703

ливаются на постоянных остановочных пунктах, расположенных на перегонах. Из-за низкого качества содержания пути, следовательно, малых скоростей движения поездов по перегонам и станционным путям увеличивается время хода.

Для увеличения пропускной способности участка необходимо определить наиболее востребованные остановки поездов для проектирования раздельных пунктов, развития существующих станций, позволяющих обеспечить обгон и длительную стоянку туристских поездов, курсирующих на этом участке, а также произвести усиление земляного полотна и верхнего строения пути. Наряду с повышением пропускной способности Кругобайкальской железной дороги для развития туризма необходимо предусмотреть строительство остановочных пунктов и гостиничных комплексов, что позволит обеспечить круглогодичные туристские маршруты в условиях активно развивающегося горнолыжного отдыха и спортивного туризма.

Интермодальные перевозки как фактор увеличения объема туристских перевозок

Одним из факторов, влияющих на формирование туристских потоков и определяющих приоритетные для региона формы туризма, является географическое положение Иркутской области как транзитного региона. В плане развития въездного туризма немаловажную роль играет то, что Иркутская область — востребованный транзитный центр по отношению к таким динамично развивающимся странам как Монголия и Китай. Она — важнейшая составная часть туристских коридоров: Москва – Владивосток – Япония; Москва – Улан-Батор – Пекин. В рамках данных транзитных коридоров транспортное обслуживание туристов осуществляется авиационным, автомобильным и железнодорожным транспортом.

Выбор транспортного средства определяется целью туристского путешествия. В последнее время все больше предпочтений отдается автомобильному и железнодорожному транспорту, поскольку эти средства передвижения позволяют туристам знакомиться с разнообразными территориями. В данном плане отдаленность Иркутской области от западных и восточных границ России постепенно трансформируется из сдерживающего фактора в фактор, стимулирующий туристские поездки. По мнению ряда специалистов, пространства сами по себе являются мотивацией к совершению путешествий западными туристами.

211

Слюдянский район занимает выгодное географическое положение. Через его территорию проходят 94 км основного хода Транссибирской магистрали, 108 км — автодороги Москва — Владивосток, а также участок автодороги, ведущей в Монголию через пограничный пункт поселка Монды.

Поскольку через г. Слюдянку и пос. Култук проходят основные автомобильные пассажирские потоки на Монголию, Дальний Восток и Китай, перспективным представляется развитие интермодальных (автомобильно-железнодорожно-речного транспорта) туристских перевозок.

В этом плане большие перспективы для развития туристских перевозок по Кругобайкальской железной дороге представляют следующие маршруты, разрабатываемые Иркутской областью совместно с Монголией: «Байкал – Хубсугул», «Байкал – Монгольское кольцо», «Байкал – Монгольская Азия». Данные маршруты разрабатывались с целью привлечения туристов из зарубежных стран: Германии, Японии, США и др. Привлекательность путешествий по этим местам для иностранцев обусловлена разнообразием ландшафтов, культур, знакомством с двумя уникальными озерами. По некоторым оценкам, с изменением статуса Перехода в Монды-Ханх (предположительно в 2008 г.) количество иностранных туристов в Бурятии и Иркутской области вырастет в 2–3 раза.

Готовясь к открытию Перехода Монды-Ханх, Монголия совместно с бизнесменами из КНР, Кореи, Японии активно обустраивает побережье озера Хубсугул.

Актуальность туристских связей с Монголией подтверждается включением в традиционный фестиваль зимних игр мероприятий, связанных с Монголией, а также подписанием протокола о сотрудничестве, согласно которому в Иркутской области и Монголии состоялись различные совместные мероприятия, участие в которых ВСЖД позволит разработать проекты по интермодальным туристским перевозкам с включением в маршрут посещения Кругобайкальской железной дороги.

Перспективы поселка Байкал рассматриваются в связи с развитием туристско-рекреационного комплекса в поселке Листвянка и туристской инфраструктуры по Байкальскому тракту. Наличие в поселках Листвянка и Байкал портов, а также паромного сообщения между ними позволяет частично переориентировать туристский поток с маршрута Иркутск–Листвянка на маршруты, включающие Кругобайкальскую железную дорогу. Развитие данных интермодальных перевозок актуально в связи

212

с огромной рекреационной нагрузкой на территорию поселка Листвянка и планами администрации Иркутской области по созданию там горнолыжного курорта.

Развитию интермодальных туристских перевозок будет способствовать создание особой экономической зоны туристскорекреационного типа на Байкале с целью формирования туристской инфраструктуры в окрестностях озера, в первую очередь, пристаней, причалов. Немаловажную роль играет то, что проект затронет территории Иркутской и Читинской областей, а также Бурятии. Создание комплексной транспортной инфраструктуры в окрестностях озера Байкал будет способствовать увеличению туристских потоков и перераспределению их в интересах названных регионов за счет расширения интермодальных туристских перевозок.

Организация интермодальных туристских перевозок на Кругобайкальской железной дороге предполагает проведение маркетинговых исследований в области пассажирских перевозок, создание соответствующей инфраструктуры (порты, автостоянки и пр.), построение логистических схем управления пассажиропотоками, включающих в перевозочный процесс смежные виды транспорта.

В рамках развития туризма в прибайкальской зоне вполне актуально рассмотрение вариантов по освоению новых рынков по предоставлению услуг с учетом включения в процесс смежных видов транспорта. При этом в первую очередь надо иметь в виду прибыль кампании ОАО «РЖД». В связи с наиболее развитой информационной системой «ЭКСПРЕСС-3», используемой в пассажирских перевозках, объединить смежные виды транспорта в «единый перевозочный конвейер» особого труда не составит. Многие руководители частных предприятий готовы принять к перевозке большее количество пассажиров, в связи с чем они заинтересованы в увеличении пассажиропотока. Имея на вооружении такую мощную информационную систему, кампания обязана опередить «смежников» и взять под свой контроль управление формированием и направлением пассажиропотока. Для обеспечения наибольшей комфортности клиента, а также скорости выполнения заказа необходима поточная схема обработки заявок.

За основу составления схемы обслуживания принимаем «заказ», поступающий от туристских фирм, не стоит обделять вниманием и любителей «самостоятельных» путешествий, число которых ежегодно составляет около 1/4 всего потока.

213

На рисунке проиллюстрирована схема управления потоками информации в едином рынке предоставления услуг по перевозкам. Контакт-центр по обслуживанию пассажиров предлагается сформировать на базе дирекции.

ЗАКАЗЧИК

ТУРИСТИЧЕСКОЕ

АГЕНТСТВО

КОНТАКТ-ЦЕНТР ВСЖД ОАО «РЖД»

ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ УСЛУГ ПО ПЕРЕВОЗКЕ ПАССАЖИРОВ С УЧЕТОМ ИНТЕРЕСОВ КЛИЕНТА А ТАКЖЕ ОРГАНИЗАЦИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ «ЗАКАЗНЫХ» ТУРИСТСКИХ МАРШРУТОВ С УЧАСТИЕМ СМЕЖНЫХ ВИДОВ ТРАНСПОРТА

ДОГОВОРНЫЕ ОТНОШЕНИЯ ПО ПЕРЕВОЗКЕ ПАССАЖИРОВ

ТУРИСТСКИЕ ПЕРЕВОЗКИ

Схема обработки поступающих заявок

214

УДК 629.45/.46.015

Н.Н. ВЯЖЕВА

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УСИЛИЙ, ВОСПРИНИМАЕМЫХ ГРУЗОМ И КРЕПЛЕНИЕМ

ПРИ ПЕРЕВОЗКАХ

1. Анализ динамических воздействий на груз и подвижной состав при маневровых соударениях

Рост грузооборота на железнодорожном транспорте приводит к интенсификации маневровых операций и, как следствие, к росту скоростей соударения вагонов. В связи с большим ущербом, причиняемым вагонам и перевозимым грузам при соударениях, возникла необходимость в специальных исследованиях динамики вагонов в этом режиме. Для уменьшения объема натурных испытаний вагонов в качестве одного из методов исследований используется математическое моделирование на ЭВМ. В этом случае возникает вопрос о выборе расчетной схемы и математической модели, применяемой при исследовании. В настоящее время методы математического моделирования и исследования ударных нагружений вагонов интенсивно развиваются. Известно, что структура расчетных схем и сложность математических моделей зависят от целей, которые ставит перед собой исследователь. При обращении к данному методу можно выделить следующие основные задачи [1]:

—оценка усилий, действующих на вагон и груз;

—интегральная оценка динамической нагруженности вагона, груза и крепления;

—оценка динамических напряжений в элементах кузова вагона.

По сложившейся традиции при исследовании соударений вагонов рассматриваются продольные, плоские (продольноизгибаемые) и пространственные колебания (продольно-крутиль- но-изгибные). В отдельных случаях при рассмотрении продольных и плоских колебаний учитывается податливость элементов, работающих на изгиб и кручение [2, 3].

В соответствии с геометрическими признаками расчетные схемы вагонов могут быть подразделены на одномерные, плоские и пространственные системы (структуры). Трудности, возникающие при решении задач, обусловливают широкое использование упрощенных расчетных схем. Следовательно, расчет-

215

ные схемы, применяемые при исследовании соударений вагонов, можно подразделить на двенадцать классов (их классификация представлена в таблице).

Классификация расчетных схем

По типам элементов в расчетных схемах вагонов выделяются подклассы, в которых используются элементы оболочек, пластин, стержней, массивные элементы (абсолютно твердое или деформируемое тело) или их комбинации. Структура элементной базы при выборе расчетной схемы определяется задачами исследования и конструктивными схемами вагонов.

Дальнейшее исследование расчетных схем и их математических моделей приводит к выявлению подклассов, в которых учитываются различные геометрические и физические нелинейности.

При решении задач первого типа используются упрощенные расчетные схемы и одномерные системы, второго типа – расчетные схемы средней сложности (одномерные и плоские системы), третьего типа – расчетные схемы большой сложности (плоские и пространственные системы).

В задачах первого типа широко используются упрощенные расчетные схемы и одномерные системы, в которых рассматриваются продольные колебания конструкции [4, 5]. Как правило, при использовании этих моделей более подробно изучается работа поглощающих аппаратов и амортизаторов груза.

При интегральной оценке динамической нагруженности вагона и груза (задача второго типа) вначале рассматривались

216

плоские (продольноизгибаемые) колебания вагона с жестко присоединенным грузом как одномерной системы [5]. В этом случае кузов вагона представлялся в виде эквивалентной балки, опирающейся на две податливые опоры. Груз, расположенный в вагоне, рассматривался в виде равномерно распределенной инерционной нагрузки, находящейся в поле сил тяжести.

В последующих работах использовались одномерные системы, в которых центр масс не совпадает с центром тяжести сечения (механическая система «стержень-нагрузка»). Кузов вагона при исследовании только его плоских балочных колебаний представлялся в виде эквивалентного по упругим характеристикам длинного стержня переменного сечения с переменным по длине положением оси [5]. Предполагалось, что центр масс стержня в каждой точке не совпадает с положением оси, а сам стержень опирается на две податливые опоры. Составленные уравнения позволили исследовать плоские колебания порожнего вагона при ударе и вагона с недеформируемым грузом, совершающим безотрывное движение вместе с вагоном.

При экспериментальных исследованиях цельнометаллический грузовой вагон был оборудован амортизированной в продольном направлении подвижной рамой весом 10 т, которая с помощью катков опиралась на боковые балки вагона. На раме был расположен груз весом около 20 т. При моделировании вертикальных колебаний подвижная рама с грузом рассматривалась как балка, связанная с вагоном несколькими опорами, продольных колебаний — в виде одного абсолютно твердого тела, связанного с вагоном посредством резинометаллического амортизатора. Тележки вагона при продольных перемещениях рассматривались как твердые тела, жестко присоединенные к кузову вагона, а при вертикальном перемещении жестко присоединенными к кузову вагона считались только надрессорные части тележек. Расчет продольных и вертикальных жесткостей эквивалентного стержня, а также определение положений центров тяжести сечений производились в предположении, что в консольной части вагона со стороны удара нагрузка воспринимается только хребтовой и боковыми балками, а в остальных частях вагона — всем поперечным сечением.

Моделировались случаи соударения исследуемого вагона с грузовым вагоном весом 120 т. Испытываемые вагоны были оборудованы фрикционными поглощающими аппаратами Ш-1-Т. Для предварительной проверки математической модели, реализованной с помощью АВМ, производилось определение стати-

217

ческих прогибов эквивалентного стержня под действием приложенных продольных сил величиной 250 т.

Результаты моделирования сопоставлялись с результатами экспериментальных исследований. При экспериментальных исследованиях датчиками измерялись прогибы крыши и пола вагона под действием сжимающей и растягивающей сил величиной 250 т. Результаты моделирования достаточно точно совпадают с результатами экспериментальных исследований. При моделировании соударений реализовывался случайный вид силовой характеристики. Поэтому испытания повторялись при одной и той же скорости соударения 20 раз, а затем подвергались статистической обработке. Сопоставление характеристик ускорений груза на подвижной раме с ускорениями вагона показывает, что расположение груза на подвижной раме позволяет уменьшить как продольные, так и вертикальные ускорения.

Как известно, соударение вагонов сопровождается значительными продольными и вертикальными колебаниями кузова вагона и транспортируемых грузов, что может привести к их повреждению. Напряженное состояние кузова вагона в этом случае определяется не только деформациями сжатия (растяжения), но и деформациями изгиба. Это вызывает необходимость при исследовании колебаний вагона рассматривать его в виде деформируемого тела, воспринимающего продольные и вертикальные нагрузки [3].

Представление вагона в виде эквивалентной динамической структуры, состоящей из балок, пластин и других элементов, приводит к необходимости численного решения системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений высокого порядка с малым шагом интегрирования. Применение же упрощенных расчетных схем, в которых вагон с грузом представляется одним твердым телом, не позволяет учесть волновые процессы, возникающие в конструкции при продольных ударах.

С учетом перечисленных трудностей разработан метод оценки динамических напряжений в экипажах конструкции вагонов при ударных напряжениях через автосцепку. Определение напряжений осуществляется в описанной ниже последовательности.

Сначала определяются динамические нагрузки, действующие на кузов вагона. Для этого вагон представляется в виде эквивалентного по упругим характеристикам стержня и движущихся вместе с ним грузов. Эквивалентный стержень имеет переменные по длине, площадь поперечного сечения, моменты

218

инерции и координаты центров тяжести сечений. Стержень опирается на две податливые опоры. Для рассматриваемой системы составляются дифференциальные уравнения пространственных колебаний. Полученные системы уравнений дополняются дифференциальными уравнениями расчета движения ва- гона-бойка, продольных, вертикальных и поперечных колебаний грузов, вертикальных и боковых взаимодействий вагона с рельсами, а также граничными и начальными условиями.

При помощи метода прямых дифференциальные уравнения, определяющие колебания вагона с грузом, преобразуются в систему обыкновенных дифференциальных уравнений, решение которой осуществляется с помощью методов численного интегрирования на ЭЦВМ.

На следующем этапе осуществляется статический расчет кузова вагона, при котором определяются значения коэффициентов влияния для внутренних сил от действия единичных продольных, вертикальных и поперечных сил и моментов, действующих в сечениях исследуемых элементов кузова. При этом расчетная схема вагона выбирается в виде пространственной стержневой системы. Анализ напряженного состояния такой модели удобно осуществлять при помощи метода конечных элементов (МКЭ).

В кузове вагона имеет место концентрация напряжений в зонах пересечения балок, шпангоутов, вырезов и так далее. Используя уточненные расчетные схемы, при помощи МКЭ можно определить величины напряжений в этих зонах. В этом случае выбранные узлы вырезаются из пространственной стержневой системы, а прилегающие к узлам балки и другие части разбиваются на конечные элементы в виде пластин, оболочек и так далее. Причем в зонах концентрации напряжений (соединения балок, гантели, вырезы) число элементов увеличивается при соответствующем уменьшении их размеров. Закрепления для рассматриваемого узла выбираются из условий равновесия и работы в рассматриваемом режиме.

Для оценки прочности узла при изменении его параметров, как правило, достаточно определить новые передаточные коэффициенты и произвести определение динамических напряжений с прежним вектором внутренних сил.

С целью оценки точности при квазистатических расчетах был произведен анализ напряженного состояния пластины. Сопоставление полученных результатов с экспериментальными данными показало приемлемость выбранного метода.

219

Следующим этапом исследования стало изучение напряженного состояния шкворневого узла платформы для перевозки большегрузных контейнеров.

Внутренние усилия и моменты прикладывались в торцовых сечениях шкворневой и хребтовой балок рассматриваемого узла

иопределялись при расчете параметров платформы, представленной в виде пространственной рамы. Расчетная схема узла выбиралась таким образом, чтобы от места приложения сил и моментов до зон, в которых определялись напряжения, было не менее шести конечных элементов. Отличие средних напряжений в зоне заделки в этих случаях соответствует практике инженерных расчетов и не превышает 7 %.

Впоследнее время при оценке динамических напряжений в элементах кузова вагона (задача третьего типа) в расчетных схемах стали использовать не только стержневые элементы, но

иэлементы пластин и оболочек [1].

Всвязи с тем, что используемые при исследовании колебаний вагона с грузом математические модели являются существенно нелинейными, их решение производится при помощи методов численного интегрирования. Применение методов численного интегрирования при решении сложных динамических систем требует использования ЭВМ большой мощности.

Всвязи с возникающими затруднениями при решении математических моделей большой сложности используется упрощенный способ оценки динамической нагруженности элементов вагона и груза при соударении.

При исследовании аварийных соударений в настоящее время применяются упрощенные и одномерные расчетные схемы, в которых рассматриваются продольные колебания с учетом упругопластичного деформирования конструкции. Аналогичное явление имеет место и при оценке характеристик нагруженности вагонов и грузов в эксплуатации. В последнем случае использовались также и плоские расчетные схемы, в которых учитывались плоские колебания.

При анализе расчетных схем исследования нагруженности вагонов при соударениях отмечается тенденция использования моделей средней сложности: одномерных и плоских систем, совершающих плоские колебания (с учетом упругопластичных деформаций), – при решении задач второго типа; и большой сложности: пространственных систем, совершающих пространственные колебания (элементы стержней, пластин, оболочек и их комбинации), — при решении задач третьего типа. Естествен-

220