������̇ 3)2 + + ∙ (������̇ 0 + (1) После подстановки производных по времени + ������4 от (11) в (5) ÷ (9) получили систему алгебраических уравнений для определения амплитуд ������������: Потенциальной энергии: П = 1 ∙ [������1 ∙ ������12 + ������1 ∙ ������22 + ������2 ∙ ������32 + ������2 ∙ ������42 +] (2) −������1 ∙ ������2 ∙ (������1 + ������3) − ������2 ∙ ������2 ∙ (������2 + ������4) − ������3 ∙ ������2 ∙ ������3 2 +������3 ∙ (������1 + ������3 − ������2 − ������4)2 − ������4 ∙ ������2 ∙ ������4 = Работы внешних сил (крутящих моментов): = ������0 ∙ ������2 ∙ (������0 + ������1 + ������2 + ������3 + ������4) = ������1 (12) ������������ = ������0 ∙ ������������0 − ������3 ∙ (������������0 + ������������1 + ������������3) − ������4 ∙ ������1 ∙ [������1 + ������3 − ������2 ∙ (������1 + ������3)] − ������3 ∙ ������2 ∙ ������3 = = ������0 ∙ ������2 ∙ (������1 + ������3) = ������2 (������������0 + ������������2 + ������������4) (3) (13) 26

№ 4 (97) апрель, 2022 г. ������2 ∙ [������1 − ������3 − ������2 ∙ (������2 + ������4)] − ������4 ∙ ������2 ∙ ������4 = Или = ������0 ∙ ������2 ∙ (������2 + ������4) = ������3 (14) 2  (J1 + J3 ) 0 K1 − 2  (J1 + J3 ) ������3 ∙ [������1 + ������3 − ������2 ∙ ������3] = ������0 ∙ ������2 ∙ ������3 = ������4 (15) 1 = (23) ������4 ∙ [������2 − ������3 − ������2 ∙ ������4] = ������0 ∙ ������2 ∙ ������4 = ������5 (16) 2 = 2  (J2 + J4 ) 0 (24) K1 − 2  (J2 + J4 ) Ввели обозначения коэффициентов для ������������ в (12) ÷ (16): 2  J  30 ������11 ∙ ������1 + ������12 ∙ ������2 + ������13 ∙ ������3 + ������14 ∙ ������4 = ������2  = . . (25) ������21 ∙ ������1 + ������22 ∙ ������2 + ������23 ∙ ������3 + ������24 ∙ ������4 = ������3 ������31 ∙ ������1 + ������32 ∙ ������2 + ������33 ∙ ������3 + ������34 ∙ ������4 = ������4 3 K −2 J ������41 ∙ ������1 + ������42 ∙ ������2 + ������43 ∙ ������3 + ������44 ∙ ������4 = ������4 (17) 23 4 = 2  J4 0 (26) K2 −2  J4 Эта система уравнений может быть решена ме- для данной модели условиями возбуждения коле- тодом определителей (методом Гаусса) с использова- баний являются: нием ЭВМ в среде программирования MATHCAD 15. Для этого вначале получили определитель из коэф- ������1 − ������2 ∙ (������1 + ������3) = 0, откуда получена формула для определения частоты собственных колебаний: фициентов при ������1: A11 A12 A13 A14 ������1 = √������1���+���1������3 (27) 1 = A21 A22 A23 A24  A11  A22  A33  A44 (18) ������1 − ������2 ∙ (������2 + ������4) = 0, откуда: A31 A32 A33 A34 A41 A42 A43 A44 ������2 = √������2���+���1������4 (28) ������2 − ������2 ∙ ������3 = 0, откуда: После этого получили формулы для ������������ : B1 A12 A13 A14 1 = 1  B2 A22 A23 A24  B1  A22  A33  A44 : 1 ������3 = √������������32 (29) 1 B3 A32 A33 A34 - К2 - ω2·J4 = 0, откуда: (19) B4 A42 A43 A44 ������4 = √������������42 (30) A11 B1 A13 A14 Результаты. Численные исследования проведены в среде программирования MATHCAD 15 для 2 = 1  A21 B2 A23 A24  A11  B2  A33  A44 : 1 (20) модели крутильных колебаний в колесно-моторном 1 A31 B3 A33 A34 блоке тепловоза UzTE16M. Результатов расчетов крутильнтых колебаний в колесно-моторном блоке A41 B4 A43 A44 тепловоза UzTE16M приведены на рисунках 2,3. A11 A12 B1 A14 Для численных исследований были приняты 2 основных режима нагружения по частоте вращения 3 = 1  A21 A22 B2 A24  A11  A22  B3  A44 : 1 (21) якоря [14, 15]: 1 A31 A32 B3 A34 • при длительном режиме частота вращения A41 A42 B4 A44 якоря ТЭД ЭД-118А составляет n = 476 об/мин; A11 A21 A13 B1 4 = 1  A21 A22 A23 B2  A11  A22  A33  B4 : 1 (22) 1 A31 A32 A33 B3 A41 A42 A43 B4 27

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Рисунок 2. Изменение амплитуд крутильных колебаний по массам колесно-моторного блока тепловоза UzTE16M • при максимально нагруженном режиме частота вращения якоря ТЭД ЭД-118А составляет n = 2290 об/мин. Рисунок 3. Изменение амплитуд крутильных колебаний по массам колесно-моторного блока тепловоза UzTE16M Выводы. В результате исследования был раз- якоря ТЭД тепловоза UzTE16M будет увеличиваться работон новый метод расчета крутильных колебаний амплитуда крутильных колебаний КМБ и умень- в колесно-моторном блоке тепловоза UzTE16M. шается период колебаний КМБ. Установлено, что при увеличении частоты вращения 28

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Список литературы: 1. Глущенко А.Д., Юшко В.И. Динамика тяговых электродвигателей электровозов. Ташкент: Изд-во «Фан», 1980. - 168 с. 2. Динамика локомотивов / М.А. Ибрагимов, В.И. Киселев , В.А. Рамлов, А.В. Скалин: Уч. пос.-М.: РГОТУПС, 2005.- 128 с. 3. Хвостов В.С. Электрические машины. М: Высшая школа. 1988. -344 с. 4. Ротанов Н.А., Захарченко Д.Д. Тяговые электрические машины. М.: Транспорт. 1991. – 324 с. 5. Механическая часть подвижного состава. / Под ред. И.С. Бирюкова, А.Н. Савоськина и др. М.: Транспорт, 1992. – 440 с. 6. Prof. Edward Layer, dr. Krzystof Tomczyk. Measurements, Modellung and Simulation of Dynamic Systems. 2010, Springer-Verlag Berlin Heldelberg. -165 p. 7. Simon Iwnicki. Handbook of Railway Vehicle Dynamics. 2006. Taylor & Francis Group - 527 p. 8. Глущенко А.Д., Файзибаев Ш.С. Моделирование импульсного динамического и теплового нагружения ма- териала колесных пар локомотивов. Ташкент: Фан, 2002 .- 194 с. 9. Файзибаев Ш.С., Хромова Г.А. Оптимизация работы колеса и рельса путем снижения контактных напряжений при динамическом взаимодействии колесных пар подвижного состава. Монография. ISBN 978-9943-975-96-5.– Ташкент: «Fan va technologiya», 2015.-180 с. 10. Djanikulov A.T., Mamayev S.I., & Kasimov O.T. (2021, April). Modeling of rotational oscillations in a diesel locomotive wheel-motor block. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1889, No. 2, p. 022017). IOP Publishing. 11. Kasimov O.T., Djanikulov A.T., & Mamayev S.I. (2021, November). Modeling the bending of the tire surface by pads during braking. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2402, No. 1, p. 070030). AIP Publishing LLC. 12. Мухамедова З.Г., Ибадуллаев А.С., Мамаев Ш.И. Расчет остаточного ресурса и продление срока службы спе- циального самоходного подвижного состава. Universum технические науки. 2022. №2(95), 88-97 с. 13. Fayzibaev Sh.S., Avdeeva A.N., Mamaev S.I. Evaluation of the wear of the tire wheel pair at rolling friction // ACADEMICIA: An International Multidisciplinary Research Journal, ISSN: 2249-7137, Volume- 10, Issue 6, June 2020 Impact Factor: SJIF 2020 = 7.13. С. 1600-1604. https://saarj.com/wp-content/uploads/ACADEMICIA-JUNE-2020- FULL-JOURNAL.pdf. 14. Заболотный Н.Г. Тепловозы ТЭ10М. Механическое оборудование: Учебное иллюстрированное пособие. - М.: Маршрут,2006.-58с. 15. Техническое обслуживание и ремонт тягового электродвигателя ЭД-118А. Технологическая инструкция ПКБ ЦТ.25.0082. Проектно-конструкторское бюро локомотивного хозяйства (ПКБ ОАО «Российские желез- ные дороги»), 2009.-137 с. 29

№ 4 (97) апрель, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13396 АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ ОА “УЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙУЛЛАРИ” Файзибаев Шерзод Сабирович д-р. техн. наук, проф. кафедры Вагоны и вагонное хозяйство, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Авдеева Анна Николаевна, доц. кафедры Материаловедения и машиностроение, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Мамаев Шерали Иброхимович ст. преподаватель кафедры \"Материаловедения и машиностроение\" Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Турсунов Шукурали Эхсонович ст. преподаватель кафедры \"Материаловедения и машиностроение\" Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Нигматова Дилноза Исламовна ст. преподаватель кафедры \"Материаловедения и машиностроение\" Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] ANALYSIS OF OPERATIONAL RELIABILITY OF TRACTION ELECTRIC ENGINES OF LOCOMOTIVES OF OA “UZBEKISTAN TEMIR YULLARI” Sherzod Fayzibaev Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department Wagons and Wagon Economy of TSTU, Uzbekistan, Tashkent Anna Avdeeva docent of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent Mamaev Sherali Senior lecturer of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent Dilnoza Nigmatova Senior lecturer of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ ОА “УЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙУЛЛАРИ” // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Файзибаев Ш.С. [и др.]. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13396

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Shukurali Tursunov Senior lecturer of the Department Materials Science and Mechanical Engineering of TSTU, Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Изложены вопросы прогнозирования остаточного ресурса и продления сроков эксплуатации тяговых элек- тродвигателей тепловозов серии UzTE116M. Рассматриваются основные причины отказов тяговых электродви- гателей и статистические данные о причинах неисправностей узлов локомотивов после капитального ремонта, а также причины повреждений тяговых электрических двигателей ЭД-118Б(А) с учетом реальных эксплуатацион- ных режимов. ABSTRACT The issues of forecasting the residual resource and extending the service life of traction electric motors of UzTE116M series locomotives are outlined. The main causes of failures of traction electric motors and statistical data on the causes of malfunctions of locomotive components after major repairs, as well as the causes of damage to traction electric motors ED-118B(A), taking into account real operating conditions, are considered. Ключевые слова: колесо, мотор, локомотив, нагрузка, отказ, главных полюс, масса, жесткость, подшипник. Keywords: wheel, motor, locomotive, load, failure, main pole, mass, stiffness, bearing. ________________________________________________________________________________________________ Введение. Большинство отказов тяговых элек- Целью исследования является установление трических двигателей (ТЭД) локомотивов связано причин неисправностей тяговых электродвигателей с возникновением недопустимых статических или локомотивов АО «Узбекистон темир йуллари». периодически меняющихся динамических нагрузок, приводящих к усталостному разрушению элементов Метод. По данным статистики Ташкентского ТЭД. При этом наиболее характерными отказами тепловозоремонтного завода и компании, ТЭД являются: разрушение межкатушечных соеди- \"YO'LREFTRANS\" АО, на территории Узбекистана, нений, выход из строя главных полюсов, механиче- основными причинами преждевременного выхода ские повреждения изоляции обмоток, излом соеди- из строя колёсно-моторного блока тепловозов явля- нительных болтов, повреждения моторно-осевого ются: неудовлетворительный уход за локомотивами подшипника, пальцев щеткодержателей или пово- со стороны локомотивных бригад, недостаточный ротной траверсы [1-4]. уровень практической подготовленности их к опера- тивному выявлению и устранению неисправностей Следует отметить, что большинство элементов и нарушение режимов управления локомотивами, ТЭД имеет низкий уровень диагностируемости, заводской брак оборудования, низкое качество ка- которая приблизительно может быть оценена по от- питального ремонта, однако наибольший процент ношению числа плановых ремонтов к общему числу причин приходится на несовершенные методы диа- отказов данного вида элемента. А для существен- гностирования. ного снижения расходов и ликвидации внеплано- вого ремонта необходим индивидуальный подход к По данным Управления эксплуатации локомоти- каждому тяговому электродвигателю, который вов АО «Узбекистон темир йуллари» наибольшее можно организовать в планово-предупредительной число отказов по локомотивным депо приходится системе диагностического контроля состояния на тяговый электрический двигатель тепловозов. парка локомотивов [5-6]. На рис. 1 показано количество отказов тяговых электродвигателей в различных депо ОА “Узбекистон темир йуллари”, а в таблице 1 указаны причины неисправностей локомотивов по годам. 31

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 200 Количество отказов ТЭД 150 100 50 0 Коканд Тинчлик Бухара Кунград Карши Термез 6 179 48 166 2 24 2018 год 4 202 49 72 12 54 2019 год 8 176 61 57 28 20 2020 год Наименования депо Рисунок 1. Распределение неисправностей тяговых электродвигателей тепловозов по годам и локомотивным депо ОА “Узбекистон темир йуллари” Причины обнаруженных неисправностей узлов локомотивов Таблица 1 № Название причин 2018 год 2019 год 2020 год 1. Мотор компрессор 3 1 - 2. ТЭД НБ-412, 514, 418, ЭД118 21 15 8 3. Неисправности дизеля. 7 12 7 4. Мотор вентилятор АЭ-92, АП-82 3 3 4 5. Воздушные компрессоры КТ-6, КТ-7 3 8 2 6. Фазорасщепитель 3 2 3 7. Вкладыш МОП 1 2 - 8. Трещины рамы тележки ВЛ60к - 2 - 9. Неисправности электрической схемы 2 9 - 10. Главный генератор ГП-311, ГП-300 2 - 1 1 Стояночный и вспомогательный тормоз 2 - 1 11. электровоза - 12. Трансформатор ОДЦЭ - - 27 13. Шестерня ТЭД 3 1 50 55 Всего: На рис.2 приведены диаграммы неисправностей ТЭД тепловозов UzТЕ16М. 32

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 8-прочие 1- пробои неисправности изоляции и межвитковые 16% замикания якорей 7-пробой 23% изоляции и межвитковые 4-биение 2-выплавление замыкания коллекторов припоя из главных и петушков дополнительных 7% коллетора 15% полюсов 12% 3-попадание смазки в остов 6-низкая изоляция обмоток 5% 12% 5-повреждение якорных подшипников 10% Рисунок 2. Диаграмма видов неисправностей тяговых электродвигателей тепловозов ОА “Узбекистон темир йуллари” Распределение видов неисправностей тяговых Цифрами обозначены: 1-пробой и межвитковое электродвигателей тепловозов ОА “Узбекистон темир замыкание якоря; 2-подгар и оплавление коллектор- йуллари” по элементам конструкции и видам отказов ных пластин, 3- пробой и межвитковое замыкание показаны на рисунке 2. обмоток главных пластин, 4- повреждение компен- сационной обмотки, 5- повреждение межкатушеч- Так, в 2019 году среднее число заходов на не- ных соединений, 6- повреждение выводов полюсов плановый ремонт из-за отказов ТЭД составило 3.82, а и перемычек на поворотной траверсе, 7- повреждение в 2020 году – 3.53 случая на 1 млн.км пробега. выводных кабелей,8-разрушение бандажа якоря, 9- повреждение якорных подшипников, 10- выплав- Распределение по видам отказов ТЭД, учтенных ление из «петушков» коллектора, 11- повреждения на плановых и неплановых ремонтах, представлено якорных подшипников, 12- внеплановая обточка на рисунке 3. коллектора [7]. Рисунок 3. Распределение по видам отказов ТЭД, учтенных на плановых и внеплановых ремонтах 33

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Первопричиной того, что остается высокая по- температуру. Увеличение износа щеток по мере роста вреждаемость ТЭД, являются механические воздей- энергии вибрационного воздействия объясняется ствия. Они создают дополнительные процессы в следующим образом: электрощетки, вертикальная виде нестабильности щеточного контакта, непосто- продольная ось которых совпадает с направлением янства воздушного зазора между якорем и сердечни- действия динамической силы, вызванной воздей- ком полюса, изменения распределения напряжения ствием внешних вибраций, получают соответствую- по окружности коллектора, особых условий дуго- щее ускорение и при определенном соотношении сил образования на коллекторе и ряда других особенно- нажатия и сил инерции могут прервать контакт с кол- стей. Так было выявлено, что при воздействии на лектором, что приведет к возникновению вспышки тяговый электрический двигатель внешних вибра- искрения. Под действием дуги часть коллекторных ций с эффективной величиной 10g в районе моторно- пластин получают микроплавления (подгары), в ре- осевых подшипников интенсивность искрения кол- зультате чего шероховатость рабочей поверхности лектора тягового двигателя ЭД-118Б(А) соответ- коллекторных пластин увеличится, а, следова- ствует классу 1 1/2. При работе этих двигателей в тельно, увеличится и интенсивность абразивного тех же режимах, но при отсутствии вибрации, дви- воздействия на щетки. гатели имели темную коммутацию. Распределение отказов тяговых электрических Повышенная интенсивность искрения щеток двигателей ЭД-118Б(А) по годам приведено в при воздействии вибрации существенно увеличивает таблице 2. износ щеток, коллектора, значительно повышает их Повреждение тяговых электрических двигателей ЭД-118Б(А) Таблица 2. Повреждение тяговых двигате- 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2018 г. 2019 г. 2020 г. лей 10,0 8,6 9,7 10,8 10,1 11,5 2,6 ЭД-118Б(А) 1,7 2,1 2,1 2,2 1,4 2,2 1,2 1,9 2,3 2,4 1,5 1,4 Отказы тяговых двигателей в % 1,8 1,4 1,6 1,3 1,25 1,3 от числа эксплуатируемых 0,75 1,1 1,2 1,1 1,2 0,6 В том числе из-за повреждений: - якорных подшипников - межкатушечных соединений, перемычек, кабелей - полюсных катушек (пробой, низкая изоляция) - якорей (межвитковое замыкание, пробой) - компенсационных обмоток 0,6 0,5 0,7 0,5 0,7 Вал тягового двигателя подвержен действию двигателя на локомотиве, что подтверждается па- значительных вращающих моментов, которые вызы- раметрами амплитудно-частотных характеристик вают большие касательные силы в местах их прило- кинематических систем щеткодержателей тяговых жения, а также действию сил магнитного притяжения электрических двигателей ЭД-118Б(А). У двигателя и сил реакции зубчатой передачи; вал воспринимает, ЭД-118Б(А) в диапазоне частот от 10 до 100 Гц коэф- кроме того, вес деталей якоря. фициент динамики не превышает 4, а максимум равен 14 на частоте 165 Гц. Часто меняющаяся нагрузка с мгновенными толчками в период пуска и торможения, ударная Из-за действия вибрационных нагрузок в экс- нагрузка при выходе движущей колесной пары из плуатации остается еще высокой повреждаемость состояния буксования, динамические воздействия щеточно-коллекторного узла ТЭД по причине кру- от неровностей пути, значительные перегрузки в пе- гового огня и подгаров, подплавления коллекторных риод выхода из строя одного из тяговых двигателей пластин, повреждений щеткодержателей и крон- создают особенно тяжелые условия для работы вала штейнов. якоря. Вывод по работе: необходимо провести иссле- Неравномерность токораспределения усилива- дования по определению амплитудно-частотной ется из-за большого коэффициента динамики во всем характеристики и коэффициента динамики вибрирую- диапазоне рабочих частот кинематической системы щих элементов ТЭД, которые являются причинами щеткодержателей при воздействии на них внешних неисправностей коллекторов, щеточного узла и вибраций, природа которых зависит от характери- кронштейнов ТЭД. стики подвижного способа подвешивания тягового 34

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Спиок литературы: 1. Глущенко А.Д., Юшко В.И. Динамика тяговых электродвигателей электровозов. Ташкент: Изд-во «Фан» , 1980. -168 с. 2. Динамика локомотивов /М.А. Ибрагимов, В.И. Киселев , В.А. Рамлов, А.В. Скалин: Уч. пос.-М.: РГОТУПС, 2005.- 128 с. 3. Djanikulov A.T., Mamayev S.I., & Kasimov O.T. (2021, April). Modeling of rotational oscillations in a diesel locomotive wheel-motor block. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1889, No. 2, p. 022017). IOP Publishing. 4. Simon Iwnicki. Handbook of Railway Vehicle Dynamics. 2006. Taylor & Francis Group.- 527 p. 5. Курбасов А.С. Повышение работоспособности тяговых электродвигателей. М.: Транспорт, 1977.- 354 с. 6. Kasimov O.T., Djanikulov A.T., & Mamayev S.I. (2021, November). Modeling the bending of the tire surface by pads during braking. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2402, No. 1, p. 070030). AIP Publishing LLC. 7. Курочка А.Л., Зусмановская Л.Л. Увеличение срока службы электродвигателей. М.: Транспорт, 1970. – 423 с. 35

№ 4 (97) апрель, 2022 г. РАСЧЕТ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В МАТЕРИАЛЕ БАНДАЖА ПРИ ТОРМОЖЕНИИ ТЕПЛОВОЗА UZTE16M Файзибаев Шерзод Собирович д-р техн. наук, проф., Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Касимов Обиджон Тоирджонович ст. преподаватель, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] CALCULATION OF THE TEMPERATURE FIELDS IN THE BANDAGE MATERIAL DURING BRAKING OF A DIESEL LOCOMOTIVE UZTE16M Sherzod Fayzibaev doctor of technical sciences, professor, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent Obidjon Kasimov Senior lecturer, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В данной работе рассмотрены расчетные методики оценки износа тормозной системы подвижного состава и изучены температурные поля, а также напряжение в материале бандажей колесных пар при эксплуатации. В ходе методики исследовались оценки температурных полей в материале бандажа при торможении тепловоза UzTE16M. ABSTRACT In this paper, computational methods for assessing the wear of the rolling stock braking system are considered and temperature fields, as well as stresses in the material of wheelset bandages during operation, are studied. In the course of the methodology, estimates of temperature fields in the bandage material during braking of the UzTE16M diesel locomotive were investigated. Ключевые слова: локомотив, колесная пара, бандаж, рельс, тормозная колодка. Keywords: locomotive, wheelset, bandage, rail, brake pad, braking. ________________________________________________________________________________________________ На сегодняшний день уделяется oгрoмнoе вни- сoбытий, oтказoв технических средств. Oсoбая рoль мание обеспечению высокого уровня безопасности в oбеспечении безoпаснoсти движения заключается движения пoездoв [3; 4; 8; 13; 6]. Пoследствиями в надежнoсти тoрмoзнoгo oбoрудoвания пoдвижнoгo транспoртных прoисшествий являются пoрча грузoв сoстава. и техники, разрушение путей и кoнтактнoй сети, прекращение движения пoездoв пo участку, чтo при- Тoрмoза железнoдoрoжнoгo пoдвижнoгo сoстава вoдит к бoльшим экoнoмическим и челoвеческим предназначены для регулирoвания скoрoсти движения пoтерям [7; 5; 9; 11]. oт максимальнo вoзмoжнoй дo пoлнoй oстанoвки, а также удержания сoстава на месте. Надежная рабoта пoдвижнoгo сoстава и устрoйств железнoдoрoжнoгo транспoрта является Проблема повышения долговечности колесных oснoвoй для oбеспечения прoпускнoй и прoвoзнoй пар локомотивов исследуется специалистами желез- спoсoбнoсти железных дoрoг, а также безoпаснoсти ных дорог всего мира. Однако до ностоящего времени движения пoездoв. Этo является oснoвнoй задачей мало обоснованы расчетные методики оценки их всех служб и пoдразделений АО «УТЙ». Показатели износа, недостаточно изучены температурные поля рабoты напрямую зависият oт числа крушений, и напряжения в материале бандажей колесных пар при эксплуатации. __________________________ Библиографическое описание: Файзибаев Ш.С., Касимов О.Т. РАСЧЕТ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В МАТЕРИАЛЕ БАНДАЖА ПРИ ТОРМОЖЕНИИ ТЕПЛОВОЗА UzTE16M // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13345

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Исследования для оценки температурных полей Уточнение температурных полей с учетом уравне- в материале бандажа при торможении локомотивов ния теплопроводности провели с учетом основного в рассмотенной задаче осуществим с использованием потока отводимого тепла NТ t в направлении по ра- следующих допущений. диусу RК бандажа. 1. Выбираем модель бандажа колесной пары ло- комотива, на которую воздействуют 2 тормозные ко- Площадь теплопередачи принимаем равной для: лодки с передачей нагрузок РТ при скорости скольже- • бандажа SБ = 2 RК вБ ( вБ – ширина бандажа, ния VТ и силе трения FТ при реализации мощности измеренная вдоль оси колесной пары). С учетом введенных допущений получим урав- торможения колеса [3; 14; 15]: нения теплопроводности для:  ккал  • бандажа колесной пары:  с  NТ = 2ККVТ  2, 345 . (1) 2. Вся реализуемая мощность при торможении Т Б − КБ  2ТБ = 2 NТБ Z , (4) одного колеса поглощается материалом бандажа ве- t СБ Z 2 RК Z Б вБ GБ Б cos 2ZБ сом GК . Материал бандажа характеризуется коэффи- Б циентами теплопроводности КБ , теплоемкостью СБ , где ZБ – толщина бандажа, измеренная по коорди- нате Z; которые осреднены для диапазонов температур нагревания.  Б – плотность материала бандажей; 3. В каждом цикле времени t торможения мощ- КБ – коэффициенты теплопроводности в матери- ность NТ поглощается частью масс бандажа Б GБ , але моделей бандажа в направлении по координате Z. где  Б – коэффициент, зависящий от приращения Частное решение уравнения (4) получили в виде температуры нагревания Т Б бандажа. [10]: При этом выполняется уравнение теплового ба- ТБ (t, ) = TБ (t ) cos   (5) ланса для средних  Б и Т Б : 2Б ( )БGБСБТБ = NТ t = NТК + NТБ t . (2) с функцией времени ТБ (t ) , удовлетворяющей уравнению: При известных NТБ можно определить: TБ + БТБ NТБ t 2 RRвК БСБ Б = , (6) ТБ = NТБ t . (3) где 2 Б GБ СБ Из последних формул видно, что при постоянной Б =  2  КБ . (7) NT = const наибольшее влияние на температуры 4СБ К 2Б нагревания играют отношения t / Б . При  Б в тече- Решения уравнений (6) при начальных условиях ние времени t = 0  tT . для t = 0 TБ (0) = ТБ , выполненные методом опера- Выполним расчет для условий торможения ко- ционного исчисления, получим в виде: лесной пары тепловоза типа UzTE16M при СТБ = 253кг ; СТК = 180кг ; NT = 39, 55ккал / с , соот- 2NТБ Б ветствущих начальной скорости торможения  3RК вБ КБ Vн = 100км / ч , конечной скорости Vк = 36км / ч , дли- ( ) ( )ТБ Бt t = TВ + 1− Бt . (8) тельности цикла торможения tT = 40c , . Производим расчет температуры нагревания Т Б При условии NТБ = 0,5  NT = 19, 78ккал / с , бандажа по формулам (8) при использовании исход- Б = 1, 0 получили: ных данных: ТБ = 19, 78 40 = 13,33о С . ТБ = 2NТБ Б = 219,78 0,075 = 117,35о С 2 1 253 0,1173  3RК вБ КБ 96 0,525 0,1490−1 30, В первой фазе торможения поглощение тепловой Б =  2  90−1 =1 = 0,0053 . мощности осуществляется при малых  Б (около 0,1) 4 0,1173 7860 0,0752 187, 4 и t = t1 = 10c , получили: Т Б1 = 19, 78 10 = 33, 25о С . При t1 = 10с ; 2  0,1 253 0,1173 ( )TБ = 117,35 1− 0.830.005310 = 1,15о С . При t2 = 20с ; 37

№ 4 (97) апрель, 2022 г. ( )TБ == 117,35 1− 0.830.005320 = 2, 295о С . По формулам (8) определим полную температуру нагревания бандажей по t = 40c и TБ = 30о С : При t3 = 30с ; ( )ТБ 40о = 30  0,830,005340 + 4,545 = 33,383о С . ( )TБ = 117,35 1− 0.830.005330 = 3, 426о С . После окончания торможения через tо = 120с При t4 = 40с ; секция температура определяется по формулам: ( )TБ = 117,35 1− 0.830,005340 = 4,545о С . ТБ (120) = 33,383 0,83−0,0053100 = 36,848о С . Если начальная температура ТБ = 30о С , то фак- Оценка охлаждения бандажа через 120 секунд. тическая температура бандажа будет равна: Бандаж через 120 секунд имеет температуру бан- дажа ~ TБ  30о С , не может быть менее 300С. Дол- ( )ТБ 100 = 30  0,830,005310 +1,15 = 30,86о С . жен быть задан цикл торможений и отпуска. Выполним расчет по оценке влияния  Б при t = 10, 20,...120c по формуле (3). Температура нагревания бандажей при циклах торможения колесных пар тепловоза UzTE16M при αБ=1, КБ=46,5 ккал/(м∙с∙°С) 400 \"при 10с\" 350 при 20с Температура бандажа при 30с 300 при 40с 250 при 50с при 60с 200 при 70с 150 при 80с при 90с 100 при 100с 50 при 110с 0 при 120с 0 10 20 Ск3о0рость 4л0окомот5и0ва 60 70 80 Рисунок 1. Температура нагревания бандажей при циклах торможения колесных пар тепловоза 38

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Температура нагревания бандажей при циклах торможения колесных пар тепловоза UzTE16M при αБ=0,75, КБ=46,5 ккал/(м∙с∙°С) 500 Температура бандажа 450 при 10с 400 при 20с 350 при 30с при 40с 300 при 50с 250 при 60с при 70с 200 при 80с 150 при 90с при 100с 100 при 110с при 120с 50 0 0 10 20 Ско3р0ость ло4к0омотива50 60 70 80 Рисунок 2. Температура нагревания бандажей при циклах торможения колесных пар тепловоза Выводы. По итогам проведенных исследований Как показано на графиках, при скорости в 80 км/ч выявлены параметры нагревания бандажей при цик- температура бандажа достигает более 450 °С. лах торможения колесных пар двух типов тепловоза. Список литературы: 1. Бабаков И.М. Теория колебания. – М. : Наука, 1965. – 559 с. 2. Бронштейн И.Н. Справочник по математике. – М. : Наука, 1986. – 671 с. 3. Глущенко А.Д., Файзибаев Ш.С. Моделирование импульсного динамического и теплового нагружения материала колесных пар локомотивов. – Ташкент : Фан, 2002. –194 с. 4. Конструкция и динамика тепловозов / под ред. проф., д-ра техн. наук В.И. Иванова. – М. : Транспорт, 1974. – С. 336. 5. Махкамов Н.Я., Илесалиев Д.И., Мерганов А.М. Сравнительный анализ факторов, влияющих на доставку пакетных грузов // Инновационный транспорт. – 2019. – № 3. – С. 50–57. 6. Медель В.Б. Подвижный состав электрических железных дорог. – М. : Транспорт, 1974. – С. 232. 7. Мерганов А.М. Подход к экономическому обоснованию затрат на энергетические потери, связанные с состоянием железнодорожных путей // Вестник ИНЖЭКОНа. Серия: Экономика. – 2012. – № 5. – С. 317–319. 8. Механическая часть тягового подвижного состава / под ред. д-ра техн. наук И.В. Бирюкова. – М. : Транспорт, 1992. – С. 440. 9. Файзибаев Ш.С. Исследование влияния пластических деформаций на поверхности упрочняемого бандажа // Universum: технические науки. – 2022. – № 1-1 (94). – С. 106–110. 10. Файзибаев Ш.С., Косимов О.Т. Моделирование сдвига поверхностного слоя бандажа колесной пары локомо- тива в зонах контакта с чугунными тормозными колодками // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 10(79). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10815 (дата обращения: 04.04.2022). 11. Файзибаев Ш.С., Хисматулин М.И. Динамические явления в тяговой зубчатой передаче теповозов и использование их для диагноза технического состояния зубчатой передачи // Вестник транспорта Поволжья. – 2016. – № 4. – С. 69–72. 39

№ 4 (97) апрель, 2022 г. 12. Филонов С.П., Зиборов А.Е., Ренкуна В.В. Тепловозы 2ТЭ10М, 3ТЭ10М. Устройство и работа. – М. : Транспорт, 1986. – 288 с. 13. Djanikulov A., Kasimov O. Simulation Of Transients In The Power Circuit Of The TE-10 Diesel Locomotives When The Diesel Generator Set Protection Is Triggered // International Journal of Advanced Technology. – 2020. – Vol. 29, № 7. 14. Djanikulov A.T., Mamayev S.I., Kasimov O.T. Modeling of rotational oscillations in a diesel locomotive wheel-motor block // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1889, № 2. – P. 022017. 15. Kasimov O.T., Djanikulov A.T., Mamayev S.I. Modeling the bending of the tire surface by pads during braking // AIP Conference Proceedings. – 2021. – Vol. 2402, № 1. – P. 070030. 40

№ 4 (97) апрель, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13383 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ (ДГУ) ТЕПЛОВОЗОВ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «БОРТ» Хамидов Отабек Рустамович д-р техн. наук, доцент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Юсуфов Абдулазиз Махамадали угли докторант, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Кодиров Нозимжон Солиевич ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Жамилов Шухрат Фармон угли ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Эркинов Бурхон Хайдарали угли ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Абдулатипов Улугбек Исломжон угли aссистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Сейдаметов Cаидахмад Рахматуллаевич aссистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент EVALUATION OF THE TECHNICAL CONDITION OF THE DIESEL GENERATOR PLANT (DGP) OF DIESEL LOCOMOTIVES USING THE BORT HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX Otabek Khamidov Doctor of Technical Sciences, docent Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent Abdulaziz Yusufov doctoral student, Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТА- НОВКИ (ДГУ) ТЕПЛОВОЗОВ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «БОРТ» // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Хамидов О.Р. [и др.]. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13383

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Nozimzhan Kodirov Assistant, Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent Shuxrat Jamilov Assistant, Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent Burxon Erkinov Assistant, Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent Ulugbek Abdulatipov Assistant, Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent Saidakhmad Seydametov Assistant, Tashkent State Transport University, Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Статья посвящена актуальным вопросам контроля и диагностики дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов с применением аппаратно-программного комплекса «борт». В статье представлено описание об устройствах и структуре организация контроля технического состояния дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов, а также обоснована целесообразность упреждающей диагностики, которая позволяет заблаговременно выявить дефекты на самой ранней стадии их развития. Приведены основные функции аппаратно-программного комплекса «Борт». Также представлено описание происходящих в процессе работы дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов, при эксплуатации. Проведен анализ режимов непрерывного контроля технического состояния дизель-генераторной установки (ДГУ). ABSTRACT The article is devoted to topical issues of control and diagnostics of a diesel generator plant (DGP) of diesel locomo- tives using the “board” hardware and software complex. The article presents a description of the devices and structure of the organization of monitoring the technical condition of a diesel generator set (DGU) of diesel locomotives, as well as the expediency of proactive diagnostics, which allows early detection of defects at the earliest stage of their development. The main functions of the hardware-software complex \"Bort\" are given. A description of the diesel locomotives that occur during the operation of a diesel generator plant ( (DGP) during operation is also presented. The analysis of modes of continuous monitoring of the technical condition of a diesel generator plant (DGP) was carried out. Ключевые слова: диагностика, дизель-генераторная установка (ДГУ), современные методы, нейросетевой модул, локомотив. Keywords: diagnostics, diesel generator plant (DGP), modern methods, neural network module, locomotive. ________________________________________________________________________________________________ Современный локомотив представляет собой Введение. Повышение эффективности и надежно- технически сложную, возобновляемую систему, по- сти локомотивов требует регулярного контроля их этому его успешная работа зависит от выполнения оборудования в процессе эксплуатации. С внедре- определенного комплекса профилактических и вос- нием современных микропроцессорных систем бор- становительных мероприятий, направленных на товой автоматики и контроля не только реализация поддержание и восстановление рабочего состояния, аварийной сигнализации при критической работе рабочего состояния и выявленного ресурса. оборудования, но и эффективные методы обработки Одним из важнейших принципов при плани- полученных данных измерений, обеспечивающие ровании объемов ремонта локомотивной техники достоверное прогнозирование изменения техниче- является учет ее реального технического состояния, ского состояния ключевых узлов оборудования снижение эксплуатационных расходов железных вопрос разработки все еще актуален. дорог и снижение транспортных расходов. Непре- рывный контроль технического состояния локомо- тива в эксплуатации осуществляется с помощью 42

№ 4 (97) апрель, 2022 г. стационарных и бортовых средств технической мание внедрению диагностических средств и обору- диагностики. дований во время эксплуатации. На сегодняшней день основное усилия направлены на разработку и Еще одним из основных направлений является внедрения таких высокотехнологических устройств повышение эксплуатационной надежности, ресурс- в предприятия и объекты железных дорог стран ных и технико-экономических показателей локомо- СНГ. тивов, повышение эффективности локомотивного хозяйства и снижение эксплуатационных расходов К сожалению, ранний опыт эксплуатации таких железных дорог. Эта проблема не может быть решена технологий показывает, что ожидаемого существен- без внедрения современных систем технического ного сокращения расходов на техническое обслужива- обслуживания локомотивов, основанных на учете их ние и ремонт локомотивов удается добиться далеко фактического технического состояния при планиро- не всегда вследствие значительных затрат времени вании объемов ремонта локомотивов. Средства тех- на подготовку и проведение диагностирования, нического диагностирования являются надежным которые во многих случаях сопоставимы с временем, источником информации о техническом состоянии необходимым для замены соответствующих узлов. действующих систем локомотива. При этих условиях выполнение регулярного перио- дического диагностирования локомотива, необходи- Повышение эксплуатационной надежности, ре- мого для достоверной оценки его текущего техниче- сурса и технико-экономических показателей тепло- ского состояния, как правило, невозможно. Эффектив- возов является одним из основных направлений по- ность использования средств стационарной диагно- вышения эффективности локомотивного хозяй- стики может быть существенно повышена в случае ства и снижения эксплуатационных расходов желез- использования их совместно со средствами бортовой ных дорог [10]. Решение этой проблемы невозможно диагностики, осуществляющих непрерывный конт- без внедрения современных систем технического об- роль значений основных параметров оборудова- служивания локомотивов, основанных на учете их ния локомотива непосредственно во время его фактического технического состояния при планиро- эксплуатации. В этом случае процесс технического вании объема ремонта. Источником информации о обслуживания локомотива может осуществляться техническом состоянии систем локомотивов в экс- по следующей схеме (рис. 1). плуатации являются средства технической диагно- стики. Последные годы уделяется значительное вни- Рисунок 1. Схема гибридного использования стационарной диагностики со средствами бортовой диагностики Общая (интегральная) оценка технического со- пригодности серийных локомотивов, практически стояния оборудования локомотива осуществляется исключающий возможность внедрения средств бор- средствами бортовой диагностики. В случае выявле- товой диагностики без существенной доработки ния отклонений в процессе ближайшего планового конструкции силовых установок локомотивов. ремонта или технического обслуживания выпол- няется детальное диагностирование соответствую- Главными задачами диагностики подвижного щего оборудования. Основным препятствием на пути состава являются определение текущего состояния и внедрения подобной системы технического обслужи- прогнозирование изменения технического состоя- вания является чрезвычайно низкий уровень контроле ния локомотивов в зависимости от наработки [1-6]. Для решения этих задач могут быть использованы 43

№ 4 (97) апрель, 2022 г. модели, различные по методам построения и приме- Аппаратно-программный комплекс «Борт» имеет нения, использующие искусственных сетей (ИС) такие основные компоненты как: для оценки технического состояния современного подвижного состава. Новшеством в локомотивном • Основной модуль индикации хозяйстве является аппаратно-программный комплекс • Допольнительный модуль индикации «Борт» предназначенный для контроля теплотехни- • Сетевой маршрутизатор ческого состояния дизель-генераторных установок • Модуль безопасного вычислителя тепловозов и расхода топлива. Рисунок 2. Основные компоненты аппаратно-программного комплекса «Борт» Выше приведенные компоненты совместно с • Распознавание действий машиниста наоснове бортовым нейромодулем обеспечивают локомотив анализа минималистичного скелета человека автоведением, выденаблюдением,автоматической системой бдительности машиниста и радиуоборудо- • Маркировка рабочей смены машиниста для ваниями. В свою очередь бортовой нейромодуль отображения на рабочих местах заказчика имеет такие ключевые функции как: • Простая интеграция с существующей системой • Контроль бдительности машиниста видеорегистрации на локомотиве • Возможность реализации иных задач видео ана- литики под технологические требования заказчика [7]. Рисунок 3. Пример алгоритма работы нейросети в задаче : «Контроль бдительности машиниста» На мониторе интерфейса аппаратно-программ- о регистрации данных внутри кабины и по ходу дви- ного комплекса «Борт» совмещены данные о локо- жения, а также наложение данных о скорости, коор- мотиве. С помощью данных на мониторе можно динатах. Кроме того, можно ввести энергооптималь- узнать вовремя о приёме сигналов АЛСН, ное ведение поезда в автоматическом режиме и ре- определения скорости и местоположения тепловоза, жима советчика, моделированного с помощью искус- о надобности применение экстренного торможения, ственного интеллекта [8]. 44

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Рисунок 4. Совмещенные данных систем намониторе аппаратно-программного комплекса «Борт» Рисунок 5. Алгоритм оценки технического состояния дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов с применением аппаратно-программного комплекса «Борт» Как видно бортовой аппаратно-программный • расчет среднего значения объема топлива, л; комплекс «Борт» (АПК «Борт») регистрирует и ана- лизирует параметров работы и учета дизельного • расчет массы топлива в баке, кг; топлива при эксплуатации тепловозов, кроме того ведет непрерывный контроль технического состояния • измерение температуры топлива, °С ; и режимов эксплуатации дизель-генераторной уста- новки тепловозов. Топливо является основным ис- • определение плотности топлива в баке, кг/м3; точником автономных локомотивов и для этого ав- томатический учет топливо является важным аспек- • определение наличия подтоварной воды в том во время эксплуатации. С помощью аппаратно- топливном баке; программный комплекса «Борт» (АПК «Борт») производится автоматический контроль прихода • запись параметров в масштабе времени в и расхода топлива при эксплуатации тепловоза и энергонезависимое устройство памяти (карта состоя- определение не санкционированных его сливов и пе- ния локомотива и личная карта машиниста). редачи зарегистрированных данных с использова- нием беспроводного канала (online-режим) и резерв- • определение скорости движения тепловоза, ного проводного канала. км/час; Кроме того, комплекс обеспечивает: • определение координат на местности; • определение объема топлива в баке по левому • передач по радиоканалу GPRS накопленных и правому борту, л; данных на FTP-сервер; • создание статистической базы для формиро- вания системы объективной информации о расходе топлива на тягу поездов; • самодиагностику статуса датчиков и модулей системы [9]. 45

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Заключение технической диагностике дизель-генераторной уста- новки (ДГУ). С применением аппаратно- Таким образом, показано, что контроль и диа- программного комплекса «Борт» можно повысить гностики дизель-генераторной установки (ДГУ) теп- эффективность и надежность локомотивов. С помо- ловозов является одним из ключевых аспектов. щью бортового аппаратно-программного комплекса Своевременная диагностика дизель-генераторной «Борт» (АПК «Борт») можно регистрироват и установки (ДГУ) обеспечивает безопасность движения сделать анализ параметров работы и учета дизельного и снижает расход топлива. Для точности применение топлива во время эксплуатации тепловозов, кроме высокотехнологических и наукоёмких технологий того можно вести непрерывный контроль техниче- является мощным и доступным инструментом, кото- ского состояния ирежимов эксплуатации дизель-ге- рые способным давать достоверные результаты при нераторной установки тепловозов. Список литературы: 1. Бортовая система диагностики локомотива ТЭП70БС /Федотов М.В., Набатчиков Ю.Н. // Труды ВНИКТИ,- 2004-№ 83-с.92-96. 2. Система МСУ-Т магистрального пассажирского локомотива ТЭП70БС / Сергеев. С.В., Камышников С.А. // Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.64-76. 3. Грачев В.В. Оценка технического состояния тепловозного дизеля по данным бортовой микропроцессорной системы управления / В.В. Грачев, М.Ш. Валиев // Известия ПГУПСа / Петербургский государственный уни- верситет путей сообщения. – Санкт-Петербург. – 2010. – №1(22). – С. 22 – 32. 4. Валиев М.Ш. Диагностика рабочего процесса тепловозного дизеля в условиях эксплуатации / М.Ш. Валиев // Вестник Транспорта Поволжья / Самарский государственный университет путей сообщения. – Самара. – 2011. – №1(25). - С. 35 – 39. 5. Валиев М.Ш., Қосимов Х.Р. / Локомотивларнинг техник ҳолатини микропроцессор тизими ёрдамида аниқлаш. // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте 20-21 декабря 2019 г. стр. 118-122. 6. Г.И. Бабокин Применение нейронных сетей для диагностики электромеханических систем / Шпрехер Д.М. // НИ.-РХТУ-2011г., С. 132-139. 7. Грачев В.В., Валиев М.Ш.. Оценка технического состояния тепловозного дизеля по данным бортовой мик- ропроцессорной системы управления // Известия ПГУПС,-2010-Вып.1- с.22-32. 8. Сергеев. С.В., Камышников С.А. Система МСУ-Т магистрального пассажирского тепловоза ТЭП70БС // Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.64-76. 9. Федотов М.В. Унифицированная микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) // Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.8-10. 10. Diagnostics of the Technical Condition of Rolling Bearings of Asynchronous Traction Motors of Locomotives Based on Data Mining. Russ. Electr. Engin. 91 (10), 593–596 (2020). 91, pp.604–608 (2020). DOI: 10.3103/S1068371220100119. 11. Абдулазиз Юсуфов Махамадали ўғли, Қодиров Нозим Солиевич, Жамилов Шухрат Фармон ўғли, Келдибе- ков Зокир Оллабердиевич. (2022). “Ўзбекистон темир йўллари” акциядорлик жамияти локомотив паркини техник ҳолатини таҳлили. “Yosh Tadqiqotchi” Jurnali, 1(1), 198–205. doi.org/10.5281/zenodo.6298747. 46

№ 4 (97) апрель, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13384 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ГЛАВНОЙ РАМЫ И ПРОДЛЕНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ МАНЕВРОВЫХ ЛОКОМОТИВОВ НА АО “УТЙ” Хамидов Отабек Рустамович д-р техн. наук, доцент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Юсуфов Абдулазиз Махамадали угли докторант, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Кодиров Нозимжон Солиевич ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Жамилов Шухрат Фармон угли ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Абдурасулов Шерзамин Хайитбоевич ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Абдулатипов Улугбек Исломжон угли aссистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Сейдаметов Cаидахмад Рахматуллаевич aссистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент FORECASTING THE RESIDUAL LIFE OF THE MAIN FRAME AND EXTENDING THE SERVICE LIFE OF SHUNTER LOCOMOTIVES AT JSC “UTY” Otabek Khamidov Doctor of technical sciences, docent Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent Abdulaziz Yusufov doctoral student, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent Nozimzhan Kodirov Assistant, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ГЛАВНОЙ РАМЫ И ПРОДЛЕНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ МАНЕВРОВЫХ ЛОКОМОТИВОВ НА АО “УТЙ” // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. Хамидов О.Р. [и др.]. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13384

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Shuxrat Jamilov Assistant, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent Sherzamin Abdurasulov Assistant, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent Ulugbek Abdulatipov Assistant, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent Saidakhmad Seydametov Assistant, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Статья посвящена актуальным вопросам контроля и расчета остаточного ресурса главной рамы маневровых тепловозов эксплуатируемых на железной дороге Узбекистана. В статье представлено математические методы расчета остаточного ресурса локомотивов, а также обоснована целесообразность продление срока службы маневровых локомотивов на самой ранней стадии их развития. Полученные результаты с помощью программной среды Solidworks которая позволяет анализировать расчеты и выявлено силы, действующие на главную раму локомотивов. Также представлено математическое описание происходящих в процессе работы главной рамы локомотивов, при исследовании сложных физических явлений. Кроме этого, про анализировано 3-D модель главная рама с усилиями. Проведен анализ локомотивного парка АО «Узбекистон темир йуллари» исходя из данных парка произведен детальный анализ маневровых локомотивов. Исследовано методы прогнозирования остаточного ресурса главной рамы и продление сроков службы маневровых локомотивов. ABSTRACT The article is devoted to topical issues of control and calculation of the residual life of the main frame of shunting diesel locomotives operated on the railway of Uzbekistan. The article presents mathematical methods for calculating the residual life of locomotives, and also substantiates the expediency of extending the service life of shunting locomotives at the earliest stage of their development. The results obtained using the Solidworks software environment, which allows you to analyze the calculations and identify the forces acting on the main frame of the locomotives. A mathematical description of the main frame of locomotives occurring during the operation of the main frame of locomotives is also presented, in the study of complex physical phenomena. In addition, the 3-D model of the main frame was analyzed with efforts. An analysis of the locomotive fleet of JSC “UZBEKISTAN RAILWAYS” was carried out, based on the fleet data, a detailed analysis of shunting locomotives was carried out. Methods for predicting the residual life of the main frame and extending the service life of shunting locomotives have been studied. Ключевые слова: эксплуатация, рама, металл, остаточный ресурс, сварные швы. Keywords: operation, frame, metal, residual life, weld seam. Введение. Маневровые локомотивы локомотив- срока службы (КРП) маневровых локомотивов после ного парка АО «Ўзбекистон темир йўллари» исчерпан исчерпания назначенного срока службы (более 50 лет). срок службы в течение тридцати лет новые маневро- вые локомотивы практически не было куплено со При проведении КРП подразумевается осу- стороны АО «Ўзбекистон темир йўллари». ществление глубокой модернизации конкретного объекта железнодорожного транспорта Узбекистана, Эксплуатационный износ маневровых локомоти- направленной на повышение его эксплуатационных вов, с одной стороны, и устойчивая тенденция роста свойств и не ухудшающей его основных технических объемов перевозок на железнодорожном транспорте параметров (тяговых и т.п). Такой подход эффективен Узбекистана (Ўзбекистон темир йўллари), с другой при условии достаточно быстрой окупаемости модер- стороны, подтолкнуло к поиску радикальных спо- низированного объекта железнодорожного транс- собов увеличения количества тяговых единиц в экс- порта, влечет необходимость сохранения его наибо- плуатации. В качестве одного из возможных путей лее трудоемких и металлоемких узлов (главная рама, решения указанной проблемы было предложено рамы тележек, кузов, кабина и т.п.), определяющих проведение капитального ремонта с продлением все компоновочные решения и идентификационный номер изделия [1]. 48

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Анализ локомотивного парка электровозами грузового и пассажирского подвиж- АО «Ўзбекистон темир йўллари» ного состава. В таблице 1 приведен анализ числен- ности локомотивного парка АО «Узбекистон темир Локомотивный парк АО «Узбекистон темир йуллари» в 2020-2021 годах [2]. йуллари» постоянно пополняется современными Таблица 1. Анализ численности локомотивного парка АО «Узбекистон темир йуллари» в 2020-2021 годах № Тип локомотива Состояние локомотивного Состояние локомотивного парка в 2020 году парка в 2021 году 117 1 Электровозы 109 88 2 Поездные (магистральные) тепловозы 94 18 3 Электропоезда 18 173 4 Маневровые тепловозы (ТЭМ2 и ЧМЭ3) 173 396 5 Всего локомотивов 394 Первая и вторая диаграммы показывают долю тягового подвижного состава в процентах в 2020- 2021 годах. Рисунок 1: состояние локомотивного Рисунок 2: состояние локомотивного парка в 2020 году парка в 2021 году Исходя из состояния локомотивного парка с 28% до 30% из-за покупки, в то время как тепловозы АО «Узбекистон темир йуллари» на 2020 год, со- сократились с 24% до 22% из-за истечения срока гласно первой диаграмме, маневровые локомотивы службы. Виды и количество тягового подвижного составляют 44%, электровозы 28%, тепловозы 24% состава позволяют определить средний возраст и электросекции 4% и на второй диаграмме 2021 году локомотивного парка на основе тесной связи их с маневровых локомотивов 44%, электровозов 30%, годами выпуска (возрастом). тепловозы 22% и электросекции 4%. В таблице 2 ниже представлен анализ типов В локомотивном парке в 2020-2021 годах маневро- структуры тягового подвижного состава в текущем вые локомотивы (ТЭМ2 и ЧМЭ3) составляют 44%, периоде эксплуатации в локомотивном парке АО электровозы 4%, и мы можем наблюдать, что показа- «Узбекистон темир йуллари» по годам (возрасту) тель не изменился. В основном изменения коснулись выпуска. современных электровозов, которые увеличились 49

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Таблица 2. Анализ по возрасту тягового подвижного состава при эксплуатации локомотивного парка АО «Узбекистон темир йуллари» № Тип тягового подвижного состава до 10 лет от 10 до от 20 до Более Всего 1 Электровозы 44 20 лет 30 лет 30 лет 116 12 30 30 2 Поездные (магистральные) тепловозы 45 7 9 99 160 3 Маневровые тепловозы (ТЭМ2 и ЧМЭ3) - - 12 185 197 4 Всего локомотивов 89 19 51 314 473 В диаграмма 2, показано доля в процентах тяго- вого подвижного состава более 30 лет в производ- стве локомотивного парка. Рисунок 3. Состояние по выпуску Производственному парку локомотивов более Анализ лет выпуска маневровых локомотивов 30 лет, тягу подвижного состава выполняют маневро- типа ТЭМ2 в локомотивном парке АО «Узбекистон вые локомотивы (ТЭМ2 и ЧМЭ3) 59%, поездные темир йуллари» представлен в таблице 3. (магистральные) тепловозы 31% и электровозы 10%. Таблица 3. Истечение срока службы тепловозов серии ТЭМ2 локомотивного парка АО «Узбекистон темир йуллари № Тип маневрового локомотива от 30 до 40 лет от 40 до 50 лет Более 50 лет Всего 89 17 132 1 ТЭМ2 26 Из-за ограниченных инвестиционных возможно- к постепенному обновлению парка за счет приобре- стей очень сложно заменить маневровые локомотивы тения новых маневренных локомотивов, также же- нового поколения на новые. Поэтому, в дополнение лательно продлить срок службы локомотива за счет капитального ремонта части парка. 50

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Рисунок 4. Диаграмма: Анализ маневровых локомотивов серии ТЭМ2 в локомотивном парке АО «Узбекистон темир йуллари» за годы выпуска На четвертой диаграмме приведен продолжи- объекта железнодорожного транспорта Узбекистана, тельность срока службы со дня выпуска, можем направленной на повышение его эксплуатационных заметит, что маневровые тепловозы серии ТЭМ2 свойств и не ухудшающей его основных технических составляют от 30 до 40 лет - 17%, от 40 до 50 лет - 65%, параметров (тяговых и т.п). Такой подход эффекти- а 18% - более 50 лет. Срок службы при капитальном вен при условии достаточно быстрой окупаемости ремонте локомотивов типа ТЭМ2 увеличивается модернизированного объекта железнодорожного на основании нормативных документов и этот срок транспорта, влечет необходимость сохранения его должен составлять не более 50 лет. Из четвертой наиболее трудоемких и металлоемких узлов (главная диаграммы видно, что пятая часть узлов маневровые рама, рамы тележек, кузов, кабина и т.п.), определяю- тепловозы серии ТЭМ2 в локомотивном парке щих все компоновочные решения и идентификацион- АО «Узбекистон темир йуллари» прошла срок ный номер изделия [4]. службы, и в худшем случае этот показатель увели- чивается из года в год[1-3]. Для предотвращения аварийных ситуаций и не- обратимого разрушение маневровых локомотивов Результаты и анализ результатов эксплуатируемых на “Ўзбекистон темир йўллари” АО основным приоритетом является продления срока Определение остаточного срока службы главного службы и обеспечения безопасности маневровых рамы маневровых локомотивов осуществляется путем локомотивов с помощью преждевременного прогно- диагностики. В процессе диагностики, однако, управ- зирования и устранения неисправностей. Остаточный ление без повреждений (неразрушающий контроль) ресурс маневрового локомотива определяется узлом, и осуществляется в положении, когда главный рамы который имеет наименьший остаточный ресурс, локомотива разделен на части. этим узлом подвижной единицы является главная рама [5]. Настоящая работа посвящена изучению осо- бенностей при проведении КРП подразумевается осуществление глубокой модернизации конкретного Рисунок 1. 3-D модель главной рамы тепловоза серии ТЭМ2 51

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Рассмотрим основные методы для определения При совместном действии сжатия, изгиба и остаточного ресурса главной рамы маневрового ло- сдвига критические напряжения вычисляются по комотива. Для выявления остаточного ресурса слу- формулам: жить несущая конструкция главной рамы маневро- вого локомотива. Маневровые локомотивы во время ������КРС = ������������������ ������ √������2 + 4������2 − ������; эксплуатации не эксплуатируется на полную мощ- 2������2 ность, исходя из этого можно предложить, что оста- точный ресурс еще не выработан полностью. ������������������������ = ������������������ 1 √������2 + 4������2 − ������, Рассмотрим оценку остаточного ресурса глав- 2������ ной рамы на основе маневрового тепловоза ТЭМ2.Маневровая работа является неотъемлемой где, ������ = ,������������������ ������ = ������ частью перевозочного процесса. На сегодняшний день ������ основным типом локомотивов, предназначенных ������������������ для выполнения тяжелой маневровой работы на же- Критические напряжения определяются по фор- лезных дорогах Узбекистана, являются тепловозы типа ТЭМ2[6]. муле: Критические напряжения для стержней определя- ������������������ = 0,18 ������������������������, ются по формуле Эйлера: ������������������ ������КРЭ = ������������22������, где ������������������ и ������������������ - толщина и радиус кривизны па- где Е – модуль упругости; нели обшивы. ������ - гибкость стержня для ������ > ������ПЦ, Расчетные силы [7-8]. ������ПЦ = ������√���������П���Ц, При расчетах на прочность экипажной части ло- комотива должны учитываться следующие силы: ������ПЦ - предел пропорциональности при сжатии (для стали Ст3 • собственная сила тяжести (вес) экипажа и сила тяжести размещенного на нем оборудования; (������ПЦ = 200 мПа, для стали 09Г2 ������ПЦ = 270 мПа). Материали, подвергнутые чистому сдвигу в об- • инерционные, упругие и диссипативные ласти упругих деформаций, имеют критические силы, вызванные колебаниями локомотива при его движении; напряжения, определяемые формулой: • силы от работы тяговых электродвигателей и ������������������ = ������ ������ (������)2, других механизмов, установленных на локомотиве; 1−������2 ������ • силы, связанные с тягой локомотива и тормо- жения поезда; где, k – коэффициент, зависящий от отношения сто- рон пластины (a/b) и условий ее закрепления. • аэродинамические силы; • силы, возникающие при вписывании локомотива в кривые участки пути; • силы соударения; • силы, прикладываемые к элементам локомотива при ремонтно-аварийных работах. Перечисленные силы при расчете напряженно- деформированного состояния экипажа локомотива принимаются действующими статически и приводятся к следующим основным схемам их приложения: • вертикальные: • боковые; • продольные; • кососимметричные. Рисунок 2. Анализ напряжения на главную раму тепловоза серии ТЭМ2 52

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Вертикальные силы состоят из собственной умножением силы тяжести кузова, включая 1/3 силы силы тяжести экипажа локомотива, силы тяжести, тяжести пружин второй ступени рессорного подвеши- размещенного на нем оборудования и вертикальных вания, на коэффициент вертикальной динамики этой составляющих динамических нагрузок. ступени. Динамическая вертикальная сила от колебаний кузова на рессорном подвешивании определяется Рисунок 3. Анализ перемещений после усилий на главную раму тепловоза серии ТЭМ2 Динамическая вертикальная сила от колебаний Боковые силы определяются центробежной силой, тележки определяется умножением силы тяжести ее силой давления ветра и динамическим взаимодей- обрессоренной массы, включая 1/3 силы тяжести ствием локомотива и пути в горизонтальной плоско- пружин обеих ступеней подвешивания, на коэффи- сти. циент вертикальной динамики. Центробежная сила определяется отдельно для Расчетные коэффициенты вертикальной дина- кузова и тележек, исходя из непогашенного ускорения мики определяются по формуле: 0,7 м/с2. ������Д = (0,006 ± 0,004) √������, Сила давления ветра определяется из расчета удельного давления ветра на боковую проекцию ку- ������������������ зова (тележки) равного 500 Н/м2. где ������������������ - общий статический прогиб рессорного под- Горизонтальные поперечные (рамные) силы, дей- вешивания; ствующие на локомотив при вписывании в кривые, определяются из условия равновесия экипажа при V - скорость движения. движении его в круговой кривой с непогашенным Знак « - » для элементов кузова; « + » для обрес- ускорением 0,7 м/с2. Коэффициент трения между соренных элементов тележки и над рессорных балок. колесом и рельсом принимается равным 0,25. Под собственной силой тяжести экипажа локо- мотива понимается суммарная сила тяжести его ча- Максимальные рамные силы не должны превы- стей, плюс 2/3 части топлива и песка. шать 40% от силы тяжести локомотива. Под силой тяжести оборудования понимается суммарная сила тяжести электрического, механиче- Продольные силы представляют собой силы ского и другого оборудования, размещенного внутри взаимодействия между локомотивом и вагонами, кузова и вне его, а также на тележках, нагружающих возникающие при движении в поезде, а также вы- расчетный элемент полнении маневров, силы тяги и торможения и воз- Вертикальная составляющая (добавка) на тележку никающие при этом продольные силы инерции. и кузов от продольной силы инерции кузова опреде- ляется по формуле: Оценка сопротивления усталости и долговеч- ности. ������������ = ������ИК ℎ������, При отсутствии гистограммы распределения ам- 2������ плитудных значений напряжений, характеризую- щей нагруженность элемента за назначенный срок где ������ИК - сила инерции кузова брутто; службы, и отсутствии параметров кривой усталости ℎ������ - расстояние от центра тяжести кузова до материала, оценку сопротивления усталости прово- дить по формуле: плоскости опор на тележку; 2L - база кузова. ������ = ������−1 > [������], ������������������������+������������������ 53

№ 4 (97) апрель, 2022 г. где ������−1 - среднее значение предела выносливости ������ - коэффициент, учитывающий состояние по- стандартного образца при симметричном цикле верхности; нагружения; ������������ - эффективный коэффициент концентрации ������������ - коэффициент, характеризующий понижение напряжений в узлах сложного очертания. предела выносливости конструкции по отношению к пределу выносливости стандартного образца; В связи с выработкой ресурса (более 50 лет), износом несущих конструкций этих типов тепловозов ������������ - амплитуда напряжений цикла; и появлением дефектов, одной из основных проблем ������������ - среднее напряжение цикла; является обеспечение прочности, надёжности и долго- ������ - коэффициент, характеризующий влияние ас- вечности конструкции главной рамы тепловоза. симетрии цикла; [������] - допустимый коэффициент запаса сопротив- Заключение ления усталости. Значение коэффициента понижения предела вы- Таким образом, показано, что своевременная носливости определяется из выражения: выявления дефектов на узлах локомотивов служат для продления срока службы. Показано что состояния ������������ = ������1������2 ������������ , главной рамы определяет интенсивности работы ло- ������������ комотива и его долговечность и работоспособность. Представленный математической модели расчета где ������1 - коэффициент, учитывающий влияние неод- нагрузок локомотивных главной рам позволяет мак- нородности материала детали; симально достоверно описать физические процессы при повреждении и неисправностях. С помощью ������2 - коэффициент, учитывающий влияние внут- предлагаемой модели диагностики может быть про- ренних напряжений детали. Величина его зависит ведены работы по продлению срока службы локомо- от поперечных размеров детали; тивов. ������ - коэффициент, учитывающий влияние раз- мерного фактора; Список литературы: 1. Юсуфов А.М. Оценка остаточного ресурса главных рам маневровых тепловозов / Хамидов О.Р/ UNIVERSUM научный журнал Москва 2022 59-63 стр. DOI - 10.32743/UniTech.2022.95.2.13174. 2. Абдулазиз Юсуфов Махамадали ўғли, Қодиров Нозим Солиевич, Жамилов Шухрат Фармон ўғли, Келдибеков Зокир Оллабердиевич. (2022). “Ўзбекистон темир йўллари” акциядорлик жамияти локомотив паркини техник ҳолатини таҳлили. “Yosh Tadqiqotchi” Jurnali, 1(1), 198–205. doi.org/10.5281/zenodo.6298747. 3. Волохов Г.М., Тихомиров В.П. Остаточный ресурс несущих конструкций тягового подвижного состава же- лезных дорог: монография. Орел: ОрелГТУ, 2006. — 158 с. 4. Оганьян Э.С. Напряженно-деформированное состояние конструкций экипажной части тепловозов при со- ударениях и аварийных столкновениях // Тр. ВНИТИ. — Вып. 79. — Коломна, 1999. — С. 76—81. 5. Прочность подвижного состава при соударении // Железные дороги мира. — 2000. — № 4. — С. 32—36. 6. Теория и конструкция локомотивов: учебник для вузов ж.-д. транспорта / Г.С. Михальченко, В.Н. Кашников, В.С. Коссов, В.А. Симонов; под ред. Г.С. Михальченко. — М.: Маршрут, 2006. — 584 с. 7. Нормы для расчета прочности несущих элементов, динамических качеств и воздействия на путь экипажной части локомотивов железных дорог колеи 1520 мм. – М.: ВНИИЖТ, 1998. – 145 с. 8. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог / под ред. А.Н. Сокольника. – М.: Машино- строение, 1990. – 288 с. 54

№ 4 (97) апрель, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13343 АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СТРАТЕГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ УСТОЙЧИВОГО ТРАНСПОРТА Шадиметов Юсуфжан Шадиметович д.ф.н., профессор Ташкентского государственного транспортного университета, Председатель Общественного совета при Госкомэкологии Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Айрапетов Дмитрий Алексеевич ассистент Ташкентского государственного транспортного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] CURRENT ISSUES IN THE STRATEGY FOR ENVIRONMENTALLY SUSTAINABLE TRANSPORT Yusufzhan Shadimetov Doctor of Philological Sciences, Professor of the Tashkent State Transport University, Chairman of the Public Council under the State Committee for Ecology of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Dmitriy Ayrapetov Assistant of Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В статье рассматриваются актуальные проблемы стратегии экологичекси устойчивого транспорта. Одной из важнейших особенностей современной транспортной политики является снижения его негативного влияния на окружающую среду и здоровье населения. Это особенно актуально для стран Центральноазиатского региона, которые расположены на пересечении Великого шелкового пути и, как предполагается, примут на себя высокую долю растущего объема евроазиатских транспортных перевозок. ABSTRACT The article discusses current issues of the strategy of environmentally sustainable transport. One of the most important features of modern transport policy is to reduce its negative impact on the environment and public health. This is espe- cially true for the countries of the Central Asian region, which are located at the intersection of the Great Silk Road and are expected to take on a high share of the growing volume of Euro-Asian transport. Ключевые слова: устойчивый транспорт. Великий шелковый путь, природные экосистемы, стратегия, цели устойчивого развития. Keywords: sustainable transport. The Great Silk Road natural ecosystems, strategy, sustainable development goals. ________________________________________________________________________________________________ Одной из важнейших особенностей современной кового пути и, как предполагается, примут на себя вы- транспортной политики является требование соответ- сокую долю растущего объема евроазиатских транс- ствия транспорта целям устойчивого развития, необхо- портных перевозок [1]. димости снижения его негативного влияния на окру- жающую среду и здоровье населения. Это особенно Уже сейчас страны региона имеют довольно раз- актуально для стран Центральноазиатского региона, витую транспортную коммуникацию, растущий объем которые расположены на пересечении Великого шел- пассажиро- и грузоперевозок. Например, только в Уз- бекистане состав парка дорожно-транспортных средств составляет более 3,1 млн. ед. автомобилей, из __________________________ Библиографическое описание: Шадиметов Ю.Ш., Айрапетов Д.А. АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СТРАТЕГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ УСТОЙЧИВОГО ТРАНСПОРТА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13343

№ 4 (97) апрель, 2022 г. них 82% - легковые автомобили, 14% грузовые авто- больше становился неотъемлемой частью повседнев- мобили и 4% автобусы. Подобная тенденция увеличе- ной жизни, увеличивалось число автомобильных ава- ния общего количества подвижного состава наблюда- рий [3]. ется и в других странах региона. С распространением автомобильного транспорта Такая мощная нагрузка на хрупкую экосистему ре- возросли загрязнения атмосферы и шумовое загрязне- гиона в условиях жаркого климата оказывает крайне ние, появились и другие отрицательные аспекты воз- негативное влияние на природные экосистемы и здо- действия на здоровье человека и состояние окружаю- ровье населения и требует создания целостной страте- щей среды. Особую тревогу вызывают канцероген- гии экологически устойчивого транспорта [2]. В це- ный, тератогенный и эмбриотоксический характер лом, актуальность разработки такой единой стратегии вредных выхлопных газов автомобилей. За последние вызвана следующими обстоятельствами: годы отмечается тенденция роста раковых заболева- ний, врожденных аномалий у детей в регионах с боль- 1. Нанесением ущерба окружающей среде и здо- шим потоком транспорта. На фоне свинцового отрав- ровью человека со стороны транспорта, а также необ- ления у детей отмечаются поражения костно-мозговой ходимостью снизить воздействие этих факторов в со- системы. ответствии с экологическими задачами и поддержи- вать их в допустимых пределах, особенно в отношении Несмотря на все более очевидные экологические атмосферного загрязнения, шума и эмиссии парнико- проблемы, порожденные эксплуатацией автомобиль- вых газов; ного транспорта, рост мирового парка автомашин и их пробег продолжают увеличиваться беспрецедентными 2. Особой ситуацией, сложившейся в регионе темпами. При такой динамике предполагаемый взлет Центральной Азии, где пересекаются транспортные потребления транспортных услуг в ближайшее десяти- маршруты многих стран и где имеются высокий потен- летие еще более усугубит нынешние экологические циал увеличения объема транспортных перевозок, осо- проблемы и оставит грядущим поколениям весьма со- бенно транзитных. мнительное наследие, ибо транспорт не только обост- ряет экологические проблемы, но и порождает их. По- 3. Высоким уровнем внешних экологических и этому ясно, что структурный характер передвижения социальных издержек, которые до сих пор не возмеща- на пассажирском и грузовом транспортах, в долго- ются загрязняющими видами транспорта, что ведет к срочном плане, является экологически неустойчивым нарушениям на рынке транспорта и ослабляют конку- рентоспособность экологически безопасных видов [4]. транспорта; Современные виды транспорта изменили мир 4. Настоятельной необходимостью внедрения во многих отношениях. Чтобы они окончательно принципа устойчивого развития на транспорте, а не изуродовали его, сведя тем самым на нет все те также необходимостью сделать транспорт экологич- блага, которые они привнесли в нашу жизнь, необхо- ным; димо изменить сложившиеся тенденции в потребле- нии транспортных услуг и произвести конструкцион- 5. Климато-географической особенностью реги- ную модификацию средств транспорта, с тем, чтобы она, необходимостью разработки адаптационных ме- они в конечном счете не угрожали здоровью человека ханизмов к условиям окружающей среды в транспорт- и состоянию окружающей среды [5,6]. ной системе; Экологически устойчивый транспорт (ЭУТ). Для 6. Необходимостью реализации решений конфе- того, чтобы транспортные перевозки в нынешнем сто- ренции ООН по окружающей среде и развитию (ЮН- летии не ставили под угрозу здоровье и благополучие СЕД), состоявшейся в Рио-де Жанейро в 1992 году, па- людей, мы должны отказаться от традиционных под- невропейской конференции ООН по населенным ходов и найти качественно новые решения, сочетаю- пунктам (Хабитат-2), проходившей в Стамбуле и дру- щие программные и технологические аспекты. Уже гих решений международных форумов, относящихся к выдвинуто много новаторских предложений и ведется сфере транспорта и экологии. множество исследований. Но времени остается все меньше. Как подчеркивается в Повестке дня на 21 век, За последнее столетие автомобильный, железно- принятой ЮНСЕД, ключевой для будущего развития дорожный и воздушный виды транспорта преобразили транспорта должна быть «устойчивость». Понятие облик нашего мира. Способствуя беспрецедентному «экологически устойчивый транспорт» подразумевает увеличению числа туристических и деловых поездок и реализацию принципов устойчивого развития в транс- открывая широкий доступ к новым товарам и услугам, портной отрасли экономики. Система устойчивого современный транспорт во многих аспектах улучшил транспорта, это такая система, при которой: возможности передвижения людей и сделал грузовые перевозки на большие расстояния самым обычным яв- 1. Достигаются общепризнанные цели примени- лением. Помимо того, современный транспорт содей- тельно к здоровью человека и качеству окружающей ствует развитию современных форм отдыха и досуга, среды (например, цели, установленные ВОЗ в отноше- а также расширению торговли. Индустрия транспорта нии атмосферных загрязнителей и шума); сама стала одним из столпов современной экономики. 2. Целостность экосистем не подвергается суще- В силу этих обстоятельств долгое время счита- ственной угрозе; лось, что потребление транспортных услуг непосред- ственно связано с экономическим ростом. Вместе с 3. Не усугубляются такие потенциальные гло- тем, наряду с существенным вкладом в повышение ка- бальные явления, как изменение климата или разруше- чества жизни, новые виды транспорта принесли и но- ние озонового слоя [7]. вые проблемы. По мере того, как автомобиль все 56

№ 4 (97) апрель, 2022 г. На наш взгляд, стратегическими подходами обес- • представить перспективный обзор развития печения экологически устойчивого транспорта явля- транспорта до 2020 года и на более отдаленную пер- ются: спективу, а также его воздействия на окружающую среду региона Центральной Азии; 1. Интеграция принципов устойчивого развития в транспортную политику, а также установление общих • разработать и смоделировать сценарий эколо- руководящих принципов для перехода к системе гически устойчивого транспорта, используя ключевые устойчивого транспорта. показатели разработанные ОЭСР и ЮНЕП. 2. Разработка и утверждение экологических целей В апреле 2019 года в Пекине Президент Узбеки- норм для транспортной системы. стана Ш.Мирзиёев, выступая на международном фо- руме «Один пояс, один путь», выдвинул ряд инициа- 3. Разработка, распространение и реализация тив по повышению транспортно-логистического по- стратегических мер, содействующих переходу к тенциала Центральной Азии, достижению продоволь- устойчивому пассажирскому и грузовому транспорту ственной безопасности через «зеленую экономику», включая оценку экологических, экономических и со- развитию туризма, совместному решению экологиче- циальных последствий транспортных программ и ин- ских проблем и другим актуальным вопросам. Он от- фраструктур. метил актуальное значение формирования экономиче- ского коридора Китай — Центральная Азия — Запад- В этих стратегиях должно проводиться различие ная Азия. Большие перспективы здесь открываются между снижением спроса на моторизованный транс- с запуском автокоридора Ташкент — Андижан — порт, развитием средств с меньшей степенью загрязне- Ош — Иркештам — Кашгар. Стратегическое значение ния среды и, наконец, применением инновационных приобретают проекты строительства железных дорог технологий. Кроме того, необходимо содействовать Узбекистан — Кыргызстан — Китай и Мазари-Ша- повышению общественного сознания в отношении риф — Кабул — Пешавар [8]. устойчивого транспорта. Авторы данного исследования намерены обосно- В целях выявления важнейших предпосылок для вать и разработать дальнейшие программные выводы развития устойчивого транспорта необходимо: и рекомендации по переходу к экологически устойчи- вому транспорту в Центральной Азии и, по опыту Ев- • смоделировать сценарии, предусматривающие ропейских стран, создать научную основу для форми- принятие различных, по своему характеру, мер сни- рования проекта «Окружающая среда и транспорт в жения негативных факторов воздействия транспорта Центральной Азии». на среду; • подготовить обзор и анализ прошлой и нынеш- ней ситуации в сфере окружающей среды и транспорта, а также в сфере экологической и транспортной политики; Список литературы: 1. Shadimetov Yu.Sh, Ayrapetov D.A., Ergashev B. Transport, ecology and health // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Vol 8, Issue 4, no 33, 2021 – PP. 17226-17230. // URL: http://www.ijarset.com/upload/2021/april/33-botir-28.PDF 2. Барханаджян А.Л., Хакимов Р.М., Ибрагимов Б.Д., Собирова Д.К., Абдукаримова Г.У., & Айрапетов Д.А. Проблема использования отходов лакокрасочных материалов и их утилизация. // Известия Томского поли- технического университета Инжиниринг георесурсов, 2020, № 331(9), С. 179–185. // URL: http://izvestiya.tpu.ru/archive/article/view/2821/ 3. Komarov V., Kotsyubinskiy V., Akimova V., Voloshinskaya A. Стратегии «устойчивого транспорта»: лучшие мировые практики (Strategies for ‘Sustainable Transport’: Best International Practices) // SSRN Electronic Journal January 2019 DOI: 10.2139/ssrn.3351824 4. Projet on Enviromentally Sustanable Transport OESD // JSEL «Enviromental Directorate, Paris. 1997., P – 27. 5. Шадиметов Ю.Ш. Айрапетов Д.А., Ниязов Х. Возрастание роли здравоохранения в активизации человече- ского фактора // Высшая школа, 2021., №21 C. 22-25. 6. Барханаджян А.Л., Хакимов Р.М., Ибрагимов Б.Д., Тиллаев А., Айрапетов Д.А. Характеристикa лакокрасоч- ных материалов для разметки автомобильных дорог на основе местного сырья // Проблемы современной науки и образования 2022 №1 (170) С. 7-11. DOI 10.24411/2304-2338-2022-10101 URL:https://ipi1.ru/im- ages/PDF/2022/170/kharakteristika-lakokrasochnykh.pdf 7. Бараш Ю.С., Корженевич И.П., Лихопек П.А. Сравнение видов транспорта с учетом устойчивого развития общества // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета желез- нодорожного транспорта. 2009. №28. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnenie-vidov-transporta-s- uchetom-ustoychivogo-razvitiya-obschestva 8. Шадиметов Ю.Ш. Экологическая логистика (Экологистика): Учебник для высших учебных заведении. Таш- кент. 2019. C. 268. 57

№ 4 (97) апрель, 2022 г. ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ DOI - 10.32743/UniTech.2022.97.4.13515 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРУЖИННО-ФРИКЦИОННОГО ПОГЛОЩАЮЩЕГО АППАРАТА ГРУЗОВОГО ВАГОНА Абдурахманов Жамшид Абдугапбар улы ст. преподаватель, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Джаббаров Шухрат Ботирович канд. техн. наук, доц., Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Хайдров Ойбек Улугбекович ст. преподаватель, Ташкентский государственный транспортный университет Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Абдуллаев Бахром Актамович канд. техн. наук, доц., Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Эргашева Васила Валижоновна ст. преподаватель, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Абдуллоев Мирзо Килич угли ассистент, Ташкентский государственный транспортный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] STUDY OF SPRING-FRICTION OF THE DRAINAGE APPARATUS OF THE FREIGHT CAR Jamshid Abdurakhmanov Senior Lecturer, Tashkent State transport university Republic of Uzbekistan, Tashkent Shukhrat Jabbarov Ph.D., Acting, Associate Professor Tashkent State transport university Republic of Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: ИССЛЕДОВАНИЕ ПРУЖИННО-ФРИКЦИОННОГО ПОГЛОЩАЮЩЕГО АППАРАТА ГРУЗОВОГО ВАГОНА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Абдурахманов Ж.А. [и др.]. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13515

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Oybek Khaidrov Senior Lecturer, Tashkent State transport university Republic of Uzbekistan, Tashkent Bakhrom Abdullaev Ph.D., Acting, Associate Professor Tashkent State transport university Republic of Uzbekistan, Tashkent Vasila Ergasheva Senior Lecturer Tashkent State transport university Republic of Uzbekistan, Tashkent Mirzo Abdulloev Assistant, Tashkent State transport university Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Настоящая статья посвящена аналитическому обзору неисправностей ударно-тяговых приборов в эксплуата- ции. В настоящее время наибольшие скорости превышают 16 км/ч, при этом на механизированных горках со скоростями более 8 км/ч происходит уже до 60% соударений вагонов. По данным обследования, проведенного Уральским отделением ВНИИЖТ [6], максимальные скорости составили 19 км/ч. Вероятность соударений с повышенными скоростями постоянно возрастает из-за увеличения осевых нагрузок, роста числа механизированных горок и вагонов на роликовых подшипниках [5]. ABSTRACT This article is devoted to an analytical review of malfunctions of shock traction devices in operation. Currently, at present, the highest speeds exceed 16 km/h, while on mechanized slides with speeds of more than 8 km/ h, up to 60% of car collisions already occur. According to the survey conducted by the Ural branch of VNIIZhT [6], the maximum speeds were 19 km/h. The probability of collisions with increased speeds is constantly increasing due to an increase in axial loads, an increase in the number of mechanized slides and wagons on roller bearings [5]. Ключевые слова: поглощающий аппарат, рама, вагон, аппарат, износ, требования, движение, автосцепное оборудование. Keywords: absorbing apparatus, frame, wagon, apparatus, wear, requirements, movement, automatic coupling equip- ment. ________________________________________________________________________________________________ Постановка задачи. Известно [10], что погло- щающие аппараты на вагонах функционируют для гашения импульса удара, заметно уменьшая про- дольные растягивающие и сжимающие силы, пере- ходящие на раму вагона через автосцепное устрой- ство. На практике эксплуатации вагонов наиболь- шее распространение получили пружинно-фрикци- онные аппараты шестигранного типа Ш-1-ТМ и Ш-2- В, Ш-6-ТО-4 и др. из-за простоты и возможности их проектирования с параметрами, отвечающими требо- ваниям безопасности движения [15]. Физическая модель пружинно-фрикционного поглощающего аппарата приведена на рис. 1. 1 – нажимной конус; 2 – фрикционный клин; 3 – корпус аппарата; 4 – нажимная шайба; 5 – наружная пружина; 6 – внутренняя пружина; 7 – стяжной болт Рисунок 1. Пружинно-фрикционный поглощающий аппарат 59

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Для установления причины неравномерного из- действующая со стороны нажимного конуса и воспри- носа фрикционных клиньев исследована модель фрик- нимаемая одним фрикционным клином, т.е. ционного клина, где принят полный контакт трущихся пар трения по их наклонным поверхностям, что позво- F = Fc / 3 ; Fn и F – нормальная и касательная со- лило считать реакции внешних связей, приложенных в середине контактируемых поверхностей [3]. Изучена ставляющая силы F ;  – угол наклона фрикцион- модель поглощающего аппарата [16], учитывающего возможный кромочный контакт трущихся тел отдель- ного клина с горизонталью, обеспечивающий контакт ными гранями по методике [4], где реакции внешних связей заменены четырьмя составляющими вместо клина с нажимным конусом;  – угол наклона фрик- двух, что противоречит классическим принципам тео- ретической механики [18; 2]. В связи с этим можно от- ционного клина с горизонталью, обеспечивающий метить, что до сих пор остаются не исследованы при- чины неравномерного износа фрикционных клиньев с контакт клина с корпусом аппарата;  – угол наклона нажимным конусом, горловиной корпуса аппарата и нажимной шайбой как пары трения. Подлежащими фрикционного клина с горизонталью, обеспечиваю- нахождению являются реакции внешних связей фрик- щий контакт клина с нажимной шайбой [9; 1; 6; 5]. ционных клиньев и координаты точек их приложения относительно принятой системы отсчета [14]. Рисунок 2. Расчетная модель фрикционного клина Методы решения. Воспользуемся принципом Кроме того, на рис. 2 также обозначены: N1 и освобождаемости от связей, аксиомой равенства дей- F1 – нормальная и касательная составляющие внеш- ствия и противодействия, теоремой о трех непарал- ней связи R1 (корпус аппарата), а N2 и F2 – соот- лельных силах и условиями равновесия сил [18]. ветственно R2 (нажимная шайба); xB , yB и xC , yC – координаты точек приложения R1 и R2 относи- Принятые допущения. Предполагаем, что тельно принятой системы отсчета Oxy , подлежащие наклонные поверхности нажимного конуса и фрикци- нахождению [2; 7; 17; 8]. онного клина контактируются в точке A . В этой же Теоретическая часть. Поскольку координаты точке приложена сила F , действующая со стороны xA и y A точки приложения доли силы F , действу- нажимного конуса и воспринимаемая одним фрикци- ющей со стороны нажимного конуса и воспринимае- мой одним фрикционным клином, относительно при- онным клином. Примем, что координаты xA и y A нятой системы отсчета Oxy считали известными [2; точки A относительно системы отсчета Oxy из- 7], то согласно теореме о трех непараллельных силах вестны. Считаем, что проекции реакции внешних свя- нормальные составляющие Fn , N1 , N2 силы F и зей фрикционных клиньев R1 и R2 на оси координат реакции связей R1 и R2 пересекаются в одной точке. должны быть представлены в функции нагрузок от Исходя из этого, можно сделать предположения о том, нажимной шайбы F [6]. что координаты точек приложения реакции связей R1 и R2 в виде xB , yB и xC , yC зависят от коорди- Решение. Технически пружинно-фрикционный наты xA и y A точки приложения доли силы F . Так, поглощающий аппарат как физический объект с точки например, при увеличении (уменьшении) xA увели- зрения теоретической механики и как клиновой меха- чивается (уменьшается) xB , а xC уменьшается (уве- низм с точки зрения теории механизмов и машин вы- полнен так, что его три концентрично размещенные в личивается). Такое вполне возможно при кромочном шестигранной горловине корпуса 3 фрикционные контакте трущихся тел отдельными гранями. клина 2 контактируются только тремя твердотель- ными элементами – нажимным конусом 1, корпусом 3 и нажимной шайбой 4 (рис. 1) [5; 14; 12; 15]. В качестве объекта исследования принимаем только один фрикционный клин поглощающего аппа- рата. Согласно принципу освобождаемости от связей [18] поверхности контакта фрикционного клина со стороны корпуса и нажимной шайбы как внешних свя- зей заменяем реакциями связей в виде R1 (корпус ап- парата) и R2 (нажимная шайба) (рис. 2). Проводим оси координат Ox и Oy так, как показано на рис. 2 [5; 14; 12]. На рис. 2 приняты следующие обозначения: Fc – продольная сжимающая сила от корпуса автосцепного устройства через упорную плиту; F – доля силы Fc , 60

№ 4 (97) апрель, 2022 г. Напишем условия равновесия фрикционного − FyA + R1yB + R2 yC = 0 , (3) клина в виде: где R1 и R2 – реакции внешних связей, находят n Fkx = 0 : по зависимостям: k =1 Fn cos( + 3 ) + F cos() + N1 cos( + ) + F1 cos( + ) + R1 = N1 + F1 , R2 = N2 + F2 . (4) 2 2 В трех составленных уравнениях (1)–(3) неизвест- + N2 cos( +  ) + F2 cos() = 0; 2 ных пять – N1 и F1 , N2 и F2 , yB и yC . (1) Согласно закону Кулона [18]: n F  fN ,  Fky = 0 : k =1 (5) Fn sin( + 3 ) + F sin() + N1 sin( +  + F1 sin( + ) + 2 ) где f − коэффициент трения скольжения ( 2 f = 0,7 fсц с учетом того, что fсц − коэффициент + N2 sin( + ) + F2 sin() = 0 2 трения сцепления между контактирующими поверх- ностями груза и пола вагона, принимаемый по спра- (2) вочным данным). Перепишем (1) и (2) с учетом (5): n  mO (Fk ) = 0 : k =1 Fn cos( + 3 ) + F cos() + N1  cos( +  + f cos( + ) + 2  )  2  ) + cos()  (6)  2  + N 2 cos( + f = 0; Fn sin( + 3 ) + F sin() + N1  sin( + ) + f sin( + ) + 2  2   ) + sin()  . (7)  2  N 2 sin(  + f = 0 После элементарных выкладок выражения (6) и c = sin( + ) + f sin( + ) : (7) представим в виде следующих систем линейных 2 алгебраических уравнений: d = sin( + ) + f sin() ; N1a + N2b = A0 ; 2 (9) N1c + N2d = B0 , (8) A0 и B0 – коэффициент, имеющий размерность силы: где a , b , c и d – безразмерные коэффициенты: A0 = − Fn  cos( + 3 ) + f cos() ;  2  a = cos( + ) + f cos( + ) : B0 = − Fn  sin( + 3 ) + f sin() . (10) 2  2  b = cos( + ) + f cos() ; Применяя правило Крамера [2], из системы (8) 2 находим неизвестные: N1 = A0 d − B0b ; N2 = B0a − A0c . (11) ad − bc ad − bc 61