ul. Warszawska 181 61-055 Poznań tel. 61 66 41 300 e-mail: laboratorium@tabor.com.pl Raport z badań Strona/Stron 1/17 Data wydania 28.04.2015 Temat: Badanie impedancji zestawów kołowych przy zastosowaniu smaru do obrzeży kół. Klient: PROMOCJA Andrzej Wójtowicz 26-613 Radom Rajec Poduchowny 152C Data rozpoczęcia badań: 21.04.2015 r. Data zakończenia badań: 21.04.2015 r. Prowadził temat Autoryzował raport Zatwierdził raport Imię i Nazwisko inż. Mieczysław Oporowski inż. Mieczysław Oporowski mgr inż. Michał Kowalski Podpis Wyniki badań odnoszą się tylko do badanych egzemplarzy wyrobu. Wyniki badań są własnością zamawiającego. Bez pisemnej zgody Laboratorium raport nie może być powielany inaczej jak tylko w całości.
Spis treści strona 1. CEL BADAŃ...3 2. PODSTAWA PODJĘCIA BADAŃ...3 3. OBIEKT BADAŃ...3 4. MIEJSCE BADAŃ...5 5. PROGRAM I PROCEDURY BADAWCZE...5 5.1. PROGRAM BADAŃ...5 5.2. UKŁAD BADAWCZO POMIAROWY...5 6. PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ...7 7. PODSUMOWANIE WYNIKÓW BADAŃ...16 8. DOKUMENTY ODNIESIENIA...17 9. ZAŁĄCZNIKI...17 strona 2/17
1. CEL BADAŃ Celem badań impedancji zestawów kołowych przy zastosowaniu smaru stałego do obrzeży kół była ocena jego wpływu na wartości rezystancji i impedancji zestawów kołowych po okresie prób eksploatacyjnych. 2. PODSTAWA PODJĘCIA BADAŃ Badania wykonano na podstawie zamówienia nr 2/4/15/ZW z dnia 20.04.2015 r. złożonego przez firmę PROMOCJA Andrzej Wójtowicz z miejscowości Rajec Poduchowny k/radomia. 3. OBIEKT BADAŃ Obiekt do badań przyjęto w dniu 21.04.2015 r. Badania wykonano dla zestawów kołowych spalinowego autobusu szynowego typu 218Md o oznaczeniu kolejowym SA134-012. Autobus szynowy SA134-012 jest pojazdem dwuczłonowym, wyposażonym w dwa dwuosiowe wózki napędne typu JBG 3964 i jeden dwuosiowy wózek toczny typu 37AN. Przebieg autobusu szynowego w dniu wykonywania pomiarów wynosił 657 863 km. Na zewnętrznych zestawach kołowych wózków napędnych (pierwszy zestaw w kierunku jazdy) zamontowano w specjalnych aplikatorach z dociskiem sprężynowym sztyfty smarne typu SLB-FLS-2000. Ogólny widok autobusu szynowego SA134-012 przedstawiono na Fot. 1. Na fotografiach 2 i 3 pokazano widok aplikatora zamontowanego na wózku napędnym oraz widok sztyftu smarnego. Montaż aplikatorów, kontrola zużycia sztyftów smarnych i ich wymiana oraz gromadzenie informacji o przebiegu prób eksploatacyjnych były realizowane przez pracowników użytkownika autobusu szynowego SA134-012 tj. Przewozy Regionalne Spółka z o.o., Opole z siedzibą w Sekcji Utrzymania Taboru w Kędzierzynie-Koźlu. Eksploatacja autobusu szynowego SA134-012 z zamontowanymi aplikatorami ze sztyftami smarnymi trwała nieprzerwanie od 10.04.2014 r. strona 3/17
Fot.1. Spalinowy autobus szynowy podczas badania impedancji zestawów kołowych. aplikator sztyft smarny Fot.2. Widok aplikatora smaru stałego. strona 4/17
Fot.3. Widok sztyftu smaru stałego. 4. MIEJSCE BADAŃ Pomiary impedancji zestawów kołowych wykonano w hali przeglądów i napraw Przewozów Regionalnych w Kędzierzynie-Koźlu w dniu 21 kwietnia 2015 roku. 5. PROGRAM I PROCEDURY BADAWCZE 5.1. PROGRAM BADAŃ Badania impedancji zestawów kołowych wykonano w zakresie określonym w zamówieniu nr 2/4/15/ZW. Pomiary impedancji zestawów kołowych realizowano w oparciu o wymagania określone w punkcie 7.2.9.5 przepisów TSI [1]. Pomiary wykonano w sposób określony w instrukcji [2]. 5.2. UKŁAD BADAWCZO POMIAROWY Badania obejmowały pomiar rezystancji zestawów kołowych prądem stałym oraz pomiar impedancji zestawów kołowych prądem przemiennym o częstotliwości od 50 Hz 50 khz. Sposób pomiaru rezystancji i impedancji zestawów kołowych strona 5/17
oraz wielkość prądu pomiarowego i zakres częstotliwości były zgodne z wymaganiami określonymi w punkcie 7.2.9.5 przepisów TSI [1]. Do pomiarów rezystancji kołowego wykorzystano układ pomiarowy składający się z: zasilacza stabilizowanego typu XFR 12-100 prod. XANTREX, nr fabryczny EOO 135231, wyposażonego w wewnętrzny amperomierz do pomiaru prądu; multimetru cyfrowego (pomiar spadku napięcia na zestawie kołowym) typu DMM4020 prod. Tektronix, nr fabryczny 1607045. Pomiary impedancji w zakresie częstotliwości 50 Hz 50 khz wykonano z wykorzystaniem poniższych urządzeń i przyrządów pomiarowych: wzmacniacza mocy typu EUROPOWER EPX 4000 prod. BEHRINGER, nr seryjny S1103279ABB; generatora funkcyjnego typu AFG 3021B prod. Tektronix, nr fabryczny C030882; multimetru cyfrowego (pomiar spadku napięcia na zestawie kołowym) typu DMM4020 prod. Tektronix, nr fabryczny 1607045; oscyloskopu cyfrowego typu TPS2014 prod. Tektronix, nr fabryczny C013014; sondy prądowej AC/DC typu A622 prod. Tektronix nr fabryczny 03JJ21777D. Pomiary napięcia i natężenia prądu wykonano zgodnie z procedurami pomiarowymi PP-28 i PP-29, a rezystancję obliczano zgodnie z procedurą pomiarową PP-31. Rezystancję i impedancję kołowego R zk (Z zk ) obliczano z zależności: U R uz(z zk ) = [Ω] I pom gdzie: R zk (Z zk ) - rezystancja (impedancja) kołowego między powierzchniami tocznymi kół leżących po przeciwnej stronie; U - spadek napięcia między punktem pomiaru na powierzchniach tocznych kół leżących po przeciwnej stronie; I pom - natężenie prądu pomiarowego. strona 6/17
Widok stanowiska pomiarowego do pomiaru impedancji kołowego pokazano na Fot. 4. Fot. 4. Stanowisko pomiarowe do pomiaru rezystancji i impedancji kołowego. 6. PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Pomiary rezystancji i impedancji wykonano dla wszystkich czterech zestawów kołowych wózków napędnych autobusu szynowego SA134-012 po rocznym okresie prób eksploatacyjnych układu smarowania z wykorzystaniem smaru stałego SLB- FLS-2000. Autobusy szynowe serii SA134 nie są fabrycznie wyposażone w układ smarowania obrzeży kół. Pomiary wykonano dwukrotnie w rzeczywistym stanie powierzchni tocznej zestawów kołowych oraz po usunięciu zanieczyszczeń pochodzenia kolejowego. Pomiar impedancji wykonano metodą techniczną poprzez pomiar spadku napięcia na sondach pomiarowych wykonanych z blach miedzianych, które zostały podłożone pod zestaw kołowy. Sondy pomiarowe oddzielone były od główki szyny przekładkami izolacyjnymi wykonanymi z tekstolitu. Przed wykonaniem pomiarów sprawdzono, czy obrzeże kołowego nie dotyka do szyny. Podczas zasadniczych pomiarów strona 7/17
natężenie prądu płynącego przez zestaw kołowy wynosiło nie mniej niż 10 A. Mniejszą wartość prądu pomiarowego wykorzystano przy pomiarach kontrolnych. Widok sondy pomiarowej podczas pomiarów przedstawiono na Fot. 5. Fot. 5. Widok kołowego z sondą pomiarową. Wyniki pomiarów i obliczeń rezystancji (impedancji) zestawiono w tabelach 1 4. Na wykresach 1 i 2 zamieszczono zależność obliczonej impedancji Z i maksymalnej dopuszczalnej impedancji w funkcji częstotliwości. Maksymalne dopuszczalne wartości dla rezystancji i impedancji kołowego określono w punkcie 7.2.9.5 przepisów TSI [1]. Wynoszą one: dla rezystancji kołowego: 0,05 Ω; dla impedancji kołowego: f/100 [mω], gdzie f [Hz] jest częstotliwością prądu pomiarowego i mieści się w przedziale 0,5 40 khz. strona 8/17
Lp. 1. Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczeń rezystancji i impedancji zestawów kołowych f [khz] prąd stały autobusu szynowego SA134-012 wózek napędny nr SM 116/08. Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] 12,0 2,785 0,232 12,0 1,411 0,118 2. 0,05 11,3 16,5 1,46 11,4 15,9 1,40 3. 0,50 11,4 67,7 4,95 11,4 68,4 6,00 4. 1,00 11,3 113,3 10,03 11,4 114,3 10,02 5. 1,50 11,3 151,8 13,44 10,2 140,2 13,74 6. 2,50 11,4 234,1 20,53 11,4 240,0 21,05 7. 8,00 11,8 677,1 57,38 10,1 592,2 58,63 8. 10,00 10,5 741,8 70,65 10,3 738,8 71,73 9. 10,00 12,1 853,5 70,54 10. 10,00 8,61 608,1 70,63 11. 15,00 11,1 1154,1 103,97 11,0 1159,1 105,37 12. 20,00 11,6 1583,4 136,50 11,5 1579,1 137,31 13. 20,00 9,49 1299,7 136,95 14. 20,00 7,85 1081,8 137,81 15. 25,00 11,6 1953,1 168,37 11,6 1989,6 171,52 16. 30,00 11,3 2288,0 202,48 11,3 2336,0 206,73 17. 30,00 9,0 1841,5 204,60 18. 30,00 7,73 1564,3 202,37 19. 35,00 10,9 2568,4 235,63 10,6 2582,3 243,61 20. 40,00 10,1 2754,1 272,68 11,7 3250,4 277,81 21. 45,00 10,9 3377,6 309,87 10,8 3382,7 313,21 22. 50,00 Zestaw kołowy zewnętrzny ze sztyftami smarnymi stan rzeczywisty (po eksploatacji) 11,5 3995,5 347,43 Zestaw kołowy zewnętrzny ze sztyftami smarnymi stan po oczyszczeniu powierzchni tocznej 11,3 4030,8 356,71 strona 9/17
Lp. 1. Tabela 2. Wyniki pomiarów i obliczeń rezystancji i impedancji zestawów kołowych f [khz] prąd stały autobusu szynowego SA134-012 wózek napędny nr SM 116/08. Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] 12,0 1,774 0,148 12,0 2,704 0,225 2. 0,05 11,3 17,2 1,52 11,4 16,6 1,45 3. 0,50 11,4 69,5 4,90 11,2 67,2 4,95 4. 1,00 11,4 116,8 10,25 11,3 113,0 10,00 5. 1,50 11,4 161,5 14,17 11,2 155,3 13,86 6. 2,50 11,3 247,1 21,87 11,4 241,1 21,14 7. 8,00 10,1 637,7 63,14 11,5 698,0 60,70 8. 10,00 10,4 805,8 77,48 11,9 888,8 74,69 9. 10,00 10. 10,00 11. 15,00 11,1 1256,4 113,19 11,1 1216,0 109,55 12. 20,00 11,6 1733,2 149,41 11,5 1665,3 144,80 13. 20,00 14. 20,00 15. 25,00 11,6 2179,3 187,87 11,4 2072,2 181,77 16. 30,00 11,3 2564,0 226,90 11,3 2465,3 218,17 17. 30,00 18. 30,00 19. 35,00 10,7 2849,9 266,34 11,5 2925,1 254,36 20. 40,00 10,2 3130,6 306,92 11,7 3476,4 297,13 21. 45,00 10,9 3802,6 348,86 10,9 3658,7 335,66 22. 50,00 Zestaw kołowy wewnętrzny bez sztyftów smarnych stan rzeczywisty (po eksploatacji) 11,4 4480,7 393,04 Zestaw kołowy wewnętrzny bez sztyftów smarnych stan po oczyszczeniu powierzchni tocznej 11,3 4305,4 381,01 strona 10/17
Lp. 1. Tabela 3. Wyniki pomiarów i obliczeń rezystancji i impedancji zestawów kołowych f [khz] prąd stały autobusu szynowego SA134-012 wózek napędny nr SM 859/13. Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] 12,0 2,871 0,239 12,0 0,981 0,082 2. 0,05 11,3 15,6 1,38 10,6 14,5 1,37 3. 0,50 11,5 72,0 4,95 11,4 70,2 6,16 4. 1,00 11,1 121,8 10,98 11,3 116,1 10,27 5. 1,50 11,3 174,9 15,48 11,3 161,4 14,29 6. 2,50 11,4 277,9 24,38 11,4 250,9 22,01 7. 8,00 11,6 846,9 73,00 11,2 708,3 63,24 8. 10,00 10,4 948,6 91,21 11,6 909,0 78,36 9. 10,00 10. 10,00 11. 15,00 10,9 1486,7 136,39 10,9 1267,7 116,30 12. 20,00 11,5 2062,5 179,35 11,6 1764,6 152,12 13. 20,00 14. 20,00 15. 25,00 11,5 2594,3 225,60 11,5 2192,1 190,62 16. 30,00 11,1 3069,9 276,57 11,6 2600,4 224,17 17. 30,00 18. 30,00 19. 35,00 10,7 3479,5 325,19 11,6 3132,6 270,05 20. 40,00 11,5 4287,1 372,79 10,8 3313,6 306,81 21. 45,00 10,8 4599,9 425,92 10,9 3820,5 350,50 22. 50,00 Zestaw kołowy zewnętrzny ze sztyftami smarnymi stan rzeczywisty (po eksploatacji) 11,3 5425,0 480,09 Zestaw kołowy zewnętrzny ze sztyftami smarnymi stan po oczyszczeniu powierzchni tocznej 11,4 4499,3 394,68 strona 11/17
Lp. 1. Tabela 4. Wyniki pomiarów i obliczeń rezystancji i impedancji zestawów kołowych f [khz] prąd stały autobusu szynowego SA134-012 wózek napędny nr SM 859/13. Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] Oznaczenie kołowego I pom [A] U zest [mv] Z [mω] 12,0 1,853 0,154 12,0 0,826 0,069 2. 0,05 11,3 17,1 1,52 11,3 14,8 1,31 3. 0,50 11,4 78,0 4,90 11,2 61,2 4,95 4. 1,00 11,4 133,5 11,71 11,3 102,0 9,03 5. 1,50 11,2 183,3 16,37 11,4 140,0 12,28 6. 2,50 11,4 289,4 25,39 11,4 212,0 18,60 7. 8,00 11,2 825,3 73,69 11,6 600,7 51,78 8. 10,00 11,2 1010,6 90,24 10,8 683,1 63,25 9. 10,00 10. 10,00 11. 15,00 10,8 1459,8 135,16 11,1 1028,9 92,70 12. 20,00 11,8 2093,8 177,44 11,4 1389,3 121,87 13. 20,00 14. 20,00 15. 25,00 11,5 2567,1 223,23 11,4 1711,3 150,11 16. 30,00 11,4 3069,3 269,24 11,4 2048,2 179,67 17. 30,00 18. 30,00 19. 35,00 10,9 3442,3 315,81 10,7 2258,4 211,07 20. 40,00 11,8 4316,1 365,77 11,6 2821,3 243,22 21. 45,00 11,0 4548,2 413,47 10,9 3006,0 275,78 22. 50,00 Zestaw kołowy wewnętrzny bez sztyftów smarnych stan rzeczywisty (po eksploatacji) 11,6 5420,6 467,29 Zestaw kołowy wewnętrzny bez sztyftów smarnych stan po oczyszczeniu powierzchni tocznej 11,3 3514,0 310,97 strona 12/17
500 zestaw zewnętrzny ze sztyftami - stan rzeczywisty zestaw zewnętrzny ze sztyftami - po oczyszceniu impedancja maksymalna wg TSI zestaw wewnętrzny bez sztyftów - stan rzeczywisty zestaw wewnętrzny bez sztyftów - po oczyszczeniu impedancja [mω] 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 częstotliwość [khz] Wykres 1. Zależność obliczonej impedancji Z i maksymalnej dopuszczalnej impedancji w funkcji częstotliwości wózek napędny nr SM 116/08. strona 13/17
500 zestaw zewnętrzny ze sztyftami - stan rzeczywisty zestaw zewnętrzny ze sztyftami - po oczyszceniu impedancja maksymalna wg TSI zestaw wewnętrzny bez sztyftów - stan rzeczywisty zestaw wewnętrzny bez sztyftów - po oczyszczeniu impedancja [mω] 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 częstotliwość [khz] Wykres 2. Zależność obliczonej impedancji Z i maksymalnej dopuszczalnej impedancji w funkcji częstotliwości wózek napędny nr SM 859/13. strona 14/17
Autobus szynowy SA134-012 wyposażony jest w hamulec tarczowy, stąd powierzchnie toczne kół nie są czyszczone w procesie hamowania tak jak w systemie hamulca klockowego. Pomiary po zakończeniu prób eksploatacyjnych wykonano dla zestawów kołowych bez oczyszczania powierzchni tocznej kół, aby ocenić ewentualny wpływ smaru stałego wprowadzanego na obrzeże koła. Pomiary te powtórzono dla powierzchni tocznych kół starannie oczyszczonych z osadów powstałych w wyniku długotrwałej eksploatacji. Obserwowany wzrost rezystancji oraz impedancji zestawów kołowych na koniec prób eksploatacyjnych nie jest spowodowany stosowaniem smaru stałego do smarowania obrzeży kół, gdyż występuje na wszystkich zestawach kołowych, także tych nie wyposażonych w sztyfty smarne. Wzrost ten wynika z pokrycia powierzchni tocznej koła różnymi drobnymi zanieczyszczeniami, występującymi w środowisku kolejowym. Zanieczyszczenia te nie są w sposób naturalny usuwane z powierzchni tocznej koła, co ma miejsce w pojazdach wyposażonych w hamulec klockowy. Analiza wyników zamieszczonych w tabelach 1 4 oraz na wykresach 1 i 2 zależności impedancji w funkcji częstotliwości dowodzą spełnienia wymagań przepisów TSI [1] dla rezystancji i impedancji zestawów kołowych spalinowego autobusu szynowego typu SA134. Rezystancja zestawów kołowych i impedancja dla całego sprawdzanego zakresu częstotliwości są wyraźnie niższe od wartości dopuszczalnych. Zastosowanie sztyftów smarnych typu SLB-FLS-2000 do smarowania obrzeży kół nie ma negatywnego wpływu na rezystancję i impedancję zestawów kołowych. Po okresie rocznej eksploatacji autobusu szynowego SA134-012 służby techniczne Użytkownika sporządziły ocenę sztyftów smarnych SBL-FLS-2000, w której nie zgłoszono zastrzeżeń do zastosowanego systemu smarowania obrzeży kół i podkreślono korzyści wynikające ze stosowania tego typu smaru. Kopię pisma nr PRST-6210/24/15 załączono do niniejszego raportu. strona 15/17
Zamawiający (firma PROMOCJA) przedstawił opinie innych użytkowników różnych pojazdów szynowych, w których zastosowano i eksploatowano sztyfty ze smaru stałego SBL-FLS-2000. Opinie te są również pozytywne bez wskazania zastrzeżeń do ich stosowania. Kopie otrzymanych ocen pisemnych także załączono do niniejszego raportu. 7. PODSUMOWANIE WYNIKÓW BADAŃ Zamieszczony w raporcie zakres badań jest zgodny z zamówieniem a zawarte w niniejszym opracowaniu wyniki pozwalają dokonać oceny wpływu smaru stałego typu SLB-FLS-2000 na rezystancję i impedancję zestawów kołowych. Wyniki pomiarów oraz ich szczegółowa ocena zostały zawarte w punkcie 6 niniejszego raportu. Poniżej (w sposób syntetyczny) przedstawiono, wynikające z tej oceny wnioski: 1. Wyniki pomiarów i obliczeń zamieszczone w tabelach oraz na wykresach zależności impedancji w funkcji częstotliwości dowodzą spełnienia wymagań przepisów TSI [1] dla rezystancji i impedancji zestawów kołowych spalinowego autobusu szynowego typu SA134. 2. Rezystancja zestawów kołowych na koniec prób eksploatacyjnych wynosiła maksymalnie 0,239 mω i była zdecydowanie niższa od dopuszczalnej w przepisach TSI [1] wartości 50 mω. 3. Impedancja dla całego sprawdzanego zakresu częstotliwości dla wszystkich zestawów kołowych na koniec prób eksploatacyjnych spełnia wymagania przepisów TSI [1] i jest wyraźnie niższa od wartości dopuszczalnych. 4. Stosowanie smaru stałego typu SLB-FLS-2000 do smarowania obrzeży kół pojazdów szynowych nie spowodowało obniżenia własności elektrycznych zestawów kołowych. Własności te są istotne dla właściwej współpracy pojazdu szynowego z urządzeniami sterowania ruchem kolejowym, działającymi poprzez zwieranie toków szynowych przez zestaw kołowy pojazdu. strona 16/17
8. DOKUMENTY ODNIESIENIA [1] 2012/88/UE Decyzja Komisji Wspólnot Europejskich z dnia 25 stycznia 2012 r. (C(2012) 172) w sprawie technicznej specyfikacji interoperacyjności w zakresie podsystemów Sterowanie transeuropejskiego systemu kolei; [2] INSTRUKCJA wykonywania pomiarów impedancji zestawów kołowych, IPS TABOR, Poznań czerwiec 2011. 9. ZAŁĄCZNIKI Zał. nr 1 Pismo Przewozy Regionalne w Opolu znak PRST-6210/24/15 Zał. nr 2 Pismo DB SCHENKER w Katowicach z dnia 14.08.2014 r. Zał. nr 3 Pismo Przewozy Regionalne w Poznaniu znak PBU3b-6213-349/2014 Zał. nr 4 Oświadczenie Freightliner PL w Warszawie z dnia 20.02.2015 r. Zał. nr 5 Pismo PKP CARGO w Krakowie znak CCTP1b-612-6/2014 strona 17/17
Zał. nr 1 do strona 1/1
Zał. nr 2 do strona 1/1
Zał. nr 3 do strona 1/1
Zał. nr 4 do strona 1/1
Zał. nr 5 do strona 1/2
Zał. nr 5 do strona 2/2