Продолжаем углубляться в особенности работы грузовых электровозов в части их сцепных свойств. Но чтобы далее рассуждать корректно с точки зрения ключевых терминов и понятий необходимо договориться о следующем.
В дальнейших рассуждениях именно о работе электровозов в целом мы под коэффициентом сцепления будем понимать не мгновенные значения физического коэффициента сцепления между колесом и рельсом, а усредненную во времени сумму силы тяги на ободе всех колесных пар электровоза, отнесенную к сцепной массе при работе электровоза на пределе сцепления с использованием песка.
Именно этот показатель является главным практическим «выходом» локомотива, и от этого показателя зависит, составы какой массы данный локомотив способен водить.
Под коэффициентом тяги мы будем понимать также усредненную во времени сумму силы тяги на ободе всех колесных пар электровоза, отнесенную к его сцепной массе, но уже не на пределе по сцеплению, а вообще в любом текущем режиме.
Мы уже говорили, что при неблагоприятных условиях срывы сцепления колесными парами и пробоксовки появляются при весьма низком коэффициенте тяги порядка 0,05...0,15.
Определяя появление пробоксовок по приборам на пульте и специфическим вибрациям и шуму, машинисты, для предотвращения боксования колесных пар, начинают подавать песок.
Подача песка одновременно и устраняет возникшее боксование, и повышает средний уровень сцепления. А последнее, естественно, позволяет увеличить среднюю силу тяги электровоза. Чем интенсивнее подавать песок, тем выше среднюю силу тяги можно реализовать.
Песок обычно подают импульсами. И интенсивность подачи песка можно оценивать по средней относительной продолжительности подачи песка – некому аналогу средней «скважности» включения форсунок подачи песка.
К середине 70-х годов объем грузовых перевозок на основных направлениях железных дорог СССР вплотную подошел к пределу пропускной способности. И вопросы повышения масс поездов вышли на самый передний план. Полным ходом шла замена 6-осных электровозов на 8-осные, осваивалась работа 6-осных электровозов по системе многих единиц.
Но независимо от этого всегда существовало желание руководства дорог загрузить электровозы как можно выше. Иногда руководство дорог волевым образом увеличивало массы поездов, загружая электровозы заметно выше определенного в ПТР расчетного режима. Как правило это заканчивалось плохо. Электровозы начинали интенсивно выходить из строя, увеличивалось число растяжек поездов подъемах. Стабильность движения поездов существенно нарушалась. Но бывал и положительный опыт.
Для серьезного объективного научного разбирательства с этими вопросами и поиска разумных пределов загрузки электровозов на конкретных полигонах эксплуатации во ВНИИЖТе в начале 80-х годов было создано специальное подразделение, которое возглавил Лев Александрович Мугинштейн – один из крупнейших специалистов тяговиков в СССР и России.
В распоряжение этого подразделения был передан в то время еще уникальный портативный виброустойчивый компьютер Hewlet-Pakkard, способный работать в вагоне-лаборатории.
На его базе отделом был создан продвинутый измерительный комплекс, который существенно расширил возможности испытаний и анализа результатов измерений. Появление это измерительного комплекса фактически открыло «новые горизонты» в осознании процессов реализации электровозами силы тяги в неблагоприятных условиях сцепления.
Новый отдел в течение 80-х годов провел множество испытаний на разных дорогах, давая конкретные рекомендации по установлению оптимальных норм массы грузовых поездов под местные характерные условия. Также производились оценки эффективности различных технических решений. К примеру – сравнение сцепных свойств электровозов ВЛ10 и ВЛ10У, электровозов ВЛ80Р с последовательным и независимым возбуждением ТД.
Основные результаты этих исследований были опубликованы в книге:
Лисицын.А.Л., Мугинштейн Л.А. Нестационарные режимы тяги. – М.: Интекст, 2003. – 343 с.Специалистам, связанным с электротягой, очень рекомендую с этой книгой ознакомиться.
Серьезные профессионалы тяговики должны знать такие вещи или, хотя бы, быть в курсе основных подходов и результатов.
Эта книга издана относительно недавно, и, возможно, ее еще можно приобрести в оригинале во ВНИИЖТе или в издательстве Интекст.
Однако вернемся к сцепным свойствам электровозов.
Благодаря проведенным исследованиям удалось увидеть очень многое.
Приведенные ниже рисунки (из указанной выше книги) наглядно показывают, как в неблагоприятных условиях сцепления изменяется потребная интенсивность подачи песка и интенсивность боксования колесных пар электровоза по мере роста коэффициента тяги. Это статистические результаты испытаний электровоза ВЛ10, сделанные по методу усредненных сил тяги. Но уже с параллельными измерениями скоростей вращения всех колесных пар, сигналов управления форсунками подачи песка и т.п.
Вложение:
Pokazateli boksovanija.JPG
На рисунках мы видим, что, начиная с коэффициента тяги порядка 0,1 начинается подача песка и появляется боксование. А далее по мере увеличения коэффициента тяги до 0,24...0,28 необходимая интенсивность подачи песка растет и достигает уровня 60...100%. При этом средняя интенсивность проскальзывания колесных пар электровоза достигает 16%.
Очевидно, что если предлагается какое-то решение по повышению сцепных свойств электровоза, оно должно не просто позволить повысить массы поездов. Но должно позитивно повлиять и на показанные на рисунках показатели и на многие другие эксплуатационные факторы. А если все эти факторы не рассматривать в комплексе и на основе статистических испытаний, то очень легко получить липовые результаты оценок.
Продолжение следует.