Энергетический критерий для оценки запаса устойчивости колеса от вкатывания гребня на головку рельса при движении колесной пары по прямому участку пути
При извилистом движении создаются боковые силы нажатия колес на рельсы, что может привести к вкатыванию гребня колеса на головку рельса и к последующему сходу. Сход подвижного состава с рельсов представляют серьезную угрозу безопасности движения. Действующими нормами для расчета и проектирования вагонов железных дорог колеи 1520 мм предусмотрена проверка устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса. В качестве критерия принято минимальное значение коэффициента запаса устойчивости колеса против схода с рельса. Коэффициент устойчивости определяется исходя из условия возвращения вкатившегося на головку рельса колеса в исходное положение под действием вертикальной силы, создаваемой весом вагона. В современной механике большинство методов расчета основано на энергетических принципах, что составляет так называемую «аналитическую механику», альтернативную «векторной (ньютоновской) механике». Предложен метод оценки устойчивости колеса исходя из условия недопущения вкатывания гребня колеса на головку рельса путем сравнения кинетической энергии извилистого движения колесной пары с работой вертикальной и горизонтальной сил, действующих на колесную пару. Условие устойчивости колеса определяется из принципа недопущения вкатывания гребня колеса на головку рельса. Выполнены расчеты вариантов движения вагона при различных скоростях на основе нормативной и предложенной методик. Произведено сравнение критической (допускаемой) скорости движения по названным методикам. Сравнительный анализ показал, что при оценке устойчивости по энергетическому критерию, допустимая скорость движения вагона выше, чем при силовом методе. Это может позволить увеличить расчетный скоростной допуск проектируемого вагона при дальнейшем детальном анализе и оценке всех динамических факторов вагона.