mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2016-14-1-6mirtr-874Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGМодели взаимодействия колеса и рельса при высоких скоростях движенияMODELS OF INTERACTION OF WHEEL AND RAIL AT HIGH SPEEDЛоктевА. А.LoktevA. A.aaloktev@yandex.ruВиноградовВ. В.VinogradovV. V.noemail@neicon.ruБучкинВ. А.BuchkinV. A.vp@vpm770.ruМосковский государственный университет путей сообщения (МИИТ)Russian Federation2016280220161415460Copyright © Локтев А.А., Виноградов В.В., Бучкин В.А., 20162016Локтев А.А., Виноградов В.В., Бучкин В.А.Loktev A.A., Vinogradov V.V., Buchkin V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/874

Текст аннотации на англ. языке и полный текст статьи на англ. языке находится в прилагаемом файле ПДФ (англ. версия следует после русской версии).Авторы оценивают процесс динамического контакта «колесо-рельс», для его моделирования рассмотрено несколько моделей взаимодействия, позволяющих учесть различные реологические свойства контактирующих тел. В качестве инструментальной основы выступают уравнения, описывающие движение колеса и рельса в вертикальном направлении, которые затем решаются с использованием начальных условий и численной итерационной схемы, предполагающей, что на малых временных интервалах отдельные величины ведут себя линейно. Предлагаемый алгоритм позволяет определить, что на средних и высоких скоростях движения экипажа для описания характера взаимодействия колеса и рельса, а также для нахождения отдельных динамических величин наилучшим образом подходит упруго-пластическая зависимость Александрова-Кадомцева.

[For the English abstract and full text of the article please see the attached PDF-File (English version follows Russian version)].ABSTRACT The authors evaluate the process of dynamic contact «wheel-rail» through analysis of several simulation models of interaction, allowing to take into account different rheological properties of contacting bodies. The research apparatus comprises equations describing the motion of wheel and rail in the vertical direction, which are then solved using initial conditions and numerical iterative scheme, assuming that at small time intervals individual values behave linearly. The proposed algorithm allows to determine that at medium and high speeds of vehicle movement the elastic-plastic dependence of Alexandrov- Kadomtsev is most appropriate to describe the nature of interaction between the wheel and the rail, as well as to find individual dynamic values. Keywords: railway, wheel, rail, dynamic effects, viscoelastic contact force, elastic-plastic interaction, mechanical characteristics, interaction patterns, dynamic bending, local buckling. REFERENCES 1.Agostinacchio, M., Ciampa, D., Diomedi, M., Olita, S.Parametrical analysis of the railways dynamic response at high speed moving loads.Journal of Modern Transportation, 2013, Vol.21, Iss.3, pp.169-181. 2.Fang, M., Cerdas, S.F., Qiu, Ya.Numerical determination for optimal location of sub-track asphalt layer in high-speed rails.Journal of Modern Transportation, 2013, Vol.21, Iss.2, pp.103-110. 3.Alexandrov, V.M., Romalis, B. L.Contact tasks in mechanical engineering [Kontaktnye zadachi v mashinostroenii].Moscow, Mashinostroenie publ., 1986, 362 p. 4.Kogan, A.Ya.Interaction of wheel and rail at rolling [Vzaimodejstvie kolesa i rel’sa pri kachenii].Trenie i smazka v mashinah i mehanizmah, 2008, Iss.8, pp.26-38. 5.Olsson, R., Donadon, M.V., Falzon, B. G.Delamination threshold load for dynamic impact on plates.International Journal of Solids and Structures, 2006, Vol. 43, pp.3124-3141. 6.Biryukov, D.G., Kadomtsev, I. G.Elastic-plastic nonaxisymmetric impact of parabolic body on a spherical shell [Uprugoplasticheskij neosesimmetrichnyj udar parabolicheskogo tela po sfericheskoj obolochke].Prikladnaja matematika i teoreticheskaja fizika, 2005, Vol.46, Iss.1, pp.181-186. 7.Loktev, A.A., Vershinin, V. V.Modeling shockproof insulation systems with viscoelastic elements [Modelirovanie sistem protivoudarnoj izoljacii s vjazkouprugimi elementami].Vestnik MGTU im. Baumana. Serija Estestvennye nauki, 2012, Iss.2, pp.52-63. 8.Loktev, A.A., Sycheva, A. V.Research of dynamic characteristics of the upper structure of railway track under dynamic action [Issledovanie dinamicheskih harakteristik verhnego stroenija zheleznodorozhnogo puti pri dinamicheskom vozdejstvii].Nauka i tehnika transporta, 2013, Iss.4, pp.58-64. 9.Loktev, A.A., Sycheva, A.V., Vershinin, V. V.Modeling of Work of a Railway Track at the Dynamic Effects of a Wheel Pair.Proceeding of the 2014 International Conference on Theoretical Mechanics and Applied Mechanics, Venice, Italy, March 15-17, 2014, pp.78-81 10.Mazov, Yu.N., Loktev, A.A., Sychev, V. P.Assessment of impact of defects rolling stock wheels on the state of the railway track [Ocenka vlijanija defektov koles podvizhnogo sostava na sostojanie zheleznodorozhnogo puti].Vestnik MGSU, 2015, Iss.5, pp.54-65. 11.Balandin, D.V., Bolotnik, N.N., Pilkey, W.D.Optimal protection from impact and shock: theory and methods.Applied Mechanics Reviews, 2000, Vol.53, Iss.9, pp.237-264. 12.Schonberg, W.P., Keer, L.M., Woo, T.K.Low velocity impact of transversely isotropic beams and plates.International Journal of Solids and Structures, 1987, Vol.23, pp.871-896.

железная дорогаколесорельсдинамическое воздействиевязкоупругая контактная силаупруго-пластичное взаимодействиемеханические характеристикимодели взаимодействиядинамический прогибместное смятиеReferencesAgostinacchio, M., Ciampa, D., Diomedi, M., Olita, S. Parametrical analysis of the railways dynamic response at high speed moving loads. Journal of Modern Transportation, 2013, Vol.21, Iss.3, pp.169-181.Agostinacchio, M., Ciampa, D., Diomedi, M., Olita, S. Parametrical analysis of the railways dynamic response at high speed moving loads. Journal of Modern Transportation, 2013, Vol.21, Iss.3, pp.169-181.Fang, M., Cerdas, S.F., Qiu, Ya. Numerical determination for optimal location of sub-track asphalt layer in high-speed rails. Journal of Modern Transportation, 2013, Vol.21, Iss.2, pp.103-110.Fang, M., Cerdas, S.F., Qiu, Ya. Numerical determination for optimal location of sub-track asphalt layer in high-speed rails. Journal of Modern Transportation, 2013, Vol.21, Iss.2, pp.103-110.Александров В. М., Ромалис Б. Л. Контактные задачи в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1986. - 362 с.Александров В. М., Ромалис Б. Л. Контактные задачи в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1986. - 362 с.Коган А. Я. Взаимодействие колеса и рельса при качении // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2008. - № 8. - С. 26-38.Коган А. Я. Взаимодействие колеса и рельса при качении // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2008. - № 8. - С. 26-38.Olsson, R., Donadon, M.V., Falzon, B. G. Delamination threshold load for dynamic impact on plates. International Journal of Solids and Structures, 2006, Vol. 43, pp.3124-3141.Olsson, R., Donadon, M.V., Falzon, B. G. Delamination threshold load for dynamic impact on plates. International Journal of Solids and Structures, 2006, Vol. 43, pp.3124-3141.Бирюков Д. Г., Кадомцев И. Г. Упругопластический неосесимметричный удар параболического тела по сферической оболочке // Прикладная математика и теоретическая физика. - 2005. - Т. 46. - № 1. - С. 181-186.Бирюков Д. Г., Кадомцев И. Г. Упругопластический неосесимметричный удар параболического тела по сферической оболочке // Прикладная математика и теоретическая физика. - 2005. - Т. 46. - № 1. - С. 181-186.Локтев А. А., Вершинин В. В. Моделирование систем противоударной изоляции с вязкоупругими элементами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. - 2012. - № 2. - С. 52-63.Локтев А. А., Вершинин В. В. Моделирование систем противоударной изоляции с вязкоупругими элементами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. - 2012. - № 2. - С. 52-63.Локтев А. А., Сычева А. В. Исследование динамических характеристик верхнего строения железнодорожного пути при динамическом воздействии // Наука и техника транспорта. - 2013. - № 4. - С. 58-64.Локтев А. А., Сычева А. В. Исследование динамических характеристик верхнего строения железнодорожного пути при динамическом воздействии // Наука и техника транспорта. - 2013. - № 4. - С. 58-64.Loktev, A.A., Sycheva, A.V., Vershinin, V. V. Modeling of Work of a Railway Track at the Dynamic Effects of a Wheel Pair. Proceeding of the 2014 International Conference on Theoretical Mechanics and Applied Mechanics, Venice, Italy, March 15-17, 2014, pp.78-81Loktev, A.A., Sycheva, A.V., Vershinin, V. V. Modeling of Work of a Railway Track at the Dynamic Effects of a Wheel Pair. Proceeding of the 2014 International Conference on Theoretical Mechanics and Applied Mechanics, Venice, Italy, March 15-17, 2014, pp.78-81Мазов Ю. Н., Локтев А. А., Сычев В. П. Оценка влияния дефектов колес подвижного состава на состояние железнодорожного пути // Вестник МГСУ. - 2015. - № 5. - С. 54-65.Мазов Ю. Н., Локтев А. А., Сычев В. П. Оценка влияния дефектов колес подвижного состава на состояние железнодорожного пути // Вестник МГСУ. - 2015. - № 5. - С. 54-65.Balandin, D.V., Bolotnik, N.N., Pilkey, W.D. Optimal protection from impact and shock: theory and methods. Applied Mechanics Reviews, 2000, Vol.53, Iss.9, pp.237-264.Balandin, D.V., Bolotnik, N.N., Pilkey, W.D. Optimal protection from impact and shock: theory and methods. Applied Mechanics Reviews, 2000, Vol.53, Iss.9, pp.237-264.Schonberg, W.P., Keer, L.M., Woo, T.K. Low velocity impact of transversely isotropic beams and plates. International Journal of Solids and Structures, 1987, Vol. 23, pp. 871-896.Schonberg, W.P., Keer, L.M., Woo, T.K. Low velocity impact of transversely isotropic beams and plates. International Journal of Solids and Structures, 1987, Vol. 23, pp. 871-896.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.