CC BY
44
УДК 629.423.2
Г.Г. БАСОВ, канд. техн. наук, (Луганск)
Н.М. НАЙШ, академик ТАУ, (Луганск)
К.П. МИЩЕНКО, академик ТАУ, (Луганск),
В.П. ГУНДАРЬ, начальник ИЦ (Луганск),
Н.П СИДОРОВ, вед. инженер-конструктор (Луганск)
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХОДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭПЛ9Т
У статп наведен результаты дина]шчних ходових випробувань електропо!зда ЭПЛ9Т в прямих i криволшш-них дiлянках коли. Визначено коефщенти горизонтально! i вертикально! динамiки, запасу стшкосп ввд сходу колеса з рейки, а також горизонтальн i вертикальне прискорення в салонах вагошв. За рiвнем динамiчних показнишв встановлено умови обертання електропо!зда ЭПЛ9Т на залiзницях.
В статье приведены результаты динамических ходовых испытаний электропоезда ЭПЛ9Т в прямых и криволинейных участках пути. Определены коэффициенты горизонтальной и вертикальной динамики, запаса устойчивости от схода колеса с рельса, а также горизонтальные и вертикальные ускорения в салонах вагонов. По уровню динамических показателей установленны условия обращения электропоезда ЭПЛ9Т на железных дорогах.
The results of the experimental investigation of dynamic perfomance of the electric train EPL9T was described. The range of exploitation velociries is appoint.
Динамические ходовые и по воздействию на путь испытания электропоезда ЭПЛ9Т были проведены в апреле-мае 2002 года на станциях Казатин-2, Попельная и перегонах Попельная -Бровки Юго-Западной дороги. Работа выполнена испытательным центром «Транссерт» ХК «Лугансктепловоз» совместно с путеиспы-тательной лабораторией ОНИЛ ДГУЖТ. На испытания был представлен опытный образец электропоезда ЭПЛ9Т-001 в основном исполнении восьмивагонной составности. Электропоезд ЭПЛ9Т предназначен для природного сообщения на электрифицированных участках железных дорог с шириной колеи 1520 (1524) мм при номинальном напряжении в контактной сети 25 кВ переменного тока с частотой 50 Гц. Сформирован электропоезд из двух головных вагонов (ГВ) по концам поезда, промежуточных моторных (МВ) и прицепных (ПВ) вагонов, располагаемых между головными. Предусмотрены также четырех-, шести-, десяти- и двенадцативагонные схемы составов; при этом количество моторных вагонов составляет 50 % от общего числа вагонов.
При ходовых испытаниях регистрация динамических процессов производилась на головном, моторном и прицепном вагонах. Поездки проводились с различными скоростями по прямым участкам пути, криволинейным участкам радиусом 300 и 600 м, а также на боковое направление стрелочных переводов типа Р65 марок 1/9 и 1/11.
Ниже приведены результаты динамических испытаний электропоезда ЭПЛ9Т по прямым и криволинейным в плане участкам пути, а также при движении на боковое направление стрелочных переводов как в порожнем, так и в состоянии максимальной загрузки.
Весовые характеристики вагонов приведены в табл.1.
Таблица 1
Масса (кг) опытных вагонов электропоезда ЭПЛ9Т
Тип вагона Состояние загрузки вагонов
порожний максимальная
ГВ 49630 71340
МВ 66020 86820
ПВ 45190 68790
1. Коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса
Коэффициент запаса устойчивости Ку от схода колеса с рельса является одним из основных показателей безопасности движения подвижного состава. Величины коэффициента устойчивости от схода колеса с рельса вычислялись по формуле:
К = ^ Р
у 1 + Н '
где Н, РВ - поперечные и вертикальные компоненты взаимодействия колеса и рельса; ц -коэффициент трения между колесом и рельсом;
Р - угол наклона гребня колеса к вертикали.
В соответствии с требованиями действующих нормативов [1, 2] минимально допустимая величина Ку составляет 1,4. Для оценки безопасности движения электропоезда ЭПЛ9Т, в отношении вкатывания гребнем колеса на головку рельса, сравнивались фактические наименьшие значения коэффициента устойчивости с допустимым нормативным значением.
1.1 Прямые участки пути
В табл. 2 приведены наименьшие фактические значения коэффициента Ку, полученные при движении электропоезда по различным участкам пути в порожнем и груженом состояниях. В диапазоне скоростей движения 40...140 км/ч электропоезда как в порожнем, так и в груженом состояниях по прямым участкам пути фактические наименьшие значения коэффициента запаса устойчивости удовлетворяют требованиям действующих нормативов, то есть безопасность от схода с рельсов обеспечена.
1.2 Кривые радиусом 600 м
Как видно из табл. 2, при движении электропоезда по криволинейным участкам пути радиусом 600 м со скоростями до 80 км/ч наименьшее значение коэффициента запаса устойчивости составляет 1,62 то есть безопасность движения обеспечивается.
1.3 Кривые радиусом 300 м
При движении электропоезда по кривым радиусом 300 м со скоростями до 60 км/ч фактическое наименьшее значение коэффициента запаса устойчивости составляет 1,42, что не меньше минимального нормированного значения и свидетельствует об обеспечении безопасности движения.
1.4 Стрелочные переводы
Как следует из табл. 2, при движении электропоезда на боковое направление стрелочных переводов со скоростью до 40 км/ч наименьшее замеренное значение коэффициента запаса устойчивости от схода с рельсов равно 1,45, то есть во всех рассмотренных случаях безопасность движения обеспечивается.
2 Коэффициент горизонтальной динамики
Оценка безопасности движения единиц подвижного состава в горизонтально-поперечном направлении производится по величине рамных сил Нр, допускаемая величина которых в нормативных документах определяется как
Яр] - [Кдг] - рст,
где [Кдг] - 0,3 - допускаемое значение коэффициента горизонтальной динамики для моторва-гонного подвижного состава [2]; Рст - статическая нагрузка от колесной пары на рельс.
Таблица 2
Наименьшее значение коэффициента запаса устойчивости (Ку) от схода колеса с рельсов
Участок пути Тип вагона Состояние загрузки вагонов
порожний груженый
ГВ 1,61 1,76
Прямая МВ 2,47 2,36
ПВ 1,73 2,26
Кривая Я-600 ГВ 1,62 1,64
МВ 1,56 2,60
ПВ 2,13 1,96
Кривая Я-300 ГВ 1,86 1,42
МВ 2,61 2,16
ПВ 2,07 1,83
Стрелочный ГВ 1,75 1,45
перевод типа МВ 2,30 1,86
Р65М 1/11 ПВ 1,99 2,25
Стрелочный ГВ 1,73 1,78
перевод типа МВ 2,39 2,50
Р65М 1/9 ПВ 1,87 2,2
Для удобства сопоставления динамические качества вагонов электропоезда в горизонтально-поперечной плоскости при движении по различным участкам пути оцениваются значением коэффициента горизонтальной динамики:
Кдг "
Я,
Р
Рс
ст
2.1 Прямые участки пути
Значения коэффициентов горизонтальной динамики вагонов электропоезда при движении по прямым участкам пути в диапазоне скоростей движения 80... 140 км/ч приведены в табл. 3.
Таблица 3
Максимальные значения коэффициента горизонтальной динамики Кдг
Тип Скорость движения, км/ч
вагона 80 100 120 140
ГВ 0.186 0,137 0.213' 0,163 0.246 0,182 0.284 0,241
МВ 0.081 0,070 0.112 0,089 0.116 0,098 0.152 0,130
ПВ 0.149 0,103 0.166 0,114 0.213 0,163 0.213 0,163
Примечание: числитель -груженый вагон.
порожнии вагон; знаменатель -
Как видно из табл. 3, фактические значения коэффициента горизонтальной динамики вагонов электропоезда не превышают допустимого значения, то есть безопасность движения обеспечивается.
2.2 Кривые радиусом 600 м
Значения коэффициентов горизонтальной динамики в диапазоне скоростей движения 40...80 км/ч по кривой радиусом 600 м приведены в табл. 4.
Таблица 4
Максимальные значения коэффициента горизонтальной динамики
Тип Скорость движения, км/ч
вагона 40 60 80
ГВ 0,191 0,213 0,284
0,178 0,216 0,251
МВ 0,132 0,156 0,181
0,122 0,143 0,160
ПВ 0,163 0,189 0,222
0,160 0,142 0,181
Примечание: числитель - порожний вагон; знаменатель -груженый вагон.
Как видно из табл. 4, фактические значения коэффициента горизонтальной динамики меньше допустимого, равного 0,3, то есть безопасность движения электропоезда обеспечивается.
2.3 Кривые радиусом 300 м
Максимальные значения коэффициентов горизонтальной динамики на скоростях движения 20...60 км/ч по кривой радиусом 300 м представлены в табл. 5.
Таблица 5
Максимальные значения коэффициента горизонтальной динамики
Тип вагона Скорость движения, км/ч
20 40 60
ГВ 0,169 0,186 0,234
0,148 0,152 0,175
МВ 0,108 0,132 0,160
0,110 0,116 0,134
ПВ 0,126 0,192 0,234
0,119 0,138 0,158
Примечание: числитель - порожний вагон; знаменатель -груженый вагон.
Из данных табл. 5 видно, что фактические значения коэффициентов горизонтальной динамики в кривой радиусом 300 м не превышают допустимого.
2.4 Стрелочные переводы
Коэффициенты горизонтальной динамики, замеренные при движении вагонов электропоезда на боковое направление стрелочных переводов, приведены в табл. 6.
Таблица 6
Максимальные значения коэффициентов горизонтальной динамики
Тип стрелочного перевода Тип вагона Скорость движения, км/ч
15 25 40
Р65М 1/11 ГВ 0,191 0,178 0,213 0,216 0.284 0,251
МВ 0,132 0,122 0,156 0,143 0,181 0,160
ПВ 0,163 0,160 0,189 0,142 0,222 0,181
Р65М 1/9 ГВ 0,249 0,262 0,264 0,273 0,291 0,299
МВ 0,205 0,164 0,216 0,176 0,233 0,208
ПВ 0,198 0,197 0,240 0,213 0,267 0,240
Примечание: числитель - порожний вагон; знаменатель -груженый вагон.
Из данных табл. 6 следует, что фактические значения коэффициентов горизонтальной динамики не превышают допустимого значения, то есть безопасность движения и в этом случае обеспечивается.
3. Коэффициенты вертикальной динамики
Динамические качества единиц подвижного состава в вертикальной плоскости оценивались величиной коэффициентов вертикальной динамики для каждой ступени рессорного подвешивания. В качестве допускаемых значений ко-эфициентов вертикальной динамики принимаются следующие значения [1, 2]:
- моторный вагон:
буксовая ступень 0,35; центральная ступень 0,20;
- немоторный вагон:
буксовая ступень 0,30; центральная ступень 0,20.
В табл. 7 приведены максимальные значения коэффициентов вертикальной динамики для скоростей движения 80...140 км/ч вагонов электропоезда в прямых участках пути.
Как видно из табл. 7, фактические значения коэффициентов вертикальной динамики не превышают допускаемых значений.
4. Ускорения
В процессе испытаний электропоезда ЭПЛ9Т измерялись вертикальные и гори-
зонтально-поперечные Wy ускорения в салонах вагонов. Максимальные величины ускорений в частотном диапазоне 0...4 Гц не должны превышать 0,35g в вертикальном направлении и 0,30g - в горизонтально-поперечном [1, 2]. В табл. 8 приведены максимальные значения ускорений в салонах (на сидении) вагонов при движении электропоезда по различным участкам пути.
Таблица 7
Максимальные значения коэффициентов вертикальной динамики
Тип вагона Ступень рессорного подвешивания Ско рость движения, км/ч
80 100 120 140
ГВ буксовая 0,212 0,164 0,234 0,196 0,258 0,223 0,275 0,234
центральная 0,147 0,102 0,157 0,118 0,171 0,137 0,188 0,161
МВ буксовая 0,111 0,084 0,163 0,127 0,208 0,168 0,239 0,204
центральная 0,124 0,08 0,140 0,094 0,164 0,107 0,184 0,143
ПВ буксовая 0,209 0,121 0,216 0,158 0,267 0,177 0,289 0,223
центральная 0,171 0,086 0,186 0,096 0,195 0,113 0,198 0,172
Примечание: числитель -груженый вагон.
■ порожнии вагон; знаменатель -
Как видно из табл. 8, полученные значения ускорений не превышают допускаемых.
Выводы
1. Как видно из приведенных данных, по коэффициентам запаса устойчивости от схода колеса с рельса, коэффициентам вертикальной и горизонтальной динамики, вертикальным и горизонтальным поперечным ускорениям при
движении по прямым, кривым участкам пути и стрелочным переводам электропоезд ЭПЛ9Т удовлетворяет требованиям нормативных документов [1, 2].
2. По уровню динамических показателей при движении по пути, удовлетворяемому требованиям нормативных документов, допускаемая скорость движения на прямых участках пути может быть равной конструкционной 130 км/ч, а на боковое направление стрелочных переводов марок 1/9 и 1/11 - 40 км/ч, а по прямому направлению - как для пассажирских вагонов.
Таблица 8
Максимальные значения ускорений (в долях g)
а пн Участок пути
5 ° Таг в прямая кривая Я=600 кривая Я=300 Р65М 1/11 Р65М 1/9
ГВ 0,156 0,131 0,23 0,15 0,16
0,1 0,25 0,29 0,19 0,151
МВ 0,135 0,189 0,25 0,16 0,21
0,16 0,275 0,30 0,78 0,21
ПВ 0,145 0,17 0,22 0,15 0,19
0,16 0,205 0,27 0,175 0,183
Примечание: числитель - вертикальные ускорения; знаменатель - горизонтальные поперечные ускорения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. РД 24.050.37-91. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества.
2. Нормы расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств экипажных частей МВПС ж. д. МПС РФ колеи 1520 мм. -М., 1997.
