Оценка эффективности тормозов подвижного состава

/ Литература / Автоматические тормоза подвижного состава / Оценка эффективности тормозов подвижного состава

При разработке новых тормозных приборов или оценке существующих важно установить степень их совершенства, определить тормозную эффективность подвижного состава и допустимые условия его эксплуатации. Широко употребляемый в тормозной практике термин «тормозная эффективность» не имеет количественного измерения, а подразумеваемая при этом длина тормозного пути неоднозначна, так как зависит от множества дополнительных факторов: скорости торможения, уклона, типа тормозных колодок, их нажатия и т.д.

Косвенные показатели тормозной эффективности: расчетный тормозной коэффициент и удельная тормозная сила - ориентированы на оценку только максимальных тормозных параметров без учета динамики их изменения и дают лишь приближенную характеристику степени совершенства тормозных устройств. Например, тормозные пути грузового порожнего и пассажирского поезда, оборудованные чугунными тормозными колодками, с одинаковым расчетным тормозным коэффициентом 0,6 на площадке при пневматическом торможении со скорости 80 км/ч составляют соответственно 520 и 430 м, различаясь, таким образом, на 21 %.

В связи с этим вводится интегральный показатель - коэффициент использования сцепления [23]. Графически он может быть представлен соотношением площадей зависимостей изменения тормозных сил и сил сопротивления движению поезда (или отдельного колеса) к потенциальным силам сцепления колес с рельсами в соответствии с рис. 9.1 и выражением (9.3)

где Вт(1) - тормозная сила поезда (колеса) как функция времени i;

1У(1) - сила сопротивления движению, возникающая между колесами и рельсами как функция 1;

/*сц(') - потенциальная (табличная) сила сцепления колес как функция 1.

Пренебрегая незначительными силами сопротивления движению \У((), выражение (9.3) можно преобразовать следующим образом

(9.3)

Рис. 9.1. Зависимости к обоснованию коэффициента использования сцепления: л - начало торможения. 1, - остановка Таким образом, в обобщенном виде коэффициент п^, находится, если известны три других параметра: 6р - расчетный тормозной коэффициент, г)в - коэффициент темпа роста тормозного нажатия и Г)^ - коэффициент отношения трения к сцеплению, следующим образом

Первый из сомножителей равен его максимальному расчетному значению. Второй при наполнении ТЦ в соответствии с таблицами [24] достаточно точно можно аппроксимировать экспонентой по формуле Расчетные коэффициенты трения колодок ср^ (3.10) и сцепления колес с рельсами для грузового угк и пассажирского у" подвижного состава определяются, исходя из следующих выражений

где Z, г, у - коэффициенты.

Для некоторых часто эксплуатируемых типов подвижного состава с различными темпами тормозного нажатия, загрузкой вагонов и материалом тормозных колодок два последних коэффициента формулы (9.4) представлены на рис. 9.2, 9.3.

Рис. 9.2. Зависимости коэффициента темпа роста тормозного нажатия: 1 - пассажирский поезд с ЭПТ, а - 1; 2 - пассажирский поезд на пневматическом управлении, а = 0,2; 3 - грузовой короткий поезд до 500 м, а = 0,15; 4 - грузовой длинный поезд до 1600 м, а = 0,07
Рис. 9.3. Зависимости коэффициента отношения трения к сцеплению при остановочном торможении: 1. 2, 3 - при композиционных колодках соответственно грузового поезда с осевыми нагрузками 210,60 кН и пассажирского поезда; 4, 5,6 - то же для чугунных тормозных колодок

Анализ приведенных зависимостей показывает, что коэффициент л<рЛ|» при композиционных тормозных колодках в 2-3 раза выше, чем при чугунных, и растет, в отличие от последних, при повышении скорости движения. Кроме того, для пассажирских вагонов этот показатель ниже, чем для грузовых, с ростом загрузки которых он увеличивается. Таким образом, эффективность реализации сцепления во всем диапазоне скоростей без дополнительных регулирующих устройств можно повысить в основном за счет применения более совершенных тормозных колодок из специальных материалов и увеличения темпов изменения тормозного нажатия, одновременно обеспечивающих удовлетворительную продольную динамику в поездах.

Исследованиями коэффициента использования сцепления , проведенными на ПЭВМ для различных условий эксплуатации, установлены его оптимальные значения для допустимых скоростей движения и максимальных значений осваиваемого спуска, представленные на рис. 9.4 и 9.5. Из них, в частности, следует, что для безопасного движения со скоростью 200 км/ч или эксплуатации подвижного состава на спусках до 90 %о необходимо обеспечить его такими тормозными системами, которые позволяют реализовать коэффициент использования сцепления равный 0,82. Последовательный рост этого параметра осуществляется переходом от ступенчатого (СТ) к полному служебному (ПСТ), а затем экстренному (ЭТтап) торможению, применением типовых, а затем модернизированных (ЭТМ0Д) ВР и электропневматических (ЭПТ) тормозов, использованием грузовых авторежимов (АР) и противоюзных регуляторов (ПЮ) и т.д.

Используя полученный интегральный критерий, можно по отдельным контрольным параметрам при создании новых тормозных систем и устройств уже на стадии проектирования спрогнозировать граничные условия их эксплуатации или оптимизировать характеристики. Наконец, интегральные свойства этого критерия позволяют рассчитать универсальные номограммы длин тормозных путей поездов всех категорий, зависящие только от величины уклона (рис. 9.6). Это в Рис. 9.4. Допустимые значения скорости движения по степени использования сцепления при торможении

несколько раз уменьшает требуемое количество номограмм и позволяет для получения желаемой эффективности торможения варьировать не только тормозным нажатием, как ранее, но и такими параметрами, как темп роста давления в ТЦ, материал тормозных колодок и т.д.

⇐ | Обеспеченность поезда тормозными средствами и условия его выхода на перегон | | Автоматические тормоза подвижного состава | | Расчет длины тормозного пути | ⇒