Оценка влияния скорости и направления встречного ветра на удельное сопротивление при скатывании вагона с сортировочной горки
Автор: Ситников С.А.
Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 6 т.10, 2024 года.
Бесплатный доступ
От конструкции и текущего состояния сортировочной горки зависят качество сортировочного процесса, перерабатывающая способность станции, сохранность вагонного парка и перевозимых грузов. Изучение и оценка влияния различных факторов на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра позволит упростить решение отдельных задач в данной области. В работе показан расчет с учетом метеоусловий для оценки скорости вагонов железнодорожного транспорта. Представленные значения могут быть использованы в качестве справочного материала при определении расчетных метеорологических условий для проектирования сортировочных горок.
Железнодорожный транспорт, сортировочная горка, метеоусловия, удельное сопротивление
Короткий адрес: https://sciup.org/14130181
IDR: 14130181 | УДК: 656.212.5 | DOI: 10.33619/2414-2948/103/46
Текст научной статьи Оценка влияния скорости и направления встречного ветра на удельное сопротивление при скатывании вагона с сортировочной горки
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice
УДК 656.212.5
Большая часть вагонопотока перерабатывается на сортировочных станциях, одним из основных элементов которых является сортировочная горка. В настоящее время действуют Правила и нормы проектирования сортировочных устройств, в которых приведена методика расчета высоты сортировочной горки, включающая в себя расчет климатических условий [1]. По существующей методике рассматриваются 4 встречных и 4 попутных румба. Не все румбы оказывают равнозначное влияние на удельное сопротивление движению вагонов от среды и ветра. На данный момент очень сложно оценить, какой из румбов оказывает большее влияние, не выполнив довольно сложный расчет. Соответственно изучение и оценка влияния различных факторов на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра является актуальной задачей.
Методика расчета
Расчет удельного сопротивления движению вагона (отцепа) от воздушной среды и ветра проводился в соответствии с пунктом 4.2. Правил и норм проектирования сортировочных устройств [1]. Удельное сопротивление движению вагона (отцепа) от воздушной среды и ветра:
« св = C-V 2 , кгс/тс, (1)
где с — приведенный коэффициент воздушного сопротивления; х>2т — относительная (результирующая) скорость вагона (отцепа) с учетом направления ветра, м/с. Значение коэффициента с для одиночных вагонов:
= 17,8 ^S (2)
С (273 + t)-q где сх — коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона в отцепе; S — площадь поперечного сечения соответственно одиночного (или первого) вагона в отцепе и последующих вагонов в отцепе, м2; q — вес вагона, тс; t — расчетная температура наружного воздуха, °С. Коэффициент сх принимаются по Таблице 1 в зависимости от рода вагона и угла а (угол между результирующим вектором относительной скорости vot и направлением скатывания отцепа). Скорость vot и угол а:
ц 2т = v2 + v B 2 + 2 • v • v B • cosp, (3)
а = а1™„512Ц цот где v — средняя скорость скатывания отцепа на участке, м/с; vb — скорость ветра, м/с; в — угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон (отцеп).
|
Таблица 1 ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВОЗДУШНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ сх |
|
|
Род вагона |
Числ S, Угол а между результирующим вектором относительной скорости и о м2 направлением движения отцепа, град осей 0 10 20 30 50 70 90 Значения коэффициента воздушного сопротивления сх |
|
Крытый |
4 9,7 1,12 1,46 1,64 1,58 0,92 0,29 0,1 |
Таблица 2
СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ СКАТЫВАНИЯ ОТЦЕПА НА УЧАСТКЕ v, м/с
Расчетные участки горки с двумя и более ТП на с одной ТП на без ТП на спускной части спускной спускной части части
|
ГПМ |
ГБМ |
ГСМ |
ГММ |
ГСМ |
ГММ |
ГММ |
|
|
Oт вершины горки до начала IТП |
4,5 |
4,2 |
4,0 |
3,5 |
4,5 |
3,5 |
|
|
От начала IТП до начала IIТП |
6,0 |
5,5 |
5,0 |
4,0 |
4,5 |
3,5 |
3,0 |
|
От начала IIТП до начала парковой механизированной тормозной позиции или до башмакосбрасывателя |
5,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
4.0 |
3,0 |
|
|
Сортировочные пути (до расчетной точки) |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,4 |
2,0 |
1,4 |
1,4 |
Все расчеты проведены исходя из условия, что расчетный бегун – крытый вагон, вес – 24 тс. Исходные данные для расчета:
Скорость встречного ветра г в , м/с от 0,1 до 10 с шагом 0,1
Средняя скорость скатывания отцепа на участке г, м/с 1,4; 2; 3; 3,5; 4; 4,2; 4,5; 5; 5,5; 6
Угол между направлением ветра и осью участка пути, по от 0,5 до 90 с шагом 0,5
которому движется вагон (отцеп) в, градусы
Расчетная температура наружного воздуха t, °С -20
Анализ методики расчета [1] позволяет утверждать, что значение угла в, при котором удельное сопротивление максимально, зависит только от скорости встречного ветра и средней скорости скатывания отцепа на участке. Из этого следует, что, определив все значения угла в, при которых удельное сопротивление максимально, с изменением скорости отцепа и скорости встречного ветра (Таблица 3), которую допустимо использовать как справочный материал для определения расчетных метеорологических условий.
ЗНАЧЕНИЯ УГЛА В, ПРИ КОТОРЫХ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ П СВ ПРИ РАЗНЫХ СКОРОСТЯХ п В И г МАКСИМАЛЬНО
Таблица 3
|
Скорость встречного ветр |
। а v B , м/с |
||||||||||
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
||
|
Значения угла в, при которых удельное сопротивление |
ш св максимально |
||||||||||
|
1,4 |
41,5 |
42 |
42,5 |
43,5 |
39 |
34 |
30,5 |
30 |
31 |
32 |
|
|
2 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42,5 |
43 |
43,5 |
39,5 |
36 |
33 |
30,5 |
|
|
н > _ |
3 |
41 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42,5 |
42,5 |
43 |
43 |
43,5 |
41 |
|
О |
3,5 |
41 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42,5 |
42,5 |
43 |
43 |
43,5 |
|
л Q н л оу - |
4 |
41 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42,5 |
42,5 |
43 |
43 |
|
о 2 - |
4,2 |
41 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42,5 |
42,5 |
42,5 |
43 |
|
у ^ сз |
4,5 |
41 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42 |
42,5 |
42,5 |
43 |
|
£ В - |
5 |
41 |
41 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42 |
42,5 |
42,5 |
|
о о |
5,5 |
41 |
41 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42,5 |
|
и |
6 |
41 |
41 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
41,5 |
42 |
42 |
42 |
42,5 |
|
Скорость встречного ветра v B , м/с |
|||||||||||
|
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
||
|
Значения угла в, при которых удельное сопротивление |
ш св максимально |
||||||||||
|
§ - |
1,4 |
33 |
34 |
35 |
35,5 |
36,5 |
37 |
36 |
35 |
34,5 |
33,5 |
|
2 |
30 |
30,5 |
31 |
32 |
32,5 |
33 |
34 |
34,5 |
35 |
35,5 |
|
|
н > - |
3 |
38 |
36 |
33,5 |
32 |
30,5 |
29,5 |
30 |
30,5 |
31 |
31,5 |
|
сз 8 ц - |
3,5 |
43,5 |
40,5 |
38 |
36 |
34 |
32,5 |
31 |
30 |
29,5 |
30 |
|
Н св о у |
4 |
43,5 |
43,5 |
42 |
39,5 |
37,5 |
36 |
34 |
33 |
31,5 |
30,5 |
|
8 ^ |
4,2 |
43 |
43,5 |
43,5 |
41 |
39 |
37 |
35,5 |
34 |
32,5 |
31,5 |
|
^ сз |
4,5 |
43 |
43 |
43,5 |
43,5 |
41 |
39 |
37,5 |
36 |
34,5 |
33 |
|
5 |
43 |
43 |
43 |
43,5 |
43,5 |
42,5 |
40,5 |
39 |
37 |
36 |
|
|
о о |
5,5 |
42,5 |
42,5 |
43 |
43 |
43,5 |
43,5 |
43,5 |
42 |
40 |
38,5 |
|
и |
6 |
42,5 |
42,5 |
42,5 |
43 |
43 |
43 |
43,5 |
43,5 |
43 |
41 |
|
Скорость встречного ветра v B , м/с |
|||||||||||
|
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
3 |
||
|
Значения угла в, при которых удельное сопротивление |
шсв максимально |
||||||||||
|
05 |
1,4 |
33 |
32,5 |
32 |
31,5 |
31 |
30,5 |
30 |
30 |
29,5 |
29 |
|
s |
2 |
36,5 |
37 |
37 |
36,5 |
35,5 |
35 |
34,5 |
34 |
33,5 |
33 |
|
3 |
32 |
32,5 |
32,5 |
33 |
33,5 |
34 |
34,5 |
35 |
35,5 |
35,5 |
|
|
3,5 |
30,5 |
31 |
31,5 |
31,5 |
32 |
32,5 |
33 |
33 |
33,5 |
34 |
|
|
43 q |
4 |
29,5 |
30 |
30 |
30,5 |
31 |
31 |
31,5 |
32 |
32 |
32,5 |
|
4,2 |
30,5 |
29,5 |
30 |
30 |
30,5 |
31 |
31 |
31,5 |
31,5 |
32 |
|
|
оз — |
4,5 |
32 |
31 |
30 |
29,5 |
30 |
30 |
30,5 |
31 |
31 |
31,5 |
|
5 |
34,5 |
33,5 |
32,5 |
31,5 |
30,5 |
30 |
29,5 |
30 |
30 |
30,5 |
|
|
5,5 |
37 |
36 |
34,5 |
33,5 |
32,5 |
31,5 |
31 |
30 |
29,5 |
30 |
|
|
6 |
39,5 |
38 |
37 |
36 |
34,5 |
33,5 |
33 |
32 |
31,5 |
30,5 |
|
|
Скорость встречного ветра v B , м/с |
|||||||||||
|
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
3,8 |
3,9 |
4 |
||
|
Значения угла в, при которых удельное сопротивление |
шсв максимально |
||||||||||
|
1,4 |
29 |
28,5 |
28,5 |
28 |
28 |
27,5 |
27,5 |
27 |
27 |
27 |
|
|
2 |
32,5 |
32 |
32 |
31,5 |
31 |
31 |
30,5 |
30,5 |
30 |
30 |
|
|
3 |
36 |
36,5 |
37 |
37,5 |
37 |
36,5 |
36 |
35,5 |
35 |
34,5 |
|
|
3,5 |
34 |
34,5 |
35 |
35,5 |
35,5 |
36 |
36,5 |
37 |
37 |
37 |
|
|
Н св |
4 |
33 |
33 |
33,5 |
34 |
34 |
34,5 |
34,5 |
35 |
35,5 |
35,5 |
|
4,2 |
32,5 |
32,5 |
33 |
33,5 |
33,5 |
34 |
34 |
34,5 |
35 |
35 |
|
|
03 — |
4,5 |
31,5 |
32 |
32,5 |
32,5 |
33 |
33 |
33,5 |
33,5 |
34 |
34,5 |
|
§ & |
5 |
31 |
31 |
31,5 |
31,5 |
32 |
32 |
32,5 |
32,5 |
33 |
33 |
|
5 S |
5,5 |
30 |
30,5 |
30,5 |
31 |
31 |
31 |
31,5 |
31,5 |
32 |
32 |
|
6 |
30 |
29,5 |
30 |
30 |
30,5 |
30,5 |
30,5 |
31 |
31 |
31,5 |
|
|
Скорость встречного ветра v B , м/с |
|||||||||||
|
4,1 |
4,2 |
4,3 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
4,7 |
4,8 |
4,9 |
5 |
||
|
Значения угла в, при которых удельное сопротивление |
шсв максимально |
||||||||||
|
1,4 |
26,5 |
26,5 |
26,5 |
26 |
26 |
26 |
26 |
25,5 |
25,5 |
25,5 |
|
|
2 |
29,5 |
29,5 |
29 |
29 |
28,5 |
28,5 |
28,5 |
28 |
28 |
28 |
|
|
3 |
34,5 |
34 |
33,5 |
33,5 |
33 |
32,5 |
32,5 |
32 |
32 |
31,5 |
|
|
О и |
3,5 |
36,5 |
36,5 |
36 |
35,5 |
35 |
35 |
34,5 |
34,5 |
34 |
33,5 |
|
4 |
36 |
36,5 |
36,5 |
37 |
37,5 |
37 |
36,5 |
36,5 |
36 |
35,5 |
|
|
4,2 |
35,5 |
35,5 |
36 |
36,5 |
36,5 |
37 |
37 |
37 |
37 |
36,5 |
|
|
И м о <я |
4,5 |
34,5 |
35 |
35 |
35,5 |
35,5 |
36 |
36,5 |
36,5 |
37 |
37 |
|
Я к S £ |
5 |
33,5 |
33,5 |
34 |
34 |
34,5 |
34,5 |
35 |
35 |
35,5 |
35,5 |
|
5,5 |
32,5 |
32,5 |
33 |
33 |
33,5 |
33,5 |
34 |
34 |
34,5 |
34,5 |
|
|
и |
6 |
31,5 |
32 |
32 |
32,5 |
32,5 |
32,5 |
33 |
33 |
33,5 |
33,5 |
|
Скорость встречного ветра г в , м/с |
|||||||||||
|
5,1 |
5,2 |
5,3 |
5,4 |
5,5 |
5,6 |
5,7 |
5,8 |
5,9 |
6 |
||
|
Значения угла в, при которых удельное сопротивление |
ш св максимально |
||||||||||
|
1,4 |
25,5 |
25,5 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
24,5 |
24,5 |
|
|
05 05 — S |
2 |
27,5 |
27,5 |
27,5 |
27,5 |
27 |
27 |
27 |
27 |
26,5 |
26,5 |
|
к н Щ ной й 2 а- |
3 |
31,5 |
31,5 |
31 |
31 |
30,5 |
30,5 |
30,5 |
30 |
30 |
30 |
|
Г ) Й Св — |
3,5 |
33,5 |
33 |
33 |
32,5 |
32,5 |
32 |
32 |
32 |
31,5 |
31,5 |
|
о |
4 |
35,5 |
35 |
35 |
34,5 |
34 |
34 |
33,5 |
33,5 |
33,5 |
33 |
|
4,2 |
36 |
36 |
35,5 |
35 |
35 |
34,5 |
34,5 |
34 |
34 |
33,5 |
|
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 10. №6. 2024
|
4,5 |
37,5 |
37 |
36,5 |
36,5 |
36 |
35,5 |
35,5 |
35 |
35 |
34,5 |
|
5 |
36 |
36 |
36,5 |
36,5 |
37 |
37 |
37 |
37 |
36,5 |
36,5 |
|
5,5 |
35 |
35 |
35 |
35,5 |
35,5 |
36 |
36 |
36,5 |
36,5 |
37 |
|
6 |
34 |
34 |
34 |
34,5 |
34,5 |
35 |
35 |
35,5 |
35,5 |
35,5 |
В работе изучено влияние угла между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон, средней скорости скатывания отцепа на участке, скорости встречного ветра на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра при неблагоприятных условиях.
Представленные табличные значения могут быть использованы в качестве справочного материала при определении расчетных метеорологических условий для проектирования сортировочных горок.
Список литературы Оценка влияния скорости и направления встречного ветра на удельное сопротивление при скатывании вагона с сортировочной горки
- Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520 мм М.: Техинформ, 2003. 168 с.
- Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах Союза ССР: ВСН 207-89/МПС. М.: Транспорт, 1992. 104 с.
- Бройтман Я. Г. Пособие по применению "Правил и норм проектирования сортировочных устройств". М.: Транспорт, 1994. 220 с.
- Правдин Н. В., Бессоненко С. А. Определение уклонов скоростных участков и тормозных позиций па спускной части сортировочной горки // Транспорт: наука, техника, управление. 2009. №6. С. 6-10.
