Электросберегающие технологии

I. Гидродемпфер для пассажирских вагонов центральной ступени подвешивания

Основными факторами, ускоряющими износ ходовой части транспортных средств, дорожного покрытия и рельсового пути, являются несбалансированные динамические нагрузки, возникающие при взаимодействии транспортных средств и дороги. Особенно опасными являются возникающие резонансные явления, существенно уменьшающие ресурсные показатели механизмов и машин. Обеспечить сохранность путевого хозяйства и увеличить срок службы транспортных средств может качественное демпфирование динамических нагрузок. Решение этой проблемы позволит дополнительно существенно повысить безопасность и комфортность перевозок пассажиров и грузов при значительном увеличении рентабельности грузопассажирских перевозок. Без качественного и полного решения вопросов демпфирования проводимое техническое перевооружение всех видов транспорта теряет до половины своей эффективности.
Созданный сотрудниками НТЦ «Техиндустрия» демпфер отвечает всем современным требованиям. Он успешно прошел все виды испытаний и отмечен 5 золотыми и 3 серебряными медалями на Международных салонах изобретений в Женеве, Брюсселе, Нюрнберге. Инновационные разработки, использованные в конструкции гидродемпфера, запатентованы. 

 

Также успешно закончены ресурсные сертификационные испытания гидродемпфера, в том числе на нижней границе требуемого температурного диапазона (-60 °С); получен сертификат соответствия № ССФЖТ RU. ЦТ03. А.04114. В настоящее время гидродемпфер изготавливается серийно.

Разработанный гидродемпфер обладает множеством преимуществ перед основной массой серийных гидродемпферов, в том числе увеличенным сроком службы до отказа (в несколько раз), эффективной работой на больших скоростях (до 250 км / час и более), эффективным подавлением особо вредных для организма человека динамических воздействий в диапазоне частот 4 — 8 Гц и др.

II. Демпфирующая система локомотивов

Предлагается провести комплексную работу по демпфированию системы «локомотив + кресло машиниста». Существующее на сегодня положение является неблагополучным. Проведенные прямые измерения на полу кабины локомотива и на кресле машиниста показали, что допускаемые (по нормативной документации) уровни вибраций превышаются в особо опасном для человека диапазоне до 10 Гц в 4 раза как на полу кабины, так и на кресле машиниста.

Дополнительно к этому необходимо отметить, что посчитанные по общепринятым в мировой практике правилам коэффициенты плавности хода Wz для локомотивов при скорости движения выше 100 км / час достигают предельных значений — 4,5 — для человека с физиологической точки зрения, в то время, как предельно допустимым для локомотива является число Wz = 3,75.

Международным стандартом ограничивается длительность воздействия вибраций на человека. При максимально допустимом времени непрерывной работы машинистов в 8 часов это время превышается в 3 — 4 раза, что чрезвычайно неблагоприятно для человеческого организма.

Плохо демпфированный локомотив является не только повышенно опасным средством передвижения, но и требует дополнительного расхода энергии на постоянное преодоление дополнительно возникающих динамических возмущений. Экспертные оценки показывают, что этот дополнительный расход оценивается 5 %.

Ожидаемые результаты работы:

1. Обеспечение нормативно требуемых для локомотивов динамических параметров по уровням вибраций и по плавности хода.

2. Обеспечение нормальных, с медицинской точки зрения, условий работы машинистов в особо опасном для организма человека диапазоне частот.

3. Сокращение расхода потребляемой локомотивом энергии на 5 %.

4. Увеличение сохранности материальной части локомотива и рельсового пути не менее чем в 2 раза.

Таким образом, будут обеспечены требования по повышению безопасности перевозок и сохранению здоровья машинистам.

III. Многорежимный гидродемпфер грузовых вагонов

В ноябре 2001 года на скоростном Белореченском полигоне ВНИИЖТ были проведены сравнительные ходовые испытания грузовой тележки 18—9934 с применением фрикционных гасителей колебаний производства ОАО «Тверской завод» и гидродемпферов разработки НТЦ «Техиндустрия» по черт. № 1118 (прототип гидродемпфера № 667640).

Сравнительные данные по коэффициентам вертикальной динамики подтверждают возможность достижения ранее заявленных характеристик, включая существенное увеличение срока службы ходовой части вагона и рельсового пути.

Основные преимущества:

  • Эффективно гасит динамические возмущения во всём основном диапазоне действующих частот от 0 до 15 Гц;
  • Силовая характеристика гидродемпфера подстраивается под уровень загрузки вагона, обеспечивая оптимальное демпфирование на всех уровнях загрузки;
  • Повышает безопасность и аккуратность перевозок грузов;
  • Позволяет увеличить скорость перевозок не менее чем в 2 раза к существующему уровню;
  • Увеличивает сохранность материальной части вагона и рельсового пути не менее чем, в 2 раза;
  • Ресурс работы демпфера можно довести до 1 млн км.

Заявленные преимущества достигаются за счёт:

  • Замены существующего сегодня фрикционного демпфера грузовых вагонов на многорежимный гидродемпфер;
  • Использования специального конструктивного решения, позволяющего менять силовую характеристику гидродемпфера в зависимости от загрузки;
  • Использования всех других преимуществ базовой модели гидродемпфера.

IV. Демпфирующий комплекс, состоящий из гидродемпферов в центральной и буксовой ступенях подвешивания

 

Состоит из максимально унифицированных гидродемпферов в центральном и буксовом подвешивании, в отличие от серийного комплекса, в котором в буксовой ступени используется фрикционный демпфер, размещённый внутри рессор.

Основные преимущества:

  • Комплекс устраняет резонансные явления при взаимодействии колеса с рельсом;
  • Эффективно гасит динамические возмущения во всём основном диапазоне действующих частот от 0 до 10 Гц при температуре от −60 ºС до +60 ºС;
  • Минимизирует вредное воздействие на человека динамических воздействий в особо опасном диапазоне частот 4 — 8 Гц;
  • Повышает безопасность и комфортность перевозок пассажиров и грузов;
  • Позволяет увеличить скорость перевозок до любой реализуемой;
  • Имеет существенно больший ресурс работы до отказа — до 1 млн км или 3 года;
  • Увеличивает относительную сохранность материальной части вагонов и рельсового пути не менее чем в 2 раза;
  • Имеет существенно более высокие эксплуатационные характеристики и экономическую эффективность.

V. Комплексная автоматизированная система повышения безопасности и эффективности использования транспортных средств

В предлагаемой к разработке системе обеспечения безопасности за датчики уровня и характера колебаний вагона предлагается принять разработанные гидравлические гасители колебаний буксовой ступени. Они ближе всего расположены к полотну железной дороги и регулярно реагируют на все возникающие в ходе движения поезда возмущения в наиболее опасном диапазоне частот до 15 Гц. Сигналом, свидетельствующим о неудовлетворительном положении хода вагона, может быть увеличенный ход штока поршня гидродемпфера, отличный от среднестатистических значений, частоты колебаний или усилие на штоке; возможно дублирование и использование нескольких физических величин.

С помощью соответствующих датчиков, регистрирующих отклонение от нормы по этим физическим параметрам, можно судить об усреднено «нормальном» или излишне возмущённом движении железнодорожного вагона. На вагоне таких источников информации 8, по четыре на каждую ходовую тележку.

Электронные блоки, расположенные на каждой тележке (или на каждом вагоне) обобщают эти данные, отбраковывают случайные и, при необходимости, передают дальше, машинисту или в центральный обрабатывающий орган. При существенном отклонении от нормы машинист включает систему торможения или, если потребуется, включается система аварийного торможения самостоятельно. Современное состояние уровня развития электроники позволяет сделать такую систему компактной и высоконадёжной.

В предлагаемую к разработке систему безопасности входит также «чёрный ящик», который собирает всю информацию о пройденном пути. По показаниям этого «чёрного ящика» можно даже при отсутствии аварийных ситуаций судить после поездок о качестве пройденного пути или отдельных его участков.

Система демпфирующих элементов, обеспечивающая существенное увеличение срока службы материальной части вагонов и рельсового пути, совместно с системой контролирующих качество рельсового пути элементов (буксовые гидродемпферы, «чёрный ящик») составят основу комплексной системы диагностики пути и обеспечения его сохранности.

Предлагаемая в проекте к разработке система обеспечения безопасности и эффективности железнодорожного транспорта относительно несложно объединяется в единую автоматизированную систему повышения безопасности и эффективности на уровне ОАО «РЖД» России с единым контролирующим органом, располагающемся в центральной диспетчерской.

В дальнейшем разработанная для пассажирских поездов базовая комплексная многоуровневая автоматизированная система повышения безопасности и эффективности, сохраняя свои основные структурные элементы, может быть модернизирована применительно к грузовым железнодорожным составам, большегрузным автомобилям и другим видам рельсового и безрельсового видов транспорта.

В проекте намечен к исполнению также ряд работ, направленных на дальнейшее качественное совершенствование базовой комплексной системы. В частности, в целях сохранения жизни машинистов и пассажиров, а также материальной части локомотивов предусматривается к разработке и внедрению разрушаемые поглощающие энергию буферные элементы на локомотиве и межвагонные демпферы.

Совместно с предлагаемой к разработке системой предупреждения фронтального столкновения поезда с препятствием на железнодорожном полотне буферные элементы на локомотиве и межвагонные демпферы позволят свести к минимуму последствия столкновения поездов с препятствиями (столкновения на переездах с машинами и пр.).

VI. Сервисное обслуживание

Создание сервисных центров: выездные бригады по направлениям (обслуживание технологического оборудования), создание сервисного центра на базе МЖД по замене / ремонту гидродемпферов, буксовых генераторов и прочих создаваемых в рамках проекта продуктов.