Szakmai nap február r 7. Zrt. Magyar Államvasutak. Szolgáltat. stabilitása sa. a pálya-jármű kölcsönhatás kérdéskörének tükrében

Átírás

1 213. február r 7. Magyar Államvasutak Zrt. Vasúti MérnM Vasúti jármj rművek keresztfutás-stabilit stabilitása sa a pályap lya-jármű kölcsönhatás kérdéskörének tükrt krében Kemény Dániel D György fejlesztőmérn rnök 1

2 213. február r 7. Kötöttpályás s jármj rmű mozgása 1. közelítés: az érintkező kerék-sín felületek teljesen simák, a pálya és a teljes jármű merev, a jármű súlypontja a pálya által előírt vonal mentén mozog (menetdinamika) 2. közelítés: a sínfelületen kis egyenetlenségek vannak, a jármű fő elemei (kerékpárok, forgóvázak, szekrények/alvázak) egymás közti és a sínnel való kapcsolata rugalmas és csillapított, jármű-elemek minden irányban kis amplitúdójú lengőmozgást végezhetnek (futásdinamika) 2

3 213. február r 7. Kötöttpályás s jármj rmű mozgása 1. közelítés: az érintkező kerék-sín felületek teljesen simák, a pálya és a teljes jármű merev, a jármű súlypontja a pálya által előírt vonal mentén mozog (menetdinamika) 2. közelítés: a sínfelületen kis egyenetlenségek vannak, a jármű fő elemei (kerékpárok, forgóvázak, szekrények/alvázak) egymás közti és a sínnel való kapcsolata rugalmas és csillapított, jármű-elemek minden irányban kis amplitúdójú lengőmozgást végezhetnek (futásdinamika) A futásdinamika legfontosabb területei: siklásbiztonság, vágányterhelés, keresztfutás-stabilitás, utazási komfort 3

4 213. február r 7. Keresztfutás-stabilit stabilitás Kúpos kerékprofil: vasúti járművek differenciálműje, ívben futáskor nem a futókörsugár-különbség 4

5 213. február r 7. Keresztfutás-stabilit stabilitás Kúpos kerékprofil: vasúti járművek differenciálműje, ívben futáskor nem a futókörsugár-különbség Egyenes pályán keresztirányú kitérítés hatására nem futókörsugár-különbség => visszatérítő hatás => keresztirányú lengőmozgás (kígyózás) 5

6 213. február r 7. Keresztfutás-stabilit stabilitás Kúpos kerékprofil: vasúti járművek differenciálműje, ívben futáskor nem a futókörsugár-különbség Egyenes pályán keresztirányú kitérítés hatására nem futókörsugár-különbség => visszatérítő hatás => keresztirányú lengőmozgás (kígyózás) A tisztán geometriai hatást rugózások, csillapítások, súrlódások, tehetetlenségek dinamikus erőhatásai módosítják Egy pályagerjesztés után keletkező kígyózómozgás vagy csillapodik (stabil keresztfutás) vagy felerősödik (instabil keresztfutás) Folyamatos véletlenszerű pályagerjesztésnél stabil keresztfutás: véletlenszerű; instabil keresztfutás: szabályos kígyózás Tapasztalat: adott pálya és adott jármű esetén az instabil keresztfutás egy bizonyos sebesség felett lép fel (kritikus sebesség) 6

7 213. február r 7. Futásstabilit sstabilitás és s pályap lya-jellemzők Instabil futás akkor érzékelhető és számszerűsíthető, ha a lengés több perióduson keresztül megmarad => pályageometriai jellemzők tartósan fennálló része számít csak, pontszerű hibák nem Nemzetközi szabványok: 1 m-re vett (csúszó)átlag A legfontosabb pálya oldali befolyásoló tényező: negatív nyomtávolság-hiba (nyomszűkület) => kisebb nyomkarima és sín közötti hézag (nyomjáték) => könnyebben alakul ki instabil futás (lecsökken a kritikus sebesség) Számít még: a síndőlés, az új sínprofil alakja, a sínkopás (kopott sínprofil alakja) 7

8 213. február r 7. Nyomszűkület és s instabil futás: 1. példap Jelentős 4 nyomszűkület 2 fg fgátl Nyomtávolság-hiba (mm) Instabil futás y32 [m/s2] y42 [m/s2] y+32 [m/s2] y*ii [m/s2] KombiKerítés [km/h] s Lecsengés (stabil futás) pontszerű pályahiba (útátjáró) után 8

9 213. február r 7. Nyomszűkület és s instabil futás: 2. példap 4 fg fgátl 2 Nyomtávolság-hiba (mm) y32 [m/s2] y42 [m/s2] y+32 [m/s2] y*ii [m/s2] KombiKerítés [km/h] s 9

10 213. február r 7. 1 m-es m átlag-nyomszűkület határért rtékek MÁV D54: nincs szabály EN : IAL, IL határok 211/275/EU (CR INF TSI) ill. 28/217/EU (HS INF TSI): szigorúbb határok SBB R I-227: szigorúbb határok UIC 518 ill. EN 14363:25: futópróbák feltételei Nyomtávolság mérethatár (mm) EN :28 IL EN :28 IAL UIC 518/EN 14363:25 CR, HS INF TSI Új INF TSI jav. SBB ES SBB SES Sebesség (km/h) Negatív nyomtávolság-hiba mérethatár (mm) 1

11 213. február r 7. Síndőlés és s instabil futás A síndőlés jelentős téma a kölcsönös átjárhatóság miatt: Magyarország, Franciaország: 1:2; Ausztria, Németország, S12 kerékprofil tervezése: 1:4 Példa: anomális síndőléses szakasz, nincs nyomszűkület de instabil futás volt tapasztalható Síndőlés (inverz) i(sín)_bal i(sín)_jobb i(sín)átl_bal i(sín)átl_jobb

12 213. február r 7. Egyenért rtékű kúposság Kúpos kerékpár késél sínpáron: a kígyózás szabályos szinuszfutás 12

13 213. február r 7. Egyenért rtékű kúposság Kúpos kerékpár késél sínpáron: a kígyózás szabályos szinuszfutás A kígyózás hullámhossza független a menetsebességtől és a kígyózási (keresztkitérési) amplitúdótól, csak a nyomtávolság, a keréksugár és a kerekek fél kúpszöge függvénye (Klingel-képlet): Változó kúposságú kerékpár domború sínpáron: a kígyózás nem szinuszos, de hasonló Egyenértékű kúposság (tang e ): egy olyan képzeletbeli kúpos kerékpár fél kúpszögének a tangense, amelynek kígyózási hullámhossza késél sínpáron azonos a valós hullámhosszal Az egyenértékű kúposság már függ a keresztkitérés-amplitúdótól Az egyenértékű kúposság nem veszi figyelembe az erőkapcsolatot, a tömegerőket, a felfüggesztések rugalmas és csillapító elemeinek hatását, a merev forgóvázak és járműszekrények adta kényszereket 13

14 213. február r 7. Az egyenért rtékű kúposság g gyakorlati alkalmazása Kerék, sín kopásának előrehaladtával az egyenértékű kúposság általában növekszik 1,,9,8,7,6,5,4,3,2,1, kerékpár 3. kerékpár 1. kerékpár 14

15 213. február r 7. Az egyenért rtékű kúposság g gyakorlati alkalmazása Kerék, sín kopásának előrehaladtával az egyenértékű kúposság általában növekszik Tapasztalat: összefüggés van a kritikus sebesség és az egyenértékű kúposság között, kifejlődött instabil futás jellemző keresztkitérés-amplitúdója 2 3 mm Határértékek a legnagyobb megengedett sebesség függvényében Tervezéshez: elméleti új kerék- és sínprofilok párosítása, szűkebb ÁME határértékek Valós pálya jellemzése: kopott sínprofilok és néhány kiválasztott új kerékprofil párosítása (ÁME határérték még meghatározandó) Valós jármű jellemzése: kopott kerékprofilok és néhány kiválasztott új sínprofil párosítása (ÁME határérték még meghatározandó) Adott jármű adott pályán: kopott kerék- és sínprofilok párosítása 15

16 213. február r 7. Kerékprofilok mérésem Hagyományos kopási mérőszámok: 3-4 viszonyítási pont mérete; egyenértékű kúposság: a kerék- és sínprofil-alakok teljességéből; nincs egyszerű összefüggés! Kerékprofil-mérés: lézeres vagy görgős letapogatás 16

17 213. február r 7. Kopott kerékprofilok: kprofilok: 1. példap Várt eredmény: futófelület közepe lankásabbá vált a referencia profilhoz képest Nem várt eredmény: nyomkarima vezetőfelület kopásában erős bal/jobb aszimmetria 17

18 213. február r 7. Kopott kerékprofilok: kprofilok: 1. példap Várt eredmény: futófelület közepe lankásabbá vált a referencia profilhoz képest Nem várt eredmény: nyomkarima vezetőfelület kopásában erős bal/jobb aszimmetria 18

19 213. február r 7. Kopott kerékprofilok: kprofilok: 2. példap Várt eredmény: futófelület közepe lankásabbá vált Nem várt eredmény: futófelület kopásában bal/jobb aszimmetria A bal/jobb aszimmetria az eddig vizsgált járműveknél nagyon elterjedt, minden tengelynél ugyanolyan értelmű 19

20 213. február r 7. Egyenért rtékű kúposság: kopott kerekek, nyomszűkület 6 Bal sín/kerékprofil érintkezési pontok 6 Jobb sín/kerékprofil érintkezési pontok d =887.72mm SR= mm d =887.7mm SR= mm Z (mm) E1 TG=1435mm i=1:2 Z (mm) E1 TG=1435mm i=1:2 Virtuális nyomkarima Dr (mm) Y (mm) Keréksugár-különbség Kerék keresztkitérése (mm) tang e Y (mm) Egyenértékû kúposság EN határérték 14-2 km/h: tang e lim =.4 tang e ÁME = Keresztkitérés-amplitúdó (mm) 2

21 213. február r 7. Egyenért rtékű kúposság: kopott kerekek, nyomszűkület 6 Bal sín/kerékprofil érintkezési pontok 6 Jobb sín/kerékprofil érintkezési pontok d =887.72mm SR= mm 4 2 d =887.7mm SR= mm Z (mm) E1 TG=1435mm TG=1432mm i=1:2 Z (mm) E1 TG=1432mm TG=1435mm i=1: Y (mm) Y (mm) Dr (mm) Keréksugár-különbség Kerék keresztkitérése (mm) tang e Egyenértékû kúposság EN határérték 14-2 km/h: tang =.4 EN határérték e lim 14-2 km/h: tang =.4 e lim tang e ÁME =.31 tang e ÁME = Keresztkitérés-amplitúdó (mm) 21

22 213. február r 7. Egyenért rtékű kúposság: kopott kerekek, aszimmetria Egyik kerék tükrözésével létrehozott bal ill. jobb virtuális kerékpárra számolt egyenértékű kúposságok 6 Bal sín/kerékprofil érintkezési pontok 6 Jobb sín/kerékprofil érintkezési pontok 6 Bal sín/kerékprofil érintkezési pontok 6 Jobb sín/kerékprofil érintkezési pontok B d =887.72mm B d =887.72mm J d =887.7mm J d =887.7mm 2 SR=1422.1mm 2 SR=1422.1mm 2 SR= mm 2 SR= mm Z (mm) E1 TG=1432mm i=1:2 Z (mm) E1 TG=1432mm i=1:2 Z (mm) E1 TG=1432mm i=1:2 Z (mm) E1 TG=1432mm i=1: Y (mm) Y (mm) Y (mm) Y (mm) 2 Keréksugár-különbség.7 Egyenértékû kúposság 2 Keréksugár-különbség.6 Egyenértékû kúposság Dr (mm) tang e tang e ÁME =.5 EN határérték 14-2 km/h: tang e lim =.4 Dr (mm) tang e EN határérték 14-2 km/h: tang e lim =.4 tang e ÁME = Kerék keresztkitérése (mm) Keresztkitérés-amplitúdó (mm) Kerék keresztkitérése (mm) Keresztkitérés-amplitúdó (mm) 22

23 213. február r 7. Nagy egyenért rtékű kúposság, aszimmetria kezelése 1. lehetőség: egyenértékű kúposság határérték bevezetése a járművek karbantartásánál, túllépés esetén esztergálás Várhatóan sűrűbb esztergálást tenne szükségessé => többletköltség Kerékkopás fő felelőse: ívekben, különösen szűk ívekben futás Aszimmetrikus kerékkopás oka: rendszeres közlekedés ugyanazon vonalakon, ahol a bal/jobb ívek nincsenek egyensúlyban 2. lehetőség: a járművek közlekedtetésénél a járművek rendszeres megfordításának (deltázásának) tervezése 23

24 213. február r 7. Kemény Dániel D György fejlesztőmérn rnök (:: ( ) 2498 : kemenydgy@mav.hu mav.hu 24