В рамках программного комплекса “Универсальный механизм” разрабатывается модуль моделирования продольной динамики железнодорожного состава, который полностью автоматизирует процесс создания модели поезда и анализ полученных результатов.

Этот модуль позволяет рассчитывать продольную динамику поезда в режимах выбега, тяги и торможения на пути любой конфигурации. При расчете пользователю доступны не только общие для всех механических систем величины такие как координаты, скорости, ускорения и т.д., но специфичные для поезда величины, например силы в межвагонных соединениях и силы торможения.



Модуль UM Train 3D позволяет включать в состав поезда трехмерные модели железнодорожных экипажей, созданные в модуле UM Loco, например модель трехвагонного сцепа. Это бывает необходимо при исследовании многих железнодорожных задач, например задачи безопасности движения, где для экипажей в составе поезда необходимо анализировать величины показателей, которые могут быть получены только в пространственной постановке, таких как силы отжатия рельсов, коэффициенты устойчивости при вкатывании колес и других. При этом все остальные экипажи поезда, пространственная динамика которых не исследуется, могут быть любыми упрощенными моделями, например одномассовыми.

Мастер создания поезда

При создании модели исследователь указывает количество единиц подвижного состава, их тип, а также тип поглощающих аппаратов, используемых на соответствующем экипаже. Тип экипажа выбирается из базы, включающей модели локомотивов и вагонов, наиболее распространенных на российских железных дорогах. Эта база может быть дополнена моделью любого экипажа. Для этого в самом простом случае достаточно создать графический образ экипажа, задать длину по осям автосцепок, массу экипажа, силы основного сопротивления движению, тяговые характеристики для локомотивов, а также при необходимости силы, специфичные для данного экипажа. Каждая единица подвижного состава в терминах программного комплекса представляет собой подсистему, которая, вообще говоря, может быть моделью любой сложности. Несмотря на то, что в большинстве случаев достаточно одномассовой модели экипажа, в железнодорожный состав может быть включена, например, уточненная модель грузового вагона с трехэлементными тележками или модель трехвагонного сцепа для более подробного анализа динамики отдельного экипажа в поезде (модуль UM Train 3D).

Модель поезда (AVI, 3.8 Мб)

В базе данных модуля также содержатся модели наиболее часто используемых поглощающих аппаратов. В эту базу могут быть добавлены модели с любыми другими характеристиками, описанные с помощью средств программного комплекса. На следующем шаге указываются модели торможения, используемые на каждом экипаже. При моделировании тормозной силы отдельно рассчитываются сила нажатия тормозной колодки и коэффициент трения между колодкой и колесом. Модель силы нажатия может быть задана двумя способами: с помощью индикаторной диаграммы наполнения тормозного цилиндра или функцией времени. В свою очередь, коэффициент трения может быть задан графиком зависимости от скорости движения и времени. Процесс распространения тормозной волны в главной магистрали задается либо скоростью, либо диаграммой изменения давления в магистрали.

Создание макрогеометрии пути

Силы дополнительного сопротивления движению (сопротивление от кривой, от уклона и т.д.) рассчитываются по методикам, описанным в Правилах тяговых расчетов для поездной работы. При этом исследователь может сам выбрать формулу для определения силы сопротивления. Довольно часто при определении продольных сил в поезде необходимо проводить исследования на пути сложной конфигурации как в профиле, так и в плане. С помощью инструмента создания макрогеометрии железнодорожного пути в программном комплексе может быть задан путь, который будет набором прямых, переходных кривых, кривых постоянного радиуса и стрелочных переводов в плане и сочетаний различных уклонов в профиле, что позволяет набрать путь любой конфигурации.