Влияние скорости и направления встречного ветра на удельное сопротивление движению вагона при скатывании с сортировочной горки

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, гл. 4]. 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.

В связи с вышеизложенным можно утверждать, что изучение и оценка влияния различных факторов на удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра является актуальной задачей.

Постановка задачи. Целью работы является изучение и сопоставление влияния на удельное сопротивление движению ва-

гонов от воздушной среды и ветра при неблагоприятных условиях следующих параметров: угла между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон; средней скорости скатывания отцепа на участке и скорости встречного ветра.

В 1992 г. приняты Правила и нормы проектирования сортировочных устройств, в которых изложены основные нормативы для проектирования сортировочных горок. В 1994 г. издано Пособие по применению Правил и норм проектирования сортировочных устройств, авторами которого являлись Ю.А. Муха и Л.Б. Тишков. В 2003 г. принята новая редакция Правил и норм проектирования сортировочных устройств.

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:

Ы_св = С • ц От , кгс/тс,

г с - приведенный коэффициент воздушного сопротивления;

де v2T   • относительная (результирующая) скорость вагона (отцепа) с учетом направле ния ветра, м/с.

Значение коэффициента с для одиночных вагонов:

17,8 • с_х • S

^С = (273 + ф<, '                       ⁽²⁾

г       коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона де

S

9 t

в отцепе;

площадь поперечного сечения соответственно одиночного (или первого) вагона в отцепе и последующих вагонов в отцепе, м2;

вес вагона, тс;

расчетная температура наружного воздуха, °С.

Коэффициент с_х принимаются по табл. 1 в зависимости от рода вагона и угла а (угол между результирующим вектором относительной скорости ц_от и направлением скатывания отцепа).

Скорость цот и угол а:

ц От = V² + V² + 2 • V • ц в • cosp,                        (3)

а = а^п^™в,                 (4)

^ц от

• г V     средняя скорость скатывания отцепа на участке, м/с;

де

• ц в       скорость ветра, м/с;

• в      угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется ва

гон (отцеп).

Таблица 1. Значения коэффициента воздушного сопротивления с_%

Род вагона	Число осей	S, м2	Угол а между результирующим вектором относительной скорости и направлением движения отцепа, град
			0	10	20	30	50	70	90
			Значения коэффициента воздушного сопротивления с ж
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 спускной части				с одной ТП на спускной части		без ТП на спускной 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.

Для изучения влияния угла между направлением встречного ветра и осью участка пути, по которому движется вагон на удельное сопротивление движению вагона от воздушной среды и ветра (мсв) результаты расчетов представлены в графическом виде.

Исходные данные для расчета:

Скорость встречного ветра ув, м/с	3
Средняя скорость скатывания отцепа на участке у, м/с	4
Угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон (отцеп) в, градусы	От 0,5 до 90 с шагом 0,5
Расчетная температура наружного воздуха t, °С	-20

Рис. 1. Удельное сопротивление шсв при скорости встречного ветра vB = 3 м/с и скорости скатывания отцепа на участке v = 4 м/с

Далее приведены аналогичные зависимости при изменении скорости встречного ветра у в , м/с в интервале от 1 до 10 м/с с шагом 1 м/с.

Рис. 2. Изменение удельного сопротивления ш_св при скорости скатывания отцепа на участке v=4 м/с и вариации скорости встречного ветра v_B

Из рис. 1 и 2 следует, что максимальные величины удельного сопротивления движению вагона (отцепа) от воздушной сре-

пути, по которому движется вагон, средней скорости скатывания отцепа на участке, скорости встречного ветра на удельное

ды и ветра шсв приходятся на значения угла между направлением ветра и осью участка пути в интервале от 25о до 45о.

Исходя из рис. 2 можно сделать вывод, что с увеличением скорости встречного ветра, вышеуказанный диапазон изменения угла наиболее ярко выражен.

Вывод: В работе изучено влияние угла

сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра при неблагоприятных условиях. Представленные графические зависимости могут быть использованы в качестве справочного материала при определении расчетных метеорологических условий для проектирования сортировочных горок.

между направлением ветра и осью участка