3_2025_s_2

Название статьи МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ФРИКЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Авторы

А.О. ШИМАНОВСКИЙ, д-р техн. наук, проф., заведующий кафедрой «Техническая физика и теоретическая механика», Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Е.Э. ГАЛАЙ, канд. техн. наук, доц., старший научный сотрудник отраслевой научно-исследовательской лаборатории «Тормозные системы подвижного состава», Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

О.А. СУХАНОВА, старший преподаватель кафедры «Графика», Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.И. КАПЛЮК, старший преподаватель кафедры «Транспортно-технологические машины и оборудование», Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике КОМПЬЮТЕРНАЯ МЕХАНИКА
Год 2025
Номер журнала 3(72)
Страницы 18–26
Тип статьи Научная статья
Индекс УДК 629.4.015:004.94
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2025-3-72-18-26
Аннотация

Рассматриваются математические и компьютерные модели, которые могут быть использованы при анализе долговечности элементов тормозных систем железнодорожного подвижного состава и систем «токоприемник — контактный провод». Представлена теоретическая модель, позволяющая оценивать значения температур, возникающих в элементах конструкции колодочного тормоза при длительном торможении. Выполнен конечно-элементный анализ пластических деформаций, возникающих в деталях дискового тормоза при его включении. Разработана связанная конечно-элементная модель взаимодействия токосъемной вставки и контактного провода, позволяющая определять температуры и механические напряжения в них при перемещении транспортного средства.
Ключевые слова железнодорожный подвижной состав, контактное взаимодействие, трение, износ, напряженно-деформированное состояние, конечно-элементное моделирование
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Эффективность композиционных тормозных колодок с различной степенью износа / Э.И. Галай, А.А. Юлдашов, Е.Э. Галай, П.К. Рудов // Механика. Исследования и инновации. — 2022. — Вып. 15. — С. 75–82.
  2. Manjunath, T.V. Structural and thermal analysis of rotor disc of disc brake / T.V. Manjunath, P.M. Suresh // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. — 2013. — Vol. 2, iss. 12. — P. 7741–7749.
  3. Biradar, D. Experimental analysis and investigation for thermal behavior of ventilated disc brake rotor: a review / D. Biradar, M.R. Chopade, S.B. Barve // International Journal for Scientific Research & Development. — 2014. — Vol. 2, iss. 7. — P. 390–395.
  4. Sergienko, V.P. Noise and vibration in friction systems / V.P. Sergienko, S.N. Bukharov. — Cham: Springer, 2014. — 251 p. — DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-11334-0.
  5. Landström, E.V. Analysis and testing of tread braked railway wheel – effects of hot spots on wheel performance / E.V. Landström, T. Vernersson, R. Lundén // International Journal of Fatigue. — 2024. — Vol. 180. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2023.108116.
  6. The evolution of friction and wear behavior of train brake friction pairs during sustained drag braking on long steep slopes / Q. Zhang, Z. Yu, H. Liu [et al.] // Wear. — 2025. — Vol. 564–565. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205724.
  7. Khamidov, O.R. Heat calculation of pads during locomotive braking / O.R. Khamidov, I.S. Kamalov, O.T. Kasimov // AIP Conference Proc. — 2023. — Vol. 2612, iss. 1. — DOI: https://doi.org/10.1063/5.0125346.
  8. Numerical study on local wheel temperature induced by wheel flat during tread braking / Y. Luo, G. Tao, C. Tan [et al.] // International Journal of Thermal Sciences. — 2025. — Vol. 218. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2025.110176.
  9. Somà, A. Simulation of the thermal behavior of cast iron brake block during braking maneuvers / A. Somà, M. Aimar, N. Zampieri // Applied Sciences. — 2021. — Vol. 11, iss. 11. — DOI: https://doi.org/10.3390/app11115010.
  10. Megna, G. Tread-braked wheels: review and recent findings / G. Megna, A. Bracciali // Machines. — 2025. — Vol. 13, iss. 7. — DOI: https://doi.org/10.3390/machines13070579.
  11. Magelli, M. Integration of brake block thermal equations within a railway vehicle multibody model: a multiphysics approach / M. Magelli, N. Zampieri, Q. Wu // International Journal of Rail Transportation. — 2025. — Vol. 13, iss. 1. — P. 69–84. — DOI: https://doi.org/10.1080/23248378.2023.2301618.
  12. Review on the mechanism of failure mode based on mechanical performance analysis of brake disc / D. Li, D. Sun, H. Xi, J. Dai // Advances in Mechanical Engineering. — 2024. — Vol. 16, iss. 12. — DOI: https://doi.org/10.1177/16878132241298368.
  13. Deressa, K.T. Thermal load simulations in railway disc brake: A systematic review of modelling temperature, stress and fatigue / K.T. Deressa, D.A. Ambie // Archives of Computational Methods in Engineering. — 2022. — Vol. 29, iss. 4. — P. 2271–2283. — DOI: https://doi.org/10.1007/s11831-021-09662-y.
  14. Deressa, K.T. Non-axisymmetric modeling of a moving heat source for thermal stress and fatigue analysis of railway vehicle disc brakes / K.T. Deressa, D.A. Ambie // Urban Rail Transit. — 2024. — Vol. 10, iss. 1. — P. 42–64. — DOI: https://doi.org/10.1007/s40864-023-00207-z.
  15. Xue, H. Vibration-thermal-mechanical coupling characteristics analysis of the brake disc in high-speed trains / H. Xue, H. Ren // Heat Transfer Research. — 2025. — Vol. 56, iss. 11. — P. 1–20. — DOI: https://doi.org/10.1615/HeatTransRes.2025056316.
  16. Influence of thermal expansion and wear on the temperatures and stresses in railway disc brakes / Y. Zhang, W.Z. Liu, S. Stichel, J. Yang // International Communications in Heat and Mass Transfer. — 2024. — Vol. 158. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.107858.
  17. Grzes, P. Numerical calculations of thermal stresses in a railway disk brake at the coupling of temperature, coefficient of friction, velocity, and wear / P. Grzes, M. Kuciej, A. Yevtushenko // Journal of Thermal Stresses. — 2024. — Vol. 47, iss. 10. — P. 1297–1329. — DOI: https://doi.org/10.1080/01495739.2024.2330424.
  18. Моделирование распределения тепловых полей на поверхностях трения композиционных тормозных накладок дисковых тормозов железнодорожного подвижного состава / С.В. Трескин, Д.О. Емельянов, П.Ю. Иванов, Е.Ю. Дульский // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2023. — № 4(80). — С. 134–147. — DOI: https://doi.org/10.26731/1813-9108.2023.4(80).134-147.
  19. Friction heating and stress-strain state of ventilated disc brakes / K. Holenko, O. Dykha, O. Babak, S. Posonskiy // Journal of Sustainable Development of Transport and Logistics. — 2023. — Vol. 8, no. 1. — P. 43–52. — DOI: https://doi.org/10.14254/jsdtl.2023.8-1.3.
  20. Wasilewski, P. Frictional heating in railway brakes: A review of numerical models / P. Wasilewski // Archives of Computational Methods in Engineering. — 2020. — Vol. 27, iss. 1. — P. 45–58. — DOI: https://doi.org/10.1007/s11831-018-9302-3.21.
  21. Review of pantograph and catenary interaction / W. Zhang, D. Zou, M. Tan [et al.] // Frontiers of Mechanical Engineering. — 2018. — Vol. 13, iss. 2. — P. 311–322. — DOI: https://doi.org/10.1007/s11465-018-0494-x.
  22. Ilunga, M. Finite-element-analysis-based feasibility study for optimizing pantograph performance using aluminum metal matrix composites / M. Ilunga, A. Agarwal // Processes. — 2024. — Vol. 12, iss. 3. — DOI: https://doi.org/10.3390/pr12030445.
  23. Contact strip of pantograph heuristic wear model and its application / N. Zhou, X. Zhi, Y. Cheng [et al.] // Tribology International. — 2024. — Vol. 194. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109546.
  24. A study on the pantograph slide wear model based on energy dissipation / Y. Dong, B. Li, Z. Chen [et al.] // Applied Sciences. — 2025. — Vol. 15, iss. 12. — DOI: https://doi.org/10.3390/app15126748.
  25. Friction and wear of pantograph and catenary / G. Wu, G. Gao, W. Wei, Z. Yang // The Electrical Contact of the Pantograph-Catenary System: Theory and Application. — Singapore: Springer, 2019. — Chapter. — P. 71–107. — DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-13-6589-8_3.
  26. Walters, S. On modelling and control of pantograph catenary systems / S. Walters, A. Rachid, A. Mpanda // PACIFIC 2011 – International Conference on Pantograph-Catenary Interaction Framework for Intelligent Control, Conference Proceedings, Amiens, 8 Dec. 2011. — Amiens, 2011. — P. 54–63.
  27. Shimanovsky, A. Modeling of the pantograph-catenary wire contact interaction / A. Shimanovsky, V. Yakubovich, I. Kapliuk // Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 134. — P. 284–290. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.01.009.
  28. Sunar, Ö. Experimental investigation on the arc damage and fatigue crack initiation risk of copper-silver contact wires / Ö. Sunar, D. Fletcher // IEEE Transactions on Power Delivery. — 2022. — Vol. 38, iss. 2. — P. 777–784. — DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2022.3198734.
  29. Sunar, Ö. Investigation of contact force and stress relationship in overhead line contact wires with finite element method / Ö. Sunar // Railway Engineering. — 2023. — Iss. 18. — P. 98–108. — DOI: https://doi.org/10.47072/demiryolu.1295172.
  30. Sunar, Ö. A new small sample test configuration for fatigue life estimation of overhead contact wires / Ö. Sunar, D. Fletcher // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. — 2023. — Vol. 237, iss. 4. — P. 438–444. — DOI: https://doi.org/10.1177/09544097221116531.
  31. Сосновский, Л.А. Новый раздел физики // Л.А. Сосновский, С.С. Щербаков, М.А. Журавков // Вестн. Бел. гос. ун-та транспорта: Наука и транспорт. — 2015. — № 1(30). — С. 64–93.
  32. Галай, Э.И. Тепловой расчет фрикционных узлов тормоза грузовых вагонов / Э.И. Галай, П.К. Рудов, Е.Э. Галай // Механика. Исследования и инновации. — 2018. — Вып. 11. — C. 31–40.
  33. Балакин, В.А. Тепловой режим фрикционного тормоза электропоезда при скоростном регулировании силы нажатия колодок / В.А. Балакин, Э.И. Галай // Трение и износ. — 1997. — № 5. — С. 636–642.
  34. Богданович, П.Н. Трение, смазка и износ в машинах: учебник для вузов / П.Н. Богданович, В.Я. Прушак, С.П. Богданович. – Минск: Тэхналогiя, 2011. — 527 с.
  35. Шимановский, А.О. Изменение напряженно-деформированного состояния элементов дискового тормоза при торможении / А.О. Шимановский, О.А. Суханова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2020. — № 4(68). — С. 58–64. — DOI: https://doi.org/10.26731/1813-9108.2020.4(68).58-64.
  36. Токосъемные вставки для токоприемников железнодорожного транспорта / И.С. Гершман, Н.В. Миронос, М.А. Мельник, Е.И. Гершман // Вестник ВНИИЖТ. — 2012. — № 4. — C. 3–10.