The influence of static axial load of high-speed electric trains on the forces generated in the wheel–rail system
Keywords:
high–speed movement, Sapsan electric train, Universal Mechanism software package, wheel–rail system, motor wagon, non-motor wagon, static axial loadAbstract
The development of high-speed passenger transport in Russia is a pressing multifaceted task facing the country's scientific, design, and industrial centers. In many countries around the world (China, Japan, Austria, France), trains with speeds of up to 350 km/h are already in operation, while in Russia, the maximum speed of 250 km/h is reached only by the Sapsan electric train (and that is on the dedicated section between Okulovka and Mstinsky Bridge, with 200 km/h on the rest of the route). Increasing permissible speeds and developing new high-speed trains requires solving many problems related to both rolling stock and railway tracks. This paper examines the influence of the static axle load of motor and non-motor wagons of an electric train on the forces arising between the wheels and rails when traveling at speeds of up to 400 km/h. These forces, in turn, make it possible to assess the dynamic behavior of wagons and their impact on the railway track. The forces were compared using simulation computer modeling methods in the Universal Mechanism software package for axle loads of 17,0 / 17,5 / 18,0 t. Computer models of the Sapsan electric train wagons separately and all train served as the basis. In the final part conclusions are drawn about the influence of increased static axial load on horizontal (longitudinal and transverse) and vertical forces between the wheels and rails, changes are assessed in frame forces and dynamic linear load, indicators of ride smoothness and passenger comfort.
References
Пономарев Ю.Ю., Радченко Д.М. Оценка эффектов развития высокоскоростного железнодорожного сообщения: мировой опыт и перспективы России // Проблемы прогнозирования. 2023. № 1 (196). С. 182–192.
Валинский О.С., Киселёв И.П. Научное обеспечение проектирования и строительства высокоскоростных железнодорожных магистралей. Хроника развития компетенций высокоскоростного железнодорожного транспорта в России. // BRICS Transport. 2024. Vol. 3. Iss. 1. DOI: 10.46684/2024.1.4.
Киселёв И.П., Бушуев Н.С., Шульман Д.О. Высокоскоростные железные дороги в странах БРИКС // BRICS Transport. 2023. Vol. 2. Iss. 4. DOI: 10.46684/2023.4.6.
Atlas High-Speed Rail 2024 // UIC : сайт. URL : https://uic.org/IMG/pdf/uic_high-speed_atlas_2024.pdf (дата обращения: 21.05.2025).
Watson I. High-Speed Railway // Encyclopedia. 2021. Vol. 1. Iss. 3. P. 665–688.
Commission Implementing regulation (EU) 2023/1694 of 10 August 2023 // EUR-Lex : сайт. URL : https://eur-lex.europa.eu/eli/reg_impl/2023/1694/oj (дата обращения: 21.05.2025).
Моделирование динамики железнодорожных экипажей : руководство пользователя // Universal mechanism : сайт. URL : http://www.umlab.ru/download/90/rus/08_um_loco.pdf (дата обращения: 21.05.2025).
Харитонов А.В. Динамическая модель скоростного электропоезда и ее верификация // Известия Транссиба. 2023. № 2 (54). С. 29–42.
Сравнительный анализ конструкций ходовой части и основных технических характеристик скоростных и высокоско-ростных электропоездов, эксплуатируемых на железных дорогах России / И.В. Волков, Ю.П. Смачный, А.С. Домников и др. // Тр. Ростов. гос. ун-та путей сообщ. 2013. № 2. С. 18–22.
Моделирование по оценке влияния на комфорт пассажира параметров подвижного состава и железнодорожного пути (разного профиля колеса и головки рельса подвижного состава и локомотивов), режима ведения поезда и установленных скоростей движения поездов, и других местных особенностей участка (спуски/подъёмы, разные кривые и возвышения, в том числе пре-дельных значениях параметров пути и подвижного состава) : научно-технический отчет по ДК № 1727 от 21 сентября 2023 г. : утв. Генеральным директором – председателем правления ОАО «РЖД» О.В. Белозёровым. М. : АО «ВНИИЖТ», 2024. 194 с.
Математическое моделирование процессов взаимодействия поездов типа Velaro RUS (Сапсан) и Desiro RUS200 (Ласточка) с рельсом, смонтированным на железнодорожной эстакаде для ремонта подвижного состава, и оценка напряженно-деформированного состояния конструкции пути от действия нагрузок от поездов : отчёт о науч.-исслед. работе / Ю.П. Бороненко, В.И. Федорова, А.Н. Комарова и др. СПб. : ПГУПС, 2023. 84 с.
Высокоскоростной железнодорожный транспорт. Общий курс. Т. 1 / И.П. Киселёв, Л.С. Блажко, М.Я. Брынь и др. М. : УМЦ ЖДТ, 2018. 428 с.
Высокоскоростные поезда «Сапсан» В1 и В2 / под ред. А.В. Ширяева. М. : ОАО «РЖД», 2013 522 с.
Пат. 2441762 Рос. Федерация. Профиль поверхности железнодорожного колеса / В.В. Кочергин, И.Н. Максимов, Г. Грабнер. № 2011108019/11 ; заявл. 02.03.2011 ; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 4. 22 с.
Проектирование, строительство и эксплуатация высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва – Санкт-Петербург (ВСЖМ-1) : специальные технические условия : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 15.04.2024 № 647 (с изменением №1).
Об утверждении СТО РЖД 14.004-2025 «Инфраструктура высокоскоростного железнодорожного транспорта. Технические нормы и требования к проектированию и строительству» : распоряжение ОАО «РЖД» от 04.04.2025 № 747/р
Проектная документация «Создание высокоскоростной железнодорожной магистрали Санкт-Петербург – Москва». Часть 4. Железнодорожный путь. Верхнее строение пути. Книга 1. Верхнее строение пути без балласта. Текстовая часть. 960-07-1356-ТКР4.1 Том 3.4.1. М., 2024. 99 с.
ГОСТ 34093-2017 Вагоны пассажирские локомотивной тяги. Требования к прочности и динамическим качествам. Введ. 2018–01–01. М. : Стандартинформ, 2017. 44 с.
ГОСТ 34759-2021 Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на железнодорожный путь и методы испытаний. Введ. 2018–01–01. М. : Российский институт стандартизации, 2021. 31 с.
ОСТ 24.050.16-85 Вагоны пассажирские. Методика определения плавности хода. Введ. 1987–01–01. 16 с. // Библиотека нормативной документации : сайт. URL : https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293832/4293832011.pdf (дата обращения 19.05.2025).
