Визначення амплітудно-частотних характеристик підлоги вагона електропоїзда

Автор(и)

  • Олег Анатолійович Головащенко Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0009-0007-3499-9413
  • Ярослав Віталійович Шостак Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0009-0006-2886-3264
  • Віктор Петрович Ткаченко Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-5513-2436

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.321962

Ключові слова:

залізничний транспорт, пасажирські вагони, вібрація підлоги вагона, амплітудно-частотні характеристики, комфорт пасажирів

Анотація

Об’єктом дослідження є процес розповсюдження вібрацій через підлогу пасажирського вагона від основи до пасажирських сидінь. Досліджувалась проблема впливу структури підлоги вагона електропоїзда на її віброзахисні властивості, зокрема, роль гумових амортизаторів у процесі гасіння вібрацій підлоги. Побудовано математичну модель ланцюга розповсюдження вібрацій від основи вагона до верхнього шару підлоги. В якості джерела вібрацій в математичній моделі застосовано кінематичне збурення основи вагона. Досліджувалися два варіанти структури підлоги – п’ятишарова і семишарова. При розрахунках використано параметри шарів підлоги, отримані експериментально методом вільних коливань.

На основі використання питомих параметри шарів підлоги було здійснено перехід від розподілених масових, пружних і дисипативних параметрів – до зосереджених. Розв’язок системи диференційних рівнянь коливань отримано у вигляді часових функцій переміщень та швидкостей елементів підлоги. Побудовано пошарові амплітудно-частотні характеристики (AFR) підлоги. Визначено зони резонансних частот коливальної системи підлоги вагона. Отримано залежність впливу ступеню завантаження вагона пасажирами на резонансну частоту коливань поверхні підлоги. При зміні завантаження від мінімального – до максимального резонансна частота зменшується від 15–22 Hz до 8–12 Hz.

Підтверджено, що вплив параметрів шару гумових амортизаторів на AFR підлоги є визначаючим для її віброзахисту. При порівнянні двох розглянутих варіантів підлоги переваг семишарової підлоги перед п’ятишаровою не спостерігається. AFR для першого і другого шарів фанерного настилу – ідентичні.

На основі даних про «небезпечні» для людини частоти коливань, отримано переважне значення для епюри установки амортизаторів – 5–6 units/m2, що буде корисним в умовах модернізації вагонів приміських електропоїздів

Біографії авторів

Олег Анатолійович Головащенко, Державний університет інфраструктури та технологій

Аспірант

Кафедра електромеханіки та рухомого складу залізниць

Ярослав Віталійович Шостак, Державний університет інфраструктури та технологій

Аспірант

Кафедра електромеханіки та рухомого складу залізниць

Віктор Петрович Ткаченко, Державний університет інфраструктури та технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електромеханіки та рухомого складу залізниць

Посилання

  1. Kulbovskyi, I., Sapronova, S., Holub, H., Tkachenko, V., Afanasieva, I., Safronov, O. (2019). Development of a model for managing the quality of repair and maintenance of rolling stock in transport infrastructure projects. Proceedings of 23rd International Scientific Conference. Transport Means 2019, 201–205. Available at: https://transportmeans.ktu.edu/wp-content/uploads/sites/307/2018/02/Transport-means-2019-Part-1.pdf
  2. Shostak, Y., Holovashchenko, O., Reshetnikov, Y., Tkachenko, V. (2024). Improving the technological process of balancing electric machine rotors on a balancing machine. Applied Mechanics, 4 (7 (130)), 60–69. LOCKSS. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309867
  3. Gong, D., Duan, Y., Wang, K., Zhou, J. (2019). Modelling rubber dynamic stiffness for numerical predictions of the effects of temperature and speed on the vibration of a railway vehicle car body. Journal of Sound and Vibration, 449, 121–139. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2019.02.037
  4. Nassiri, P., Koohpaei, A. R., Zeraati, H., Shalkouhi, P. J. (2011). Train Passengers Comfort with Regard to Whole-Body Vibration. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 30 (2), 125–136. https://doi.org/10.1260/0263-0923.30.2.125
  5. Gong, D., Wang, K., Duan, Y., Zhou, J. (2019). Car body floor vibration of high-speed railway vehicles and its reduction. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 39 (4), 925–938. https://doi.org/10.1177/1461348419850921
  6. You, T., Zhou, J., Thompson, D. J., Gong, D., Chen, J., Sun, Y. (2021). Vibration reduction of a high-speed train floor using multiple dynamic vibration absorbers. Vehicle System Dynamics, 60 (9), 2919–2940. https://doi.org/10.1080/00423114.2021.1928248
  7. Dižo, J., Blatnický, M., Gerlici, J., Leitner, B., Melnik, R., Semenov, S. et al. (2021). Evaluation of Ride Comfort in a Railway Passenger Car Depending on a Change of Suspension Parameters. Sensors, 21 (23), 8138. https://doi.org/10.3390/s21238138
  8. La Paglia, I., Li, Q., Ripamonti, F., Corradi, R. (2023). Experimental and numerical investigation of the dynamics of the floating floor and passenger seats of a railway vehicle. In Proceedings of the 29th International Congress on Sound and Vibration, 1–7. Available at: https://re.public.polimi.it/bitstream/11311/1249627/1/full_paper_36_20230429103100641.pdf
  9. Wu, J., Qiu, Y. (2021). Modelling and ride comfort analysis of a coupled track-train-seat-human model with lateral, vertical and roll vibrations. Vehicle System Dynamics, 60 (9), 2988–3023. https://doi.org/10.1080/00423114.2021.1933088
  10. Han, S., Chen, F., Yu, Y., Zheng, Z., Chen, L., Wang, G. (2022). Bamboo-Inspired Renewable, Lightweight, and Vibration-Damping Laminated Structural Materials for the Floor of a Railroad Car. ACS Applied Materials & Interfaces, 14 (37), 42645–42655. https://doi.org/10.1021/acsami.2c09785
  11. Fan, R., Meng, G., Yang, J., He, C. (2009). Experimental study of the effect of viscoelastic damping materials on noise and vibration reduction within railway vehicles. Journal of Sound and Vibration, 319 (1-2), 58–76. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2008.03.071
  12. Kumar, V., Rastogi, V., Pathak, P. (2016). Simulation for whole-body vibration to assess ride comfort of a low–medium speed railway vehicle. SIMULATION, 93 (3), 225–236. https://doi.org/10.1177/0037549716679254
  13. Sugiono, S., Oktavianty, O., Sulistyarini, D. H., Nugroho, W. S., Wiryawan, E. et al. (2021). Analysis of Train Passenger Comfort Related to the Vibration and Heat It Creates. Proceedings of the Second Asia Pacific International Conference on Industrial Engineering and Operations Management, 3518–3525. Available at: http://ieomsociety.org/proceedings/2021indonesia/605.pdf
  14. Rébillat, M., Boutillon, X. (2011). Measurement of relevant elastic and damping material properties in sandwich thick plates. Journal of Sound and Vibration, 330 (25), 6098–6121. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2011.07.015
  15. McIntyre, M. E., Woodhouse, J. (1988). On measuring the elastic and damping constants of orthotropic sheet materials. Acta Metallurgica, 36 (6), 1397–1416. https://doi.org/10.1016/0001-6160(88)90209-x
  16. Botelho, E. C., Campos, A. N., de Barros, E., Pardini, L. C., Rezende, M. C. (2005). Damping behavior of continuous fiber/metal composite materials by the free vibration method. Composites Part B: Engineering, 37 (2-3), 255–263. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2005.04.003
  17. Cheli, F., Corradi, R. (2011). On rail vehicle vibrations induced by track unevenness: Analysis of the excitation mechanism. Journal of Sound and Vibration, 330 (15), 3744–3765. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2011.02.025
  18. Wang, Q., Zeng, J., Wei, L., Zhou, C., Zhu, B. (2017). Reduction of vertical abnormal vibration in carbodies of low-floor railway trains by using a dynamic vibration absorber. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 232 (5), 1437–1447. https://doi.org/10.1177/0954409717731234
  19. Tomioka, T., Takigami, T. (2015). Experimental and numerical study on the effect due to passengers on flexural vibrations in railway vehicle carbodies. Journal of Sound and Vibration, 343, 1–19. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2015.01.001
Визначення амплітудно-частотних характеристик підлоги вагона електропоїзда

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-26

Як цитувати

Головащенко, О. А., Шостак, Я. В., & Ткаченко, В. П. (2025). Визначення амплітудно-частотних характеристик підлоги вагона електропоїзда. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7 (133), 64–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.321962

Номер

Том 1 № 7 (133) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Oleh Holovashchenko, Yaroslav Shostak, Viktor Tkachenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.