Ctirad Novotný, Vilém Bodlák
Ověření jízdní bezpečnosti a jízdních vlastností vozů ř. Zaes 30, Zas 30 s podvozky UIC 30 Klíčová slova:Jízdní bezpečnost a jízdní vlastnosti kotlových vozů ř. Zaes 30 (Zas 30). Vyhláška UIC 518 a UIC 432. Moment odporu podvozku proti natáčení. Ekvivalentní konicita. Charakteristiky pojezdu. Hodnocení geometrických parametrů koleje.
1.
CÍLE ŘEŠENÍ
Ověření jízdní bezpečnosti a jízdních vlastností kotlových vozů ř. Zaes/Zas/30 s podvozky UIC 30 z hlediska kriterií vyhlášky UIC 432 (ve znění platném do 6/98) a vyhlášky UIC 518 (vydání z 1.10.99) v závislosti na km proběhu. Poznámka: Dle vyhlášky UIC 518 jsou určovány: • při užití tzv. normálního postupu ∗ v případě jízdní bezpečnosti síly ΣY2m, poměr (Y/Q)2m, nestabilita formou směrodatné odchylky ΣY ∗ v případě jízdních vlastností příčné a svislé zrychlení skříně, směrodatné odchylky těchto zrychlení a kvazistatické hodnoty příčného zrychlení skříně • při užití tzv. zjednodušeného postupu ∗ v případě jízdní bezpečnosti síly Η, svislé zrychlení skříně, nestabilita ve formě směrodatné odchylky sil H (mimo nákladních vozů a speciálních vozidel s jednotlivými dvojkolími) a směrodatné odchylky příčného zrychlení skříně (u nákladních vozů a speciálních vozidel s jednotlivými dvojkolími)
_________________________________________________________________________________________
Ing. Ctirad Novotný, nar. 1937, absolvent VŠD r. 1960, Oddělení dynamiky kolejových vozidel VÚŽ. Ing. Vilém Bodlák, nar. 1972, absolvent DFJP Univerzity Pardubice r. 1995, Oddělení dynamiky kolejových vozidel VÚŽ.
∗ v případě jízdních vlastností příčné a svislé zrychlení skříně, směrodatné odchylky těchto zrychlení a kvazistatické hodnoty příčného zrychlení skříně Není-li měřena síla H, jsou možné následující varianty posuzování jízdní bezpečnosti: ∗ u podvozkových vozidel na základě určování příčného zrychlení rámu podvozku, příčného a svislého zrychlení skříně a nestability ve formě směrodatné odchylky příčného zrychlení rámu podvozku ∗ u vozidel s jednotlivými nápravami na základě určování svislého a příčného zrychlení skříně a nestability ve formě směrodatné odchylky příčného zrychlení skříně.
2.
TECHNICKO PŘEPRAVNÍ ÚDAJE VOZŮ ř. Zaes/Zas/30 Vozy ř. Zaes/Zas/30 byly vyráběny v Jugoslávii v letech 65-71. Dodavatel:
Fabrika vagona Kraljevo ”Goša” Smed. Palanka ”DURO Dakovič” Slavonski Brod.
V současné době jsou u ČD vozy následujících číselných intervalů: Řada vozu Konstrukční skupina Číselný interval Zas 30 7850 Zaes 30 7880 7881
Rok výroby 1965 až 1971 1966 až 1968 1968 až 1969
Zas 30
Čtyřnápravový kotlový vůz určený pro přepravu ropy a lehkých derivátů ropy Zátěžová tabulka A B1 B2 C S 38,0 t 41,0 t 49,0 t 120 00,0 t
Hmotnost prázdného vozu 23 200 kg
Ložný objem:............................................................61 m3 Průměr kotle/délka kotle: ......................... 2 800/10 280 m Druh kotle: ............................................................ocelový Podvozek: ............................................................. UIC 30
Dodatkový rastr ŽSR C PKP 90 57,0 t
Zaes 30
Čtyřnápravový kotlový vůz s topnicemi určený pro přepravu minerálních olejů a ropných derivátů Zátěžová tabulka A B1 B2 C S 38,0 t 40,0 t 46,0 t 120 00,0 t
Hmotnost prázdného vozu 26 000 kg
Ložný objem:............................................................60 m3 Průměr kotle/délka kotle: ......................... 2 800/10 280 m Druh kotle: ...................ocelový + parní vytápěcí zařízení Podvozek: ............................................................. UIC 30
Dodatkový rastr ŽSR C PKP 90 54,0 t
Podvozek UIC 30 Užitý podvozek UIC 30 má jako jediný z nákladních podvozků ČD dlouhé příčně pohyblivé hraníky závěsů pružnic - pomineme-li omezený počet prototypových podvozků ČSD typu 1-131-2 a jeho variant. Podvozek UIC 30 vyráběný v německé licenci v Polsku a dřívější Jugoslávii svým pojetím a provedením předchází podvozku DB 931, který je uveden ve vyhlášce UIC 432 (vydání z 1/2000) v bodě 3.6.2.
typ podvozku délka rámu [mm] šířka rámu [mm] rozvor [mm] průměr kol na styčné kružnici [mm] vůle ve vedení ložiskové skříně příčně (podélně) [mm] pružnice [mm] počet listů závěsy pružnic měrné sednutí vypružení [mm/kN] střední délka hraníku [mm] nejvyšší rychlost [km/h] v prázdném stavu v loženém stavu max. nápravová hmotnost [t]
UIC 30
UIC 30 3700 2120 2000
DB 931 3720 2100 2000
1-131-2 3536 2118 2000
1000
1000
1000
±14/±1,5
±20/±6
±20/±1,5
120x16x1200 8 dlouhé, příčně pohyblivé hraníky
120x16x1200 8 dlouhé, příčně pohyblivé hraníky
120x16x1200 8 dlouhé, příčně pohyblivé hraníky
0,16
0,16
0,16
314
314
120 100
120 100
120 100
20
20
20
DB 931
1 - 131 - 2
Podvozky se závěsy pružnic prostřednictvím dlouhých, příčně pohyblivých hraníků.
Přehled podvozků pro nákladní vozy ČD
Y 25, Vmax = 100/120 km/h
UIC 30, Vmax = 100/120 km/h
26 - 2.8, Vmax = 80/80 km/h 26 - 2.8 RP 50, Vmax = 90/100 km/h
3.
CHARAKTERISTIKY POJEZDU ZKOUŠENÝCH VOZŮ
U vozů
Zaes 30
31 54 788 0 967 – 8
6 týdnů proběhu
Zas 30
33 54 785 4 129 – 5
38 měsíců proběhu
Zaes 30
33 54 788 5 277 – 5
68 měsíců proběhu
byly zdokumentovány rozhodující charakteristiky pojezdu: -
rozdělení kolových sil
-
průměr kol, rozchod dvojkolí, rozkolí
-
příčné a podélné vůle ve vedení ložiskových skříní
-
rozměrové hodnoty jednotlivých částí závěsu vypružení
-
moment odporu podvozku proti natáčení
-
hodnoty ekvivalentní konicity v měřených úsecích
POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH HODNOT A POVOLENÝCH HODNOT dovolené rozmezí zjištěné rozmezí vůz posuzovaná veličina (rozdíl) (rozdíl) rozdělení - kolových hmotností 45,0 - 55,0 % 39,3 – 60,7 % na dvojkolí - hmotností na dvojkolí 98,0 - 102,0 % 98,3 – 101,7 % podvozku v % průměrné hmotnosti na dvojkolí 1360 ± 1 mm Zaes 30 nové dvojkolí 1360 +3-1 mm rozkolí 1359,7 ÷ 1361,2 mm 31 54 788 0 po opravě, V99/1 967–8 1360 ± 3 mm v provozu, V67 rozchod dvojkolí 1410 ÷ 1426 mm 1419,5 ÷ 1424,7 mm průměr kol 1000 ÷ 924 mm 947,5 ÷ 959,5 mm rozdíl průměrů 0,5 mm 0,5 ÷ 1,4 mm - na dvojkolí (2,0 mm v provozu) 5,8 mm - dvojkolí podvozku 5 mm ... V67 12,0 mm - mezi podvozky 10 mm
POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH HODNOT A POVOLENÝCH HODNOT dovolené rozmezí zjištěné rozmezí vůz posuzovaná veličina (rozdíl) (rozdíl) rozdělení - kolových hmotností 45,0 - 55,0 % 35,2 – 64,8 % na dvojkolí - hmotností na dvojkolí 98,0 - 102,0 % 99,1 – 100,9 % podvozku v % průměrné hmotnosti na dvojkolí 1360 ± 1 mm Zas 30 nové dvojkolí 1360 +3-1 mm rozkolí 1359,7 ÷ 1360,9 mm 33 54 785 4 po opravě, V99/1 129 – 5 1360 ± 3 mm v provozu, V67 rozchod dvojkolí 1410 ÷ 1426 mm 1422,2 ÷ 1423,9 mm průměr kol 1000 ÷ 924 mm 920,4 ÷ 926,1 mm rozdíl průměrů 0,5 mm 0 ÷ 0,3 mm - na dvojkolí (2,0 mm v provozu) 3,2 mm - dvojkolí podvozku 5 mm ... V67 5,7 mm - mezi podvozky 10 mm rozdělení 45,3 ÷ 54,7 % prázdný - kolových hmotností 45,0 - 55,0 % 44,7 ÷ 55,3 % ložený na dvojkolí - hmotností na dvojkolí 98,0 - 102,0 % 98,5 ÷ 101,5 % prázd. podvozku v % průměrné 96,8 ÷ 103,2 % ložený hmotnosti na dvojkolí 1360 ± 1 mm Zaes 30 nové dvojkolí 1360 +3-1 mm rozkolí 1360,2 ÷ 1362,5 mm 33 54 788 5 po opravě, V99/1 277 – 5 1360 ± 3 mm v provozu, V67 rozchod dvojkolí 1410 ÷ 1426 mm 1420,5 1421,6 mm průměr kol 1000 ÷ 924 mm 954,0 ÷ 955,0 mm rozdíl průměrů 0,5 mm 0 ÷ 0,5 mm - na dvojkolí (2,0 mm v provozu) 1,0 mm - dvojkolí podvozku 5 mm ... V67 1,0 mm - mezi podvozky 10 mm
ZJIŠTĚNÉ ROZMEZÍ NAMĚŘENÝCH HODNOT PŘÍČNÝCH A PODÉLNÝCH VŮLÍ V POJEZDU vůz posuzovaná veličina dovolené rozmezí zjištěné rozmezí Zaes 30 vůle pojezdu 31 54 788 0 příčná ±14,0 ÷ ±17,5 mm ±15,6 ÷ ±16,7 mm 967–8 podélná ±0,5 ÷ ±4,0 mm ±2,5 ÷ ±4,0 mm Zas 30 vůle pojezdu 33 54 785 4 příčná ±14,0 ÷ ±17,5 mm ±15,2 ÷ ±15,9 mm 129 – 5 podélná ±0,5 ÷ ±4,0 mm ±2,1 ÷ ±3,3 mm Zaes 30 vůle pojezdu 33 54 788 5 příčná ±14,0 ÷ ±17,5 mm ±11,0 ÷ ±13,0 mm 277 – 5 podélná ±0,5 ÷ ±4,0 mm ±1,5 ÷ ±3,5 mm
veličina
d1
výkresová hodnota
35 [+0,5 ; 0] 52 [+1;0] a opr. [0;-2] 35 [0;-0,5] d2 opr. [0;-3] d3 35 [0;-0,5] 292 [+1;0] l opr. [+3;0] d4 25,0 25,0 d5 opr. [0;-1] *) viz obr. ”Jednotlivé části”
ROZMEZÍ NAMĚŘENÝCH HODNOT*): vůz Zaes 30 Zas 30 Zaes 30 31 54 788 0 967 - 8 33 54 785 4 129 - 5 33 54 788 5 277 - 5 35,6 ÷ 37,7 35,2 ÷ 37,8 35,5 ÷ 37,5 46,8 ÷ 52,6
49,2 ÷ 53,6
48,7 ÷ 53,9
33,9 ÷ 34,6
34,1 ÷ 34,7
34,0 ÷ 34,9
33,7 ÷ 34,7
33,7 ÷ 34,9
34,0 ÷ 34,9
288,0 ÷ 293,2
289,3 ÷ 296,0
284,9 ÷ 294,9
23,1 ÷ 25,8
21,7 ÷ 26,3
22,1 ÷ 26,0
22,7 ÷ 26,0
21,0 ÷ 25,1
21,9 ÷ 25,9
Podvozek UIC 30
Závěs vypružení
Jednotlivé části
MOMENT ODPORU PODVOZKU PROTI NATÁČENÍ VŮČI SKŘÍNI [kNm] vůz Zaes 30 31 54 788 0 967–8 Zas 30 33 54 785 4 129 – 5 Zaes 30 33 54 788 5 277 – 5
stav prázdný
ložený
3,28
12,4
3,50
20,6
5,38
26,14
Vypočtené hodnoty ekvivalentní konicity jsou uvedeny v následujících tabulkách:
HODNOTY EKVIVALENTNÍ KONICITY VOZU Zaes 30 31 54 788 0 967 - 8 Dvojkolí
Dobříkov kolej č. 1 průměrovaná
1. 2. 3. 4.
0,134 0,119 0,234 0,207
ŽZO Cerhenice ŽZO Cerhenice ŽZO Cerhenice km 0,5 km 0,5 km 7,6 rozchod: 1429 mm rozchod: 1432 mm rozchod: 1435 mm
0,284 0,501 0,515 0,763
0,234 0,298 0,378 0,386
0,134 0,081 0,124 0,091
HODNOTY EKVIVALENTNÍ KONICITY VOZU Zas 30 33 54 785 4 129 - 5 Dvojkolí
Dobříkov kolej č. 1 průměrovaná
1. 2. 3. 4.
0,175 0,147 0,156 0,136
ŽZO Cerhenice ŽZO Cerhenice ŽZO Cerhenice km 0,5 km 0,5 km 7,6 rozchod: 1429 mm rozchod: 1432 mm rozchod: 1435 mm
0,717 0,609 0,566 0,492
0,430 0,337 0,375 0,308
0,132 0,069 0,125 0,080
HODNOTY EKVIVALENTNÍ KONICITY VOZU Zaes 30 33 54 788 5 277 – 5 Dvojkolí
Sedlišťka kolej č. 2 průměrovaná
Sruby kolej č. 2 průměrovaná
1. 2. 3. 4.
0,131 0,205 0,129 0,127
0,111 0,129 0,144 0,114
VŽO Cerhenice VŽO Cerhenice VŽO Cerhenice přední přímá přední přímá zadní přímá 1429 mm 1432 mm 1435 mm
0,345 0,517 0,524 0,383
0,310 0,305 0,337 0,281
0,088 0,126 0,103 0,077
Odlišnosti zkoušených vozů z hlediska pojezdu:
vůz Zaes 30 31 54 788 0 967–8 Zas 30 33 54 785 4 129 - 5 Zaes 30 33 54 788 5 277 - 5
rozdíl v době proběhu po opravě
rozdíl ve vlastní hmotnosti
rozdíl ve velikosti podložek pod opasky pružnic v návaznosti na průměry kol
6 týdnů
25 635 kg
25 mm
38 měsíců
21 810 kg
35 mm
68 měsíců
25 470 kg
25 mm
Zjištěná rozmezí posuzovaných hodnot hmotností u dvou vozů ukazují překročení dovolených rozdílů hmotností na kola téhož dvojkolí, takže namísto dovolených rozdílů ve velikosti 10 % nápravové hmotnosti činí zjištěné rozdíly až 21,4 % a 17,4 % u dvojkolí téhož podvozku vozu Zaes 30 … 788 0 567 – 8, až 29,6 % a 26,8 % u podvozku vozu Zas 30 … 785 4 129 – 5. U vozu Zaes 30 … 788 5 277 – 5 činil zjištěný nejvyšší rozdíl 9,4 %, čili rozdíl dovolených 10 % nebyl překročen. V případě rozdělení hmotností na dvojkolí podvozku, v % průměrné hmotnosti na dvojkolí podvozku, nebyl dovolený rozdíl 4 % překročen, protože nejvyšší zjištěné hodnoty činily 3,4 … 1,8 … 3,0 %. Hodnoty rozkolí se nacházely v dovoleném rozmezí hodnot po opravě. Hodnoty rozchodu dvojkolí byly v dovoleném rozmezí. Hodnoty dovolených rozdílů průměru kol byly překročeny u vozu Zaes 30 … 788 0967 – 8 hodnotami rozdílu průměru kol na dvojkolí podvozku
5,8 mm
(V 67 dov. 5 mm)
na dvojkolí mezi podvozky
12,0 mm
(V 67 dov. 10 mm)
Zjištěné příčné a podélné vůle ve vedení dvojkolí nepřekročily dovolené rozmezí. U vozu Zas 30 … 785 4 129 – 5 byly užity pod opasky pružnic podložky tloušťky 35 mm, což mělo za následek snížení vůle mezi spodní částí ložiskové skříně a rozsochovou sponou u vozu v prázdném stavu. Byly viditelné stopy po vzájemném styku těchto částí a dále byly viditelné stopy styku mezi pružnicemi a narážkami v loženém stavu vozu. U vozů Zaes 30 … 788 0 967 – 8 a 788 5 277 – 5 byly užity pod opasky pružnic podložky tloušťky 25 mm, takže nedošlo ke vzájemnému styku spodních částí ložiskových skříní a rozsochových spon u těchto vozů v prázdném stavu. Ve vztahu k úrovni mazání toren možno říci, že -
u vozu Zaes 30 … 788 0 967 – 8 bylo zjištěno plošně rozprostřené mazivo
-
u vozu Zas 30 … 785 4 129 – 5 byl zjištěn sporadický výskyt maziva
-
u vozu Zaes 30 … 788 5 277 – 5 byl zjištěn sporadický výskyt zaschlého maziva.
V případě ocenění dosažených velikostí momentu odporu proti natočení podvozků proti skříni dle velikosti dosažené hodnoty X – faktoru, pro který platí
X =
M + 2a .2Qo
X ≤ 0,1
M = moment odporu [kN] 2a+ = 2 [m] 2QO = průměrná nápravová síla [kN]
možno uvést tyto nejvyšší dosažené hodnoty X – faktoru.
vůz Zaes 30 … 788 0 967 – 8 Zas 30 … 785 4 129 – 5 Zaes 30 … 788 5 277 – 5
stav prázdný 0,026 0,033 0,043
ložený 0,032 0,052 0,066
Kriterium X ≤ 0,1 bylo splněno. Kriterium ekvivalentní konicity (v přímé a v obloucích R ≥ 2500 m) ≤ 0,5 pro Vmax ≤ 140 km/h bylo splněno vyjma místa rozchodu koleje 1 429 mm na zvláštním úseku trati VŽZO, kde došlo k překročení hodnoty 0,5 u všech vozů. S ohledem na vzniklou souhru zjištěných nepříznivých skutečností u vozu Zas … 33 54 785 4 129 – 5 -
rozdíl kolových hmotností dvou dvojkolí (téhož podvozku) 29,6 a 26,8 %
-
viditelné stopy po vzájemném styku spodní části ložiskové skříně a rozsochové spony u vozu v prázdném stavu v důsledku užití podložek tloušťky 35 mm pod opasky pružnic – s možným následkem snížení kolové hmotnosti či zdvihu kola (poznámka” tento jev je pozorovatelný i u kotlových vozů PKP v prázdném stavu s podvozky téhož typu a podložkami tloušťky 35 mm pod opasky pružnic)
-
viditelné stopy po vzájemném styku mezi pružnicemi a narážkami v loženém stavu vozu
-
poškození horní části spodního dílu torny obou podvozků, ohnutí nicohlavů
byl vůz ihned po zkouškách odeslán provozovateli k odstranění závad. Hodnoty rozdílů kolových hmotností téhož dvojkolí pak nepřekročily 5,88 %. Dosazením dvojkolí větších průměrů na styčné kružnici 950,0 ÷ 950,1 a 947,0 ÷ 947,3 bylo možno užít podložky pod opasky pružnic o tloušťce 25 mm a vyloučit tak dotyk spodní části ložiskových skříní a rozsochových spon. Spodní díly toren a ohnuté nicohlavy byly vyměněny.
Kotlový vůz ř. Zas 30 … 33 54 785 4 129 – 5 určený pro přepravu ropy a lehkých topných derivátů z ropy
Podvozek UIC 30 se závěsy pružnic prostřednictvím dlouhých, příčně pohyblivých hraníků
Snímač síly H na podvozku UIC 30 vozu Zaes 30
31 54 788 0 967 - 0
Ulomená část spodního dílu torny vozu Zas 30 33 54 788 4 129 - 5
4.
HODNOCENÍ GPK ZKUŠEBNÍCH ÚSEKŮ Kvalita zkušebních úseků byla ověřena měřením geometrické polohy koleje. Měření
provedla firma KŽV s.r.o Praha měřicím zařízením KRAB. V roce 1998 v rámci zkoušek vozů Zaes 30 31 54 788 0 967 – 8 Zas 30 33 54 785 4 129 – 5 bylo provedeno hodnocení GPK zkušebních úseků -
dle ČSN 736360 na základě lokálních závad
-
dle metodiky SMV (popsané ve služební rukojeti SR 103) na základě úsekového hodnocení. Podrobné hodnocení je uvedeno v průběžné zprávě o řešení projektu za rok 1998,
v které uvádíme přehled závad kvality koleje v měřených úsecích. Trať
Kolej
Celková známka kvality
oblouk R 300 m, km 6,0-6,4 2,33 – 2,56 MŽZO oblouk R 450 m, km 4,3-5,0 2,0 – 2,55 oblouk R 800 m, km 1,77-2,17 2,08 – 2,57 oblouk R 1400 m, km 4,0-6,0 1,71 – 2,17 VŽZO přímá km 6,9-8,4 1,39 – 1,92 přímá km 0,1-1,4 1,34 – 2,39 Choceň přímá km 274,3-275,3 1,43 – 2,35 Zámrsk přímá km 275,3-276,3 1,47 – 1,95 Zámrsk přímá km 276,3-277,3 1,61 – 2,35 Uhersko přímá km 281,0-282,0 1,66 – 2,21 Hodnocení provedeno dle metodiky ČÍSEL KVALITY CK.
Mezní hodnota celkové známky kvality RP3 90-120 km/h 3,6 RP4 120-160 km/h 2,5
V roce 1999 (v rámci zkoušek vozu Zaes 30 33 54 788 5 277 – 5) bylo: -
vyhodnocení stavu geometrie dle ČSN 736360 provedeno pomocí programu KRAB 6.12 Win. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách lokálních závad a tabulkách úsekového hodnocení.
-
vyhodnocení stavu geometrie dle UIC 518 provedeno pomocí programu KRAB 52 DOS, kde z každého úseku byl vytvořen textový soubor, který obsahuje tabulku minimálních, středních, maximálních hodnot a směrodatných odchylek geometrických veličin. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách. Veličiny GPK byly počítány v pásmu 3-25m s filtrací Butterwordovým filtrem, jak
požaduje vyhláška UIC 518.
Podrobné hodnocení je uvedeno v průběžné zprávě o řešení projektu za rok 1999, z které uvádíme přehled celkové známky kvality koleje v měřených úsecích. Trať
Celková známka kvality
Kolej
oblouk R 300 m, km 6,0-6,4 0,24-0,65 oblouk R 450 m, km 4,3-5,0 0,34-0,94 oblouk R 800 m, km 1,9-2,4 0,91-1,45 oblouk R 1400 m, km 4,0-6,0 0,97-1,31 VŽZO přímá km 6,9-8,4 0,75-1,16 přímá km 0,1-1,4 0,74-1,77 Choceň přímá km 274,3-275,3 0,05-0,32 Zámrsk přímá km 275,3-276,3 0,01-0,33 Zámrsk přímá km 276,3-277,3 0,01-0,30 Uhersko přímá km 281,0-282,0 1,00-1,80 Hodnocení provedeno dle metodiky ZNÁMEK KVALITY CZK. MŽZO
Mezní hodnota celkové známky kvality RP3 90-120 km/h 2,4 RP4 120-160 km/h 2,4
5.
DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ŘEŠENÍ V RÁMCI IV. ETAPY
5.1
Zkušební traťové úseky Zkušební jízdy byly uskutečněny na výše uvedených úsecích:
Trať VŽZO
Kolej přímá
Převýšení Rozchod Úklon Km poloha [mm] [mm] kolejnic vyhodnocov. úseku 0
přímá 0 oblouk 150,8 MŽZO R 300 m oblouk 140,3 R 450 m MŽZO oblouk 17 (1998) 4.kolej R 800 m 52 (1999) VŽZO oblouk 151,3 R 1400 m 0 Choceňpřímá 0 Uhersko
Pražce
Kolejnice R 65 bezstykové
1 435
1:20
6,9 – 8,4
betonové
1 431
1:40
0,1 – 1,4
dřevěné
1 435
1:20
6,0 – 6,4
1435
1:20
4,3 – 5,0
1 435
1:20
1,9 – 2,4
1 435
1:20
4,0 – 6,0
S 49 bezstykové S 49 betonové bezstykové T betonové stykované R 65 betonové bezstykové
1435 1435
1:40 1:40
* tvar hlav kolejnic zbroušen dle DB lots 136 ze 7/89
dřevěné
274,3 – 275,3 275,3 – 276,3 betonové UIC 60* 276,3 – 277,3 bezstykové 281,0 – 282,0
5.2
Měřené veličiny Byly měřeny následující veličiny: označení -
síly H na 1. a 4. dvojkolí .................................................... H1, H4
-
zrychlení v úrovni podlahy vozové skříně nad předním podvozkem svisle, příčně ........................ Gz1, Gy1 nad zadním podvozkem svisle, příčně.......................... Gz2, Gy2
5.3
Kriteria vyhodnocovaných veličin (dle návrhu vyhlášky UIC 518 – 2. vydání z 1.10.99 – body 6.2.3, 10.12.1) bod 6.2.3 kontaktní geometrie kolo / kolejnice: Jsou stanoveny podmínky pro hodnoty ekvivalentní konicity dvojkolí vozidel, která
mají býti podrobena zkouškám chodových vlastností. Pro vozy s maximální rychlostí jízdy 140 km/h nemá ekvivalentní konicita překročit hodnotu 0,5. V přímé a v obloucích s R ≥ 2500 m při zjištění vyšší hodnoty ekvivalentní konicity, než je stanovená nejvyšší hodnota (0,5 pro V ≤ 140 km/h), lze v případě místní nestability chodu vozidla vyloučit odpovídající kolejový úsek z posuzování. bod 10.1.2.1 bezpečnost: hodnoty statistických parametrů F1 = 0,15 % a F2 = 99,85 % rámové síly H H lim( 2 m ) = β (10 + P0 / 3 )
P0 = statická nápravová síla v kN β = 0,75 … pro prázdné nákladní vozy β = 0,8 … pro ložené nákladní vozy
hodnoty statistických parametrů F1 = 0,15 % a F2 = 99,85 % svislého zrychlení (0,4 – 4 Hz) ve skříni v úrovni podlahy nad otočnými čepy
Z lim * = 5m / s 2
jízdní vlastnosti: ”ms” hodnota příčného a svislého zrychlení (0,4 – 10 Hz) ve skříni v úrovni podlahy nad otočnými čepy
sy lim * = 1,3m / s 2
y … příčný směr
szlim * = 2m / s 2
z … svislý směr
hodnoty statistických parametrů F1 = 0,15 % a F2 = 99,85 % příčného a svislého zrychlení (0,4 – 10 Hz) ve skříni v úrovni podlahy nad otočnými čepy
y lim * = 3m / s 2
y … příčný směr
zlim * = 5m / s 2
z … svislý směr
hodnota statistického parametru F0 = 50 % příčného zrychlení (DP 20 Hz) ve skříni v úrovni podlahy nad otočnými čepy
y lim * = 1,3m / s 2
y … příčný směr
Do června 1998 byla pro nákladní vozy užívána kritéria dle vyhlášky UIC 432 (bod 3.3). Platily tyto vztahy pro limitní hodnoty: rámová síla Hmax( 2m ) ≤ 0,85(10 + P0 / 3) E(H) + σ(H) ≤ 0,5(10 + P0 / 3)
směrodatná odchylka zrychlení ve skříni
σ P ≤ 1,3m / s 2 .
Distribuční funkce a odečtené statistické hodnoty 5.4
Rozsah dosažených výsledků dle kritérijní vyhlášky UIC 518 (2. vydání z 1.10.1999) a vyhlášky UIC 432 (ve znění platném do 6/98) jízdní bezpečnost A ..... kriterium dle vyhlášky UIC 518 (2. vydání z 1.10.99) … bod 10.1.2.1 B….. kriterium dle vyhlášky UIC 432 (ve znění platném do 6/98) … bod 3.3
I .....................Zaes 30 31 54 788 0 967 – 8 II....................Zas 30
33 54 785 4 129 – 5
III ..................Zaes 30 33 54 788 5 277 – 5
Limitní hodnoty [kN] – prázdný stav Hlim(2m) 1.dvojkolí A 4.dvojkolí =0,75(10+P0/3 ) Hmax(2m) 1.dvojkolí B 4.dvojkolí =0,85(10+P0/3 ) E(h)+s(H) 1.dvojkolí =0,5(10+P0/3) 4.dvojkolí
I. 23,02 23,17
II. 21,29 20,57
III. 23,17 23,37
26,09 26,25
24,13 23,31
26,26 25,35
15,35 15,49
14,20 13,71
15,45 14,91
Limitní hodnoty [kN] – ložený stav Hlim(2m) 1.dvojkolí A =0,8(10+P0/3) 4.dvojkolí Hmax(2m) 1.dvojkolí B =0,85(10+P0/3) 4.dvojkolí E(h)+s(H) 1.dvojkolí =0,5(10+P0/3) 4.dvojkolí
I. 57,14 56,07 64,76 63,54 38,10 37,38
II. 57,39 65,04 65,04 63,85 38,27 37,56
III. 61,77 61,41 65,63 65,25 38,60 38,38
Limitní hodnoty nebyly v žádném případě překročeny, jak plyne z dále uvedeného přehledu dosažených nejvyšších hodnot.
prázdný stav A
B
ložený stav A
B
Dosažené nejvyšší hodnoty [kN] – R m / p mm / V km/h určovaná I. II. veličina H1(2m) 17,4 H4(2m) 21,4 H1max(2m) 18,2 H4max(2m) 23,14 E(H1)+ s(H1) 10,3 E(H4)+ s(H4) 7,55
300/150/86 800/17/110 300/150/86 800/17/110 800/17/110 300/150/86
11,77 18,10 12,94 19,63 5,26 8,58
450/140/105 450/140/105 450/140/105 450/140/105 450/140/105 450/140/105
10,56 20,56 10,93 22,56 5,13 8,75
Dosažené nejvyšší hodnoty [kN] – R m / p mm / V km/h určovaná I. II. veličina H1(2m) H4(2m) H1max(2m) H4max(2m) E(H1)+ s(H1) E(H4)+ s(H4)
32,5 37,79 32,87 38,25 25,52 21,91
800/17/110 800/17/110 800/17/110 800/17/110 800/17/110 800/17/110
38,07 39,56 38,90 41,11 22,12 30,41
450/140/105 450/140/105 450/140/105 450/140/105 450/140/105 450/140/105
22,49 28,72 22,86 31,34 14,54 19,92
III. 300/150/86 800/52/115 300/150/86 800/52/115 800/52/115 300/150/86
III. 450/140/100 450/140/100 450/140/100 450/140/100 450/140/100 450/140/100
Statistické parametry F1=0,15 % a F2 = 99,85 % svislého zrychlení ve skříni [m/s2] (0,4 – 4 Hz) … R m / p mm / V km/h kritérium zlim* = 5 m/s2 nejvyšší dosažené hodnoty I. II. III. 2 [m/s ] 1,57 1,69 2,73 prázdný stav přímá Choceň - Uhersko přímá Choceň - Uhersko přímá Choceň - Uhersko 120 km/h 120 km/h 120 km/h 1,55 1,96 1,86 ložený stav 300/150/86 300/150/86 přímá Choceň - Uhersko 120 km/h Nejvyšší dovolené hodnoty statistických parametrů F1=0,15 % a F2 = 99,85 % svislého zrychlení skříně (0,4 – 4 Hz) splnily zlim* = 5 m/s2. jízdní vlastnosti ”rms” hodnoty příčného a svislého zrychlení skříně (0,4 – 10 Hz) - [m/s2] sy lim * = 1,3m / s 2 kritérium … R m / p mm / V km/h (úklon, rozchod, Vkm/h) 2 y … příčný směr sz lim * = 2m / s z … svislý směr nejvyšší dosaI. II. III. žené hodnoty [m/s2] prázdný stav 0,51 0,52 0,53 svislý směr přímá Choceň - Uhersko přímá Choceň - Uhersko přímá Choceň - Uhersko 120 km/h 120 km/h 120 km/h 1,08 0,77 0,93 příčný směr 800/17/110 450/140/105 přímá ŽZO 1:40/1431/120 ložený stav 0,51 0,57 0,52 svislý směr 300/150/86 300/150/86 450/142/100 0,51 0,43 1,15 příčný směr 800/17/110 300/150/86 přímá ŽZO 450/140/105 1:20/1435/100 Kritérium pro ”rms” hodnoty ve svislém a příčném směru bylo splněno.
Vzhledem k tomu, že nejvyšší hodnoty ”rms” příčného a svislého zrychlení (0,4 – 10 Hz) se nacházely pod hodnotou 1,3 m/s2, byla splněna i podmínka vyhlášky UIC 432 (bod 3.3) platná do 6/98.
Statistické parametry F1=0,15 % a F2 = 99,85 % příč. a svislého zrychlení skříně (0,4 – 10 Hz)
… [m/s2] … R m / p mm / V km/h (úklon, rozchod, Vkm/h) kriterium ylim* = 3,0 m/s2 zlim* = 5,0 m/s2 nejvyšší dosažené hodnoty [m/s2]
svislý směr příčný směr
svislý směr příčný směr
I.
II.
III.
prázdný stav 2,33 2,31 3,31 přímá Choceň - Uhersko přímá Choceň - Uhersko přímá Choceň - Uhersko 120 km/h 120 km/h 3,62 ... 800/17/100 2,53 3,29 3,07 ... přímá 450/140/105 přímá ŽZO Choceň - Uhersko 120 1:40/1431/120 ložený stav 2,00 2,6 2,12 300/150/86 300/150/86 přímá Choceň - Uhersko 100 2,08 1,39 3,29; 3,49 800/17/110 450/140/105 přímá ŽZO 1:20/1435/100
Nejvyšší dosažené hodnoty statistických parametrů F1=0,15% a F2 = 99,85% -
svislého zrychlení skříně (0,4 – 10 Hz) splnily kritérium zlim* = 5 m/s2
-
příčného zrychlení skříní (0,4 – 10 Hz) nesplnily kritérium ylim* = 3 m/s2
V případě hodnot příčného zrychlení se jedná o překročení limitní hodnoty -
v přímé u vozu Zaes 30 (po 6 týdnech provozu) ve stavu prázdném a u vozu Zaes 30 (po 68 týdnech provozu) ve stavu prázdném a loženém.
-
v oblouku došlo k překročení ve stykovaném oblouku R = 800 m, p = 17 mm při V = 100 km/h u vozu Zaes 30 (po 6 týdnech provozu) ve stavu prázdném. Na základě výsledků zkoušek byla v tomto oblouku provedena úprava směru a podbití styků. Toto překročení není v oblouku typické.
Z hlediska dosažených hodnot statistického parametru F0 = 50 % příčného zrychlení (DP 20 Hz) bylo u vozu Zaes 30 (po 68 týdnech provozu) překontrolováno splnění kriteria
ylim* = 1,3 m/s2. Tato hodnota nebyla překročena jak pro vůz v prázdném, tak i v loženém stavu, protože nejvyšší dosažené hodnoty činily 1,1 m/s2 (v oblouku o R = 300 m, p = 150,8 mm, V = 86 km/h). Požadované nejvyšší hodnoty zkušebního nedostatku převýšení činí 1,1 Üfzul ± 0,05 Üfzul, tj. v případě nákladních vozů kdy (Üfzul = 130 mm) nabývají velikosti
1,1.130 ± 0,05.130 = 136,5 ÷ 149,5mm . Hodnoty nedostatku převýšené ”np” a příčného zrychlení ”aq” realizované při zkouškách v měřených obloucích:
vůz I., II.
III. I., II. III.
6.
Rm 300 450 800 300 450 800 300 450 800 300 450 800
p mn 150,8 140,3 17 150,8 140,3 52 150,8 140,3 17 150,8 140,3 52
V km/h 86 105 100 110 86 103 115 86 105 100 86 100 100
np mm 140,2 148,9 130,5 161,5 140,2 138,0 143,1 140,2 148,9 130,5 140,2 122,0 95,5
a qm/s2 0,91 0,97 0,85 1,05 0,91 0,90 0,93 0,91 0,97 0,85 0,91 0,79 0,62
stav
prázdný
ložený
ZÁVĚR Zkoušené vozy ř. Zaes 30 (po 6 týdnech provozu), ř. Zas 30 (po 38 měsících provozu)
a Zaes 30 (po 68 týdnech provozu) vyhověly kritériím podle vyhlášky UIC 432 (bod 3.3) ve znění platném do 6/98, a to až do rychlosti 120 km/h ve stavu prázdném a do rychlosti 100 km/h ve stavu loženém. Nejvyšší dosažené hodnoty nedostatku převýšení np (nevyrovnaného příčného zrychle-ní aq) činily 143,1 ÷ 148,9 mm (0,93 ÷ 0,97 m/s2) u vozu prázdného a 140,2 ÷ 148,9 mm (0,91 ÷ 0,97 m/s2) u vozu loženého.
Kriteria vyhlášky UIC 518 (bod 10.1.2) byla • v části ”jízdní bezpečnost” splněna pro oba stavy vozů • v části ”jízdní vlastnosti” hodnotami statistických parametrů F1=0,15 % a F2 = 99,85 % příčného zrychlení (0,4 – 10 Hz) nepodstatně překročeno u vozu ř. Zaes 30 (po 6. týdnech provozu) ve skříni nad otočnými čepy při jízdách v přímé při rychlosti 120 km/h v prázdném stavu, překročeno u vozu ř. Zaes 30 (po 68 měsících provozu) ve skříni nad otočnými čepy v obou stavech vozu a to při jízdách v přímé při rychlosti 120 km/h v prázdném stavu a při rychlosti 100 km/h v loženém stavu. Z rozboru charakteristik pojezdu zkoušených vozů Zaes 30 a Zas 30 plyne doporučení •
alespoň v polovině časového proběhu provést -
překontrolování, případně seřízení rozdělení hmotností na kola
-
zajistit překontrolování stavu toren (včetně možné následné opravy), domazání toren za účelem zajištění nižší úrovně momentu odporu proti natočení podvozku vůči skříni
•
zvážit další užívání podložek pod opasky pružnic tloušťky 35 mm, protože jsou zjišťovány stopy po vzájemném styku spodní části ložiskové skříně a rozsochové spony u vozu v prázdném stavu.
7. LITERATURA 1.
Vyhláška UIC 432 (Nákladní vozy, rychlosti jízdy, požadované technické podmínky) ve znění platném do 6/98.
2.
Vyhláška UIC 432 ve znění platném od 7/98.
3.
Návrh vyhlášky UIC 518 (Jízdně - technické zkoušky a připuštění železničních vozidel jízdní bezpečnost, namáhání jízdní dráhy a jízdní vlastnosti) – 2. vydání z 1.10.1999.
4.
ČSN 73 6360-2 ”Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha”, část. 2 : ”Stavba a přejímka, provoz a údržba”.
5.
Komentář k ČSN 73 6360
6.
Breimeier: Trennung von Fahrweg und Betrieb mit Wettbewerb auf dem Netz, Schweizer Eisenbahn Revue 11/2000.
7.
Izer, Zelenka: Charakteristiky kontaktní geometrie. Scientific Papers of the University of Pardubice, Series B, 2/1996.
8.
Hanneforth W.: Laufwerke. Transpress Bucher 1986.
9.
Führer G.: Gleiskonstruktionen. Transpress Berlin 1987.
10. Podkladové materiály pracovní skupiny WG10 ”Vzájemné působení vozidlo/trať” technická komise CEN/TC 256 ”Železniční aplikace”. 11. Izer: ”Vozidlo a kolej” Vědeckotechnický sborník ČD 7/99 12. Nečas – Bartoš: ”Provozování nákladních vozů ČD, včetně soukromých, od 01.01.2001”, č.j. 61.136/99 – 012/3 13. ČD KN 25 (RIV) 2000 ”Úmluva o vzájemném používání nákladních vozů” ve znění z 1.7.2000.
8.
SEZNAM OZNAČENÍ
Označení:
Význam označení:
Rozměr:
Trať: aq ...................nevyrovnané příčné zrychlení......................................................................[ms-2] np (üf zul)........nedostatek převýšení (nedostatek převýšení přípustný) .............................. [mm] p.....................převýšení...................................................................................................... [mm] R ....................poloměr oblouku............................................................................................. [m] Vozidlo: V ....................rychlost .....................................................................................................[kmh-1] Vmax ...............maximální rychlost ...................................................................................[kmh-1]
Veličiny všeobecné: Gy1 ................příčné zrychlení nad předním (nabíhajícím) podvozkem ............................[ms-2] Gy2 ................příčné zrychlení nad zadním (vlečeným) podvozkem.................................[ms-2] Gz1 .................svislé zrychlení nad předním (nabíhajícím) podvozkem.............................[ms-2] Gz2 .................svislé zrychlení nad zadním (vlečeným) podvozkem..................................[ms-2] H....................rámová síla.....................................................................................................[kN] H1 ..................rámová síla 1. dvojkolí ..................................................................................[kN] H4 ..................rámová síla 4. dvojkolí ..................................................................................[kN] H1max..............maximální hodnota rámové síly 1. dvojkolí ..................................................[kN] H4max..............maximální hodnota rámové síly 4. dvojkolí ..................................................[kN] Veličiny podle UIC 432 (ve znění platném do 6/98): E(H) ..............střední hodnota rámové síly...........................................................................[kN] E(H1) .............střední hodnota rámové síly 1. dvojkolí ........................................................[kN] E(H4) .............střední hodnota rámové síly 4. dvojkolí ........................................................[kN] Hlim(2m) ...........limitní hodnota rámové síly na dráze 2 metry ...............................................[kN] Hmax(2m)..........maximální hodnota rámové síly na dráze 2 metry.........................................[kN] P0 ...................statická nápravová síla...................................................................................[kN] s|H| ................směrodatná odchylka rámové síly .................................................................[kN] s|H1| ...............směrodatná odchylka rámové síly 1. dvojkolí ...............................................[kN] s|H4| ...............směrodatná odchylka rámové síly 4. dvojkolí ...............................................[kN] sp ....................směrodatná odchylka zrychlení ve vozové skříni........................................[ms-2] Veličiny podle UIC 518: F0 = 50 % ....hraniční hodnota, pod a nad kterou se měřená veličina vyskytuje s pravděpodobností 50 %................................................................................ [ - ] F1 = 0,15 % ...hraniční hodnota, pod kterou se měřená veličina vyskytuje s pravděpodobností 0,15 %............................................................................. [ - ]
F2 = 99,85 % .hraniční hodnota, nad kterou se měřená veličina vyskytuje s pravděpodobností 0,15 %............................................................................. [ - ] rms ................směrodatná odchylka ...................................................................................... [ - ] sylim*..............limitní hodnota směrodatné odchylky příčného zrychlení skříně................[ms-2] szlim* ..............limitní hodnota směrodatné odchylky svislého zrychlení skříně ................[ms-2] ylim* ...............limitní hodnota statist. parametrů F1, F2 příčného zrychlení ve skříni vozidla nad podvozkem ................................................................[ms-2] zlim* ...............limitní hodnota statist. parametrů F1, F2 svislého zrychlení ve skříni vozidla nad podvozkem ................................................................[ms-2] Označení vozů: I .....................Zaes 30 31 54 788 0 967 – 8 (6 týdnů provozu) II....................Zas 30
33 54 785 4 129 – 5 (38 týdnů provozu)
III ..................Zaes 30 33 54 788 5 277 – 5 (68 týdnů provozu)
9.
SEZNAM ZKRATEK
CZK ..............Celková známka kvality koleje ČD .................České dráhy ČSN...............Česká technická norma DB .................Deutsche Bahn (Německá dráha) GPK ..............Geometrická poloha koleje (geometrické parametry koleje) GVD ..............Grafikon vlakové dopravy KŽV ..............Komerční železniční výzkum PKP...............Polskie Koleje Państwowe (Polské státní dráhy) RP..................Rychlostní pásmo SMV ..............starý měřicí vůz SR..................Služební rukověť TK .................Technická kontrola TNŽ...............Technická norma železnic V 67 ...............služební předpis ČD V 67
V 68 ...............služební předpis ČD V 68 V 99/1............služební předpis ČD V 99/1 VÚKV ...........Výzkumný ústav kolejových vozidel VÚŽ ..............Výzkumný ústav železniční MZO .............Malý zkušební okruh MŽZO...........Malý železniční zkušební okruh VZO ..............Velký zkušební okruh VŽZO............Velký železniční zkušební okruh ŽZO...............Železniční zkušební okruh
V Praze, březen 2001
Lektoroval: Doc. Ing. Rudolf Pohl, CSc. ČVUT – Fakulta dopravní
