ТРАНСВУЗ-2015.Часть 2

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта ОАО «Российские железные дороги»

Омский государственный университет путей сообщения

70-летию Победы в Великой Отечественной войне, 115-летию ОмГУПСа посвящается

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕМОНТА И

ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции

смеждународным участием

втрех частях

Часть 2

Омск 2015

3

Ремонт и динамика подвижного состава

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА

эффективности движения поездов на Улан-Баторской железной дороге в условиях ее электрификации………………………………………………….. 151

4

ТРАНСВУЗ – 2015

борту компьютеризированных вагонов-лабораторий с разработкой режимных карт……………………………………………………….………… 170

Чистякова Н. В. Методология оценки рисков железнодорожной инфраструктуры……………………………………………………………...… 176

Бакланов А. А., Ахмадеев С. Б., Звягинцев А. Г. Результаты эксплуатации электровозов 2ЭС10: достижения и проблемы………..…… 184

РАЗВИТИЕ КАДРОВОГО ПОТЕНЦИАЛА, ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ РЕМОНТНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

5

Ремонт и динамика подвижного состава

ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

УДК 629.4

И. И. Галиев, В. А. Нехаев, В. А. Николаев

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ЭКСПЛУАТАЦИИ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЕГО РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ

Выполнены теоретические исследования влияния введения компенсирующего устройства в структурную схему рессорного подвешивания на тяговые и динамические свойства подвижного состава. Установлена значительная эффективность такого способа совершенствования механической части железнодорожных экипажей.

Известно, что создание подвижного состава, отвечающего современным требованиям, обеспечивает повышение пропускной и провозной способностей железных дорог, что в решающей мере определяет эффективность и конкурентоспособность ОАО «Российские железные дороги». Основными путями реализации этого направления является совершенствование тяговых и динамических качеств магистральных локомотивов и улучшение показателей динамических качеств грузовых вагонов, позволяющие обеспечить повышение нагрузки на ось и ходовую скорость поезда, а также снижение эксплуатационных расходов на его тягу и затрат на содержание пути.

Для повышения плавности хода железнодорожного экипажа и сохранности грузов необходимо снижать виброактивность источника возмущений и совершенствовать динамические свойства системы обрессоривания подвижного состава. Первое из этих направлений обеспечивается укладкой бесстыкового пути с рельсами тяжелых типов, уложенными на железобетонных шпалах и стабилизированном щебеночном основании, а также устранением несовершенств колесных пар (эксцентриситетов, выщербин, ползунов и пр.). Вместе с тем, увеличение при этом в несколько раз модуля упругости рельсового основания и наличие несовершенств очертания поверхностей катания рельсов и колес влекут за

6

ТРАНСВУЗ – 2015

собой повышение уровня сил динамического взаимодействия вагона и пути, приводящее к росту напряжений в узлах ходовых частей и в рельсах. Это способствует увеличению количества трещин и повышению вероятности изломов узлов ходовой части, особенно – боковых рам тележек грузовых вагонов в зимний период эксплуатации. Второе направление связано с повышением эффективности виброзащитных свойств рессорного подвешивания, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях путем поиска рациональных значений параметров жесткости и демпфирования системы упругого подвеса

Одним из основных путей реализации второго направления является создание рессорного подвешивания магистральных локомотивов и тележек грузовых вагонов с увеличенным, по сравнению с конструкциями прошлого века, статическим прогибом, а также повышение нагрузки на ось до 25 тс. Так, например, суммарный статический прогиб рессорного подвешивания грузовых магистральных электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10 достигает 160 мм, а у тележек модели «Barber S-2-R» грузовых вагонов в груженом режиме их движения –

70 мм.

Уместно заметить, что создание так называемых инновационных локомотивов и грузовых вагонов идет, в основном, по пути копирования зарубежной техники и комплектации импортным оборудованием, что не в полной мере обеспечивает эффективность эксплуатации нового подвижного состава и рентабельность капитальных вложений в его модернизацию. Предельные возможности систем виброзащиты объектов, элементами которой, как правило, являются винтовая цилиндрическая рессора и гидравлический демпфер, давно известны. Эксплуатация новых вагонов с тележками «Barber S-2-R» позволяет улучшить их плавность хода в порожнем состоянии (статический прогиб рессорного комплекта увеличен практически в три раза по сравнению с тележкой 18-100), но в груженом состоянии собственная частота колебаний подпрыгивания кузова снижается только в 1,18 раза, чего недостаточно для необходимого повышения ходовой скорости грузового поезда и обеспечения допустимого минимального динамического воздействия на верхнее строение пути, особенно на мостовых пролетах.

При вождении тяжеловесных поездов локомотивами как морально устаревших конструкций (ВЛ10) так и новыми типами (2ЭС10) с жесткими

7

Ремонт и динамика подвижного состава

электромеханическими характеристиками, реализация силы тяги локомотива происходит практически на пределе сцепления, что повышает вероятность срыва колесных пар на боксование, особенно при езде по влажным рельсам, что достаточно часто происходит на железных дорогах Урала и Сибирского региона.

Острая необходимость повышения эффективности работы железнодорожного транспорта в жестких условиях рыночной экономики ставит задачу эффективного управления колебаниями железнодорожных экипажей в реальных условиях эксплуатации путем разработки систем виброзащиты экипажей на основе теории регуляторов, поглощающих возмущения. В связи с этим следует отметить, что создание системы обрессоривания экипажа, основанной на принципе компенсации внешних возмущений, открывает новые возможности для повышения динамических качеств подвижного состава и, следовательно, эффективности работы транспорта в целом. Существует целый класс систем виброзащиты объектов, основанных на принципе компенсации внешних возмущений, состоящих из двух каналов передачи возмущений и не требующих дополнительных внешних источников. Отличительной особенностью таких систем виброзащиты является тот факт, что второй, – компенсирующий канал квазиинвариантной системы рессорного подвешивания тележки реализуется в виде дополнительного упругого элемента, обладающего максимальным запасом потенциальной энергии в положении статического равновесия для поглощения динамической реакции основного упругого элемента и формирует суммарную нелинейную силовую характеристику с малой динамической жесткостью в диапазоне рабочих прогибов и прогрессивной – на границах рабочего хода, что также способствует снижению боковой валкости кузова.

В ОмГУПСе на основе многолетних исследований разработаны системы виброзащиты подвижного состава, которые основаны на принципе компенсации внешних возмущений. С помощью компенсирующих устройств возможно создание как новых систем рессорного подвешивания (для максимальной эффективности виброзащиты их целесообразно устанавливать в буксовой ступени железнодорожного экипажа) так и модернизация существующих.

8

ТРАНСВУЗ – 2015

Влияние модернизации рессорного подвешивания посредством установки компенсирующих устройств на тяговые свойства локомотивов рассмотрено на примере электровоза ВЛ10. Исследована продольная динамика узлов тележки электровоза с типовым и модернизированным рессорным подвешиванием в режиме тяги по мокрым рельсам. В момент переключения силовой схемы с ОП2 на ОП3 наблюдается срыв колеса типового экипажа на боксование и нарастание относительной скорости продольных колебаний колесной пары относительно тележки через 0,26 с, а модернизированного – только через 0,7 с, что очень важно с точки зрения повышения тяговых свойств и снижения износа колес и рельсов.

Приведенные результаты показывают значительно улучшие динамических и тяговых качеств электровоза ВЛ10 с модернизированной системой обрессоривания по сравнению с типовым локомотивом.

Результаты сравнительной оценки динамических свойств типового и модернизированного путем возможной установки компенсирующихустройств на раме тележки над каждой буксой электровоза 2ЭС10 при его движении по пути со случайными неровностями в зависимости от скорости движения представлены на рис.1 – 2.

Рис. 1. Среднеквадратические отклонения давлений колесной пары на рельс, тс

Из графиков можно заключить, что применение компенсирующих устройств (второго канала передачи возмущения в системе обрессоривания экипажа) способствует стабилизации давления в контакте колеса с рельсом. (при скорости 70 км/ч среднеквадратические отклонения давления колеса на

9