Белорусские инженеры научили струнный транспорт двигаться без вибраций

В железнодорожной или трамвайной транспортной системах стыки рельсов и переходы через полотна путей всегда создают толчки и вибрации. В транспортно-инфраструктурных комплексах uST путевая структура устроена иначе — она представляет преднапряженный струнный рельс, не имеющий стыков на всем протяжении пути и удерживаемый анкерными и промежуточными опорами. Именно в местах примыкания «струны» к опоре и появляются точки «перегиба» рельса, негативно влияющие на плавность движения.

Чтобы юнимобиль двигался по струнному рельсу без рывков, инженеры компании UST Inc. внедрили в путевую структуру опорное седло — балку переменной жёсткости, которая сглаживает переход между пролётами. Это решение создает плавную траекторию, делая поездку комфортной: юнимобилю не приходиться снижать скорость при проезде промежуточных опор, что уменьшает время в пути и расходы энергии на движение.

Опорное седло полужесткой трассы / © UST Inc Качественная оптимизация

Инженеры Unitsky String Technologies Inc. провели моделирование, чтобы определить, как параметры опорного седла — его длина, жёсткость и степень изменения упругости — воздействуют на пассажиров.

Главными показателями здесь стали:

вертикальное ускорение — оно не должно превышать 0,5 м/с²; рывок — изменение ускорения во времени, желательно меньше 2 м/с³.

Эти значения соответствуют международным стандартам ISO 2631 и санитарным нормам Беларуси по допустимым вибрациям для человека.

Применение главного критерия по ускорению (а, м/с²) и дополнительного по рывку (ј, м/с³) при сравнении трех вариантов седла по уровню комфорта / © UST Inc

Моделирование показало, что:

слишком короткое седло вызывает заметные толчки с превышением допустимого уровня вертикальных ускорений; чрезмерно жёсткое — повышает рывок при въезде на опору; с учётом материалоёмкости оптимальный баланс достигается при определённой длине (зависит от массы и скорости движения юнимобиля, а также натяжения пути) и коэффициенте нелинейности при изменении жёсткости ST = 3. Влияние опорного седла на траекторию пути юнимобиля в зоне примыкания струнного рельса к промежуточной опоре: варианты опорных сёдел с изменением изгибной жёсткости a) по степенной функции, наиболее близкой к переходной кривой на основе кубической параболы; б) график изменения кривизны переходной кривой Проверка на практике

После численного анализа специалисты компании изготовили натурный образец конструкции массой около 1,9 тонны и высотой всего 40 см. Опорное седло было установлено в экопарке «Акварель» (Марьина Горка, Беларусь), где был реализован первый коммерческий проект UST Inc. Во время тестовых поездок юнимобиля комплекса «Юнилайт» специалисты с помощью системы Simcenter Scadas измеряли ускорения в салоне. Результаты показали, что уровень вибраций не превышает 0,26 м/с² — то есть пассажиры практически не ощущают неровностей. Для сравнения отметим, что в метро или трамвае этот показатель, как правило, достигает 0,5–0,8 м/с².

Чтобы дополнительно снизить ускорения, конструкторы компании применили противовыгиб балки — незаметное дугообразное искривление, которое компенсирует нагрузку и полностью устраняет ощущение подъёма на опору.

Технология комфорта

Разработка опорного седла — это пример инженерной точности, где комфорт пассажира рассчитывается так же четко, как аэродинамика или прочность конструкции. Благодаря этому даже на высокой скорости юнимобиль движется плавно, без вибраций и посторонних шумов.

Пример трёхпролётной гибкой путевой структуры UST общей длиной 400 м (100+200+100) в г. Шарджа, ОАЭ (год строительства 2019) / © UST Inc

Для струнного транспорта такое решение — доказательство зрелости технологии, готовой к внедрению в городскую среду. Когда речь идёт о прогрессивных системах пассажирского транспорта, именно такие проекты, как рельсо-струнные комплексы uST воплощают инженерные идеи в реальность.