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, 20 1 8. 0 5. 0 8. Problemy związane z oceną skuteczności hamulca zespołów trakcyjnych w badaniach i eksploatacji PAWEŁ URBAŃCZYK p u r b a n c z y k @ 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
0. Wprowadzenie 2
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
1. Skuteczność hamowania - parametry 4
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
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
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
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
2. Praktyczne wykorzystanie 9
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
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
Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 3: obliczenie procentu masy hamującej pociągu: l poc = B poc m poc 100 % 12
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
Praktyczne wykorzystanie Procedura oceny skuteczności hamulca pociągu: Krok 5: DECYZJA: czy i z jaką maksymalną prędkością pociąg może wyruszyć? 14
3. Skąd się biorą wartości B oraz l 15
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 16185-2:2015-02 Kolejnictwo - Systemy hamulcowe wieloczłonowych zespołów trakcyjnych Część 2: Metody badań 16
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
Badania hamulca wyznaczanie B i l Wykonywane hamowania: nagłe pełne 18
Badania hamulca wyznaczanie B i l Stany obciążenia zespołu trakcyjnego podczas badań: bez obciążenia (masa służbowa) obciążenie normalne obciążenie maksymalne 19
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
Badania hamulca wyznaczanie B i l Przebieg badań ruchowych *: około 350 prób czas badań: ok. 15-20 dni roboczych * tylko część badań dla wyznaczenia skuteczności hamulca 21
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
4. Opis skuteczności hamulca na pojeździe 23
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Wymagania dotyczące opisów hamulca: Karta UIC 545 Brakes - Inscriptions, marks and signs, Edition no.10, December 2014 PN-EN 15877-1: 2012 Kolejnictwo - Znakowanie na pojazdach kolejowych Część 1: Wagony towarowe PN-EN 15877-2: 2013-12 Kolejnictwo - Znaki na pojazdach kolejowych Część 2: Znaki zewnętrzne na wagonach pasażerskich, pojazdach trakcyjnych, lokomotywach i na maszynach do prac torowych 24
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład wagony towarowe (2-stopniowe dostosowanie do masy): 25
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład wagony towarowe (ciągłe dostosowanie do masy wagonu): 26
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład lokomotywy (brak konieczności dostosowania do masy): 27
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład lokomotywy (brak konieczności dostosowania do masy): 28
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Zespoły trakcyjne BRAK wymagań w omawianych dokumentach: 29
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt EN57: foto: mundek.krakow.pl 30
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt EN57: foto: olo4271.flog.pl 31
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt EN57: ep < P?!? ep < P?!? foto: vagonweb.cz 32
Opis skuteczności hamulca na pojeździe Przykład ezt 31WE: 33
5. Wady koncepcji tradycyjnej 34
Wady koncepcji Pamiętamy o następujących założeniach: dla nastawienia P : (nie więcej niż max B) B = 1,0 m 35
Przykład 1: wagony towarowe (2-stopniowe dostosowanie) 36
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
Przykład 2: wagony towarowe (ciągłe dostosowanie) 38
Wady koncepcji Wagony z ciągłym dostosowaniem KROK 1 m 1 max B 1 B 1 = min (max B 1 ; m 1 ) 39
Wady koncepcji Wagony z ciągłym dostosowaniem KROK 2 m 2 max B 2 B 2 = min (max B 2 ; m 2 ) 40
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
Przykład 3A: próżny ezt metoda klasyczna 42
Wady koncepcji próżny ezt (metoda klasyczna ) m ra =m rb = 35,5 t B próżnego ezt P = 124 t 43
Wady koncepcji próżny ezt (metoda klasyczna ) m s = 55,5 t B próżnego ezt P = 124 t 44
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
Przykład 3B: obciążony ezt metoda klasyczna 46
Wady koncepcji ładowny ezt (metoda klasyczna )??? m ra =??? m rb =??? B ładownego ezt P = 130 t 47
Wady koncepcji ładowny ezt (metoda klasyczna )??? m s =??? B ładownego ezt P = 130 t 48
Wady koncepcji ładowny ezt (metoda klasyczna ) B ładownego ezt P = 130 t m ładownego ezt =??? +??? +??? =??? l = B m 100 % = 130,0??? 100 % =??? 49
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
Przykład 4A: próżny ezt metoda współczesna 51
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
Wady koncepcji próżny ezt (metoda współczesna ) max B ezt R = 281 t R l = min 150 % m próżnego ezt = 136 t 53
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 % = 204 136 100 % = 150 % 54
Przykład 4B: ładowny ezt metoda współczesna 55
Wady koncepcji ładowny ezt (metoda współczesna ) max B ezt R = 281 t R l = min 150 % m ładownego ezt = 172 t 56
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 % = 258 172 100 % = 150 % 57
Przykład 4C: częściowo obciążony ezt metoda współczesna 58
Wady koncepcji częściowo obciążony ezt (metoda współczesna ) max B ezt R = 281 t R l = min 150 % m częściowo obc. ezt =?????? 59
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
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
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
6. Propozycja Pracowni Hamulców IK w Krakowie 63
Propozycja IK Kraków 64
Propozycja IK Kraków Uzupełnienie opisu hamulca o wartość minimalnego gwarantowanego l 65
Propozycja IK Kraków Jak to działa? 66
Propozycja IK Kraków Dotychczasowe algorytmy 67
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
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
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
Propozycja IK Kraków po uzupełnieniu opisu 71
Propozycja IK Kraków Uzupełniony opis hamulca: R max: 159 t (162 %) 72
Propozycja IK Kraków zastępujemy następującym algorytmem 73
Propozycja IK Kraków l Sprawdzenie spełnienia wymagań KAŻDY STAN OBCIĄŻENIA!!! 74
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
Propozycja IK Kraków Wady: możliwość zastosowania TYLKO dla zespołów trakcyjnych konieczność MODYFIKACJI przepisów konieczność ZMIANY oznakowania pojazdów konieczność SZKOLENIA personelu 76
p u r b a n c z y k @ i ko l e j. p l R max: 159 t (162 %) R+Mg max: 184 t (188 %) DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ