DETERMINING PERMISSIBLE SPEED OF TILTING TRAIN IN CURVED TRACK

M. I. Kapitsa, D. V. Bobyr, A. Y. Desiak

Abstract


Purpose. The main purpose of the article is to determine the permissible speed of the air-cushioned tilting train in curved track and to justify the expediency of operating this type of rolling stock on the railways of Ukraine to increase the speed, improve the passenger comfort and save the energy due to more uniform high-speed train driving.Methodology. The determination of the maximum permissible speed of the tilted train in curved track involves the use of methods of linear and vector algebra and empirical formulas for applied scientific and technical research. The calculation of the maximum speed is based on the principle of calculating centrifugal force for the velocities that meet the safety criteria of movement on the horizontal unbalanced acceleration in the stable radius curve. Findings.The results of the calculations showed that in the 1000 m radius curved track section, provided the passenger comfort, the maximum permissible speed of the train without forced tilt is 132 km/h, and with the forced tilt – 189 km/h. The velocity gain in the curve is about 30% and up to 10% on the section (depending on the number of curves). Originality.The method of determining the permissible speed of the tilted train in curved track is improved, which consists in determining the permissible centrifugal force acting on the train in the stable radius curve, taking into account the passenger comfort conditions. Practical value.This method allows accurately determining the permissible speed on the condition of passenger comfort in the curved section and the required additional tilt angle of the train, depending on the speed, curve radius and canting. Enhanced speed and comfort of passenger trains in the future will increase the demand for rail services among the population and strengthen the position of rail transport in Ukraine’s transport system.


Keywords


high-speed transport; rolling stock; body tilt system; centrifugal force; resultant force; curve radius; canting

Full Text:

PDF

References


Zubko, A. P., Korzhenevych, I. P., Kurhan, M. B., & Kurhan, D. M. (2004). The analysis of possibility of application in ukraine of the rolling stock with tilting body cars when organizing high-speed traffic. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 4, 156-164.

Bilyi, V. I. (2007). Zaliznychna koliia [Tutorial]. Donetsk: Donetsk Railway Transport Institute.

Bodnar, B. Y., Nechaiev, Y. H., & Bobyr, D. V. (2009). Teoriia ta konstruktsiia lokomotyviv. Ekipazhna chastyna [Manual]. Dnipropetrovsk: PP «Lira LTD».

Bodnar, B. Y., Kapitsa, M. I., Afanasov, A. M., & Kyslyi, D. N. (2015). Definition of energy saving acceleration modes of trains. Science and Transport Progress, 5 (59), 40-52. doi: 10.15802/stp2015/55359

Yeritsyan, B., Liubarskyi, B., & Iakunin, D. (2016). Simulation of combined body tilt system of high-speed railway rolling stock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9) (80), 4-17. doi: 10.15587/1729-4061.2016.66782

Kurhan, M. B., Korzhenevych, I. P., & Arsonov, V. V. (2006). Organization of high-speed traffic with the use of rolling stock with a forced tilt body cars. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 11, 50-59.

Kurhan, M. B. (2015). Predposylki sozdaniya vysokoskorostnykh magistraley v Ukraine. Ukrainian Railways, 5-6 (23-24), 16-21.

Kovalev, V. I. (2001). Skorostnoy i visokoskorostnoy zheleznodorizhnyy transport (Vol. 2). Saint Petersburg.

Ukrzaliznytsia. (1999). Pravyla vyznachennia pidvyshchennia zovnishnoi reiky i vstanovlennia dopustymykh shvydkostei v kryvykh diliankakh kolii. Dnipropetrovsk: Art-Pres.

Redchenko, Y. S. (2008). Opredeleniye velichiny i raspredeleniye tsentrobezhnoy sily dlya provedeniy ispytaniy poyezdov s naklonyaemymi kuzovami na katkovom stende. Lokomotyv-Inform, 5, 12-17.

Sokol, E. N. (2004). Skhodi s relsov i stolknoveniya podvizhnogo sostava (Sudebnaya ekspertiza. Elementy teorii i praktiki) [Monograph] (2nd ed.). Kyiv: Transport Ukrainy.

Ziborov, K., Protsiv, V., Fedoriachenko, S., & Verner, I. (2016). On Influence of Design Parameters of Mining Rail Transport on Safety Indicators. Mechanics, Materials Science & Engineering, 2 (1), 63-70. Retrieved from http://mmse.xyz/en/on-influence-of-design-parameters-of-mining-rail-transport-on-safety-indicators/

Qi, Z., Li, F., & Yu., D. (2017). A three-dimensional coupled dynamics model of the air spring of a high-speed electric multiple unit train. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 231 (1), 3-18.

Zhou, R., Zolotas, A., & Goodall, R. (2014). Robust system state estimation for active suspension control in high-speed tilting trains. Vehicle System Dynamics, 52 (1), 355-369. doi: 10.1080/00423114.2014.901540


GOST Style Citations


  1. Аналіз можливості застосування в Україні рухомого складу з примусовим нахилом кузова вагонів при організації швидкісного руху / А. П. Зубко, І. П. Корженевич, М. Б. Курган, Д. М. Курган // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2004. – Вип. 4. – С. 156–164.
  2. Білий, В. І. Залізнична колія : навч. посіб. / В. І. Білий. – Донецьк, 2007. – 160 с.
  3. Боднар, Б. Є. Теорія та конструкція локомотивів. Екіпажна частина : підруч. / Б. Є. Боднар, Є. Г. Нечаєв, Д. В. Бобир. – Дніпропетровськ : Ліра ЛТД, 2009. – 284 с.
  4. Визначення енергозаощаджуючих режимів розгону поїздів / Б. Є. Боднар, М. І. Капіца, А. М. Афанасов, Д. М. Кислий // Наука та прогрес транспорту. – 2015. – № 5 (59). – С. 40–52. doi: 10.15802/stp2015/55359.
  5. Єріцян, Б. Х. Моделювання комбінованої системи нахилу кузову швидкісного рухомого складу залізничного транспорту / Б. Х. Єріцян, Б. Г. Любарський, Д. І. Якунін // Вост.-Европ. журн. передовых технологий. – 2016. – № 2 (9). – С. 4–17. doi: 10.15587/1729-4061.2016.66782.
  6. Курган, М. Б. Організація швидкісного руху при застосуванні рухомого складу з примусовим нахилом кузова вагонів / М. Б. Курган, І. П. Корженевич, В. В. Арсонов // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2006. – Вип. 11. – С. 50–59.
  7. Курган, Н. Б. Предпосылки создания высокоскоростных магистралей в Украине / Н. Б. Курган // Українські залізниці. – 2015. – № 5/6 (23/24). – С. 16–21.
  8. Ковалев, В. И. Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт / В. И. Ковалев. – Санкт-Петербург : Искусство России, 2001. – Т. 2. – 350 с.
  9. Правила визначення підвищення зовнішньої рейки і встановлення допустимих швидкостей в кривих ділянках колії. – Дніпропетровськ : Арт-Прес, 1999. – 44 с.
  10. Редченко, Е. С. Определение величины и распределение центробежной силы для проведений испытаний поездов с наклоняемыми кузовами на катковом стенде / Е. С. Редченко // Локомотив-информ. – 2008. – № 5. – С. 12–17.
  11. Сокол, Э. Н. Сходы с рельсов и столкновения подвижного состава (Судебная экспертиза. Элементы теории и практики) : монография / Э. Н. Сокол. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев : Транспорт Украины, 2004. – 368 с.
  12. On Influence of Design Parameters Of Mining Rail Transport On Safety Indicators [Electronic resource] / K. Ziborov, V. Protsiv, S. Fedoriachenko, I. Verner // Mechanics, Materials Science & Engineering J. – 2016. – Vol. 2 (1). – P. 63–70. – Available at: http://mmse.xyz/en/on-influence-of-design-parameters-of-mining-rail-transport-on-safety-indicators/. – Title from thr screen. – Accessed : 19.06.2017.
  13. Qi, Z. A three-dimensional coupled dynamics model of the air spring of a high-speed electric multiple unit train / Z. Qi, F. Li, D. Yu // Proc. of the Institution of Mechanical Engineers. Part F : J. of Rail and Rapid Transit. – 2017. – Vol. 231. – Iss. 1. – P. 3–18. doi: 10.1177/0954409715620534.
  14. Zhou, R. Robust system state estimation for active suspension control in high-speed tilting trains / R. Zhou, A. Zolotas, R. Goodall // Vehicle System Dynamics. – 2014. – Vol. 52. – Iss. sup1. – P. 355–369. doi: 10.1080/00423114.2014.901540.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2017/109537

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)