Взаимодействие колёс подвижного состава и рельсового пути

возникают повреждения.

Если при торможении поезда к колесам прикладывается тормозная сила, которая замедляет вращение колес, то при разгоне к ним прикладывается крутящий момент, который увеличивает частоту вращения. Как и при торможении, коэффициент трения в контакте колеса и рельса ограничивает крутящий момент при разгоне до величины, при которой не будет пробуксовки колес. Для предотвращения чрезмерного буксования и вызываемого им образования дефектов рельсов в виде лысок в настоящее время все тяговые единицы оборудуются специальными устройствами. При этом в связи с буксованием и проскальзыванием колес при разгоне и торможении следует учитывать, что, во-первых, при этом происходит истирание поверхности катания рельсов и увеличение коэффициента трения для последующих колесных пар, во-вторых, для повышения трения между колесом и рельсом применяются различные методы, наиболее распространенным из которых является подача сухого песка в зону контакта, хотя это иногда приводит к нежелательным побочным последствиям.

Особенностью рельсового транспорта является то, что в результате качения стальных колес по стальным рельсам на поверхности катания образуется чистая блестящая продольная полоса, через которую могут проходить обратные токи. Это обстоятельство способствовало разработке и внедрению электрической тяги. Однако при этом возникают проблемы. Специалисты полагают, что особое внимание следует уделять токопроводящим элементам не только на тяговых единицах, но на всех видах подвижного состава, обращающегося по электрифицированным железным дорогам. Это связано с тем, что из-за сопротивления рельсов обратные токи имеют тенденцию к перетеканию от тяговой единицы на путь к точке заземления рельсов через колеса и рамы других экипажей. Чтобы предотвратить прохождение этих токов через буксы, все вагоны должны иметь заземлители. Вместе с тем имеет место положительный эффект от обратных токов, проходящих через зону контакта колеса и рельса, проявляющийся в том, что они способствуют удалению пленочных изолирующих покрытий, ухудшающих сцепление колес с рельсами, особенно если они влажные, с поверхности контактирующих тел.

Наличие токопроводящих дорожек на колесах и рельсах позволило специалистам по СЦБ и связи использовать колесные пары в качестве короткозамыкающих или переключающих устройств для определения местонахождения поездов через рельсовые цепи низкого напряжения. Благодаря этому стала возможной централизация управления сигналами и стрелочными переводами с постами управления движением, оборудованными дисплеями, на которых отображается местонахождение поезда в любой момент времени. Современные системы СЦБ, использующие принцип токопроводимости контактных поверхностей колес и рельсов, в достаточной степени обеспечивают безопасность движения поездов.

Однако эта функция может оказаться ненадежной в эксплуатации, если контактирующие поверхности загрязнены. Образующаяся изолирующая пленка в виде слоя ржавчины, песка или опавших листьев существенно снижает токопроводимость рельсовых цепей. (Рост числа отказов рельсовых цепей по этой причине связан с техническим прогрессом в других областях. Например, вследствие замены паровозов локомотивами других видов и уменьшения опасности пожаров сократилась вырубка деревьев и кустарника вдоль железнодорожных линий. Это повысило устойчивость земляного полотна и улучшило экологию окружающей среды, но в то же время увеличило объем листвы на пути.) Кроме того, совершенствование рессорного подвешивания подвижного состава повысило устойчивость движения и снизило интенсивность виляния тележек. В результате уменьшились поперечные перемещения колес по рельсам и, соответственно, взаимное трение контактирующих поверхностей, "очищающее" токопроводящие дорожки. Из-за этого загрязнения с них удаляются менее интенсивно, и надежность работы рельсовых цепей снижается. Для повышения их надежности приходится использовать различные технические решения.

Требования к контактирующим поверхностям

Основным требованием к контактирующим поверхностям колес и рельсов является обеспечение высокой величины коэффициента трения для поддержания такого уровня сцепления, при котором колеса могли бы катиться по рельсам без проскальзывания даже в режиме торможения или разгона. При проектировании экипажей максимальный коэффициент трения при разгоне принимается 0,25, а минимальный при торможении 0,12, хотя закладываемые в конструкцию резервы обеспечивают безопасную эксплуатацию при коэффициентах трения, выходящих за эти пределы.

При движении экипажа по пути по большей части имеет место соприкосновение гребня колеса с боковой поверхностью рельса, что приводит к возникновению дополнительных боковых сил. Для сведения этих сил к минимуму необходимо создание соответствующих профилей поверхности катания колес и рельсов. Состояние пути и колесных пар оказывает решающее влияние на вертикальные и горизонтальные силы. Качение колеса по рельсу осуществляется по узкой полосе контакта. При этом требуются идеально круглое колесо и плоская поверхность катания рельса. Если у колеса имеется ползун или овальность, при каждом обороте колеса рельс будет подвергаться ударным нагрузкам, и реакция от этих ударов будет передаваться на подрельсовое основание, а также на рессорное подвешивание и кузов подвижного состава (следовательно, на пассажиров и груз), расстраивая конструкцию и ухудшая условия перевозки. Подобные же явления происходят при наличии неровностей у рельсов. С учетом того, что колесная пара имеет неподрессоренную массу 1,5 т, динамическое воздействие получается весьма значительным. Оно будет еще больше, если на оси смонтированы тяговый двигатель и передаточный механизм.

Информация по теме:

Расчёт площадей производственных участков по площади занимаемой оборудованием
Площади отделений основного и вспомогательного производства предприятия при разработке технического проекта рассчитывается по суммарной площади пола, занятой оборудованием и коэффициенту плотности расстановки оборудования. (7.1) где - площадь рассчитываемого отделения или участка, м2; - суммарная г ...

Построение графиков силового баланса и динамической характеристики
При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса: Тяговое усилие на ведущих колесах определяют из выражения, Н: где rд – динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения при ...

Расчёт вентиляции сварочного отделения
В локомотивном депо станции Тихорецкая для снижения концентрации вредных веществ на рабочих местах до предельно допустимой концентрации, применяются местные отсосы. Они предназначены для удаления вредных выделений при сварке мелких и средних изделий на стационарных рабочих местах. Произведем расчет ...