Сучасні підходи до проєктування та дослідження об'єктів залізничного транспорту
Спеціальність: Функціональна безпека залізничного транспорту
Код дисципліни: 7.273.01.O.005
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Залізничний транспорт
Лектор: Д.т.н., професор Ковальчук Віталій Володимирович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
ЗК 01. Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.
ЗК 03. Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій.
ЗК 04. Здатність проведення досліджень на відповідному рівні.
ЗК 05. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ЗК 09. Здатність розробляти та управляти проєктами.
Фахові компетентності:
ФК 01. Здатність працювати в групі над великими проектами в галузі залізничного транспорту
ФК 02. Здатність застосовувати системний підхід до вирішення інженерних проблем в рамках спеціалізації.
ФК 03. Здатність враховувати потреби користувачів і клієнтів і важливість таких питань як естетика у процесі проєктування у сфері залізничного транспорту.
ФК 05. Здатність вирішувати наукові та виробничі проблеми у сфері залізничного транспорту, демонструючи розуміння ширшого міждисциплінарного інженерного контексту.
ФК 07. Здатність досліджувати, аналізувати та вдосконалювати технологічні процеси залізничного транспорту відповідно до спеціалізації
ФК 08. Здатність приймати ефективні рішення щодо вибору матеріалів, обладнання та заходів для реалізації новітніх технологій на залізничному транспорті відповідно до спеціалізації.
ФКС 1.2. Здатність організовувати діяльність за оцінкою функціональної безпеки і приймати рішення щодо модифікації та модернізації елементів інфраструктури залізничного транспорту.
ФКС 2.2. Здатність визначати параметри взаємодії рухомого складу і колії та елементів рухомого складу між собою згідно з національними вимогами та вимогами Європейського Союзу.
Результати навчання: РН 01. Знати і розуміти сучасні методи наукових досліджень, організації та планування експерименту, комп’ютеризованих методів дослідження та опрацювання результатів.
РН 04. Розробляти та пропонувати нові технічні рішення та застосовувати нові технології.
РН 05. Вміти застосовувати у професійній діяльності універсальні і спеціалізовані системи управління життєвим циклом (PLM), автоматизованого проєктування (CAD), виробництва (CAM) та інженерних досліджень (CAE).
РН 06. Розробляти і впроваджувати енергозберігаючі технології.
РН 08. Знати та застосовувати необхідні методи та засоби досліджень, розробляти та аналізувати фізичні, математичні та комп’ютерні моделі об’єктів дослідження, що стосуються створення, експлуатації та ремонту об’єктів залізничного транспорту.
РН 11. Виконувати техніко-економічні розрахунки, порівняння та обґрунтування процесів проєктування, конструювання, виробництва, ремонту, реновації, експлуатації об’єктів залізничного транспорту відповідно до спеціалізації.
РН 14. Розраховувати характеристики об’єктів залізничного транспорту відповідно до спеціалізації.
РН 15. Розробляти та оптимізувати параметри технологічних процесів, в тому числі з застосуванням автоматизованого комп’ютерного проєктування виробництва вузлів, агрегатів та систем об’єктів залізничного транспорту.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні навчальні дисципліни:
Проєктування та модернізація об’єктів підсистеми «Інфраструктура» залізничного транспорту.
Проєктування та модернізація об’єктів підсистеми «Рухомий склад» залізничного транспорту.
Динамічна поведінка рухомого складу: моделювання та прогнозування.
Виконання магістерської кваліфікаційної роботи.
Короткий зміст навчальної програми: Під час вивчення навчальної дисципліни студент набуває теоретичних та практичних знань і навиків щодо проєктування та дослідження об’єктів залізничного транспорту із використанням спеціалізованих системи автоматизованого проектування (CAD) та інженерних досліджень (САЕ). Також ознайомлюється із системами виробництва (САМ) та управління життєвим циклом (PLM) об’єктів залізничного транспорту. Набуває практичних навиків інженерного розрахунку силової дії рухомого складу на залізничну колію та розрахунку сил, що діють на рухомий склад, методів розрахунку напружень у рейках, шпалі та баласті залізничної колії. Буде вміти проводити оцінку запасу міцності рейок, шпал, баласту за допустимими напруженнями.
У курсі детально вивчаються типові проєктні процедури та етапи проєктування та дослідження напружено-деформованого стану об’єктів рухомого складу та інфраструктури залізниць із використанням програмних комплексів SolidWorks та Femap NX NASTRAN.
Наводяться сучасні методи та підходи експериментальних досліджень об’єктів залізничного транспорту при дії статичних та динамічних навантажень від рухомого складу, температурних кліматичних впливів та шумового навантаження від рухомого складу залізниці. Крім цього наводяться теоретичні та експериментальні методи проведення оцінки несучої здатності об’єктів залізничного транспорту із використанням інерційних та тензометричних технологій. Детально вивчається методика проведення науково-технічного супроводу будівництва інфраструктури залізниць та методів обстеження і моніторингу технічного стану об’єктів залізничного транспорту в експлуатаційних умовах.
Опис: Вступ. Сучасні підходи до проєктування, досліджень та забезпечення функціонування об’єктів залізничного транспорту.
Сучасні підходи комп’ютерного інжинірингу у галузі залізничного транспорту.
Основи автоматизованого проєктування. Інженерне проєктування та конструювання із використанням сучасних CAD програм. CALS-технології. CAD/CAM/CAE/PDM/PLM-системи у галузі залізничного транспорту. Використання сучасних систем автоматизованого проектування.
Сучасне інженерне проєктування та конструювання деталей із використанням програмного комплексу SolidWorks. Інтерфейс та базові налаштування програми SolidWorks, побудова ескізів, 3D моделей та збірок підсистеми залізничного транспорту.
Основи інженерних досліджень об’єктів залізничного транспорту на міцність в CAE системі SolidWorks Simulation.
Методологія досліджень напружено-деформованого стану об’єктів залізничного транспорту на дію статичних навантажень із застосуванням CAE системи SolidWorks Simulation та Femap NX Nastran.
Дослідження довговічності конструкцій залізничного транспорту при дії динамічних навантажень методом скінченно-елементного аналізу у програмному комплексі SolidWorks Simulation.
Методологія експериментальних випробувань об’єктів залізничного транспорту. Лабораторні та стендові випробування.
Основні положення статичних та динамічних випробувань рухомого складу та інфраструктури залізничного транспорту. Випробування на співудар.
Сучасні технології MEMC при дослідженні технічного стану інфраструктури залізничного транспорту.
Методологія прикладного застосування інерційних вимірювальних технологій при оцінці технічного стану транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій в експлуатаційних умовах залізниці.
Сучасні методи та технології експериментальних досліджень при науково-технічному супроводі будівництва, обстеження та випробування об’єктів залізничного транспорту.
Інноваційні методи моніторингу колійної інфраструктури та рухомого складу залізничного транспорту в умовах експлуатації.
Методи та критерії оцінювання: Діагностика знань у студентів відбувається за такими методами:
1. Захист звітів до лабораторних робіт.
2. Проведення письмового екзамену за результатами вивчення дисципліни, який складається з трирівневих теоретичних та практичних тестових завдань.
3. Проведення усної компоненти за результатами написання екзамену, питання якої ґрунтуються на змісті лекційних та лабораторних завдань.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК) – 60 балів.
Екзаменаційний контроль: письмова компонента – 30 балів; усна компонента – 10 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Ковальчук В. В. Методичний практикум до виконання лабораторних робіт з дисципліни: «Сучасні підходи до проектування та дослідження об’єктів залізничного транспорту». – Львів, 2024. – с.
2. Ковальчук В. В. Методичний практикум до виконання курсового проєкту з дисципліни: «Сучасні підходи до проектування та дослідження об’єктів залізничного транспорту» на тему: «Дослідження напружено-деформованого стану об’єктів залізничного транспорту при дії силових навантажень». – Львів, 2024. – 81 с.
3. Станкевич В. З. Визначення напружено-деформівного стану валу під час кручення у програмному пакеті SolidWorks: методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з дисципліни «Опір матеріалів» для студентів будівельних та механічних спеціальностей / В. З. Станкевич, В. В. Ковальчук, Н. В. Станкевич. – Львів: Каменяр, 2022. – 22 с.
4. Станкевич В. З. Розрахунок ступінчастого валу на втомну міцність у програмному пакеті SolidWorks: методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з дисципліни «Опір матеріалів» для студентів будівельних та механічних спеціальностей / В. З. Станкевич, В. В. Ковальчук, Н. В. Станкевич. – Львів: Каменяр, 2023. – 18 с.
5. Даніленко Е. І. Правила розрахунків залізничної колії на міцність і стійкість. ЦП-0117 / Е. І. Даніленко, В. В. Рибкін. – Київ: Транспорт України, 2004. – 64 с.
6. Воробейчик Л. Я. Розрахунки колії на міцність: Методичні вказівки до курсового і дипломного проектування / Дніпропетр. держ. техн. ун-т залізн. трансп. Укл.: Л. Я. Воробейчик, О. М. Патласов, А. П. Трякін, М. І. Уманов; Дніпропетровськ. 2001. – 41 с.
7. Рибкін В. В. Визначення навантажень на залізобетонні шпали при різних типах і швидкостях рухомого складу / В. В. Рибкін, М. В. Савицький, П. О. Пшінько // Збірник наукових праць УкрДАЗТ, 2012, Вип. 128. – С. 104–112.
8. Sham Tickoo. SolidWorks Simulation 2018. A Tutorial Approach. Publisher: CADCIM Technologies, 2018. – 312 p.
9. Правила технічної експлуатації залізниць України. Наказ № 411 від 20.12.96 м. Київ.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Сучасні підходи до проєктування та дослідження об'єктів залізничного транспорту (курсовий проєкт)
Спеціальність: Функціональна безпека залізничного транспорту
Код дисципліни: 7.273.01.O.006
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Залізничний транспорт
Лектор: Д.т.н., професор Ковальчук Віталій Володимирович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
ЗК 01. Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.
ЗК 03. Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій.
ЗК 04. Здатність проведення досліджень на відповідному рівні.
ЗК 05. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ЗК 09. Здатність розробляти та управляти проєктами.
Фахові компетентності:
ФК 01. Здатність працювати в групі над великими проектами в галузі залізничного транспорту
ФК 02. Здатність застосовувати системний підхід до вирішення інженерних проблем в рамках спеціалізації.
ФК 03. Здатність враховувати потреби користувачів і клієнтів і важливість таких питань як естетика у процесі проєктування у сфері залізничного транспорту.
ФК 05. Здатність вирішувати наукові та виробничі проблеми у сфері залізничного транспорту, демонструючи розуміння ширшого міждисциплінарного інженерного контексту.
ФК 07. Здатність досліджувати, аналізувати та вдосконалювати технологічні процеси залізничного транспорту відповідно до спеціалізації
ФК 08. Здатність приймати ефективні рішення щодо вибору матеріалів, обладнання та заходів для реалізації новітніх технологій на залізничному транспорті відповідно до спеціалізації.
ФКС 1.2. Здатність організовувати діяльність за оцінкою функціональної безпеки і приймати рішення щодо модифікації та модернізації елементів інфраструктури залізничного транспорту.
ФКС 2.2. Здатність визначати параметри взаємодії рухомого складу і колії та елементів рухомого складу між собою згідно з національними вимогами та вимогами Європейського Союзу.
Результати навчання: РН 01. Знати і розуміти сучасні методи наукових досліджень, організації та планування експерименту, комп’ютеризованих методів дослідження та опрацювання результатів.
РН 04. Розробляти та пропонувати нові технічні рішення та застосовувати нові технології.
РН 05. Вміти застосовувати у професійній діяльності універсальні і спеціалізовані системи управління життєвим циклом (PLM), автоматизованого проєктування (CAD), виробництва (CAM) та інженерних досліджень (CAE).
РН 06. Розробляти і впроваджувати енергозберігаючі технології.
РН 08. Знати та застосовувати необхідні методи та засоби досліджень, розробляти та аналізувати фізичні, математичні та комп’ютерні моделі об’єктів дослідження, що стосуються створення, експлуатації та ремонту об’єктів залізничного транспорту.
РН 11. Виконувати техніко-економічні розрахунки, порівняння та обґрунтування процесів проєктування, конструювання, виробництва, ремонту, реновації, експлуатації об’єктів залізничного транспорту відповідно до спеціалізації.
РН 14. Розраховувати характеристики об’єктів залізничного транспорту відповідно до спеціалізації.
РН 15. Розробляти та оптимізувати параметри технологічних процесів, в тому числі з застосуванням автоматизованого комп’ютерного проєктування виробництва вузлів, агрегатів та систем об’єктів залізничного транспорту.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні навчальні дисципліни:
Проєктування та модернізація об’єктів підсистеми «Інфраструктура» залізничного транспорту.
Проєктування та модернізація об’єктів підсистеми «Рухомий склад» залізничного транспорту.
Динамічна поведінка рухомого складу: моделювання та прогнозування.
Виконання магістерської кваліфікаційної роботи.
Короткий зміст навчальної програми: Під час виконання курсового проєкту на тему: «Визначення напружено-деформованого стану об’єктів залізничного транспорту при дії силових навантажень» студент набуває практичних знань і навиків досліджень, інженерного аналізу та моделювання об’єктів залізничного транспорту із використанням сучасних підходів програмного комплексу SolidWorks.
У першому розділі курсового проєкту студент проводить інженерний розрахунок статичних та динамічних сил на залізничну колію від дії рухомого складу. Визначає розрахункові значення напружень у рейках, шпалах та баласті залізничної колії. Проводить оцінку запасу міцності рейок, шпал, баласту за допустимими напруженнями. У другому розділі – студент проводить розрахунок сил, що діють на вісь колісної пари рухомого складу залізниці та залізобетонну шпалу рейкової колії у кривій ділянці колії. У третьому розділі – студент визначає напружено-деформований стан залізобетонної шпали залізничної колії методом скінченних елементів із використанням САЕ-системи програмного комплексу SolidWorks на основі побудованої 3D CAD моделі шпали. Та у четвертому розділі курсового проєкту студент проводить розрахунок осі колісної пари рухомого складу залізниці на втомну міцність, із оцінкою пошкоджень та розрахуноком життєвого ресурсу осі у залежності від кількості циклів навантаження.
Опис: Перелік розділів курсового проєкту:
1. Інженерний розрахунок статичних та динамічних сил на конструктивні елементи залізничної колії при дії рухомого складу.
2. Визначення навантажень на об’єкти залізничного транспорту.
3. Дослідження напружено-деформованого стану шпал методом скінченно-елементного аналізу у програмному комплексі SolidWorks.
Методи та критерії оцінювання: Захист виконаної, згідно із завданням, курсового проєкту (100%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Оформлення пояснювальної записки до курсового проєкту – 20 балів.
Правильність виконаних розрахунків та графічної частини, згідно завдання – 40 балів.
Усна компонента під час захисту курсового проєкту – 40 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Ковальчук В. В. Методичний практикум до виконання лабораторних робіт з дисципліни: «Сучасні підходи до проектування та дослідження об’єктів залізничного транспорту». – Львів, 2024. – с.
2. Ковальчук В. В. Методичний практикум до виконання курсового проєкту з дисципліни: «Сучасні підходи до проектування та дослідження об’єктів залізничного транспорту» на тему: «Дослідження напружено-деформованого стану об’єктів залізничного транспорту при дії силових навантажень». – Львів, 2024. – 81 с.
3. Станкевич В. З. Визначення напружено-деформівного стану валу під час кручення у програмному пакеті SolidWorks: методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з дисципліни «Опір матеріалів» для студентів будівельних та механічних спеціальностей / В. З. Станкевич, В. В. Ковальчук, Н. В. Станкевич. – Львів: Каменяр, 2022. – 22 с.
4. Станкевич В. З. Розрахунок ступінчастого валу на втомну міцність у програмному пакеті SolidWorks: методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з дисципліни «Опір матеріалів» для студентів будівельних та механічних спеціальностей / В. З. Станкевич, В. В. Ковальчук, Н. В. Станкевич. – Львів: Каменяр, 2023. – 18 с.
5. Даніленко Е. І. Правила розрахунків залізничної колії на міцність і стійкість. ЦП-0117 / Е. І. Даніленко, В. В. Рибкін. – Київ: Транспорт України, 2004. – 64 с.
6. Воробейчик Л. Я. Розрахунки колії на міцність: Методичні вказівки до курсового і дипломного проектування / Дніпропетр. держ. техн. ун-т залізн. трансп. Укл.: Л. Я. Воробейчик, О. М. Патласов, А. П. Трякін, М. І. Уманов; Дніпропетровськ. 2001. – 41 с.
7. Рибкін В. В. Визначення навантажень на залізобетонні шпали при різних типах і швидкостях рухомого складу / В. В. Рибкін, М. В. Савицький, П. О. Пшінько // Збірник наукових праць УкрДАЗТ, 2012, Вип. 128. – С. 104–112.
8. Sham Tickoo. SolidWorks Simulation 2018. A Tutorial Approach. Publisher: CADCIM Technologies, 2018. – 312 p.
9. Правила технічної експлуатації залізниць України. Наказ № 411 від 20.12.96 м. Київ.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).