UNIVERZITA PARDUBICE Dopravní fakulta Jana Pernera Katedra dopravních prostředků a diagnostiky Oddělení kolejových vozidel Dislokované pracoviště Česká Třebová Slovanská 452 56 2 Česká Třebová www.upce.cz/dfjp 1/17
Možnosti ovlivnění jízdních a vodicích vlastností kolejových vozidel parametry dopravní cesty Železniční dopravní cesta 21 elezniční dopravní cesta 21 Pardubice, 23.-25.3.21 doc. Ing. Jaromír ZELENKA, CSc. (jaromir.zelenka@upce.cz) Ing. Martin KOHOUT (martin.kohout@upce.cz) 2/17
Posuzování interakce mezi vozidlem a kolejí Jízdní zkoušky vozidel - schvalování nových, modernizovaných či rekonstruovaných vozidel, - TSI, UIC518, EN 14363. 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
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
Jízdní vlastnosti vozidel v přímé koleji Nestabilní chod vozidel - ekvivalentní konicita, rychlost jízdy, konstrukce a parametry pojezdu vozidel..1.1.5 λekv =.43, hmotnost 7 t, rychlost 9 km/h.5 λekv =.43, hmotnost 7 t, rychlost 13 km/h yd [mm]. yd [mm]. -.5 -.5 -.1 5 1 15 2 -.1 5 1 15 2 4. 4. yd.. [m/s^2] 2.. -2. yd.. [m/s^2] 2.. -2. -4. 5 1 15 2-4. 5 1 15 2-2 -4-1 -2 ΣY [N] ΣY [N] 1 2 2 5 1 15 2 4 5 1 15 2 5/17
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)..5.5.4.4 λ ekv [-].3.2.1 R65-1:2 UIC6-1:4 UIC6lots136-1:4 6E2-1:4 λ ekv [-].3.2.1 1431 mm 1433 mm 1435 mm 1437 mm 1439 mm. 3 6 9 12 y [mm]. 3 6 9 12 y [mm] z [mm] -1 UIC6-1:4 UIC6Iots136-1:4-15 -2 1 5-1 -15-2 -25-3 y [mm] 6/17
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 -8-6 -4 1..8 ORE S12 ZI-3 r 1 -r 2 [mm] -2-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 y [mm] 2 λ ekv [-].6.4 4 6 8.2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 y [mm] 7/17
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
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
Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku podvozek Y25 teoretická 6E2 - teoretický S12 teoretická ABK - teoretický S12 4 4 35 35 3 3 25 25 ΣY i [kn] 2 15 1 5 Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY4 ΣY i [kn] 2 15 1 5 Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY4-1 1 2 3-1 1 2 3 7 7 6 6 5 5 Y i 2 [kn] 4 3 2 Vodicí síly Y 12 Y i 2 [kn] 4 3 2 Vodicí síly Y 12 1 Y22 Y 32 Y 42 1 Y 22 Y32 Y 42-1 1 2 3-1 1 2 3 12 12 1 1 8 8 6 6 α i [mrad] 4 2-2 -4-6 -8 Úhel náběhu 1 2 3 α 1 α 2 α 3 α 4 α i [mrad] 4 2-2 -4-6 -8 Úhel náběhu 1 2 3 α 1 α 2 α 3 α 4 1 / 17
Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku podvozek DB65 teoretická 6E2 - teoretický S12 teoretická ABK - teoretický S12 4 4 35 35 3 3 25 25 ΣY i [kn] 2 15 1 5 Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY 4 ΣY i [kn] 2 15 1 5 Suma vodicích sil ΣY 1 ΣY2 ΣY 3 ΣY4-1 1 2 3-1 1 2 3 7 7 6 6 5 5 Y i 2 [kn] 4 3 2 Vodicí síly Y 12 Y i 2 [kn] 4 3 2 Vodicí síly Y 12 1 Y22 Y 32 Y 42 1 Y22 Y 32 Y 42-1 1 2 3-1 1 2 3 12 12 1 1 8 8 6 6 α i [mrad] 4 2-2 -4-6 -8 Úhel náběhu 1 2 3 α 1 α 2 α 3 α 4 α i [mrad] 4 2-2 -4-6 -8 Úhel náběhu 1 2 3 α 1 α 2 α 3 α 4 11 / 17
Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku Zkušební úsek - Poloměry oblouků 26 3 m. -Traťová rychlost 7-75 km/h. - Pružné upevnění kolejnic. - Rozchod koleje 144 145 mm. - 3 oblouky, 2. TK - kolejnice tvaru 6E2, UIC6, ABK 12 / 17
Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku sledování vývoje (příčné profily hlav kolejnic) z [mm] 6E2-1 VNĚJŠÍ (LEVÁ) kolejnice -15 datum: 4.4.5, 5.11.5, 12.8.7, 2.7.8 rozchod: 145., 1451.5, 1455.5, 1441. mm převýšení: 134.5, 124.5, 129., 135.5 mm měřený příčný profil 6E2/1:4 - teoretický příčný profil -2 3 25 2 15 1 5-1 -15-2 -25-3 y [mm] KoMar, 23.3.1-9:16:21 z [mm] ABK -1 VNĚJŠÍ (LEVÁ) kolejnice -15 datum: 4.4.5, 5.11.5, 12.8.7, 2.7.8 rozchod: 145.25, 1451., 1453., 1455. mm převýšení: 129.5, 122., 12., 114. mm měřený příčný profil ABK/1:4 - teoretický příčný profil -2 3 25 2 15 1 5-1 -15-2 -25-3 y [mm] KoMar, 23.3.1-9:19:9 13 / 17
Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku důsledky změn (GPK) 6E2 ABK UIC6 změna rozchodu koleje [mm] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 24 25 26 27 28-2 162 163 164 166 167 168 169 17 16 15 14 převýšení koleje [mm] 13 12-12 -13-14 -15-16 162 163 164 166 167 168 169 17 14 / 17
Vodicí vlastnosti vozidel v oblouku důsledky změn (vlnkovitost - měřicí vůz) 6E2 ABK UIC6.16 CMS pravé kolejnice [mm] ve směru jízdy.14.12.1.8.6.4.2 VNITŘNÍ KOLEJNICE VNITŘNÍ KOLEJNICE limitní hodnota 24 25 26 27 28. 162 163 164 166 167 168 169 17.16 CMS levé kolejnice [mm] ve směru jízdy.14.12.1.8.6.4 limitní hodnota VNITŘNÍ KOLEJNICE.2. 162 163 164 166 167 168 169 17 x [km] 15 / 17
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