Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая

Дудкин Евгений Павлович; Зайцев Андрей Александрович; Хомяков Ярослав Сергеевич

doi:10.20295/2223-9987-2025-4-100-116

УДК

625.03

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ТРАМВАЯ Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая

АА Аа

Опубликовано в Бюллетень результатов научных исследований · Страницы 100–116 · Рубрика: Проблематика транспортных систем

DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2025-4-100-116

Получено: 29.10.2025 Одобрено: 26.11.2025 Опубликовано: 15.12.2025

Авторы

ДУ

Дудкин Евгений Павлович

ЗА

Зайцев Андрей Александрович

ХО

Хомяков Ярослав Сергеевич

ДУ

Дудкин Евгений Павлович

Ученая степень: доктор технических наук

Ученое звание: профессор

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I профессор · Россия

ЗА

Зайцев Андрей Александрович

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Доцент · Россия

ХО

Хомяков Ярослав Сергеевич

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I аспирант · Россия

АННОТАЦИЯ

Цель: Разработать и обосновать математическую (компьютерную) модель взаимодействия многосекционного трамвайного экипажа с рельсовым путем, предназначенную для анализа поперечной устойчивости (виляния), вертикальной динамики и влияния параметров пути (ширина колеи, подуклонка, неровности и волнообразный износ) на безопасность и комфорт движения. Методы: Описана методика динамического моделирования движения трамвая в программном комплексе «Универсальный механизм» в виде сложной механической системы в постановке с инерционной моделью пути, детализированной шарнирно-силовой схемой экипажа и нелинейным контактом «колесо — рельс». Результаты: Приведены верификационные тесты и адаптация модели по данным натурного эксперимента, подтвердившие сходимость на уровне от 3 до 12,5 % по величине среднеквадратичных ускорений кузова. Результаты исследования подтвердили пригодность модели для обоснования норм по устройству и содержанию трамвайных путей на прямых участках. Практическая значимость: Разработанная модель может быть пригодна для обоснования выбора ширины колеи и подуклонки, допусков отклонений рельсовой колеи в плане и профиле, параметров допускаемого волнообразного износа, а также для оценки допустимых скоростей при заданном состоянии колес и пути. Работа дополняет существующие исследования взаимодействия экипажа и пути на рельсовом транспорте, характеризуя трамвайную кинематику, и демонстрирует воспроизводимую процедуру верификации и адаптации модели на натурных данных.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Трамвай, колесо — рельс, виляние, ширина колеи, динамика экипажа, универсальный механизм

1. Правила технической эксплуатации трамвая. Распоряжение Минтранса России от 30.11.2001 № АН-103-р.

2. СП 98.13330.2018. Трамвайные и троллейбусные линии. СНиП 2.05.09—90 (с Изменениями № 1, 2, 3).

3. СП 119.13330.2024. Железные дороги колеи 1520 мм. СНиП 32-01—95 (с Изменением № 1).

4. СП 2.5.3650—20. Санитарно-эпидемиологические требования к отдельным видам транспорта и объектам транспортной инфраструктуры.

5. Дудкин Е. П. Экспериментальные исследования колебаний трамвая «Витязь-М» / Е. П. Дудкин, Д. В. Козлов, Я. С. Хомяков // Известия Петербургского университета путей сообщения. — СПб.: ПГУПС, 2022. — Т. 19. — Вып. 4. — С. 775–782. — DOI:https://doi.org/10.20295/1815-588X2022-4-775-782.

6. Рябонович Е. С. Опыт эксплуатации пути с суженой колеей / Е. С. Рябонович. // Метрострой. — 1963. — Вып. 1-2.

7. Савчук О. М. Об интенсивном вилянии тележек / О. М. Савчук, А. В. Шатунов, Н. А. Гричаный // Ж.-д. транспорт (РФ). — 2003. — № 3. — С. 44–45.

8. Певзнер В. О. Унификация ширины колеи на Российских железных дорогах: история и результаты / В. О. Певзнер, И. Б. Петропавловская // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. — 2010. — № 2. — С. 15–19.

9. Садиков О. Н. Трамвайные пути: устройство, ремонт и содержание / О. Н. Садиков. — Москва: Транспорт, 1976. — 176 с. ISSN 2223-9987. Бюллетень результатов научных исследований 2025/4114 Проблематикатранспортныхсистем

10. Zhai W. Fundamentals of vehicle-track coupled dynamics / W. Zhai, K. Wang, C. Cai // Vehicle System Dynamics. — 2009. — Vol. 47. — Iss.

11. — Pp. 1349–1376. 11. Вагон трамвайный модели 71-931М: руководство по эксплуатации / ООО «ПК Транспортные системы». — М., 2017. — 128 с.

12. Универсальный механизм 10: руководство пользователя. Моделирование динамики железнодорожных экипажей / Лаборатория вычислительной механики Брянского государственного технического университета. — 2024. — 277 с.

13. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. ПНСТ 511—2020. Вагоны грузовые. Расчетные неровности железнодорожного пути для оценки показателей динамических качеств грузовых вагонов расчетными методами.

14. Li J. Numerical simulations and experimental analysis of high-speed turnout rails wear models / J. Li, M. Hu, H. Wu, H. Zhong // Scientific Reports. — 2025. — Vol. 15. — Iss. 1. — Art. No. 22680. — DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-08065-4.

15. Polach O. Wheel/rail contact geometry parameters in regard to vehicle behaviour and their alteration with wear / O. Polach, D. Nicklisch // Wear. — 2016. — Vol. 366–367. — Pp. 200–208. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.03.029.

ГОСТ

Дудкин Е. П., Зайцев А. А., Хомяков Я. С. Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая // . 2025. С. 100-116. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2025-4-100-116. (дата обращения: 19.08.2026).

MLA

Дудкин Евгений Павлович, Зайцев А. А., Хомяков Я. С.. "Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая." (2025): 100-116. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2025-4-100-116.

APA

Дудкин Е. П., Зайцев А. А., Хомяков Я. С. (2025). Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая. , 100-116. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2025-4-100-116

Chicago

Дудкин Евгений Павлович, Зайцев А. А., Хомяков Я. С.. "Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая." , no. (2025): 100-116. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2025-4-100-116.

WIKI

{{cite journal | author = Дудкин Е. П., Зайцев А. А., Хомяков Я. С. | title = Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая | journal = | year = 2025 | pages = 100-116 | doi = 10.20295/2223-9987-2025-4-100-116 }}

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ТРАМВАЯ Разработка и обоснование математической модели исследования колебаний трамвая

Подтверждение