UNIVERZITA. PARDUBICE Dopravní fakulta Jana Pernera. Katedra dopravních prostředků a diagnostiky. Oddělení kolejových vozidel

Transkript

1 UNIVERZITA PARDUBICE Dopravní fakulta Jana Pernera Katedra dopravních prostředků a diagnostiky Oddělení kolejových vozidel Dislokované pracoviště Česká Třebová Slovanská Česká Třebová 1/17

2 Možnosti ovlivnění jízdních a vodicích vlastností kolejových vozidel parametry dopravní cesty Železniční dopravní cesta 21 elezniční dopravní cesta 21 Pardubice, doc. Ing. Jaromír ZELENKA, CSc. (jaromir.zelenka@upce.cz) Ing. Martin KOHOUT (martin.kohout@upce.cz) 2/17

3 Posuzování interakce mezi vozidlem a kolejí Jízdní zkoušky vozidel - schvalování nových, modernizovaných či rekonstruovaných vozidel, - TSI, UIC518, EN Jízdní vlastnosti vozidel v přímé koleji (nestabilita pohybu, komfort jízdy) - příčná a svislá zrychlení na skříni vozidla, rámu podvozku či ložiskové skříni, - suma vodicích sil, - ekvivalentní konicita. Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku (silové působení, bezpečnost) - kvazistatické vodicí a kolové síly, - bezpečnost proti vykolejení, - kvazistatická zatěžující síla, index radiálního stavění. 3/17

4 2s Charakteristiky kontaktní geometrie dvojkolí-kolej kolej klíčový parametr Funkce Δr - rozdíl poloměrů okamžitých valivých kružnic kol v závislosti na příčném posunutí dvojkolí ve volném kanálu koleje. yd Δr = 2s r / R r1-r2 r2 yd r1-r2 r2 r r1 So r y 2s r1 R Lkř R Ekvivalentní konicita λ ekv - vyjadřuje kuželovitost kuželovitého jízdního obrysu, který má stejnou délku vlny jako používaný křivkový při y = 3 mm. So λ ekv 2 4 sr = π L 2 kř 4/17

5 Jízdní vlastnosti vozidel v přímé koleji Nestabilní chod vozidel - ekvivalentní konicita, rychlost jízdy, konstrukce a parametry pojezdu vozidel λekv =.43, hmotnost 7 t, rychlost 9 km/h.5 λekv =.43, hmotnost 7 t, rychlost 13 km/h yd [mm]. yd [mm] yd.. [m/s^2] yd.. [m/s^2] ΣY [N] ΣY [N] /17

6 Jízdní vlastnosti vozidel v přímé koleji ekvivalentní konicita - Parametry dvojkolí (rozkolí, průměry kol, tvar jízdních obrysů), - Parametry koleje (rozchod koleje, tvar příčných profilů hlav kolejnic) λ ekv [-] R65-1:2 UIC6-1:4 UIC6lots136-1:4 6E2-1:4 λ ekv [-] mm 1433 mm 1435 mm 1437 mm 1439 mm y [mm] y [mm] z [mm] -1 UIC6-1:4 UIC6Iots136-1: y [mm] 6/17

7 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku funkce Δr - v přímé (stabilita jízdy vozidla λ ekv ) x v oblouku (silové působení). T 12 T 22 M ω M T 11 T 21 ω R S O ORE S12 ZI-3 r 1 -r 2 [mm] y [mm] 2 λ ekv [-] y [mm] 7/17

8 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku Kontaktní poměry v obloucích malých poloměrů Nedostatečné vodicí vlastností vozidel se projeví vznikem tvarových vad: Opotřebení vnější kolejnice (tvary kolejnice - předstih dotyku na okolku, spin, chybějící údržba kolejnice). => růst rozchodu koleje, výměna kolejnic. => opotřebování jízdních obrysů kol vozidel. Vlnkovitost na vnitřní kolejnici (rezonance neodpružených hmot, torzní vibrace) => degradace GPK, => omezení využitelné adheze, => snížení životnosti částí vozidla i koleje. 8/17

9 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku - speciální příčné profily kolejnice (ABK) - Lokálně omezený účinek, modifikovatelný podle konkrétních podmínek. - Vhodný tvar funkce Δr (příčná dynamika, větší skluzové síla na nabíhajících a menší na nenabíhajících kolech). - Omezení účinku dvoubodového kontaktu. VNĚJŠÍ KOLEJNICE VNITŘNÍ KOLEJNICE Řez C-C Řez B-B 3.1 b Řez A-A B B A A A 3.1 a B D C A B C D 2. c Řez D-D 9/17

10 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku podvozek Y25 teoretická 6E2 - teoretický S12 teoretická ABK - teoretický S ΣY i [kn] Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY4 ΣY i [kn] Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY Y i 2 [kn] Vodicí síly Y 12 Y i 2 [kn] Vodicí síly Y 12 1 Y22 Y 32 Y 42 1 Y 22 Y32 Y α i [mrad] Úhel náběhu α 1 α 2 α 3 α 4 α i [mrad] Úhel náběhu α 1 α 2 α 3 α 4 1 / 17

11 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku podvozek DB65 teoretická 6E2 - teoretický S12 teoretická ABK - teoretický S ΣY i [kn] Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY 4 ΣY i [kn] Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY Y i 2 [kn] Vodicí síly Y 12 Y i 2 [kn] Vodicí síly Y 12 1 Y22 Y 32 Y 42 1 Y22 Y 32 Y α i [mrad] Úhel náběhu α 1 α 2 α 3 α 4 α i [mrad] Úhel náběhu α 1 α 2 α 3 α 4 11 / 17

12 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku Zkušební úsek - Poloměry oblouků 26 3 m. -Traťová rychlost 7-75 km/h. - Pružné upevnění kolejnic. - Rozchod koleje mm. - 3 oblouky, 2. TK - kolejnice tvaru 6E2, UIC6, ABK 12 / 17

13 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku sledování vývoje (příčné profily hlav kolejnic) z [mm] 6E2-1 VNĚJŠÍ (LEVÁ) kolejnice -15 datum: 4.4.5, , , rozchod: 145., , , mm převýšení: 134.5, 124.5, 129., mm měřený příčný profil 6E2/1:4 - teoretický příčný profil y [mm] KoMar, :16:21 z [mm] ABK -1 VNĚJŠÍ (LEVÁ) kolejnice -15 datum: 4.4.5, , , rozchod: , 1451., 1453., mm převýšení: 129.5, 122., 12., 114. mm měřený příčný profil ABK/1:4 - teoretický příčný profil y [mm] KoMar, :19:9 13 / 17

14 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku důsledky změn (GPK) 6E2 ABK UIC6 změna rozchodu koleje [mm] převýšení koleje [mm] / 17

15 Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku důsledky změn (vlnkovitost - měřicí vůz) 6E2 ABK UIC6.16 CMS pravé kolejnice [mm] ve směru jízdy VNITŘNÍ KOLEJNICE VNITŘNÍ KOLEJNICE limitní hodnota CMS levé kolejnice [mm] ve směru jízdy limitní hodnota VNITŘNÍ KOLEJNICE x [km] 15 / 17

16 Závěr Speciální příčné profily hlav kolejnic - Vhodnější kontaktní poměry mezi kolem a kolejnicí (vodicí vlastnosti, opotřebení). - Větší uplatnění při ovlivňování vodicích vlastností vozidel s měkčím podélným vedením dvojkolí (úhel náběhu). - Úspěšnost realizace závisí na lokálních podmínkách (provoz, vozidla, trasování). Výsledky simulačních výpočtů i měření v provozu potvrdily - úzkou vazbu mezi změnami parametrů vozidla a koleje (důležitosti vazby dvojkolí-kolej). - vhodnost provádět pravidelnou údržbu kolejnic (broušení během odstraňování vlnkovitosti). 16 / 17