Експлуатація залізничного рухомого складу в умовах швидкісного руху для України критично важлива, оскільки дасть змогу збільшити пропускну і провізну здатність залізничної мережі та мобільність людей у великих містах України. Досліджено динамічну поведінку пневматичної ресори як основного конструктивного елемента пневматичної системи ресорного підвішування швидкісного рухомого складу. Відзначено, що питання динамічної роботи пневматичної ресори привертає широкий науковий інтерес, оскільки прямо впливає на динамічні показники та показники безпеки руху рухомого складу під час його взаємодії із рейковою колією. Оскільки силова взаємодія є випадковою і залежить відстану рухомого складу та рейкової колії, у роботі за основу взято праці із експериментальним дослідженням динамічної поведінки пневматичної ресори. Розроблено методологію експериментального визначення бокового хитання пневматичної ресори швидкісного рухомого складу в умовах руху стрілочним переводом. Вона передбачала рух випробувального стенда по стрілці та хрестовині залізничного стрілочного переводу у пошерстному та протишерстному напрямах. Отримано записи вертикальних деформацій пневматичної ресори у діаметрально протилежних її точках в поздовжньому напрямі. Встановлено, що деформація пневматичної ресори викликає кут нахилу ресори, середньостатистичне значення якого становить: для зони вістряків стрілочного переводу 0,667 град – пошерстний рух, 0,697 град – протишерстний; для зони хрестовини стрілочного переводу 0,369 град – пошерстний рух, 0,468 град – протишерстний. Отриманими результатами можна скористатися для дослідження динамічних характеристик пневматичної ресори, що дасть змогу ще на етапі проєктування рухомого складу оцінювати його динамічні показники та показники безпеки руху. Крім цього, отримані результати дадуть змогу контролювати технічний стан пневматичної ресори, забезпечуючи основні показники безпеки в умовах швидкісного руху.
1. Kuzyshyn, A., Batig, A., Kostritsa, S., Sobolevska, J., Kovalchuk, V., Dovhanyuk, S., & Voznyak, O. (2018). Research of safety indicators of diesel train movement with two-stage spring suspension. In MATEC Web of Conferences (p. 05003). EDP Sciences. doi: 10.1051/matecconf/201823405003 (in English). https://doi.org/10.1051/matecconf/201823405003
2. Kuzyshyn, A., & Kovalchuk, V. (2024). Eksperymentalne doslidzhennia vplyvu dodatkovoho rezervuara na deformuvannia pnevmatychnoi resory shvydkisnoho rukhomoho skladu zaliznytsi [An experimental study of the effect of an additional tank on the deformation of the pneumatic spring of high-speed railway rolling stock]. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu [Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport], 208, 162-172. doi: 10.18664/1994-7852.208.2024.308573 (in Ukraine). https://doi.org/10.18664/1994-7852.208.2024.308573
3. Kuzyshyn, A. Y., Kostritsia, S. A., Sobolevska, Y. H., & Batih, A. V. (2021). Svitovyi dosvid stvorennia matematychnykh modelei pnevmatychnoi resory: perevahy ta nedoliky [World Experience in Creating Mathematical Models of Air Springs: Advantages and Disadvantages]. Nauka ta prohres transportu [Science and Transport Progress], 4(94), 25-42. doi: 10.15802/stp2021/245974. (in Ukraine). https://doi.org/10.15802/stp2021/245974
4. Pellegrini, C., Gherardi, F., Spinelli, D., Saporito, G., & Romani, M. (2006). Wheel-rail dynamic of DMU IC4 car for DSB: modeling of the secondary air springs and effects on calculation results. Vehicle System Dynamics, 44(1), 433-442. doi: 10.1080/00423110600872960 (in English). https://doi.org/10.1080/00423110600872960
5. Aizpun, M., Vinolas, J., & Alonso, A. (2014). Using the stationary tests of the acceptance process of a rail vehicle to identify the vehicle model parameters. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 228(4), 408-421. doi: 10.1177/0954409713478592. (in English). https://doi.org/10.1177/0954409713478592
6. Mendia-Garcia, I., Gil-Negrete Laborda, N., Pradera-Mallabiabarrena, A., & Berg, M. (2022). A survey on the modelling of air springs-secondary suspension in railway vehicles. Vehicle System Dynamics, 60(3), 835-864. doi: 10.1080/00423114.2020.1838566 (in English). https://doi.org/10.1080/00423114.2020.1838566
7. Docquier, N., Fisette, P., & Jeanmart, H. (2007). Multiphysic modelling of railway vehicles equipped with pneumatic suspensions. Vehicle System Dynamics, 45(6), 505-524. doi: 10.1080/00423110601050848. (in English). https://doi.org/10.1080/00423110601050848
8. Xu, L. (2020). Mathematical modeling and characteristic analysis of the vertical stiffness for railway vehicle air spring system. Mathematical Problems in Engineering, 2020(1), 2036563. doi: 10.1155/2020/2036563. (in English). https://doi.org/10.1155/2020/2036563
9. Sun, J. (2011). Calculation of vertical stiffness of air spring with FEM. In Greece: 4th ANSA & μETA International Conference, Thessaloniki, (pp. 68-72), Greece: BETA CAE System USA, Inc. (in English).
10. Li, H., Guo, K., Chen, S., Wang, W., & Cong, F. (2013). Design of stiffness for air spring based on ABAQUS. Mathematical Problems in Engineering, 2013(1), 528218. doi: 10.1155/2013/528218. (in English). https://doi.org/10.1155/2013/528218
11. Facchinetti, A., Mazzola, L., Alfi, S., & Bruni, S. (2010). Mathematical modelling of the secondary airspring suspension in railway vehicles and its effect on safety and ride comfort. Vehicle System Dynamics, 48(1), 429-449. doi: 10.1080/00423114.2010.486036. (in English). https://doi.org/10.1080/00423114.2010.486036
12. Xu, L. (2020). Research on nonlinear modeling and dynamic characteristics of lateral stiffness of vehicle air spring system. Advances in Mechanical Engineering, 12(6), 1687814020930457. doi: 10.1177/1687814020930457. (in English). https://doi.org/10.1177/1687814020930457
13. Mendia-García, I., Facchinetti, A., Bruni, S., & Gil-Negrete, N. (2023). Analysis and modelling of the dynamic stiffness up to 400 Hz of an air spring with a pipeline connected to a reservoir. Journal of Sound and Vibration, 557, 117740. doi: 10.1016/j.jsv.2023.117740 (in English). https://doi.org/10.1016/j.jsv.2023.117740
14. Bešter, T., Oman, S., & Nagode, M. (2019). Determining influential factors for an air spring fatigue life. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 42(1), 284-294. doi: 10.1111/ffe.12904 (in English). https://doi.org/10.1111/ffe.12904
15. Kuzyshyn, A. Y., & Kovalchuk, V. V. (2024). Eksperymentalni doslidzhennia zakonomirnostei deformuvannia humokordnoi obolonky pnevmatychnoi resory shvydkisnoho rukhomoho skladu [Experimental Study of the Regularities of Deformation of the Rubber Cord Shell of a Pneumatic Spring of High-Speed Rolling Stock]. Nauka ta prohres transport [Science and Transport Progress], 2(106), 53-63. doi: 10.15802/stp2024/306143. (in Ukraine). https://doi.org/10.15802/stp2024/306143
16. Sayyaadi, H., & Shokouhi, N. (2009). Improvement of passengers ride comfort in rail vehicles equipped with air springs. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering, 3(5), 592-598. (in English).
17. Sayyaadi, H., & Shokouhi, N. (2009). New Dynamics Model for Rail Vehicles and Optimizing Air Suspension Parameters Using GA. Scientia Iranica, 16(6), 496-512. (in English).
18. Alonso, A., Gimenez, J. G., Nieto, J., & Vinolas, J. (2010). Air suspension characterisation and effectiveness of a variable area orifice. Vehicle system dynamics, 48(1), 271-286. doi: 10.1080/00423111003731258. (in English). https://doi.org/10.1080/00423111003731258
19. Docquier, N., Fisette, P., & Jeanmart, H. (2008). Model-based evaluation of railway pneumatic suspensions. Vehicle System Dynamics, 46(S1), 481-493. doi: 10.1080/00423110801993110. (in English). https://doi.org/10.1080/00423110801993110
20. Gao, H. X., Chi, M. R., Zhu, M. H., & Wu, P. B. (2013). Study on different connection types of air spring. Applied Mechanics and Materials, 423, 2026-2034. doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.423-426.2026. (in English). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.423-426.2026
21. Sayyaadi, H., & Shokouhi, N. (2010). Effects of air reservoir volume and connecting pipes' length and diameter on the air spring behavior inrail-vehicles. Iranian Journal of Science and Technology Transactions of Mechanical Engineering, 34(5), 499-508. doi: 10.22099/ijstm.2010.916 (in English).
22. Li, X., & Li, T. (2013). Research on vertical stiffness of belted air springs. Vehicle system dynamics, 51(11), 1655-1673. doi: 10.1080/00423114.2013.819984 (in English). https://doi.org/10.1080/00423114.2013.819984
23. Li, X., Wei, Y., & He, Y. (2016). Simulation on polytropic process of air springs. Engineering Computations, 33(7), 1957-1968. doi: 10.1108/ec-08-2015-0224 (in English). https://doi.org/10.1108/EC-08-2015-0224
24. Xu, L. (2020). Mathematical modeling and characteristic analysis of the vertical stiffness for railway vehicle air spring system. Mathematical Problems in Engineering, 2020(1), 2036563. doi: 10.1155/2020/2036563 (in English). https://doi.org/10.1155/2020/2036563
25. Mazzola, L., & Berg, M. (2014). Secondary suspension of railway vehicles-air spring modelling: performance and critical issues. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 228(3), 225-241. doi: 10.1177/0954409712470641 (in English). https://doi.org/10.1177/0954409712470641
26. Nakajima, T., Shimokawa, Y., Mizuno, M., & Sugiyama, H. (2014). Air suspension system model coupled with leveling and differential pressure valves for railroad vehicle dynamics simulation. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 9(3), 031006. doi: 10.1115/1.4026275. (in English). https://doi.org/10.1115/1.4026275
27. Tanaka, T., & Sugiyama, H. (2020). Prediction of railway wheel load unbalance induced by air suspension leveling valves using quasi-steady curve negotiation analysis procedure. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics, 234(1), 19-37. doi: 10.1177/1464419319867179. (in English). https://doi.org/10.1177/1464419319867179