Тормозные и тягово-энергетические испытания

Основной целью тормозных испытаний является проверка тормозной эффективности вагона при движении с различными скоростями в порожнем и груженом состоянии. По результатам тормозных испытаний оценивают условия безопасности движения вагонов и допустимые скорости их движения. Тормозным ис­пытаниям подвергают все вновь строящиеся вагоны, у которых имеются отличительные конструктивные особенности тормозного оборудования. В общем случае тормозные испытания можно разделить на два вида испытаний: стационарные и поездные (динамические).

При стационарных испытаниях обычно определяют и прове­ряют следующее: плотность воздухопроводов тормозной системы; особенности кинематики рычажной передачи при имитации новых и изношенных тормозных колодок и колес; время наполнения

 

361

тормозных цилиндров; время отпуска тормозов; выход штока тормозных цилиндров; давления воздуха в тормозном цилиндре, резервуарах и тормозной магистрали; стабильность работы регу­лятора рычажной передачи, авторежима, стояночного или руч­ного тормоза; КПД рычажной передачи и т. д.

При наличии в тормозных системах вагонов электромехани­ческих и других специальных устройств (электромагнитного тормоза, электровоздухораспределителя, соленоидного тормоза, срывного клапана и т. п.) при стационарных испытаниях опре­деляют их работоспособность, силу тока и напряжение или дру­гие параметры, при которых обеспечивается нормальная работа этих устройств. После стационарных испытаний, установивших удовлетворительную работоспособность тормозов, проводят по­ездные испытания, главная задача которых — оценка тормоз­ной эффективности и надежности тормозного оборудования при движении вагона. Экспериментально длины тормозных путей несамоходных вагонов определяют методом «бросания» или при испытаниях их в сцепе.

В первом случае разогнанный до заданной скорости испытуе­мый вагон в момент начала торможения автоматически отцепляют от локомотива, и вагон продолжает самостоятельное движение до остановки. Длина пути, пройденного вагоном от момента отцепки до полной остановки, и будет фактическим тормозным путем. В тех случаях, когда метод «бросания» неосуществим, так как требует специального участка пути, испытуемый вагон ставят в опытный сцеп из локомотива, опытного вагона и вагона-лаборатории, а затем проводят торможение сцепа с заданной ско­рости тормозными средствами только испытуемого вагона без его отцепки. При этом замеряют тормозной путь сцепа, а по соот­ношению весов испытуемого вагона и всего сцепа определяют пересчетом тормозной путь опытного вагона.

При динамических тормозных испытаниях самоходных ва­гонов последние самостоятельно разгоняются до заданной ско­рости и тормозят до остановки. Тормозной путь равен длине пути, пройденного вагоном (поездом) с момента начала торможе­ния до полной остановки. Для повышения точности эксперимента и исключения случайных факторов при динамических тормозных ис­пытаниях необходимо использовать не один опытный вагон, а нес­колько вагонов одного типа. Это обеспечивает осреднение фактиче­ских величин коэффициента трения тормозных колодок и основ­ного удельного сопротивления. Коэффициенты трения зависят от скорости, поэтому динамические тормозные испытания ваго­нов проводят для всего диапазона скоростей движения испытуе­мого вагона, повторяя каждый опыт не менее 3 раз. При наличии в вагоне нескольких видов тормозов (пневматического, электри­ческого и электромагнитного) длину тормозного пути определяют при действии каждого тормоза отдельно, а затем при их совмест­ном действии.

 

362

В процессе динамических тормозных испытаний определяют следующие параметры: время и путь подготовки тормозов от подачи сигнала торможения до появления тормозного эффекта; время и путь торможения, при которых действует тормозное уси­лие; полный тормозной путь от момента подачи сигнала тормо­жения до полной остановки; давления воздуха в тормозном ци­линдре, запасном резервуаре и тормозной магистрали; усилия в элементах рычажной передачи; выход штока тормозного цилиндра; силы тока и напряжения питания электрических тормозных устройств; моменты срабатывания противогазных устройств и др.

Динамические тормозные испытания обычно проводят на пря­мых горизонтальных участках пути с порожними и гружеными вагонами, выполняя режимы служебного и экстренного тормо­жения. Эффективность электрического торможения как реостат­ного, так и рекуперативного, обычно проверяют одновременно с тягово-энергетическими испытаниями моторных вагонов.

Для вагонов электроподвижного состава (вагонов метропо­литена, трамвая и электропоездов) большое значение имеет опре­деление и проверка в натурных условиях их тягово-энергетиче-ских характеристик, скоростных и тормозных параметров, вре­мени сборки электрических схем и срабатывания аппаратов, их коммутационных свойств, нагрева и устойчивости работы эле­ментов тягового оборудования и других параметров.

В общем случае при тягово-энергетических испытаниях ва­гонов электроподвижного состава определяют следующие пара­метры:

установившуюся скорость движения вагона или поезда в по­рожнем состоянии и с максимальной нагрузкой на горизонталь­ном участке пути при всех ходовых позициях контроллера;

наибольшую скорость при максимальной нагрузке на расчет­ном подъеме;

время и длину пути разгона до максимальной скорости на характерных профилях при максимальной и номинальной нагруз­ках, а также скорости выхода вагона (поезда) в режим работы по автоматической характеристике тяговых электродвигателей;

ускорения при разгоне на горизонтальном пути с момента включения тяговых двигателей до выхода на автоматическую характеристику, а также при каждой ступени ослабления магнит­ного поля двигателей и среднее значение от момента пуска до достижения конструкционной или заданной скорости движения;

напряжения и силы тока, потребляемого тяговыми электро­двигателями при различных схемах их соединения, различных ходовых позициях и пуске порожнего и груженого вагонов;

расход электроэнергии при тяговом режиме порожнего и груженого вагонов;

длины тормозных путей порожнего и груженого вагонов, начиная с различной скорости начала торможения при экстрен­ном и служебном торможении;

 

 

363

замедления (максимальные и средние) при всех видах тормо­жения на горизонтальном участке для порожнего и груженого вагонов;

влияние изменения напряжения в контактной сети, а также пульсации тока в контактной сети и цепи тяговых двигателей на тяговые и тормозные параметры вагона при различных режи­мах разгона и торможения;

класс коммутации тяговых электродвигателей при максималь­ных нагрузках в режимах ослабленного и полного магнитного поля, а также при переходных процессах в период пуска и тор­можения вагонов;

температуру нагрева элементов тягового и вспомогательного электрооборудования (обмоток и коллекторов тяговых двигателей, индуктивных шунтов, резисторов и т. п.) при часовом и длитель­ном режимах работы;

силу тока и напряжение при электрическом (рекуперативном и реостатном) торможении на двигателях, работающих в гене­раторном режиме;

рекуперируемую электроэнергию в зависимости от скорости движения вагона и напряжения потребителя;

характер переходных электромагнитных процессов в эле­ментах электрической схемы вагона;

безопасность движения вагонов при возможных неисправно­стях отдельных приборов, аппаратов или узла электрообору­дования и т. д.

При тягово-энергетических испытаниях вагонов электропод­вижного состава, оборудованных системами автоматизирован­ного управления движением поезда, автоматического регулирова­ния скорости, системами резервного пуска и т. п., дополнительно определяют взаимодействия этих систем между собой, с электро­тяговым оборудованием вагона и с устройствами СЦБ. При под­готовке и проведении тягово-энергетических испытаний особое внимание обращают на соблюдение правил безопасности. Во время испытаний многие приборы соединены с силовыми цепями электрооборудования вагонов и представляют собой источник повы­шенной электроопасности для персонала. Для обеспечения безо­пасности всех участников испытаний необходимо строго соблю­дать специальные технические и организационные мероприятия.

Тягово-энергетические испытания вагонов электроподвиж­ного состава представляют собой достаточно сложные научно-экспериментальные исследования. Поэтому применяемая для их проведения аппаратура должна иметь высокий класс точности и широкий диапазон частот. Измерительные цепи и регистрирую­щая аппаратура должны исключать влияние электромагнитных и других помех. Применяемую при тягово-энергетических и тормозных испытаниях аппаратуру приспособляют для возмож­ности использования автоматизированных способов обработки получаемых экспериментальных данных.

 

364

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЙ

Общая цель эксплуатационных испытаний — проверка пра­вильности проектных решений, достоверности принятых допу­щений при теоретических расчетах и предшествующих видах испытаний. Эксплуатационным испытаниям подвергают опыт­ные образцы или опытно-промышленные партии вагонов. По установившейся практике эксплуатационные испытания вагонов проводят в нормальных общесетевых условиях, на специальных замкнутых маршрутах и на экспериментальных полигонах. При общесетевой эксплуатации вагонов показатели их фактической работоспособности определяют по отчетным материалам соответ­ствующих служб или организуют осмотры при фиксации случаев отцепок вагонов из поезда, при изучении их состояния во время плановых видов ремонта, а также при выборочном освидетель­ствовании вагонов в поездах.

В процессе анализа информации о неисправностях имеют место трудности, особенно при определении причин и условий возникновения неисправностей. Трудности обусловлены тем, что диапазон воздействий на вагон при общесетевой эксплуатации очень широк. Последнее относится в большей мере к грузовым вагонам, однако имеются трудности организации эксплуатацион­ных общесетевых испытаний и для пассажирских вагонов. Эти вагоны имеют депо приписки, но условия их эксплуатации на отдельных постоянных маршрутах нельзя распространять на всю сеть железных дорог (различное состояние пути, разные скорости движения, загруженность, климатические условия и т. д.).

Перечисленные факторы приводят к большому разбросу по­лучаемых данных при невысокой их достоверности. Влияние раз­броса данных эксплуатационных испытаний опытных вагонов и их узлов в общесетевых условиях можно компенсировать уве­личением количества испытуемых объектов и применением ста­тистических методов обработки результатов. Однако это требует материальных затрат и часто приводит к удлинению сроков внедрения образцов новой техники. В то же время данные осмот­ров, наблюдений и отчетные сведения МПС и других потребите­лей о работе вагонов эксплуатируемого парка очень полезны для оценки надежности вагонов серийного выпуска и обоснова­ния рекомендаций по их совершенствованию.

При эксплуатационных испытаниях на специальных замкнутых маршрутах опытные вагоны постоянно находятся под наблюдением выделенного персонала, который систематически регистрирует показатели работ вагонов и фиксирует время появления, вид и характер возникновения неисправностей. Анализируя резуль­таты эксплуатационных испытаний, полученные в опытных мар­шрутах, обращают внимание на степень соответствия условий этих испытаний общесетевым или заданным условиям. Еще в боль-

 

 

365

шей мере эти обстоятельства необходимо учитывать при испыта­ниях на экспериментальных полигонах. Например, эксплуата­ционные пробеговые испытания вагонов часто проводят на Опыт­ном кольце ЦНИИ МПС (ст. Щербинка), где вагоны работают с постоянной загрузкой, путевое хозяйство находится в лучшем состоянии, чем среднесетевое, режим вождения поездов по кольцу практически исключает соударения вагонов, движение проис­ходит непрерывно по кривому пути, отсутствуют воздействия на вагон погрузочно-разгрузочных механизмов и т. д. Следова­тельно, испытания вагонов на экспериментальном кольце поз­воляют оценить главным образом только работу ходовых частей.

Характерной чертой эксплуатационных испытаний является их длительность. В обычных условиях они продолжаются 6— 8 месяцев, а иногда год и более. Такая продолжительность необ­ходима для определения надежности вагонов и их узлов с учетом влияния погодно-климатических факторов, коррозии и т. п.

Если эксплуатационные испытания проводят с целью опре­деления показателей надежности, то их можно ускорить уве­личением повторяемости действия эксплуатационных нагрузок и характерных их сочетаний или повышением прикладываемых нагрузок. Например, изучать воздействие на грузовые вагоны накладного вибратора, используемого при разгрузке, можно при специально организованных испытаниях в течение несколь­ких дней, что в 500—600 раз ускоряет получение результатов по сравнению с испытаниями в нормальных эксплуатационных условиях. Большое значение имеет достоверность пересчета ре­зультатов ускоренных испытаний в показатели нормальной экс­плуатации. При отсутствии обоснованных методов пересчета следует применять способ сравнительных испытаний, когда в иден­тичных условиях исследуют работу новой конструкции при не­посредственном сопоставлении ее с конструкцией, по которой уже имеются результаты многолетнего опыта эксплуатации.

Важной задачей эксплуатационных испытаний грузовых ва­гонов является определение функциональной пригодности кон­струкции вагона, удобства обслуживания при выполнении по­грузочно-разгрузочных и ремонтных работ с использованием механизации, а также проверка выполнения требований техники безопасности и т. д. При эксплуатационных испытаниях пассажир­ских вагонов обращают внимание на эргономические и эстети­ческие характеристики вагона.