Защита от проскальзывания колес и защита от проскальзывания колес — это железнодорожные термины, используемые для описания автоматических систем, используемых для обнаружения и предотвращения проскальзывания колес во время торможения или проскальзывания колес во время ускорения. Это аналогично системам ABS и контроля тяги, используемым на автотранспортных средствах. Это особенно важно в условиях скользкого рельса .
Посыпка песком — один из методов уменьшения пробуксовки или скольжения колес. Локомотивы и многосекционные поезда оснащены песочницами , которые могут помещать сухой песок на рельсы перед колесами. Это может быть инициировано автоматически, когда система защиты от пробуксовки колес обнаруживает потерю сцепления, или машинист может управлять ею вручную. Посыпка песком может быть подключена к компьютерной системе, которая определяет направление движения поезда и место, где следует наносить песок: спереди или сзади тележек . В старых локомотивах был ручной рычаг, прикрепленный к клапану, который имел три положения: Выкл., Вперед и Назад. [ необходима цитата ]
Оборудование Wheel Slide Protection (WSP) обычно устанавливается на пассажирских поездах для управления поведением колесных пар в условиях «низкого сцепления» (уменьшенное трение колеса/рельса). Оно используется при торможении и может считаться аналогом антиблокировочной системы (ABS) в вагонах. Система также может использоваться для управления (или подачи входного сигнала) системой тяги для контроля пробуксовки колес при подаче мощности в условиях низкого сцепления.
«Низкое сцепление» на рельсе может привести к повреждению колес поезда и рельсов. Обычно условия низкого сцепления связаны с экологическими причинами, возникающими из-за сезонного опадения листьев или промышленного загрязнения. Иногда причиной может быть другой, менее очевидный фактор, такой как легкое окисление головки рельса или даже рои насекомых.
Когда поезд тормозит, низкое сцепление проявляется как проскальзывание колес, когда колесная пара вращается с меньшей скоростью (скоростью), чем скорость движения поезда. Самый экстремальный пример этого — когда колесо вообще перестает вращаться (проскальзывание колеса), в то время как поезд все еще движется, и может привести к « спуску колеса », вызванному износом более мягкого стального колеса более твердым стальным рельсом.
Однако для повреждения колесной пары не обязательно полностью заблокироваться. Если скольжение значительное, в пятне контакта между колесом и рельсом может накапливаться тепло, достаточное для того, чтобы навсегда изменить кристаллическую структуру стального сплава колеса. Сталь становится более хрупкой ( мартенсит ), что приводит к образованию полостей в колесе. Проколы колес на железнодорожных транспортных средствах очень заметны по отчетливому звуку «бах-бах», издаваемому в такт скорости поезда. Обычно необходимо использовать токарный станок для колеса, чтобы удалить слой протектора колеса, вызванный серьезным проколом или полостью, что сокращает срок службы колеса и является основной статьей эксплуатационных расходов для железнодорожной отрасли.
В случае тяги низкое сцепление может привести к тому, что колесная пара будет разгоняться быстрее, чем поезд (пробуксовка колес), в результате чего может быть повреждена система тяги или колесо и рельс (ожог рельса).
WSP обычно устанавливается в качестве стандарта на новые парки из нескольких единиц. Основная функция WSP — улучшить способность поезда останавливаться в условиях плохого сцепления. Однако в железнодорожной отрасли он также признан ценным средством защиты колес от повреждений во время скольжения при торможении или пробуксовке в тяге. Это улучшение достигается путем регулирования скорости колесной пары контролируемым образом, чтобы поддерживать относительно постоянный уровень скольжения. [ необходима цитата ] Контролируемое скольжение имеет эффект кондиционирования слоя загрязнений на рельсе (очищающее действие), тем самым улучшая уровень трения и повышая способность поезда останавливаться. Контролируемое скольжение колес также может иметь ограниченное очищающее действие на головку рельса по всей длине поезда. Это, как правило, приводит к тому, что транспортные средства сзади имеют большее сцепление, чем те, что спереди.
Система WSP непрерывно отслеживает скорость вращения каждой оси локомотива или моторвагонного состава и вмешивается в работу всякий раз, когда обнаруживает существенную разницу на любой оси.
Если проскальзывание колес происходит при открытом контроллере мощности, WSP отключит питание затронутого тягового двигателя(ей). Несмотря на это, большинство железнодорожных транспортных компаний советуют своим машинистам закрывать контроллер мощности [1] и давать проскальзывающим колесам стабилизироваться перед повторным открытием контроллера на низкой настройке, поскольку управление поездом может быть достигнуто быстрее.
Однако, когда происходит проскальзывание колес и WSP отпускает тормоза на затронутых осях, машинистам предписывается оставить ручку тормоза в покое [1] и позволить WSP контролировать торможение поезда. Это связано с тем, что машинист сидит над передней тележкой поезда, где проскальзывание колес обычно наиболее сильное. [1] Это проскальзывание колес частично очистит головку рельса, и поэтому далее по поезду колеса достигнут лучшего сцепления, и, следовательно, тормозного эффекта.
Вождение поезда в условиях низкого сцепления требует опыта. Неспособность распознать и правильно отреагировать на загрязнение головки рельса или условия окружающей среды, которые вызывают низкое сцепление, может привести к инцидентам безопасности и несчастным случаям, таким как сигнал опасности , столкновение или выход за пределы станции.
Перед каждым сезоном листопада многие железнодорожные компании организуют обучение по низкому сцеплению [1] для своих новых квалифицированных машинистов. Это заключается в том, что они берут на себя управление участком линии в период затишья. Используя маркеры на обочине пути, каждый машинист разгоняет свой поезд, а затем производит полное торможение в условиях нормального сцепления. Затем головка рельса обрабатывается загрязняющим веществом с низким коэффициентом трения . Во время второго заезда машинист услышит звук и ощущение активации WSP и работы продувочных клапанов на тормозных цилиндрах, а тормозной путь будет значительно больше.
Хотя это дает лишь приблизительное представление о том, как будет вести себя поезд при низком сцеплении, это гарантирует, что машинист сможет распознать начало пробуксовки колес и будет знать правильные действия, которые следует предпринять в этом случае. [1]
Современные системы WSP управляются микропроцессором и используют двухступенчатые клапаны, которые позволяют точно контролировать давление воздуха в тормозных цилиндрах. Это необходимо для захвата и управления скользящим колесом и минимизации количества воздушного ресурса, используемого WSP. Когда тормоз применяется, WSP сначала применяет динамический тормоз. Если это не удается, то он «смешивает» фрикционную и динамическую тормозные системы. [2] Если управление все еще не установлено, система возвращается только к фрикционному торможению, где продувочные клапаны [2] быстро циклически прокачивают воздух в тормозных цилиндрах. Примеры такого рода оборудования производятся компаниями Knorr Bremse (EP compact, EP2002), Faiveley Transport (EPAC) и POLI Wabtec (ATHENA).
Производители оборудования WSP включают Faiveley Transport , Knorr-Bremse , Wabtec , DAKO, KES & Co GmbH, Mitsubishi, Siemens, Selectron Systems AG, ABB и LCA Ballauri.
Демонстрация улучшения, обеспечиваемого системой WSP, весьма сложна, поскольку естественное состояние низкого сцепления, возникающее на рельсе, может быть трудно воссоздано в условиях испытательного трека.
Для испытания пути исторически использовался раствор на основе моющего средства для обеспечения условий испытания с низкой адгезией. Европейские и международные стандарты часто ссылаются на этот метод испытания ( BS-EN 15595 , UIC 541-05 ). В Великобритании British Rail Research приняла два подхода, включая метод лабораторного моделирования для всех утверждений WSP примерно с 1992 года и испытание пути с использованием тщательно кондиционированной бумажной ленты, приклеенной к головке рельса. Считается, что метод бумажной ленты, используемый в Великобритании, предлагает реалистичное представление сложных условий очень низкой адгезии, возникающих во время осеннего листопада. С ростом приватизации железных дорог в Европе организация и проведение испытаний пути стали очень дорогими. Как следствие, испытания на основе моделирования быстро становятся все более популярными среди производителей WSP и национальных органов.
При имитационном тестировании используется компьютерное представление поезда и состояния пути, а в систему WSP подаются сигналы, которые фактически вводят ее в заблуждение, заставляя думать, что она установлена на реальном поезде.