В процессе эксплуатации подвижной состав, его груз, пассажиры и путевое полотно испытывают вибрации, источником которых в основном являются изменения геометрии пути или «неровности» пути. В настоящее время в России приняты следующие показатели ходовых качеств экипажей на прямом участке пути:
- вертикальные и поперечные ускорения кузова вагона над шкворнем;
- коэффициенты плавности хода (по Шперлингу);
- коэффициенты динамики ступеней подвешивания;
- коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса;
- рамные силы, действующие на колесную пару;
- вертикальные и поперечные силы, действующие от колеса на рельс.
Предельные значения показателей обычно задаются нормативными документами.
Для оценки показателей ходовых качеств необходимо исследовать движение экипажа по прямому пути с неровностями, соответствующими его текущему состоянию. Для численного интегрирования уравнений движения неровности задаются функциями расстояния (или времени). В программном комплексе MEDYNA предусмотрено задание неровностей в виде аналитических функций, например, синуса, квадрата синуса или в виде табличных функций (реально измеренных на пути), аппроксимированных сплайном. Для подструктуры «колесная пара – путь» используются три вида неровностей:
- отклонения вертикального профиля пути;
- возвышение одного рельса над другим;
- поперечное отклонение оси пути.
Результатом численного интегрирования уравнений движения являются дискретные функции переменных системы, их производных, усилий и деформаций в связях, которые позволяют вычислить показатели ходовых качеств вагона. Максимальные (или минимальные) значения показателей обычно определяются статистически с вероятностью 97 %.
Показатели ходовых качеств экипажа при движении по прямому участку пути с неровностями могут оцениваться по линеаризованной модели.
Если для этого (аналогично модели с нелинейной подструктурой «колесная пара – путь») используется численное интегрирование, то неровности могут быть заданы в виде аналитических или табличных функций расстояния. Одновременно, для линейной модели становится возможным проведение стохастического анализа, когда входные неровности задаются функциями спектральной плотности мощности. Для квазилинейного элемента связи «колесо – рельс» используются два вида неровностей, а именно вертикальные и поперечные перемещения правого и левого рельсов.
Результатом численного интегрирования уравнений движения являются дискретные функции переменных системы, их производных, усилий и деформаций связей, которые позволяют вычислить показатели ходовых качеств вагона.
Результатом стохастического анализа являются графики спектральных плотностей мощности переменных системы, их производных, усилий и деформаций связей, которые позволяют вычислить их дисперсии, а также коэффициенты плавности хода по ISO и ORE.
Полученные на линеаризованной модели результаты достоверны в диапазоне скоростей, при которых колесные пары движутся в пределах зазора в колее.