Наскоро имах възможността да присъствам на пълно изпитване на противоповличаща система, извършено на подобен изпитателен стенд. Видяното беше изключително интересно и още веднъж ми показа колко сложна е връзката между пневматичната спирачна система, управлението и реалното сцепление между колелото и релсата.
През следващите няколко седмици предстои и на мен да конструирам и изградя подобен изпитателен стенд. Именно тази предстояща работа ме накара да разгледам по-подробно принципа на действие, възможностите за изпитване и начина, по който подобно съоръжение може да бъде използвано за настройване и оптимизация на противоплъзгащата система.
Именно поради тази причина реших да споделя и да обясня малко по-подробно как работи подобен изпитателен стенд, какво можем да изследваме чрез него и защо той е толкова важен при настройването на противоплъзгащата система.
При спиране на железопътно превозно средство най-важният фактор не е само силата, с която спирачката може да притисне колелото. От съществено значение е и сцеплението между колелото и релсата. Когато това сцепление намалее, прекомерното спирачно усилие може да доведе до приплъзване на колелото, а при неблагоприятни условия – до неговото блокиране.
Именно за предотвратяване на това явление се използва противоплъзгащата система.
На изображението е показан реален изпитателен стенд, предназначен за изпитване, настройване и оптимизация на такава система. Стендът позволява работата на спирачната система да бъде изследвана при различни условия, включително при значително намалено сцепление между колелото и релсата.
Европейският стандарт EN 15595 определя изискванията за приемане и одобряване на противоплъзгащите системи, както и методите за тяхното изпитване и оценка. :contentReference[oaicite:0]{index=0}
Защо е необходима противоповличаща система
При нормално сухо състояние на релсата между колелото и релсата може да се предаде значително спирачно усилие. При дъжд, влага, листа, замърсяване или други неблагоприятни условия обаче наличното сцепление може рязко да намалее.
Ако спирачното усилие остане непроменено, колелото започва да се върти по-бавно, отколкото съответства на действителната скорост на превозното средство. Получава се приплъзване.
При продължаващо приплъзване могат да възникнат няколко проблема:
- увеличаване на спирачния път;
- образуване на плоски участъци върху бандажа на колелото;
- повишено натоварване на колелото и релсата;
- влошаване на качеството на движението;
- необходимост от последващ ремонт или обработка на колелото.
Затова задачата на противоплъзгащата система не е просто да „изключи“ спирачката при приплъзване. Тя трябва да използва възможно най-пълно наличното сцепление, като временно намалява и след това възстановява спирачното усилие. Именно такъв принцип е заложен и в европейските изисквания. :contentReference[oaicite:1]{index=1}
Какво представлява изпитателният стенд
Изпитателният стенд е съоръжение, което позволява поведението на противоплъзгащата система да бъде изследвано в контролирана среда.
Вместо всички изпитвания да се извършват непосредствено върху движещ се влак, на стенда могат да бъдат възпроизведени различни режими на работа на спирачната система и различни условия на сцепление.
Това е особено важно при разработване и настройване на системата. Изпитването върху реален железопътен състав е сложно, скъпо и зависи от множество външни фактори. При стендово изпитване условията могат да бъдат зададени, повторени и сравнени.
Съвременните изпитателни съоръжения могат да съчетават реални пневматични и електронни компоненти с компютърно моделиране на движението на превозното средство. Така управляващата апаратура работи с реални сигнали и реална спирачна система, докато компютърният модел възпроизвежда поведението на колелата, осите и превозното средство. :contentReference[oaicite:2]{index=2}
Какво се вижда на стенда
На снимката се вижда сложна пневматична система, изградена върху метална конструкция.
В горната част са разположени различни управляващи и измервателни елементи, а в долната – няколко спирачни цилиндъра и свързаните с тях пневматични вериги.
Особено характерни са:
- множество пневматични разпределителни елементи;
- спирачни цилиндри;
- въздушни резервоари;
- измервателни уреди за налягане;
- пневматични тръбопроводи и гъвкави връзки;
- изпускателни и управляващи устройства;
- измервателни точки;
- електрически връзки към управляващата и измервателната система.
Тази конструкция позволява различните елементи да бъдат свързвани и изпитвани в определени комбинации.
Важно е да се отбележи, че видимите компоненти не трябва да се разглеждат като отделни части, работещи независимо една от друга. Те са част от цялостна изпитателна система, чрез която се изследва реакцията на спирачката при точно определени условия.
Как се възпроизвежда приплъзването
Основната трудност при изпитването на противоплъзгаща система е да се създаде достоверно условие на намалено сцепление.
При реално движение това може да се случи например при мокра релса или при наличие на замърсяване между колелото и релсата.
При стендово изпитване подобно условие може да бъде възпроизведено чрез математически модел. На системата се задават параметри, описващи движението на превозното средство, скоростта на колелата, сцеплението и поведението на спирачната система.
Компютърният модел изчислява как би се държало превозното средство при зададените условия и подава съответните сигнали към изпитваната противоплъзгаща система.
В същото време реалната пневматична система реагира на командите.
Получава се затворен процес:
условие на сцепление → откриване на приплъзване → намаляване на спирачното усилие → възстановяване на въртенето на колелото → повторно увеличаване на спирачното усилие.
Този процес може да бъде повторен многократно при различни условия.
Какво се измерва
При изпитванията не е достатъчно само да се установи дали колелото е блокирало или не.
Изследва се цялото поведение на системата.
Сред основните показатели са:
- скоростта на колелото;
- скоростта на превозното средство;
- степента и продължителността на приплъзването;
- налягането в спирачните цилиндри;
- времето за намаляване на спирачното усилие;
- времето за възстановяване на спирачното усилие;
- спирачният път;
- забавянето на превозното средство;
- разходът на сгъстен въздух;
- натоварването и възможното увреждане на колелата.
При оценката се разглежда и доколко противоплъзгащата система успява да използва наличното сцепление, без да допуска продължително приплъзване.
Европейският стандарт включва изисквания към спирачния път, границите на приплъзване, повредите на релсата и колелата, максималното забавяне и разхода на въздух. :contentReference[oaicite:3]{index=3}
Оптимизация на противоплъзгащата система
Една добре работеща противоплъзгаща система трябва да намери правилния баланс.
Ако спирачното усилие се намалява прекалено рано и прекалено силно, колелото ще бъде надеждно защитено от блокиране, но спирачният път може да се увеличи ненужно.
Ако намаляването на усилието се извършва твърде късно, може да се получи продължително приплъзване и увреждане на колелото.
Следователно настройването на системата представлява търсене на подходящата последователност и продължителност на намаляване и възстановяване на спирачното усилие.
Точно тук изпитателният стенд има голямо предимство.
Един и същ режим може да бъде повторен многократно. След промяна на параметрите изпитването се повтаря и резултатите се сравняват. По този начин постепенно се достига до настройка, която използва по-добре наличното сцепление.
Изпитване при ниско сцепление
Ниското сцепление между колелото и релсата е един от най-важните режими при изпитване на противоплъзгаща система.
При добро сцепление дори сравнително голямо спирачно усилие може да бъде предадено без значително приплъзване. При ниско сцепление обаче границата се достига много по-бързо.
Именно при тези условия се проявява качеството на управлението.
Системата трябва достатъчно бързо да установи промяната в поведението на колелото и да намали спирачното усилие. След възстановяване на въртенето тя трябва отново да увеличи усилието, без да предизвика ново продължително приплъзване.
Изпитателните методи по EN 15595 включват както изпитвания върху железопътно превозно средство, така и изпитвания в симулационна среда. Стандартът предвижда и специални изпитвания при продължително ниско сцепление. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
Предимството на стендовите изпитвания
Стендовото изпитване не заменя напълно изпитването на реален железопътен състав. Двете имат различно предназначение.
Стендът позволява:
- бързо повторение на определен режим;
- контролирано изменение на параметрите;
- изпитване на различни настройки;
- откриване на проблеми още преди изпитването на път;
- подробно измерване на наляганията и реакциите на пневматичната система;
- намаляване на броя на необходимите изпитвания върху реален състав.
Това прави стенда особено ценен при разработване, настройване и проверка на противоплъзгащи системи.
От стенда към реалния влак
След успешното изпитване в контролирана среда системата трябва да бъде проверена и при реални условия.
Причината е очевидна – реалният железопътен състав е значително по-сложен. Влияние оказват масата на превозното средство, разпределението на товара, състоянието на колелата и релсите, пневматичната система, характеристиките на спирачните накладки или калодки, скоростта и действителните условия на сцепление.
При изпитване върху железопътен път условията на сцепление могат да бъдат понижени контролирано, включително чрез използване на подходящи вещества върху релсата. Такива изпитвания се използват за проверка на поведението на противоплъзгащата система при реално движение. :contentReference[oaicite:5]{index=5}
Затова стендовото изпитване трябва да се разглежда като важна част от цялостния процес, а не като пълна замяна на изпитването върху железопътен състав.
Може да ви е интересно още: Защита от преплъзване на колелата (WSP)
Заключение
Показаният на снимката стенд е пример за съвременен подход към изпитването и оптимизацията на противоплъзгащите системи на железопътни превозни средства.
Неговата основна задача е да позволи контролирано възпроизвеждане на различни режими на спиране и условия на сцепление, като едновременно се наблюдава поведението на реалната спирачна апаратура.
Най-важното предимство е възможността едно и също изпитване да бъде повторено при различни настройки. Това позволява да се установи не само дали системата предотвратява блокирането на колелото, а колко ефективно използва наличното сцепление.
В крайна сметка добрата противоплъзгаща система трябва да постигне две цели едновременно – да предпази колелото от продължително приплъзване и да позволи използването на възможно най-голямата част от наличното сцепление за ефективно спиране.
Именно затова подобни изпитателни стендове са важен инструмент при разработването, настройването и приемането на съвременни железопътни спирачни системи.