Экспериментальное определение основного сопротивления движению локомотивов и вагонов

Влияние многочисленных факторов на величину основного сопротивления движению подвижного состава установить аналитические зависимости не представляется возможным. Поэтому основное удельное сопротивление движению локомотивов и вагонов определяют экспериментальным путём, применяя один из методов: динамометрический, скатывания, испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа (Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта).

Динамометрический метод. Основное сопротивление движению испытываемого типа подвижного состава измеряют динамометром динамометрического вагона или динамометром тягово-энергетической лаборатории. Испытания проводятся на участке прямого горизонтального пути большой протяжённости. Тягово-энергетическую лабораторию или динамометрический вагон устанавливают между локомотивом и испытываемой группой однотипных единиц подвижного состава. Сила тяги и скорость движения непрерывно фиксируются в процессе испытаний, затем результаты записей обрабатываются при помощи средств вычислительной техники методами математической статистики. Это позволяет установить закономерности изменения основного удельного сопротивления в зависимости от скорости движения для испытываемого типа подвижного состава.

Данный метод широко применяют для определения основного сопротивления движению грузовых и пассажирских вагонов. Для локомотивов этот метод неточен и экономически невыгоден, так как искажается составляющая основного сопротивления – лобовое сопротивление воздуха, находящихся в сплотке испытываемых локомотивов. В то же время, испытывать одновременно десятки секций локомотивов неэкономично.

Метод скатывания применим для определения основного сопротивления движению любого типа подвижного состава.

Испытания проводят на прямом участке пути, имеющего затяжной спуск постоянной крутизны. С помощью вспомогательного локомотива испытуемая единица подвижного состава разгоняется по участку до определённой скорости. Вспомогательный локомотив отцепляют, и дальнейшее движение единицы подвижного состава будет происходить за счёт накопленной кинетической энергии и силы от уклона профиля пути. Скорость испытываемого подвижного состава уменьшается за счёт действия силы основного сопротивления движению. Измерив величину замедления ‑ определяют удельное основное сопротивление испытываемого подвижного состава.

Опыты повторяют несколько раз, их результаты обрабатывают и представляют для расчётчика в виде формулы для определения основного удельного сопротивления движению конкретного типа подвижного состава.

Метод скатывания наиболее надёжен при определении основного удельного сопротивления движению локомотивов в режиме холостого хода.

Основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги меньше величины основного удельного сопротивления движению в режиме холостого хода на суммарные потери от механических потерь: в тяговых электродвигателях, моторно-осевых подшипниках, зубчатых тяговых передачах. Величину этих потерь предварительно определяют при стендовых испытаниях колёсно-моторных блоков локомотивов. После соответствующего анализа полученных результатов испытаний их обрабатывают и представляют для пользователей тяговых расчётов в виде определённых зависимостей от скорости движения. Например,

для тепловозов и электровозов на звеньевом пути основное удельное сопротивление движению в режиме тяги определяют по формуле

Н/кН,

для тепловозов и электровозов на звеньевом пути основное удельное сопротивление движению в режимах холостого хода (выбега) и механического торможения определяют по формуле

, Н/кН,

где v – скорость движения локомотива, в км/ч.

Как при динамометрическом, так и при методе скатывания фиксируются техническое состояние и конструкция пути опытного участка, состояние погоды и метеоусловия в период испытаний подвижного состава.

Экспериментальный метод на кольце ВНИИЖТа. Основным недостатком рассмотренных методов (динамометрического и скатывания) является – исключение из постоянной эксплуатации опытных участков на время проведения испытаний подвижного состава. Нарушаются графики движения поездов, расписания пригородного и пассажирского движений. К тому же, рассмотренные методы достаточно трудоёмки и при испытаниях сложно учесть - изменения погодных условий, изменений направления ветра, что приводит к погрешностям экспериментальных результатов.

С целью устранения перечисленных недостатков методов динамометрического и скатывания, испытания по определению основного удельного сопротивления движению подвижного состава проводят на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа. Оно находится на станции Щербинка Московской ж. д. и представляет собой экспериментальный участок по форме кольца, радиусом R = 955 м, который предназначен исключительно для проведения тягово-эксплуатационных и других видов испытаний подвижного состава. В основном применяется динамометрический метод.

Обработка результатов экспериментов, проведённых ВНИИЖТом, позволила получить осреднённые зависимости основных удельных сопротивлений в зависимости от скорости движения и величины нагрузки от колёсной пары на рельсы разным типам подвижного состава. Полученные зависимости основных удельных сопротивлений движению единиц подвижного состава рекомендованы для применения в тяговых расчётах.