Задача выбора оптимальных параметров грузовых вагонов является одной из наиболее важных и вместе с тем наиболее трудоёмких задач, решаемых на стадии проектирования.
Наиболее совершенная методика определения оптимальных параметров грузовых вагонов разработана на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа. Методикой предусматривается решение двух основных задач.
Первая задача сводится к выявлению и обоснованию оптимальных основных линейных размеров и соответствующих им параметров вагона для некоторых заданных условий его эксплуатации и конструктивной схемы. В этом случае производится вариация линейными размерами вагона при сохранении исходных ограничений. Для каждого варианта определяются ТЭП вагона и приведенные затраты народного хозяйства. Минимум этих затрат соответствует оптимальному варианту.
Вторая задача носит более общий характер и предусматривает поиск и обоснование оптимальных параметров в результате варьирования не только линейными размерами вагона, но и различными конструктивными факторами. Сначала для каждого из рассматриваемых вариантов выполняется решение первой задачи. Затем производится сопоставление между собой всех вариантов с выявленными параметрами.
Таким образом, при решении обеих задач производится варьирование некоторыми линейными размерами вагона. В этом случае важным является выбор таких независимых параметров вагона, от которых бы зависели все его остальные параметры. В общем случае ими являются: внутренняя длина 2Lв, база вагона 2l и внутренняя высота кузова Нв. Через эти размеры могут быть однозначно выражены три основных параметра конструкции: тара Т, грузоподъёмность Р и объём кузова V, которые, в свою очередь, являются аргументами в функциональных связях для следующих параметров:
с
- средняя статическая нагрузка (масса полезного груза, которую в среднем можно загрузить в кузов);
д - средняя динамическая нагрузка, учитывающая дополнительно дальность перевозки каждого груза;
пн - средняя погонная нагрузка нетто (масса полезного груза, которая приходится в среднем на 1 м общей длины вагона по осям сцепления автосцепок);
п - средний погрузочный коэффициент тары (масса тары вагона, которая приходится на единицу средней динамической нагрузки);
о - средняя фактическая нагрузка брутто на ось (масса брутто вагона с учётом средней динамической нагрузки, приходящаяся на одну ось).
При проведении расчётов для каждого варианта обеспечивается соблюдение требований безопасности движения и надёжности в эксплуатации. К таким требованиям относится удовлетворение условий: кинематического взаимодействия проектируемого вагона с существующим подвижным составом, размещения ходовых частей и автосцепного оборудования.