Proceedings of Petersburg Transport University

Известия Петербургского университета путей сообщения

1815-588X 2658-6851

109377

10.20295/1815-588X-2025-4-926-937

Проблематика транспортных систем

PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM

Проблематика транспортных систем

On the Distribution Law of Dynamic Wheel-Rail Interaction Force

К вопросу о законе распределения динамической силы воздействия колеса на рельс

Романов

Андрей Валерьевич

Romanov

Andrey Valer'evich

andrey.romanov@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Киселев

Артем Александрович

Kiselev

Artem Aleksandrovich

zhdp10@gmail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation

05 12 2025

22 4 926 937 07 09 2025 05 10 2025

https://pgups.editorum.ru/en/nauka/article/109377/view

Цель: Исследование направлено на определение закона распределения вертикальной динамической силы воздействия колеса на рельс для повышения точности расчетов надежности железнодорожного пути. Методы: Использован метод кусочно-непрерывной регистрации сил (метод ПГУПС) с анализом данных 9400 колесных пар. Применены статистические методы (критерии Шапиро — Уилка, Колмогорова — Смирнова, AIC) для оценки соответствия экспериментальных данных нормальному и альтернативным распределениям (логнормальному, гамма, Вейбулла). Результаты: Установлено, что нормальное распределение не описывает «тяжелые хвосты» экспериментальных данных. Наилучшее соответствие показало гамма-распределение. Для сложных случаев предложены смешанные распределения (например, нормальное + гамма), улучшающие точность моделирования. Практическая значимость: Результаты позволяют усовершенствовать методики расчета пути по предельным состояниям, учитывая реальное распределение динамических нагрузок.

To establish the law of distribution of the vertical dynamic wheel-rail force. This will improve the accuracy and reliability of railway track calculations. Methods: A piecewise-continuous force measurement method known as the SPTU (PGUPS) technique was used to analyze data collected from 9,400 wheelsets. The application of statistical tests, including Shapiro-Wilk, Kolmogorov-Smirnov, and AIC, was employed to evaluate the compatibility of experimental data with normal and alternative distributions (lognormal, gamma, and Weibull). Results: The normal distribution has been found to be inadequate in describing the “heavy tails” observed in the experimental data. The gamma distribution has been found to provide the optimal fit. In cases of a complex nature, the proposal of mixed distributions (e.g. normal + gamma) has been put forward, with the aim of enhancing the accuracy of the modelling. Practical significance: The findings facilitate the refinement of track design methodologies for limit states, accounting for real dynamic load distributions.

Вертикальная динамическая сила распределение сил железнодорожный путь гамма-распределение смешанные распределения ударное воздействие статистический анализ методы измерений

Vertical dynamic force force distribution railway track gamma distribution mixed distribution models impact forces statistical analysis measurement methods

Вериго М. Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М. Ф. Вериго, А. Я. Коган; под ред. М. Ф. Вериго. — М.: Транспорт, 1986. — 559 с.

Verigo M. F. Vzaimodeystvie puti i podvizhnogo sostava / M. F. Verigo, A. Ya. Kogan; pod red. M. F. Verigo. — M.: Transport, 1986. — 559 s.

Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения надежности: утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 22.12.2017 № 2706/р.

Metodika ocenki vozdeystviya podvizhnogo sostava na put' po usloviyam obespecheniya nadezhnosti: utverzhdena rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 22.12.2017 № 2706/r.

Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь / Г. М. Шахунянц. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1969. — 536 с.

Shahunyanc G. M. Zheleznodorozhnyy put' / G. M. Shahunyanc. — Izd. 2-e, pererab. i dop. — M.: Transport, 1969. — 536 s.

Schlumpf G. Messungen mit Dehnungsmesstreifen bei den SBB / G. Schlumpf // Technische Rundschau. — Bern, 1955. — Iss. 26. — Pp. 35–41.

Кудрявцев Н. Н. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов / Н. Н. Кудрявцев // Труды ЦНИИ МПС. — М.: Транспорт, 1965. — Вып. 287.

Kudryavcev N. N. Issledovanie dinamiki neobressorennyh mass vagonov / N. N. Kudryavcev // Trudy CNII MPS. — M.: Transport, 1965. — Vyp. 287.

Рахимов Р. В. Нагруженность ходовых частей вагонов и пути и обоснование возможности увеличения осевых нагрузок на железных дорогах Республики Узбекистан: дисс. … д-ра техн. наук / Р. В. Рахимов. — СПб., 2020. — 366 с.

Rahimov R. V. Nagruzhennost' hodovyh chastey vagonov i puti i obosnovanie vozmozhnosti uvelicheniya osevyh nagruzok na zheleznyh dorogah Respubliki Uzbekistan: diss. … d-ra tehn. nauk / R. V. Rahimov. — SPb., 2020. — 366 s.

Бороненко Ю. П. Кусочно-непрерывное измерение сил между колесом и рельсом по касательным напряжениям в двух сечениях рельса / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов, А. А. Петров // Транспорт Российской Федерации. — 2018. — № 3(76). — С. 58–64.

Boronenko Yu. P. Kusochno-nepreryvnoe izmerenie sil mezhdu kolesom i rel'som po kasatel'nym napryazheniyam v dvuh secheniyah rel'sa / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov, A. A. Petrov // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2018. — № 3(76). — S. 58–64.

Бороненко Ю. П. Непрерывное измерение вертикальных нагрузок в контакте между колесом и рельсом по напряжениям в двух сечениях рельса / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов // Профессиональное образование, наука и инновации в XXI веке: сборник трудов XII Санкт- Петербургского конгресса, Санкт-Петербург, 12–30 ноября 2018 года. — СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2018. — С. 37–38.

Boronenko Yu. P. Nepreryvnoe izmerenie vertikal'nyh nagruzok v kontakte mezhdu kolesom i rel'som po napryazheniyam v dvuh secheniyah rel'sa / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov // Professional'noe obrazovanie, nauka i innovacii v XXI veke: sbornik trudov XII Sankt- Peterburgskogo kongressa, Sankt-Peterburg, 12–30 noyabrya 2018 goda. — SPb.: Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I, 2018. — S. 37–38.

Бороненко Ю. П. Апробация нового метода измерения вертикальной нагрузки от колеса на рельс / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов, Д. А. Сергеев и др. // Транспорт Российской Федерации. — 2019. — № 1(80). — С. 56–59.

Boronenko Yu. P. Aprobaciya novogo metoda izmereniya vertikal'noy nagruzki ot kolesa na rel's / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov, D. A. Sergeev i dr. // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2019. — № 1(80). — S. 56–59.

10.

Бороненко Ю. П. Измерение боковых нагрузок от колес на рельсы / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов // Транспорт Российской Федерации. — 2019. — № 4(83). — С. 45–50. — EDN DGEAEF.

Boronenko Yu. P. Izmerenie bokovyh nagruzok ot koles na rel'sy / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2019. — № 4(83). — S. 45–50. — EDN DGEAEF.

11.

Бороненко Ю. П. Экспериментальное определение боковых нагрузок от взаимодействия колеса 936 Проблематика транспортных систем с рельсом / Ю. П. Бороненко, Р. В. Рахимов // Транспорт Российской Федерации. — 2019. — № 6(85). — С. 50–53.

Boronenko Yu. P. Eksperimental'noe opredelenie bokovyh nagruzok ot vzaimodeystviya kolesa 936 Problematika transportnyh sistem s rel'som / Yu. P. Boronenko, R. V. Rahimov // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2019. — № 6(85). — S. 50–53.

12.

Akaike H. A New Look at the Statistical Model Identification / H. Akaike // IEEE Transactions on Automatic Control. — 1974. — Vol. AC-19. — Pp. 716–723.

13.

Casella G. Statistical inference / G. Casella,R. L. Berger. — 2nd ed.