Динамические Расчеты при движении высокоскоростных поездов. Параметры расчетных моделей

 

Общие положения

 

6.3.1 При решении динамической задачи прохождения высокоскоростного поезда по сооружению следует определять законы изменения и пиковые значения факторов напряженно-деформированного состояния (деформации и напряжения в элементах сооружений), прогибов, переломов и смещений, а также ускорений на уровне верхнего строения пути и в вагоне поезда.

Должны быть учтены следующие динамические явления:

1) высокая скорость изменения интенсивности прикладываемой нагрузки и соответствующий инерционный отклик конструкции;

2) возможные резонансы, возникающие при кратности частот возбуждения (последовательное прохождение по сооружению тележек поезда) собственным частотам колебаний конструкции;

3) динамическое изменение нагрузок от колесных пар, возникающее вследствие дефектов рельсового пути и колес.

При выполнении динамических расчетов следует моделировать поведение конструкции в ситуациях реальной эксплуатации.

Примечание - Если при расчетах прочности рассматривают воздействия и их сочетания, которые могут происходить редко (как правило, один раз за срок службы), то в расчетах динамики при нормальной эксплуатации и при движении поездов на максимальных расчетных скоростях такие случаи рассматривать не следует.

Например, не следует рассматривать случаи ремонта, когда на соседнем пути находится поезд обслуживания или на проходах расположена дополнительная нагрузка. В этом случае скорость движения на участке может быть ограничена.

Скорости также могут быть снижены: при штормовом ветре, при движениях составов ненормативных длин (буксировке) или с дефектными тележками (в ремонт).

 

6.3.2 При формировании расчетной модели сооружения для вычисления:

- динамических характеристик сооружения;

- значений динамических нагрузок;

- деформаций и реакций в элементах

должны быть учтены следующие основные параметры:

1) обязательные:

- скорость движения поезда - V,

- длина пролета или линии влияния того или иного фактора элемента - L,

- масса элементов конструкции (включая мостовое полотно) - M,

- жесткость элементов конструкции - EA, EJ и др.,

- собственные частоты колебаний конструкции по формам колебаний - , ,...,

- число осей в поезде, осевые нагрузки и интервалы между осями - n, , ,

- коэффициент демпфирования конструкции (элементов) - ,

- дефекты рельсового пути и колес (выбоины, некруглость, дефекты подвески) - ;

2) параметры, учитываемые при выполнении расчетов типов III и IV (см. приложение А):

- неподрессоренная/подрессоренная массы вагонов и тележек, а также жесткостные и вязкостные характеристики вагонов, подвески и сочленений вагонов,

- элементы, расположенные под верхним строением пути и локально изменяющие жесткость пути (поперечные балки, диафрагмы и т.п.),

- жесткость и вязкость элементов верхнего строения пути (только для модели IV).

В процессе динамических расчетов подлежит обязательному контролю ряд параметров. Некоторые из экстремальных значений ограничиваются явно, некоторые являются косвенными ограничениями области инженерных решений.

Прямые требования:

- ограничение вертикальных и горизонтальных максимальных ускорений вагона - комфорт пассажиров;

- минимальные силы давления колес поездов на рельс (обезгруживание) - надежность контакта "колесо-рельс";

- ограничение ускорений на уровне верхнего строения пути - устойчивость балласта и недопущение расстройства соединений верхнего строения пути;

- обеспечение требований прочности и выносливости элементов сооружения с учетом динамики движения поездов - через коэффициент динамики или прямыми методами.

Косвенные требования:

- ограничение упругих прогибов, углов перелома профиля и закручивания сечений;

- рекомендации по диапазону первых частот колебаний пролетных строений.

Примечания

1 Дефекты пути и колес допускается учитывать коэффициентом динамики  (см. приложение Ж).

2 Соблюдение требований предельных прогибов недостаточно для утверждения об отсутствии резонансных явлений. Для исследования возможных резонансов требуется выполнение динамических расчетов.

 

6.3.3 Динамические расчеты выполняют при действии только вертикальных нормативных подвижных нагрузок. Расчеты следует проводить на возможный проход по искусственному сооружению высокоскоростных поездов А1-А10 и Б1-Б11 (схемы осевых нагрузок этих поездов приведены в приложении Г), а также реальных высокоскоростных поездов, планируемых для эксплуатации на линии.

6.3.4 При выполнении динамических расчетов (вычисления динамических характеристик) однопутных и двухпутных пролетных строений высокоскоростными поездами загружается один путь.