Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 96361 10.20295/1815-588X-2025-1-112-120 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Analysis of the Load Transmission from the Locomotive Two-Axle Bogie Wheels to the Rails at the Torque Development in a Traction Motor Анализ изменения нагрузок, передаваемых от колесных пар двухосной тележки локомотива на рельсы при развитии вращающего момента тяговыми электродвигателями Савоськин Анатолий Николаевич Savos'kin Anatoliy Nikolaevich elmechtrans@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Чучин Антон Александрович Chuchin Anton Aleksandrovich chuchin_anton@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Калякулин Алексей Николаевич Kalyakulin Aleksey Nikolaevich alexeiruz@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Российский университет транспорта Москва Россия Russia University of Transport Moscow Russian Federation Российский университет транспорта Москва Россия Russia University of Transport Moscow Russian Federation Приволжский государственный университет путей сообщения Самара Россия Volga State University of Railway Engineering Samara Russian Federation 21 03 2025 21 03 2025 22 1 112 120 19 03 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/96361/view

Определение изменения вертикальных нагрузок, передаваемых от колесных пар двухосной тележки локомотива на рельсы из-за развития вращающего момента тяговых электродвигателей, что ухудшает условия сцепления колес с рельсами. Для достижения поставленной цели выполнены: разработка расчетной схемы и определение моментов, возникающих в тяговой передаче при включении в работу тяговых электродвигателей; эти моменты выражены через силы взаимодействия элементов тяговой передачи, которые перенесены на раму тележки и на оси колесных пар; определение изменения вертикальных сил, передаваемых от каждой колесной пары на рельсы из-за действия вращающих моментов тяговых электродвигателей. Методы: Применение законов теоретической механики; составление и решение уравнений равновесия. Результаты: В двухосной тележке локомотивов первая по ходу движения колесная пара разгружается, а вторая догружается на такую же величину. В частности, для электровозов 2(3) ЭС5К такое перераспределение вертикальных нагрузок составит 3,1 % от нагрузки на ось. Практическая значимость: Результаты работы представляют интерес для разработки систем автоматического управления сцеплением колесных пар локомотивов с рельсами.

Purpose: To determine vertical load changes transmitted from two-axle locomotive bogie wheel-sets to the rails at the torque development in traction electric motors that deteriorate the wheel-rail adhesion. To achieve the set goal, a design model have been performed and the starting torque developing during the electric motor traction transmission have been defined. This torque is expressed through the interaction forces of the traction elements transferred to the bogie frame and to the wheelset axles. To determine the vertical force changes from each wheelset to the rails due to the action of the traction motor torque. Methods: Application of the theoretical mechanics laws; formulation and solution of equilibrium equations. Results: In a locomotive two-axle bogie, consecutive wheels bear contrarily directed loads of the same magnitude. Particularly, for 2(3) ES5K electric locomotives, such redistribution of vertical loads will amount to 3.1% of the axle load. Practical significance: The research results can be used for the development of automatic control systems for wheel-rail adhesion.

 Электровоз колесная пара нагрузка от колесной пары на рельсы буксование вращающий момент тягового электродвигателя Electric locomotive wheelset wheelset-rail load slipping traction motor torque

ГОСТ Р 55364—2012. Электровозы. Общие технические требования. GOST R 55364—2012. Elektrovozy. Obschie tehnicheskie trebovaniya. ГОСТ Р 55050—2012. Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на железнодорожный путь и методы испытаний. GOST R 55050—2012. Zheleznodorozhnyy podvizhnoy sostav. Normy dopustimogo vozdeystviya na zheleznodorozhnyy put' i metody ispytaniy. Грачев В. В. Интеллектуальная система обнаружения боксования колесных пар в тяговом приводе постоянного тока / В. В. Грачев, А. В. Грищенко, В. А. Кручек и др. // Электротехника. — 2019. — № 10. — С. 17–23. Grachev V. V. Intellektual'naya sistema obnaruzheniya boksovaniya kolesnyh par v tyagovom privode postoyannogo toka / V. V. Grachev, A. V. Grischenko, V. A. Kruchek i dr. // Elektrotehnika. — 2019. — № 10. — S. 17–23. Патент на полезную модель № 40278 U1 Российская Федерация, МПК B61C 15/12, B60L 3/10. Электронная система защиты от боксования и юза электровоза с плавным зонно-фазовым регулированием напряжения: № 2004111157/22: заявл. 13.04.2004: опубл. 10.09.2004 / В. Н. Лисунов, Н. В. Есин; заявитель Омский государственный университет путей сообщения. Patent na poleznuyu model' № 40278 U1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61C 15/12, B60L 3/10. Elektronnaya sistema zaschity ot boksovaniya i yuza elektrovoza s plavnym zonno-fazovym regulirovaniem napryazheniya: № 2004111157/22: zayavl. 13.04.2004: opubl. 10.09.2004 / V. N. Lisunov, N. V. Esin; zayavitel' Omskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya. Колпахчьян П. Г. Совершенствование системы защиты от юза пассажирского электровоза / П. Г. Колпахчьян, В. Е. Андреев // Бюллетень результатов научных исследований. — 2024. — № 2. — С. 100–113. — DOI: 10.20295/2223-9987-2024-02-100-113. Kolpahch'yan P. G. Sovershenstvovanie sistemy zaschity ot yuza passazhirskogo elektrovoza / P. G. Kolpahch'yan, V. E. Andreev // Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy. — 2024. — № 2. — S. 100–113. — DOI: 10.20295/2223-9987-2024-02-100-113. Патент № 2811618 C1 Российская Федерация, МПК B60L 3/10, B60L 15/20, B61C 15/08. Способ защиты от боксования колесных пар электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями: № 2022130451: заявл. 23.11.2022: опубл. 15.01.2024 / И. Р. Харисов, Д. Э. Лимонов, К. Р. Коробицын; заявитель Общество с ограниченной ответственностью «Уральские локомотивы». Patent № 2811618 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B60L 3/10, B60L 15/20, B61C 15/08. Sposob zaschity ot boksovaniya kolesnyh par elektropodvizhnogo sostava s asinhronnymi tyagovymi dvigatelyami: № 2022130451: zayavl. 23.11.2022: opubl. 15.01.2024 / I. R. Harisov, D. E. Limonov, K. R. Korobicyn; zayavitel' Obschestvo s ogranichennoy otvetstvennost'yu «Ural'skie lokomotivy». Литовченко А. Г. Противобоксовочная защита тягового подвижного состава / А. Г. Литовченко, В. В. Литовченко // Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава: труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Красноярск, 24–25 марта 2020 года / Под редакцией И. К. Лакина. — Красноярск: Акционерное общество «Дорожный центр внедрения Красноярской железной дороги», 2020. — С. 208–215. Litovchenko A. G. Protivoboksovochnaya zaschita tyagovogo podvizhnogo sostava / A. G. Litovchenko, V. V. Litovchenko // Ekspluataciya i obsluzhivanie elektronnogo i mikroprocessornogo oborudovaniya tyagovogo podvizhnogo sostava: trudy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, Krasnoyarsk, 24–25 marta 2020 goda / Pod redakciey I. K. Lakina. — Krasnoyarsk: Akcionernoe obschestvo «Dorozhnyy centr vnedreniya Krasnoyarskoy zheleznoy dorogi», 2020. — S. 208–215. Космодамианский А. С. Разработка устройств предотвращения боксования локомотива на основе объектного моделирования технических решений / А. С. Космодамианский, С. И. Баташов, Е. В. Николаев // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. — 2022. — № 4(18). — С. 79–86. — DOI: 10.30987/2658-6436-2022-4-79-86. Kosmodamianskiy A. S. Razrabotka ustroystv predotvrascheniya boksovaniya lokomotiva na osnove ob'ektnogo modelirovaniya tehnicheskih resheniy / A. S. Kosmodamianskiy, S. I. Batashov, E. V. Nikolaev // Avtomatizaciya i modelirovanie v proektirovanii i upravlenii. — 2022. — № 4(18). — S. 79–86. — DOI: 10.30987/2658-6436-2022-4-79-86. Воробьев В. И. Анализ способов обнаружения боксования локомотива / В. И. Воробьев, С. Н. Злобин, О. В. Измеров и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. — 2022. — № 6(356). — С. 14–22. — DOI: 10.33979/2073-7408-2022-356-6-14-22. Vorob'ev V. I. Analiz sposobov obnaruzheniya boksovaniya lokomotiva / V. I. Vorob'ev, S. N. Zlobin, O. V. Izmerov i dr. // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. — 2022. — № 6(356). — S. 14–22. — DOI: 10.33979/2073-7408-2022-356-6-14-22. Патент № 2702549 C1 Российская Федерация, МПК B60L 3/10, B61C 15/08, B60L 15/20. Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей: № 2018144759: заявл. 17.12.2018: опубл. 08.10.2019 / В. В. Грачев, А. В. Грищенко, Ф. Ю. Базилевский и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I», Акционерное общество «Научно- исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава». Patent № 2702549 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B60L 3/10, B61C 15/08, B60L 15/20. Sposob obnaruzheniya boksovaniya i yuza koles transportnogo sredstva s elektricheskoy peredachey: № 2018144759: zayavl. 17.12.2018: opubl. 08.10.2019 / V. V. Grachev, A. V. Grischenko, F. Yu. Bazilevskiy i dr.; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I», Akcionernoe obschestvo «Nauchno- issledovatel'skiy i konstruktorsko-tehnologicheskiy institut podvizhnogo sostava». Круглов С. П. Адаптивная подсыпка песка на локомотиве / С. П. Круглов, С. В. Ковыршин, П. Ю. Иванов и др. // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2021. — № 2(70). — С. 104–112. DOI: 10.26731/1813-9108.2021.2(70).104-112. Kruglov S. P. Adaptivnaya podsypka peska na lokomotive / S. P. Kruglov, S. V. Kovyrshin, P. Yu. Ivanov i dr. // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie. — 2021. — № 2(70). — S. 104–112. DOI: 10.26731/1813-9108.2021.2(70).104-112. Патент № 2780751 C1 Российская Федерация, МПК B61C 15/10, B60B 39/04. Способ адаптивного управления автоматической подачей песка под колеса локомотива: №2022104845: заявл. 22.02.2022: опубл. 30.09.2022 / С. П. Круглов, С. А. Исупов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения. Patent № 2780751 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61C 15/10, B60B 39/04. Sposob adaptivnogo upravleniya avtomaticheskoy podachey peska pod kolesa lokomotiva: №2022104845: zayavl. 22.02.2022: opubl. 30.09.2022 / S. P. Kruglov, S. A. Isupov; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya Irkutskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya. Коновалов П. Ю. Совершенствование пневматической системы пескоподачи электровозов внедрением дросселирующих устройств с сервоприводом / П. Ю. Коновалов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. — 2020. — № 1(77). — С. 25–33. Konovalov P. Yu. Sovershenstvovanie pnevmaticheskoy sistemy peskopodachi elektrovozov vnedreniem drosseliruyuschih ustroystv s servoprivodom / P. Yu. Konovalov // Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobscheniya. — 2020. — № 1(77). — S. 25–33.