Problemy związane z oceną skuteczności hamulca zespołów trakcyjnych w badaniach i eksploatacji

Transkrypt

1 I n s t y t u t K o l e j n i c t w a - S e m i n a r i a N a u k o w o - Te c h n i c z n e W a r s z a w a, Problemy związane z oceną skuteczności hamulca zespołów trakcyjnych w badaniach i eksploatacji PAWEŁ URBAŃCZYK p u r b a n c z y i k o l e j. p l I N S T Y T U T KO L E J N I C T WA P r a c o w n i a H a m u l c ó w w K r a ko w i e

2 0. Wprowadzenie 2

3 Wprowadzenie Specyfika kolei: możliwość konfiguracji pociągu z różnych pojazdów konieczność oszacowania skuteczności hamulca pociągu o dowolnej konfiguracji konieczność podjęcia szybkiej decyzji o spełnieniu wymagań przez hamulec pociągu 3

4 1. Skuteczność hamowania - parametry 4

5 Skuteczność hamowania - parametry Wielkości opisujące skuteczność hamowania: s [m] droga hamowania a [m/s 2 ] opóźnienie B [t] l masa hamująca procent masy hamującej 5

6 Skuteczność hamowania - parametry Droga hamowania: precyzyjnie i w zrozumiały sposób opisuje skuteczność hamulca nie jest jednoznaczna dla pojazdu (zależy od prędkości) nieprzydatna do szacowania skuteczności hamulca pociągu 6

7 Skuteczność hamowania - parametry Opóźnienie: trudniejsze w interpretacji od drogi hamowania jednoznaczne dla pojazdu (nie zależy od prędkości) * trudne w zastosowaniu do szacowania skuteczności hamulca pociągu ** * - założenie upraszczające ** - dotyczy klasycznych pociągów i tradycyjnych metod 7

8 Skuteczność hamowania - parametry Masa hamująca B i procent masy hamującej l : reprezentują wysoki poziom abstrakcji, niemierzalne jednoznaczne dla pojazdu (nie zależą od prędkości) * stworzone w celu ułatwienia szacowania skuteczności hamulca pociągu * - założenie upraszczające 8

9 2. Praktyczne wykorzystanie 9

10 Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 1: odczytanie wartości mas hamujących pojazdów w pociągu i ich zsumowanie: B poc = n i=1 B i 10

11 Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 2: odczytanie wartości mas brutto pojazdów w pociągu i ich zsumowanie: m poc = n i=1 m i 11

12 Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 3: obliczenie procentu masy hamującej pociągu: l poc = B poc m poc 100 % 12

13 Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 4: porównanie procentu masy hamującej pociągu z wymaganym minimalnym procentem masy hamującej dla danej linii kolejowej i prędkości: l poc l wym??? 13

14 Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 5: DECYZJA: czy i z jaką maksymalną prędkością pociąg może wyruszyć? 14

15 3. Skąd się biorą wartości B oraz l 15

16 Badania hamulca wyznaczanie B i l Wytyczne: UIC 544-1, Ed. no.6, October 2014 Brakes - Braking performance TSI Loc&Pas 2014 Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1302/2014 PN-EN : Kolejnictwo - Systemy hamulcowe wieloczłonowych zespołów trakcyjnych Część 2: Metody badań 16

17 Badania hamulca wyznaczanie B i l PRZYKŁADOWY OBIEKT BADAŃ elektryczny zespół trakcyjny: v max = 160 km/h samoczynne ciągłe dostosowanie siły hamującej do obciążenia nastawienie hamulca tylko R hamulce: pneumatyczny elektropneumatyczny elektrodynamiczny 17

18 Badania hamulca wyznaczanie B i l Wykonywane hamowania: nagłe pełne 18

19 Badania hamulca wyznaczanie B i l Stany obciążenia zespołu trakcyjnego podczas badań: bez obciążenia (masa służbowa) obciążenie normalne obciążenie maksymalne 19

20 Badania hamulca wyznaczanie B i l Prędkości początkowe zespołu trakcyjnego podczas badań: 30 km/h 100 km/h 120 km/h 140 km/h 160 km/h 20

21 Badania hamulca wyznaczanie B i l Przebieg badań ruchowych *: około 350 prób czas badań: ok dni roboczych * tylko część badań dla wyznaczenia skuteczności hamulca 21

22 Badania hamulca wyznaczanie B i l Wyniki badań ruchowych *: wartości B i l dla wszystkich trybów i rodzajów hamowania (do dokumentacji pojazdu) max B - maksymalna masa hamująca w trybie PN (do opisu na pojeździe) l minimalna gwarantowana wartość (dla oceny spełnienia wymagań) * tylko część badań dla wyznaczenia skuteczności hamulca 22

23 4. Opis skuteczności hamulca na pojeździe 23

24 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Wymagania dotyczące opisów hamulca: Karta UIC 545 Brakes - Inscriptions, marks and signs, Edition no.10, December 2014 PN-EN : 2012 Kolejnictwo - Znakowanie na pojazdach kolejowych Część 1: Wagony towarowe PN-EN : Kolejnictwo - Znaki na pojazdach kolejowych Część 2: Znaki zewnętrzne na wagonach pasażerskich, pojazdach trakcyjnych, lokomotywach i na maszynach do prac torowych 24

25 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład wagony towarowe (2-stopniowe dostosowanie do masy): 25

26 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład wagony towarowe (ciągłe dostosowanie do masy wagonu): 26

27 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład lokomotywy (brak konieczności dostosowania do masy): 27

28 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład lokomotywy (brak konieczności dostosowania do masy): 28

29 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Zespoły trakcyjne BRAK wymagań w omawianych dokumentach: 29

30 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt EN57: foto: mundek.krakow.pl 30

31 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt EN57: foto: olo4271.flog.pl 31

32 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt EN57: ep < P?!? ep < P?!? foto: vagonweb.cz 32

33 Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt 31WE: 33

34 5. Wady koncepcji tradycyjnej 34

35 Wady koncepcji Pamiętamy o następujących założeniach: dla nastawienia P : (nie więcej niż max B) B = 1,0 m 35

36 Przykład 1: wagony towarowe (2-stopniowe dostosowanie) 36

37 Wady koncepcji Wagony z 2-stopniowym dostosowaniem: B 1 B 2 B poc = B 1 + B 2 m 1 m 2 m poc = m 1 + m 2 Sprawdzenie spełnienia wymagań l poc = B poc m poc 100 % 37

38 Przykład 2: wagony towarowe (ciągłe dostosowanie) 38

39 Wady koncepcji Wagony z ciągłym dostosowaniem KROK 1 m 1 max B 1 B 1 = min (max B 1 ; m 1 ) 39

40 Wady koncepcji Wagony z ciągłym dostosowaniem KROK 2 m 2 max B 2 B 2 = min (max B 2 ; m 2 ) 40

41 Wady koncepcji Wagony z ciągłym dostosowaniem KROK 3 B 1 ; B 2 B poc = B 1 + B 2 m 1 ; m 2 m poc = m 1 + m 1 Sprawdzenie spełnienia wymagań l poc = B m 100 % 41

42 Przykład 3A: próżny ezt metoda klasyczna 42

43 Wady koncepcji próżny ezt (metoda klasyczna ) m ra =m rb = 35,5 t B próżnego ezt P = 124 t 43

44 Wady koncepcji próżny ezt (metoda klasyczna ) m s = 55,5 t B próżnego ezt P = 124 t 44

45 Wady koncepcji próżny ezt (metoda klasyczna ) B próżnego ezt P = 124 t m próżnego ezt = 35,5 t + 55,5 t + 35,5 t = 126,5 t l = B m 100 % = 124,0 126,5 100 % = 98 % 45

46 Przykład 3B: obciążony ezt metoda klasyczna 46

47 Wady koncepcji ładowny ezt (metoda klasyczna )??? m ra =??? m rb =??? B ładownego ezt P = 130 t 47

48 Wady koncepcji ładowny ezt (metoda klasyczna )??? m s =??? B ładownego ezt P = 130 t 48

49 Wady koncepcji ładowny ezt (metoda klasyczna ) B ładownego ezt P = 130 t m ładownego ezt =??? +??? +??? =??? l = B m 100 % = 130,0??? 100 % =??? 49

50 Wady koncepcji ezt (metoda klasyczna ) WNIOSKI: BRAK możliwości dokładnego obliczenia l dla ezt w stanie obciążenia innym niż próżny konieczność stosowania metod zastępczych (np. masy zryczałtowane) wprowadzający w błąd opis sugerujący dostosowanie 2-stopniowe 50

51 Przykład 4A: próżny ezt metoda współczesna 51

52 Wady koncepcji próżny ezt (metoda współczesna ) Przypominamy o następujących założeniach: dla nastawienia P : (nie więcej niż max B) B = 1,0 m dla nastawienia R : (nie więcej niż max B) B = 1,5 m 52

53 Wady koncepcji próżny ezt (metoda współczesna ) max B ezt R = 281 t R l = min 150 % m próżnego ezt = 136 t 53

54 Wady koncepcji próżny ezt (metoda współczesna ) B próżnego ezt R = min (1,5 m ezt ; max B ezt ) = min (1,5 136 t; 281 t) = min (204 t; 281 t) = 204 t m próżnego ezt = 136 t l = B m 100 % = % = 150 % 54

55 Przykład 4B: ładowny ezt metoda współczesna 55

56 Wady koncepcji ładowny ezt (metoda współczesna ) max B ezt R = 281 t R l = min 150 % m ładownego ezt = 172 t 56

57 Wady koncepcji ładowny ezt (metoda współczesna ) B ładownego ezt R = min (1,5 m ezt ; max B ezt ) = min (1,5 172 t; 281 t) = min (258 t; 281 t) = 258 t m ładownego ezt = 172 t l = B m 100 % = % = 150 % 57

58 Przykład 4C: częściowo obciążony ezt metoda współczesna 58

59 Wady koncepcji częściowo obciążony ezt (metoda współczesna ) max B ezt R = 281 t R l = min 150 % m częściowo obc. ezt =?????? 59

60 Wady koncepcji częściowo obciążony ezt (metoda współczesna ) B częściowo obc. ezt R = min (1,5 m ezt ; max B ezt ) = min (1,5???; 281 t) = min (???; 281 t) =??? m ładownego ezt =??? l = B m 100 % =?????? 100 % =??? 60

61 Wady koncepcji ezt (metoda współczesna ) WNIOSKI: BRAK możliwości dokładnego obliczenia l dla ezt w stanie obciążenia innym niż próżny w stanie maksymalnie obciążonym obliczenia możliwe, ale znajomość obciążenia wątpliwa, więc wartość l również BRAK możliwości obliczenia l dla nast. R+Mg 61

62 Wady koncepcji próżny ezt (metoda współczesna ) Uproszczone założeniach: dla nastawienia P : (nie więcej niż max B) B = 1,0 m dla nastawienia R : (nie więcej niż max B) B = 1,5 m dla nastawienia R+Mg :??? 62

63 6. Propozycja Pracowni Hamulców IK w Krakowie 63

64 Propozycja IK Kraków 64

65 Propozycja IK Kraków Uzupełnienie opisu hamulca o wartość minimalnego gwarantowanego l 65

66 Propozycja IK Kraków Jak to działa? 66

67 Propozycja IK Kraków Dotychczasowe algorytmy 67

68 Propozycja IK Kraków max B ezt m pr ezt B pr ezt = 1,5 m pr ezt B ezt = min (1,5 m pr ezt ; max B ezt ) Kontrola spełnienia wymagań l ezt = B ezt m pr ezt % PRÓŻNY 68

69 Propozycja IK Kraków max B ezt m max ezt B max ezt = 1,5 m max ezt B ezt = min (1,5 m max ezt ; max B ezt ) Kontrola spełnienia wymagań l ezt = B ezt m max ezt % MAX OBCIĄŻONY 69

70 Propozycja IK Kraków max B ezt m obc ezt B max ezt = 1,5 m obc ezt B ezt = min (1,5 m obc ezt ; max B ezt ) Kontrola spełnienia wymagań l ezt = B ezt m obc ezt % CZĘŚCIOWO OBCIĄŻONY 70

71 Propozycja IK Kraków po uzupełnieniu opisu 71

72 Propozycja IK Kraków Uzupełniony opis hamulca: R max: 159 t (162 %) 72

73 Propozycja IK Kraków zastępujemy następującym algorytmem 73

74 Propozycja IK Kraków l Sprawdzenie spełnienia wymagań KAŻDY STAN OBCIĄŻENIA!!! 74

75 Propozycja IK Kraków Zalety: możliwość zastosowanie dla KAŻDEGO stanu obciążenia możliwość zastosowania dla KAŻDEGO nastawienia otrzymany l odpowiada RZECZYWISTEMU MINIMALIZACJA możliwości pomyłki unikanie NIEDOSZACOWANIA skuteczności hamulca 75

76 Propozycja IK Kraków Wady: możliwość zastosowania TYLKO dla zespołów trakcyjnych konieczność MODYFIKACJI przepisów konieczność ZMIANY oznakowania pojazdów konieczność SZKOLENIA personelu 76

77 p u r b a n c z y i ko l e j. p l R max: 159 t (162 %) R+Mg max: 184 t (188 %) DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ