Математичне моделювання вертикальної навантаженості контейнера типу хопер, розміщеного на довгобазній конструкції вагона-платформи

Abstract

Для підвищення ефективності експлуатації контейнерних перевезень запропоновано конструкцію контейнера типу хопер. Особливістю контейнера є те, що його торцеві та бокові стіни розміщені під деяким кутом для можливості саморозвантаження насипного або навалювального вантажу через розвантажувальні люки, які утворюють його підлогу. Для визначення вертикальної навантаженості контейнера типу хопер, розміщеного на довгобазній конструкції вагона-платформи, проведено математичне моделювання. З цією метою сформовано математичну модель, яка описує поступальні переміщення вагона-платформи у вертикальній площині, тобто коливання підскакування. При проведенні розрахунків враховано, що вагон-платформа складається з трьох тіл – несуча конструкція, завантажена чотирма контейнерами та два візки моделі 18-100. При цьому контейнери розглядалися як прикріплені маси, які повністю повторюють траєкторію переміщень несучої конструкції вагона-платформи у вертикальній площині. В математичній моделі враховано пружні характеристики рейкової колії. Розрахунок здійснено за умови розміщення контейнерів на довгобазній конструкції вагона-платформи моделі 13-7024. Розв’язок математичної моделі здійснено за методом Рунге – Кутта, реалізованому в програмному комплексі MathCad. При цьому початкові умови покладені рівними нулю. Встановлено, що максимальне прискорення, яке діє в центрі мас несучої конструкції вагона платформи, завантаженого контейнерами типу хопер, складає 1,28 м/с², що не перевищує допустиме значення. Коефіцієнт вертикальної динаміки склав 0,13. Хід руху вагона-платформи оцінюється як “відмінний”. Проведені дослідження сприятимуть створенню напрацювань щодо проектування перспективних конструкцій контейнерів та підвищенню ефективності експлуатації контейнерних перевезень.Higher operational efficiency of container transportation can be achieved by putting into operation hopper containers. The special feature of a container is its inclined end and sidewalls, which makes it possible to self-discharge bulk freight through the discharging hatches forming the floor. The vertical loading of a hopper container placed on the long-base flat car was determined with the mathematical modelling. The mathematical model described the translational movement of a flat car in the vertical plane, i.e. bouncing oscillations. The flat car for the calculation consisted of three bodies: bearing structure loaded with four containers and two 18-100 bogies. The containers were considered as attached masses that completely repeated the movement pattern of the bearing structure of the flat car in the vertical plane. The mathematical model also included the elastic characteristics of the track. The calculation was made for the containers placed on a long-base 13-7024 flat car. The mathematical model was solved with the Runge-Kutta method in MathCad. The initial conditions were equal to zero. It was found that the maximum acceleration in the mass center of the bearing structure of a flat car loaded with hopper containers was 1.28 m/s², which did not exceed the allowable values. The vertical dynamic coefficient was 0.13. The motion of the flat car was estimated as excellent. The results of the research will be of value for those who are dealing with development of advanced container structures with better operational efficiency for container transportation.