ОПЫТНЫЕ ПОЕЗДКИ С ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИМ ВАГОНОМ

При эксплуатационных испытаниях тягового подвижного состава информация о его работе оказывается более достоверной, поскольку она является результатом не только процессов, происходящих на локомотиве, но включает в себя многообразие эксплуатационных условий, множество случайных факторов, определяющих режимы работы локомотивов и эффективность тяги. Поэтому эксплуатационные испытания являются составной частью технической эксплуатации локомотивного парка, способом повышения его надежности и эффективности. Их проводят для корректировки результатов тяговых расчетов, изыскания резервов тяги и экономии топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов. На основе результатов испытаний определяют критическую массу поездов, скорость движения и перегонное время хода, соответствие тягово-эксплуатационных свойств локомотивов условиям эксплуатации; устанавливают также режимы работы энергосиловых установок локомотивов, рациональные режимы вождения поездов, разрабатывают режимные карты.



Эксплуатационные испытания локомотивов состоят из отдельных этапов: планирования испытаний, выбора и подготовки измерительной техники, выбора опытного локомотива, производства испытаний, первичной обработки результатов, вторичной их обработки и анализа, подготовки выводов и рекомендаций.

Планирование испытаний включает в себя определение задач и целей испытаний, выбор типа испытания, определение порядка его проведения в виде программы и методики с указанием оценочных показателей и параметров, определение форм записи наблюдений и отчетности. В общем виде задачи и цели испытаний заключаются в исследовании технического состояния, поведения и свойств тягового подвижного состава в конкретных условиях эксплуатации, определении основных показателей его эксплуатационной надежности, изыскании резервов повышения эффективности работы.

Организация тягово-эксплуатационных испытаний начинается с составления плана работ, разработки программы и методики испытаний. В специально изданном приказе по дороге отражают общие вопросы, связанные с организацией и проведением опытных поездок, указывают цели и сроки испытаний, тяговые участки, серии локомотивов, вид поездов и массу опытных составов, скорости движения, схемы формирования опытных поездов и порядок их пропуска по участкам. Определяют места (номера километров перегонов) остановок для выполнения специальных измерений, пункты дополнительной экипировки, а также перечень операций, которые необходимо выполнить работникам депо и отделений по подготовке локомотива к испытаниям.

Программа и методика опытных поездок. Программа и методика дополняют и раскрывают план испытаний, конкретизируют порядок действий всех участников опытных поездок, способствуют получению данных для выявления наивыгоднейшего варианта использования и работы локомотива. При составлении программы испытаний следует учитывать особенности конкретного участка, систему работы локомотивов и локомотивных бригад, наличие поворотных и экипировочных устройств в пунктах оборота, порядок технического обслуживания локомотива согласно установленным нормативам.

В программе опытных поездок указываются назначение, цель и время проведения испытаний, серия локомотива, категория поезда, проверяемые участки; устанавливаются сроки представления отчета по испытаниям, а также последовательность выполнения подготовительных работ, порядок выбора локомотива для испытаний.

Если опытные поездки предусматривают проверку нагревания обмоток электрических машин локомотива, необходимо планировать

остановки опытного поезда в конце затяжных подъемов, где ожидается максимальный нагрев, независимо от того, окажутся они на станции или на перегоне, но с учетом возможности трогания состава с места после остановки. Таких остановок на участке обычно бывает одна-две продолжительностью 3-5 мин каждая. Место остановки выбирают на основании тяговых расчетов либо анализа профиля пути и кривых тока электровоза или главного генератора тепловоза.

При разработке программы опытных поездок по проверке расчетных или действующих времен хода учитывают факторы, оказывающие влияние на время движения поезда. К ним обычно относят массу составов, допустимые скорости движения, режим движения поезда и порядок его пропуска по участку, атмосферные условия, а также характеристики локомотивов, зависящие от проката и диаметра бандажей колесных пар, которые в условиях эксплуатации могут иметь предельные значения. В программе указывают порядок пропуска поездов по участку и режим их ведения из условия реализации полной мощности локомотива с учетом выполнения действующих ограничений скорости. При таких поездках проверяют возможность выполнения расчетного времени на разгон и замедление поездов по станциям, определяют фактический удельный расход топлива и электроэнергии при выполнении предлагаемых времен хода, проверяют возможность выполнения заданных времен хода с поездами критической массы.

Программа опытных поездок по определению удельного расхода электроэнергии или топлива на тягу поездов предусматривает проверку их фактического расхода в основном с поездами массой, предусмотренной графиком движения, при действующих перегонных временах хода. В программу входит проверка теплотехнического состояния тепловоза или настройка схемы рекуперативного торможения электровоза с проверкой счетчиков энергии рекуперации; проведение испытаний с поездами, масса которых соответствует предусмотренной графиком, различными по роду груза и нагрузке от осей вагонов на рельсы; запись режимов вождения поездов по всем перегонам при каждой поездке и др.

Особое внимание уделяется планированию, подготовке и проведению испытаний, связанных с проверкой и определением критической нормы массы грузового поезда, поскольку от правильности ее установления зависит уровень выполнения графика движения поездов, сохранность локомотивов. Трогание состава расчетной массы на расчетном или скоростном подъеме не предусматривается. Опытные поездки проводят в период, когда на данном участке наиболее часто наблюдаются неблагоприятные условия по сцеплению колес с рельсами в виде дождя, снега, инея, росы, тумана и т. д.

Во время опытных поездок в динамометрическом вагоне в поездном журнале отмечают следующее: время отправления, прибытия и проследования по раздельным пунктам, температуру наружного воздуха, атмосферное давление, состояние, погоды, наличие осадков,

скорость и направление ветра относительно движения поезда, расход песка за каждую поездку, места и причины снижения скорости (временно и постоянно действующие предупреждения, показания сигналов светофоров и др.). Кроме того, делают и другие записи, способствующие расшифровке условий проведения опытных поездок и обеспечивающие подробный анализ их результатов. Одновременно производятся записи на лентах динамометрического стола и регистрирующих приборов, записывают показания приборов, подключенных к соответствующим цепям локомотива для измерения тока, напряжения, мощности и т. д.

При опытных поездках, кроме токов и напряжений, на ленту динамометрического стола обязательно записывают силу тяги, скорость движения, позиции контроллера машиниста; отмечают переключение реле переходов и ослабление возбуждения тяговых двигателей, срабатывание реле боксования и включение песочниц, показания сигналов автоматической локомотивной сигнализации (AJICH), наносят отметки времени,пути, прохождения осей станций.

Выбор опытного локомотива. Это важная часть подготовки к проведению эксплуатационных испытаний. Для того чтобы исследовать состояние, поведение и свойства тягового подвижного состава в конкретных условиях эксплуатации, испытывают один локомотив, а полученные результаты распространяют на все локомотивы, обслуживающие данный участок.

Условия эксплуатации локомотивов, параметры отдельных агрегатов и узлов, характеристика участка обращения оказывают влияние на использование мощности, сцепного веса, экономичность работы электровозов и тепловозов. Каждый локомотив в зависимости от технического состояния при выполнении одной и той же механической работы по перемещению поезда может реализовать разные силы тяги и расходовать разное количество электроэнергии или топлива. Это связано с тем, что отдельные параметры локомотивов в разной степени отличаются от паспортных характеристик и номинальных данных. Такие отклонения в большую или меньшую сторону определяются условиями работы локомотива, качеством изготовления и ремонта отдельных узлов и интенсивностью их износа, отклонениями в размерах деталей, расхождением характеристик тяговых двигателей, генераторов и т. д. Выбранный для испытаний локомотив должен как можно более полно представлять весь парк, его состояние должно быть возможно более близким к среднему состоянию локомотивов в парке.

Поскольку по многим признакам провести такой выбор трудно, то, используя специальные приемы теории вероятностей и математической статистики, отбирают группу локомотивов по одному центральному признаку, например топливно-энергетической экономичности, а затем из этой группы выбирают один (иногда два) локомотива по нескольким основным признакам. В качестве основных используют показатели эксплуатационные и технического состояния локомотивов.

Локомотивы, выбираемые для испытаний, должны иметь прокат бандажей в пределах 2-3 мм, выбег от постройки не менее 100 тыс. км, пройти капитальный или текущий ТР-3 ремонт: расхождение характеристик их тяговых двигателей не должно превышать 4-5 %. У тепловоза, отобранного для испытаний, кроме того, расход дизельного масла должен быть не более 2 % расхода натурального топлива, пробег после очистки окон цилиндровых втулок - не более 10-12 тыс. км. Проверяют живые сечения выпускных и продувочных окон гильз, положение мертвых точек поршней, объем камеры сжатия, углы опережения подачи топлива, цилиндровую мощность, поршневые кольца, герметичность и производительность топливных насосов, плотность форсунок, отсутствие прогара днищ поршней и т. д. Опытный тепловоз подвергают контролю, регулировке и настройке в объеме текущего ремонта ТР-1 и реостатных испытаний.

Требования к техническому состоянию локомотивов, отобранных для испытаний по установлению критических масс составов, несколько отличаются от приведенных. Электровоз должен иметь пробег после текущего ремонта ТР-2 или ТР-3, равный 90-140 тыс. км, средний прокат бандажей до 5 мм, расхождение в характеристиках тяговых двигателей не более 10%. Тепловоз должен характеризоваться средними эксплуатационными показателями по пробегу от постройки и расходу топлива, пробегом от текущего ремонта ТР-3 в пределах 100-130 тыс. км, прокатом бандажей колесных пар до 5 мм, расхождением характеристик тяговых двигателей при полном возбуждении не более 8 %.

Стационарные испытания, После того как локомотив для опытных поездок выбран и подготовлен, его подвергают стационарным испытаниям, цель которых - проверить техническое состояние локомотива, провести ряд вспомогательных измерений параметров локомотива и регулировок отдельных аппаратов для дальнейших испытаний.

Объем стационарных испытаний зависит от конкретных задач, вытекающих из программы тягово-зксплуатационных испытаний. После проверки технического состояния локомотива проводят его техническое обслуживание ТО-3. Затем собирают измерительные схемы и выполняют необходимые измерения. Обычно измеряют сопротивление обмоток тяговых двигателей и, если необходимо, пусковых резисторов, сопротивление изоляции силовых и вспомогательных цепей, проверяют и регулируют аппараты защиты, развертку групповых переключателей, последовательность и четкость срабатывания аппаратов и цепей сигнализации, расход воздуха, охлаждающего тяговые двигатели. При наличии устройства для поколесного взвешивания локомотива определяют вертикальные нагрузки от колесных пар на рельсы. Полученные значения параметров сравнивают с соответствующими номинальными данными. Если они превышают допустимые значения, устанавливают причины таких отклонений и устраняют их. В том случае, когда установить причины не удается или на это

требуется много времени, для опытных поездок выбирают другой локомотив.

Если в опытных поездках предусматривается определение температуры обмоток тяговых электрических машин, при стационарных испытаниях измеряют электрическое сопротивление этих обмоток в холодном состоянии. Для этого локомотив отставляют от работы и выдерживают в депо с тем, чтобы температура обмоток сравнялась с температурой окружающего воздуха. Определяют также расход охлаждающего воздуха по каждому двигателю, с тем чтобы выявить двигатели, работающие в худших условиях по охлаждению. Тяговый двигатель, через который проходит меньше охлаждающего воздуха, будет при прочих равных условиях иметь большую температуру нагрева. Это учитывают при выборе двигателя для измерения температуры его обмоток в процессе опытных поездок. Расход охлаждающего воздуха определяют по статическому напофру в коллекторной камере с помощью микроманометров. Для электровозов замеры производят при низкой и высокой частоте вращения вентиляторов, фиксируя напряжение, приложенное к двигателю вентилятора; для тепловозов интенсивность охлаждения тяговых двигателей проверяют при работе дизель-генераторной установки с наибольшей частотой вращения вала на расчетной позиции контроллера. На тепловозах с передачей пере-менно-постоянного тока, кроме того, измеряют статический напор в воздуховоде выпрямительной установки и определяют расход воздуха.

В процессе поосного взвешивания локомотива выявляют колесные пары, имеющие минимальные и максимальные нагрузки на рельсы, и это учитывают при проверке характеристик связанных с ними тяговых двигателей, распределении токов и температур обмоток, а также оценке склонности колесных пар к боксованию и анализе реализуемого коэффициента сцепления.

При стационарных испытаниях проводят лабораторный анализ песка и регулируют форсунки песочниц, определяют количество песка, подаваемого под каждую колесную пару.

Проводят измерения с помощью измерительного моста сопротивлений резисторов ослабления возбуждения, переходных и уравнительных резисторов в цепях возбуждения генераторов. По результатам измерений определяют фактические коэффициенты ослабления возбуждения тяговых двигателей, сравнийают их друг с другом и с номинальными значениями. При обнаружении отклонений, превышающих допустимые, для того чтобы исключить значительную неравномерность в нагрузках тяговых двигателей, регулируют сопротивление шунтирующих резисторов.

Проверку и регулировку токов и напряжений срабатывания аппаратов защиты, реле боксования и рекуперации проводят на испытательных стендах в депо в соответствии с действующими инструкциями и нормативами.

По окончании монтажа измерительной схемы руководитель испы-

таний проверяет правильность соединений и надежность креплений измерительного оборудования на локомотиве и в динамометрическом вагоне. Затем замеряют сопротивление измерительных проводов и подготавливают измерительные цепи для проверки под напряжением. Перед подачей напряжения в измерительные цепи руководитель испытаний проводит инструктаж по технике безопасности всех работников, участвующих в испытаниях, знакомит их с измерительными цепями и оборудованием, обращает внимание на наиболее опасные места.

До подачи напряжения в измерительные^ цепи проверяют работу отметчиков динамометрического стола, сигнальных ламп и других цепей, связанных с цепями управления и сигнализации локомотива. Затем при отключенных измерительных приборах силовой цепи по команде руководителя испытаний подают в силовые цепи напряжение, поднимая токоприемник на электровозе или запустив дизель на тепловозе. После того как будут включены рубильники вольтметров силовых цепей на щитах динамометрического вагона, машинист по команде из вагона набирает несколько позиций контроллера, так чтобы ток не превышал половины номинального, а в вагоне поочередно включают рубильники амперметров. Аналогично подключают измерительные приборы цепей вспомогательных машин. При этом можно определить масштабы записей токов и напряжений регистрирующими приборами и осциллографом. Одновременно проверяют действие показывающих приборов.

Если при подаче напряжения в силовые цепи или включении тока обнаружатся неправильные показания приборов, включение приборов, которые не предусмотрены схемой, или появится запах перегретой изоляции в динамометрическом вагоне либо на локомотиве, а также в случае срабатывания защиты, проверку цепей немедленно прекращают до выяснения и устранения причин неисправностей.

На тепловозах после проверки измерительных цепей дизель-генераторную установку подвергают реостатным испытаниям. Во время этих испытаний осматривают и прослушивают все агрегаты силовой установки при работе с полной и частичной нагрузками, определяют тепловые параметры и мощность дизель-генераторной установки при максимальном давлении сгорания, снимают внешнюю характеристику главного генератора, а также измеряют температуру отработавших газов по цилиндрам.

При снятии внешних характеристик замеряют ток нагрузки и напряжение на зажимах главного генератора, ток и напряжение возбудителя главного генератора, ток в регулировочной обмотке возбуждения возбудителя и частоту вращения вала дизель-генератора.

Особое внимание при настройке элементов электрических цепей тепловоза уделяют узлу или реле ограничения тока, реле автоматического включения и отключения ослабления возбуждения тяговых двигателей, устройству автоматического регулирования нагрузки,

поскольку от исправного действия этих устройств во многом зависят тяговые свойства тепловоза.

По дизелю особое внимание уделяют исправной работе регулятора частоты вращения и его злектропневматического привода, регулятора предельной частоты вращения, проверке давления сжатия по цилиндрам, а также срабатыванию устройства автоматического отключения дизеля при наличии давления в картере вместо разряжения. С помощью топливомера определяют расход дизельного топлива на единицу электрической мощности дизель-генератора.

Результаты реостатных испытаний тепловозов, как и результаты проверок и регулировок защитной аппаратуры на стендах, а также других аппаратов и устройств локомотивов оформляют документально, указывая данные, необходимые для выполнения опытных поездок и обработки их результатов. Полученные результаты заносят в журнал испытаний.

Коитрольно-наладочные поездки. Убедившись в нормальной работе локомотива, измерительной аппаратуры и электрических цепей на локомотиве и в динамометрическом вагоне, начинают контрольно-наладочные поездки с поездами. Такие поездки выполняют с составами, масса которых близка к нормативному значению, установленному на данном участке, или соответствует значению, определенному на основании тяговых расчетов. В начале поездки проверяют работу измерительных цепей и приборов, масштабы записи на ленте динамометрического стола. Затем находят распределение токов по параллельным цепям тяговых двигателей при полном или нормальном возбуждении и на всех ступенях ослабления возбуждения. На электровозах постоянного тока это делают при параллельном соединении тяговых двигателей.

В случае необходимости снимают внешние характеристики преобразователей на электровозах переменного тока. Для этого замеряют напряжение сети, выпрямленное напряжение и ток. На тепловозах оценивают также расхождение нагрузок (токов) главных генераторов разных секций, проверяют работу реле переходов и устройств автоматического регулирования мощности. Все работы выполняют за одну-две контрольно-наладочные поездки. За это время испытатели обычно успевают добиться четкой и устойчивой работы измерительных и регистрирующих приборов, по записям приборов и наблюдениям за движением поезда получить ясное представление о порядке выполнения последующих опытных поездок и о выполнении необходимых измерений в различных точках пути.

Большое значение для успешного проведения наладочных и опытных поездок имеет согласованность действий руководителя испытаний и машиниста испытуемого локомотива, их взаимопонимание, умелое сочетание теоретических знаний и опыта испытателей с полезной инициативой машиниста. Для улучшения такого контакта руководитель испытаний знакомит машинистов с результатами предыдущих поездок и их анализом, обращая внимание на достоинства и

недостатки режима ведения поезда. Перед каждой поездкой машинисту вручают карту или таблицу с разработанным режимом ведения поезда, ставя перед ним четкие задачи.