ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ОмГУПС (ОмИИТ)) СОГЛАСОВАНО Директор института (декан факультета) ________ подпись УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе и инновациям _______________ _____ ______________________ (И.О.Ф.) подпись «_____»______________ 201 г. _________ _______________ подпись (И.О.Ф.) подпись подпись (И.О.Ф.) _____ ______________________ (И.О.Ф.) «_____»______________ 201 г. _________ _______________ подпись подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 201 г. ______ ______________________ (И.О.Ф.) «_____»______________ 201 г. Кафедра (И.О.Ф.) «_____»_______________ 201 г. «_____»______________ 201 г. __________ _______________ подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 201 г. _____ ______________________ «_____»______________ 201 г. ________ ______________ подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 201 г. _______ ______________________ подпись (И.О.Ф.) «_____»______________ 201 г. «Теоретическая механика» (ТМ) (название кафедры) Автор Николаев Виктор Александрович, проф. кафедры ТМ, д.т.н., проф. ф.и.о. - полностью, должность, ученая степень, ученое звание) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Динамика подвижного состава и его взаимодействие с сочленяемой инфраструктурой» (название дисциплины) Специальность научных работников: 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация (шифр, наименование специальности) Квалификация (степень): кандидат технических наук Форма обучения: очная Одобрена на заседании методической комиссии института (факультета) «___» _________ 2012 г. Протокол №__ «___» _________ 2012 г. Протокол №__ «___» _________ 2013 г. Протокол №__ «___» _________ 2014 г. Протокол №__ «___» _________ 2015 г. Протокол №__ Одобрена на заседании кафедры «___» _________ 2012 г. «___» _________ 2012 г. «___» _________ 2013 г. «___» _________ 2014 г. «___» _________ 2015 г. Омск 2012 Протокол №__ Протокол №__ Протокол №__ Протокол №__ Протокол №__ 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Целями освоения учебной дисциплины «Динамика подвижного состава и его взаимодействие с сочленяемой инфраструктурой» являются: постижение аспирантами углубленных (по сравнению с университетским курсом) теоретических знаний о законах взаимодействия подвижного состава и пути, обретение практических навыков в области исследования механики твердых тел и умения самостоятельно строить и исследовать математические модели взаимодействия подвижного состава с сочленяемой инфраструктурой, а также оценивать влияние значений конструктивных, упругих и диссипативных параметров подвижного состава на безопасность его движения и на его эксплуатационные показатели, используя возможности современных информационных технологий; подготовка к сдаче кандидатского экзамена. 2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПОСЛЕВУЗОВСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Учебная дисциплина «Динамика подвижного состава и его взаимодействие с сочленяемой инфраструктурой» относится к циклу «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности». 3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. Общая трудоемкость дисциплины составляет: 1,0 зачетную единицу, 36 часов. Виды и объемы учебной работы по дисциплине, один семестр, продолжительность семестров – по 15 недель 3.2. Количество часов Вид учебной работы Аудиторные занятия (всего): Всего по учебному плану Семестры 1 14 14 14 14 22 22 36 36 1,0 1,0 В том числе: Лекции (лек) Лабораторные работы (лаб) Практические, семинарские занятия (прк) Контроль самостоятельной работы по реферату (кср) Самостоятельная работа (ср) (всего): В том числе: Реферат Проработка лекционного материала, подготовка к практическим занятиям Промежуточная аттестация (зачет) ОБЩАЯ трудоемкость Часов: дисциплины: Зач. ед.: 2 1 2 2 Виды учебной деятельности, вклюФорма чая самостоятельРаздел итоговой ную работу аспиучебной Краткое содержание раздела рантов и трудоем- аттестадисциплиции кость (в часах) ны лек лаб прк ср кср Всего Номер семестра Номер недели 3.3. Разделы учебной дисциплины 3 Ж.-д. экипаж и ж.-д. путь как единая механическая колеба1 тельная система 4 5 6 7 8 9 Ж.-д. экипаж как сложная система твердых тел. Абсолютная и подвижная системы отсчета при изучении колебаний подвижного состава. Связи между элементами системы. Виды связей. Характери- 2 стики связей. Силовые характеристики упругих и диссипативных связей. 2 Ударное взаимодействие колеса и рельса 3 и безопасность движения поезда Факторы и причины возникновения колебаний подвижного состава. Модели пути. Аналитическое представление основных видов неровностей ж.-д. пути и поверхно2 стей катания колес подвижного состава. Причины образования ползунов Движение колеса с ползуном. Расчет силы удара колеса по рельсу. Ударное воздействие колеса и рельса при движении по стыковой неровности. Движение колесной пары 2 в зоне стыка. Расчетные схемы и математической модели. Оценка сил при ударе. 11 4 4 Возмущения, действующие на подвижной состав 1 0 2 Содержание учебной дисциплины входит в во4 просы к кандидатскому экзамену по специальности 4 Вынужденные колебания железнодо4 рожного экипажа Способы формирования математической модели колебаний экипажа при кинематическом возмущении по геометрической неровности пу2 ти. Аналитическое исследование модели. Понятие о виброзащите подвижного состава. Методы виброзащиты. 4 Случайные колебания подвижного 5 состава Понятие случайного процесса и его характеристики. Спектральная 2 плотность Передаточная функциясистемы обрессоривания экипажа. Расчетная схема и составление уравнений. 4 Продольная динамика поезда и проблемы обеспе6 чения безопасности его движения Дифференциальные уравнения движения поезда. Продольные силы в поезде при экстренном торможении. Устойчивость колеса против вкатывания гребня на рельс. 2 Взаимодей- Модели контактных подвесок. ствие токо- Математическая модель взаимодейприемника и ствия токоприемника и контактной контактной сети. Проблема повышения качества сети токосъема при скоростном движе7 2 нии поезда. 6 6 6 4 4 6 3.4. Примерная тематика рефератов 1. Конкурентоспособность Российских железных дорого и проблемы повышения эффективности функционирования транспортных коридоров (“ВостокЗапад” и др.) 2. Высокоскоростное движение, его инфраструктура и проблемы, возникающие при его реализации (в том числе – необходимость учета климатических условий различных регионов России). 3. Современные типы механической части тягового подвижного состава. 4. История создания и основные тенденции развития конструкций тележек грузовых вагонов. 5. Безопасность движения полувагонов в порожняковых составах и методы ее повышения. 6. Пневматическое рессорное подвешивание железнодорожных экипажей. Его модели и проблемы, возникающие в эксплуатации. 7. Способы повышения провозной способности участков железных дорог. 8. Устойчивость движения по Ляпунову. 9. Метод гармонической линеаризации и его применение для исследования колебаний нелинейных механических систем 3.5 Перечень вопросов к кандидатскому экзамену по специальности по программе-минимум и дополнительной программе, разработанной с учетом направлений научных исследований кафедры 1. Классификация локомотивного и вагонного парков. 2. Эксплуатационные требования к типам и основным параметрам подвижного состава. 3. Подвижной состав нового поколения. Грузовые и пассажирские локомотивы. 4. Железнодорожный экипаж как система твердых тел. Системы отсчета и виды колебаний его узлов. 5. Тяговые характеристики локомотива, методы их построения, ограничения силы тяги локомотива. 6. Тормозное оборудование и его роль в повышении безопасности движения поездов. 7. Силы сопротивления движению поезда. Основное сопротивление движению. Дополнительное сопротивление движению. Сопротивление троганию поезда с места. Мероприятия по уменьшению сопротивления движению поезда. 8. Тормозная сила поезда. Образование тормозной силы. Методы ее определения и критерии. Обеспеченность поезда тормозными средствами. Тормозной путь и методы его определения. 9. Уравнение движения поезда и его вывод. Применение уравнения движения поезда для решения практических задач. Методы расчета скорости и времени движения поезда по участку. 10. Продольные силы в поезде при переходных режимах его движения. Устойчивость вагонов от выжимания продольными силами. 11. Неровности и несовершенства железнодорожного пути и колес подвижного состава. Математические модели возмущений на входе в систему «путь - экипаж». 12. Математические модели вертикальных, горизонтальных и продольных колебаний узлов экипажа. 13. Безопасность движения поезда. Критерии безопасности. 14. Устойчивость колеса на рельсе и методы ее оценки. 15. Способы и методы виброзащиты железнодорожных экипажей. 16. Пневматическое рессорное подвешивание подвижного состава. Его классификация и математические модели. 17. Рессорное подвешивание высокоскоростного подвижного состава. 18. Рессорное подвешивание тележек грузовых вагонов, его недостатки и тенденции развития. 19 Принцип компенсации внешних возмущений и его применение для улучшения динамических свойств подвижного состава. 20. Плавность хода железнодорожного экипажа и ее показатели. 21. Надежность подвижного состава, ее показатели. 22. Характеристики прочности колесных пар и рам тележек подвижного состава. 23. Классификация тяговых приводов локомотивов. Преимущества и недостатки каждого типа. 24. Провозная и пропускная способности участков железных дорог, методы их повышения. 25. Система токосъема подвижного состава электрифицированных железных дорог. Основные элементы контактных подвесок и токоприемников. 26. Математические модели взаимодействия токоприемника и контактной сети. 27. Устройства и материалы, снижающие износ контактного провода и обеспечивающие повышение скоростей движения. Пути совершенствования контактных подвесок. 28. Методы расчета расхода топлива или электроэнергии на тягу поездов. Пути снижения расхода топлива и электроэнергии при движении по участку. Литература 4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Основная литература № п/п Наименование, кол-во экземпляров в библиотеке, гриф Автор(ы) 1 2 3 1 Методы и средства виброзащиты железнодорожных экипажей : монография. 339 с. Допущен УМЦ ЖДТ. 38 экз. И. И. Галиев, В. А. Нехаев, В. А. Николаев М.: УМЦ ЖДТ, 2010. Всех 2 2 Динамика вагона: учебник для вузов. 385 с. Допущен Минобрнауки РФ. 35 экз. М.: Транспорт, 1995. всех 2 3 Подвижной состав электрических железных дорог. Конструкция и динамика : Учебник / 4-е изд., перераб.230 с. Допущен Минобрнауки РФ. 40 экз. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов. 440 с. Допущен Минобрнауки РФ. 31 экз. Конструкция и динамика тепловозов: Учебник для вузов. 2-е изд., доп. 336 с. Допущен Минобрнауки РФ. 47 экз. С. В. Вершинский, В. Н. Данилов, В.Д.Хусидов В. Б. Медель М.: Транспорт, 1974 всех 2 И. В. Бирюков М.: Транспорт, 1992. всех 2 В. Н. Иванов М.: Транспорт, 1974. всех 2 К.С. Колесников М.: Наука всех 2 4 5 6. Вибрации в технике Т3 Место из- Используется Седания, из- при изучении местр дательство, разделов год 4 5 6 Учебное пособие кафедры: 2 4.2. 3 6 7 8. 4.3. Теоретические основы системы компьютерного контроля процессов и анализа аналоговых сигналов (система CONAN-t). 170 экз. Галиев И.И. Нехаев В.А. Павлов В.М. Ушак В.Н. ОмГУПС, Омск, 2003. Всех 2 Дополнительная литература Динамика вагонов: конспект лекций. 175 с. Допущен Минобрнауки РФ. 28 экз. Расчет грузовых вагонов на прочность при ударах : учеб. пособие. 230 с. Допущен Минобрнауки РФ. 14 экз. Гасители колебаний подвижного соcтава : Справочник. Допущен Минобрнауки РФ. 26 экз. М. Ф. Вериго М.: ВЗИИЖТ, 1971. Всех 2 Е. П. Блохин М.: Транспорт, 1089. Всех 2 М. М. Соколов, В. И. Варавва, Г. М. Левит М.: Транспорт, 1985. Всех 2 Колебания в инженерном деле С.П. Тимошенко М.: Наука, 1974 всех Периодические издания – Научно-технические журналы: 4.3.1. “Железнодорожный транспорт”, 4.3.2. “Железные дороги мира”, 4.3.3. “Техника железных дорог” 4.3.4. “Локомотив” 4.3.5. “Вестник машиностроения” 4.3.6 “Механика твердого тела” 4.3.7. “Трение и износ” 4.3.8.”Вагоны и вагонное хозяйство” 4.3.9. “Безопасность жизнедеятельности” 4.3.10. “Известия Транссиба”, ПГУПСа и РГУПСа, “Вестники МИИТа и МГТУ им. Н.Э. Баумана” и другие издания. 4.4. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы 4.4.1. «ProQuest Dissertations & Theses: The Sciences and engineering Collection» (в актуальном состоянии). 4.4.2. Журналы изд-ва Emerald Group Publishing Limited (2008-2009). 4.4.3. IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics Institute of Electrical and Electronics Engineers 1077-260X. 5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 5.1. Требования к аудиториям (лабораториям, помещениям, кабинетам) для проведения занятий с указанием соответствующего оснащения Аудитория должна быть оснащена достаточным количеством посадочных мест для аспирантов, столами, стульями, классной доской. Для проведения практических занятий необходимы рабочие места с персональными компьютерами для каждого аспиранта и преподавателя. Таким требованиям соответствует аудитория 282, оснащенная 8 компьютерами. 5.2. Требования к программному обеспечению, используемому при изучении учебной дисциплины Программное обеспечение, используемое при изучении дисциплины: – базовое программное обеспечение (MS Windows 7; MS Office 2007, 2007); – программа для математических расчетов MathCAD 14 University Classroom. Автор рабочей программы: Профессор кафедры «Теоретическая механика» д.т.н., профессор В. А. Николаев 6. ИЗМЕНЕНИЯ, ВНЕСЕННЫЕ В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ: В 201 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. В 201 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. В 201 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф. В 201 г. Содержание изменений Автор – ___________________________ _______________________________________ Должность, уч. степень, уч. звание Подпись, дата, И. О. Ф.