Purpose. The article is aimed to systematize and structure representation of theoretical grounds for the optimization designing of railway car components and practical ways of its implementation. Methodology. The study is based on analysis of several well-known articles on the subject, as well as on authors' researches, some mathematical foundations and computer modeling. The rolling stock components structural analysis was made by applying modern and acknowledged methods. Findings. In the study the authors systematized the set of methodological approaches to the freight car design processes; they also analyzed every application phase of the designing process and its conditions. The article presents the developed mathematical model of the car component implementation. This model takes into account all the calculated cases of the car life cycle. Moreover, the model also can be applied to other transport modes accounting their specific operation modes. The possibility to generate different construction options for equally strong car component with minimum material intensity was also shown in the article. There were several methods developed for finding optimal solutions that make it possible to calculate the sought characteristics of construction elements with the reliable accuracy. The presented variety of different approaches significantly extends engineering apparatus by increasing the synthesis and analysis abilities of the car design. Originality. The authors proposed the methodological foundations of the car components design aimed at creating their optimal structural parameter execution and the operating features based on the results of the detailed research. Practical value. Expediency and effectiveness of the presented methods has been confirmed by positive experience of its application when constructing the general-purpose gondola cars, models 12-9904 and 12-9904-01, as well as when upgrading existing constructions of freight cars, model 12-9745 and the hoper car 20-9749.

    Цель. В статье необходимо рассмотреть систематизированное и структурированное представление теоретических основ оптимизационного проектирования вагонных составляющих и практических способов его реализации. Методика. Проведенное исследование, анализ и обобщение базируются на результатах изучения известных работ по теме, собственных разработок авторов, математическом обосновании и компьютерном моделировании. Расчет конструкционных элементов подвижного состава произведен с использованием современных общепризнанных методик. Результаты. Систематизирован комплекс методологических подходов оптимизационного проектирования грузовых вагонов и их составляющих, проведен анализ особенностей каждого отдельного этапа и условия применения. Представлено разработанную математическую модель для формализации процедуры внедрения разных составляющих, учитывающую все расчетные случаи жизненного цикла вагона, которая может применяться и для других объектов транспорта с учетом собственных режимов эксплуатации. Показана возможность генерирования (разработки) вариантов равнопрочностного исполнения вагонных составляющих при минимальных значениях материалоемкости. Разработаны методы поиска оптимальных решений, позволяющих с достоверной точностью определять искомые характеристики элементов конструкций. Представленная вариативность подходов значительно расширяет программно-расчетную базу проектировщика, увеличивая возможности синтеза и анализа вагонных конструкций. Научная новизна. Представлены предложенные авторами методологические основы проектирования вагонных составляющих за оптимальными структурно-параметрическими исполнениями, базирующимися на результатах детального исследования эксплуатационных особенностей. Практическое значение. Целесообразность и эффективность использования разработанного авторами научно-практического инструментария подтверждаются позитивными результатами его применения при создании полувагонов универсальных моделей 12-9904, 12-9904-01 и глубокой модернизации существующих конструкций грузовых вагонов, а именно полувагонов модели 12-9745, вагонов-хопперов 20-9749.

    Мета. В статті потрібно розглянути систематизоване та структуроване представлення теоретичних основ оптимізаційного проектування вагонних складових та практичних засобів його реалізації. Методика. Проведене дослідження, аналіз та узагальнення базуються на результатах вивчення відомих робіт із теми, власних розробок авторів, математичному обґрунтуванні та комп’ютерному моделюванні. При розрахунках складових рухомого складу використані сучасні загальноприйняті методики. Результати. Систематизовано та узагальнено комплекс методологічних заходів оптимізаційного проектування вантажних вагонів та їх складових, проаналізовано особливості кожного окремого його етапу та умови застосування. Представлено розроблену математичну модель для формалізації процедури впровадження різних складових, яка враховує всі розрахункові випадки життєвого циклу вагону, а також може бути застосована для інших об’єктів транспорту з урахуванням їх власних режимів експлуатації. Показана можливість генерування (розробки) варіантів рівноміцнісного виконання вагонних складових за мінімальних значень матеріалоємності з використанням методу пошуку та реалізації раціональних показників міцності в конструкціях. Розроблено методи пошуку оптимальних рішень, що з достовірною точністю дозволяють визначати шукані характеристики складових конструкцій. Представлена варіативність підходів значно розширює програмно-розрахункову базу проектувальника та збільшує потенціал синтезу та аналізу вагонних конструкцій. Наукова новизна. Представлено запропоновані авторами методологічні основи проектування вагонних складових за оптимальними структурно-параметричними виконаннями, що базуються на результатах ретельного дослідження особливостей експлуатації та сучасних можливостях обчислювальної техніки. Практична значимість. Доцільність та ефективність використання розробленого авторами науково-практичного інструментарію підтверджені позитивними результатами його застосування при створенні напіввагонів універсальних 12-9904 і 12-9904-01 та глибокої модернізації існуючих конструкцій вантажних вагонів, а саме напіввагонів 12-9745, вагонів-хоперів 20-9749.


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    THEORETICAL BASIS OF PARAMETRIC SYNTHESIS FOR CARRYING SYSTEMS OF CARS.
    ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ БАЗИС ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НЕСУЩИХ СИСТЕМ ВАГОНОВ.
    ТЕОРЕТИЧНИЙ БАЗИС ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ НЕСУЧИХ СИСТЕМ ВАГОНІВ


    Contributors:


    Publication date :

    2017-09-06


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 4(70) (2017); 117-128



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Ukrainian