Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju

Transkrypt

1 DYCHTO Rafał 1 PIETRUSZEWSKI Robert 2 Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju WSTĘP W Katedrze Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej prowadzone są badania, których celem jest poznanie zjawisk wpływających na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Badania te dotyczą zarówno pojazdów kołowych jak i szynowych. Bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo ruchu drogowego ma długość drogi hamowania pojazdów. Droga zatrzymania pojazdu zależna jest od: - sprawności psychofizycznej kierującego - prędkości początkowej od której rozpoczęto proces hamowania - ogólnego stanu technicznego pojazdu w tym w szczególności sprawności technicznej hamulców - stanu nawierzchni (np. sucha, mokra, zanieczyszczona). Jednym z etapów prowadzonych prac były badania doświadczalne polegające na wyznaczeniu drogi hamowania tramwaju PESA 122 na torowisku o różnym stopniu czystości. 1. OBIEKT ORAZ METODOLOGIA BADAŃ Celem prowadzonych badań było określenie wpływu zanieczyszczenia torowiska na długość drogi hamowania pojazdu szynowego. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem tramwaju typu PESA 122N. Na rysunku 1 przedstawiono widok pojazdu badawczego. Rys. 1. Tramwaj PESA 122N Tramwaj wyposażono w trzy rodzaje hamulców: elektrodynamiczne jako główne hydrauliczne elektromagnetyczne szynowe instalowane na każdym wózku jezdnym, po dwie sztuki. Na całkowitą drogę zatrzymania pojazdu składają się drogi przebyte przez tramwaj w trzech etapach jego ruchu: 1 robert.pietruszewski@p.lodz.pl, rafal.dychto@p.lodz.pl 2 Politechnika Łódzka, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, ul. Żeromskiego 116, Łódź, 389

2 etap pierwszy - reakcji motorniczego (czas jaki upłynął od momentu zaobserwowania przez motorniczego wskaźnika określającego początek hamowania do chwili uruchomienia hamulców) etap drugi - uruchomienia hamulców (czas od chwili uruchomienia hamulców do chwili rozpoczęcia hamowania) etap trzeci - hamowania właściwego (czas od chwili wystąpienia opóźnienia aż do całkowitego zatrzymania tramwaju) Próby hamowania tramwaju PESA 122N przeprowadzono w rzeczywistych warunkach drogowych: - na suchym torowisku pokrytym zanieczyszczeniami w postaci warstwy kurzu pokrywającej powierzchnię jezdną toru - na torowisku oczyszczonym, które uprzednio zostało obmyte strumieniem wodnym. Próby przeprowadzono z użyciem wszystkich dostępnych układów hamulcowych tramwaju (tzw. hamowanie awaryjne). Mierzono odległość od miejsca początku hamowania do chwili zatrzymania pojazdu. Początek procesu hamowania wyznaczał optycznie znak umieszczony przy torowisku. Motorniczy wcześniej znał położenie znaku, który oznaczał dla niego uruchomienie układów hamulcowych tramwaju. W związku z tym w badaniach nie wystąpił etap pierwszy (reakcja motorniczego), a wyłącznie etap drugi i trzeci decydujący o właściwej drodze hamowania tramwaju. Prędkość początkowa procesu hamowania wynosiła dla każdej próby 40 km/h. Do pomiaru użyto odległościomierza kołowego typu Geo-Fennel M10. Na rysunku 2 przedstawiono odległościomierz typu Geo-Fennel M10. Rys. 2. Odległościomierz typu Geo-Fennel M10 2. WYNIKI BADAŃ DOŚWIADCZALNYCH W pierwszej fazie eksperymentu przeprowadzono badania na torowisku nieoczyszczonym. Zanieczyszczenie torowiska spowodowane było normalną jego eksploatacją. Badania przeprowadzono przy braku opadów atmosferycznych. Następnie przeprowadzono próby na torowisku oczyszczonym strumieniem wodnym. Wyniki pomiarów zmierzonej drogi hamowania zestawiono w tabeli

3 Nr pomiaru Nr pomiaru Tab. 1. Zestawienie zmierzonych dróg hamowania tramwaju Zmierzona droga hamowania [m] Rodzaj torowiska Nr pomiaru Wartość zmierzona Średnia zanieczyszczone oczyszczone 1 28, , , , , , , ,30 Długość drogi hamowania w postaci graficznej przedstawiono na wykresach pokazanych na rysunkach 3 i 4. Zmierzona długość drogi hamowania tramwaju na torowisku oczyszczonym 28,25 24, , , , ,90 22,00 22,50 23,00 23,50 24,00 24,50 25,00 25,50 26,00 26,50 Rys. 3. Hamowanie na torowisku oczyszczonym Zmierzona długość drogi hamowania tramwaju na torowisku zanieczyszczonym 4 27, , ,20 28,30 27,20 27,40 27,60 27,80 28,00 28,20 28,40 28,60 28,80 29,00 Rys. 4. Hamowanie na torowisku zanieczyszczonym 391

4 Jak wynika z powyższej tabeli, długość drogi hamowania na torowisko oczyszczonym wahała się od 23,30m do 25,90m. W przypadku nieoczyszczonego torowiska długość drogi hamowania wynosiła od 28,20 m do 28,75 m. Następnie porównano wartości średnich dróg hamowania tramwaju na torowisku oczyszczonym z drogą hamowania na torowisku nieoczyszczonym. Wyniki porównania przedstawiono na rysunku 5. Porównanie wartości średnich dróg hamowania tramwaju na torowisku oczyszczonym i zanieczyszczonym torowisko zanieczyszczone 28,25 torowisko oczyszczone 24,62 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 Rys.5. Porównanie średnich wartości dróg hamowania na torowisku oczyszczonym i nieoczyszczonym Z powyższego zestawienia wynika, że droga hamowania na torowisku oczyszczonym jest krótsza w stosunku do drogi hamowania tramwaju na torowisku nieoczyszczonym. Należy zatem przypuszczać, że zanieczyszczenia, które znajdują się na torowisku mogąpowodować powstawanie filmu pomiędzy kołem a szyną, w którego skład wchodzą zanieczyszczenia w sposób naturalny pokrywające powierzchnię torowiska. Grubość wspomnianego filmu zależna jest od rodzaju zanieczyszczeń pokrywających torowisko. W skrajnych przypadkach mogą to być liście bądź warstwa lodu, które w sposób znaczący przyczyniają się do zmniejszenia współczynnika przyczepności. Opisane zjawisko wpływa na zmniejszenie współczynnika przyczepności pomiędzy kołami tramwaju a szynami, co w bezpośredni sposób przekłada się na bezpieczeństwo ruchu drogowego. WNIOSKI Istnieje jednoznacznie określony wpływ drogi hamowania na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Najczęściej podkreśla się wpływ prędkości pojazdu na długość drogi hamowania. Jak wynika z powyższej analizy odległość na jakiej zatrzyma się tramwaj uzależniona jest jednak od wielu czynników. Jednym z nich jest stan nawierzchni (w analizowanym przypadku stan torowiska). Utrzymywanie czystości szyn może wpłynąć na skrócenie drogi hamowania tramwaju czego konsekwencją będzie zmniejszenie liczby wypadków lub też w przypadku gdy dojdzie do wypadku zmniejszenie ich skutków. Streszczenie Temat referatu nawiązuje do cyklu badań przeprowadzonych przez Zakład Pojazdów Politechniki Łódzkiej dotyczących zagadnień hamowania pojazdów szynowych. Obiektem badań był tramwaj PESA 122N. Celem badań było ustalenie wpływu stanu czystości torowiska na drogę hamowania, która bezpośrednio stanowi o bezpieczeństwie w ruchu drogowym. 392

5 Badania przeprowadzono w rzeczywistych warunkach drogowych z uwzględnieniem zmienności współczynnika przyczepności torowiska wywołanych zanieczyszczeniami znajdującymi się na jego powierzchni podczas normalnych warunków eksploatacyjnych, w odniesieniu do współczynnika przyczepności torowiska uprzednio oczyszczonego strumieniem wody. Metoda badawcza zakładała wyznaczenie drogi hamowania poprzez jej bezpośredni pomiar, a następnie porównanie średnich dróg hamowania na torowisku zanieczyszczonym i oczyszczonym. Wyniki pomiarów przedstawiono w postaci graficznej. The influence of cleanness of railway on braking distance of the tram. Abstract The subject of this paper is closely related to series of researches which were done in Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design Technical University of Lodz. The mentioned studies was focused on tram braking problem. The main purpose of presented researches was to show relation between braking distance and cleanness of rails which determines traffic safety. Research was performed during normal traffic condition caused a thin layer of dust which may cover a surface of the rail. Result were compared with a series of test of braking on clean railways. The rail was cleaned by means of water stream after each test. Braking distance was measured manually. Finally the average braking distance was compared to show the difference between test on clean and dirty railway. The diagrams shows the comparison was clearly presents in paper. 393