Вагон -динамометр — это железнодорожный вагон -ремонтник , используемый для измерения различных аспектов работы локомотива . Измерения включают тяговое усилие (силу тяги), мощность, максимальную скорость и т. д.
Первая динамометрическая машина, вероятно, была построена примерно в 1838 году «отцом вычислительной техники» Чарльзом Бэббиджем . [1] [2] [3] Работая на Великой Западной железной дороге Великобритании , он оборудовал пассажирский вагон , который можно было разместить между паровозом и поездом и записать данные на непрерывно движущийся рулон бумаги. Записываемые данные включали тяговую силу двигателя, участок пути каретки и вертикальное покачивание каретки. Работа была предпринята, чтобы помочь поддержать позицию Великой Западной железной дороги в споре по поводу стандартизации британской ширины колеи .
В Соединенных Штатах Пенсильванская железная дорога начала использовать динамометрические вагоны в 1860-х годах. [4] Первый современный динамометрический вагон в Соединенных Штатах был построен в 1874 году П. Х. Дадли для Центральной железной дороги Нью-Йорка.
В ранних автомобилях использовалась система пружин и механических связей, позволяющая эффективно использовать переднюю муфту автомобиля в качестве шкалы и напрямую измерять силу, действующую на муфту. В автомобиле также будет средство измерения скорости поезда. В более поздних версиях для передачи силы на записывающее устройство использовался гидравлический цилиндр и линия.
В современных динамометрических автомобилях обычно используются электронные полупроводниковые измерительные приборы и приборы, такие как тензорезисторы .
Динамометрический вагон LNER использовался для записи рекорда скорости Малларда № 4468 в 1938 году и хранится в Национальном железнодорожном музее в Йорке , Англия. Он также использовался для испытаний по замене локомотивов Британских железных дорог в 1948 году вместе с двумя другими динамометрическими вагонами, оба из которых также сохранились.
Автомобиль, первоначально принадлежавший железной дороге Чикаго, Берлингтона и Куинси , хранится в Национальном железнодорожном музее , расположенном в Грин-Бей, штат Висконсин . Вагон, построенный для железной дороги Чикаго, Милуоки, Сент-Пол и Тихоокеанской железной дороги, хранится в Железнодорожном музее штата Иллинойс . [5]
Хотя основной целью динамометрического вагона было измерение выходной мощности локомотива, обычно собирались и другие данные, такие как данные дымовой камеры, настройки дроссельной заслонки и отсечки клапанов, скорость сгорания топлива и использование воды, чтобы определить общую производительность и эффективность. локомотива.
Данные обычно записываются на непрерывные бумажные записывающие рулоны с индексацией по времени для определения тяги и скорости. Позже мощность на ранних автомобилях рассчитывалась вручную на основе этих данных. Некоторые более поздние автомобили были оснащены механическим интегратором для прямой регистрации мощности. [4]
Отдельное использование вагона заключалось в испытании конкретного железнодорожного маршрута для оценки его тоннажа на основе пробега с динамометрическим вагоном и регистрации влияния уклонов и кривизны на пропускную способность и результирующую потребность в мощности для этой линии. [4]
Принцип действия динамометрической машины основан на базовом уравнении, согласно которому мощность равна произведению силы на расстояние во времени.
Это уравнение можно свести к степени, равной силе, умноженной на скорость:
Другими словами, мгновенную выходную мощность локомотива можно рассчитать, измерив тяговое усилие на сцепке и умножив его на текущую скорость.
Преобразование в лошадиные силы дает:
