DOI: https://doi.org/10.15802/stp2020/217633

PROBABILITY AND STATISTICAL MODEL OF WEARING OF BRAKE PADS OF FREIGHT CARS

V. H. Ravliuk, M. H. Ravliuk, I. K. Kyrychenko, N. Y. Lamnauer, A. K. Melnychuk

Abstract


Purpose. This study aims to use linear models to determine the wear of brake pads of freight cars at the top and bottom for further use in solving similar practical problems. Methodology. As a working technique the known approach for controlling linear wear changes of pad parameters depending on freight cars run on a network of Ukrzaliznytsia JSC with the modernized brake levers in real operating conditions is used. Based on the obtained statistical data in the operating conditions, we the consistently found values of the corresponding regression analysis indicators for pad wear at specific points, which are recommended by regulatory documents when performing maintenance in operational units of car facilities for brake systems of freight cars. Findings. A probabilistic-statistical model of brake pad wear is constructed on the basis of experimental data collected in the respective parks of the sorting station during the operation of freight cars. The function of wear distribution for the top and bottom part of a pad by means of which the decision of practical problems is possible is offered. Also for different parts of the brake pad found its γ-percentage and average residual wear. Originality. For the first time for the brake pads of freight cars with modernized devices, the functional dependence of their wear depending on the run of cars on the network of Ukrzaliznytsia JSC was determined. Based on the received dependence the statistical model of pad wear taking into account possibilities of their use before full resource exhaustion is developed. The function of distribution of run of freight cars taking into account pad wear due to which the wear percent at the set run is also defined. Practical value. The results obtained in the work will be taken into account in the future to solve technical problems related to non-standard wear of pads in the brake systems of bogies and increase the service life of freight cars.


Keywords


brake pad; wear; brake rigging; freight car; analysis; model; statistical research; parameter

References


1. Analіz stanu bezpeki rukhu v strukturі AT «Ukrzalіznitsya» u 2019 rotsі. Aktsіonerne tovaristvo «Ukraїnska zalіznitsya» Departament bezpeki rukhu. (2019). Kyiv. (іn Ukrainian)

Bakardzhyiev, R. O., & Komarov, A. O. (2015). Preliminary assessment and data processing in regression anlysis. Collected Works of Kirovohrad National Technical University. Machinery in agricultural production, industry machine building, automation, 28, 255-260. (іn Ukrainian)

Gmurman, V. Ye. (2003). Teoriya veroyatnostey i matematicheskaya statistika: uchebnoe posobie dlya vuzov. Moscow: Vysshaya shkola. (in Russian)

Grebennikova, I. V. (2015). Metody matematiches koyobra botkieksper imentalny khdannykh: uchebno-metodicheskoe posobie. Yekaterinburg: Uralski yuniversitet. (in Russian)

Zharov, A., & Makas, A. (2009). Methods of statistical processing results of brake distance measurement when evaluating efficiency of rolling stock brake systems. Vestnik VNIIZHT, 5, 29-33. (in Russian)

Instruktsiia z ekspluatatsi ihalmruk homohos kladun azaliznytsiakh Ukrainy: TsT-TsV-TsL-0015, No. 264-Ts. (2004). Kyiv. (іn Ukrainian)

Koptovec, A. N. (2014). Identification of mine locomotive brake state in terms of structural uncertainty. Geo-Technical Mechanics, 119, 241-246. (in Russian)

Koropets, P. A., Chernikov, V. D., & Kostiukevych, A. I. (2010). Pro neriv nomirnyi znosruk homy khfryktsiinykh par. Visnik of the Volodymyr Dahl East Ukrainian national university, 5(147), 41-45. (іn Ukrainian)

Lamnauer, N. Y. (2014). Machine parts assembly method, which provides connection accuracy. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7(72)), 45-49. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.29321 (in Russian)

Lovska, A. O. (2019). Features of the computer modeling of loading of container with elastic-related connections in the fittings in operating modes. Transport Systems and Technologies: Collection of scientific works of the State University of Infrastructure and Technologies, 33(2), 28-37. DOI: https://doi.org/10.32703/2617-9040-2019-33-2-3 (іn Ukrainian)

Pavlyukov, A. E., Cherepov, O. V., & Shalupina, I. P. (2017). Brake shoe of freight wagon: analysis of damage and factors affecting the brake power. Herald of the Ural State University of Railway Transport, 4(36),

-11. DOI: https://doi.org/10.20291/2079-0392-2017-4-4-11 (in Russian)

Ravlyuk, V. G., & Nechvoloda, S. I. (2017). UA Patent № 121889 Ukrainskyi instytut intelektual noivlasnosti (Ukrpatent). (іn Ukrainian)

Ravlyuk, V. G. (2019). Investigation of features of dual wear of pads in brake system of freight cars. Science and Transport Progress, 2(80), 111-126. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/166114 (іn Ukrainian)

Ravlyuk, V. G., Ravlyuk, M. G., & Kirichenko, I. K. (2020). Statistical processing of brake pads wear parameters of freight cars. Science and Transport Progress, 2(86), 74-91. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2020/203103 (іn Ukrainian)

Tuluzin, S.V., & Gorskiy, D. V. (2015). Performance evaluation of bogie brake rigging in a freight car at various stages of brake blocks and wheels wear. Vestnik VNIIZhTa, 2, 38-44. (in Russian)

Gorobchenko, O., & Tkachenko, V. (2019). Statistical analysis of locomotives traction motors performance. MATEC Web of Conferences, 287, 1-5.DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201928704002 (in English)

Leng, L., & Zhu, W. (2019). Compound Regression and Constrained Regression: Nonparametric Regression Frameworks for EIV Models. The American Statistician, 74(3), 226-232. DOI: https://doi.org/10.1080/00031305.2018.1556734 (in English)

Ravlyuk, V., Elyazov, İ., Afanasenko, I., & Ravliuk, M. (2020). Determination of parameters of abnormal wear of brake pads of freight cars. E3S Web of Conferences, 166, 1-7. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016607003 (in English)

Sarma, K. V. S., & Vardhan, R. V. (2018). Multivariate Statistics Made Simple. A Practical Approach. New York. DOI: https://doi.org/10.1201/9780429465185 (in English)

Sharma, B. (2018). Processing of data and analysis. Biostatistics and Epidemiology International Journal, 1(1), 3-5. DOI: https://doi.org/10.30881/beij.00003 (in English)

Sinitsyn, V. V., Kobishchanov, V. V. (2020). Braking system for bogie successive braking of freight cars. Bulletin of the Bryansk State Technical University, 2020(3), 21-28. DOI: https://doi.org/10.30987/1999-8775-2020-3-21-28 (in Russian)

Thrane, C. (2019). Applied Regression Analysis. Doing, Interpreting and Reporting. London. DOI: https://doi.org/10.4324/9780429443756 (in English)

Vakkalagadda, M. R. K., Srivastava, D. K., Mishra, A., & Racherla, V. (2015). Performance analyses of brake blocks used by Indian Railways. Wear, 328-329, 64-76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.01.044 (in English)

Vineesh, K. P., Vakkalagadda, M. R. K., Tripathi, A. K., Mishra, A., & Racherla, V. (2016). Non-uniformity in braking in coaching and freight stock in Indian Railways and associated causes. Engineering Failure Analysis, 59, 493-508. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.11.023 (in English)

Zhang, Y., & Zhang, M. (2018). The application status of unit brakes on metro vehicles in China. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), 3(15), 17-23. (in English)


GOST Style Citations


  1. Аналіз стану безпеки руху в структурі АТ «Укрзалізниця» у 2019 році. Акціонерне товариство «Українська залізниця» Департамент безпеки руху. Київ, 2019. 198 с.
  2. Бакарджиєв Р. О., Комаров А. О. Попередня оцінка і обробка даних при регресійному аналізі. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 2015. № 28. С. 255−260.
  3. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика : учебное пособие для вузов. Москва : Высшая школа, 2003. 479 с.
  4. Гребенникова И. В. Методы математической обработки экспериментальных данных: учебно-метод. пособие. Екатеринбург : Уральский университет. 2015. 124 с.
  5. Жаров И. А., Макас А. А. Методы статистической обработки результатов измерения тормозных путей при оценке эффективности тормозных средств подвижного состава. Вестник ВНИИЖТ. 2009. № 5. С. 29–33.
  6. Інструкція з експлуатації гальм рухомого складу на залізницях України: ЦТ-ЦВ-ЦЛ-0015. [Чинний від 1997-10-28 № 264-Ц]. Київ : ТОВ НВП «Поліграфсервіс», 2004. 146 с.
  7. Коптовец А. Н. Идентификация состояния тормоза шахтных локомотивов в условиях структурной неопределенности. Геотехническая механика. 2014. № 119. С. 241–246.
  8. Коропець П. А., Черніков В. Д., Костюкевич А. І. Про нерівномірний знос рухомих фрикційних пар. Вісник СНУ ім. Даля. 2010. № 5 (147). С. 41–45.
  9. Ламнауэр Н. Ю. Метод сборки деталей машин, обеспечивающий точность соединения. Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014. Вып. 6, № 7 (72). С. 45–49. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.29321
  10. Ловська А. О. Особливості комп’ютерного моделювання навантаженості контейнера з пружно-в’язкими зв’язками у фітингах при експлуатаційних режимах. Збірник наукових праць Державного університету інфраструктури та технологій : Серія «Транспортні системи і технології». 2019. Вип. 33. T. 2. C. 28–37. DOI: https://doi.org/10.32703/2617-9040-2019-33-2-3
  11. Павлюков А. Э., Черепов О. В., Шалупина И. П. Тормозные колодки грузовых вагонов: анализ повреждаемости и факторов, влияющих на создание тормозной силы. Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2017.·№ 4 (36). DOI: https://doi.org/10.20291/2079-0392-2017-4-4-11
  12. Підсилюючий пристрій до паралельного відведення колодок від коліс у гальмівній системі візків вантажних вагонів: пат. 121889 Україна: МПК51 В60Т 1/02 (2006.01), В61Н 15/00, В61Н 13/00; заявл. 24.04.17; опубл. 26.12.17, Бюл. № 24. 12 с.
  13. Равлюк В. Г. Дослідження особливостей дуального зносу колодок у гальмовій системі вантажних вагонів. Наука та прогрес транспорту. 2019. № 2 (80). С. 111–126. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/166114
  14. Равлюк В. Г., Равлюк М. Г., Кириченко І. К. Статистичне опрацювання параметрів зносу гальмових колодок вантажних вагонів. Наука та прогрес транспорту. 2020. № 2 (86). С. 74–91. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2020/203103
  15. Тулузин С. В., Горский Д. В. Оценка работоспособности тормозной рычажной передачи тележки грузового вагона на различных стадиях износа колодок и колес. Вестник ВНИИЖТа. 2015. № 2. С. 38–44.
  16. Gorobchenko O., Tkachenko V. Statistical analysis of locomotiv estraction motors performance. MATEC Web of Conferences. 2019. Vol. 287. P. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201928704002
  17. Leng L., Zhu W. Compound Regression and Constrained Regression : Nonparametriс Regression Frameworks for EIV Models. The American Statistician. 2019. Vol. 74. Iss. 3. P. 226–232. DOI: https://doi.org/10.1080/00031305.2018.1556734
  18. Ravlyuk V., Elyazov İ., Afanasenko I., Ravliuk M. Determination of forces in the elements of the brake rigging of bogies of freight cars. E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 166. P. 1–7. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016607003
  19. Sarma K. V. S., Vardhan R. V. Multivariate Statistics Made Simple. A Practical Approach. New York, 2018. 258 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9780429465185
  20. Sharma B. Processing of data and analysis. Biostatistics and Epidemiology International Journal. 2018. Vol. 1. Iss. 1. P. 3–5. DOI: https://doi.org/10.30881/beij.00003
  21. Sinitsyn V. V., Kobishchanov V. V. Braking system for bogie successive braking of freight cars. Bulletin of the Bryansk State Technical University. 2020. Vol. 2020. Iss. 3. P. 21–28. DOI: https://doi.org/10.30987/1999-8775-2020-3-21-28
  22. Thrane C. Applied Regression Analysis. Doing, Interpreting and Reporting. London, 2019. 202 p. DOI: https://doi.org/10.4324/9780429443756
  23. Vakkalagadda M. R. K., Srivastava D. K., Mishra A., Racherla V. Performance analyses of brake blocks used by Indian Railways. Wear. 2015. Vol. 328–329. P. 64–76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.01.044
  24. Vineesh K. P., Vakkalagadda M. R. K., Tripathi A. K., Mishra A., Racherla V. Non-uniformity in braking in coaching and freight stock in Indian Railways and associated causes. Engineering Failure Analysis. 2016. Vol. 59. P. 493–508. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.11.023
  25. Zhang Y., Zhang M. The application status of unit brakes on metro vehicles in China. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE). 2018. Vol. 3 (15). P. 17–23.




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

 

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