VZTAH KOLO-KOLEJNICE v podmínkách tramvajového provozu

Transkript

1

2 VZTAH KOO-KOEJNICE v pomínkách tramvajového provozu 46. zaseání oborné skupiny Tramvajové tratě Sružení Dopravních poniků České republiky lzeň,..0 oc. Ing. Jaromír ZEENKA, CSc. Ing. Martin KOHOUT, h.d. Katera opravních prostřeků a iagnostiky oělení kolejových voziel

3 Osnova přenášky: Úvo Geometrický vztah vojkolí kolej Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí kolej Specifika tramvajového provozu Opotřebení při jízě obloukem Řešení problematiky v pomínkách D Brno Řešení problematiky v pomínkách D raha Řešení problematiky v pomínkách D lzeň Závěr

4 ÚVOD: - rozměrové parametry - hmotnostní parametry - koncepce veení vojkolí - pružicí a tlumicí vazby - a alší Geometrie tratě KOEJOVÉ VOZIDO Dynamické chování systému vozilo-kolej rovoz Stav systému vozilo-kolej KONSTRUKCE KOEJOVÉ DRÁHY určující faktor vztah vojkolí - kolej

5 Geometrický vztah vojkolí - kolej: KOEJ - rozcho koleje - tolerance v rozchou - tolerance v křivosti oblouků - výšková poloha kolejnicových pásů - tvary přechonic, vzestupnic a komponentů výhybek - tvar hlavy kolejnice DVOJKOÍ - rozkolí - rozcho vojkolí - tloušťka a výška okolků, - tvar jízního obrysu kola - průměr kol vojkolí

6 Dvojkolí kolej => mechanický moel => matematický moel. 0 0 = = = = = = = = = = = = Θ Θ Θ Θ 0 Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ 0 Θ Θ Θ Θ Θ Θ t t t t t t t t t t y r y z y r y r z z r y r y y r r x x y r y r y z y r y r z z r y r y y r r x x y r

7 Řešení matematického moelu teoreticky složitější problém Výsleek => charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej

8 ROČ?

9 Kvalita choových vlastností KV je ána: - - konstrukcí veení vojkolí, - hmotnostními a rozměrovými parametry vozila, - způsobem vypružení a tlumení vazeb na vozile, - rychlostí jízy, - skluzovými poměry mezi kolem a kolejnicí, - existencí elastického kontaktu kolo-kolejnice, - poajností upevnění kolejnicových pásů, Choové vlastnosti KV: - jízní vlastnosti - voicí vlastnosti - charakteristikami kontaktní geometrie vojkolí-kolej!!!

10 Geometrický vztah vojkolí - kolej: charakteristiky kontaktní geometrie - otykové boy vzájemného kontaktu kol s kolejnicemi y[mm] mittl. aufkreisraius [mm] r - elta-r funkce funkce r-r [mm] y[mm] 0 = r r - tangens gama funkce tgγ funkce tan ga [-] = tgγ y[mm] tgγ äquivalente Konizität [-] - ekvivalentní kuželovitost 0.5 λ ekv 4 = π 0.83 k s r ( y 0 ) = Φ ( y 0 ) 5 0 elta-r = f(y) tan-ga = f(y) äquivalente Konizität = f(yo) 5 yo [mm]

11 Specifika tramvajového provozu: - Uzavřený systém pro konkrétní pomínky opravního poniku - Vozilo (tramvaj): - časté brzění a rozjezy (intenzivní pískování) - malé průměry kol - komplikovaná konstrukce veení vojkolí - jíza po okolku - nejenotnost tvaru jízních obrysů - Tramvajová trať: - použití žlábkových kolejnic - značná různoroost tvaru hlavy kolejnice - velmi malé poloměry oblouků - existence oblouků bez přechonic

12 Míra opotřebení při jízě obloukem: Třecí práce (v kontaktu kolo-kolejnice): A f tg tgβ říicí síla (síla mezi kolem a kolejnicí v příčném směru) f součinitel tření mezi kolem a kolejnicí úhel náběhu (postavení vojkolí-povozku v oblouku) β úhel sklonu okolku

13 Míra opotřebení při jízě obloukem: Třecí práce (v kontaktu kolo-kolejnice): A v s = ω = v / r v s skluzová rychlost mezi kolem a kolejnicí v otykovém boě přestih ruhého otykového bou r poloměr kola ω úhlová rychlost vojkolí

14 řestih ruhého otykového bou:

15 Vyšetření přestihu ruhého otykového bou:

16 Řešení problematiky v pomínkách D Brno - rvní spolupráce v roce roblémy s navrženým jízním obrysem VM - Komplexní analýza vztahu vojkolí-kolej - Návrh nového jízního obrysu DMB004 - o zkušebním provozu schválen o provozu - Navýšení kilometrických proběhů

17 Jízní obrys VM záklaní charakteristika:

18 Řešení problematiky v pomínkách D raha - rvní spolupráce v roce roblémy s intenzivním opotřebením - Komplexní analýza vztahu vojkolí-kolej - Rozsáhlý teoretický rozbor problematiky - Zhonocení vhonosti jízního obrysu VM pro kolejnice s větším zaoblením voicí hrany (použití kolejnice S49) - Návrh nového jízního obrysu R- - o rozsáhlém zkušebním provozu schválen o provozu - epší jízní vlastnosti - Snížení hlukových emisí - oužití na širokopatních kolejnicích S49

19 Opotřebení jízního obrysu VM v pražském provozu: Nárůst úhlu sklonu okolku: 84 min max úhel okolku [ ] T6 T3 KT8 4T

20 Míra opotřebení při jízě obloukem: Skluzová rychlost v s v kontaktu kola s kolejnicí skluzová rychlost [m/s] a n = 0,5 m/s a n = 0,8 m/s rychlost jízy [km/h]

21 Jízní obrys R- záklaní charakteristika:

22 Jak se vyvíjí jízní obrys R- v provozu? Opotřebení je charakterizováno: - tvarově se opotřebovává - přibližuje se tvarem k jíznímu obrysu VM orovnání jízních obrysů kol vojkolí vozilo: vojkolí: kolo: průměr kola: měření: po 4784 km teoretický R- kolo, kolo 3, 4 UNIVERZITA arubice, DFJ - DČT, 03/05/0-3::0 ZeJar, z [mm] y [mm]

23 orovnání opotřebení JO po 5 tis. km orovnání jízních obrysů kol vojkolí vozilo: vojkolí: kolo: průměr kola: měření: 80, po 5 tis. km kolo, R- kolo, VM UNIVERZITA arubice, DFJ - DČT, 03/05/0-3:33:5 ZeJar, z [mm] y [mm]

24 orovnání opotřebení JO po 5 tis. km výška okolků - jízní obrys VM - jízní obrys R- = = 3= 4= 5=3 6=3 7=4 8=4 = = 3= 4= 5=3 6=3 7=4 8=

25 Řešení problematiky v pomínkách D lzeň - Spolupráce o počátku 0 - Ve snaze optimalizovat vztah kolo-kolejnice firma KIHN navrhla tzv. přechoový jízní obrys (označen K-) - osouzení jízního obrysu K- v pomínkách D lzně - Na záklaě závěrů posouzení oporučen o provozu - V současné obě se připravuje zkušební provoz (povolení DÚ)

26 Jízní obrys K- (KIHN) záklaní charakteristika:

27 Jízní obrys kuželový:

28 Jízní obrys válcový: používaný DM: tzv. monoblok: tzv. obruč:

29 Vyšetření přestihu ruhého otykového bou: A v s = x ω = x v / r

30 řestih ruhého otykového bou: Teoretrické kolejnice: Jízní obrys / Kolejnice B NT (R0) Kuželový (:0, R5) 48,0 47,9 K- (KIHN) 8,7 4,3 Válcový (používaný, R,5) 34,9 35,0 Válcový (monoblok, R5) 49, 49,5 Válcový (obruč, R3) 49, 49,6 VM 6,8 6,3

31 Opotřebené kolejnice vyhonocení KIHN

32 řestih ruhého otykového bou: Opotřebené kolejnice: Jízní obrys / Kolejnice TY TY TY 3 Kuželový (:0, R5) 6,6 5,5 60,6 K- (KIHN) 6,3 50,0,3 Válcový (používaný, R,5) 45,3 45,8 45,3 Válcový (monoblok, R5) 64,8 54,5 64,0 Válcový (obruč, R3) 64,4 53,4 64,0 VM 64,4 50,0 75,4

33 Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej: Teoretické kolejnice:

34 Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej: Teoretické kolejnice:

35 Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej: Teoretické kolejnice vyplývající závěry: - Navrhovaný jízní obrys K- (KIHN) se na koleji v přímé s kolejnicí B a NT (R0) chová velmi příznivě, při příčném posouvání vůči koleji se kontaktní boy na jízním obrysu i hlavě kolejnici posouvají příčně rovnoměrně, ochází ke kontaktu i v přechoové oblasti jízní plochy o okolku, čímž je vytvořen přepokla rovnoměrného opotřebovávání jak jízního obrysu kola, tak i příčného profilu kolejnice. ostupný nárůst elta-r funkce ává také obrý přepokla k přirozenému střeění vojkolí o osy koleje při pohybu v přímé trati.

36 Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej: Teoretické kolejnice vyplývající závěry: - oobným způsobem se kontaktuje s kolejnicemi i jízní obrys kuželový, avšak přechoová část jízní plochy o okolku není s kolejnicí kontaktována z ůvou malého poloměru zaoblení této přechoové oblasti poloměrem 5 mm. Dochází velmi rychle k nárůstu elta-r funkce, ky se kontaktuje s voicí hranou kolejnice horní polovina okolku při rychlém šplhání jízního obrysu na kolejnici. K našplhání na kolejnici však zabrání příržnice ruhé žlábkové kolejnice.

37 Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej: Teoretické kolejnice vyplývající závěry: - Jízní obrys VM při příčném posunutí vojkolí vůči ose koleje sice vytváří nárůstovou elta-r funkci, ale vlivem zaoblení přechoové oblasti na jízním obryse a vlivem úhlu sklonu okolku 75 se velmi rychle kontaktuje horní částí okolku s voicí hranou kolejnice. Tento jev je velmi nepříznivý, při úhlu náběhu je kontakt realizován vouboově s velkým přestihem ruhého otykového bou, jehož skluzová rychlost je přímo úměrná úhlu sklonu okolku a velikosti přestihu ruhého otykového bou.

38 Charakteristiky kontaktní geometrie vojkolí-kolej: Opotřebené kolejnice vyplývající závěry: - V oblouku koleje na opotřebených kolejnicích TY, TY a TY 3 se nejpříznivěji kontaktuje navrhovaný jízní obrys K- (KIHN). Dotykové boy se při příčném posouvání vojkolí vůči koleji rovnoměrně přesouvají po jízním obryse i po hlavách kolejnic. ři olehnutí na vnější kolejnicový pás sice ihne ochází ke kontaktu s vytvořeným žlábkem na vnější kolejnici, tento jev však nastává u všech ostatních jízních obrysů. Kažý teoretický jízní obrys s výškou okolku cca 0 mm vžy atakuje svým okolkem tento vytvořený žlábek a s příslušným přestihem ruhého otykového bou vytváří nepříznivé třecí účinky zvyšující opotřebovávací procesy mezi kolem a kolejnicí.

39 ZKUŠENOSTI z jiných měst: Combino lus bei er Strassenbahn in Buapest zwei Jahre im Einsatz ("Tramvaje Combino lus v Buapešti va roky v provozu") Elekrische Bahnen 0/008 Jena z nejvytíženějších tramvajových linek na světě, prochází centrem Buapešti (4 os./m^ => osob za en v směru) JÍZDNÍ OBRYSY: - úhel sklonu okolku provozem ochází k minimálnímu opotřebení (zůstává zachován tvar JO, ochází k mírnému tloustnutí okolků) - rozíly poloměrů jenotlivých kol jsou minimální - měření jízních obrysů vou souprav po cca km - viz obr. => zůstává zachován sklon okolku (cca 70 ), opotřebení jen v jízní ploše, opotřebení na styčné kružnici činí cca 3 až 4 mm; nutná korekce pouze s ohleem na tloušťku okolků... - u tramvaje Combino lus je přepokla ujetí i více než km na jeny obruče!!!

40 Tramvaje Combino lus v Buapešti: 50 tis. km 00 tis. km

41 ZÁVĚR: - Ani nově navržené a provozované jízní obrysy nemohou změnit veení povozku tramvaje v obloucích malých poloměrů, poku k tomu nejsou vytvořeny pomínky ve veení vojkolí (rejovná vojkolí). Vhoně navržené jízní obrysy pro konkrétní pomínky provozu však umožňují postatně snížit skluzové rychlosti na obvou kol, tím i třecí výkony v otykových boech kol s kolejnicemi a v konečném ůsleku poveou ke snížení opotřebení kol i kolejnic. ři jízě v obloucích větších poloměrů a v přímé koleji tyto jízní obrysy zajišťují obré jízní vlastnosti a veení vozila kolejí opět s ůsleky pro snížení opotřebení. Vzhleem k vyšetření vouboového kontaktu a přestihu ruhého otykového bou mezi kolem a kolejnicí vykazují tyto jízní obrysy výrazně lepší voicí vlastnosti v oblouku koleje a je vytvořen přepokla i k velmi obrým jízním vlastnostem v přímé trati.

42 IDEÁNÍ STAV: