Взаимодействие пути и подвижного состава при высоких скоростях движения и повышенных осевых нагрузках - Львов А.А.

Author: Львов А.А.
Tags: дороги железные дороги железнодорожное строительство автомобильные дороги дорожное строительство электротехника железнодорожный транспорт
Year: 1978
Similar
Тормоза подвижного состава. Цветной альбом
Тормоза подвижного состава
Метрополитены
Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2
Text
                    ЦНИИ
МПС
ТРУДЫ
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ТРУДЫ
ВСЕСОЮЗНОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО
ЗНАМЕНИ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО
ИНСТИТУТА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ИЗДАЮТСЯ С 1918 г. ВЫПУСК 592
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПУТИ
И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ПРИ ВЫСОКИХ СКОРОСТЯХ
ДВИЖЕНИЯ
И ПОВЫШЕННЫХ ОСЕВЫХ
НАГРУЗКАХ
Под редакцией
д-ра техн, наук А А. ЛЬВОВА
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1978
Выпущено по заказу Всесоюзного научно-исследователь-
ского института железнодорожного транспорта МПС.
31802-303
9 049(01)78 303‘78
© Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследо-
вательский институт железнодорожного транспорта. 1978
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одной из важнейших задач железнодорожного транспорта
нашей страны является значительное повышение скоростей '
движения пассажирских поездов. На одной из основных магист-
ралей Москва-*Ленинград в содружестве ученых, работников
Октябрьской и Северо-Кавказской железных дорог проводятся
большие исследования по повышению скоростей движения пасса-
жирских поездов до 200 рм/ч. В настоящем сборнике трудов
ЦНИИ МПС излагаются результаты исследований по взаимо-
действию пути и подвижного состава электропоезда ЭР200 и
электровоза ЧС200. В результате этих исследований установле-
на возможность повышения скоростей движения пассажирских
поездов до 200 км/ч на магистрали Москва—-Ленинград.
В ЦНИИ МПС ведутся большие теоретические и экспери-
ментальные исследования по влиянию повышенных осевых на-
грузок на взаимодействие пути и подвижного состава. В сбор-
нике приводятся некоторые результаты исследований, прове-
денные с электровозами со статической Нагрузкой до 25 тс.
Заместитель директора института
д-р техн, наук, проф.
к	М. Ф. ВЕРЙГО
Заведующий отделением комплексных испытаний
и взаимодействия пути и подвижного состава
В. М. БОГДАНОВ
Д-р техн, наук А. А. ЛЬВОВ, кандидаты техн, наук Г. Г. ЖЕЛНИН,
А. М. БЕРЕЗОВСКИЙ, А. И. ЗАХАРОВ, И. И. ВУЧЕТИЧ, А. М. ТЕИТЕЛЬ,
Ю. С. РОМЕН, Б. С. ЗАВТ, д-р техн, наук О. П. ЕРШКОВ, канд. техн, наук
В. Я. КАРЦЕВ, инженеры А. А. СОКОЛОВ, И. Л. СТЕПАНОВА, А. М. БРЖЕ-
ЗОВСКИИ
ПАРАМЕТРЫ ПОДВЕШИВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭР200
И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИНАМИЧЕСКИХ (ХОДОВЫХ)
И ПО ВОЗДЕЙСТВИЮ НА ПУТЬ ИСПЫТАНИЙ
• 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ ПО ВЫБОРУ
ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕШИВАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРО-
ПОЕЗДОВ
За последние годы быстро развивается пассажирский же-
лезнодорожный транспорт во всех промышленно развитых стра-
нах мира. Успешная эксплуатация высокоскоростной линии в
Японии опровергла мнение о том, что пассажирский железнодо-
рожный транспорт будет все больше уступать свои позиции воз-
душному и автомобильному. В ряде стран мира создаются но-
йые типы высокоскоростных локомотивов, вагонов, поездов с
новыми видами тяги. Рельсовый транспорт уже сейчас реализу-
ет на железных дорогах скорости пассажирских поездов 200—
240 км/ч.
Имеется реальная возможность дальнейшего повышения
скоростей движения до 300—350 км/ч. Для этого нужно создать
подвижной состав, обладающий устойчивостью движения, при-
менить соответствующее подвешивание и более мощное верхнее
строение пути.
Повышение скоростей движения в кривых участках пути
возможно главным образом за счет увеличения радиусов кри-
вых, уменьшения осевой нагрузки и частично за счет примене-
ния специальных устройств стабилизации крена кузова.
Применение моторвагонного подвижного состава для высо-
коскоростного движения имеет ряд преимуществ по сравнению
с локомотивной тягой, а именно —большее число движущих
осей с малыми осевыми нагрузками, более легкое достижение
больших ускорений при разгоне и замедлений при торможении,
более приемлемые ходовые свойства и динамические пока-
затели.
Одной из важнейших проблем железных дорог Советского
Союза, определенных решениями XXV съезда КПСС, -является
повышение скоростей движения пассажирских поездов.
•В ЦНИИ МПС был выполнен комплекс исследовательских
работ по определению технических требований к подвижному
составу для обращения с наибольшими скоростями 200—
250 км/ч. Эти исследования показали, что для линий со ско-
4
ростью до 250 км/ч должна применяться моторвагонная
тяга.
Рижский вагоностроительный завод в 1968 г. приступил к
разработке конструкции высокоскоростного электропоезда для
скорости 200 км/ч. К этой разработке были привлечены научно-
исследовательские организации и‘ряд предприятий. ЦНИИ МПС
в 1968—1970 гг. выполнил теоретические исследования движе-
ния моторного вагона электропоезда ЭР200 по прямым и кри-
вым участкам пути со случайными вертикальными и горизон-
тальными неровностями. В этих исследованиях вагон рассмат-
ривался как механическая система, движение которой описано
34 дифференциальными уравнениями второго порядка [1].
Ходовая часть высокоскоростного подвижного состава долж-
на обеспечивать наименьшие силы взаимодействия экипажа и
пути и наименьшие ускорения на пассажиров и элементы кон-
струкции вагонов. При этом требуется не только амортизиро-
вать случайные толчки, вызванные несовершенством пути и хо-
довой части, но и свести к минимуму возможности возникнове-
ния автоколебаний виляния, которые появляются с превышени-
ем некоторой критической скорости.
В зоне устойчивого движения переходные процессы в систе-
ме экипаж—путь, вызванные случайными возмущениями, стре-
мятся затухнуть. Как известно, движение устойчиво по Ляпуно-
ву, если при малых возмущениях отклонения решений возму-
щенного движения от их значений при невозмущенном движе-
нии остаются малыми в течение любого промежутка Ьремени.
Если возмущенное движение асимптотически стремится к не-
возмущенному, то движение называется асимптотически устой-
чивым. Как показано в [2, 3], железнодорожный подвижной со-
став необходимо конструировать так, чтобы система дифферен-
циальных уравнений, описывающая его движение в рельсовой
колее, имела асимптотическую устойчивость нулевого решения.
В таком случае в системе обеспечивается затухание колебаний,
вызванных случайными возмущениями, и экипаж будет иметь
спокойный ход. Поэтому особое значение при создании скорост-
ного подвижного состава имеют исследования устойчивости дви-
жения.
Следует отметить, что автоколебательное движение желез-
нодорожного экипажа в рельсовой колее также может являться
устойчивым [4], однако это устойчивость предельного цикла не-
линейной механической системы, а не нулевого решения. Такое
движение сопровождается регулярными ударами реборды коле-
са о боковую грань головки даже при отсутствии неровностей
пути в плане.
Для определения оптимальных параметров конструкции вы-
сокоскоростного поезда в ЦНИИ МПС исследовалось движение
моторного вагона со скоростями до 250 км/ч по однородно-уп-
ругому пути со случайными горизонтальными неровностями [1].
Б
Рис. 1. Зависимости боковых сил от рамные силы, вызванные нали
скорости движения при наличии не-
ровностей и различном демпфирова-
нии:
,1—0 тс-м; 2—1 те м; 3— 2 тс-м
устойчивости наблюдается рез-
кий рост рамных и боковых сил. На рис. 1 скорости, при которых
наступает потеря устойчивости, обозначены точками.
Анализ решений показал, что зоны устойчивого движения
зависят главным образом от жесткости поперечной связи колес-
ных пар с рамой тележки и момента трения между опорными
скользунами. Для вагонов ЭР200 рекомендовали поперечную
жёсткость буксового узла 200—300 кге/мм и момент трения
1,0—1,5 тс-м, при этом движе-
Рис.1 2. Влияние неровностей пути на
значения боковых сил при Мтр =
=2тс. м
На электронной модели опре
деляли влияние упругих связе
колесных' пар с рамами теле
жек, конусности бандажей, мс
ментов сил трения между опор
ными скользунами и других па
раметров на устойчивость дви
жения и значения рамных и бо
ковых сил, действующих hi
данный вагон при движении п<
пути со случайными неровно
стями.
Результаты исследовани!
горизонтальных колебаний мо
торного вагона электропоезд,
показали, что при устойчиво!
движении вагона боковые i
чием горизонтальных неровно
стей, с увеличением скорости
нарастают плавно. При потере
ние устойчиво до скорости
250 км/ч. Изменение конусно-
сти поверхности катания коле-
са до */ю заметно влияет на ха-
рактер движения при скорости
более 180 км/ч. Расчеты пока-
зали, что наличие отступлений
в плане существенно влияет на
значение боковых сил. Как
видно из рис. 2, уменьшение
стрел неровностей с 28 до 14 мм
приводит к снижению боковых
сил примерно в 1,6 раза при
скорости 200 км/ч. Это озна-
чает, что для участков пути
высокоскоростного движения
следует устанавливать жесткие
нормы по горизонтальным
6

• ,
неровностям пути. Не следует допускать стрелы неровностей бо-
лее 10 мм на длине хорды 20 м при скоростях 200 км/ч.
Введение момента сил трения между опорными скользунами
улучшает воздействие электропоезда иа путь при движении по
прямым участкам пути, но увеличивает боковые силы в кривых
участках. Анализ решений показал, что вагрн, тележки которо-
го не виляют в прямом участке пути, при входе в переходную
кривую имеет более спокойный ход и боковые силы значитель-
но меньше, чем у вагона, который интенсивно виляет при дви-
жении по прямой. При движении по круговой кривой, не имею-
щей отступлений в плане, моменты трения между скользунами
до 2 тс-м несущественно влияют на уровень боковых сил, а при
наличии отступлений кривой в плане несколько изменяется уста-
новка тележки в колее, что влечет за собой возрастание боко-
вых сил. В пологих кривых при высоких скоростях движения
проявляется тенденция экипажа к вилянию и момент трения
между скользунами 1—2 тс-м уменьшает боковые силы, при
этом оптимальным является момент 1 тс-м.
Исследования устойчивости движения вагонов электропоез-
да ЭР200, выполненные ДОИМ АН УССР [5], показали, что уп-
ругость пути в поперечном горизонтальном направлении не ока-
зывает существенного влияния на устойчивость движения эки-
пажа.
Существенное влияние на устойчивость движения оказы-
вают момент трения между опорными скользунами и упругие
связи колесных пар с рамой тележки. По результатам этих ис-
следований наиболее широкая зона устойчивого движения полу-
чена при поперечной жесткости буксового подвешивания
2000 кгс/мм, продольной —1000 кгс/мм и моменте трения, боль-
шем 1 тс-м.
В ЦНИИ МПС исследовались колебания моторного вагона
в вертикально-продольной плоскости при движении по случай-
ным вертикальным геометрическим неровностям. Были рассмот-
рены девять вариантов подвешивания и, исходя из наименьших
перемещений и ускорений кузова и тележек, было установле-
но, что для сверхскоростного движения наиболее благоприятны-
ми параметрами являются отношение массы кузова к массе
двух тележек 4—8, а соотношение жесткостей подвешивания
кузова к тележке 0,2. В (6, 7] были проанализированы ампли-
тудно-частотные характеристики колебаний вагонов электро-
поездов с различными параметрами подвешивания и спектры
вертикальных колебаний вагонов при движении по геометриче-
ским неровностям пути. По данным этих 'исследований также
было установлено, что наименьшие значения максимумов амп-
литудно-частотных характеристик и спектров получаются прн
отношениях массы кузова к двум обрессоренным массам теле-
жек 2—4 и соотношении жесткостей центральной ступени под-
вешивайия к буксовой 0,14—0,2.
7
Исследования по выбору параметров гасителей' колебаний
вагонов высокоскоростных электропоездов, выполненные е
ЛИИЖТе [8], показали, что суммарный статический прогиб
не должен превышать 220—250 мм и меньшую его часть
(0,175—0,2) следует разм'ещать в буксовой ступени. Коэффи-
циент демпфирования гасителей колебаний для центральной сту-
пени рекомендовался 0,2—0,25, а в буксовой ступени — 0,3—0,4
от критического значения.
Исследования, выполненные в ЦНИИ МПС, ДОИМ АН
УССР и ДИИТе, показали, что для высокоскоростного тран-
спорта необходимо максимально снижать массу необрессорен-
ных элементов для уменьшения сил взаимодействия между ко-
лесом и рельсом. В работах (9, 10] показано, что при скоростях
движения более 140 км/ч снижение жесткости колеса уменьшает
силы взаимодействия. Увеличение статического прогиба до
200 мм существенно снижает динамические силы и ускорения, а
дальнейшее увеличение статического прогиба незначительно
влияет на эти величины.
Наряду с моторвагонной тягой развивается скоростное дви-
жение пассажирских поездов с локомотивной тягой. В техниче-
ских требованиях к вагонам для скоростей движения 200 км/ч
рекомендуется суммарный статический прогиб рессорного подве-
шивания 250—280 мм, а прогиб буксового подвешивания должен
составлять 20—30% общего [11].
Таким образом, все исследователи пришли к выводу, что
суммарный статический прогиб рессорного подвешивания дол-
жен составлять 220—280 мм и около 20% его значения должно
обеспечиваться за счет буксовой ступени.
Такие же примерно параметры имеют тележки японского
скоростного поезда «Токайдо». - Суммарный статический про-
гиб рессорного подвешивания составляет около 300 мм, а в бук-
совой ступени около 17% общего статического прогиба. Гид-
равлические демпферы установлены в центральной ступени
подвешивания двойного’ действия, а в буксовой — односторон-
него. .
Выполненные теоретические исследования позволили пра-
вильно подойти к выбору параметров подвешивания первого
отечественного высокоскоростного электропоезда ЭР200.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЫТНЫХ ВАГОНОВ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭР200
В первой половине 1974 г. шестивагонный электропоезд
ЭР200 (рис. 3) прохбдил наладочные испытания на Прибалтий-
ской дороге со скоростями до 120 км/ч. Дальнейшие наладоч-.
ные испытания проводились на скоростном полигоне ЦНИИ
МПС Белореченская — Майкоп со скоростями до 210 км/ч.
В процессе наладочных испытаний определялись характе-
ристики подвешивания опытных вагонов, динамические показа-
8
Рис. 3. Общий вид электропоезда ЭР200
тели, условия безопасности движения и устанавливалась воз-
можность повышения скорости движения для последующих
испытаний. Измерения динамических показателей подвижного
состава и его воздействия на путь проводились сотрудниками
отделения комплексных испытаний ЦНИИ МПС и Рижского
филиала ВНИИВ при участии ВНИИВ, ЛИИЖТа, ДОИМ АН
УССР.
Опытный шестивагонный поезд был сформирован из четы-
рех моторных и двух головных вагонов, что обеспечивало про-
ведение испытаний на скоростном полигоне в четном и нечет-
ном направлениях. Динамические показатели измеряли на го-
ловном и моторном вагонах, а один моторный вагон, располо-
женный между ними, использовали как лабораторию, в которой
размещалась регистрирующая аппаратура ЦНИИ МПС и РФ
ВНИИВ. •
Вертикальная жесткость рессорного подвешивания. Жест-
кость рессорного подвешивания определяли при вертикальных
тарировках: жесткость буксовой ступени подвешивания — при
отсутствии воздуха в пневморессорах, жесткость центральной
ступени — при наличии воздуха в баллонах, в которых давление
устанавливалось автоматически высоторегулирующими клапана-
ми. При поднимании и опускании кузова электродомкратами по-
водки высоторегулирующих клапанов отключались. В результате
обработки осциллограмм тарировок 1-го варианта подвешивания
были получены диаграммы работы элементов рессорного подве-
шивания, по которым было установлено, что жесткость буксового
подвешивания тележки головного вагона составляла 800—
900 кгс/мм, центрального подвешивания — 70—85 кгс/мм одной
9
пневморессоры, а жесткость резиновых амортизаторов внутри
пневморессоры — 650—750 кгс/мм. У моторного вагона жест-
кости соответственно составляли 900—1100, 70—85 и 800—
900 кгс/мм.
По результатам обработки осциллограмм, натурных измере-
ний перемещений кузова и тележек при тарировках были опре-
делены статические прогибы рессорного подвешивания. Фактиче-
ские значения статических прогибов по ступеням подвешивания и
суммарные значения приведены в табл. 1. Там же для сравнения
приведены расчетные значения статических прогибов. Из табл. 1
видно, что динамическая жесткость 1-го варианта центрального
Таблица 1
Вагон	Вариант подвеши- вания	Прогиб рессорного подвешивания груженых вагонов, мм			Жесткость рессорного подвеши- вания одной тележки, кгс/мм		
		централь- ного	буксового	суммарный	централь- ного	буксового	суммарная
Го- лов- ной	1	110—130	24-27	134—157	140-170	800—900	119-143
		90—110	24—27	114—137.	180—210	800—900	147-171
	2	188 171	48 48	236 219	100 НО	460 460	82 90
Мо- тор- ный	Расчет- ный	150 119	47 47	197 166	113 143	612 612	96,5 116
	1	120-145	26—29	146—174	140—170	900-1100	120—145
		85—105	26—29	111—134	200—250	900—1100	164—200
	2	200 166	55 55	255 221	100 120	470 470	83 96
Примечание. В числителе — статические' значения, в знаменателе — дина-
мические.
подвешивания оказалась в 1,5 раза, а буксовой ступени в 2 раза
больше расчетной и рекомендованной. В результате этого сум-
марный статический прогиб оказался 111—137 мм, что значитель-
но меньше, чем было рекомендовано для вагонов электропоезда со
скоростями движения до 200 км/ч. Результаты испытаний показа-
ли, что эти вагоны имеют неудовлетворительные динамические ка-
чества.	. ’	.
Причины повышенной жесткости центрального пневмати-
ческого подвешивания вагонов — недостаточный объем дополни-
тельного резервуара пневморессор с оболочкой 700X100 мм (62 л
при собственном объеме пневморессоры 28 л), а также большая
угловая жесткость шарниров продольных тяговых поводков (по
Ю
расчету РВЗ 26 кгс/мм'
„а тележку), работаю-
щих параллельно с уп-
ругими элементами
центрального подвеши-
Рис. 4. Пневматическая рессора
вания.
В процессе наладоч-
ных испытаний на мо-
торном вагоне были
установлены новые
пневморессоры, предло-
женные ВНИИВ, с обо-
лочкой 580X170 мм
(рис. 4). Эффективный диаметр рессоры 512 мм. В качестве до-
полнительного объема использовалась существующая подрессор-
ная балка. Эта рессора обеспечивала невысокую поперечную
жесткость за счет уменьшения высоты .наружной направляющей,
а также применения резино-кордной оболочки с углом нитей кор-
да по короне около 5°. Динамическая вертикальная жесткость
этой рессоры
ж„^пР9фР1У,
где п =1,35 — показатель политропы;
/7эф=2060 см2 — эффективная площадь пневмюрессоры;
Р=5,5 кгс/см2— абсолютное давление в пневморессоре;
V=25+62 = 87 л — объем пневморессоры с дополнительным
резервуаром.
При этих параметрах жв=35,8 кгс/мм, что при брутто кузова
моторного вагона обеспечивало эквивалентный статический про-
40400
4-35,8
гиб /экв —
«280 мм. В действительности прогиб ниже рас-
четного вследствие влияния жесткости тяговых поводков.
Фактическая динамическая жесткость центрального подве-
шивания моторного вагона была получена по результатам сбра-
сывания с клиньев. Собственные частоты подпрыгивания и гало-
пирования кузова составляли 1,0—1,1 Гц, что соответствует
жесткости 42—50 кгс/мм и таким образом увеличивает статиче-
ский прогиб центральной ступени подвешивания до 200—
240 мм.
На основании результатов испытаний было рекомендовано
РВЗ заменить на всех вагонах пневморессоры по предложению
ВНИИВ и уменьшить жесткость буксовой ступени подвешивания
в 2 раза. Завод выполнил эти рекомендации и представил на ис-
пытания вагоны с новым рессорным подвешиванием. По данным
вертикальных тарировок (рис. 5) было установлено, что верти-
кальная жесткость на одну буксу головного вагона составляет
И5 кгс/мм, моторного—118 кгс/мм, а жесткость буксового под-
вешивания одной тележки соответственно 460 и 470 кгс/мм. .
11
При таре головного вагона 48,5 т, массе пассажиров 4 т ста-;
тический прогиб буксовой ступени подвешивания в среднем со-<
ставил 48 мм. При таре моторного вагона 58,4 т, массе пассажи-,
ров 7 т статический прогиб буксовой ступени подвешивания мо-
торного вагона с токоприемником составил 55 мм.
По данным тарировок центрального подвешивания верти-'
кальная статическая жесткость пневморессор равна 50 кгс/мм.
При таре вагонов и массе пассажиров, указанных выше, стати-;
ческие прогибы центрального подвешивания головного вагона
составили 188 мм, а моторного 200 мм. Динамическая жесткости
пневматических рессор определялась по собственным колебани-
ям подпрыгивания и галопирования кузова. По результатам об-
работки осциллограмм тарировок, натурных измерений переме-
щений были определены жесткости рессор по ступеням подвеши-
вания (см. табл. 1, 2-й вариант). Из данных для 2-го варианта
видно, что условный динамический прогиб рессорного подвеши-i
вания груженого головного вагона составляет 219 мм, а груже-
ного моторного — 221 мм, соотношение жесткостей 0,25. Таким
образом, вертикальная жесткость при 2-м варианте рессорного
подвешивания соответствует требованиям, предъявляемым к вы-
сокоскоростному транспорту.
Характеристики демпфирования. Демпфирование вертикаль-
ных колебаний буксовой и центральной ступеней подвешивания
осуществляется гидравлическими гасителями колебаний одно-
стороннего действия на ходе разгрузки рессор. Гашение горизон-
тальных поперечных колебаний осуществляется четырьмя гори-
зонтальными гасителями, установленными между кузовом и те-,
лежками. Анализ диаграмм работы рессорного подвешивания,
полученных при статических тарировках, показал, что при вер-
тикальных перемещениях кузова и тележек возникают силы тре-
ния в буксовой ступени от 400 до 1000 кгс в одном комплекте и в
центральной ступени от 200 до 500 кгс.
Характеристики гидравлических гасителей колебаний опре-
делялись по осциллограммам различных видов колебаний, полу-
ченных при сбрасывании вагонов с клиньев. Собственные часто-
ты, декременты и коэффициенты демпфирования приведены в
о ю го зо пз+пв
Рис. 5. Диаграммы работы рессорного подвешивания моторного вагона при
вертикальных тарировках буксового (а) и центрального (б) подвешивания
тележки
12
Таблица 2
Вари- ант подве- шива- ния	Вид колебаний	Головной вагон		
		Собственная частота, Гц	Декремент hT	₽/?кр
1	Подпрыгивание кузова Г алопирование	» Боковая качка	» Подпрыгивание тележки Галопирование »	1.3—1,7 1,3—1,8 0,6—0,7 8—10 10—12	0,7-1,8 0,9-1,6 1,2—1,4 0,6-1,27 0,7-1,26	0,10—0,28 0,14—0,26 0,19—0,22 0,10—0,20 0,12-0,20
2	Подпрыгивание кузова Галопирование » Боковая качка ’ » Подпрыгивание тележки Галопирование »	1,0 —1,1 1,05-1,17 0,33—0,48 5,3 -6,6 6,0 —7,8	0,9—1.7 1,0—1,9 » 1,0—2,2 >1,3 >1,3	0,14—0,27 0,16-0,30 0,16—0,25 >0,20 >0,20
	Изгибине колебания кузова	6,6-7,8	0,31-0,9	0,05—0,14
Продолжение
Вари- ант подве- шива- ния	Вид колебаний		Моторный вагон		
			Собственная частота; Гц	Декремент hT	• ?/₽кр
	Подпрыгивание	кузова	1,3-1,7	0,9-1,25	0,14-0,20
	Галопирование	»	1,3-1,5	1,3—2,0	0,20-0,30
1	Боковая качка		0,6—0,67	1,1—1,9	0,17—0,30
	Подпрыгивание	тележки	6,6—6,7	0,6-1,25	0,1 -0,2
	Галопирование	»	8,5-10	0,6—1,6	0,1 -0,25
	Подпрыгивание	кузова	1,0—1,1	0,95-2,0	0,15-0,30
	Галопирование	»	1,0-1,1	0,90—2,0	0,14—0,30
2	Боковая качка	»,	0,4—0,48 ,	, 0,95-3,0	0,15—0,43
	. Подпрыгивание	тележки	5,3-5,7	0,95—1,8	0,15—0,28
	Галопирование	»	4.7-6,9	1,2 -1,4	0,18—0,22
	Изгибине колебания кузова		6,3-6,7	0,31—0,70	0,05—0,12
13
табл. 2. В 1-м варианте подвешивания собственные частоты ко-
лебаний подпрыгивания и галопирования кузова составляли
1,3—1,8 Гц, что намного превышало рекомендованную величину
1,0 Гц. Во 2-м варианте после замены пневморессор и уменьше-
ния жесткости буксового подвешивания собственные частоты со-
ставили 1,0—1,17 Гц, что соответствует техническим требованиям
к рессорному подвешиванию высокоскоростных поездов. Соб-
ственные. частоты подпрыгивания и галопирования тележек так-
же значительно уменьшились и были в пределах 5,3—7,8 Гц.
Показатели демпфирования основных Видов колебаний кузо-
ва и тележек оказались вполне удовлетворительными. Так, на-
пример, при колебаниях подпрыгивания и галопирования кузо-
ва коэффициенты демпфирования составили 0,14—0,30 от крити-
ческого, а по боковой качке кузова 0,16—0,25 от критического.
В буксовой ступени подвешивания головного и моторного ваго-
нов демпфирование колебаний подпрыгивания и галопирования
тележек было более 0,2 от критического. Таким образом, гидрав-
лические гасители колебаний имели характеристики, близкие к
рекомендованным. Однако большой разброс величин демпфиро-
вания указывает на необходимость тщательной регулировки гид-
рогасителей. Сотрудники кафедры вагонцрго хозяйства ЛИИЖТа
провели испытание 48 гидрогасителей и определили поглоща-
ющую способность гасителей и усилия, при которых срабатыва-
ют предохранительные клапаны.
Из |8 буксовых.гасителей у 15 были параметры сопротивле-
ния в пределах 28—36 кгс-см-1с, а у трех ниже допускаемого —
20—23 кгс-см~1с. Из 10 вертикальных гасителей центрального
подвешивания у семи были параметры 34—50 кгс-см-1с, а у трех
ниже нормы (19—28 кгс-см-1с). Все восемь горизонтальных гаси-
телей колебаний центрального подвешивания имели параметры
в пределах технических требований (18—23 кгс-см-‘с). Следо-
вательно, в эксплуатации следует строго следить за исправностью
гасителей и периодически проверять их характеристики на стенде.
Характеристики поперечной жесткости. Поперечная жест-
кость рессорного подвешивания определялась специальными та-
рировками. В 1-м варианте подвешивания поперечная жесткость
на одну буксу составляла у головного вагона около 500, мотор-
ного— 550—650 кгс/мм, что соответствовало проектному значе-
нию поперечной жесткости буксового подвешивания, но было
больше рекомендованного по результатам теоретических иссле-
дований [1]. Поперечная жесткость центрального подвешивания,
приходящаяся на одну тележку головного вагона, составляла
90 кгс/мм, а моторного — 80 кгс/мм, что тоже согласуется с про-
ектными величинами. По диаграммам работы рессорных комплек-
тов были определены силы трения. Так, в буксовой ступени под-
вешивания головного вагона они были равны 150—500 кгс, мо-
торного— 200—450 кгс, в центральной ступени головного ваго-
на— 300 кгс, моторного 500—1000 кгс. Поперечная жесткость ре-
14
зиновых ограничителей
перемещений кузова отно-
сительно тележек состав-
ляла 950 кгс/мм.
Поперечная жесткость
1-го варианта рессорного
подвешивания в соответ-
ствии с рекомендациями
ЦНИИ МПС и РФ
ВНИИВ была изменена.
Рис. 6. Диаграммы работы рессорного под-
вешивания моторного вагона при попереч-
ных перемещениях буксового (с) и цен-
трального (б) подвешивания
По результатам специ-
альных тарировок, при ко-
торых вагоны были рас-
цеплены и разведены,
определяли поперечные
жесткости рессорного подвешивания. Поперечная жесткость под-
вешивания на одну буксу головного вагона составила 170 кгс/мм,
моторного—220 кгс/мм (рис. 6, а), что близко к рекомендованно-
му значению. Поперечная жесткость центральцого подвешива-
ния, приходящаяся на одну тележку головного и моторного ва-
гонов, была равна 45 кгс/мм ( рис. 6, б) при перемещении кузова
до 37 мм, а при перемещениях 38—42 мм поперечная жесткость—
около 300 кгс/мм. Силы трения при поперечных перемещениях
на упругих элементах в среднем составили в буксовом подвеши-
вании около 300, в центральном — 400—600 кгс.
Сопоставление характеристик вагонов электропоездов. Ваго-
ны электропоезда ЭР200 имеют длину кузова 26 м, база вагона
18,8 м, база тележек 2,5 м, поперечное расстояние между цент-
рами рессор 2,13 м, диаметр колес 0,95 м. Первая тележка голов-
ного вагона имеет вес 7,5 тс, вторая — 8,1 тс. Тележки мотор-
ных вагонов весят 12,5 тс. Вес вагонов с пассажирами составля-
ет у головных 52 тс, моторного без токоприемника — 63,4 тс,
моторного с токоприемником — 65,4 тс.
По данным взвешивания и тарировок в табл. 3 приведены ос-
новные параметры вагонов электропоезда ЭР200 для двух ва-
риантов подвешивания. Здесь же для сравнения приведены пара-
метры вагона «Токайдо» (Япония). Сопоставление данцых
табл. 3 с проектными показало, что в 1-м варианте жесткость
подвешивания была почти в 2 раза больше проектной. Во 2-м
варианте подвешивания в основном все параметры соответству-
ют рекомендованным. Вес вагонов на 1,6—3,6 тс оказался
меньше проектного, что следует рассматривать как большое до-
стижение рижских вагоностроителей. Ряд параметров моторного
вагона ЭР200 оказался лучше параметров вагонов «Токайдо».
Оборудование вагонов датчиками, измеряемые величины, ре-
гистрирующая аппаратура. Для определения показателей плав-
ности хода внутри кузова устанавливали ускорением еры, реги-
15
Таблица 3
Параметр	ЭР200 1-й вариант		ЭР200 2-й вариант		.Токайдо*
					
	Головной	Моторный	Г оловной	Моторный	Моторный
Жесткость буксового подве-	200*	250	115	118	130
шивания па одну буксу, кгс/мм	500	600	180	220	1500
Жесткость	центрального подвешивания на одну пневморессору, кгс/мм	100 45	120 40	50 23	50 23	45 35 '
Наибольшее усилие, воспри- нимаемое гасителями, кгс:					
вертикальным буксовым	1300	1700	1200	1400	400
вертикальным централь- ным	1100	1200	1300	1100	—
горизонтальным централь- ным	1600	1500	500	500	750
Момент трения между опор- ными скользунами, тс. м	3,8	6,3	2,5	2,8	1,55
Вес кузова с пассажира- ми, тс	37,0	38,4—40,4	37,0	38,4-40,4	40,2
Нагрузка от брутто колес- ной пары на путь, тс	13	15,8—16,3	13	15,8-16,3	16,0
* В числителе — вертикальная, в знаменателе — поперечная.					
стрирующие вертикальные z и горизонтальные у ускорения. Все
показания ускорениемеров записывались на магнитную ленту
при скоростях от 80 до 210 км/ч. Записи ускорений обрабатыва-
лись статистическими методами на ЭЦВМ «Наири» по методике,
Рис. 7. Схема размещения датчиков на тележке
16
разработанной в отделении комплексных испытаний ЦНИИ
МПС [12], и ОСТ 24050.16, «Методике определения плавности
хода вагонов», разработанной РФ ВНИИВ [13].
На головном и моторном вагонах были установлены прогибо-
меры (рис. 7 и 8), с помощью которых регистрировали динамиче-
ские прогибы буксового (П1—П4) и центрального (/75—776)
подвешиваний. 'Одновременно на продольных балках рам теле-
жек регистрировались динамические напряжения ор, вызванные
вертикальными динамическими нагрузками. По измеренным вер-
тикальным динамическим прогибам рессорных комплектов и си-
лам в гасителях определяли коэффициенты вертикальных дина-
мических добавок по центральному и буксовому подвешиваниям.
По измеренным динамическим напряжениям в продольных бал-
ках рам тележек головного и моторного вагонов определяли ко-
эффициенты вертикальных динамических добавок, действующих
на рамы тележек.
Рамные силы (РС1—РС2) измеряли с помощью тензодатчиков
по деформациям продольных балок рам тележек головного и мо-
торного вагонов. Одновременно регистрировали поперечные пере-
мещения колесных пар относительно рам тележек с помощью
пластинчатых прогибомеров (П11). Поперечные динамические
Рис. 8. Тележка, оборудованная
датчиками:
а — боковой вид;- б — буксовое подве-
шивание; 1 — кузов вагона; 2 —рама
тележки; 3— букса; 4 — гидрогаситель
центрального подвешивания; 5 — гидро-
гаситель буксовый; 6 — тяговый пово-
док; 7 — датчик перемещения.
17
перемещения кузова относительно тележек (П9—П10) и угло-
вые повороты тележек относительно кузова (П12) регистрирова-
лись реохордными датчиками. 'Работу гидравлических гасителей
колебаний определяли по напряжениям в валиках или крон-
штейнах, которые предварительно тарировали. Момент сил тре-
ния между опорными скользунами (Т1—Т2) определяли по де-
формациям тяговых пойодков, на которые наклеивали тензодат-
чики. Наряду с этим осуществляли специальные измерения дав-
ления в пневморессорах как с помощью манометров, так и с по-
мощью специальных датчиков давлений. Периодически контро-
лировали работу высоторегулирующих клапанов.
Все динамические процессы регистрировались на магнито-
графах и осциллографах. Осциллографические записи обрабаты-
вали по максимумам. В каждом опыте продолжительностью
15—20 с выбирали по три максимума. По этим данным строили
графики распределения максимумов динамических процессов в
зависимости от скорости движения по прямым участкам пути и
от значений непогашенных ускорений при движении по кривым
участкам пути.
Магнитная запись динамических процессов обрабатывалась
с помощью специализированного аналого-цифрового преобразо-
вателя САЦП и ЭЦВМ «Наири» по методике, разработанной в
отделении комплексных испытаний ЦНИИ МПС (14]. Обработка
в Рижском филиале Всесоюзного научно-исследовательского ин-
ститута вагоностроения (РФ ВНИИВ) проводилась на комплек-
се аппаратуры и цо методике, изложенной в его работах.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ДИНАМИЧЕСКИХ (ХОДОВЫХ) ИСПЫТАНИЙ
Наладочные испытания механической части электропоезда
проводились на скоростном полигоне ЦНИИ МПС со скоростями
до 210 км/ч, а комплексные испытания на Октябрьской дороге со
скоростями до 215 км/ч..
Наладочные испытания проводили в два этапа. На первом
этапе определяли динамические показатели 1-го варианта под-
вешивания вагонов. Вследствие неудовлетворительных динами-
ческих показателей была проведена замена пневморессор новы-
ми, подготовленными ВНИИВ, так же были заменены опорные
скользуны новыми из пластифицированного материала, пред-
ставленного РВЗ.
Затем после доработки конструкции тележек по результатам
эксперимёнтальных исследований был проведен второй этап ис-
пытаний, на основании которых было сделано заключение о воз-
можности проведения комплексных испытаний на Октябрьской
дороге.
Вертикальные динамические нагрузки. Вертикальные дина-
мические нагрузки определяли по прогибам рессорного подвеши-
вания и напряжениям в продольных балках рам тележек. Спект-
18 .
ральный анализ прогибов рессорных комплектов позволил опре-
делить общую дисперсию процессов при различных скоростях
движения и распределение энергии по частотам. Вычисленные
наибольшие вероятные прогибы для каждого рессорного комп-
лекта и наибольшие наблюденные сводили в таблицы и по этим
данным строили графики зависимости этих величин от скорости
движения по прямым участкам пути и от непогашенных ускоре-
ний при движении по кривым участкам пути с радиусами 350,
650, 1000 и 2050 м.
Динамические прогибы центрального подвешивания при дви-
жении по прямым участкам пути со скоростями от 90 до 210 км/ч
возрастали от 13 до 24 мм у моторного и от 14 до 30 мм у голов-
ного вагонов со 2-м вариантом подвешивания на скоростном по-
лигоне и от 14 до 28 мм у моторного и от 12 до 28 мм на головном
при движении на Октябрьской дороге. Эти прогибы оказались
примерно одинаковыми (рис. 9, а). Спектры прогибов централь-
ного подвешивания моторного вагона во всем рассмотренном
диапазоне скоростей являлись узкополосными, основная
энергия колебаний приходилась на частотный диапазон 0,4—
1,2 Гц. Для некоторых скоростей имело место «раздвоение» ос-
новного спектрального всплеска на два, один из которых соот-
ветствовал колебаниям боковой качки кузова (0,4 Гц), другой —
колебаниям подпрыгивания и галопирования (0,9—1,1 Гц).
При движении в кривых участках пути возникает боковой
крен кузова, однако значения его ограничены благодаря пере-
менной жесткости центрального подвешивания. При вертикаль-
ных перемещениях пневморессор более 33—36 мм включаются
резиновые амортизаторы, расположенные внутри пневморессор,
которые ограничивают крен кузова. Кроме того, при входе ваго-
нов в кривые участки пути через 3—6 с срабатывают высоторе-
гулирующие клапаны; изменяющие давления в пневморессорах,
благодаря чему выравнивается боковой крен кузова. Наиболь-
шие динамические прогибы центрального подвешивания при дви-
жении по кривым участкам пути изменялись от 20 до 34 мм у мо-
торного вагона и от 22 до 40 мм у головного (рис. 9, б).
На Октябрьской дороге опытные поездки осуществлялись на
двух участках: на высокоскоростном, где были подготовлены
все обустройства для скоростей движения до 200 км/ч, и на ско-
ростном, где разрешена скорость движения до 160 км/ч. Из
рис. 9, а видно, что наибольшие вертикальные динамические
прогибы центрального подвешивания головного и моторного ва-
гонов на скоростном участке больше, чем на высокоскоростном
при одних и тех же скоростях. Характерно, что наибольшие ди-
намические прогибы на участке, где разрешена скорость , до
160 км/ч, примерно равны прогибам центрального .подвешива-
ния на высокоскоростном участке при скорости 200 км/ч.
Такие же закономерности получены по другим динамическим
показателям. Это объясняется отклонениями в содержании пу-
19
1 — головной вагон; 2 — моторный вагон; а — Октябрьская дорога, скоростной участок;
б — Октябрьская дорога, нескоростной участок; в — Белореченская — Майкоп
ти участков, предназначенных Для различных скоростей движе-
ния. Даже при таком мягком подвешивании, которое имеют ва-
гоны ЭР200, состояние пути оказывает влияние на динамические
колебания кузова.
По данным вертикальных динамических прогибов централь-
ного подвешивания были получены коэффициенты Л®лц динами-
ческих добавок вертикальных нагрузок (рис. 10 и табл. 4). Из
этих данных видно, что в прямых участках пути в новом вариан-
те подвешивания значения Квдц не йревышают на скоростном по-
лигоне 0,12 у моторного вагона и 0,16 у головного, в кривых при
&нп=0,7 м/с2 соответственно — 0,17 и 0,19, а на Октябрьской до-
роге не превышают 0,14 у моторного вагона и 0,15 у головного в
ПРЯМЫХ При СКОРОСТИ 210 КМ/Ч И В КРИВЫХ При Олп = 0,7 м/с2 —
0,18.	“
Коэффициенты динамических добавок вертикальных нагрузок
определялись также по напряжениям в продольных балках рам '
тележек. Из рис. И видно, что №др на скоростном полигоне
Рис. 10. Зависимости коэффициентов динамических добавок вертикальных
нагрузок от скорости движения по прямым (а) и от непогашенных ускорений
в кривой 1000 м (б) (условные обозначения см. на рис. 9)
20
Таблица 4
Радиус кривой скоростного полигона ЦНИИ, м	Непогашенное ускорение, v м/с*	Моторный вагон		Головной вагон	
			кг д		кг д
	—0,65	0,08	0,11	0,19	0.16
350	-0,28 0,66	0.09 0,17 ,	0,08 '0,24	0,10 0,21	0,10 0,29
	0,84	0,17	- 0,19	0,20	0,28
	—0,20	0,13	0,09	0,14	0,10
650	0,20	0,10	0,11	0,13	0,13
	0,74	0,16	0,20	0,20	0,34
	0,86	0,16	0,22	0,15	—
	—0,48	0,15	0,13	0,16	0,18
	-0,20	0,10	0,10	0,11	0,14
	0,16	0,09	0,12	0,10	0,17
1000	0,42	0,16	0,16	0,17	0,24
	1,00	0,17	0,19	0,21	0,29
	1,14	—	0,16	0,22	0,31
	—0,56	0,06	0,12	0,07	0,14
	-0,42	0,06	0,11	0,07	0,12
	-0,20	0,09	0,12	0,09	0,13
2050	0	0,10	0,14	0Д5	0,13
	0,26	0,17	0,18	0,19	0,12
	0,34	—	—	0,19	0,15
меньше по сравнению с Октябрьской дорогой примерно в 1,3 ра-
за при движении по прямым в диапазоне 170—210 км/ч, а при
движении по кривым с am=0,7 м/с2 практически одинаковы.
Во время опытов измеряли вертикальные динамические про-
гибы буксового рессорного подвешивания. Статистическая обра-
ботка показала, что вертикальные динамические прогибы в ва-
рианте 2 при движении по прямым участкам пути имели наиболь-
шие вероятные значения при скорости 100 км/ч —10,0 мм и
при скорости 210 Км/ч—16 мм. Для второго варианта подвеши-
вания зависимость вертикальных прогибов буксового подвеши-
21
Рис. 11. Коэффициенты динамических добайок вертикальных нагрузок по ра-
ме тележки в зависимости от скорости движения впрямых (а) и непогашен-
ных ускорений в кривых (б) (условные обозначениясм. на рис. 9)
вания - от скорости v, км/ч описывается выражением
/7вб=0,080о при 130<о<210.
Полученные спектры прогибов рессор буксовой ступени под-
вешивания моторного и головного вагонов 2-го варианта при
скоростях движения, близких к конструкционной, имеют узко-
полосный характер и основная энергия колебаний приходится
на частоты, соответствующие собственным колебаниям подрес-
соренных масс тележек. При скоростях движения 100—130 км/ч
спектры широкополосные, причем большая доля энергии прихо-
дится на частоты, близкие частотам собственных колебаний
кузова.	-	>
По данным статистической обработки были получены наи-
большие вероятные значения прогибов буксового подвешивания
и вычислены коэффициенты ЛвДб (рис. 12).: Из этих данных вид-
Рис. 12. Зависимости динамических прогибов буксового подвешивания (а) н
коэффициенте® динамических добавок .Вертикальных нагрузок (б) от скорости
(условные обозначения см. на рис. 9)
22
i.' 
но, что в диапазоне скоростей 130—170 км/ч №д0 на Октябрь-*
ской дороге большие, чем на скоростном полигоне, а при скдрЬг
стях 190—210 км/ч это отличие менее заметно. Для Октябрьскбй
дорогц характерно, что с увеличением скорости движения элек-
тропоезда ЭР200 от 130 до 210 км/ч коэффициенты динамических
добавок вертикальных нагрузок по буксовому подвешиванию
увеличиваются от 0,24 до 0,29 у моторного вагона й от 0,21 до
0,25 у головного, т. е. примерно на 20%.	,;
Горизонтальные динамические силы и перемещения. Рамные
силы измеряли по напряжениям в рамах тележек и по поцерёч- /
ным .перемещениям буксы относительно рамы тележки. Анализ 5" Д
осциллограмм рамных сил показал, что при движении в прямых •
участках пути не наблюдалось нарастанйя амплитуд вилянИя.  . ,
Разброс измеренных рамных сил на вагонах со 2-м вариантом
подвешиваний у головного вагона находился В пределах 0,3<— > '?•
0,7 тс при скорости 100 Км/ч и 0,5—1,2 тс при 200 км/ч, а на мо-
торном вагоне соответственно 0,4—0,9 и 0,7—2,6 тс.
Из рис. 13 следует, что благодаря уменьшению поперечной
жесткости буксового подвешивания и моментов сил трения между
опорными скользунами рамные силы снизились и не превыша-
ли 2,6 тс.
При движении по кривым участкам пути рамные силы при
2-м варианте подвешивания значительно уменьшились по срав-
нению с 1-м вариантом подвешивания. В кривой радиусом 350 м
при непогашенном ускорении 0,7 м/с2 у головного вагона с 1-м ва-
риантом подвешивания наибольшие,рамные 'силы достигали 6 тс,
у моторного — 6,3 тс, а при 2-м варианте подвешивания—соответ-
ственно 3,5 и 3,7 тс, в кривых радиусами 650, 1000 и 2050 м так-
же возникали большие рамные силы у вагонов с 1-м вариантом
подвешивания.
Большие моменты сил трения меЖду опорными скользунами
и большая поперечная жесткость буксового подве-
Рис. 13. Наибольшие рамиые силы при движении по прямым участкам пути
(о) и по кривым радиусом 1000 м (б) (условные1 обозначения см. на рйс. 9)
23
0 Z 4 Б 8 10 72 Ш,Гц
8ппб,С
Рис. 15. Спектральные плотности рам-
ных сил головного вагона при раз-
личных скоростях движения
шивания оказали крайне
неблагоприятное влияние на
вписывание в кривые. При
движении по кривым с ра-
диусами 350 и 650 м наблю-
дался интенсивный подрез
гребней колес и головки
внешнего рельса. После
уменьшения момента трения
и поперечной жесткости бук-
совой ступени подвешива-
ния, осуществленного во 2-м
варианте подвешивания, при
Движении по кривым с теми
же непогашенными ускоре-
ниями рамные силы были
примерно в 2 раза меньше,
что позволило провести
опыты в кривой радиусом
1000 м со скоростями 160—
165 км/ч при непогашенных
ускорениях 1,0—1,1 м/с2.
Наибольшие рамные си-
лы при этом достигали у го-
лодного вагона 3,7 тс, а у мо-
торного 3,0 тс. В испытаниях
вагонов со 2-м вариантом
подвешивания не наблюда-
лось заметного подреза греб-
ней колес и головки рель-
сов..
Сопоставим эксперимен-
тальные значения рамиых
сил с результатами теорети-
ческих исследований [1]; По
результатам теоретических
исследований было установ-
лено, что частота рамных
сил зависит от скорости дви-
жения по прямым участкам
пути и изменяется от 0,8 Гц
при скорости 80 км/ч до
1,9 Гц при скорости 200 км/ч.
Полученные при проведе-
нии опытов частоты измене-
ний рамных сил моторного
вагона обозначены точками
на рис. 14. Поле опытных то-
24
чек ограничено сплошными линиями... Штриховой линией обозна-
чены частоты, полученные из теоретических решений.
Рассмотрим спектральные плотности рамных сил, полученных
в опытах с головным вагоном при 2-м варианте подвешивания.
Из рис. 15 видно, что при всех скоростях движения выделяется
всплеск, соответствующий частоте виляния, а именно:
v, км/ч ПО 130	160	180	200
«о, Гц 1,4	1,6	1,8	2,0	2,2
На спектрах также заметно появление рамных сил на часто-
тах, больших 3 Гц, но общая энергия на частотах от 3 до 16 Гц
значительно меньшая, чем на частотах от 1 до 3 Гц. Следует от-
метить, что частоты 1—3 Гц соответствуют колебаниям виляния
вагона, которые получаются в теоретических решениях.
О доминирующем влиянии колебаний виляния свидетель-
ствуют также спектры поперечных горизонтальных ускорений в
кузове над пятником головного вагона (рис. 16), которые осо-
бенно четко проявляются на спектрах при скоростях более
120 км/ч. Так, например, при скоростях 160 и 180 км/ч получены
узкополосные спектры возле частот 1,9—2,0 Гц, такая же кар-
тина наблюдалась на спектрах рамных сил при этих скоростях.
На частотах от 3 до 16 Гц получен ряд небольших всплесков.
Эти ускорения связаны с поперечными колебаниями вагонов, в
том числе с вибрациями кузова, но общий уровень их невелик.
При скоростях до 160 км/ч во всем диапазоне частот получен не-
большой уровень дисперсий, а при высоких скоростях растет об-
щая дисперсия, но главным образом на частоте виляния вагона.
Спектры поперечных ускорений кузова моторного вагона над
пятником (рис. 17) несколько отличается от спектров головного
вагона.. Здесь четко выражены большие всплески ординат на
спектрах при всех скоростях движения. Частоты, на которых со-
средоточена наибольшая энергия, соответствуют частотам виля-
ния, так, при скорости 116 км/ч, эти частоты составляли 1,4 Гц,
при 160 км/ч— 1,8 Гц, а при 200 км/ч —2,3 Гц. Общие диспер-
сии ускорений кузова растут с увеличением скорости движения.
Теперь сопоставим значения рамных сил, полученные из те-
оретических решений с измеренными в опытах. Теоретические
значения были получены при моментах трения между скользуна-
ми 1 и 2 тс-м. Рамные силы в диапазоне скоростей 90—150 км/ч
оказались на 0,2—0,9 тс меньще теоретических. Это различие
можно объяснить повышенным моментом трения, кроме того, тео-
ретические решения были получены при движении по пути с гори-
зонтальными неровностями, имеющими наибольшие значения
стрел 28 мм на длине 20 м, а неровности на опытном участке до-
стигли 20 мм на длине 20 м. При движении моторного вагона с
моментом трения между опорными скользунами 2—2,5 тс-м и по-
перечной жесткостью буксового подвешивания 220 кгс/мМ рам-
ные силы в прямых участках Октябрьской дороги при скоростях
25.
Рис. 16. Спектральные плотности по-
перечных горизонтальных ускорений
в головном вагоне при различных
скоростях движения
26
’»•’ д				—	1	J и=110кн]ч	
в* 1 и			1	±,
Uflo				
и,It	1				
и, Uo “	г			
				
0	2 4 6 8 10 12 &,Гц -М	_	'				
Зу.с /Г п Ift- 2’ I ,			ГТТ» if ^130 км/ч.	
				
~г 0.08 4г	-		•	
0.04~		Al,		
.0 -i Su.c	I	’ 4 I	> 8	10 n (V.ru —I r—’	
0,16 —I ,0,12 —[		—	-V’18L	1км!ч-
0,08 -J- 0,04 J-		—		
0 I г f—JI	4	4 8	10 12	Ш.Ги,
5У • c	—I °’№ 4	i-		4=18G	км/ч'
0,12 4 ППЯ Jr	к			
qt 04 J—	1/1	лп Г		
0 _ 	-	и 4	S 8	ULL2 10 12	
Vfj 9 G	—— 008	I- CL		М^СОкн/ч	
nnu i		/		
 E	Js			
О 2 4 6 8 10 12 Ш.Гц
Рис. 17. Спектральные плотности по-
перечных горизонтальных ускорений
в моторном вагоне при различных
скоростях движения
от 90 до 210 км/ч изменялись в
пределах 0,9—2,6 тс (рис. 18),
а на участке с неровностями
28 мм на длине 20 м — от 1,7
до 2,6 тс при скоростях от 90 до
170 км/ч. Здесь получено очень
хорошее совпадение теоретиче-
ских и опытных значений рам-
ных сил.
Сопоставление расчетных
значений рамных сил, получен-
ных по «графикам-паспортам»,
в работе [1] со средними из наи-
больших' измеренных рамных
Рис. 18. Сопоставление теоретике-'
ских и экспериментальных значений
рамных сил в прямых участках йутй;
1. я — теоретические соответственно , pta
Мт’р=1 и 2 тс-м; 3. 4 — опытные на Ок-
тябрьской дороге соответственно на
скоростном и скоростном участках яр*
сил в опытах при движении по кривым различных радиусов пот i
казало их хорошее совпадение. Это позволяет считать, что мето-,
дика ЦНИИ по теоретическому определению рамных сил дает
возможность проанализировать ожидаемые рамные силы у проек-
тируемых экипажей подобной конструкции.
Безопасность движения вагонов электропоезда можно оце-
нить по условному коэффициенту горизонтальных динамических
сил Хгд, определяемому из отношения наибольших рамных сил к
статической нагрузке йолесных пар на путь. В табл. 4 приведены
значения Ктя для головного и моторного вагонов в кривых
участках пути, а в табл. 5 — в прямых.
Таблица 5
Участок пути	Условный коэффициент Кпри движении по прямым со скоростью, км/ч У							
	90	по	130	150	170	190	210
Скорост-	0,049	0,073	0,073	0,081	0,089	0,105	0,105
ной полигон	.0,050	0,063	0,069	0,077	0,088	0,094	0,097
Октябрь-	0,055	0,065	0,080	0,093	. 0,100	0,110	0,135
с кая дорога	0,055	0,070	о;оэо	0,107	0,122	0,134	0,152
Прим моторного.	е ч а и и е.	В числителе — для		головного	вагона,	в знаменателе — ДЛЯ	
Из табл. 4 и 5 видно, что в прямых участках пути Кгл при ско-
ростях от 90 до '210 км/ч не превышает 0,1 на скоростном подиш»
не, что оценивается как хороший ход вагонов, и 0,15 на Октябмг
ской дороге, что оценивается как удовлетворительный ход,»
кривых участках пути Кгд не превышал 0,29 при непогашенных
ускорениях до 0,9 м/с2, что считают допустимым для пассажир-
ских вагонов. У вагонов с 1-м вариантом подвешивания в кривых
участках Ктд превышал 0,48.
Поперечные колебания вагонов можно также оценить по по-
перечным перемещениям рессорного подвешивания. При дви-
жении по прямым участкам пути поперечные перемещения кузо-
ва относительно тележек медленно нарастают при изменении
скорости од 90 до 200 км/ч. Как видно из рис. 19, а, поперечные
прогибы изменялись от 4 до 28 мм. Характерно, что при движе-
нии по Октябрьской дороге эти перемещения быстро за-
тухали и возникали сравнительно редко. При движении по кри-
вым участкам пути с нулевыми и малыми непогашенными уско-
рениями поперечные прогибы не превышали' 25 мм (рис. 19, б),
а при увеличении непогашенных ускорений до 0,7 м/с2 интен-
сивно нарастали до 40 мм на участках Октябрьской дороги и до
48 мм на скоростном полигоне главным образом за счет увели-
чения постоянной составляющей.
Рис. 19. Наибольшие поперечные прогибы центрального подвешивания при
движении по прямым участкам (а) и в кривых радиусом 1000 м (б) (обозна-
чения. см. иа рис. 9)
Поперечные прогибы буксового подвешивания зависели от
скорости движения и их рост хорошо согласовывался с увеличе-
нием рамных сил. В связи с тем, что поперечная жесткость бук-
сового подвешивания во 2-м варианте подвешивания в 2,5 раза
меньше, поперечные прогибы были большими, чем в 1-м вариан-
те, что видно из табл. 6.
Полученные значения поперечных прогибов буксового под-
вешивания согласуются с измеренными рамными силами по де-
формациям продольных балок тележек. Так, например, рамные
силы при скоростях 160 и 200 км/ч у моторного вагона были 1,3
28
• '/ •'. ' kV.'1
Таблица 6
Вариант подвешивания н участка пути	Поперечные прогибы буксового подвешивания, мм, , при скорости, км/ч					
	ПО	130	150 •	170	190	210
1; скоростной по- лигон	• тг	1,3 1,8	1,5 1,75	1,9 1,9	2,1 2,1	2,2
2; то же	3,4*	4,2	' 4,5	4,2	3,3	3,1
	2,0	2,2	2,5	3,0	—	3,5
2; Октябрьская • дорога	3,3	3,4	5,1	5,6 '	7,2	7,4
* В числителе — для головного вагона, в знаменателе — для моторного^
и 1,5 тс, а произведение 77Пб на поперечную жесткость буксового
подвешивания колесной пары при тех же скоростях составило
1,2 и 1,4 тс. В кривых радиусами 350 и 1000 м при непогашенных
ускорениях 0,7 м/с2 поперечные прогибы буксового подвешива-
ния достигали 8 мм, что соответствовало рамной силе головного
вагона около 3 тс.
Угловые повороты тележек относительно кузова дают пред-
ставление об интенсивности виляния тележек при движении по
прямым участкам пути. Как следует из табл. 7, при скорости
НО км/ч углы виляния тележек ре превышали 3 мрад, а при ско-
рости 210 км/ч возрастали до 4,5 мрад. В опытах с другими ва-
Таблица 7
Участок пути	Угловые побороты тележки относительно кузова в плане, мрад, при движении по прямым участкам пути со скоростью, км/ч						
	90	ПО	130	150	170	190	210
Скорост- ной ПОЛИГОН	2,0 3,0	2,6 ’ 3,0	3,0 3,2	3,3 3,4	3,3 3,4	3,4 4,0	3,5 । 4,0
Октябрь- ская дорога Прим торного.	2,0 .2,0 е ч а и и е.	2,5 2,2 В числит	2,7 2,7 еле — для	2,6 3,2 головного в	3,2 3,7 агона, в з	3,9 4,2. намеиателе	— для МО-
29
гонами, когда возникало интенсивное виляние тележек, углы до-
стигали 12 мрад. Таким образом, по этому показателю также
можно считать, что интенсивного виляния вагонов электропоез-
да ЭР200 не настулало. При движении по кривым участкам
пути углы поворотов тележек относительно кузова достигали
26 мрад в кривой /?—350 м, 16 мрад в кривой R—650 м, 10 мрад
в кривой R=1000 м и 8 мрад в кривой /?=2050 м.
Работа гасителей колебаний * Моменты сил трения меж^у
опорными скользунами определяли по деформациям тяговых по-
водков. При движении по прямым участкам пути демпфирую-
щие моменты с ростам скорости от 90 до 210 км/ч изменялись от
1,5 до 2,5 тс- му головного вагона и от 2 до 3,4 тс-м у моторного.
После постановки новых скользунов из пластифицированного
материала моментй сил трения в том же диапазоне ско-
ростей изменялись от 1,6 до 2,8 тс- м. При этих значениях момен-
тов сил трения нарастания колебаний виляния тележек не,
наблюдалось. В кривых участках пути моменты сил трения бы-
ли большими, чем в прямых, особенно в 1-м варианте подвеши-
вания. У моторных вагонов при движении по кривым малрго ра-
диуса они достигали 6,0—6,5тс-м, а в кривой R=2050 м —
4,5—6,0 тс-м. Такие большие моменты сил трения препятство-
вали вписыванию вагонов в кривые, вызывали большие рамные
силы, подрез гребней колес и головки рельсов. После замены
пар трения опорных скользунов моменты сил трения при дви-
жении в кривых не превышали 3,0 тс-м у моторного вагона и,
2,7 тс-м у головного.	V
Полученные в опытах наибольшие значения моментов сил
трения для 2-го варианта подвешивания головного и моторногб
вагонов приведены в табл. 8.	/
Силы, возникающие в гидравлических гасителях колебаний,
определяли по деформациям валиков- гасителей или кронштей-
нов, которые предварительно тарировались/ В результате обра-
ботки осциллограмм были получены значения сил, возникаю^
щих в гидравлических гасителях одностороннего действия пр»
движении с различными скоростями. Анализ этих данных пока;
зал, что в буксовых гасителях -возникали довольно большие
вертикальные силы: 1600—1700 кгс на моторном вагоне и 1200—*
1300 кгс на головном. Наибольшие усилия в буксовых гасителях
по расчетным данным не должны превышать 700 кгс, в связи с
чем возникла необходимость в регулировке выпускных предо-
хранительных клапанов. Силы в вертикальных гидрогасителях
центрального подвешивания изменялись от 400 до 1200 кгс. У
некоторых гидротасителей во всем диапазоне скоростей силы
были в пределах 400—600 кгс, а других — в пределах 700—
1200 кгс. Силы в горизонтальных гидрогасителях, иземеренные й
опытах, составляли 500—1500 кгс.
* Написано при участии канд. техн, наук А. А. Мальцева.
30
Таблица 8
Участок пути	Наибольший момент сил трения, тс-м при скоростях, км/ч							
	70	90 1	110	130	150	170	190	210
Прямые скоростного полигона	—	1,7*	1,9	2,2	2,4	2,6	2,6	2,6
		1,8	2,3	2,8	2,7	2,6	2,6	3,0
'Прямые Октябрьской	—	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,5
дороги		1,6	1,8	1,8	2.0	2,3	2,7	2,8
Кривая /?=350 м	2,2 2,0	2,3 2,7	—	1 —	—	—	—	—
Кривая /?=650 м	2,2 2,0	2,0 2,3	2,3 2,6	2,5 2,8	—	«•	—	—
Кривая R= 1000 м	—	2,0 2,3	2,2 2,4	2,3 2,6	2.5 3,0	2,7 3,2	—	—
Кривая Я=2050 м	1—	2,6 3,2	3,0 2,7	2,0 2,7	2,5 2,8	2,0 2,8	—	—
* В числителе — для головного вагона, в знаменателе — для моторного.
Такой большой разброс значений сил, воспринимаемых
гидрогасителями, объясняется различной их < характеристикой.’
В связи с этим необходимо было произвести специальную про-
верку их характеристик и регулировку.
Для последующих опытов все гидравлические гасители про-
шли испытания на специальном стенде кафедры вагонов и вагон-
ного хозяйства ЛИИЖТа. Результаты проверки, полученные по
гидравлическим гасителям буксового и центрального подвеши-
вания, приведены в табл. 9. Из нее видно, что наибольшие уси-
лия в буксовых гасителях достигали 1,4 тс у моторного вагона
и 1,2 тс у головного. Согласно техническим условиям срабаты-
вание клапанов должно происходить при усилии 700 кгс, а фак-
тически оно происходило при -значительно больших усилиях. В
гасцтелях центрального подвешивания усилия достигали 1,2 тс,
однако наиболее часто повторялись усилия 0,3—0,5 тс и, таким
эг
Таблица 9
Вагой	Гаситель	Усилия, тс при скорости, км/ч					
		100 •	120	140	160	180	200'
Моторный.	Буксовый	1,4	1.4	1.3	1,2	1.4	1,2
	Центральный верти- кальный '	й	0.6	1.0	1.1	.1,2	1,1 !
	Центральный гори- зонтальный	0,4 ‘	0,4	0,5	0,5	0,5	0.4
Головной	„ 5 •’ . Г Букровый .	' 1,0	1,0	1.1	1,1	1.2	1.2,1
	Центральный гори- зонтальный	0,5 *	— -	0,6	0,9	0,6	°.7 ]
	Центральный верти- кальный	0,95	1.0	1.0	1,3	1,3	1,1,1
образом, эти гасители имели характеристики, близкие к технй^
ческим требованиям.
Возникновение усилий в гасителях выше требуемых по тех-/
ническим условиям можно объяснить особенностями работы ша-
риковых клапанов, задерживавших их полное открывание. В не-’
лях изыскания путей улучшения конструкции гасителей лабора-
тория динамики вагонов ЛИИЖТа изготовила буксовые гасите-
ли с новыми выпускными клапанами, работающими на сжатие.
Усилия, возникавшие в этих гасителях при движении моторного
вагона, составляли 0,7—0,8 тс, наиболее часто повторяющиеся —
0,6—0,7 тс. Таким образом. такая конструкция гасителя имеет
клапан, ограничивающий достаточно .точно перегрузку гасителя.
Показатели плавности хода. Во время опытных поездок по-
казатели плавности хода .определяли по ускорениям в кузовах
головного и моторного ватонов по методике РФ ВИНИВ* заме-
ренным в интервалах 50 с специализированной аппаратурой:'
Для каждого интервала скорости определялись 10—12 показа-
телей плавности хода и затем среднее значение, Показатели^
плавности кода по методике ЦНИИ [12] находили по записям
ускорений продолжительностью.500—600 с на магнитной ленте?
обработанным на машине «Наири-2». *
В 1-м варианте подвешивания показатели плавности хода бы-j
ли выше допускаемых по вертикальным ускорениям при скорос-1
тях более 140 км/ч и по горизонтальным ускорениям при. ско-!
ростях более 180 км/ч. Это вызывалось малым статическим про-,
32	.	I
Рис. 20. Кривые плавности хода по вертикальным (а) и
горизонтальным (б) ускорениям	;
гибом буксовой и центральной ступеней подвешивания, а также
наличием в реализациях вертикальных ускорений с частотой '
около 6,5 Гц, вызванных недостаточной жесткостью кузова. Ана-
лиз спектров ускорений кузовов моторного и головного вагонов
над пятниками показал, что основная энергия колебаний нахо-
дится в зоне частот, близких к собственным частотам подпрыги-
вания кузова (при частоте 1,6 Гц) и на частотах, близких к 6 Гц.
Спектры ускорений центра кузова моторного вагона имеют
всплески на частотах, близких к частотам собственных колеба-
ний кузова на пневморессорах, и на частотах, близких к собствен-
ным частотам первой формы изгибных колебаний кузова. При
этом основная энергия Сосредоточена на частотах 6—7 Гц, а ор-
динаты максимумов при скоростях 100 км/ч в 2 раза, а при
200 км/ч в 15 раз больше, чем ординаты максимумов на частоте
1,6 Гц.
Ускорения кузова на частотах 6—7 Гц связаны с собственны-
ми частотами колебаний тележек и изгибными колебаниями ку-
зова, изготовленного из алюминиевых сплавов. С точки зрения
воздействия на пассажиров такие частоты являются нежела-
тельными и приводят к ухудшению показателей плавности
хода.
Повышение статического прогиба буксового и центрального
подвешиваний привело к некоторому снижению показателей
плавности хода, подсчитанных по ускорениям, замеренным в мо-
торйом вагоне (рис. 20, кривые 1а и /в), головном (кривые 2а и
2в), в кабине машиниста (кривые 3) и середине вагона (кривая 4).
Однако влияния ускорений, вызванных изгибными колебаниями
кузова, оказались достаточно большими и при скоростях 180—
200 км/ч показатели плавности хода выше допускаемых по вер-
тикальным ускорениям. По горизонтальным ускорениям показа-
тели плавности хода не превышают допустимых значений при
скоростях 210 км/ч, а на Октябрьской дороге они еще ниже й не
превышают показателей, полученных на участке Белоречен-
ская — Майкоп.
Чтобы улучшить показатель плавности хода по вертикаль^
ным ускорениям, необходимо увеличить изгибную жесткость ку-
2 Заказ № 3012.	33
зова так, чтобы частота колебаний была больше 8 Гц. Повы-
сить изгйбную жесткость кузова можно за счет более правиль-
ного выбора Жесткостей продольных и поперечных элементов и
проведения специальных динамических расчетов кузова по ме-
тодике [15], позволяющей определять оптимальные размеры
элементов кузова и рамы вагона.
Пневмодемпфироваине центрального подвешивания. При хо-
довых динамических испытаниях на Октябрьской дороге прове-
ден повторный эксперимент по применению пневмодемпфирова-
ния в центральном подвешивании вагонов электропоезда ЭР200.
Сравнительные измерения были проведены на головном ваго-
не 103, на котором были сняты вертикальные гасители и уста-
новлены Нневмбдроссели. Регистрировались вертикальные уско-
рения на сиденье машиниста, в середине вагона, над пятником
задней тележки, вертикальные и поперечные прогибы централь-
ного подвешивания. Для исключения погрешностей при измере-
ниях в эксперименте за счет различия испытательных участков
пути синхронно регистрировались вертикальные ускорения над
Пятником моторного вагона 112. Это дало возможность прибли-
женно оценить эффект применения (пневмодемпфирования в
центральном подвешивании. Расчетные значения среднеквадра-
тичных отклонений процессов ускорений в головном вагоне были
получены по выражению
°ув
ор.1Сч==вэксп—;— •
° ув
ГДе Орасч! Оэксп;
о ув; о'ув — среднеквадратичные значения ускорений со-
ответственно расчетное, экспериментальное, с
гидравлическим гасителем и с пневмодемпфи-
рованием.
Результаты экспериментальных измерений и расчетные зна-
чения среднеквадратичных отклонений процессов ускорений на
выходе «фильтра плавности» и соответствующие им плавности
хода сведены в табл. 10.
< Сравнивая полученные экспериментальные и расчетные дан-
ные, видим, что применение.пневмодемпфирования улучшило вер-
тикальную плавность хода при скорости 160 км/ч на сиденье ма-
шиниста на 0,28 единицы и пр,и скорости 200 км/ч на 0,36 едини-
цы. В середине вагона и над задним пятником эффект улучше-
ния плавности хода лежит в пределах 0,19—0,29.. Таким образом,
применение пневмодросселировання позволило улучшить плав-
ность хода вагонов, по-видимому, за счет снижения уровня уско-
рений в кузове на собственной частоте изгибных колебаний. Од-
нако устранить влияние изгибных колебаний кузова на собст-
венной частоте не удалось, так как велик вклад изгибных коле-
баний кузова в спектральный состав вертикальных ускорений.
Дальнейшего улучшения плавности хода можно достичь только
увеличением изгибной жесткости кузова. Следует отметить, что
34

Т а б, л в гба 10
Гасителя	Скорость, км/ч	Показатели датчиков вагона			
		1 головного			моторного ~
		гкаб	•• ’сер	’пат	’пег
Гидравличе-	160	0,0408 3,3	0,0403 3.29	0,034 3,12	3,22*
ские	200	0,058 3,66	0,Q71 3,89	0,0509 3,52	0,039 3,25
	160	3,17	0,0354 3,16	0,0325 3,07	0,0434 3,36
Пневматиче-		0,031* 3,02	0,031* 3,02	0,028 2,93	—
ские	200	0,0456 3,41	0,0665 3,82	0,0442 3,38	*0,049 3,49
		0,040* 3,3 	0,0584* 3,6	0,039 3,23	—
Примечание. В числителе — среднеквадратичные отклонения в долях g. в зна-
менателе— показатель плавности хода. Цифры со знаком *>—расчетные еначення.
пневмодросселирование можно применить только при надежно
работающих замедлителях высоторегулирующих клапанов цент-
рального подвешивания. В противном случае возможен вход ва-
гонов в режим автоколебаний боковой качки.
При всех скоростях движения наибольшие вертикальные ди-
намические прогибы центрального подвешивания при пневмати-
ческом демпфировании колебаний оказались меньше, чем при
гидравлических гасителях. Особенно существенное снижение
динамических прогибов получилось по первому комплекту пнев-
морессор. Так, при скоростях 100—200 км/ч они меньше пример-
но на 30—40%, а по второму комплекту-в диапазоне .скоростей
100—150 км/ч— на 40—60% и При скоростях 160—200 км/ч —
на 10—20%. Таким образом, при правильно подобранных Дрос-
сельных устройствах можно получить меньшие вертикальные
динамические прогибы центрального подвешивания.
2*	35
Поперечные горизонтальные динамические прогибы цент-
рального подвешивания при пневматическом демпфирований
также оказались меньшими, g
Таким образом, демпфирование колебаний центрального под-
вешивания обеспечивает необходимое гашение и снижает уро-
вень динамических прогибов и ускорений.
Коэффициент запаса устойчивости по вползанию колеса на
рельс1.. При составлении алгоритма вычислений коэффициента
запаса устойчивости по вползанию колеса на рельс согласно [16]
4=1,037?///,
где'/? и Н—соответственно вертикальная и боковая нагрузки
от набегающего’колера на головку рельса.
Определение коэффициента «запаса устойчивости головного
вагона электропоезда покритериюМарье дало возможность
сравнить динамические параметры вагонов электропоезда с ха-
рактеристиками других ранее испытанных пассажирских ва-
гонов. .
Обратная коэффициенту устойчивости Ч величина
7=0,97////?.
Структурную схему вычисления коэффициента у, приведен-
ную в работе [17], можно значительно упростить, если при вы-
числениях не использовать модуль рамной силы, так как принято,
что она всегда направлена в сторону набегающего колеса. По-
скольку в формулу коэффициенты динам,ических добавок входят
с разными знаками, измерительная схема строилась таким об-
разом, что на магнитографе фиксировались значения динамиче-
ских добавок на правую буксу APi и на левую APoi с противопо-
ложной полярностью. Положительное направление срамной силы
слева направо (от 01 к 1). Благодаря этому удалось, упростив
схему вычислений, уменьшить число операционных усилителей.
Считая, что сила трения на набегающем колесе реализуется с
коэффициентом ц, выражения для вычисления принимают вид:
при набегании правого колеса
__Q	+/*+?).
’	Д/?1+Р+9	’
„ __л 07 Нр рХДРгЬР-!"?)
701-0,97 длй+га—	.
где Р — статическая нагрузка на шейку буксы;
q—масса неподрессоренных частей (на колесо);
7/р — рамная сила.
(О
левого' колеса
1 Написано при участии кандидата техн, наук В. Е. Николаева.
36	,	-

Вертикальные динамические нагрузки ДА и Д/?<и,на прайсе и ‘	•?
левое колеса колесной пары соответственно райны:	?;
где/*—радиус колеса;	-	- ' к t
s — расстояние между кругами катания;	* . “
а—расстояние между линией действия вертикальной сшв<‘4';
на буксу и плоскостью круга катания соответствующего 
колеса.	с VЛ
I В процессе испытаний фиксировали значения рамной силы
и динамических добавок ДА, ДАи, причем величина ДА/ запи** *'  >' t
сывалась с обратной •полярностью. Тогда с учетом выбранной
полярности подаваемых с магнитографа сигналов Нр, &.Р1 и
ДРо1 выражение (2) примет вид:
\ S /	• s *s
—tyRoi=bpi—А •
s у. s / s
С учетом (3) выражение (1) 'запишется следующим образом:
при Яр>0
а'цН р+ар(Р+Ч)—“1ДР1—a'ol^Pol~~aH^p
’	4ап(Р+9)+а1,АА4-ао1^'о14'анА>
при Нр<0 _	____ _
ан,^р*~ар(Р+<?)~а1/ДА——ан« р
^01 ’	4яр(Р+?)—ai*Pr—ао1,ДРо1'^ан^р
(4)
При составлении схемы (рис. 21) принято, что 10 В соответст-
вует 1 тс для напряжений, пропорциональных значениям сил
взаимодействия колеса и.рельса, а также единице для коэффици-
ента у, т. <е. масштаб М—10 В физич. ед. Коэффициентами
а (см. рис. 21), набираемыми на делителях напряжения АВМ,
учитывают масштабы Mi, Moi и Мв физических величин ДА,
ДА/ и Яр:
а М	а М	г М
а1=Р  •	а01=1х~* • -T7-J	“н—Р- • -J7-:
s М\	s *“01
Рис. 21. Структурная схема для 'определения коэффициента запаса .устойчи-
вости колеса иа рельсе
Описанный метод вычисления у был применен при обработке
результатов динамических испытаний электропоезда ЭР200-
Величины у, полученные на выходе АВМ, были обработаны
на классификаторе KLA-2 (фирмы RFT, ГДР) квантованием ло-
кальных максимумов по уровню. Способ обработки, именуемый в
описании классификатора как «частость экстремальных значе-
ний с выбором опорного класса», позволил классифицировать
максимумы реализаций у по 10 уровням.
В связи с тем, что наибольшие коэффициенты динамики по
вертикальным прогибам буксового подвешивания яри испыта-
нии электропоезда не превышали 0,3 даже в самых благоприят-
ных (в смысле, запаса устойчивости) случаях, при наименьших
рамных силах коэффициент tj, рассчитанный-по принятому алго-
ритму, не превышал 7.
Исходя из этого наименьший уровень был выбран 0,135
(т] = 7,41). «Цена» уровня составляла Ду = 0,09, а наименьший
уровень классификации для ушах — 0,135 + 9-0,09 = 0,945
(т] == 1,058). При обработке записей различных по длительности
опытов классифицировалось от 2000 до 12 000 экстремумов в
указанном диапазоне.
При движении головного вагона по прямому участку пути
(рис. 22, а) наименьший коэффициент запаса устойчивости
т] = 1,5 наблюдался для скорости 200 км/ч. Частость появления
такого значения составляла, примерно один экстремум нач600.
Для скоростей движения до 160 км/ч коэффициенты запаса
устойчивости были не менее 2,47. Наименьшие коэффициенты за-
паса устойчивости (т] == 1,5) наблюдались при движении элект-
38
Рис. 22. Квантильные диаграммы рас-
пределения коэффициента т) при дви-
жении головного вагона ЭР200 по
прямым (а) и кривым (б) участкам
пути
ропоезда по кривым радиуг
сов 350 и 650 м со скоростя-
ми соответственно 80 и
120 км/ч (рис. 22, б), т. е. для,
предельных скоростей дви-
жения по принятому крите-
рию поперечного непогашен-
ного ускорения в кривых та-
кого радиуса на участке Бе-
лореченская — Майкоп.
При более низких скоростях
движения по этим кривым
наименьшие коэффициенты
запаса устойчивости состав-
ляли 2,0—2,5 при частости
одного значения на 2500 эк-
стремумов.
Данные, полученные в ре-
зультате обработки коэффи-
циентов запаса устойчивости
по вползанию гребня колеса
на головку рельса для голов-
ного вагона электропоезда ЭР200 при скоростях движения до
200 км/ч, сопоставимы с аналогичными Данными, полученными в
отделении вагонного хозяйства ЦНИИ МПС при обработке ре-
зультатов динамических испытаний пассажирского вагона
РТ200 на Октябрьской дороге (см. рис. 22, а, штриховая кри-
вая) [17]. Разница р значениях т) (см. рис. 22) обусловлена раз-
личием профиля поверхности катания колес вагона РТ200 (при-
нятого по рекомендации отделения вагонного хозяйства ЦНИИ
МПС) и головного вагона электропдезда ЭР200 (со стандарт-
ным профилем). Стандартный профиль имеет угол между обра-
зующей конусной части гребня и горизонталью 60°, а профиль
колес вагона РТ200 — 65°. Поэтому в формуле для вычисления
коэффициента т] вагона РТ200 перед отношением боковой силы к
вертикальной нагрузке стоит сомножитель 1,23 [17], что в
1,19 раза больше, чем в соответствующей фррмуле для электро-
поезда ЭР200.
Для сравнения динамических качеств экипажной части этих
двух единиц подвижного составга следует рассматривать условие
равновесия вертикальной и горизонтальной сил при одинаковых
углах наклона образующей гребня колеса. Так, при определении
коэффициента запаса устойчивости для колес с углом наклона ;
6=65° соответствующие данные, полученные для экипажей со
стандартным профилем, надо умножить на 1,19. В этом случае
наименьшие значения коэффициентов безопасности от вполза-
ния колеса на рельс для наиболее неблагоприятного головного
вагона ЭР200 и для вагона РТ200 составят 1,8.
39
Таким образом, результаты опытов позволяют сделать вывод
। о возможности безопасной эксплуатации электропоезда ЭР200 в
смысле устойчивости от вползания колеса на рельс во всем диа-
пазоне скоростей.	.
Конструктивная отработка центрального подвешивания ваго-
нов электропоезда ЭР2001. Цервоначальная конструкция цент-
рального пневматического подвешивания вагонов скоростного
электропоезда-ЭР200 была запроектировала с использованием
резино-кордных оболочек 700ХЮ0 мм, разработанных РВЗ сов-
местно с Омским НИКТИ Шинной промышленности.
Первые же испытания опытных образцов этих пневмореосор
на стендах и натурном вагоне, выявил и их повышенную жесткость
в вертикальном и поперечном направлениях, которая превышала
Проектные, показатели|йримбрно вдвое. Всесоюзным научно-ис-
следовательским институтом вагоностроения были предложены и
осуществлены срвмостй^ ^ ЦНИИ МПС ' мероприятия по совер-
шенствованию конструкций центрального подвешиваний с целью
улучшения его характеристик и повышения надежности.
Причины повышенной жесткости центрального подвешива-
ния вагонов электропоезда ЭР200 рассмотрены на с. 10.
Снижений жесткости подвешиваний- можно было достичь либо
увеличением объема дополнительного резервуара, либо приме-
нением новой пневморессоры с меньшим эффективным диа-
метром.
Расчетом установлено, что для достижения эквивалентного
статического прогиба центрального Подвешивания 180 мм при ис-
пользований оболочек 700ХЮ0 мм потребовался бы суммарный
объем пневморессоры не менее 140 л, т. е. существующий объем
дополнительного резервуара каждой рессоры нужно было бы уве-
личить на 50 л. Последнее невозмояяю по конструктивным сооб-
ражениям. Поэтому было приято решение о разработке новой
конструкции центрального подвешивания, в котором -вместо
пневморессор с оболочкой 700^<100 мм были установлены
пневморессоры с оболочкой 580X170 мм. Конструкция пневмр-
рессоры выбиралась таким образом, чтобы обеспечить возмож-
ность ее размещения в ограниченном пространстве между кузо-
вом 'вагона и подрерсорнымн балками (для этого высота пнев-
морессоры не должна была превышать 140—150 мм), получить
при использовании существующих дополнительных объемов в
подрессорных балках возможно "меньшую ' вертикальную жест-
кость, для чего эффективный диаметр пневморессоры должен
быть не более 510—530 мм и, наконец, обеспечить невысокую
поперечную жесткость, что можно было достичь уменьшением
высоты наружной направляющей^ а также применением резино-'
кордной оболочки с углом нитей корда по короне 5°.
* Написано, при участии кандидатов техн, наук А. В. Кузнецова и
Б. С. Завт. .
40
Без учета угловой жесткости шарниров продольных тйговыу
поводков вертикальная динамическая жесткость пневморессоры
пРэфр с/ЛЭф
ж*———1-р- *	-
V ‘ r~df~ ’	f
где п — показатель политропы;	.	. ч
Рэф — эффективная площадь пневморессоры;	.	. 
V — объем пневморессоры с дополнительным резервуаром; r’rt
р — абсолютное давление в пневморессоре;	•• :\,-
ЛГзФ — изменение эффективной площади пйевморессоры в зйри-
df симостн от ее вертикальной Деформации f. : {рр
Для иневморессоры электропоезда ЭР200 с оболочкбк
580x170 мм  	‘	V&
dp,* ‘
—у?— =0. Тогда зкв==»358 кгс/см, что при весе брутто моториб-’
го вагона 40,4 тс обеспечит эквивалентный статический прогиб’
40400
/экв— , QKQ — 28 СМ.
г
С учетом жесткости продольных тяговых поводков, равной
260 кгс/см на тележку,
жа—к
40400
fsKB— —777--—=20,3 CM.
,8KB 4-358+2-260
Поперечная жесткость пневморессоры
|^-£>9ф/фн+(1+l,7sin26K) 60 Z ри+0,16 ].
где к—Н\!Н— отношение фактической высоты борта наружной-
направляющей к наименьшей высоте борта, при
которой происходит полное перекрытие резино-
кордной оболочки при наибольшем боковом сме-*
щении рессоры;
Дэф — эффективный диаметр пневморессоры;
h.— коэффициент, учитывающий влияние конструк-
ции направляющих элементов арматуры на жест-
кость пневморессоры;
ри — избыточное (манометрическое) давление в пнев-
мореюсоре;	’
вк — угол нитей кордного каркаса с образующей по
короне.
Коэффициент
cos 2
180+«+₽ о • , , n J
---- COSacOSp—sin(a-|-p)J
Л=
180+a+p . a+p
------L sin—— +cos
180	2
41
здесь а — угол наклона борта наружной 'направляющей к вер-
тикали;
0— угол наклона образующей поршня к вертикали.
Для пневморессоры электропоезда ЭР200 с оболочкой
580X170 мм Л=0,4; а=0°; 0=15°; й=1,9; ри=4,67 кгс/см2;
©к=5°. Тогда жп=215 кгс/см. Следовательно, поперечная жест-
кость центрального подвешивания тележки без учета влияния тя-
гОвых поводков должна составлять 430 кгс/см, что соответствует
длине приведенного маятника рколо 440 мм.	;
В процессе динамических испытаний электропоезда ЭР200
был опробован также способ гашения вертикальных колебаний
центрального подвешивания с использованием дросселя, распо-
ложенного между пневморессорой и дополнительным резервуа-
ром. Оптимальный диаметр проходного сечения дросселя опре-
делялся по результатам стендовых динамических испытаний
пневморессоры и был принят равным 16,5 мм (рис. 23).
Способ демпфирования колебаний экипажей на пневмоподве-
шивании с помощью дросселя привлекает внимание благодаря
следующим основным достоинствам: простоте осуществления;
возможности регулировки величины демпфирования подбором
диаметра дроссельного отверстия; стабильности регулировки;
отсутствию необходимости ухода в эксплуатации.
В практике зарубежного вагоностроения известны десятки
типов тележек с пневматическим демпфированием колебаний.
Исследования по совершенствованию регуляторов положения
кузова вагонов электропоезда ЭР200. Вагоны скоростного элек-
тропоезда ЭР200 оборудованы регуляторами положения кузова
с гидрозамедлителями конструкции Московского тормозного за-
вода (МТЗ).
В процессе испытаний этого поезда отмечалась неудовлетво-
рительная работа регуляторов, вы-
разившаяся в трудности и неста-
бильности регулировки гидрозамед-
лителей, а также в неравномерно-
сти распределения давлений по
пневморессорам вагона.
, Качество настройки регуляторов
несколько улучшилось после произ-
веденной МТЗ по рекомендации
ВНИИВ модернизации узла гидро»-
замедлителя путем замены шарико-
вого клапана конусной иглой с
углом 2°.
Конструкция иглы с небольшой
конусностью позволяет осущест-
влять более тонкую настройку ре-
гулятора на требуемое Ьремя замед-
ления.
4В
Однако произведенная модернизация не могла исключить не-
достатка регулятора с гидрозамедлителем, заключающегося в
нестабильности времени замедления вследствие изменения вяз-
кости жидкости при колебаниях температуры окружающей среды.
Изучение зарубежного опыта показало, что в ряде стран
после эксплуатационной проверки отказались от первоначально
принятой конструкции регулятора положения кузова с гидроза-
медлителем и было отдано предпочтение более .простому и на-
дежному регулятору без гидрозамедлителя.
С учетом вышеизложенного была поставлена задача выбрать
приемлемую конструкцию регулятора положения кузова без
гидрозамедлителя для пневмоподвешивания вагонов электропоез-
да ЭР200 и провести ее всесторонние испытания. В качестве ис-
ходной была принята конструкция двухступенчатого регулятора
бед гидрозамедлителя, применяемая на серийных автобусах
ЛИАЗ-677.
Регулятор положения кузова без гидрозамедлителя (рис. 24)
состоит из корпуса 1, в котором- расположен болт 5, уплотняю-
щая прокладка 6, втулка 8, вал 3 привода регулятора, на одном
торце которого эксцентрично расположена ось с кулачком 21, -а
на противоположном торце — рычаг 4 привода регулятора. Вал
привода вращается в бронзовой втулке и уплотняется резино-
вым кольцом 7 и войлочным сальником 2.
43
Перемещения вала 3 ограничены фиксатором 24 штуцера 25 с
прокладкой 26. Кулачок 21 взаимодействует со штОком 20,»кото-
рый имеет осевое сверление, перемещается во втулках и уплот-
няется резиновыми кольцами 9 и 22.
Кроме того, в корпусе 1 расположены: впускной клапан /впер-
вой ступени, седло 18 впускного клапана второй ступени, впуск-
ной клапан // с жиклером первой ступени, обратный клапан 13.
распорная втулка 17, пружина 19 впускного клапана и пружина
12 обратного клапана. ;  <
Сверху корпус закрыт пробкой 15, уплотняемой резиновым
кольцом 14. В пробке имеется жиклер 16 второй ступени диа-
метром 1,5 мм. Жиклер первой ступени имеет диаметр 0,8 мм.
Снизу корпус закрыт фильтром 23, препятствующим попаданию
грязи во внутреннюю полость корпуса.
Регулятор крепят на кузове экипажа, а 'его рычаг через сис-
тему тяг соединяют с ходовой частью. При увеличении статиче-
ской нагрузки на пневматический упругий элемент высота по-
следнего уменьшается, вследствие чего рычаг регулятора и вал 3
поворачиваются по часовой стрелке. Эксцентрично расположен-
ный кулачок 21 поднимает шток 20, который своим торцом от-
крывает впускной клапан 10 первой ступени. Сжатый воздух че-
рез жиклер второй ступени, отжимая обратный клапан, попада-
ет в жиклер первой ступени, затем в полость регулятора, а от-
туда в пневмобаллоны, восстанавливая их исходную высоту. Ры-
чаг при этом поворачивается против часовой стрелки и возвраг
щается в исходное положение. Впуск воздуха в пневмобаллоны
прекращается.
При значительном увеличении статической нагрузки, когда
конец рычага перемещается вверх более чем на 30 мм, впускной
клапан первой ступени своим торцом открывает впускной клапан
второй ступени и происходит ускоренная подача сжатого воздуха
через жиклеп второй ступени в пневмЬбаллоны.
При уменьшении нагрузки на пневмобаллоны их высота уве-
личивается, вследствие чего рычаг привода и вал 3 поворачи-
ваются против часовой стрелки. Шток 20 при этом переме-
щается вниз, торец штока отходит от клапана 10 и полость А ре-
гулятора соединяется с атмосферой. Воздух из пневмобаллонов
Через осевое отверстие штока 20 н фильтр выходит в атмосферу,
восстанавливая исходную высоту пневмобаллонов. Рычаг регуля-
тора занимает нейтральное положение, выпуск воздуха из пнев-
мобаллонов прекращается.
Перед постановкой на вагон регуляторы без гидрозамедлите-
ля подверглись стендовым испытаниям, целью которых являлась
проверка их производительности и подбор проходных сечений
жиклеров для обеспечения рационального расхода воздуха при
впуске н выпуске. При этом принималось, что для уменьшения
расхода воздуха регуляторами в эксплуатации при включении
впускного клапана второй ступени и на выпуске расход должен
44
составлять 1—3 л/с. По результатам стендовых испытаний было >
признано целесообразным-увеличить диаметр жиклера первой
ступени вцуска с 0,8 до 1,5 мм, второй ступени — до 2,0 мм; ди -
аметр проходного канала штока для выпуска воздуха также был
увеличен до 1,5 мм.	;;
Установку регуляторов без замедлителя на тележках элек-
тропоезда ЭР200 осуществляли с помощью промежуточных
плит. Рычаг привода регулятора имел длину между осями кре-
пежных отверстий 128 мм, что обеспечивало зону нечувствитель-
ности регулятора, замеренную по тяге рычага, ±5 мм и включе-
ние второй ступейи впуска при отклонении конца рычага внйзйа
21 мм. Тяга регулятора одним концом соединялась с рычагом, а >
вторым через шарнир — с кузовом вагона.	’
Регуляторами положения кузова без замедлителя был обору-. х
дован один вагон электропоезда ЭР200 (моторный № 112). Ис* ' ;
следования проводили в процессе ходовых (динамических) ис-
пытаний электропоезда ЭР200 на Октябрьской дороге в июне и
сентябре-октябре 1976 г. Общий пробег вагона составил около
5000 км, в том числе выполнялись поездки со скоростями до
210 км/ч.	-
За время испытаний все регуляторы вагона работали нор-
мально. Время заполнения пневморессор вагона № 112 до номи-
нального положения составляло 10—12 мин после включения
компрессоров поезда. Пневморессоры с регуляторами МТЗ пол-
ностью заполнялись через 7—8 мин.
С целью проверки устойчивости вагона против автоколебаний
боковой качки проводили опыты по раскачиванию кузова при
снятых вертикальных гидрогасителях центрального подвешива-
ния.
При деформации пневморессор на' ±30 мм автоколебания
боковой качки кузова не возбуждались. В то же время вагоны с
регуляторами положения кузова МТЗ, как показали опыты на
скоростном полигоне Белореченская—Майкоп, при утечке жид- \
кости из вертикальных гидрогасителей центрального подвешива-
ния склонны к самовозбуждению колебаний боковой качки. Объ-
ясняется это большими проходными сечениями регулятора МТЗ
(диаметры впубкного и выпускного отверстий равны 7 мм). В
опытных регуляторах диаметры впускного и выпускного отвер-
стий, как уже упоминалось выше, приняты равными 2 и 1,5 мм,,
поэтому подаваемого воздуха недостаточно для возбуждения ав-
токолебаний.
Замеры давлений в пневморессорах проводили с помощью об-
разцовых манометров, которые подсоединяли к дополнительным
объемам в подрессорных балках тележек. -Кроме того, изменение
давлений в пневморессорах регистрировалось датчиками давле-
ния, сигналы от которых выводились на пятиканальный самопи?
сец Н-327. На этом же самописце велась одновременная регистра-
ция деформаций одной из пневморессор*	>	..
45
Рис. 25. Расход воздуха системой пневмопбдвешивания вагона с опытными
регуляторами автобукиого типа без гидрозамедлвтеля (а) и с серийными ре-
гуляторами МТЗ 374.000-5 (б)	г .
Показания манометров вагона № 112 снимались во время ос-
тановки поезда, наибольшая разность давлений по сторонам те-
лежек не превышала 0,4, а по диагоналям вагона 0,5 кгс/см2 для
обоих вагонов. Отклонение давлений в пневморессорах от номи-
нального во время движения поезда со скоростями до 200 км/ч
не превышало±0,25 кгс/см2.
Измерения расхода воздуха системой пневмоподвешивания
вагона № 112 осуществлялись с помощью специальных устройств
с резервуаром объемом 170. л по средней Скорости падения дав-
ления в этом резервуаре.'Скорость праденИя Давления подсчиты-
вали по показаниям манометра и секундомера и определяли дис-
кретно через каждые 0,2 кгс/см2 показания манометра. Замеры
вели непрерывно как во время стоянок поезда (статический ре-
жим), так и на г^сем протяжении опытной поездки (динамиче-
ский режим|. Результаты замеров приведены «а рис. 25, на кото-
ром сплошными линиями показан усредненный расход воздуха
системой пневмоподвешивания вагона во время стоянки поезда.
Как видно из данных рис. 25, в статике расход воздуха не зави-
сит от типа регулятора, а определяется давлением в напорной
магистрали и плотностью системы. Расход воздуха изменяется от
20 до 70 л/мин на вагон.
Во время движения поезда происходит дополнительный рас-
ход воздуха вследствие работы регуляторов Положения кузова.
Для регуляторов без гидрозамедлителёй расход по отношению к
статике увеличивается в среднем на 30—40 л/мин, а максималь-
но—до 70 л/мин на вагон. Для регуляторов положения кузова
МТЗ, имеющих нормальную регулировку гидрозамедлителей, при
движении вагона по прямым участкам пути расход воздуха не-
сколько меньше, чем для опытных регуляторов, однако динами-
ческий расход резко увеличивается при прохождении станцион-
ных стрелок, кривых, торможении и разгоне поезда, так что сред-
ние значения общего расхода воздуха для обоих типов регулято-
46
ров примерно одинаковы и составляют 70—80 л/мин на вагощ
Следует иметь в виду, что вследствие нестабильности регулиров-
ки гидрозамедлителей и утечек масла расход воздуха системой
пневмоподвешивания с регуляторами МТЗ в эксплуатации может
резко возрасти.
Во время испытаний при следовании семивагоиного электро-
поезда ЭР200 на участке Ленинград—Любань и обратно велась
непрерывная регистрация времени работы компрессоров. Пери-
од включения компрессоров (ПВК) в этих поездках в среднем
составил 17—22% (при норме до 50%).
Таким образом, результаты проведенных испытаний регулято- -
РОВ положения кузова без гидрозамедлителя показали, что регу-
ляторы,являются работоспособными и обеспечивают нормальное
функционирование системы пневмоподвещивания как в статике,
так и во время движения электропоезда со скоростями др
200 км/ч.	: Т
Применение новой конструкции регуляторов обеспечивает:
отсутствие автоколебаний боковой качки кузова даже при
снятых гидрогасителях центрального подвешивания; сравнитель-
но небольшой расход воздуха в эксплуатации (70—80 л/мин на
вагон); малую разность (не более 0,3 кгс/см2 по сторонам теле-
жек и не более 0,5 кгс/см2 по диагоналям вагона) и высркую ста-
бильность поддержания давлений в пневморессорах.
Регуляторы имеют простую конструкцию, низкую стоимость
изготовления, просты в обслуживании и ремонте. Целесообразно
продолжить эксплуатационную проверку работы регуляторов по-
ложения кузова на вагонах электропоезда ЭР200.
- /
4. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПУТЬ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭР200
Испытания по воздействию на путь электропоезда ЭР200
проводили в два этапа: 1) на пути с рельсами Р50, с деревян-
ными шпалами, на щебне —в период заводских наладочных ис-
пытаний; 2) на пути с рельсами Р65, с железобетонными шпала-
ми, на щебеночном балласте после внесения в экипажную часть
изменений, сделанных по результатам наладочных испытаний.
Результаты испытаний по воздействию на путь в первона-
чальном исполнении рессорного подвешивания. При наладочных
испытаниях электропоезда ЭР200, состоящего из двух головнцх
и четырех моторных вагонов, произведены измерения воздей-
ствия его на путь в кривых радиусами 350 и 650 м и в прямом уча-
стке скоростного испытательного полигона ЦНИЙ МПС на Севе-
ро-Кавказской железной дороге. Целью этих измерений явля-
лось получение характеристик воздействия на путь электропоез-
да на стадии отработки конструкции для возможности улучше-
ния динамических качеств, а также обеспечение безопасности
движения электропоезда при заводских испытаниях по условиям
47
*	J
воздействия .на путь. Состояние пути на опытных участках имело ?
отличную балльность по оценке вагона-путеизмерителя. Возвы-
шения наружных рельсов в кривых радиусами 350 и 650 м состав- j
ляли соответственно 115 и 150 мм, что позволило реализовать 1
скорости по этим кривым 40, 80 и 120 км/ч с непогашенными ус-
корениями 0,70 и 0,78 м/с2.	'
Напряжения в подошве рёлъсов: Напряжения в подошве J
рельсов являются одним изосноВных показателей воздействия .
подвижного состава на путь. Кромочные напряжения характери-
зуют общее воздействие подвижною состава; полусумма кро- .4
мочных напряжений, т. е. осевое? напряжения в подошве рель- j
сов,—вертикальное воздействие, полуразность — горизонтальное /
воздействие. При движении электропоезда ЭР200 в прямом участ-
ке получен Незначительный рост Напряжений в кромках подошвы J
рельсов как под головными, так д Премоторными вагонами: 1
с 940 кгс/см2 при 100 км/ч до 1110 кгё/СМ2' при 200 км/ч для го- ]
ловного порожнего вагона и с 1020 До Ю35 кгс/см2 для головно- >
го груженого, для моторного Гружёного вагона с 1195 до -
1250 кгс/см2 (рис. 26). Увеличение осСйбй нагрузки головного ва- 
гона на 1 тс при загрузке мерным грузом привело в сравнении с
порожним головным вагоном к увеличению полусуммы кромочных
напряжений до 9,5% при скоростях 160—160 км/ч. Полуразность
кромочных напряжений и их полусумма При движении в прямых '
•	участках имеют незначи- •
Рис. 26. Наибольшие вероятные (ве-
роятность 0,994) значения напряже-
ний в кромках подошвы рельсов, иХ
полусуммы и полуразности под мо-
торными вагонами Электропоезда
ЭР200:
1 — на пути с ’ рельсами Р50 и деревян-
ным» шпалами в . кривой R— 350 м;
2 —в кривой )? = 650 м; 3 — в прямом,,
участке; 4 — на пути с рельсами Р65 tf
железобетонными шпалами в прямом
уЧастКе
48
тельный рост от скорости.
Все эти данные свидетельст-
вуют об удовлетворитель-
ных качествах динамики ва-
гонов электропоезда ЭР200
по условиям воздействия на
путь в прямых участках пу-
ти. Несколько большее воз-
действие на путь оказывает
головной груженый вагон при
'' движении в хвосте поезда в
. сравнении с головным ваго-
ном в голове поезда. В кри-
вой радиусом 650 м наи-
большие значения напряже-
ний достигались при скоро-
сти 120 км/ч под моторным
груженым	вагоном
(1515 кгс/см2), под головны- ;
ми — 1400 кгс/см8 (груже-
ным) и 1300 кгс/сма (по-
рожним). Увеличение за-
грузки Головного вагона вы-
звало при скорости 120 км/ч
рост кромочных напряжений на 8%. Следует отметить нрзифиь-
тельный рост со скоростью движения полуразности кромочных
напряжений. Данное обстоятельство объясняется неизменностью /
установки тележки в колее в диапазоне скоростей -От 40 до
120 км/ч, что свидетельствует о больших силах в связях тележки
и кузова, препятствующих повороту тележки относительно кузоЛ-
ва. Наибольшие значения кромочных напряжений при движении'. '
в кривой радиусом 350 м возникают при скорости 80 км/чподьй-
торным вагоном (1925 кгс/см2). Основной' рост кромочный 4
пряжений, их полусуммы и полуразностй происходит в диапазоне ' - < ,
скоростей 20—40 км/ч, при большей скорости рост этих покаЙ'ф^ ?
лей практически отсутствует. Это обстоятельство подтверждай \ ’
вывод, сделанный по результатам испытаний в кривой радиусом \
650 м: большие силы в связях-кузова и-тележек приводят к
изменности установки тележек при вписывании в кривые. •'
Нагрузки на шпалы. В прямом участке пути движение элек*
тропоезда ЭР200 характеризуется -незначительным ростом срй* -
них значений боковых нагрузок рельсов на, шпалы. В диапазоне '	.
скоростей 100—190 км/ч средние значения боковых нагрузок из-
меняются с 780 до 1070чкгс. Наибольшие значения под моторным
груженым вагоном имеют линейный рост с увеличением скорости ,
движения от 1950 «те при скорости 100 км/ч до 2850 кгс при ско-
роста 190 км/ч, т. е. с коэффициентом увеличения боковой на-
грузки 10 V.	.
Движение электропоезда ЭР200 в кривой малого радиуса
350 м Сопровождается значительными горизонтальными нагруз-
ками нр путь, увеличивающимися с ростом скорости. При скоро-
сти 80 км/ч под моторными вагонами наибольшие нагрузки до- . j
стигают 4110 кгс. При изменении скорости с 20 до 80 км/ч наи-
большие и средние боковые нагрузки увеличиваются примерно
на 65%. В кривой радиусом 650 м боковые нагрузки рельсов на us
шпалы с ростом скорости увеличиваются незначительно. Так?
наибольшие значения нагрузок при росте скорости с 40 до , ' •
120 км/ч увеличиваются под моторными вагонами с 2435 до ' -
2850 кгс (на 17%), а средние значения —с 1055 до 1330 кгс (нр
26%). Головные вагоны (как груженый, так и порожний) ср- '
здают боковые нагрузки на путь в кривых участках меньше, чем 4
моторные.	f
Наличие больших сил в связях кузова и тележки в боковом •'
направлении у первоначального варианта исполнения экипажной
части ЭР200 привело к повышенному боковому воздействию при
движении в кривых малых радиусов. В частности, иопытанйя
показали, что вагоны электропоезда, несмотря на малую осевую
нагрузку и Двухосные тележки, создают боковые нагрузки, НД
шпалы значительно выше, чем электровоз ВЛ60 с осеВои нагруз-
кой 23 тс и с трехосной тележкой.	; .	•
Вертикальные нагрузки рельсов на шпалы в прямых участ-
ках пути практически не изменяются с увеличением скорости
49
движения; наибольшие значения нагрузок достигают 6000 кгс,
средние — 4000 кгс. В кривой радиусом 350 м при скорости
80 км/ч наибольшее значение вертикальной нагрузки равно •
4640 кгс. В кривой радиусом 650 м вертикальные нагрузки под
моторными вагонами при скорости 120 км/ч достигают 5800 кгс.
Средние нагрузки, как и наибольшие, растут с увеличением ско-
рости до 3520 кгс при скорости 120 км/ч. Наибольшее вертикаль^
ное воздействие оказывают на nyjfb головные вагоны, находящие-
ся в хвосте поезда. При скоростях 40, 80 и 120 км/ч разность в
наибольших нагрузках на шпалы под груженым и порожним го-
.^ловными вагонами при движений в Хвосте поезда достигает соот-
ветственно 235, 175 и 560 кгс. Jaape"увеличение нагрузок при по-.
лезной зйгрузке головного вагона всего 4 тс (0,5 тс на колесо)
свидетельствует о недостаточном статическом прогибе буксового
подвешивания. '
Соотношение наибольшей боковойи средней вертикальной
нагрузок рельсов на шпалы характеризует устойчивость рельсо-
шпально^ решетки поперечному сдвигу по балласту. По этому
критерию на рельсах Р50 нет ограничений скорости движения
электропоезда в прямых участках и в кривых радиусом более
600 м. В кривой радиусом 350 м ПО условиям устойчивости пу-
ти от поперечного сдвига существует ограничение допускаемой
скорости электропоезда ЭР200 — бОкм/ч.
Упругие деформации рельсовых нитей. Данные по упругим
деформациям рельсовых нитей (просадкам подошвы рельсов и
отжатиям головок рельсов) хорошо согласуются со значениями
нагрузок1 и напряжений. Наибольшие отжатия рельсов Р50 в
кривой радиусом 350 м при скорости 80 км/ч 5,7 мм, в кривой
радиусом 650 м при скорости 120 км/ч 3;6 мм, в прямом участ-
ке при скорости 190 км/ч 2,8 мм; значения наибольших просадок
соответственно достигали 7,9,4,6 и 7Л MWk
Вертикальные нагрузки на рельсы^ Вертикальные нагрузки
на рельсы измерялись с помощью датчиков напряжений, наклеи-
ваемых на шейку рельса и протарированных нагрузочным ваго-
ном. Наибольшие нагрузки от колеса на рельс изменяются ли-
нейно и растут от 10,7 до 13,5 тс при увеличении скорости от ,
100 до 190 км/ч, наименьшие нагрузки изменяются соответствен-
> но с 9 до 3 тс, средние значения практически не меняются с уве-
личением скорости движения и близки к статической колесной
нагрузке, находясь в пределах 8—10,5 тс (в зависимости от за-
грузки вагонов). По соотношений) наибольших (а также наи-
меньших) и средних нагрузок на рельсы определяют коэффициент
вертикальной динамики,. свидетельствующий, в частности, об
эффективности демпфирования вертикальных колебаний надрес-
сорного строения. Коэффициенты вертикальной динамики Кд при-
ведены в табл. 11. Эти данные Свидетельствуют о недостаточ^
ных качествах вертикальной динамики головных вагонов с пнев-
моподвешиванием РВЗ. Коэффициент вертикальной динамики -
60-
Таблица 11
V, км/ч	Коэффициенты вертикальной динамики				
	Головной вагон		Моторный вагон	<		
	* груженый	порожний	_ порожний	груженый. ,	
				Подвешивание РВЗ	Подвешивание вНиив
100	1,44/0,79	1,44/0,62	1,41/0.79	—	1,30/0,80
150	1,70/0,55	1,57/0,52	1,50/0,54	1,54/0,52	1,49/0,56.
190	1,74/0,36	1,66/0,34	1,63/0,31.	1,75/0,29	1,60/0,31 г-
Примечание. В числителе — наибольшие значения, в знаменателе — наимень-					
шие.			-			 «
при нагрузке изменяется при росте скорости от 100 до 190 км/ч
у’ груженого вагона от 1,17 до 1,74, у порожнего — от 1,27 до
1,66. Разгрузка в этом же интервале скоростей достигает при
скорости 100 км/ч 0,79 у груженого вагона и 0,62 у порожнего,
при скорости 19Q км/ч соответственно 0,Зб и 0,34. Для улучшения
качеств вертикальной динамики вагонов .в процессе испытаний
пневмобаллоны конструкции РВЗ были заменены пневмоподве-
шиванйем ВНИИВ. По наибольшим нагрузкам пневморессоры
системы ВНИИВ эффективнее пневморессор РВЗ. Коэффициенты
вертикальной динамики (в сторону нагрузки) у нового подвеши-
вания снизились в сравнении с пневмоподвешиванием РВЗ при
скорости 150 км/ч с 1,54 до 1,49, а при скорости 190 км/ч с 1,75 .
до 1,60.
•Однако разгрузка колес при обеих системах подвешивания
оказалась практически одинаковой: К.л для подвешивания
ВНИИВ составляет при скорости 150 км/ч 0,56, при скорости
190 км/ч 0,31, для подвешивания РВЗ соответственно 0,52 и 0,29.
Поэтому были даны рекомендации по улучшению подвешивания
вагонов электропоезда ЭР200, при этом обращено особое внима-
ние на гашение вертикальных колебаний в сторону разгрузки
колес.
Результаты испытаний по воздействию на путь с улучшенным
рессорным подвешиванием. На основании результатов комплек-1
сных испытаний электропоезда ЭР200 в первоначальном испол-
нении были даны рекомендации Но улучшению его динамических
качеств. К этим улучшениям относятся: замена пневморессор
центрального подвешивания новыми системы ВНИИВ, увеличе-
ние статического прогиба буксовой ступени подвешивания до
50 мм, замена Пары трения опорных скользунов с целью созда-
ния моментов трения не более 1,5—2,0 тс-м, уменьшение попе-
речной жесткости' буксового подвешивания до 200—300 кгс/мм,
улучшение колесной развески вагонов и т. д.
51
Воздействие вагонов электропоезда на путь в прямых у част-
ках. Испытания электропоезда ЭР200 в первоначальном исполне-
нии показали, что по условиям воздействия на путь электропоезд
не имеет ограничений скоростей движения на пути с рельсами не
слабее Р50 с числом шпал 1840 шт/км и на щебеночном балла-
сте. В табл. 12 приведены значения напряжений в подошве
рельсов, определенные расчетным путем с использованием дан-
ных динамических испытаний электропоезда с улучшенным под-
вешиванием. Осуществленные рекомендации института по улуч-
шению подвешивания вагонов электропоезда ЭР200 снизили вер-
тикальное воздействие на путь В прямых участках при скорости
200 км/ч на 11%. =	’ • •
Таблица 12
Конструкции пути	Скорость V, км/ч	Напряжения в подошве °, кгс/см* при подвешиваний		До, кгс/см*	Да, %
		перво- начальном^	улучшен- ном		
	80	486	473	13	2,7
	120	562	516	46	. 8,2
Р65(6)1840(ЖБ)Щ-55	' 160	647	600	47	7,3
	200	743	661	82	11,0
	80	959	934	25	2,6
	120	1172	1076	96	8,2
Р50(6)1840(П)Щ-45	160	1406	1302	104	7,4
	200	1665	1471	19.4	11,6
Воздействие вагонов электропоезда «а путь в кривых участ-
ках пути. Движение вагонов электропоезда в первоначальном
исполнении экипажной части сопровождалось повышенным боко-
вым воздействием на путь в кривых участках. Следствием этого
явилось ограничение допускаемых скоростей движения в кри-
вых малого радиуса, так, в кривой радиусом 350 м при рельсах
Р50 допускаемая скорость не должна была превышать 60 км/ч.
Боковое воздействие подвижного состава на путь достаточно
«полно характеризуется коэффициентом перехода От осевых на-
пряжений в подошве рельсов к кромочным (коэффициент /). В
кривой радиусом 350 м этот коэффициент для ЭР200 с первона-
чальным вариантом подвешивания Достигает 1,77, что следует
считать высоким значением ДЛЯ вагонов с осевой нагрузкой
' около 16 тс и базой двухосной , тележки 2,50 м. Результаты ди-
намических испытаний показали; эффективность улучшенного ва-
рианта подвешивания: рамные силы в кривой радиусом 350 м
52
снизились, при скорости 20 км/ч с 4,1 до 1,8 тс, при скорости
50 км/ч—с 4,6 до 1,2 тс и при скорости 80 км/ч—С 5,3 До 3,8'W
(путевых испытаний при этом не проводилось). ВоспользоваЬ-
шись установленными ранее экспериментальными зависимостям
ми между рамными силами и полуразностью кромочных напря4
жений(18]	=	’ ’ л
проведем оценку воздействия на путь в кривых участках вагонов ..*
электропоезда с улучшенным подвешиванием. По этой формуле
снижению.рамной силы при скорости 80 км/ч на 1,5 тс соответ» , ,
ствуег снижение полуразности кромочных напряжений' .. \
230 кгс/см2. Учитывая улучшение вертикального воздействия (рас-
четное снижение осевых напряжений в данном случае .достигай^. ’
25 кгс/см?) и горизонтального, получаем кромочное напряжение
в кривой радиусом 350 м при скорости .80 км/ч 1670 кгс/см2 (при
первоначальном варианте было экспериментальное значение
1924 кгс/см2). Отсюда получаем /=1,46, т. е. улучшение бокового
воздействия на J'7%. Поэтому для вагонов электропоезда ЭР200
с улучшенным подвешиванием снято ограничение допускаемой
скорости движения по кривым малого радиуса.
Результаты испытаний по воздействию электропоезда на путь "
с рельсами Р65 с улучшенным рессорным подвешиванием. В
1976 г. были проведены путевые испытания электропоезда ЭР200
с улучшенным подвешиванием на Октябрьской железной дороге,
на которой в первую очередь будет осуществлена эксплуатация
этих электропоездов. Испытания проводились в прямом участке
бесстыкового пути с рельсами Р65, железобетонными шпалами
(1840 щт/км), скреплениями марки КБ-65, на щебеночном бал-
ласте. Измерения показателей воздействия на путь осуществля-
лись при скоростях движения 160, 180, 200 и более (от 205 до
213) км/ч. Наибольшие кромочные напряжения в подошве рель-
сов получены под моторными гружеными вагонами под вторыми
по ходу осями тележек: наибольшее вероятное значение,
1105 кгс/см2, наибольшее наблюденное значение 1320 кГс/ём2,
среднее значение 440 кгс/см2 Рост этих напряжений наблюда-
ется до скорости 180 km/4j при дальнейшем повышении скорости
увеличения напряжений не наблюдается. Характер изменения
полусуммы кромочных напряжений такой жё, что свидетель-
ствует об удовлетворительной вертикальной динамике вагонов
электропоезда. Боковое воздействие вагонов электропоезда, ха-
рактеризуемое полуразностью кромочных напряжений, пёдтвер- 
ждаёт его удовлетворительные динамические качества во всеЫ
диапазоне реализованных скоростей. Наибольшие вероятный зца^
чения полу^азности кромочных напряжений не превышали
500 кгс/см2, средние их значения близки нулю и не изменялись
с1 ростом скорости движения. .
63
Боковые нагрузки рельсов на шпалы во всем диапазоне реа-
лизованных скоростей находились также в допустимых преде-
лах, обеспечивающих устойчивость пути против поперечного
сдвига по балласту. Наибольшая наблюденная боковая нагрузка
на шпалы при скорости 200 км/ч не превосходила 1950 кгс. Вер-
тикальные нагрузки рельсов на шпалы в интервале скоростей
160—200 км/ч находились в пределах 5000—7000 кгс (наиболь-
шие .значения) и 1800—2400 кгс (средние значения).
Средние значения упругих отжатий головок рельсов под воз-
действием электропоезда составляли 0,4 мм, наибольшие значе-
ния—1,5мм. Просадки подошвы рельсов равнялись 2,15 мм
(средние значения) и 4,5 мм (наибольшие значения). Как на-
грузки рельсов на шпалы, так и упругие деформации рельсовых
нитей практически не зависят от Скорости (в диапазоне 160—
200 км/ч). Цикл путевых испытаний и теоретические расчеты
показали, что росле осуществленных^ согласно рекомендациям
ЦНИИ МПС и РФ ВНИИВ улучшений экипажной части электро-
поезд ЭР200 обладает достаточно удовлетворительным воздей-
ствием на путь и ие имеет ограничений конструкционной скоро-
сти движения по пути с конструкцией верхнего строения не сла-
бее Р50 (6) 1840 (II) Ей, (рельсы типа Р50 с износом до 6 мм,
шпалы деревянные II типа в количестве 1840 шт/км, балласт
щебеночный).
5. ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ
Анализ состояния рельсовой колен по данным проверки пу-
теизмерителем и с помощью ручных промеров. Состояние пути
на участке реализации наибольших скоростей движения электро-
поезда ЭР200 было проверено путеизмерителем. Кроме этого, на
двух километрах участка, где реализовались скорости 200 км/ч и
более, а также в кривой радиусом 1000 м, где реализовалась наи-
большая скорость 130 км/ч, были проведены подробные промеры
(через 2,5 м) положения пути в плане, по уровню и ширине ко-
леи.
Анализ результатов расшифровки путеизмерительных лент
по II главному пути участка Любань*—Чудово показал следующее.
Состояние пути по уровню, просадкам и шаблону там, где
развивались наибольшие скорости 200 км/ч и более, было:
отличным (сумма баллов от 0 до 15) иа 54%, хорошим (сум-
ма баллов от 16 до 30) на 19% и удовлетворительным
(сумма баллов.от 31 до 115) на 27% общего числа километров.
Причем отступлений выше II степени, а также сочетаний от-
ступлений в плане с перекосом или просадкой выше I степени не
имело места.
Если оценивать цуть на указанных выше километрах отдель-
но по направлению в плане, то на четырех километрах сумма
54
баллов не превышала 2. На остальных километрах путь по рих-
товке имел нулевую балльность. Расшифровка также показала,
что путь по ширине колеи имел нулевую балльносйь, просадки и
отклонения по уровню были незначительные и не превышали
II степени. В большем количестве наблюдались перекосы, но онц
были незначительные <по величине и не превышали II степени.
Таким образом, если исходить из балльной оценки, то путь
находился в основном в хорошем состоянии. Причем, как будет
показано ниже, оценка состояния пути по ширине колеи и уров-
ню по результатам расшифровки путеизмерительных лент.хоро-
шо согласуется с ручными промерами. Расхождение получилось
лишь по рихтовке пути. Здесь необходимо иметь в виду, что при-
менение кинематической схемы записи стрел изгиба, в которой
передняя стреломериая тележка заменена рамой тележки> может
приводить к погрешностям до 2 мм, а в отдельных промерах (в
шести промерах из тысячи) до 6—7 мм и даже более.
Анализ ручных промеров показал, что на пути с рельсами
Р65 на железобетонных шпалах среднеквадратичная ошибка из-
мерения стрел изгиба равнялась 0,64 мм, а наибольшая—1,5—
2,0 мм.
Кроме оценки пути по путвизмерителю, был проведен анализ
ручных промерой стрел изгиба, ширины колеи и положения рель-
совых нитей по уровню в прямом участке на 88-м—90-м км и в
кривой радиусом 1000 м на 33-м и 34-м км. Измерение стрел
изгиба проводилось хордой длиной 20 м с применением струб-
цинок системы ЦНИИ в точках через 2,5 м. Эти промеры обраба-
тывали двумя способами: по сечениям через 10 м и по пикам
графиков стрел изгиба.
- Анализ показал, что при шаге расшифровки 10 м наибольшая
разность в приращении стрел изгиба на отдельных прямых
участках достигает 18—20 мм, а в кривой радиусом 1000 м—
15— IT^mm. Эти значения согласно «Техническим указаниям по
расшифровке записей и оценке состояния пути по показаниям
путеизмерительных вагонов» соответствуют III степени отступле-
ний. Однако число таких отступлений не более 5.
При расшифровке по пикам наибольшие значения прираще-
ний стрел изгиба в прямых участках 20—21 мм, а в кривой ради-
усом 1000 м—23 мм, что свидетельствует о недостаточной плав-
ности в отдельных местах положений рельсовой колеи в плане.
При оценке пути в прямом участке по стрелам плавных от-
клонений в направлении рихтовочной нити, измеренным от сере-
дины хорды 20 м, их наибольшие значения оказались равными
10—- 12 мм.
Ширина колеи в прямом участке пути колеблется в основном
от 1516 до 1524 мм, т. е. находится в пределах допусков. Однако
в отдельных местах ширина колеи достигала 1526 мм, что свя-
зано с нарушением, вызванным необходимостью постановки ва-
гона-лаборатории в тупик.
Анализ состояния пути по уровню показал, что наибольшие
отклонения рельсовых нитей в прямом участке составляют 6—
8 мм, при этом наибольшие уклоны отводов по уровню не превы-
шали 1—1,2%.
• Таким образом, проведенный анализ показал, что путь по
ширине колеи й уровню находился в хорошем состоянии. ото, по-
казали как ручные промеры, так и расшифровка путеизмеритель-
ных лент. Статистические характеристики состояния рельсовой
колеи в плане приведены в табл. 13.
'! /
Таблица 13
Расшифровка	Параметр	Прямой участок			Кривая^адиусом		
		Матеиатиче- , ское ожида- ние, иИ'	Среднеква- дратичное от- клонение, ми	Наибольшее вероятное значение, мм -	Математиче- ское ожида- ние, мм	Среднеква- дратичное от- клонение, мм	Наибольшее вероятно* значение, мм
	А/см	0,15	6,90	17,5	0,14	6,7	16,8
По сечениям через 10 м	f	1.1	4,2	11,9	—	—	—
t	s	19,1	2,15	24,5	29,9	2,35	35,9
По пикам (по модулю)	/Д//сМ	: 7,6	5,55	21,5	8,1	5,2	21,2
Анализ данных табл. 13 показывает, что наибольшие значе-
ния разности стрел изгиба Д/См имеют место при расшифровке
по пикам, что и следовало ожидать. Анализ этих данных также
показывает, что оценка положения рельсовой колеи в плайе
только при 1йаге измерения 10 м не всегда выявляет возможные
наибольшие отклонения стрел изгиба. Необходимо на скорост-
ных линиях проводить промеры через 5 м.
Промеры показывают, что в шести» случаях из тысячи наи-
большие вероятные значения разности смежных стрел изгиба в
точках через 10 м могут достигать в прямом участке 17,5, а в
кривом радиусом 1000 м—16,8 мм. При расшифровке по пикам
эти значения достигают соответственно 21,5 и 21,2 мм. Такие
отступления могут приводить к появлению дополнительных по-
перечных сил.
Оценка особенностей движения электропоезда по кривым
участкам пути. На характер и особенности взаимодействия пути
и подвижного состава большое влияние оказывают как нормы
устройства, так и допуски содержания пути и ходовых частей
подвижного состава. Нормы устройства определяют главным
образом постоянную составляющую динамических сил, а допу-
ски — дополнительную составляющую.
56
В кривых участках необходимо выполнять такие основные
требования, как соответствие возвышения наружного рельса
расчетному, совпадение отводов возвышения и отводов кри-
визны.
В испытаниях, проведенных на* Октябрьской дороге, было вы- .
полнено несколько опытных поездок со Скоростью 130 км/ч в кри- • -
вой радиусом 1000 м, имеющей возвышение 70 мм, что позволило
реализовать непогашенное ускорение 0,86 м/с?.
Сопоставление характера изменения динамических парамет-
ров с графиком изменения геометрии пути в плане и по уровню
показало, что в круговой кривой характер изменения рамных
сил в существенной степени соответствует характеру изменения'
стрел изгиба. Это подтверждает ранее сделанный вывод об опре-
деляющей роли кривизны на формирование поперечных сил в’У
кривых участках пути [19], причем чем больше скорость движе- :
ния, тем это проявляется в большей степени. В начальной части
переходных кривых это соответствие выражается в меньшей сте-
пени, что объясняется виляющим движением экипажа.
В кривой радиусом 1000 м вследствие наличия отступлений
рельсовой колеи в плане с разностью в смежных стрелах изгиба
17 мм наибольшие значения поперечных ускорений, отнесенных к
буксе, достигают 1,1 м/с2. При входе в кривую из-за несоответ-
ствия отвода возвышения отводу кривизны возникает непога-
шенное ускорение, направленное внутрь кривой, равное
0,34 м/с2, что ухудшает плавность движения в кривой. Поэтому
приращение непогашенных ускорений оказалось 0,80 м/с3 вместо
0,45 м/с3 (которое было бы при совпадении длин отводов возвы-
шения и кривизны). Это отразилось и на характере изменения
рамных сил в переходной кривой, которые в течение 1 с измени-
лись от 1,2 (цмея направление внутрь кривой) до 1,6 тс (наружу
кривой). Интенсивность изменения составила 2,8 тс/с.
Постоянная составляющая рамных сил в круговой кривой
при скорости движения 130 км/ч (анп=0,86 м/с2) равнялась
1,66 тр.	,
Расчетное значение динамической рамной Силы, взятое по
динамическому графику — паспорту моторного вагона ЭР200,
составляет 2,9 тс. Оно хорошо согласуется с наибольшими "эк-
спериментальными значениями рамных сил в кривой.
При таком значении наибольшей рамной силы показатель
поперечной устойчивости пути не превосходил 0,21, что вполне
приемлемо. Это подтверждает ранее сделанный вывод о воз-
можности по условиям поперечной устойчивости пути эксплуа-
тации электропоезда ЭР200 в кривой радиусом 1000 м с непо-
гашенным ускорением до 1,0 м/с2.
Анализ'влияния состояния пути в плане на горизонтальные
рамные силы электропоезда ЭР200. Отступления пути в плане Й .
существенной степени влияют на поперечные силы. При высоких
скоростях это влияние сказывается в еще большей степени.
' .	67
Рис. 27. Распределение частостей разности смежных стрел изгиба и рамных
сил в прямом участке на 88-м—90-м км:
1 — при расшифровке по сечениям через 10 м; 2 — при расшифровке по пикам
Оценка состояния рельсовой колеи в плане по стрелам изги-
ба выполнена совместно со статистической оценкой изменения
рамных сил по участку, на котором проводились- опытные поезд-
ки и промеры.
Записи рамцых сил расшифровывали так же, как и записи
стрел изгиба: по сечениям с шагом расшифровки 10 м и по пикам.
До результатам расшифровки были построены кривые распреде-
ления'(рис. 27 и 28). Значения математического ожидания, сред-
неквадратичного отклонения и наибольших вероятных значений
рамных сил и их приращений приведены в табл. 14.
Из табл. 14 видно, что в прямых участках при расшифровке по
пикам наибольшие вероятные значения приращений рамных
сил составляют 2,87 тс, а в кривой радиусом 1000 м — 3,28 тс.
Эмпирические кривые были выравнены по нормальному зако-
ну распределения. С помощью кривых распределения были най-
дены при одинаковом уровне вероятности диапазоны изменения
стрел изгиба и их приращений в сёчениях через 10 м и йо пикам
и соответствующие им диапазоны изменения рамных сил и их
приращений. Такое сопоставление вполне возможно ввиду ранее
установленной достаточной линейной зависимости между отступ-
Рис. 28. Распределение частостей разности смежных стрел нзгнбй4 и рамных
снл р кривой радиусом' 1000 м: «
1 — при расшифровке по сечениям через 10 м; 2 — при расшифровке попикам
58
Таблица 14
Расшифровка	Параметр	Прямой участок			Кривая^адиусом		
		Математиче- ское ожида- ние, тс '	Среднеквадра- тичное откло- нение, тс j	Наибольшее, вероятное значение, тс	Математиче- 1 ское ожида- ние, тс -	Среднеквадра- тичное откло- иеиие, тс	Наибольшее вероятное значение, тс У
По сечениям через 10 м	ДУР Ур	—0,01 0,04	0.71 0,68	-1,79 1.74	—0,01 1,66	1.05 0,55	2,63 3,14
По пикам (По модулю)	/ДУр/	1.39	0,59	2,87	1,81	0,75	3.28
лениями положения пути в плане с соответствующими 'значения-
ми рамных сил (ириэтом короткие неровности в плане не рас-
сматривались) .
Ниже приведены приближенные зависимости рамных сил Ур
и их приращений ДУР от стрел изгиба f и их приращений Д/см. -
В прямом участке при скорости 200 км/ч;
Ур^0,15/;	|
ДУр^0,Ю5Д/си; J	(5)
ДУР^О,15Д/СМ.	(5а)
В кривой радиусом 1000 м при скорости 130 км/ч:
ДУр«0,15Д/си;	(6)
ДУр;^0,17Д/си.	(6а)
Формулы (5) и (6) получены при расшифровке через 10 м, а
формулы (5а) и (6а) —при расшифр<)В1ке по пикам.
В формулах величины Ур и Д Ур — в тс, a f и Д/см — в мм.
Полученные ’зависимости позволяют судить о роли, рас-
стройбта пути в плане в формировании поперечных сил. Из ана-
лиза этих зависимостей следует, что отклонения рельсовой нити
в плане в прямом участке до 10 мм вызывают рамную силу 1,5 тс.
При имевших место наибольших отклонениях 12 мм рамная
сила составила 1,9 тс. При движении по кривой радиусом 1000 м
со скоростью'130 км/ч (анп=0,85 м/с2) наличие неравности с раз-
ностью в смежных стрелах изгиба 10 мм будет вызывать прира-
щение рамных сил до 1,5 тс. При имевшей место разнице в смеж-
ных стрелах изгиба 18 мм приращение поперечной силы рав-
но 2,7-тс.
59
Райее было показано [21], что прц достаточно пологих неров-
ностях дополнительные рамные силы могут быть определены по
графикам-паспортам квазистатического вписывания при замене
поперечных непогашенных ускорений на дополнительные непо-
гашенные ускорения Дат, возникающие при движении экипажа
по неровности.
При наличии плавных неровностей в плане длиной 20—40 м
в зависимостях (5) и (6) аргумент А/См был заменен на Данп.
При этом в прямых участках угловой коэффициент оказался
равным 0,94—1,5 т-с2/м, а в кривых — 1,4—2,2 т-с2/м. Этот коэф-
фициент при построении графика-паспорта вписывания электро-
поезда ЭР200 в кривые был рав'ен 1,85 т-с2/м. Иначе говоря, по-
лученные экспериментальные материалы и примененный стати-
CTH4eteKHfl метод подтверждают возможность определения допол-
нительных поперечных сил -в функции дополнительных попереч-
ных непогашенных ускорений.
Кроме изложенной методики статистической оценки участка
пути и влияния его состояния в плане на динамические парамет-
ры, возникающие при движении по данному пути, был проведен
анализ влияния отдельных отступлений по направлению в плане
на рамные силы. Он показал, что в местах, где имели место от-
ступления по стрелам изгиба f= 114-12 мм, наибольшие значения
рамных сил при скорости движения 210 км/ч составляли
2,0—2£ тс.
Полученные при таких значениях рамных сил показатели по-
перечной , устойчивости пути равнялись 0,12—0,15. При таких
значениях этого показателя и таком состоянии пути вполне
обеспечивается нормальная" эксплуатация пути в прямых участ-
ках при обращении электропоезда со скоростью 200 км/ч.
В кривой радиусом 1000 м при наибольшей скорости движе-
ния 130 км/ч (йнп—0,86 м/с2) в месте, где была неровность с раз-
ностью стрел изгиба 17 мм (между точками на расстоянии 10 м),
наибольшее значение рамной-силы достигало 3,4 тс. При этом
постоянная составляющая рамных сил составляла 1,66 тс. При
таких значениях наибольших рамных сил параметр, характери-
вующий поперечную устойчивость пути, равен 0,21, т. е. обеспе-
чивается нормальная эксплуатация пути в кривых. Здесь необхо-
димо иметь в виду, что такие отступления были единичными и
отклонения в основном были значительно меньше.
Статистическому анализу также были подвергнуты другие
динамические параметры. Так, среднее значение и среднеквадра-
тичное отклонение коэффициентов динамических добавок верти-
кальных нагрузок по раме тележки моторного вагона при скоро-
сти 210 км/ч на- одном из участков получились равными соогвет-
। ственно 0,05 и 0,045. Наибольшие наблюденные значения этих
коэффициентов при скорости 210 км/ч оказались равными 0,24
при наибольшей, просадке рельсовой нити, соответствующей
II степени отступлений.	*
60
В кривой радиусом 1000 м, в которой просадки также соответ-
ствовали II степени, среднее значение и среднеквадратичное от-
клонение этого коэффициента получились равными 0,13 и 0,075,
а наибольшие наблюденные значения — 0,34. Это увеличение
Лд в кривой объясняется главным образом появлением постояй-
ной составляющей непогашенных ускорений. При имевшем место
состоянии пути угловые перемещения тележки относительно'ку-
зова в плане в прямых составили 5—6%о. При этом наибольшие
уклоны отводов стрел изгиба колебались в пределах 1,7—2,0%q.
В криврй. радиусом 1000 м угловые перемещения тележки дости-
гали 15—17%о, что объясняется главным образом появлением
постоянной составляющей угла набегания.
Проведенное сопоставление характера изменения рамных сил
УМР4, поперечных перемещений центрального подвешивания /7мщг
и угловых перемещений тележки относительно кузова в плане
(виляния тележки) Вм*2 с записью геометрии рельсовой колеи в
плане и по уровню (рис. 29) показало, что в прямом участке (в
отличие от кривой) на характер изменения рамных сил оказы-
вают влияние не-только неровности пути, но и тенденция к виля-
нию экипажа. Вышеприведенные расчеты позволяют оценивать
динамические качества испытываемых экипажей с учетом харак-
теристик общего состояния рельсовой колеи опытных участков.
В табл. 15 приведены данные по числу случаев из тысячи
возможного наличия стрел изгиба’в указанных пределах псл и
возможного превышения указанного предела п'сп при различных
допускаемых значениях отклонений в стрелах изгиба [Д/см] и чис-
ле стандартов t.
180	115 ПО 165	160	155	150	-115	110	135	130	125
Номера точек
Рис. 29. Сопоставление осциллограмм КМР4, ПЫВЦ2 и В“Т2 с графиками изме-
нения состояния пути по уровню, шаблону и рихтовке при движении электро-
поезда ЭР200 по прямому участку со скоростью 210 км/ч
61
Число стандартов
iAfcul-А/ср
а
где о — среднеквадратичное отклонение.
Из данных табл. 15 видно, что в прямом участке пути 25% всех
значений разности стрел изгиба в смежных промерах на расстоя-
нии 10 м превышают 4 мм, а соответствующие приращения рам-
ных сил — 0,42 тс; при этом полное значение рамной силы 0,6 тс.
Отклонения в соответствующих промерах стрел изгиба, рав-
ные 8 мм, не превышают 13%, приращения рамных сил — не
бЛтее 0,84 тс, а -полная рамная сила — 1,26 тс. Значения прираще-
ний рамных сил 2,63 тс составляют менее 1 %, а более 2,63 тс —
менее 0,02%. Рамные силы при этом колеблются в пределах
2,52—3,95 тс.
В'кривой радиусом 1000 м приращений рамных сил в преде-
лах 2,46—3,85 тс составили менее 1 % при A/CMZ_25 мм, а более
3,85 тс — менее 0,01% при А/См>25 мм. Эти данные позволяют;
распространить результаты данных испытаний на другие участки
железнодорожных линий, на которых будет эксплуатироваться
электропоезд ЭР200.
Если на линии скоростного движения электропоездов ЭР200
содержать колею в плане с высокой точностью (А/см^4 мм), то
рамные силы не будут превышать 0,6 тс. Содержание пути с такой
точностью представит определенную трудность и, по-видимому,
довольно часто стрелы изгиба будут достигать 6—8 мм. При этом
при движении ЭР200 в прямых участках со скоростями 200 км/ч
рамные силы не будут превышать 1,0—1,2 тс, а в кривых радиу-1
сом 1000 м при скорости 130 км/ч —• 2,3 тс.
Таким образом, можно считать динамическое воздействие
электропоезда ЭР200 в поперечном направлении весьма благо-
приятным.
Полученные материалы позволяют сделать вывод о том, что
электропоезд ЭР200 при устройстве и содержании пути в соответ-
Таблица15 ;
[А/см1, мм	Прямой участок				Кривая радиусом 100Q м			
	t	^СЛ	п'сл	ДКр, ТС	t	ЛСЛ	п сл	А Гр, тс
4	0,5594	750	250'	0,42	0,5746	720	280	0,62
8  -	1,1391	870	130	0,84	1,1716	880	120	1,23
16	2,2986	990	10	1,68	2,3657	990	10	2,46
25	3,6029	>999	0,2	2,63	3,7090	>999	0,1	3,85
62
ствии с имеющимися инструкциями и рекомендациями [20] может
обращаться в прямых и 'Кривых участках пути с /?^2000 м со
скоростями до 200 км/ч и непогашенными ускорениями до
1,0 м/с2.
Изложенный материал показывает, что для обеспечения плав-
ного и безопасного движения электропоезда ЭР200 со скоростя-
ми до 200 км/ч необходимо дополнить существующую систему
проверки и оценки состояния рельсовой колеи методами статисти-
ческого анализа промеров пути ' и динамики нарастания рас-
стройств колеи во времени.
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИИ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭР200 ПРИ ДВИЖЕ-
НИИ ПО СТРЕЛОЧНЫМ ПЕРЕВОДАМ
Методика испытаний и характеристика переводов. Динами-
ческие испытания по воздействию электропоезда ЭР200 на стре-
лочные переводы проводились на скоростном полигоне Белоре-
ченская — Майкоп.
Для исследования был выбран стрелочный перевод типа Р65
марки ’/и с подуклонкой и крестовиной, имеющей подвижной
сердечник. Этот перевод предназначен для скоростного движения
и является перспективной конструкцией.
Типовые конструкции стрелочных переводов вследствие нали-
чия у них «мертвого» пространства в жесткой крестовине и контр-
рельсов в ее узле подвержены повышенным динамическим воздей-
ствиям от колес экипажей, которые служат ограничением скоро-
стей движения поездов. Испытаниями установлено, что в зоне пе-
рекатывания колес с усовика на сердечник крестовины с непо-
движными элементами при скорости движения 160 км/ч верти-
кальные ускорения буксы пассажирского вагона достигают 60g,
а при ударе в отвод контррельса поперечные сдвиги колес состав-
ляют 8—14 мм на длине пути всего 20—100 см [22]. Следователь-
но, целесообразно проводить испытания перевода, имеющего
крестовину с подвижным сердечником, предназначенного прежде
всего для скоростного движения.
Такой скоростной стрелочный перевод был уложен на ст. Хан-
ская в 1973 г. [23]. Стрелочный перевод был уложен на среднеиз-
ношенные деревянные брусья, эксплуатируемые в пути с 1967 г.
Часть брусьев под крестовиной при ее укладке (примерно 50%)
была заменена новыми. Балласт в зоне перевода представлял со-
бой смесь щебня и гравия, загрязненную на 10—15%. Металли-
ческие части перевода были малоизношенными (износ элементов
стрелки и крестовины не превышал 2 мм).
Состояние стрелочного перевода по шаблону и уровню су-
щественно не отличалось от наблюдаемых допусков в пределах
стрелочных переводов в обычных условиях эксплуатации верхне-
го строения пути.
63
Заезды электропоезда осуществлялись в пошерстном (ПШ)
и противошерстном (ПРШ) направлениях стрелочного перево-
да со скоростями до 180 км/ч по прямому и до 60 км/ч по боко-
вому направлениям.
Пр и.испытаниях были изучены следующие показатели:
напряжения в остряках, рамных рельсах и гибкой, ветви под-
вижного сердечника;
горизонтальные поперечные отжатия рельсовых нитей и изме-
нения ширины колеи в зонах стрелки,, соединительных путей и
крестовины;
вертикальные силы давления на подкладки в зонах стрелки
и соединительных путей;
виброускорения крестовины в вертикальном и горизонтальном
поперечном направлениях, деревянного бруса и балласта под ним
в вертикальном направлении в зоне перекатывания колес экипа-
жей с усовйка на сердечник и обратно.
Кроме того, для получения сравнительных результатов опре-
делялись виброускорения элементов типовой крестовины Р65
марки Уи, уложенной в комплекте стрелочного перевода вслед за
скоростной крестовиной. Характеристики примененной виброап-
паратуры, порядок работы на ней и тарировка приборов изложе-
ны в [24].
Буксовые и кузовные ускорения ЭР200 измерялись в два эта-
па: на скоростном полигоне в 1974 г. и на Октябрьской дороге в
1976 г. На скоростном полигоне в опытный участок пути входили
два стрелочных перевода типа Р65 марки ‘/и: типовой и с кресто-
виной, имеющей подвижной сердечник. Движение электропоезда
здесь осуществлялось со скоростями до 180 км/ч по прямому пути
переводов.
На Октябрьской дороге в опытный участок пути входили де-
сять стрелочных переводов типа Р65 марки Vii с подуклонкой
рельсовых нитей и крестовиной, имеющей подвижной сердечник.
Четыре таких перевода с длинными ветвями сердечника кресто-
вины уложены и эксплуатируются в пути с 1973 г. Шесть стрелоч-
ных переводов с укороченной ветвью сердечника бокового направ-
ления эксплуатируются в пути с 1975 г. Конструктивные отличия
этих переводов не оказывают существенного влияния на усло-
вия перекатывания колес экипажей по крестовинному узлу. Дви-
жение ЭР200 осуществлялось по прямому направлению перево-
дов со скоростями до 200 км/ч как в пошерстном, так и в проти-
вошерстном направлениях.
Для сравнения были измерены буксовые и кузовные ускоре-
ния при движении ЭР200 по четырем стрелочным переводам типа
Р65 марки ‘/и с подуклонкой и цельнолитой крестовиной с
контррельсами. Эти переводы отличаются от опытных конструк-
циями крестовинных узлов. Зоны стрелки и соединительных пу-
тей у обоих типов переводов идентичны. Движение электропоезда
по этим переводам осуществлялось только со скоростями 150 и
64
160 км/ч, т. е. с наибольшей разрешенной для этих переводов
скоростью.
Буксовые ускорения регистрировались с обеих сторон одной
из осей моторного' вагона № 114 в вертикальном и горизонталь-
ном поперечном направлениях. Ускорениемеры ТУВ-67 (собст-
венная, частота порядка 1600 Гц) крепили к кронштейну, установ-
ленному с помощью болтов на буксе. Неравномерность амплитуд-
но-частотных характеристик каналов, включающих в себя также
усилитель 8АНЧ-7м и осциллограф НОЮ, была определена с
помощью вибростенда ВЭДС-ЮОБ и не превышала 15% в диапа-
зоне до 400 Гц.
Горизонтальные поперечные ускорения в кузове двух вагонов
№ 114 и 112/измерялись ускорениемерами АТ-1 с собственной
частотой 23 Гц и рабочим диапазоном частот от 0 до 8 Гц. Уско-
рениемеры укрепляли на полу над тележкой и в середине, вагонд.
Расшифровку буксовых ускорений проводили по их наиболь-
шим значениям для каждой из трех зон стрелочного перевода:
стрелки, соединительных путей и крестовидного узла как по
крестовинной, так и по контррельсовой нитям перевода. В зоне
крестовины выделялись также ускорения при прохождении бук-
совым узлом зоны математического центра.
Кузовные ускорения обрабатывали по наибольшим значе-
ниям, считая от нулевой линии, в каждом из заездов поезда. За-
тем для каждого вида однородных заездов (по скорости и на-
правлению движения) определяли средние и наибольшие изме-
ренные значения.
Для определения места прохождения колесом стрелочного пе-
ревода на буксе рядом с ускорениемерами устанавливали дрос-
сель, выход которого был связан с гальванометром осциллогра-
фа, и на осциллограмме регистрировалась отметка сечения
перевода. На стрелочном переводе по его длине размещали -по-
стоянные магниты, которые вызывали появление сигнала в дрос-
селе лишь в момент нахождения дросселя непосредственно над
магнитом.
Результаты динамических испытаний по воздействию ЭР200
на стрелочные переводы. Движение электропоезда по прямому
пути переводов- При движении ЭР200 по прямому пути стрелоч-
ного перевода с подвижным сердечником крестовины наиболь-
шие кромочные напряжения зарегистрировацы в сечении 35 мм
прямого остряка, где они при скорости 180 км/ч и движении в
ПШ достигали 1500 кгс/см2 по средним и 1870 кгс/см2 по наиболь-
шим вероятным Х'С вероятностью 0,994) значениям (табл. 16). Из
табл. 16видно, что при движении© ПР111 в исследуемом диапазо-
не скоростей эти напряжения получены равными 1660 кгс/см2 по
средним, 2480 кгс/см2 по наибольшим' вероятным и 2340 кгс/см2
по наибольшим измеренным значениям. Эти значения напряже-
ний в кромках подошвы рельсов не превосходят напряжений для
3 Заказ № 3012	.	65
Кромочные напряжения, кгс/см‘, рельсовых элементов перевода от воздействия вагонов ЭР200 по приборам
		SIS? <3»oo	610 800	ill	S18 <£> 1 OO	III	i	
	1	lit	ill	| 900’	‘ 650 ! 870’	III	1	
СО W	1	580. 710 770’ 1050	>370. 520 i 570’ 770	I 460 510 650’ 600	390 580 520’ 770	038 .006 019 ‘OZS	1	1
	1	1270 1900	1500 1870	1660 2100	1380 2200	1270 2030	1540 2480	1410 2020
		1070. 1640’	1260. 1600’	03ZI ’0351 ;	III »—< 1 B”’*	990. 1390’	1120. 1590’	goo: 1240’
ID	260 470	III	ill	210 380	220 410	210 380	ill	III
	190 ззо:	J70 170’	170 170’	.0ZI 0Д1		•§ii	210 400’	,0H 083 I
		089 OH	III	III	430 670	in	ill	818 IQ I OO
СЧ		III	ill	1 320. ; 570’	218 CO 1 Ю	ii§	ill	i'll
О	360 610	Ilf	III	812 CO 1 C"-	380 870 .	ill	818 col 00	III
	Hi	sis co 1 r-	ill	320 710’	,09fr 'oss	sis CM Io	ill	III
ю		390 820	III	in	III	ill	470 800	
	।	4W 860’	370 790’	'ill	ii'i	ill	ill	
	350 610	380 640	III	in	in	in	370 600	ill
	240 420’	sjfe CO | tQ	III	.OSfr	818 CM 1 ”3*	ill	240 420’	320 590’
Hi ->1“	8	О r-M	8/	8	8 f—*	о CM r—M	О	8 r*"*
о» = g g s a ° « S к ra « E	9	s E		я E				
Примечания. 1. В -числителе — средние значения, в знаменателе—наибольшие вероят!
Точками с запятыми разделены значения соответственно для головных и моторных вагонов.
66
1
остряковых рельсов (2750 кгс/см2), принятых в качестве до-
пускаемых.	--•<
В переднем вылете рамного рельса (приборы 14, 15, 20, 21)
напряжения в кромках подошвы рельсов сравнительно малы и по
наибольшим вероятным значениям в исследуемом диапазоне
скоростей не превышают 980 кгс/см2. Напряжения в гибкой ветви
сердечника (приборы 18 и 19) так же малы и не превышают
1050 кгс/см2.
Четкой зависимости напряжений от скорости движения элек-
тропоезда в данном эксперименте, как и в ряде других экспери-
ментов по измерению напряжений в рельсовых элементах пере-
водов, не наблюдается. Напряжения, возникающие, от воздейст-
вия моторных вагонов, как правило, превышают напряжения от
воздействия головных вагонов, имеющих меньшую осевую на-
грузку.
Наибольшие горизонтальные поперечное отжатия рельсовых
нитей зарегистрированы в зоне соединительных путей перевода,
где они при движении ЭР200 в ПШ я скорости 180 км/ч достигали
1,2 мм по средним и 2,3 мм пр наибольшим вероятным значениям.
В Зоне соединительных путей зарегистрированы и наибольшие
изменения ширины колеи, которые в указанном диапазоне скоро-
стей не превышали 3,0 мм по наибольшим вероятным значениям.
В зоне крестовины с подвижным сердечником изменения ширины
колеи не превышали 2,5 мм.
Скорость движения электропоезда практически не оказывает
существенного влияния на горизонтальные отжатия рельсовых
нитей и изменение ширины колеи во всех зонах перевода. _
Значения отжатий и изменение ширины колеи от воздействия
головных’и моторных вагонов практически не отличаются друг
от друга. 	_	'
Уровень вертикальных сил на подкладки в сечении переднего
вылета рамного рельса не зависит в условиях данного экспери-
мента от скорости движения и не превышает 4,9 тс по средним и
6,3 тс по наибольшим вероятным значениям. Примерно такое
же давление на подкладки оказывали* и пассажирские вагоны
при испытаниях этой и типовой конструкций стрелочных перевЪ-
дов.
Основной причиной вибраций элементов крестовинного узла
стрелочного перевода при взаимодействии их с экипажами яв-
ляются вертикальные и горизонтальные неровности в зоне пе-
рекатывания колес с усовика на сердечник и обратно, в зоне
стыков крестовин и неровности на колесах проходящих через
крестовину экипажей. Эти вибрации могут оказывать значитель-
ное влияние на нарушение стабильности в плане -и по уровню, на
ослабление болтовых соединений и т. п.
В скоростной крестовине сердечник и усовик образуют не-
прерывную рельсовую нить, что приводит к ликвидации «мерт-
вого» пространства, контррельсов и резкому уположению укло-
з*	<	67
нов неровности траекторий в зоне перекатывания колес, экипа-
жей по крестовине. Это приводит к снижению сил взаимодей-
ствия, и следовательно, к уменьшению ускорений узла.
Как показали результаты испытаний, виброускорения ско-
ростной крестовины от воздействия ЭР200 получены в 2—4 раза
меньше, чем типовой.
Увеличение скорости движения электропоезда оказывает су-
щественное влияние на виброускорения элементов крестовинно-
го узла. Так, увеличен^ скорости от 125 до 180 км/ч, т. е. при-1
мерно в 1,4 раза, приводит к увеличению горизонтальных попе-
речных виброускорений крестовины в 1,8—2,1 раза, вертикаль-
ных виброускорений крестовины, деревянного бруса и балласта
соответственно в 2,5—2,6; 1,5—1,7 и 1,9—2,0 раза (табл. 17).
При существующей системе прикрепления крестовины к дере-
вянным брусьям значительная доля виброускорений крестовийы
(в условиях проведённого эксперимента до 93%) передается де-
ревянному брусу. Это и приводит к значительному росту ви^ро-
ускорений бруса и балласта при увеличении скорости движения.
Для улучшения виброзащитных свойств промежуточных скреп-
лений необходимо исследовать целесообразность введения амор-
тизирующих резиновых прокладок между деревянным брусом и
крестовиной. Это мероприятие становится особенно необходи-
мым для линий с высокоскоростным движением.
Первые опыты по применению резиновых прокладок даже с
повышенной статической жесткостью (примерно 32 тс/мй в ди-
апазоне нагрузок 4—8-тс) под лафет крестовины .на деревянных
брусьях привели к уменьшению виброускорений крестовинного
узла до 1,4 раза [25]. При введении под крестовину менее жест-
ких прокладок можно в большей степени снизить виброускоре-
ния бруса и балласта, что в итоге повысит стабильность кресто-
вины в процессе эксплуатации при снижении расходов на ее те-
кущее содержание.
Необходимо так же отметить, что виброускорения элементов
крестовинного узла от воздействия ЭР200 получены в 1,1—1,6 ра-
за меньшими, чем от воздействия цельнометаллического вагона
(ЦМВ) (по результатам ранее проведенных испытаний этого же
стрелочного перевода).
Движение электропоезда по боковому пути перевода. При
движении по боковому пути определяли воздействие на рельсо-
вые нити перевода каждой Из осей электропоезда с дальнейшей
группировкой их при обработке материалов испытаний по чет-
ным и нечетным осям головных и моторных вагонов. Это связано
с тем, что направляющие (нечетные) оси каждой тележки ока-
зывают значительно большее воздействие на рельсовые нити пе-
ревода, чем четные оси.
Кромочные напряжения определяли в трёх наиболее напря-
женных зонах перевода — в переднем вылете рамного рельса, в
остряках и в переводной кривой. Датчики наклеивали по подош-
Таблица 17
Ускорения		Направление ускорений	Виброускорения в g от ЭР200 при скоростях движения						
			125	170	180	90	100	120	 140
			ПШ			ПРШ			
Горизонталь- ные поперечные крестовины		Внутрь колеи	36 60	53 64	66 91	19 37	—	38 60	48 61
		Наружу Колеи	32	56 64	68 91	17 31	—	"бО	44 52
Вертикальные		крестовины	Вверх	28 34	53 69	69 111	15 29	22 51	32 56	36 43
		Вниз	29 39	65 103	76 120	17 34	25 56	36 64	42 49
	деревян- ного бруса •	Вверх	24 30	34 47	37 60	13 23	18 1 25	26 35	30 37
		Вниз	27 36	41 64	47 67	15 23	20 28	30 40	37 45
	ь балласта	Вверх	1,8 2,7	3,3 4,4	3,5 5,5	1,7 3,3	2,6 3,8	4,9 6,6	5,2 6,6
		Вниз	2,4 3,3	4,4 5,5	4,7 7,7.	1,9 3,3	3,0 3,8	5,7 7,7	6,3 7,7
Примечание. В числителе — средние значения, в знаменателе — наиболь-
шие.
ве рельса с внутренней и наружной сторон. Это позволило при
обработке материалов определить уровень вертикального (полу-
сумма напряжений внутреннего и наружного датчиков в одном
сечении) и горизонтального (полуразность напряжений) воз-
действий электропоезда на рельсовые элементы перевода.
Наибольшие напряжения при эксперименте зарегистрирова-
ны в сечении криволинейного остряка, где при движении ЭР200
в направлении ПРШ со скоростью 60 км/ч в наружной кромке
69
f
остряка возникали напряжения до 1900 кгс/см2 (среднее значе-
ние), 2150 кгс/см2 (наибольшее измеренное) и 2590 кгс/см* (наи-
большее вероятное значение) (рис. 30). Это меньше, чем напря-
жение, принятое в качестве допускаемого для остряковых рель-
сов (оДоп=2750 кгс/см2).
Наибольшие напряжения возникают в наружной кромке по-
дошвы рельса от воздействия нечетных осей. Моторные вагоны,
имея большую осевую нагрузку, вызывают большее воздействие
по сравнению с головными вагонами.
В табл. 18 приведены .напряжения в наружной кромке подош-
вы рельсов от воздействия моторных вагонов электропоезда
ЭР200 для сечений, где зафиксированы наибольшие напряжения
в зонах переднего вылета рамиого рельса, остряков и переводной
кривой.
Рис. 30: Наибольшие вероятные кромочные напряже-
ния в сечении криволинейного остряка 35 мм при
движении ЭР200 в ПРШ:
с — по наружной кромке остряка; ’
б — полусумма напряжений наружной и внутренней кромок;
в — полуразность напряжений наружной и внутренней
кромок
70	•
Таблица 18
Направле-	Скорость,	Кромочные напряжения, кгс/см>, от воздействия моторных вагонов ЭР200 по приборам ‘		
нне дви- жения	км/ч	21	13	15
	.30	930	520 ИЗО’ 660	1660.	1380 1900’	1730	- 970 600 1330’’ ’ 900
ПШ	50	1210	540 3520’’.	760	1640	1410 . 1880’	1770	- 1140	660 1460 ’	890
	60	1480	510 1770 ’	780	1.680	1510 1920’	1840	1150	800 • 1480:	1050
	30	560	66jjfr 760 ’	930	1600	1380 2170 ’	1890	930	600 1090;	720
ПРШ	50	560	700  820 ’	970	1740	1440 ’ 2330 ’	1940	960	650 1150’	780
	60	530	660 700 1	960	1900	1590 2590 :	2240	1080	800 1520 :	950
Примечание. В числителе — средние значения, в знаменателе — нанболь,
шие вероятные. Точками с запитыми разделены значения соответственно для нечетных н
четных осей.
По внутренней кромке получены напряжений, средние значе-
ния которых во всех указанных зонах не превышают 540 кгс/см2,
а наибольшие вероятные значения —< 840 кгс/см2.
С ростом скорости движения кромочные напряжения, как
правило, возрастают. Так, например, с увеличением скорости от
30 до 60 км/ч при ПРШ напряжения в наружной кромке остряка
(сеЧёние 35 мм) от воздействия моторных вагонов возросли в
1,18 раза. Наибольшее влияние скорость движения оказывает на
уровень горизонтального воздействия электропоезда или полу-
разность напряжений, которая увеличилась в 1,33 раза. Полу-
сумма напряжений при этом возросла в 1,12 раза.
'По результатам проведенного эксперимента напряжения в
рельсовых элементах в исследованном диапазоне скоростей не
превышали допустимых значений во всех зонах перевода, что
свидетельствует о. хороших условиях вписывания вагонов элек-
тропоезда в пределах перевода.
71
Вертикальные силы, приходящиеся на подкладки, с увели-
чением скорости движения возрастают незначительно. Моторные
вагоны оказывают большее воздействие на вертикальные силы
(в 1,1—1,2 раза), чем головные вагоны, и достига1от при скорости
60 км/ч в зонах переднего вылета и переводной кривой 5,4 тс
(среднее значение) и 6,4 тс (наибольшее вероятное). Это при-
мерно равно воздействию от ЦМВ, полученному ранее при испы-
тании этого же перевода,-
Наибольшие горизонтальные отжатия рельсовых нитей За-
регистрированы в зоне переводной кривой, где среднее их значе-
ние при скорости 60 км/ч достигает 2,7 мм, а наибольшее вероят-
ное — 3,6 мм (табл. 19, прибор 9).
1	Т а б л и ц а 1,9
Й вправ- ление двн- 1 жени я	Скорость, .км/ч	Упругие деформации рельсовых нитей, мм, от воздействия нечетнь!х осей моторных вагонов ЭР200 по приборам					
		8	9	10	5	6	7
пш	30	1,4 1,7	1,3 ~2А	%,3 0,4	2,1 2,4	1,1 2,1	0,3 0,3
	50 •	-.1,8 2,3	1,5 2,6	0,4 0,5	2,4 2,8	1,5 2,6	0,3 0,6
	60	2,1 2,6	1,9 3,1	0,5 0,6	2,4 2,8	1,9 3,5	0,3 0,4
ПРШ При шне вероя	30	1.0 1,4	1,7 2,5	0,6 0,7	1,9 3,1	1,8 2.6	0,3 0,5
	50 f	1,0 1,3	2,1 2,7	0,6 0,7	2,0 3,4	2,3 3,1	0,4 0,6
	60 меч ание гные.	1,0 1,4 В числ	2,7 3,6 ителе — ср,е	0,6 0,8 дние зиач	2,3 4,0 еипя, в з	3,5 4,4 намеиателе	0,5 0,7 — наиболь- \
Наименьшие отжатия зафиксированы в зоне крестовины, где
их наибольшее вероятное значение не превышало 0,8 мм.
Моторные вагоны, как правило, оказывают большее воздей-
ствие на отжатия рельсовых нитей, чем головные. Отжатия от
72,
нечетных осей всегда больше, чем от .четных осей электропоезда.
С увеличением скорости движения отжатия рельсовых нитей
также увеличиваются.
Эти закономерности присущи и изменениям ширины колеи,•
которые зафиксированы наибольшими в зоне переводной кривой
(до 4,4 мм при скорости 60 км/ч, см. табл. 19, прибор 6). Наи-
меньшие изменения ширины колеи наблюдались в Зоне крестови-
ны, где они-не превышали 0,7 мм (прибор 7).
Горизонтальные отжатия рельсовых нитей и измёнения шири-
ны колеи от воздействия вагонов ЭР200 во всех зонах перевода
получены меньшими, чем от локомотивов, груженых полуваго-
нов й пассажирских вагонов, что йодтверждено ранее проведен-
ными испытаниями этого же стрелочного перевода.
Буксовые, и кузовные ускорения ЭР200 при движении по
стрелочным переводам. Как показали результаты измерений,-
проведенных на скоростном полигоне Белореченская — Майкоп,
вертикальные буксовые ускорения при движении электропоезда
по крестовине с подвижным сердечником как по крестовинной,
так и по контррельсовой нитям перевода значительно меньше ( в
1,2—2,8 раза), чем по типовой крестовине (табл. 20).
Таблица 20
Нить перевода	Скорость, км/ч	Вертикальные ускорения (в g) буксовых узлов ЭР200 при его движении по переводам в ПШ по зонам							
		стрелки	соеди- нитель- ных путей	кресто- вины	МЦК	стрелки	соеди- нитель- ных путей	кресто- вины	МЦК
		Типовой				С подвижным сердечником крестовины			
	90	12/14	8/10	11/14	8/10	13/18	7/10	8/11	6/7
Крестовин-	140	20/28	13/18	16/20	12/15	18729	10/17	13/23	9/11
ная	150	20/28	16/18	.20/23	16/19	19/23	11/13	16/17.	9/10
	170	29/36	16/19	22/26	17/20	24/34	15/24	18/23	11/13
	90	15/22	7/8	11/20	6/7	11/17.	6/8	5/6	4/6
Контррель-	140	18/26	8/12	14/26	6/8	17/23.	8/10	10/13	5/6
совая	150	20/23-	13/13	17/17	10/12	21/23	10/10	11/13	6/8
	170'	26/32	18/26	25/37	12/14	25/28	14/18	14/18	7/8
П р н м'е ч а н и н. 1, МЦК — математический центр крестовины.
2. Дли перевода с крестовиной, имеющей подвижной сердечник, термин «контр-
рельсовая» нить является условным, так как контррельсы У Зтого 'перевода отсутствуют.
3. В числителе — средние значения, в знаменателе — наибольшие измеренные.
73
Наибольшие вертикальные буксовые ускорения отмечены в
'зонах стрелку и крестовины, где их наибольшее измеренное
значение при скорости 170 км/ч в пределах типового стрелоч-
ного перевода достигает 36g.
В экспериментах на Октябрьской дороге наибольшее изме-
ренное значение вертикальных буксовые ускорений ЭР200 при
скоростях движения как в ПШ, так и в ПРШ до 210 км/ч по пе-
реводам с подвижным сердечником крестовины достигало 40g.
Такие же вертикальные ускорения отмечены в зонах стыков при
движении ЭР200 по прилегающим к переводам участкам звенье-
вого пути.
. При испытаниях аналогичной конструкции креставины с под-
вижным сердечником, проведенных ЛИИЖТом на Октябрьской
дороге, наибольшее измеренное значение вертикальных буксо-
вых ускорений цельнометаллических вагонов при скоростях
200—210 км/ч достигало 42g (26], т. е. такого же значения, как и
в данном эксперименте.
Такие вертикальные буксовые ускорения не превышают ре-
комендуемый ЛИИЖТом допустимый уровень 50g при движении
по крестовинам стрелочных переводов (27] и, следовательно, до-
пускают скорость движения 200 км/ч по стрелочным переводам
с подвижным сердечником крестовины для электропоезда ЭР200.
При движении электропоезда по цельнолитым крестовинам
вертикальные буксовые ускорения при скоростях 150 и 160 км/ч
получены в 1,1—1,6 раза большими, чем по крестовине с под-
вижным сердечником. Это объясняется тем, что в опытной" кре-
стовине сердечник и усовйк образуют непрерывную рельсовую
нить, что приводит к ликвидации «мертвого» пространства и
резкому уположению уклонов неровности траекторий перекаты-
ваний колес по крестовине. Однако следует учитывать, что уро-
вень ускорений буксы зависит не только от условий перекатыва-
ния с усовика на сердечник и обратно, но и от состояния стыков
крестовины — размеров зазоров и ступенек.
Если выделить ускорения отдельно по збне математического
центра крестовины • (см. табл. 20), то преимущества опытной
крестовины скажутся в большей степени.
Существенное влияние на рост вертикальных буксовых уско-
рений оказывает .скорость движения. Так, при увеличении скоро-
сти ЭР200 от 90 до 170 км/ч, т. е. в 1,9 раза, ускорения буксо-
вых узлов во всех зонах переводов (см, табл. 20) увеличивают-
ся в 1,8—2,6 раза, т. е. примерно так же, как и скорость дви-
' жения.
Горизонтальные поперечные ускорения буксовых узлов
ЭР200, как правило, превышают вертикальные ускорения. По-
добное явление отмечалось ранее в исследованиях стрелочной
лаборатории ЦНИИ МПС для грузовых полувагонов и для
ЦМВ.

С увеличением скорости движения горизонтальные попереч-
ные ускорения возрастают. Так, например, в экспериментах на
Октябрьской дороге при движении ЭР200 по переводам с под-
вижным сердечником крестовины в пошерстном направлении с
увеличением скорости от 150 До 210 км/ч они возросли в 1,32—
1,69 раза и среднее их значение достигло 49g, а наибольшее из-
меренное— 55g. Такие значения ускорений зафиксированы и на
прилегающйх к переводам участках стыковдго пути с железобе-
тонными шпалами.
Горизонтальные ускорения буксовых узлов ЭР200 при дви-
жении по крестовине с подвижным сердечником в 1,6—3,2 раза
меньше, чем при движении по типовой крестовине. Это объясня-
ется отсутствием направляющих элементов на крестовине с
подвижным сердечником.
Полученные в эксперименте горизонтальные поперечные
буксовые ускорения ЭР200 Несколько меньше, чем аналогичные
ускорения буксовых узлов ЦМВ, что. свидетельствует о лучших
динамических качествах экипажной части ЭР200.
Ускорения в кузове ЭР200 характеризуют комфортабельность
езды пассажиров. Поэтому были определены горизонтальные по-
перечные ускорения в кузове ЭР200 при движении как по пере-
воду с цельнолитой крестовиной, так и по переводу с подвижным
сердечником крестовины.
Как показали проведенные на Октябрьской дороге исследо-
вания, горизонтальные поперечные ускорения в кузове ЭР200
при движении по переводу с подвижном сердечником крестови-
ны близки к ускорениям, .зарегистрированным на прилегающих
к переводам участках звеньевого пути, и при скорости движения
до 210 км/ч их среднее значение не превышает- 1,0 м/с2, а наи-
большее измеренное — 1,3 м/с2 (табл. 21).
Исследованиями, проведенными в ЛИИЖТе, установлено,
что при движении по стрелочным переводам допускаемые го-
ризонтальные ускорения в кузове вследствие их кратковременно-
го воздействия '(до 3 с) могут быть равными 2,0 м/с2 [28]. Следо-
вательно, полученные в эксперименте кузовные. горизонтальные
ускорения значительно меньше рекомендуемого в качестве до-
пустимого значения и по данному показателю не ограничивают
скорость движения электропоезда ЭР200 по стрелочным перево-
дам с подвижным сердечником крестовины.
v Проведенными ЛИИЖТом исследованиями установлено так
же, что при скоростях движений'до 200 км/ч в пределах указан-
ного типа стрелочного перевода наибольшее значение горизон-
тальных ускорений в кузове ЦМВ не превышало 1,1 м/с2 [26].
Это так же свидетельствует о благоприятных условиях перека-
тывания колес экипажей по крестовине с подвижным сердеч-
ником.
При движении по стрелочным переводам с цельнолитой кре-
стовиной горизонтальные ускорения в кузове ЭР200 при скоро-
75
Таблица 21
Тип стрелочного *	перевода	Скорость, км/ч	Направле- ние движения	Горизонтальные поперечные ускорения в кузове ЭР200. м/с8		
			в середине вагона N? 114	в середине вагона № 112	иад тележкой вагона № 112
Р65, м. 1/11 с по-	150	пш	-—	0,41/0,50	0,62/0,82
движным сер- дечником кре-		ПРШ 	—	0,50/0,50	0,50/0,50
СТОВИНЫ	160	ЦШ ПРШ	0.56/0,62 0,46/0.46	0,63/0,82 0,66/0,82	0,98/1.14 0,69/0,82
	180	пш ПРШ	0,67/0.77 0,62/0,62	0,64/0,82 0,66/0,66	1,00/1,30 0,73/0.82
	200	пш	0,67/0,77	0.71/0,99	0,86/1,30
•		ПРШ	—	0,66/0,66	0,76/0,98
	210	пш	0,69/0,77	0,77/0,99	0,98/1.30
		ПРШ	0,62/0,62	0,58/0.66 .	0,57/0,65
Р65, м -1/11 с цель-	150	пш	0,54/0,62	0,66/0,66	0,90/0,98
нолитой кресто- виной		ПРШ	0,70/0.77	0,66/0.66	0,90/0,98
	160	пш	0,70/0.77	0,74/0,83	. 1,14/1,30
		ПРШ	0,70/0,77	0,83/0,83	0,98/0,98
П р им е ч а ние. В числителе — средние значения, в знаменателе — наиболь- шие измеренные.	4					
стях 150 и 160 км/ч получены в 1,1—2,0 раза большими, чем по
переводам с подвижным сердечником крестовины (см. табл. 21).
Однако и в этом случае ускорения в кузове ЭР200 не превышают
допустимого значения.
Горизонтальные ускорения в середине вагону несколько
меньше, чем над тележкой, и в указанном диапазоне скоростей
в пределах обоих типов стрелочных переводов их наибольшее
измеренное значение не превышает 1 м/с2.
На основании выполненных» исследований можно сделать
следующие выводу.
1. Совместными усилиями ученых и коллектива Рижского
вагоностроительного завода создан отечественный , высокоско-
ростной электропоезд ЭР200, обладающий, хорошими днамиче-
скими показателями, обеспечивающими безопасность движения
со скоростями до 220 км/ч.
2.. Экспериментальные исследования подтвердили ранее вы-
76
полненные теоретические решения, что при поперечной жестко-
сти связи буксы с рамой тележки 200—250 кгс/мм, продольной
жесткости 6000—8000 кгс/мм, моменте сил трения между опор-
ными скользунами 2,0—2,5 тс-м движение вагонов электропоезда
устойчиво до скоростей 200 км/ч, т. е. нет нарастания боковых
колебаний. Рамные силы не превышают 2,6 тс; Условные коэф-
фициенты горизонтальных динамических сил на участках пути
хорошего состояния не превышают 0,1, а на участках пути удов-
летворительного состояния — 0,15, что свидетельствует о хоро-
шем ходе вагона.
3. Подвешивание вагонов обеспечивает статические прогибы
буксовой ступени 50—55 мм, пневморессоры центрального подве-
шивания обеспечивают статические прогибы до 200 мм, собствен-
ные частоты колебаний подпрыгивания и галопирования кузова
составляют 1,0—1,1 Гц,'боковой качки —0,4 Гц. Гидравлические
гасители вертикальных колебаний обеспечивают, демпфирование
в пределах 0,18—0,25 от критического значения. Благодаря таким
параметрам подвешивания коэффициенты динамических добавок
вертикальных нагрузок не превышают 0,1 при движении по пря-
мым участкам пути хорошего состояния и 0,15 — по участкам пути
удовлетворительного состояния при скоростях движения 210
км/ч, а по буксовому подвешиванию эти коэффициенты соста-
вляют соответственно 0,26 и 0,29. Такие динамические показа-
тели свидетельствуют о хорошем ходе вагонов электропоезда
ЭР200.
4. Показатели плавности хода по горизонтальным ускорени-
ям не превышают допустимых значений при скоростях до 210
км/ч, а по вертикальным ускорениям превышают . допустимые
значения при скоростях более 160 км/ч. Причиной повышенных
показателей плавности хода являются ускорения кузова с часто-
той 5—7 Гц, вызванные изгибными колебаниями кузова, изго-
товленного из алюминиевых сплавов. С точки зрения физиоло-
гического воздействия на пассажиров такие частоты являются
нежелательными. Необходимо устранить влияние этих частот.
’5. Результаты испытаний электропоезда ЭР200 и расчетов по
воздействию на путь показали, что все экспериментальные и
расчетные показатели ниже допустимых. Электропоезд ЭР200’
по условиям воздействия на путь может эксплуатироваться по пу-
ти с конструкцией верхнего строения не слабее Р50 (6) 1840 (II) Щ
(рельсы Р50 с износом до 6 мм, число деревянных шпал 1840
шт/км, щебеночный балласт) и при содержании в соответствии
с имеющимися инструкциями ЦРБ и рекомендациями для вы-
сокоскоростного движения без ограничений конструкционной
скорости 200 км/ч. В кривых участках пути скорости его движе-
ния должны соответствовать поперечному непогашенному уско-
рению до 0,7 м/с?.
6. Результаты испытаний по воздействию электропоезда
ЭР200 на стрелочные переводы, проведенные на скоростном ло-
77
лигоне ЦНИИ МПС и Октябрьской дороге, позволяют рекомен-
довать эксплуатацию поезда ЭР200 со скоростями до 200 км/ч
по прямому пути и до 50 км/ч по боковому пути стрелочного пе-
ревода типа Р65 марки 1/и с подуклонкой и крестовйной, имею-
щей подвижной сердечник.
7. Экспериментальные исследования показали, что в цент-
ральном подвешивании вместо гидравлических гасителей мо-
жно установить д[1рссели длиной 50 мм с диаметром 16,5 мм,
которые обеспечивают необходимое демпфирование вертикаль-
ных колебаний центрального подвешивания. Постановка новых
буксовых гидрогасителе^ колебаний, работающих на ходе- сжа-
тия, повышает коэффициент .запаса устойчивости колеса на
рельсе по сравнению с буксовыми гасителями, работающими на
ходе разгрузки буксы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Динамика вагонов электропоездов ЭР22 и ЭР200 на тележках с пнев-
матическим подвешиванием. М., «Транспорт», 1970, с. 54—98 (Труды Всесоюз.
иауч.-исслед. ии-та ж.-д. трансп., вып. 417). Авт.: А. А. Львов, Ю. С. Ро-
мен и др.
2.	Л а з а р я н В. А. Динамика вагонов. Устойчивость движения и коле-
бания. М., «Транспорт», 1964, с. 120—123, 217—235.
3.	Лазарин В. А., Длугач Л.А., Коро те и ко М. А. Устойчи-
вость движения рельсовых экипажей. Киев, «Наукова думка», 1972, с. 69—190.
4.	К о г а н А. Я.» Ромен Ю. С. Диссипативность в большом нелиней-
ных колебаний четырехосного грузового вагона. — В кн.: Применение анало-
говых вычислительных машин для исследования динамики взаимодействия
пути и подвижного состава. М., «Транспорт», 1967, с. 27—33 (Труды Всесоюз.
науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп., вып. 347).
5.	Исследование влияния сухого тренйя на устойчивость движения мотор-,
рого вагона электропоезда ЭР200. — В кн.: Исследования по динамике рель-
совых экипажей. Днепропетровск, 1973, .с. 98—106 (Труды Днепропетровского
ии-та инж. трансп., вып. 152). Авт.: В. А. Лазарян, Ю. В. Демин, М. Л. Коро-
тенко, Г. Ф. Осадчий.
6.	Захаров А. Н., Бржезовский А. Д1. Амплитудно-частотные
характеристики колебаний экипажа с различными параметрами подвешива-
ния. — В кн.: Динамика электропоездов, дизель-поездов и грузовых вагонов.
М., «Транспорт», 1974, с. 20*—30 (Труды Всесоюз. науч.-йсслед. ин-та ж.-д.
трансп., вып. 519).
7.	3 а х а р о В А. Н., Бржезовский А. М. Спектры колебаний ва-
гонов электропоезда при движении по геометрическим неровностям пути. —
В кн.: Динамика электропоездов, дизель-поёздов и грузовых вагонов. М.,
«Транспорт», 1974, с. 31—38 (ТруДы Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп.,
вып. 519).	>
8.	Ч е л н о к о в И.- И., Савельев Б. В. Творческое содружество
науки и Производства — путь к дальнейшему повышению технического уров-
ня вагонного хозяйства. — В кн.: Проблемы развитии скоростного движения
' поездов. М., «Транспорт», 1974, с. 106—107: .
9.	Трубецкая Е. Ю. Влияние параметров вагона на величину сил
взаимодействия- колес и рельсов при движении по изолированной неровности
пути. — В кн.: Переходные режимы движения и колебания подвижного соста-
ва. Днепропетровск, 1973, с. 86—91 (Труды Днепропетровского ин-та инж.
трансп., вып. 143).
78	...
10.	Грачев В. Ф. Вынужденные колебания сочлененного поезда при
его движении по инерционному пути. — В кн.: Исследования по динамике
рельсовых экипажей. Днепропетровск, 1973, с. 142—148 (Труды Днепропет-
ровского ии-та инж. трансп., вып. 152).
11.	В е р ш и н ск и й С. В., Доронин И. С., Гамеров С. Л. Тех-
нические требования к проектированию и результаты динамических испытаний
скоростного вагона. — В кн.: Проблемы развития скоростного движения по-
ездов. М., «Транспорт», 1974, с. 122—123.
12.	Скалов А. Д. Аппаратура для автоматического определения по-
казателя плавности хода подвижного состава.— В кн.: Методы и аппаратура
для статистических исследований. динамических прдцессов в пути и подвиж-
ном составе. М., 1972, с. 87—95 (Труды Всесоюз. иауч.-иёслед. ин-та ж.-д.
трансп., вып. 463).
13.	Методика определения плавности хода вагонов. ОСТ 24050.16. М.', 1972.
Ц. Методы и аппаратура для статистических исследований динамических
процеооов в пути и подвижном составе. Под ред. М. Ф. Вериго и А. Д. Скало-
ва. М„ «Транспорт», 1972, с. 65—86 (Труды Всесоюз. иауч.-иСслед. ии-та ж.-д,
трансп., выл. 463).
15. Теоретическое прогнозирование динамических напряжений в конструк-
циях проектируемых экипажей. — В кн.: Некоторое задачи механики скорост-
ного наземного транспорта. Киев, «Наукова думка», 1974, с. 101,—110. Авт.:
В. А. ЛазарЯн, В. Ф. Ушкалов, В. В. Кулябко, А. К. Шерстюк.
•16. Ку ДР явцев Н. Н., Сасковец В. М. Автоматическое опреде-
ление коэффициента запаса устойчивости колеса of схода с рельса с приме-
нением АВМ.— «Вестуик Всесоюз. науч.-исслед. ин-та' ж.-д. трансп.», 1971,
№ 5, с. 1—4.
17.	Вершин ский С. В., Доронии И. С., Га меров С. Л. Тех-
нические требования к проектированию и результаты динамических испыта-
ний скоростного вагона. — В кн.: Проблемы развития скоростного движения
поездов. М., «Транспорт», 1974, с. 118—134.
18.	Желнин Г. Г., Певзнер В. О., Шинкарев Б. С. Исследо-
вание зависимостей между показателями динамики подвижного состава и
воздействия его на путь. М., «Транспорт», 1975, с. 84—93 (Труды Всесоюз.
науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп., вып. 542).
.1	9. Сопряжения кривых и особенности движения подвижного состава
по ним. М., «Транспорт», 1973, с. 3—96 (Труды Всесоюх науч.-исслед. ин-та
ж.-д. трансп., вып. 500). Авт. О. П. Ершков,.В. Я. Карцев, В. Н. Петрова и др.
20.	Высокоскоростное пассажирское движение (На железных дорогах).
Под ред. Н. В. Колодужного. М., «Транспорт», 1976,-с. 414.
21.	Ершков О. П., Карцев В. Я., Петрова В. Н. Особенности
движения грузовых вагонов по кривым, имеющим отступления в плане. М.,
«Транспорт», 11974,-с. 108—125 (Труды Всесоюз. иауч.-'исслед. ин-та ж.-д
трансп., вып. 519).
22.	Амелии С. В. Стрелочные переводы для высоких скоростей дви-
жения поездов. Л., 1969, с. 75.
23.	Стрелочные переводы. М„ «Транспорт», 1976, с. 111—120 (Труды
Всесоюз. иауч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп., вып. 546). Авт.: Н. Н. Путря,
Л. Г. Крысанов, А. М.'Тейтель, Б. Э. Глюзберг.
24.	К р ы с а и о в Л. Г., Т е й т е л ь А. М.. Исследование внброускоре-
ний крестовиниого узла стрелочного перевода при сужении ширины колеи.—
«Вестник Всесоюз. науч.-исслед. лн-та ж.-д. трансп.», 1971, № 8, с,- 38—42.
25.	Крысанов Л. Г., Тейтель А. М. О влиянии жесткости осно-
вания на виброускорения крестовинных узлов стрелочных переводов. — «Вест-
ник Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп.»," 1972, № 4, с. 1—5.
26. По переводу скорость 200 км/ч.— «Путь и путевое хозяйство», 1973,
5, с. 25—27. Авт.: Амелин С. В. и др.
27. А м е л и и С. В., Смирнов М. П., Яковлев В. Ф. Работа
Стрелочных переводов типа Р50 марки *1/11 при движении поездов по пря-
79
мому направлению со скоростью 130—175 км/ч. Л., 1963, с. 41—90 (Труды
Ленинградского ин-та инж. ж.-д. трансп., вып. 21).
28. Шаройко В. С., Киселев А. С. О допустимых значениях го-
ризонтальных ускорений при. кратковременном их воздействии. Л., 1971,
с. 28—39 (Труды Ленинградского ин-та инж. ж.-д. трансп., вып. 323).
Кандидаты техн, наук В. А: МОЛОДИ КОВ, Г. Г. ЖЕЛНИН. д-р техн, наук
Г. Е. АНДРЕЕВ	'
ДИНАМИЧЕСКИЕ (ХОДОВЫЕ) КАЧЕСТВА
И ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПУТЬ
СКОРОСТНОГО,ЭЛЕКТРОВОЗА ЧС200
Для Вождения пассажирских' поездов со скоростями до $00
км/ч, в частности поезда «Русская тройка» на направлении Мо-
сква— Ленинград, предназначен скоростной электровоз посто-
янного тока ЧС200, спроектированный и построенный заводом
Шкода (ЧССР). В райках разработки проекта в ЧССР были
проведены обширные работы по выбору конструкции экипажной
части, включая испытания экипажной части прототипа электро-
воза со скоростями до 200 км/ч. В 1973 г. прототип электровоза
ЧС200 под серией 57ЕГ, имевший опытные тележки и кузов се-
рийного электровоза, был представлен на путевые и динамиче-
ские испытания на железных дорогах Советского Союза, где
был тщательно испытан на различных участках пути при раз-
личных скоростях движения вплоть до 215 км/ч. В 1976 г. на-
чались Испытания на железных дорогах СССР первых двух
электровозов ЧС200-001 и ЧС200-002, на которых были реали-
зованы . некоторые рекомендации ЦНИИ МПС, сделанные по
результатам испытаний электровоза 57ЕГ.
. Основные особенности конструкции электровоза ЧС200.
Опытные .электровозы ЧС200, как и электровозы 57ЕГ, имеют лк>-
лечное подвешивание кузова с передачей тягового усилия через
шкворневое устройство. Вес кузова передается на каждую те-
лежку через четыре витые цилиндрические пружины’ (по две с
каждой стороны тележки) и четыре люлечные подвески с рас-
стоянием между их верхней и нижней опорными поверхностя-
ми А~765 мм.
Шаровой шарнир шйворневого устройства позволяет кузову
и тележкам «свободно» перемещаться в вертикальном направле-
нии на расстояние ±50 мм, а в поперечном горизонтальном на-
правлении.— ± 60 мм.
Подрессоренные массы тележек и кузов передают свой вес и
динамическую нагрузку буксовым узлам й колесным парам (не-
подрессоренным массам) через цилиндрические витые пружины.
Пружин установлено по две на буксу.
80	-	”.
Горизонтальные силы, воспринимаемые колесными парами
от подрессоренных частей электровоза, передаются через шпин-'
тоны (цилиндрические направляющие), которые жестко закреп-
лены (впрессованы) в боковинах рам тележек.
Между шпинтонами и корпусами букс (приливами корпусов
букс) установлены резиновые сайлентблоки, а между осями
колесных пар и упорными кольцами передних роликоподшип-
ников — осевые упоры.
Колесные пары имеют цельнокатаные безбандажные колеса
и сверленые оси.	у
Краткие технические характеристики механической части
электровозов ЧС200 и 57ЕГ приведены в табл. U результаты
взвешивания и сброса с клиньев для определения характеристик
подвешивания — в табл. 2 и 3.
1	Таблица 1
Показатель	* Технические характеристики электровоза	
	ЧС200	67ЕГ
/ Длина электровоза по осям автосцепки, мм	33080	*17210
Полная колесная база электровоза, мм	27260	11370
'Г	1 То же секции, мм	11200	—
База кузова, мм	8000	8170
X » тележки >	3200	3 200
Диаметр новых ведущих колес, мм .	1250	' 1250
Полный сцепной вес, тс	,	2X82,2-	86,2
Нагрузка на ось, тс	20,55	21,55
Наибольшая скорость, км/ч	200	200
Подрессоренная масса, приходящаяся: на вторичное подвешивание, тс	2X39,2	38
» первичное	» ,	»	'	2X69,2	72,9
Неподрессоренная масса электровоза, тс: в вертикальной плоскости	2X13,0	13,3
» горизонтальной »	2X13,98	14,1
Гибкость рессорного подвешивания, мм/тс: первичного на ось колесной пары х	•'	4,129	2,809'.
вторичного на тележку	8,0	б,158
Число ведущих колесных пар	8	4	‘
» секций в электровозе	,	2	1
81
Таблица 2
Локомотив	Нагрузка от колес осей на рельсы, кгс				
	I	п	ш	IV	Секции
	10600*	И 400	10680	10770	43450**
57ЕГ	10700	10400	10920	10700 '	42720 ‘
4	21300 ,	21800	2Г600	' 21470	86 170 с
ЧС200-002	10070	9770	10530	10830	41200
	9900	10050	10 ЭВО	10480	41010
1-я секция	19970 .	19820	21'110	21310	82210
ЧС200-002	10170	9870	. Ю770	10530	41340
	9950	10180	10250	10480	' 40860
2-я секция	20120	20050	21020	21’010	82200
* Всюду в числителе — нагрузка от правого колеса, в знаменателе — от левого..
** В чАслителе — нагрузка от колес правой стороны, в знаменателе — левой.
Таблица 3
-------------------------;-----------------------------------------------------------1------------------------------------------------
Локомотив	—Г 		 1 Определяемый параметр ...		 ....	1	Значения определяемых параметров при		
		подпрыгивании	галопировании	боковой качке
57ЕГ	i • Частота свободных колебаний, Гц	1,875	1,84	2,1
	Логарифмический декремент	1,6525	1,5543	1,5686
	Отношение с/ск	0,263	*0,248	0,25
ЧС200-002	Частота свободных колебаний, Гц	1,38/1,35	1,42/1,5	—
	Логарифмический декремент	1,401//1,374	1,828/1,131	—
	Отношение с/ск	022/022	0,29/0,18	* —
Примечание. Вчислителе —для 1-й ступени подвешивания, в знаменате-
ле — для 2-й.
8»
Основные особенности конструкции пути для скоростных
испытаний подвижного состава. Комплексные путевые и динами-
ческие {ходовые) испытания электровозов 57ЕГ и ЧС200-002
.проводились на двух участках пути: на скоростном полигоне Се-
веро-Кавказской дороги и на Октябрьской дороге/
Динамические испытания электровоза 57ЕГ были проведены
на скоростном полигоне в кривом участке пути радиусом
.1000 мнв прямом участке, на Октябрьской дороге — в прямом
участке. Электровоз ЧС200-002 испытывался на скоростном по-
лигоне в кривых участках радиусами 350 и 1000 мнв прямом
участке пути, на Октябрьской дороге — на том же участкр, что
и электровоз 57ЕГ.	\	'
Характеристика пути-на tкорсетном полигоне. Верхнее стро-
ение пути иа полигоне состоит из рельсов Р50 длиной 25 М, кос-1
тыльных скреплений, деревянный шпал (1840 шт/Км на прямом
участке hj2000 щт/км в кривых радиусами 350 и 1000 м), щебе-
ночного балласта. Ширина колеи 1524+| мм.
Возвышения наружных рельсов в > кривых радиусами 1000 и
350 м составляли 150 и 115 мм, что позволило обеспечить движе-
ние опытного поезда с наибольшими скоростями соответствен-
но 150 и 80 км/ч при непогашенном поперечном ускорении
0,7—0,8 м/с2. Состояние пути нй опытных участках имело от-
личную и хорошую балльность по оценке вагОна-путеизмерителя
и в основном соответствовало требованиям, предъявляемым к
содержанию пути при скоростном движении. Однако требова-
ние по содержанию отводов отступлений 1 мм на 1,5 м выполня-
лось не везде, а так же не всегда выполнялся допуск по рихтов-
ке в прямом участке (отступление от прямолинейного направле-
ния 4 мм при измерении на 20-метровой хорде): в ряде случаев
встречались отклонения 10—12 мм.	'
На опытных .участках определена характеристика жесткости
пути в вертикальной плоскости — модуль упругости пути; в пря-
мом участке среднее значение модуля составило,3^0 кгс/см2, в
кривой радИусом 1000 м—320 кгс/см2. ,
Требования к.Содержанию пути и фактическое состояние пути
на участке скоростных испытаний на Октябрьской дороге. На
Октябрьской дороге в качестве объекта испытания был принят
прямой двухпутный участок пути протяжением 32 км магистра-
ли Ленинград — Москва. Основным объектом, на котором про-
водился “весь комплекс исследований, являлся второй главный
чуть, имевший следующую техническую характеристику: верх-
нее строение тяжелого типа, уложенное при капитальном ремон-
те в 1970 Г. с рельсами Р65, сваренными в плети длиной до 800
м, на железобетонных шпалах со скреплениями КБ-65.
Рассматривая выбранный участок пути для динамических
испытаний, следует подчеркнуть высокий технический уровень
его содержания, оцениваемый не только систематическими йро-
83
ходами вагона-путеизмерителя, но и специально выполненными
обследованиями Дорожной лабораторией пути Октябрьской же-
лезной дороги по проблемам скоростного движения и испыта-
нию новых конструкций верхнего строения. Этими обследовани-
ями, в частности, установлено следующее.
1. Износ рельсов не превышал 1,0 мм, смятие их концов в
стыках уравнительных звеньев и плетей не превышало 1,0 мм,
волнообразный износ отсутствовал. В течение всего времени
эксплуатации (с момента укладки) изъятия рельсов из-за де-
фектов не производилось.
. . , 2.- Ревизия скреплений КБ-65, на участке проведения испы-
таний показала’ хорошее их состояние по каждому отдельно
взятому элементу и по всей конструкции в целом. Затяжка клем-
мных и закладных болтов, Находилась соответственно в преде-
лах 14,4—20,4 м 261,6—29,2 кгс м. Прокладки-амортизаторы, ме-
таллические подкладки, резиновые 'прокладки под металличе-
скими подкладками, кЛеммные и закладные болты, текстолито-
вые втулки, двухвитковые рружинные шайбы и жесткие зажимы
находились в хорошем состоянии.
3. Железобетонные шпалы С-56-2, изготовленные Чудовским
заводов железобетонных шпал, выхода из пути по дефектности
не имели, а число дефектных шпал на всем участке испытаний
не превышало 11,0%.
4. Балластный слой отсыпан щебеночным балластом, пред-
ставленным фракциями размером 25—60 мм и изготовленным
из твердых изверженных пород (гранит, сиенит, базальт, дио-
, рит). Загрязнение щебеночного слоя балласта фракциями мель-
че 10 мм не превышало 13%, при этом количество различных
частиц составляло не более 5—6%. Размеры балластной призмы
соответствовали требованиям технических указаний на устрой-
ство и содержание пути для участков обращения поездов со
скоростями до 160, км/ч.	-	'
;; В табл.- 4 приведены характеристики жесткости пути в вер-
тикальной плоскости, определенные в десяти шпальных ящиках
прц двух интервалах нагрузки.
Значения модуля упругости в горизонтальной , плоскости в
этих же сеченйях находились в пределах от 425 до 565 кгс/см2.
, Та б ли ц а 4
Интервал .нагрузки, тс	Жесткость пути, тс/мм		Модуль Щ1ругости, кгс/см>	
	₽У	.	₽уср	«У	«уср
4-8 .? 8—12	z 16,0/8,3 18,4/8.4	10,6 12,6	1125/473 1359/476	663 833
‘ Приме ч айве. В числителе — наибольшие наблюденные “значения, в знаме-
нателе — наименьшее.
84
Эти данные свидетельствуют об относительно хороших упругих
характеристиках под^ельсового основания, опытного участка,
имеющего железобетонные шпалы. Следует отметить достаточ-
но плавные изменения модуля упругости подрельсового основа-
ния в вертикальной и горизонтальной Плоскостях по протяже-
нию пути. Так, его градиент в вертикальной плоскости не превы-
шал 0,85 кгс/см3, а в горизонтальной—1,27 кгс/см3, что обеспе-
чивало наилучшие условия для' снижения инерционных сил
взаимодействия между путем и подвижным составом.
Толщина щебеночного балластного слоя под шпалой состав-
ляла 30—35 см, ширина плеча 35—40 см, уклоны откоса балласт-
ной призмы 1 : 1,5.	- .
Прошедший тоннаж после капитального ремонта состарил
280 мли. т брутто. Таким образом, объектом испытания бйл вы-
бран путь, верхнее строение которого уже имело некоторые оста-
точные деформации и согласно Положению о проведении плано-
во-предупредительных периодических работ, утвержденному
Госстроем СССР в 1068 г., находилось в преддверии среднего
ремонта. Этим обеспечивалась возможность оценить силы вза-
имодействия между путем и подвижным составом при относи-
тельно неблагоприятных условиях работы верхнего строения.
Земляное полотно, отсыпанное в 1850 г., являлось здоровым
и имело ширину основной площадки 12,0—12,5 м, что обеспечи-
вало наличие обочины шириной 0,6—0,8 м и надежное положе-
ние всего верхнего строения.' Междупутное расстояние на всем
протяжении опытного участка составляло 4,2 м.
Рельсовая колея на опытном участке содержалась по шири-
не 15201® мм. Фактическая средняя ширина рельсовой колеи
на протяжении всего полигона испытания электровоза ЧС200
составляла 1520,5 мм при наименьшей ширине 1515,5 мм и наи-
большей 1526,0 мм. На участке динамического испытания верх-
него строения длиной 100 м ня опытном километре второго глав-
ного пути средняя ширина рельсовой колеи составляла 1520,5 мм
с отклонениями в большую сторону до 1525 мм и в меньшую до
1518 мм. При этом градиент изменения ширины рельсовой ко-
леи, как на всем. полигоне испытания высокоскоростного элект-
ровоза, так и иа опытном участке испытания верхнего строения
пути, не (превышал 2,5%о. Согласно инструкции [1] отводы по
ширине колеи должны быть плавными и не должны превышать
1 мм на 1,5 пог. м. По направлению в плане рельсовые нити
должны содержаться без видимых извилин и стрелы плавных
отклонений в направлении рихтовочной нити, измеренные от се-
редину хорды, не должны превышать 4 мм при скорости
141—160 км/ч [1], Фактическая стрела прогиба рихтовочной
рельсовой нити не превышала 4 мм, а уклоны отвода были не
более 1,0%о, за исключением ограниченного количества мест, в
которых . по программе испытаний . выполнялись исследования
65
№ шпалы
s
Np сечений мм
।	|
i Очертание	j *
рельсовых,
нитей 6 плане
мм
Ширина Г
колеи 1520
г
мм
Уровень о =-
-4 F
Рис. 1. Основные характеристики состояния рельсовой колен на опытном •
участке динамических испытаний пути
влияния местных неровностей на напряженное состояние элемен-
тов путевой решетки. Таких мест на опытном участке динамиче-
ского испытания пути было два.. Их характеристика дана ниже.
Содержание рельсовых нитей предусматривалось в прямых ча-
стях пути в одном; уровне с допусками плавных отклонений в
пределах ±4 мм, причем уклоны отводов не должны были пре-
вышать О,67%о (1 мм на протяжении 1,5 м пути) [1]. Указанные
требования на полигоне испытаний электровоза ЧС200 Так же
были выполнены, что видно из рис. 1 и табл. Д в которой ука-
заны оценки состояния пути по результатам проходов путе-
измерительных вагонов по всему полигону испытания локо-
мотива.	'	,
1 Рассматривая состояние полигона испытания, необходимо
подчеркнуть, что рельсовая колея, как было указано выше, име-
ла ширину 1520,5 мм. При такой ширине колеи целесообразно
иметь более льготные допуски на ее содержание, чем при колее ч
1524 мм, для которой были утверждены допуски, указанные в '
[1]. Переход , на рельсовую колею шириной 1520 мм является
крупнейшим научно-техническим достижением, обеспечившим
снижение эксплуатационных расходов не менее 300 руб. на каж-
86	;	’	•
Т а б л и ца 5
Путь	Неисправности	Балльная оценка 1 км пути по датам проверки					
		7.01.76	9.01.76	22.01.76	2i5.01.76	18.02.76	1.02.76'
1 * главный	По шаблону и уровню По рихтовке	0,5/—	3.2/4	1.2/2	14,6/14	1.67— 6,9/14	0,5/— 0.9/2
II главный	По шаблону и уровню Цо рихтовке	о/--	1,3/5	02/1	5,9/22	' 1,7/7 ' 3,6/4	0,5/— 0,9/2
Продолжение
Путь	Неисправности			 .ч...— — .i. 	  ,							 			 Балльная оценка 1 км пути по датам проверки	‘						
		13.03.76	17.03.76	24.03.76	10.04.76	23.04.76	29.05.76	25.06.76
1 главный	По шаблону и уровню По рихтовке	44,2/40	185/230	3,3/4 8,4/13	5,1/15 13,5/17	о/— 14,4/23	7,7/2 7,5/6'	2,3/— 9,1/13
II главный	, По шаблону и уровню По рихтовке	0,4/—	5,6/3	—	3,9/— 29,9/30	6,4/— 13/22	1.6/2 .5,7/5.	2,2/2 8,7/30
Примечание. В числителе — балльная оценка 1 км пути всего опытного уча-
стка длиной 32 км, в знаменателе — по опытному километру.
_ - _
дыи километр пути в среднесетевых условиях эксплуатации
(при грузонапряженности 32 млн. ткм брутто на 1 км главного
пути). Указанный экономический .эффект обеспечивается прежде
всего за счет снижения уровня боковых сил вследствие умень-
шения суммарного зазора между боковыми рабочими гранями
рельсов и ребордами колесных пар грузовых вагонов с 16 до
12 мм (по номиналу) и с 20 до 15 мм фактически.
Поскольку боковые силы находятся в прямой зависимости
от указанного зазора между боковыми гранями рельсов н ребор-
дами колес, то при его уменьшении на 25% боковые силы сни-
, жаютсй примерно на 30—35%. Отмеченное обстоятельство поз-
воляет, в частности, повысить скорости груженых грузовых по-
ездов на сети отечественных железных дорог до 100 км/ч (на
25%), не прибегая к введению более жестких норм на содержа-1
ние рельсовой колеи шириной 1520 мм. Это оказывается вполне -
возможным, так как уровень боковых сил, реализуемых подви-
жным составом, обращающимся со скоростью 100 км/ч по пути
'	87
с шириной рельсовой колеи 1520 мм, равновелик аналогичному,
уровню при следовании того же подвижного состава со скоростью
80 км/ч по однотипному пути с шириной колеи 1524 мм.
Для участков пути, на которых- осуществлен переход на ко-
лею 1520 мм, должны действовать уже иные, чем предусмотрен-
ные [I], допуски при повышении скорости пассажирских поездов
до 160 км/ч и выше. Их размеры определяются уровнем сил вза-
имодействия между путем и -подвижным составом, причем этот
уровень не должен превышать тех значений, которые имеют ме-
сто при обращении подвижного состава в обычйых условиях-экс-
плуатации со скоростями до 120 км/ч.
При установлении допусков на содержание рельсовой колеи
в горизонтальной плоскости следует руководствоваться значени-
ем наибольшей допускаемой боковой силы. Таким значением на
основании Накопленного более чем векового опыта эксплуатации
магистральных отечественных железных дорог и выполненных
обстоятельных исследований за последние 20 лет может быть
принято 10 тс от воздействия локомотива (8 тс от воздействия ва-
гонной нагрузки, в том числе и моторвагонной).
Боковые силы по своим размерам зависят, от вертикальной
нагрузки колеса на рельс, коэффициента трения колеса по
рельсу, угла и скорости набегания колеса на рельс (с учетом уп-
ругого отжатия рельса), градиента сужения рельсовой колеи,
уклона неровностей в расположении рихтовочной рельсовой нити
в горизонтальной плоскости, неравномерного износа гребней ко-
лес, жесткости и масс взаимодействующих колес и рельсов.
Исследованиями, выполненными сотрудниками ЦНИИ МПС,
ЛИИЖТа при участии авторов, установлены не только качествен-
ные, но и количественные зависимости между боковой силой и
перечисленными основными факторами, определяющими ее раз-
мерь!. Более того, работами отделения комплексных исследова-
ний ЦНИИ МПС выявлены особенности воздействия на путь в
поперечном направлении в горизонтальной плоскости различных
типов экипажей и в том числе электровозов ЧС1, ЧС2, ЧС2М,
57ЕГ и ЧС200. На основании обобщения результатов Экспери-
ментальных и теоретических исследований получены предельно
допустимые размеры отклонений от принятых' норм содержания
рельсовой колеи в горизонтальной плоскости при значениях нор-
мативной ее ширины 1518,, 1520 и 1524 мм. Рекомендуемые'пре-
дельные допуски содержания рельсовой колеи в горизонтальной
плоскости приведены в табл. 6. Предполагается, что при движе-
нии со скоростью до 120 км/ч путь может иметь рельсы Р50 и Р65, *
а при более высоких скоростях — не легче Р65.
Приведенные значения рекомендуемых предельных допусков
на содержание йути в плане хорошо согласуются с международ-
ной практикой содержания рельсовой колеи на железнодорожных
линиях, где обращаются пассажирские поезда со скоростью до
180—210 км/ч.	'
88
Таблица 6
Наибольшая допусти- мая скорость движения, км/ч	Отводы криволинейного располо- жения рельсовых нитей и отклоне- ний ширины рельсовой колеи, %в			Наибольшая допустимая стрела прогиба рихтовочной рельсовой нити, мм, при хорде длиной 10 м		
		.При ширине рельсовой колен, мм				
	1524	1520	1518	1524	1520-	‘ 1518 '
До 100	2.5	3,5	.4,0	6	8	9
101—120.	2,0	3,0	3,5	S	7	8
121—140	1,7	2,5	3,0	4	6	7
141—160	1,5	2,0	2,5 ‘	3,5	5 •	' 6
161—180	1,2	1,7	2,0	3,0	4	5
181—200 7	1,0	1,5	1,7	2,5	3,5	4
201—220	0,8	1.2	1,5	2-0	3,0 .	-3,5
221—250	' 0,6	1,0	1,2	1,5	2,5	3,0
Примечание.’ Указанные допуски являются предельно допустимыми, при
их превышении, надлежит вводить ограничение скорости.
В табл.7 даны значения предельно допустимых отводов изме-
нения ширины рельсовой колеи и уклонов криволинейного рас-
положения рельсовых нитей в плане на зарубежных линиях.
Из табл. 7 видно, что при довольно значительных допускае-
мых значениях изменения ширины рельсовой колеи достаточно
Таблица 7
Страна	 / . Наименование участка	Наибольшая раз- решенная ско- рость, км/ч	Норма и допуск по ширине колеи, мм	Предельный уклон отвода по ширине колеи, % а	Предельное отклоне- ние от проектного положения в плане	
					По стреле прогиба, мм	h Е я
Франция	Париж—Лион Париж—Бордо Париж—Ницца	200	1432+3	2,4	3 мм при хорде 10 м	1,о
ФРГ	Мюнхен—Аугсбург Кельн—Базель	200	1432+3	2,4	3 мм при хорде 10 м	1,0
Англия.	Лондон—Л и верпу ль	. 180	1433+3	2,4	3 мм при хорде 20 м	1.0
США	Нью-Йорк—Монреаль	180 \	1432+10	.8.0	12,0 мм при хорде 25,5 м	1.5
Япония	Осака—Токио	210;	1435+5	4,0	3 мм при хорде 10 м	1.0
89
строго ограничиваются размеры неровностей по расположению
рельсовых нитей в плане. Эти ограничения устанавливают в ка-
честве допускаемого уклона неровностей в расположении рельсо-
вых нитей ® плане значение не более 1% (на линии Нью-Йорк —
Монреаль—не более 1,5%о). Таким образом, в зависимости от
ширины рельсовой колеи имеем возможность руководствоваться
допусками, указанными в табл. 7, при организации движения
пассажирских поездов со скоростью’200—250 км/ч.
Для нормально эксплуатируемой магистрали с высокоскоро-
стным движением пассажирских поездов предельные допуски
(см. табл. 7) должны быть сокращены в 1,5 раза в части, ка-
сающейся содержания рельсовых нитей по направлению в плане,
т. е. допускается наличие криволинейного расположения рихто-
вочной рельсовой нити с уклонами не ’более 1%о-
Содержание нити по -направлению в плане с более жесткими
допусками не является необходимым с технической стороны
рассмотрения вопроса и крайне убыточно с позиции оценки до-
полнительных затрат, связанных с Содержанием пути по допу-
скам, предусмотренным [1]. Проведенные расчеты по методике,
разработанной на базе исследований (2J, выполненных на Ок-
тябрьской железной дороге в течение последних 15 лет, показы-
вают, что дополнительные расходы на рихтовочные работы по
содержанию пути с допусками по отводу в пределах до 0,67%
составляют за год более 400 руб. на 1 км. Это приводит к увели-
чению затрат на текущее содержание* пути более чем на 20%.
Дополнительные расходы, связанные с содержанием ширины
рельсовой колеи по более жестким допускам, не рассматриваются,
так как осуществление такого содержания пути с железобетонны-.
мн шпалами представляет технически трудную задачу. В то же
время введение таких допусков не вызывается какой-либо необ-
ходимостью при правильном выборе» основной нормы для шири-
ны рельсовой колеи. '		-
, Как видно из табл. 6, с повышением скорости движения целе-
сообразно пересматривать не допуски’ содержания рельсовой ко-
леи, а сами нормы. Так, при движении со скоростью до 180 км/ч
рациональна ширина рельсовой колеи 1520 мм, а с повышением
скорости движения до 250 км/ч существенные преимущества дает
уже рельсовая колея шириной 1518 мм. Очевидно, при организа-
ции массового высокоскоростного пассажирского движения (с
наибольшими скоростями 200—250 км/ч) окажется целесообраз-
ным принять в качестве нормы рельсовую колею шириной
1518 мм с симметричными допусками ±4 мм. Подобный подход
к решению проблемы подготовки пути к повышению скорости дви-
жения пассажирских поездов оказывается наиболее эффектив-
ным. Меняя норму’для содержания рельсовой колеи по ширине,
мы сохраняем допускиТз ее содержании, что является более сущест-
венным. При сохранении стабильных допусков обеспечивается
установившаяся- технология выборочных исправлений пути и
НО
Рис. 2. Зависимости наиболь-
ших рамных сил от скорости
движения в прямых участках
пути:
1 — для ЧС200 без продольных
гидравлических гасителей; 2 — для
57Ef на Северо-Кавказской дороге;
3 — для 57Ef на ' Октябрьской до-
роге
отпадают дополнительные объемы
работ, так как интенсивность накоп-
ления остаточных деформаций не ме-
няется.
В частности, полигон испытаний
электровоза ЧС200 на Октябрьской
железной дороге представлял нмен-
но ( такой участок пути, на котором
норма содержания рельсовой колеи
составляла 1520 мм, а математиче-
ское ее ожидание было определено
1520,5 мм. с дисперсией ±1,8 мм.
СтреЛы прогиба рельсовых нитей
при измерении от десятиметровой
хорды имели математическое ожи-
дание 1,7. мм с дисперсией 0,7 мм
при длине «волны» в расположении
рихтовочной нити 6,7 м с диспер-
сией 1,9 м.	• - .
Таким образом, по своим геолщт:
рическим характеристикам в гори-
зонтальной плоскости участок, соот-
ветствовал установленным отечест-
венным и зарубежным требованиям
для пути, предназначенного к обращению пассажирских поездов
со скоростью движения до 200 км/ч.
В вертикальной плоскости состояние рёльсовых нитей оцени-
валось регистрацией очертания поверхности их катайия на бу-
мажную ленту с помощью путеизмерительной тележки по изме-
рению волнообразного износа. Взаимное располонргние рельсо-
вых нитей по уровню, определялось
Рис. 3. Зависимости показате-
лей плавности хода электрово-
за ЧС200 от скорости движе-
ния:
-—______________в горизонтальном
направлении;
•-------------- в вертикальном
направлении
путеизмерительными тележками и
путеизмерительным вагоном систе-
мы ЦНИИ МПС. Рельсовые нити
располагались И одном уровне с от-
клонениями не более ±4 мм и отво-
дами этих отклонений не более 0,7%о-
Результаты оценки свидетельствуют
о том, что весь путь полигона испы-
таний содержался только в хорошем
и отличном состоянии.
Основные динамические ходовые
качества электровозов по испыта-
hhhji на различных дорогах. Дина-
мические ходовые качества опытных/
электровозов 57Ег и ЧС200 устанав-
ливались в исходном состоянии их
экипажных частей. При исследова-
91
лии их динамических ходовых свойств большое внимание было
уделено горизонтальным колебаниям при движении с различны-
ми скоростями по различным участкам пути (прямым и кривым
различного радиуса).
Это обусловлено прежде всего тем обстоятельством, что гори-
зонтальные колебания электровоза определяют такие важнейшие
показатели, как условия возможного сдвига рельсо-шпальной
решетки рамными силами колесных пар и устойчивость колеса на
рельсе, которая связана также с уменьшением вертикальной на-
грузки на колесо.
Измерение рамных сил, воспринимаемых колесными парами-
при колебаниях подрессоренных масс в горизонтальном, попереч-
ном к оси пути направлении и действующих на верхнее строение
пути, проводилось с помощью . тензодатчиков, . наклеенных на
шпинтоны рам тележек. Методика измерения этих сил доста-
точно подробно изложена в [4] и здесь на ней не останавли-
160 110 180 130 г/, км/ч
Рис. 4. Зависимости ускорений, воз-
никающих - в кабине. электровоза
ЧС200 от скорости движения:
1 — наибольшие значения, 2 — средние; '
.	горизонтальные; —----вер-
тикальные
Рис. 5. График изменения прогиба
пружин людечного подвешивания ку-
зова:	1
1 — у второе тележки; 2 — у нервов те-
лржки	'
Уменьшение или увеличение вертикальной нагрузки, переда-
ваемой колесной паре или ее колесу от подрессоренных масс
электровоза через буксовые. пружины, устанавливалось путем
измерения изменений статического прогиба буксовой пружины
передних по ходу колесных, пар с последующим умножением их
амплутуд ма жесткость рессорного подвешивания, приходяще-
гося на колесную пару или колесо, первичного рессорного под-
вешивания. •
Отношение этих нагрузок к вертикальной нагрузке, передаю-
щейся от подрессоренных масс к колесной паре или колесу в
состоянии покоя через буксовые пружины, характеризуется коэф-
фициентом вертикальной динамики /СД1, значение которого в
данном случае является наибольшим.
S2
Ускорения, возникающие в кабине машиниста (на полу) при
движении электровоза, измеряли ускорениемерами.
Угловые и линейные перемещения, возникающие между кузо-
вом и тележками, измеряли реохордными прогибомерами, прин-
ципы работы и конструкции которых .хорошо известны и доста-
точно подробно описаны в технической литературе.
Регистрацию динамических процессов, происходивших на
электровозе, осуществляли с помощью магнитографов — на маг-
нитной ленте и осциллографов — на осциллографической фото-
бумаге. Полученные ‘материалы обрабатывали ручным способов
и с помощью ЭВМ «Найри» с комплексам оборудования, разра-
ботанного в ЦНИИ МДС и описанного в [5]. <'
Результаты обработки зарегистрированных динамических
процессов, происходивших на электровозах 57ЕГ и ЧС200, при-
ведены в табл. 8—10 и на рис. 2—5.
Та блапа 8
Радиус кривой R, м	Скорость движения и, км/ч	Рамные силы Ур, кгс, у колесных пар			
		пераой ••	второй	третьей	четвертой
350	80	2530	)лектровоз 5’ 1970	ГЕг 510	2260
500	100	1750	1640	1120	1850
650	120	2250	1280	1030	 1850
1000	100	1950	' 2100	1610	2690
	125	3620	2620 •	2960	2830
	150	4260,	4060	3540	4190
350	* Электровоз ЧС200				
	80	4600	,	3900	4250	5Ю0
Обработка зарегистрированных динамических процессов,
происходивших на испытанных электровозах ЧС200 и 57ЕГ, и
анализ характеров изменения динамических процессов показали
следующие особенности их динамических ходовых качеств.
Наибольшие рамные силы, измеренные на электровозах
ЧС200 и 57ЕГ в период испытаний на испытательном полигоне и
Октябрьской железной дороге, не превосходят значений
(0,35—0,4)XjPct—7350-^8400 кгс при скоростях движения,'
160+5 км/ч.
При ширине колеи 1520 мм и отсутствии отдельных неровно-
стей с длиной «волны» 19—27 м и амплитудой 8—12 мм
93
Т а бди ц а 9
Скорость движения электровоза, км/ч	Коэффициенты вертикальной динамики .при испытаниях на			
	перегонах полигона		Октябрьской дороге	
	к*	к»	Кд,	к»
100	0,194	1				—
130	0,29	0,12	—	. —
140	—	0,171	0,175	0,171
160	0,39 и 0,58—0,51 j	0,24	0,272 К	0,154
170	0,272	0,111	0,194	0,137
180.	0Л5	‘	0,18’		—
190	0,35	0,12	—	—
200 -	0,35	0,171	0,194	0,12
210-215	—	—	0,194	0,171
Примечания.* I. Индексы 1 и 2 у коэффициентов Кд означают соответст-
венно 1-ю и 2-ю ступени рессорного подвешивания электровоза 57ЕГ.
2. Для скоростей движения 170 и. 190 км/ч приведены данные по одному опытно-
му заезду.	*
3. Кд2 подсчитан без учета работы гидравлических гасителей колебаний.
электровоз 57ЕГ показал удовлетворительные результаты (см.
кривую 3 на рис. 2). '	'	,
Во всех остальных случаях при ширине колеи в пределах
1520—1526 мм и наличии отдельных неровностей с амплитудой
и длиной «волны», указанными выше, испытанные электровозы
имели неблагоприятное воздействие на путь при движении со
скоростями свыше 160 км/ч; Это указывает на то, что экипажная
часть электровозов ЧС200 if 57рг цЙЙ’ движении по указанному
верхнему строению пути со скоррс/’Ямй • выше 160 км/ч неблаго-
приятно воздействует на верхнее строение пути в горизонтальном,
поперечном к оси пути направлений-.» Иначе говоря, происходит
резкое увеличение воздействия электровоза на путь. Это обуслов-
лено тем, что электровозы проявляют повышенную чувствитель-
ность к определенным видам неровностей, имеющихся в верхнем
строении пути.	.-»< •	,
Такое явление наиболее четко проявляется в тех случаях,
когда колесныё пары электровоза в своем извилистом движении
в рельсовой колее полностью выбивают зазор, имеющийся между
гребнями бандажей (ободьев) и внутренними боковыми гранями
головок рельсов.	'
• В этих случаях гребни колес паилучшим образом взаимодей-
ствуют с неровностями рельсовых ниГей, вызывая дополнительное
повышенное воздействие на верхнее строение пути и экипаж
локомотива. Оно тем врппе, чем благоприятнее для такого-
94
Таблица 10
Показатели на участках испытаний
перегонов полигона
и
Октябрьской железной дороги
IF
в
.в
1
м
ВТ,
10 рад.
ОТ,
мм
IF
в
ВТ,
з
" 10рад.
от,
мм
100
130
140
160
170
180
200
-I
210—215
2,8
2,8
3,1
3,8
4,55
0,21
О,'27.
0,40*
0,38
и
0,54*
3.12
3;45
3,5
3,55
3,46
0,17
0,18
0,34
0,39
0,3
I.	Индексы
5,93
5,93
8,52
10,0
11,1.
К,
15,5
25,5
'35,5
33
Т2,76
3,18
3,02
3,68
3,87
у значений
0,15
0,17,
3,05
3,22
0,27
0,37
3,71
4,45
5,19
0,19
0,22
0,26
плавности
3,27
3,48
3,44
хода
0,3
0,32
0,37
5,19
5,93
7,41
14
26
20
(и 40
30
25
28
Ц7' и означают:
Примечания.
г — в- горизонтальном, поперечном к пути направлении; в — в вертикальном направле-
нии; ВТ — вилянне тележки; ОТ —.относ кузова.
2.	Ускорения ju приведены и долях g=9,81 м/с*.
3.	Значения ускорений со знаком * получены при расстройстве верхнего строе-
ния пути.
4.	Прогибомер, регистрирующий колебания внляиия, был установлен иа рас-
стоянии 1350 мм от шкворня кузова. ,
W
м

/
м
«воздействия характер неровностей рельсовых нитей по их длине,
амплитуде и кривизне.
О повышенном взаимодействии электровоза ЧС200-00£ с
•верхним строением пути в поперечном горизонтальном направле-
нии свидетельствуют н показатели Wг плавности хода (см. рис. 3).
Их значения превышают допустимые при скоростях движения
160—200 км/ч. Этому способствовало и то, чТо экипажная часть
испытанных электровозов не имела достаточного демпфирования
извилистого движения тележек в рельсовой колее, а следователь-
но, не было в рельсовой колее стабилизированного (устойчивого)
движения. •	-
Во всех случаях вторые по ходу , колесные пары тележек
электровозов воспринимают в 1,5—2 раза большие рамные силы,
чем первые.
В кривых участках пути рамные силы, воспринимаемые колес-
ными парами и приведенные в Табл. 8, ниже допустимых.
Значения коэффициентов динамики (см. табл. 9) для первич-
ного рессорного подвешивания электровоза 57ЕГ имеют хотя и
допустимые, но высокие значения (Кд =Д35). Отдельные значе-
ния Кд превышали допустимые (0,39; 0,58—0,51) на отдельных
неровностях пути.
95
Рекомендации по увеличению гибкости в первичном рессорном
подвешивании до 3,5—4,5 мм/тс привели к снижению коэффи-
циента динамики с 0,35 до 0,26, а отдельных ранее возникавших
его значений с 0,58 до 0,46. Иначе говоря, увеличение гибкости в
первичном, рессорном подвешивании оказало положительное
влияние и позволило снизить вертикальную динамику примерно
ria 25%. Об этом свидетельствуют и показатели плавности хода
WB в вертикальном направлении и вертиг&льиые ускорения, воз-
никающие в кабине машиниста (см. рис. 3 и 4).
На улучшение динамики в вертикальном направлении поло-
жительно оказалось увеличение гибкости рессорного подвешива-
ния и во 2-й Ьтупени (см. рис. 5).. Ее значение у электровоза
'	ЧС200 составляет 8 мм/тс вместо 6,158 мм/тс у электровоза 57ЕГ.
Несмотря на это, у электровоза серии'ЧС200 полностью вы-
бирался зазор между рамой тележки и корпусами букс колесных
пар. Это имело место в случаях, когда коэффициент достигал
значения 0,46. Следовательно, конструкцией Экипажной части
электровоза ЧС200 должны быть предусмотрены зазоры между
рамами тележек и корпусов букс не менее 35 мм. В противном
случае • возможны отдельные удары рам тележек по корпу-
сам букс.
Анализируя отклонения в направлении рельсовых нитей,
измеренные 20-метровой хордой на протяжении двух километров,
и рамные силы, измеренные на электровозе при движении по
этому же участку пути, установили следующие взаимосвязи.
В целом на этом участке корреляционная связь между рамны-
ми силами и отклонениями в направлении рельсовых нитей, изме-
ренными в ненагруженном состоянии, весьма слабая и характе-
ризуется коэффициентом корреляции г=0,25. Это свидетель-
ствует о хорошей рихтовке.
В местах, где в направлении рельсовых нитей имеются отдель-
ные плавные неровности с длиной «волны» 22—27 м и амплиту-
дой 9—11 мм, т. е. не превосходящие 12 мм, колесными парами
воспринимались рамные силы, превосходящие допускаемые зна-
чения. При этом коэффициент корреляции между рамными сила-
ми и отклонениями в направлении рельсовых нитей составлял
• г—0,6, т. е. между ними имеется достаточно тесная взаимосвязь.
Однако при движении электровоза по отдельным плавным не-
ровностям с теми же амплитудами, но с длиной «полуволны»
15—18 м измеренные рамные силы не превосходили допускаемых
значений. Это свидетельствует о том, что экипажная часть элек-
тровоза ЧС200 весьма чувствительна к отдельным видам неров-
ностей, которые, хотя и встречаются редко (3—5 шт/км), небла-
гоприятны для взаимодействия с электровозом этой серии.
Спектральный анализ зарегистрированных рамных сил, вос-
принимаемых колесными парами электровоза, выполненный для
прямого и обратного направлений движущегося электровоза
96
ЧС200-002 со скоростями от 160 до 200 км/ч, позволил установить
следующее.
Рамные силы всех колесных пар головной секций электровоза
имеют идентичный спектральный состав. Спектральные плотно-
сти рамнык сил имеют резко выраженные максимумы в пределах
длин волн от 22 до 27 м.
Воздействие электровозов на путь. Воздействие электровозов
ЧС200 на путь оценивалось по следующим показателям: напря-
жениям в кромках подошвы рельсов, нагрузкам рельсов на шпа-
лы, упругим деформациям рельсовых нитей и, нагрузкам колес
на рельсы. Приборы для измерения этих показателей устанавли-
вались на йротяжении: 50 м — в кривых радиусами 350 и 1000 м,
75 м — в прямом участке полигона и 100 м —в прямом участке
Октябрьской дороги. Запись показаний приборов производилась
при скоростях свыше 150 км/ч через усилители на осциллографы
НОО4-1М с гальванометрами с частотой 600 Гц, а также на маг-
нитографы «Тесда».
В прямом участке Октябрьской дороги приборы на пути уста-
навливались в зонд,х неровностей (см. рис. 1, сечения I—IV).
Воздействие на путь прототипа электровоза ЧС200. Одним
из основных показателей воздействия подвижного состава на
путь являются напряжения в кромках подошвы рельсов. Полу-
• сумма этих напряжений характеризует вертикальное воздейст-
вие локомотива на путь, их полуразность — горизонтальное воз-
действие.
Из рис. 6 видно, что при движении в прямом участке пути под
электровозом 57ЕГ наблюдается значительное возрастание кро-
мочных напряжений в интервале скоростей 160—180 км/ч. Если
увеличение скорости от 100 до 160 км/ч привело к росту кромоч-
ных напряжений на 340 кгс/см2, т. е. на 34%, то при последую-
щем увеличении скорости всего на 20 км/ч кромойные напряже-
ния возрастали на 625 кгс/см2, т. е. на 47%. Этот рост кромоч-
ных напряжений свидетельствует о появлении при скорости свы-
ше 150—160 км/ч интенсивных поперечных и вертикальных коле-
баний'электровоза 57ЕГ. Особенно наглядно характеризует по-
вышение бокового воздействия на путь этого локомотива изме-
нение поЛуразности кромочных напряжений. Так, в интервале
скоростей 130—160 км/ч полуразность увеличивается на 54%, а в
пнтерв/ле 160—180 км/ч — на 92%.
В отдельных опытных поездках электровоза 57ЕГ со скоро-
стями 180 и 200 км/ч были получены наибольшие наблюденные
значения кромочных напряжений 2300 кгс/см2. В кривой радиу-
сом 1000 м наибольшие вероятные значения кромочных напряже-
ний не превышали 1700 кгс/см2.
Боковые нагрузки рельсов на шпалы при движении электро-
воза 57ЕГ в прямом участке изменились от 1,5 до 3,8 тс, причем
основной рост этих нагрузок приходился на интервал изменения
скоростей от 160 до 180 км/ч. Однако и по этому показателю в от-
4 Заказ № 3012	97








Рис. 6. Напряжения в, кромках подошвы рельсов под электровозами ЧС200'
(кривые 5 и 6) и 57ЕГ (кривые. 1—3) в зависимости от скорости движения:
—------— наибольшие наблюденные значения; 1___ — наибольшие вероятные
(вероятность 0,994); "-—средние; 1 — рельсы PS0, деревянные шпалы, кривая
Я=350 м; 2 — то же, Я=1000 м; 3 —то же, прямой участок; 4 — рельсы Р65, железо-
бетонные шпалы, прямой участок; 5 — рельсы Р50, деревянные шпалы, прямой участок;.
6 — то же, кривая /^==1000 м; 7 —единичные значения напряжений в прямом участке,,
рельсы Р50. деревянные шналы (57ЕГ).
дельных заездах опытного поезда были зафиксированы высокие"
значения/ достигающие 8,4 и 8,9 тс. Это свидетельствует о небла-
гоприятном воздействии электровоза 57ЕГ на путь с рельсами
Р50 в боковом направлении при движении со скоростями свыше
180 км/ч. В кривой радиусом 1000 м во всем диапазоне реализо-
ванных скоростей 100—150 км/ч, в том числе и при непогашен-
ном поперечном ускорении 0,8 м/с2, боковые нагрузки рельсов на.
шпалы под электровозом 57ЕГ не превышали 3,5 тс.
Характер изменения вертикальных нагрузок рельсов .на шпа-
лы достаточно удовлетворительно согласуется с изменением по-
лусуммы кромочных напряжений, а также с данными динамиче-
ских испытаний. Наибольшие, значения вертикальных нагрузок
10—11,7 тс получены при следовании электровоза 57ЕГ по прямо-
му участку. В кривом участке пути с ростом скорости увеличи-
ваются и наибольшие и средние вертикальные нагрузки на шпа-
лы, достигая 7,8 тс.
Наибольшие значения отжатий головок рельсов в прямой
участке прн скорости 200 км/ч были равны 5,6 мм, в кривой ра-
диусом 1000 м при скорости 150 км/ч — 4,8 мм. Вертикальные
просадки рельсов под электровозом 57ЕГ в прямом участке пути
до скорости 160 км/ч практически не растут, не превышая 3,5‘мм,
и при скорости 200 км/ч достигают 4,2 мм. В кривом участке пути
с ростом скорости просадки и отжатия рельсов увеличиваются,
однако их наибольшие значения не превышают 4,9 мм.
98


Соотношение горизонтальных и вертикальных нагрузок рель-
сов на шпалы характеризует устойчивость рельсо-шпальной ре-
шетки поперечному сдвигу nd балласту; эта устойчивость оцени-
вается следующим критерием [3]
у yinax
Рср
ш
<ю,
где — наибольшая боковая нагрузка рельса на шпалу;
Рш средняя,вертикальная нагрузка рельса на шпалу;
а— коэффициент устойчивости пути, равный для кон-
струкции верхнего строения из рельсов P5D на щебе-
ночном балласте 1,4.
Устойчивость рельсо-шпальной решетки против сдвига оцени-
вается' также отношением рамных сил к статической нагрузке
колесной пары на рельсы. Это отношение не должно превышать
0,4. В табл. 11 приведены вычисленные значения коэффициента
устойчивости рельсо-шпальной решетки под воздействием элек-
тровоза 57ЕГ.
•	Таблица 11
			Значение показателя при скорости, км/ч				
	Показатель		100	130	160	180	200
	г.шах Н , тс ш		1,45	1.65	1,35	8,40	8,90
	Р^, тс ш		4,16	4,24	4,32	4.38	4,43
	шах п						
	а=		 Р4’ ш	-	0.35	0,39	0,31	1,92	2,00
	Гр. тс		2,45	3,40	5,30	9,10	10,90
	2РСТ, тс		21,55	21,55	21,55	21,55	21,55
-	2k 2Рст		0,11	0,16	0,25 ,	0.42	0,51
По условиям устойчивости пути против поперечного сдвига по
балласту допускаемая скорость движения электровоза 57ЕГ по
пути с рельсами Р50, деревянными шпалами на щебеночном бал-
ласте не должна превышать 175 км/ч. Это ограничение согласу-
ется с ограничениями допускаемой скорости по условиям прочно-
сти пути и по показателям динамики электровоза.
4*.	99
Воздействие на путь первых экземпляров электровоза ЧС200.
Электровозы ЧС200-001 и ЧС200-002 были изготовлены с уче-
том ряда рекомендаций по улучшейию их динамических качеств,
сделанных по результатам испытаний прототипа. По воздейст-
вию на путь их испытывали на скоростном полигоне (ЧС200-002)
и на Октябрьской дороге (ЧС200-001 и ЧС200-002).
В кривой малого радиуса (350 м) воздействие электровозов
ЧС200 1на путь характеризуется высокими значениями напряже-
ний. При скорости 80 км/ч, соответствующей непогашенному по-
перечному ускорению 0,7 м/с2, в наружной кромке подошвы рель-
са возникают наибольшие вероятные напряжения 2610 кгс/см2,
наибольшие наблюденные значения достигали 2700 кгс/см2. При
короткой фазе (3,2 м) двухосной тележки и сравнительно невы-
сокой осевой нагрузке (примерно 20 тс) полученные напряжения
следует считать высокими и свидетельствующими о повышенном
боковом воздействии электровоза ЧС200 на путь при движении
в кривых малого радиуса. Это обстоятельство можно объяснить
высоким сопротивлением повороту тележки относительно кузова
;при больших углах поворота. В кривой радиусом 1000 м наи-
большие вероятные напряжения в наружной кромке подошвы
рёльсов при скоростях до 150 км/ч, соответствующих непогашен-
ному ускорению анп=0,82 м/с2, не превышали допускаемых зна-
чений, хотя единичные наибольшие наблюденные значения до-
стигали 2400 кгс/см2.
В прямом участке пути с рельсами Р50 движение электро-
воза ЧС200 со скоростью 200 км/ч вызывает появление наиболь-
ших вероятных значений кромочных напряжений, превышающих
допустимый уровень. Наибольшие наблюденные значения напря-
жений во всех трех опытных поездках с этой скоростью превы-
сили 2400 кгс/см2 и достигли 2850 кгс/см2 Такое воздействие
электровоза ЧС200 на путь вызвало микроподвижкй подкладок
по шпалам. Поэтому от дальнейших поездок ср скоростями
200 км/ч по пути с рельсами Р50 вынуждены были отказаться и
продолжить испытания на Октябрьской дороге на участке с бо-
лее мошной конструкцией верхнего строения пути. Неблагопри-
ятное воздействие электровоза ЧС200 на путь в прямых участках
вызвано в основном его динамикой в горизонтальной плоскости.
Об этом свидетельствуют, в частности, данные по полусумме и
полуразности кромочных напряжений. Если полусумма кромоч-
ных напряжений как хара,ктеристика вертикального воздействия
в интервале скоростей от 100 до 200 км/ч практически н^ растет,
что свидетельствует об улучшении вертикальной динамики
ЧС200 в сравнении с 57ЕГ, то полуразность кромочных напряже-
ний, характеризующая боковое воздействие, возрастает с 260 до
1130 кгс/см2, т. е. в 4 раза!
Путевые испытания в прямом участке пути с рельсами Р65,
железобетонными шпалами на щебеночном балласте показали,
что при скоростях до 200^-215 км/ч наибольшие вероятные на-
100
пряжения в подошве рельсов не превышали 2000 кгс/см2 (при до-
пускаемом значении для бесстыкового пути 2000 кгс/см2) [3].
Наибольшие наблюденные значения при скорости 180 км/ч
достигли 2160 кгс/см2, при скорости 200 км/ч — 2280 кгс/см2 и
при скоростях свыше 210 км/ч (до 218 км/ч) — 2040 кгс/см2. При
этом наибольшие значения получены под вторыми по ходу осями
тележек. Характерным для воздействия электровоза .ЧС200 на
путь в прямых является повышенное боковое воздействие. Об
этом свидетельствуют незначительный рост со скоростью движет
ния полусуммы кромочных напряжений (при увеличении ско-
рости от Г60 до 200 км/ч в 1,22 раза) и довольно высокие значе;
ния полуразности кромочных напряжений уже при скорости
160 км/ч (575 кгс/см2), возрастающие в 1,55 раза при повышении
скорости до 200 км/ч.
Итак, безопасность движения электровоза ЧС200 с демпфе-
рами, успокаивающими виляние тележек, со скоростью 200 км/ч
обеспечивается на конструкции бесстыкового пути с рельсами he
слабее Р65 с железобетонными шпалами при скреплениях марки
КБ-65 при ширине колеи 1518—1520 мм с допусками +6, —4 мм.
Отсутствие демпферов, успокаивающих виляние тележек, при-
водит к интенсивным поперечным колебаниям электровоза при
скоростях движения свыше 160 км/ч и появлению рамных сил,
превышающих величину 0,35 РСт=7200 тс, заданную техниче-
скими условиями на поставку. Поэтому движение электровоза
ЧС200 без амортизаторов виляния тележек или с амортизатора-
ми, не обеспечивающими гашение колебаний виляния тележек,
должно осуществляться со скоростями* до 160 км/ч. Увеличение
гибкости в 1-й и 2-й ступенях подвешивания на электровозе
ЧС200 в сравнении с его прототйпом позволило улучшить верти-
кальную динамику и воздействие на путь до допустимого уровня.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Временная инструкция, по содержанию и эксплуатации- сооружений,
устройств, подвижного состава и организации движения на участках обраще-
ния скоростных пассажирских поездов. (ЦРБ-3223), 1975.
2.	Андреев Г. Е. Определение периодичности и объемов работ при
текущем содержании пути.— «Железнодорожный транспорт», 1974, № 1,
с. 34—36.	, 
3.	Вериго М. Ф., Крепкогорский С. С. Основные требования
к подвижному составу по воздействию па путь. — В кн.: Тележечные экипажы
локомотивов для повышенных скоростей движения. М., Трансжелдориздат,
1962, с. 2/10—302 (Труды Всесоюз. науч.-исслед. ии-та ж.-д. трансп., вып. 248).
4.	МолодиковВ. А., Алексеев Г. М. К вопросу измерения сил,
воспринимаемых колесной парой. — «Вестник Всесоюз. науч.-исслед. ин-та
ж.-д. трансп.», 1971, Wj.I, с. 29—32.
5.	С к а л о в А. Д. .Назначение и технические возможности аппаратуры
для статистических исследований динамических процессов. — В кн.: Методы и
аппаратура для статистических исследований динамических процессов в пути
и подвижном составе. М., «Транспорт», 1972, с. 3—18 (Труды Всесоюз. науч.-
исслед. нн-та ж.-д. траисп., вып. 463).
101
Канд техн, наук В. А. МОЛОДИКОВ
ОБ ИЗМЕРЕНИИ СИЛ,
ВОСПРИНИМАЕМЫХ КОЛЕСНОЙ ПАРОЙ	‘	|
Разрешенные скорости движения любых поездов, в том числе]
и наибольшие, зависят прежде всего от сил, возникающих при5
взаимодействии локомотивов и вагонов с верхним строением же-1
ЛСзнодорожного пути. Для выяснения характера и значений yKa-i
занных сил обычно проводят динамические (ходовые) и по воз-1
действию на путь испытания. Во время их проведения измеряю^!
силы, которые воспринимаются колесными парами локомотива]
или вагона при разных скоростях движения, состояниях пути и,
испытываемого'подвижного состава.	’
Испытатели локомотивов особое внимание уделяют изучению!
горизонтальных, поперечных к оси пути сил, которые действуют
на колесные пары со стороны рам тележек локомотива (их обыч-
но именуют рамными). Это обусловлено тем, что под действием
рамных сил рельсо-шпальная решетка пути может потерять'
свою устойчивость сдвигу в поперечном горизонтальном направ-
лении. Последнее может возникнуть лишь тогда, когда действую-
щие рамные силы достигнут предельных значений. Вот почему
при установлении безопасных скоростей движения локомотивов^
нельзя забывать и о точности, с которой мы измеряем приборами
во время испытаний действительно воспринимаемые колесными
парами рамные силы.	!
Точность измерения рамных сил в значительной степени за'-'
висит от выбранного способа их измерения. Применяемые для
этой цели методы уже излагались достаточно подробно, напри-
мер, в работе В. А. Молодик^ва, Г. М. Алексеева «К вопросу из-,
мерения сил, воспринимаемых колесной парой»
Однако появление новых конструктивных исполнений эле-
ментов, оказывающих влияние на характер передачи сил от рам
тележек к колесным парам, иногда приводит к новым способам,
часто применяемым без анализа ошибок, которые могут иметь,
место в процессе их применения во время испытаний локомоти-
вов на линии.
Поэтому, применяя новые методы измерений, необходимо,
их тщательно изучить, всесторонне проанализировать и сопоста-
вить с ранее применявшимися и на практике опробированными
способами. К таким способам измерения рамных сил относится;
ниже рассматриваемый способ, примененный при испытаниях
электровоза ЧС200 со'скоростями до 200 км/ч. Этот способ бьш
1 «Вестник Всесоюзного научно-исследовательского института железнодо-
рожного транспорта». 1971, № 1, с. 29—32.
102	•
I
применен испытателями локомотиве® как в нашей стране, так й
за ее пределами (как основной). Одновременно этот способ вы-
звал различные толкования как по значениям измеренных сил,'
так и по методам их измерения. При этом его неизученность не
принималась во внимание. Если его детально не проанализиро-
вать, он может в дальнейшем привести к неправильным оценкам
сил взаимодействия локомотива с верхним строением пути и
ненужным толкованиям и последствиям.
Новый способ основан на применении для измерения рамиых
сид упругого элемента в связйх букс с колесными парами, ока-
зывающего влияние на характер передачи рамных сил от рам те-
лежек к колесным парам.
Конструктивное исполнение и характер связей колесных пар
С рамой тележки поясняются рисунком. С осью 1 колесной napti
этого электровоза связайы уплотнительное кольцо 2, нйжние
кольца роликовых подшипников 3 и внутренняя шайба осевого
упора 4, привулканизированная к резине 5.
С корпусом буксы 9
жестко связаны перед-
няя крышка буксы 6,
уплотнительное кольцо
7, верхние кольца роли-
ковых подшипников 8 и
наружная втулка 10
сайлентблока, привул-
канизированная к ре-
зине И. Сайлентблок,
устанавливаемый в
каждом приливе кор-
пуса буксы, является
упругим элементом
между корпусом буксы
и шпинтоном рамы те-
лежки. Внутренняя
втулка 12 сайлентбло-
ка так же привулкани-
зирована к резине 11 и
может скользить по
шпинтону 13 вниз и
вверх вместе с корпу-
сом буксы и прибли-
жаться или удаляться
вместе со шпинтоном к
передней крышке кор-
пуса буксы за счет де-
формации резины сай-
пентблока, возникаю-
щей при действии сил
Буксовый узел со шпиитоиами
103
от шпинтонов к корпусам букс и далее через колесные пары на
путь или в обратном' порядке от пути к шпинтонам рам тележек.
Упорное кольцо 15 переднего подшипника н наружная шайба
.осевого упора 16 могут совместно перемещаться относительно
корпуса буксы вдоль оси за счет деформаций резины 5 осевого
упора под действием сил, передающихся от роликов подшипни-
ков 14.	|
Сущность рассматриваемого способа заключена в том, что
рамная сила Уро, воспринимаемая колесной парой от шпинтонов
рамы тележки, определяется с помощью регистрируемых пере-
мещений и последующих вычислений:
^Ро=Урбл+УРбП;	(1)
Урбл=3^ул/л+^т₽л+^пл?	’	(2)
5Лр6П==‘*|-уп/п_Ь^:трп~1' font	(3)'
где Урбл» Урбп — рамные силы, воспринимаемые соответственно
левой и правой буксами колесной пары;
ЖуЛ, Жуп—аксиальные жесткости осевого упора в левой И'
। правой буксах;
/л> /п — измеряемые перемещения корпусов левой и пра-
;	вой букс относительно оси колесной пары;
^трл, FTPn — силы трения, возникающие при перемещении ро-
; '	ликов по внутренним кольцам подшипников
вдоль шейки оси,- у левой и правой букс;
Рпл, Fm— силы преднатяга осевых упоров, установленных
в левой и правой буксах.
Анализируя рассматриваемый способ измерения рамной силы,
устанавливаем следующее. '	* 	•
1.	Испытатели локомотива отождествили измеряемое ими пе-
ремещение корпуса буксы относительно оси колесной пары с пе-
ремещением наружной шайбы осевого упора относительно его
внутренней шайбы. Этого допускать нельзя.
2.	В каждой буксе перемещение будет иметь свое определен-
ное значение в зависимости от направления действующих сил.
Так, в девой буксе общее перемещение /=/л будет складываться
нз следующих возможных значений перемещений корпуса буксы
относительно оси колесной пары
fa—fAn+fyn+fca+fcn,	(4).
где f ал—перемещение, связанное с выбором зазора Ая, после
преодоления силы трения;
1 /ул — перемещение, связанное с деформацией сжатия рези-
ны осевого' упора, после прердоления сил трения
Fipn и преднатяга осевого упора Fnn левой буксы;
fen, fen — перемещения, связанные с деформацией резины сай-
лентблоков корпусов левой и правой букс под действи-
ем рамной силы.
104
В это время в правой буксе перемещение f=fn будет находить-
ся в пределах	Это йеремещение связано с выбором
зазора Вп в правой буксе после преодоления силы трения Е<рп.
3.	Измерения, выполненные изложенным способом, позволяют
вычислить только ту часть рамнрй силы, которая вызывает де-
формации сжатия резины буксовых упоров. Однако и здесь не об-,
ходится без возможных ошибок, возникающих при отсутствии
данных о фактическом зазоре А в данной буксе. Зазор А входит
в измеряемую величину fn и может привести к ошибке при опре-
делении рамной силы на величину ±Г д:
, Fa =+лсуДЛ,	(5)
где ДЛ — разность между принимаемым в расчете конструктив-
ным значением размера А и фактинески имеющимся в
данном буксовом, узле.
При жу=450 кгс/мм и ДЛ = 1 мм Ед =±450 кгс.
Остальные части рамной силы либо не вычисляются вовсе,
либо прибавляются их приближенные значения, а этого допускать
нельзя из-за возможных при этом ошибок, особенно при действии
на колесные пары рамных сил, предельно допустимых и выше.
4.	При расчете рамных сил по формулам (1) — (3) в левой
буксе неверно учитывается та часть, которая вызывается реги-
стрируемыми деформациями растяжение-сжатие резины сайлент-
блоков левой и правой букс. При расчете силы ВРбл вместо вы-
читания прибавляют силу Е1=/СлЖуЛ, а вместо учета силы Вг ве-
личиной (жСпл4-э/Сспп)/сп принимают во внимание только ее часть,
равную /спЖул (здесь ж^пл И Жсшг — жесткости сайлентблоков,
установленных в левой и правой боксах с левой и правой их сто-
рон). Это недопустимо, так как жс много больше жу. При жСПл=
=Жспп= 1200 кгс/мм и /сп=0,5 мм сила Вг= 1200 кгс, а при
жу= 450 кгс/мм сила Bz равна только 225 кгс. Разница между
ними довольно существенна. Если /сп=2 мм, то Вг=4800 кгс в пер-
вом случае и Bz=450 кгс во втором. Здесь различие очень <боль-
шое. Из этого следует, что данный способ заключает в себе недо-
пустимые ошибки, которые практически трудно устранить.
5.	При измерении рамных сил необходимо точно знать зазо-
ры А и В в каждой буксе. Однако выполнение этих измерений
является очень трудоемкой и сложной работой. Во-первых, такие
измерения требуют их выполнения на отнивёЛйрованном пути.
Во-вторых, необходимо точное установление - несимметричности
установки колесной пары относительно шпинтонов рамы тележки
в собранном состоянии локомотива.	« >
Точно измерить силу Уро рассматриваемым способом можно
при выполнении следующих-условий, кроме изложенных выше:
необходимо устанавливать приборы для измерения переме-
щений у левой и правой букс данной колесной пары. Это опреде-
лено конструктивным исполнением буксовых узлов (см. рису-
нок) ;	• '	.
106
необходимо измерять поперечные, вдоль оси колесной пары, 1
перемещения каждого корпуса 'буксы относительно шпинтонов.1
рамы тележки. При этом необходимо исключить влияние пере-1
косов, возникающих в деформациях резины сайлентблоков букс 1
из-за колебаний боковой качки рамы тележки и колесной пары 1
относительно друг друга, вызывающих дополнительное смеще-1
ние корпусов , букс относительно колесной пары. Выполнить это !
условие возможно,, но трудоемко и небезупречно по следующим I
причинам:	|
поперечные перемещения корпусов букс относительно шпин-1
тонов рам тележек малы, так как вызываются малыми дефор-.1
мациями растяжение-сжатие резины сайлентблоков, установлен-!
ных в корпусе' буксы из-за большой их жесткости;	1
измерения малых перемещений нельзя выполнять грубыми 1
измерительными приборами, имеющими малую чувствитель-1
ность;	I
трудно устранять влияние колебаний боковой качки рамы 1
тележки и колесной пары , на точность измерения перемещений 1
корпуса буксы относительно шпинтонов рамы тележки.	i
Таким образом, из рассмотренного выше следует, что: для J
точного измерения рамных сил, воспринимаемых .колесной парой 1
локомотива, этот способ является очень сложным, трудоемким и 1
требующим высокой точности измерения совокупных перемеще- 1
лий, а также тщательного измерения зазоров Л и В (см. рисунок) 1
с определением строго симметричного положения колесной пары
относительно шпинтонов рамы тележки;	j
этим способом можно пользоваться только для получения |
приближенной относительной оценки поведения различных локо- i
мотивов данной серии и то в весьма ограниченной области вое- 1
принимаемых рамных сил. Поэтому рассмотренный способ изме- j
рения рамных сил, воспринимаемых колесными парами локомо- |
тива, нельзя применять при испытания^ локомотивов с целью
установления наибольших возможных скоростей движения ло-
комотивов данной серии с поездами различного назначения.
Канд. техн, наук Г. Г. ЖЕЛНИН, инженеры А. А. ВЕРХОТИН, Б. С. ШИН-
КАРЁВ	,
УСТОЙЧИВОСТЬ РЕЛЬСО-ШПАЛЬНОЙ РЕШЕТКИ
СДВИГУ ПРИ высоких СКОРОСТЯХ движения
Одним из основных показателей, характеризующих воздейст-
вие подвижного состава на путь, является соотношение Скоковых
и вертикальных сил. Этот показатель принят в качестве критерия
устойчивости рельсо-шпальной решетки от сдвига при установле-
нии допускаемых скоростей движения. При разработке этого
106 '
критерия специалисты различных; стран исходили из одного вито-
го же положения — недопущения поперечного сдвига рельсо-.
шпальной решетки по балласту под воздействием боковых сил со
стороны подвижного состава. В настоящее время существуют
различные численные значения критерия устойчивости пути в за-
висимости от того, какие силы взаимодействия принимаются во
внимание при установлении критерия. Одно из первых числен-
ных значений критерия; устойчивости пути было предложено
Блонделем (1932 г.):	А
^-<04.	.	О)
t
где Ур — рамная сила;
2РСт — вертикальная сила (статическая нагрузка от колесной
парц на путь).
В последнее десятилетие на французских железных дорогах
применяют новый критерий устойчивости пути
(9Р \
1+—).	(2)
где У —- рамная сила;
Р — нагрузка от колеса на рельс.
Однако опыты, проведенные на железных дорогах Франций,
Японии, ГДР, показали, что с повышением скоростей движения
увеличиваются, в частности частоты и амплитуды ускорений в
балласте, а это в свою очередь приводит к снижению сил сопро-
тивления балласта сдвигу.
Исследования советских специалистов и специалистов ГДР
показали, что при существующем уровне эксплуатационных ско-
ростей основные частоты колебаний балласта находятся в пре- ч
делах 40—80 Гц.
По данным японских железных дорог при скоростях движения
до 200 км/ч имеются две зоны частот колебаний в балласте: ме-
нее 100 Гц и 400—600 Гц.
Из зависимостей рис. 1 видно, что. с повышением скорости от
50 до 150 км/ч ускорения балласта де увеличиваются от 0,3
до 0,8g.
Если эту зависимость проэкстраполировать, предполагая
линейный закон ,ее изменения, то для скорости 200 км/ч получим
ускорения балласта до 1,1g.
В работах ГДР даны зависимости, приведенные на рис. 2. По
данным этих работ при увеличении скорости движения от 50 до
100 км/ч коэффициент удельного сцепления балласта снижается
на 37%, а угол внутреннего трения — на 16%. Анализируя-рис. 1
и 2, можно предположить, что повышение скоростей.движения
107
Рис. 1. Ускорения балласта в зави-
симости от скорости движения по
данным железных дорог Японии (/)
н ГДР (2)
Рис. 2. Зависимости коэффициента
удельного сцепления С и угла внут-
реннего трения щебня <р от ускорений
балласта
от 100 для 200 км/ч приведет к существенному снижению сил со-
противления рельсо-шпальной рещетки поперечному сдвигу по
балласту.
К такому же выводу, очевидно, пришли и зарубежные спе-
циалисты. В частности, на железных дорогах Франции для высо-
ких скоростей движения (200 км/ч и более) предлагается следу-
ющий критерий устойчивости пути
У<0,54
(3)
т. е. в сравнении с критерием, определенным по формуле (2),
данное значение снижено на 36,5%.
В настоящее время на наших, железных дорогах при установ-
лении допускаемых скоростей движения принята норма боковых
нагрузок рельсов на шпалы1
где Рш — средняя вертикальная расчетная нагрузка на шпалу,
at— коэффициент, равный для пути со щебеночным балла-
стом 1,4, а с гравийным и песчаным балластом— 1,1.
Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИ
МПС, показали, что между боковыми нагрузками на шпалу Нш и
на рельс У существует достаточно тесная корреляционная зави-
симость
Яш%0,5У-0,2..	(5)
’Вер иго М. Ф-, Крепкогорский С, С. Установление норм боко-
вых динамических нагрузок подвижного состава по условию устойчивости
пути поперечному сдвигу. М., Трансжелдориздат, 1962, с. 258—264х~(Труды
Всесоюз. науч.гисслед. ин-та ж.-д. трансп., вып. 248).
108
Л I
Используя это соотношение и принимая зависимость верти-
кальных нагрузок на рельс Р и шпалу Рш по формуле
Л	16)
где k — коэффициент относительной жесткости;
I — расстояние между шпалами,	.	,
получим следующий переход от нагрузок на шпалу к нагрузкам
на рельс, а следовательно, от а1 = /7ш/Лп к а2=У(Р-.
0,5Ув—0,2
°‘==- о.зр ’откуда
П=0,4(1 -|-1,5ахЛ>).
(7)
При си—1,4 Ув=0,4 (1+2,1Р).
Многолетняя практика установления допускаемых скоро-
стей движения подвижного состава по результатам путевых испы-
таний полностью подтверждает пра-
вильность критерия (4) при скоро-
стях движения до 120 км/ч. Однако
при более высоких скоростях движе-
ния ([80 и 200 км/ч) в ряде случаев
получены остаточные деформации
пути в плане при меньших значени-
ях си. Этот факт свидетельствует о
необходимости установления допу-
скаемого значения си в зависимости
от скорости движения, т. е. о необхо-
димости учета снижения сил сопро-
тивления рельсо-шпальной решетки
сдвигу по балласту с ростом скоро-
сти движения.
При путевых испытаниях элект-
ровоза ЧС2М и прототипа электрово-
за ЧС200, находящихся в одном
опытном поезде, были зарегистриро-
ваны остаточные деформации рель-
совой колеи в плане при скоростях
180—200 км/ч (рис. 3). При скоро-
сти 200 км/ч под электровозом ЧС2М
на пути с рельсами Р50, деревянны-
ми шпалами (1840 шт/км) на щебе-
ночном балласте произошел сдвиг
рельсо-шпальной решетки в прямом
участке на 33 мм (рис. 4), хотя при
этом соотношение наибольших гори-
зонтальных и вертикальных нагру-
зок на шпалу не превышало допу-
скаемого значения 1,4 (рис. 5 и таб-
лица) .
Рис. 3. Зависимость остаточных
деформаций рельсовой нити в
плане от упругих деформаций
при воздействии электровозов
57ЕГ и ЧС2М в прямом участке
пути при скоростях 160, 180,
200 км/ч (полигон, 1975 г.)
109
Рис. 4. Состояние пути в результате сдвига рельсо-шпальной решетки опыт-
ным поездом при а=200 км/ч (положительные значения f— наружу колеи)
Показатели „
Скорость движения,
км/ч
-.шах
п , тс
ш ч
ншак /₽ср
ш / uj
	100	2,60	4,13	0,63«
	130	3.41	4,26 •	0,80
	160	2.45	4,40	0,56
	180	6,20	4,49	1,38
Из-за недопустимого воздействия на путь электровоза ЧС2М
при скоростях 180—200 км/ч, выявившегося уже после
заездов с этими скоростями, в дальнейших опытных
первых
поездках
участвовал один электровоз ЧС200,'имеющий лучшую горизон-
тальную динамику. Для электровоза ЧС200 (коэффициент си имел
Меньшие значения, чем для электровоза ЧС2М (см. рис. 5, кри-
вая/).	'	'	.
• Полученные значения боковых нагрузок на путь при ско-
ростях движения, сопровождающихся появлением остаточных
деформаций, служат основанием для установления критерия ус-
тойчивости пути. * ’
По ряду показателей воздействия на путь и динамики элект-
ровоза (основными при этом являлись показатели бокового воз-
действия) допускаемая скорость по данной конструкции пути для
электровоза ЧС200 была установлена 170 км/ч.
Исходя из установленной допускаемой скорости, найдем для
прямого участка критерии устойчивости пути, определяемые
соотношением боковых и вертикальных нагрузок на рельс и
шпалу.
Наибольшая вероятная горизонтальная нагрузка рельсов на
шпалы под поездом с электровозами ЧС2М и 57ЕГ при скорости
170 км/ч составила 5000 кгс. При средней вертикальной нагруз-
110
/
ке на шпалу 4450 кгс наибольшее значение коэффициента устой-
чивости рельсо-шпальной решетки
В связи с отработкой методики измерения сил, действующих
на релрс, появилась возможность оценки устойчивости пути по
соотношению горизонтальных У и вертикальных Р нагрузок на
рельс. М. Ф. Вериго и С. С. Крепкогорским предложено выраже-
ние для наибольшего допустимого значения -р-:
kr + ^±f0,	. (9)
где Дп — коэффициент трения подошвы шпалы по балласту;
kB — коэффициент относительной жесткости рельса .и рель-
сового основания при вертикальных деформациях;
kr — то же при горизонтальных деформациях;
Со—.начальное сопротивление смещению, шпалы в балласте;
/ — расстояние между осями шпал;
/о— коэффициент трения колеса по рельсу.
В кривых участках пути, где поворот экипажа происходит в
направлении к внутреннему рельсу, Сила трения, воспринимае-
мая внутренним рельсом, направлена внутрь кривой. В этом слу-
чае в формуле (9) перед fo следует брать знак плюс. Для кривых
участков пути, где происходит скольжение колеса по рельсу, ко-
эффициент трения скольжения принимают равным осредненной
величине 0,25. При движении в прямы^ участках пути между ко-
лесом и рельсом действуют силы псевдоскольжения (явление
крипа), зависящие от относительного скольжения. Значение ко-
эффициента трения при этом изменяется от 0 до 0,25. Направле-
ние сиЛы тренця, приложенной к рельсу, совпадает с направлени-
ем поперечного перемещения колеса в колее, т. е. в случае на-
бегания колеса на один рельс по другой р'ельсовой нити будут
действовать силы трения в ту же сторону, что и боковая сила по
первому рельсу. Поэтому в формуле (9) перед fo ,для прямых
участков следует брать знак минус.
Если принять значения входящих в формулу (9) параметров
такими же, как и при выводе критерия устойчивости пути’ по
нагрузкам на шпалу, то получим:
«2=-^- =1,38/ш+ °~f0.	(10)
* <
При изменении коэффициента трения шпалы по балласту от
0,45 до 0,60, коэффициента трения колеса по рельсу от 0 до 0,25
и при Ря» 15 тс получаем возможные пределы изменения допусти-
’ 111
Рйс. 6. Зависимости средних и наи-
’ больших боковых нагрузок-и их отио-
ш'ений к вертикальным нагрузкам от
скорости движения
Рис. 5. Экспериментальные зависимо-
сти коэффициента устойчивости рель-
со-шпальной решетки от скорости
движения:
/ — при воздействии электровозов ЧС2М;
2 — при воздействии электровоза б7Ет
мого значения аг =? 0,424-0,88. По формуле (2) критерий устойчи-
вости, принятый на ряде зарубежных дорог, при Р=15 тс равен
0,63, т. е. находится внутри возможных пределов изменения до-
пустимых значений аг, определенных по формуле (10). При ско-
ростях до 1'20 км/ч, как показывают опыт испытаний, и пересчеты
по формуле (7), устойчивость пути обеспечивается при значении
критерия 02=0,86.
Измерение горизонтальных и вертикальных нагрузок на рельс
при испытаниях электровоза ЧС2М проводили с помощью датчи-

ков, наклеенных на шейку рельса на протяжении 25-метрового
звена. При наибольшей допустимой скорости движения электро-
воза по условиям бокового воздействия 170 км/ч боковая нагрузка
на рельс составляла 10,3 тс (рис. 6), а коэффициент аг=0,7. По
формуле (10) такое значение аг получается при коэффициентах
/ш и /о, равных 0,6 и 0,20, что соответствует условиям опыта. При-
нимая относительное скольжение в первом приближении пропор-
ционально углу, образованному продольной осью пути и каса-
тельными к траектории движения колесной пары, и произве-
дя кусочно-линейную аппроксимацию зависимости коэффициен-
112
та трения от относительного скольжения, получим при угле набе-
гания примерно 10-10—3 рад (»= 1704-180 км/ч) /о=О,2О.
По формуле (7) при ai=l,10, P=15 тс для скорости движе-
ния 170 км/ч получаем Уб=Ю,3 тс, что совпадает с эксперимен-
тальным значением Уб (см. рис. 6). В этом случае аг=0,68, что
близко к экспериментальному значению [az]=0,7.
утак, анализ экспериментальных данных нагрузок на рельс
и на шпалу при скоростях движения, сопровождающихся оста-
точными деформациями пути в плане, позволяет установить
критерий устойчивости пути поперечному сдвигу при высоких
скоростях движения. В частности, устойчивость стабилизирован-
ного пути с рельсами Р50, деревянными шпалами (1840 шт/км)
и на щебеночном балласте обеспечивается при соблюдении усло-
вия (сМ 170 км/ч):
“-<(1,10];
(П)
Y
Q2=—<[0,70].
Для определения коэффициентов устойчивости пути ai и аг
при более высоких скоростях движения воспользуемся зависи-
мостями рис. 1 и 2.
Как уже указывалось, повышение скорости движения вызы--
вает снижение коэффициента удельного сцепления и угла внут-
реннего трения щебня.
Эстраполируя зависимости на графиках рис. 1 и 2, получим
в первом приближении снижение характеристик сопротивления
рельсо-шпальной решетки поперечному сдвигу при повышении
скорости от 170 до 200 км/ч на 5%, т. е. ai^(l,05] для скорости
200.км/ч или аг^(0,67].
Полученные значения допускаемых боковых нагрузок на шпа-
лу при высоких-скоростях движения меньше существующего до-
пускаемого значения 1,40 при Скорости 170 км/ч на 21,4%, при
скорости 200 км/ч — на 25 %.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие
выводы.
1.	Увеличение скоростей движения поездов приводит к сниже-
нию сил сопротивления рельсо-шпальной решетки поперечному
сдвигу по балласту.
2.	Устойчивость пути в плане наряду с отношением горизон-
тальных и вертикальных нагрузок рельса на шпалу определяет
отношение нагрузок на рельс, методика измерения которых в
настоящее.время разработана достаточно хорошо.
3.	При скоростях движения до 120 км/ч критерии устойчи-
вости достаточно стабилизированного пути в плане рекоменду-
ются: по соотношению нагрузок на шпалу 1,40 и на рельс 0,86.
113
При скоростях движения в прямых участках свыше 120 км/ч
критерии устойчивости пути в плане должны быть снижены. В
частности, при скорости 200 км/ч следует принимать на пути с
рельсами Р50 на деревянных шпалах при щебеночном балласте
Соотношение горизонтальных и вертикальных нагрузок на шпалу
1,05 и на рельс 0,67.
4.	Установленные критерии являются ориентировочным!! и
требуют дальнейшего уточнения и более широкой эксперимен-
тальной проверки. Необходимо, в частности,, экспериментальное
уточнение коэффициентов трения шпал по балласту /ш, коэффи-
циентов треиия колеса по рельсу /о, установление зависимостей
характеристик сопротивления пути сдвигу от ускорений.-
Инж. Г. И. МАТУСОВСКИИ
ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ВКАТЫВАНИЯ КОЛЕСА ГРЕБНЕМ
НА РЕЛЬС В ПУТИ, ИМЕЮЩЕМ.НЕРОВНОСТИ
Оценка устойчивости движения колеса в рельсовой колее,
исходя из условия обеспечения отсутствия вкатывания на рельс
является одной из важнейших при установлении безопасных ско-
ростей движения подвижного состава.
В [1], кроме оценки устойчивости по значениям сил, предлага-
лось сравнить путь у, пройденный колесом после начала вполза-
ния гребнем на рельс, с некоторой допустимой величиной смеще-
ния Ь, Если у меньше Ь, то безопасность обеспечена, в противном
случае возможен сход колеса с рельса. Однако путь определяли
исходя из предположения, что колесо движется по отрезку пря-
мой, являющейся продолжением направления'подхода колеса к
рельсу. Хейман отмечает, что в действительности траектория бу-
дет, вероятна, иметь криволинейный' вид, но методов расчета
траектории не приводит. В ряде работ [2] траекторию определяли
с учетом качения колеса w. В [3] было предложено при расчете
траектории колеса, кроме качения, учитывать так же поперечное
скольжение. Был использован прием усреднения скольжений.
В [4] учитывали действи-
тельные значения продольных,
угловых v и поперечных сколь-
жений и.
В настоящей статье описа-
ны теоретический способ оцен-
ки устойчивости колеса при
движении в рельсовой колее,
имеющей неровности на рель-
совых нитях, эксперимен-
тальный Способ исследования
Рис. 1. Неровности рельсовых нитей
и траектория колеса
114
положения колеса относительно рельса, а также эксперимен-
тально-теоретический способ определения кулонова коэффици-
ента трения скольжения при вкатывании колеса гребнем на
рельс.
. Пусть колесо набегает на рельс с горизонтальной неровно-
стью rni(x) по траектории у(х) (рис. 1). Смещение колеса отно-
сительно канта рельса £=у—mi.
Так как y=w-\-u-\-v, то.
(1)
Если неровность, на второй рельсовой нити не учитывать, то
„ Ao+ffotg61 etg₽-f-(£+/ni)tga	znitga
ф"=— -----------------------= —d0—------------.	(2)
«г0	sr0	sr0
Подставив выражение (2) в (1), получаем уравнение
£"+ХЧ=и"+<р"-т1"-d0—(3)
sr0
Решение уравнения (3) будет иметь вид, аналогичный полу-
ченному в [4} для абсолютно ровного рельса
е=~т- (ff(g)sinX(x—(7)4ty+xosinXx).	(4)
л b	•
Для рельсовой колеи с неровностью mt на одной рельсовой
нити из выражения (2):
,	„	. mitga	/с.
ftx)=u"+<P —mf—do----------.	(5)
'	«Го
В уравнениях (2) — (5):
1 Г tgp+tga .
У «г0
Ao+yotga t dv
sro	dx ’
— значение первой производной по х от g в
точке начала набегания х=0;
Р, а —углы наклона гребня и бандажа;
s — ширина колеи;
Го — радиус колеса по кругу катания;
йо — подъем набегающего колеса в начальный момент каса-
ния гребня с рельсом;
Уо — поперечное перемещение колеса от точки касания кру-
га катания с рельсом до начала набегания гребня.
115
Покажем, как определять текущие величины и", необходимые
для нахождения g по формуле (4).
Из выражения [4]:
a^e/cosp;	(6)
к w/G ’	' '
с— £)3 N~3 ,	(8)
3(1—a)p£g	с	’
где D=------—-----;	/=—;	(О )
4itG  g
G — модуль упругости при сдвиге.
Подставив выражения (7) и (8) в (6), получим
и”=А N3—- +
,4 .	ч	dN
dx '	-1 dx
3N 3
(9)
В выражении (9): '
3p?Fgcosfi
д— 2
r.GD3
(9')
(9")
Входящие в формулы (7), (8') и (9*) константы зависят от
упругих характеристик и геометрической формы контактирующих
тел (колеса и рельса);
сила Fx действует вдоль оси х, сила FK — в плоскости контакт-
ной площадки колеса и рельса.
Величина т, характеризующая проскальзывание, определяет-
ся из функциональной зависимости между величинами f и т
(рис. 2):
(Ю)
116
Из рис. 3 следует:
FK=zF vcos$—fLsinB; 1
(11)
Ж-FySinp b^zCOsp, J
где N — нормальная сила, действующая перпендикулярно кон-!
тактной площадке;
Fy, Fg— горизонтальная и вертикальная силы;
р,— коэффициент трения скольжения.
.Если влияние продольной силы Fx не учитывать, то <р'=0, а
выражение (9) примет вид:	х
u"=Atf з|
dx df х dN
df dx 3N dx.
(12)
Итак, для определения и" при любом х по формуле (12) из вы-
ражения (10) находим f, из зависимости между f и т
dx
(см. рис. 2)—т и , из (11) — N. Подставив найденные зна-
чения в (12), определяем и" при любом х. Если и", х<> и неровности
заданы, то нахождение смещения колёса “ относительно канта
рельса £ по формуле (4) не вызовет трудностей.
Для экспериментального изучения смещений колеса при вка-
тывании на рельс, включая определение углов набегания хо и
коэффициентов трения скольжения р,, во время испытаний под-
вижного состава в ЦНИИ МПС использовали специальные
устройства.
Для определения сил, приложенных к контактной площадке,
используют такие устройства, как «схемы Шлюмпфа» на рельсе,
тензометрические колесные пары и т. п.
Для определения положения колеса относительно рельса
нами применены устройства для определения вертикальных,
и т
117
Рис. 4. Схема измерения угла пово-
рота и перемещения колеса относи-
тельно рельса .
угловых и поперечных пере-
мещений колеса относитель-'
но рельса на базе «прибора
для измерения перемещений»
[5]. Для определения угло-
вых и поперечных перемеще-
,ний колеса были использо-
ваны два прибора, располо-
женные на равном расстоя-,
нии;вдоль рельса от места .
контакта с колесом. Корпу-
са приборов жестко связаны
с корпусом буксы, а их движкй упираются в рельс сбоку. На
каждом приборе имеется по два Тензодатчика. Для измерения
угловых перемещений собирают полумост из двух датчиков, взя-.!
тых с обоих приборов и установленных ’ так, 4to при смещении
колеса в одну сторону устройство будет давать разность показа-
ний двух приборов. При измерении поперечных перемещений
полумостовая схема дает сумму показаний двух приборов. Угол
поворота колеса относительно рельса в точке х (рис. 4) опреде-
лится по формуле
	 У1р—Шп	г
„	7_Г1	~урх •
Здесь Урх—т1х— ордината неровности в точке х;
yip, yip — поперечные .координаты рельса в точке ка-
сания соответственно 1-го и 2-го приборов;
//in; У^а — поперечное перемещение относительно
рельса, измеренное соответственно 1-м и
2-м приборами;
Zi—расстояние между приборами;
и, -dyp*
ypx~~dT
Для абсолютно ровного рельса
*	7=«1н_,	(1S*)
т.’ е. угол поворота пропорционален (в масштабе 1/Zi) показа-
ниям первой схемы, дающей разность показаний приборов.
Поперечные перемещения ух в точке х относительно рельса
(см. рис. 4):
(13)
(14)
.Ух=----------—--Урх+Уо-6.
где у0-б — поперечное перемещение оси относительно буксы {в
буксовом подшипнике измеряется самостоятельно).
Если рельс абсолютно ровный, а зазоры в подшипниках
малы, то ,	.. I
У1п+1/2п	z 1И А
Ух~---2----’	‘	"	(14)
1
118
т. е. значение ух пропорционально показаниям 2-й схемы, вы»
полняющей суммирование.
•Величину ха можно определять либо по формуле
_ft| _*™1	'	(15)
dx |*=о dx х=о dx |х=о ,
либо приближенно
• *0=1.	(159
В формуле (159 не учитывается влияние момента, проворачи-
вающего Околесную пару относительно вертикальной оси.
Для определения вертикальных перемещений колеса отно-
сительно рельса на равном расстояний от их места контакта
вдоль рельса были расположёны еще два прибора,, датчики ко-
торых были соединены в полумостовую схему суммирования..
Движки этах приборов упирались сверху в головку рельса. Вер-
тикальный подъем колеса в точке 1
zin+zip-f-zan+zap	Zlfil
zx--------------“zpjr>
где zln, z2n — вертикальное перемещение относительно рельса,
замеренное соответственно 1-ми 2-м приборами;
Zjp, z2p, 2Рх—вертикальные координаты рельса в точках каса-
ния соответственно 1-го и 2-го приборов и в
точке х.	*
Устройства, описанные выше, могут применяться как само-
стоятельно для контроля за положением колесной пары относи-
тельно рельса, так и для специальных исследований. Их при-
менялщ в частности, для исследования перемещения колес при
испытаниях в ЦНИИ МПС электровозов 57ЕГ до скорости
200 км/ч, ЧС4 — до скорости 170 км/ч. Все три устройства приме-
няли при испытаниях грузовых вагонов на тележках МТ-50, про-
водимых ЦНИИ МПС в 1975 г. с целью анализа возможности
поднятия скорости этих вагонов от 80 до 90 км/ч. Созданные в
этих испытаниях под руководством д-ра техн, наук А. Я. Когана
вертикальные и горизонтальные неровности имели синусо-
идальный вид
2рх~ Asinwx.	(17)
Вертикальные координаты рельса в точках касания
zip=Asinco^x—(179
z2p=4zin<^ х-|- —	’ z (17'9
где 7г—расстояние между движками приборов, измеряющих
вертикальные перемещения;
А — амплитуда неровности.
119
(18)
Рис. 5. Зависимость Jmax(10'
120
Величина <о=2л/£ (здесь L — длина неровности),
С учетом формул (17), (17') и 17") выражение (16) для сину-
соидальной неровности примет вид
Zln+Z2n . .	/ Е . \
гх=-------—ДбШшх I cos—ш— II.
Для имевших место при испытаниях вагонов на тележках
МТ-50 вертикальных неровностей с амплитудой 8 мм, длиной
6,6 м и расстоянием между приборами 156 см
, гх= " +0,21sin0,0096x, где z ,— В СМ.
Z	**
Величина 0,21sin0,0096x является поправкой к показаниям при-
боров (Зщ + ztn)/2 , вызванной отстояние^ приборов от точки
контакта.	1
Для наименьшего при испытаниях соотношения вертикальной
и горизонтальной сил подъем составил 4,4 мм (2,54 по горизонта-
- ли) при угле хо=О,007122. Для этого случая расчетно-экспери-
ментальным способом был определен коэффициент трения сколь-
жения ц.
Суть этого способа заключается в следующем. Из эксперимен-
та берут угол хо и осциллограммы вертикальных и горизонталь-
ных сил, затем задаются произвольным коэффициентом трения
скольжения р и по формуле (4) -определяют величины g. Наи-
большее значение g для данного ц наносят на планшете gmax—Ц-
Аналогично находят и строят g для других значений р. По-
лученный таким образом график представлен на рис. 5.
Проведя горизонталь gmax=2,54 мм и опустив перпендику-
ляр, находим, что коэффициент трения скольжения состав-
лял 0,15.
Если статистическое распределение углов хои коэффициентов
трения скольжения при вкатывании колеса на рельс известно из
^Предыдущих испытаний, то в
последующих испытаниях
можно, пользуясь значения-
ми сил в контакте, оценй-
• вать, обеспечивается ли без-
опасность движения исходя
из условия g(x)<b, т. е. не-
обходимо, чтобы всегда сме-
щение колеса при вкатыва-
нии на рельс было меньше
допустимого значения. При
этом уже не будет необходи-
мости заниматься довольно
сложными и трудоемкими
измерениями положения ко-
леса относительно рельса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Хейман X. Направление железнодорожных экипажей рельсовой
колеей. М., Трансжелдориздат, 1957, с. 337—344.
2.	М е д е л ь Б. В. Взаимодействие электровоза и пути. М., Трансжел-
дориздат, 1956, с. 246—247.
3.	В е р и г о М. Ф., К о г а и А. Я. Об устойчивости движения колеса
по рельсу. — «Вестиик Всесоюз. иауч.-исслед. ии-та ж.-д. траисп.», 1965, № 4,
с. 3—7.
4.	Матусовский Г. И., Когаи А. Я. Траектория движения коле-
са при вкатывании его на рельс. (Труды Всесоюз. иауч.-исслед. ин-та ж.-д.
трансп., вып. 542). М., «Транспорт», 1975, с. 148—155. — В кн.: «Динамические
качества'и воздействие на путь локомотивов».
5.	Матусовский Г. И. Прибор для измерения перемещений. Авторское
свидетельство № 267149. «Открытия. Изобретения. Пром, образцы. Товарные
знаки», 1970, № 12, с. 109.
Канд. техн, наук В. А. МОЛОДИКОВ
О ВОЗМОЖНЫХ ПУТЯХ УВЕЛИЧЕНИЯ НАГРУЗОК,
ВОЗНИКАЮЩИХ В КОНТАКТАХ КОЛЕС ЛОКОМОТИВОВ
С РЕЛЬСАМИ
Для обеспечения перевозок народнохозяйственных грузов и
пассажиров непрерывно увеличиваются веса поездов и воз-
растают скорости их вождения.
Увеличение весовых норм поездов по сети железных дорог не-
возможно без увеличения погонных нагрузок и реализации
наилучших условий сцепления локомотивных колес с рельсами,
позволяющих увеличивать силу тяги при сохранении или увели-
чении нагрузок от колес на рельсы.
Однако все время увеличивать осевые нагрузки и сцепление
колес с рельсами невозможно из-за постоянно подстерегаемой
«опасности» превзойти пределы: в первом случае — контактной
выносливости материала контактируемой пары в колесе или
рельсе или в обоих вместе; во втором — сцепления колес с
рельсами.
Возможность превзойти предел контактной выносливости ма-
териалов контактируемых пар разделяет их как бы на две груп-
пы. К первой группе следует отнести те контактируемые пары, у
которых исходные материалы не ухудшают свои свойства в про-
цессе контактирования в условиях эксплуатации на линии, а
предел их контактной выносливости имеет от сечения к сечению
как бы континуумное состояние.
Ко второй группе следует отнести те контактируемые пары, у
которых свойства исходного материала контактируемых пар
121
изменяются в сторону ухудшения, т. е. снижается предел их кон-
тактной выносливости, причем ухудшение свойств исходных ма-
териалов происходит не континуумно, а в Отдельных местах, ко-
лесных бандажей или рельсов, например, по причинам, завися-
щим от условий эксплуатации, которые возникают на линии при
контактном взаимодействии колес с рельсами. К такого рода
явлениям относятся, например, боксования колес на рельсах при
трогании поездов с места или при ведении поезда на затяжных
подъемах.
В местах боксования, как правило, в дальнейшем и происхо-
дят контактные разрушения поверхности катания рельса, вызы-
вающие их замену. Обусловлено это тем, что во время боксования
рельсовые площадки контактирования подвергаются большим
температурным воздействиям, чем колесные. Температурные
воздействия вызывают уменьшение предела контактной выносли-
вости материала рельсов в зоне контактирований при боксо-
вании.
В разнообразных условиях работы нашего железнбдорожного
транспорта прежде всего необходимо разрешать вопросы, связан-
ные с контактной выносливостью металла контактируемых пар
колесо-рельс. Решение этих вопросов позволит увеличить про-
возную способность железнодорожного транспорта.
Однако проблемы, связанные с повышением осевых нагрузок,
необходимо разрешать уже сейчас и в возможно короткие сроки,
с достаточной для практических целей точностью.
Контактным взаимодействиям пар колесо-рельс посвящен
ряд работ выдающегося ученого Н. М. Беляева [1]. Тем не менее
эта проблема и"сейчас сдерживает широкое внедрение высоких
нагрузок [2].
Создавая теорию, Н. М. Беляев, как и’ выдающийся ученый
Г. Герц, начал разрешать вопросы контактирования при стати-
ческом приложении нагрузок. Однако простое применение теоре-
тических исследований Н. М. Беляева и Г. Герца к контакти-
руемым парам колесо-рельс — задача не простая из-за неопреде-
ленности геометрических форм и положений при контактирова-
нии пар колесо-рельс. В связи с этим необходимо изучить харак-
тер их взаимодействия при контактировании вначале в статике, а
затем1 перейти к условиям при движении. Задача эта безусловно
сложна и прежде всего в экспериментальном смысле. А если
учесть, что ее необходимо решать быстро, для широкого практи-
ческого применения с количественной оценкой, то сложность
этой задачи возрастает во много раз. Поэтому решать вопросы
увеличения осевых нагрузок необходимо совместными усилиями
прежде всего специалистов металловедов, локомотивщиков, ва-
гонников и путейцев. Это обусловлено тем, что в процессе взаимо-
действия материал контактируемых пар колесо-рельс, как бы
•взаимопроникая друг в друга, составляет единую проблему, со
всеми специфическими различиями.
I2i
Уже сейчас при создании локомотивов с повышенной осерой
нагрузкой [3], большегрузных вагонов и новых конструкций верх-
него строения пути многие расчеты на прочность невозможны
без знания контактных давлений и фактических площадей кон-
тактирования. Тем не менее о площадках контактирования колес
с рельсом при взаимодействии известно очень немногое и часто
приходится лишь строить догадки о форме и размерах контакт-
ной площадки при всем многообразии возможных форм износа'и
взаимного расположения контактируемых в эксплуатации тел.
По вопросам взаимодействия при контактировании колес с рель-
сами опубликовано очень мало работ.	/
Однако большая сложность этой проблемы не должна пугать
при решении чисто практических задач, связанных с вопросами
непосредственного установления контактной прочности и путями
ее увеличения.
С некоторыми аспектами экспериментального исследования
вопросов, связанных с контактированием .колеса и рельса, уже
можно поделиться и тем более, что применяемые методы позво-
ляют с Погрешностью не более 1 % определить контурную пло-
щадь статически контактируемых тел и затем перейти к контак-
тированию в динамике.
Экспериментальное определение местных площадей контакта
контактируемых пар колесо-рельс. Излагаемый ниже метод опре-
деления контактной площади довольно прост и широко досту-
пен в применении без порчи поверхностей контактируемых
тел [4, 5].	t
Впервые излагаемый метод был применен автором в начале
пятидесятых годов в связи с решением прочностных и контакт-
ных задач в зубчатых передачах при переходе на косозубое за-
цепление, а в последующем при исследовании боковых колеба-
ний электроподвижного состава [6]. В обоих случаях приходилось
определять контактные площади в реальных твердых телах, в
реальных условиях их контактирования в неизношенном и изно-
шенном состояниях рабочих поверхностей под действием статиче-
ской нагрузки.
Для установления геометрических форм и размеров контур-
ных площадок использовался обычный и известный в частностях
метод передачи давления от одного тела к. другому через под-
ложку. «	*
В качестве подложки-датчика использовались простые мате-
риалы: миллиметровая бумага, удобная для ускорения и просто-
ты подсчета размеров отпечатка и контурной площади, и копиро-
вальная бумага, имеющая малую толщину и дающая хорошие
отпечатки контурных площадей. Для получения отпечатков кон-
тактируемой пары колесо-рельс колесо локомотива приподнима-
лось над головкой рельса на 1—2 мм и затем опускалось на под-
ложку в зазоре между колесом и рельсом. Колесо необходимо
123
Рис. 1. Контактные отпечатки у бан-
дажей без проката (а) и с прокатом
(бив):
I—VI — номера колесных пар
9 <£? Ж" W
Рис. 2. Контактные отпечатки у
ВЛ10-1110 у бандажей без про-
ката (а) и с прокатом (б)
опускать и поднимать таким образом, чтобы исключались его
сдвиги или повороты на рельсе, а на подложке полностью распо-
лагалась площадь контакта.
У одной и той же контактируемой пары колесо-рельс отпечат-
ки снимались по 2—3 раза без изменения их взаимного располо-
жения. Полученные таким образом отпечатки для колес локо-
мотивов, контактировавших с рельсом* Р50, приведены на
рис. 1—3.
Геометрические параметры, продольные и поперечные раз-
меры и площади отпечатков имеют большие размеры, чем сама
контурная площадь контактируемых в это время тел. Обуслов-
лено это тем, что материал подложки-датчика не представляет
собой абсолютно жесткое тело, а под действием нагрузки уплот-
няется >и деформируется как в местах непосредственного контак-
тирования, так и в близлежащих, а этим никак нельзя прене-
124
брегать, ибо это свойство материала подложки и приводит к
увеличению площади контактирования. В этом легко можно убе-
диться из рассмотрения рис. 4, на котором подложка показана в
разрезе. Участки АВ и CD — элементы зоны дополнительного
прилегания подложки к контактируемому телу за счет уплотне-
ния ее материала без восприятия и передачи каких-либо значи-
тельных нагрузок, но с условиями, увеличивающими площадь
отпечатка контактируемых тел; ВС — элементы зоны непосред-
ственного контакГнрования через подложку, т. е. место уплот-
ненного материала подложки, под действием вертикальной на-
грузки между контактируемыми. телами; Н — толщина подлож-
ки в недеформированном состоянии; (Н—б)—толщина под-
ложки в месте непосредственной передачи нагрузки через под-
ложку при контактировании тел.
Явление увеличения площади контакта оказалось незамечен-
ным в исследованиях С. М. Куценко (7] и В. Линца [8]. Что касает-
ся самих контурных площадей, то их размеры определяются с
помощью полученных отпечатков и использования следующих
физических свойств подложки-датчика:
1) бумага-подложка увеличивает свою прозрачность в местах
воздействия на нее нагрузок. Под большим давлением бумага
из совершенно непрозрачного состояния переходит в новое со-
стояние— прозрачное, как чистейшее стекло. Степень перехода,
прозрачности, зависит от бумаги и действующей на нее нагрузки;
2) после снятия нагрузки
подложка в местах непосред-
ственной передачи нагрузки
от контактируемых тел оста-
ется той толщины, которую
она имела под нагрузкой без
учета величин второго по-
рядка малости.
Первое указанное свойст-
во бумаги как подложки-
датчика позволило прямым
путем определить необходи-
мые размеры контурной
площади, поскольку она не-
посредственно проявляется
при снятии отпечатков. Для
этого перед выполнением
экспериментов необходимо
лишь тщательно подобрать
желаемый материал, под-
ложки, на котором наиболее
четко выделялась бы кон-
турная площадь контактиру-
емых тел, а затем провести
Рис. 3. Контактные отпечатки у
ВЛ 10-603 у левых колес с прокатом
(а), то же после обточки (б); у пра-
вых колес после обточки (в)
125
необходимый эксперимент и
определить необходимые
геометрические параметры
контурной площади контак-
тируемых тел. На рис. 3 бе-
лой линией очерчена контур-
ная площадь, находящаяся
внутри отпечатка.
Второе рвойство бумаги
как подложки-датчика по-
зволило определить размеры
контурной площади расчет-
ным путем, но с помощью
полученных отпечатков и
измерений в них толщин Н
и (Н—6). Для этой цели по-
лученный в эксперименте отпечаток разбивается через промежут-
ки на'сечения и й них измеряют размеры (Л2>)/=2/тг/, затем по
ним вычисляют для этих же сечений величины
nz=j/ mz2—27?8 ;		(1)
где 7? — радиус колеса, контактируемого с рельсом, который не-
обходимо знать перед вычислениями;
б=Я— (Н—б).	' ,
Толщины Н и (Н—б) подложки могут быть измерены, напри-
мер,, с помощью индикаторов, имеющих шкалу с ценой деления
0,001 или 0,002 мм. Зная величины 2п{ и Az, определяем контур-
ную площадь контактируемой пары

f nt+m+i
\ 2
Az-
(2)
Оба изложенных выше способа определения контурной пло-
щади являются вполне самостоятельными и взаимно дополняю-
щими друг друга. Они позволяют с достаточной для практичес-
ких целей точностью определить действительную контурную пло-
щадь контакта контактируемых тел. Контурные площади, изме-
ренные изложенными выше способами у локомотивов, имеющих
различные диаметры колес и номинальные нагрузки от колес на
рельсы, приведены в табл. 1 и 2. При этом тепловоз 2ТЭ116-008 и
электровозы ВЛ60-553 и ВЛ 10-603 имели значения номинальной
нагрузки от колес оси на рельсы 23 тс, а электровоз ВЛ10-1110
25 тс.
Зарубежные специалисты при решении подобных задач таю
же измеряли площадь контакта. Так, при нагрузке 13600 кгс на
колесо диаметром 1270 мм ими была определена площадь кон-
такта 258 мм2 (9].	.
126
Таблица I
t
Номер “ колесной пары'	Тепловоз 2ТЭП6-008 (прокат колес 2—3 мм)		Электровоз ВЛ60-553 (прокат колес 2—3,5 мм)		Электровоз ВЛ60-553 (без проката колес)	
	Площадь контакта, мм*	А	Площадь контакта, мм2	А	Площадь контакта, мм2	А
Ч I	388/183	34,0	510/280	31,5	189*/50	34,3
11	392/193	32,3	603/300	5б,о	490/210	31,8
III	370/185	31,7	660/360	37,0	510/220	31,3
IV	305/155	28,3	£65/310	35,2	407/205	30,5
V	433/215	33,7	235*/107*	47,8	440/230	31,3
VI	407/197	29,5	’ 413/223	39,5	430/245	34,0
Средние значения	—	31,6	—	37,8	—	32,2
Примечания. 1. В числителе — общая площадь отпечатка, в знаменате-
ле — контурная.
2.	У тепловоза 2ТЭ116 диаметр иеизношениого бандажа 1050 мм; у электровозов
ВЛ60 и ВЛ 10 диаметр иеизношениого бандажа 1250 мм.
3.	А — расстояние центра отпечатка от нерабочей боковой грани головки рельса.
4.	У колес, отмеченных звездочкой, гребни бандажей касались рабочей боковой
грани головки рельса и передавали боковую нагрузку.
Таблица 2
Номер колесной пары	Размеры контурных площадок при контактировании колес электровоза .	с рельсом, мм2				
	У' колес ВЛ 10-1110		У колес ВЛ10-603		
	до обточки	после обточкн	до обточкн	после обточки	
I	263 376	163 180	183 218	(210) 225	240 (210)
II	400 490	192 228	211 242	(170) 172	197 (169)
III	236 322	160 182	262 307	(211) 165	188 (217)
IV	423 531	226 266	195 236	(155) 210	227 (182)
V	222 287	180 203	—	—	—
VI	235 295	191 218	—/	—	—
VII	186 224	199 203	—	—	—
VIII	192 235	203 218	—	—	—
Средние значения	/ 269 345	189 212	213 251	(186) 193	213 (194)
	307	200	237	203	(190) ’
Примечание. Числа в* круглых скобках относятся к правым колесам.
127
Рассматривай приведенные размеры контурных площадей и
условия, в которых они были получены, приходим к следующим
кратким выводам.
1.	Форма площадей контакта в основном близка к эллипти-
ческой. Большие оси площадок (эллипсов) вдоль рельса при кон-
тактировании с колесом, имеющим неизношенные поверхности
катания, и поперек рельса при контактировании рельса с коле-
сом, имеющим изношенные поверхности катания.
2.	С увеличением износД поверхностей катания бандажей раз-
меры контурных площадей увеличиваются.
3.	Размеры контактных площадей больше у тех контактиру-
емых пар колесо-рельс, которые имеют большие диаметры колес
при прочих равных условиях.
4.	Контурная площадь контакта колеса с рельсом в значитель-
ной степени зависит от положения колеса на головке рельса, т. е.
от угла пересечения продольных осей колесной пары и рельса.
5.	Контурная площадь контакта больше у тех контактируе-
мых пар колесо-рельс, которые имеют наилучшее центрирование
колес на головке рельса. При этом контурная площадь умень-
шается по мере смещения контакта к боковой рабочей грани
рельса.
Для вычисления значений нормальных контактных напряже-
ний, возникающих в металле контактируемых пар, необходимо
определить нагрузки, которые воспринимаются контактируемыми
парами в процессе их взаимодействия.
Вертикальные наТрузки, воспринимаемые контактируемыми
парами в процессе взаимодействия. При взаимодействии колес
с рельсом в местах их контактирования обычно действуют дина-
мические силы, которые находятся в следующем соотношении со7
статической нагрузкой:
Рдр/^ст^+Кдо,	’	(3)
где РДр — динамическая нагрузка, передающаяся от колеса
к рельсу в движении;
Р ст — статическая нагрузка, передающаяся от колеса к рель-
су в состоянии покоя;
КдО — -коэффициент общего изменения статической нагрузки,
воспринимаемой рельсом от колеса;
/Сдо=Кдп ~Ь^ДН>
здесь Кдп — коэффициент изменения нагрузки за счет колебания
подрессоренных масс локомотива;	z
ЛДн — коэффициент изменения нагрузки в долях от стати-
ческой Рет, воспринимаемой рельсом от колеса за
счет колебаний неподрессоренной массы данной ко-
лесной пары.
128
В рассматриваемом вопросе нас интересуют наибольшие значения
нагрузок, которые воспринимаются рельсами от каждого колеса
локомотива. Многочисленными экспериментами, выполненными
в ЦНИИ МПС, установлено следующее.
1. Наибольшие значения вертикальной нагрузки, воспринима-
емой рельсом от колеса, за счет колебаний подрессоренных масс
локомотива находятся в пределах (0,354-0,55) от статической на-
грузки, т. е. Кдп=0,354-0,55.
2. Наибольшие значения вертикальных нагрузок, которые
воспринимаются рельсом и измерены с помощью тензодатчиков,
наклеенных на шейке рельса, находятся в пределах 1,6—1,8 от
статической нагрузки, т. е.
РдР= (1,64-1,8)7^.	(4)
Фраицузкие железные дороги при исследовании динамичес-
ких свойств электровозов серии ВоВо9200 [10] получили наиболь-
шее значение этой силы РДр= 1,76РСт при движении со скоростью
200 км/ч и Рдр= 1,65Рст при 160 км/ч. Эти данные показывают,
что рельсы воспринимают от колес локомотива вертикальные на-
грузки, которые могут быть вычислены после проведения дина-
мических ходовых испытаний по формулам:
Рдр=(1+Кжо)Рет’(1Ч-Кдп+Кда)РсТ;	(5)
Рдп^^лп-^ст»	(6)
Р^(Кяо-Кю)Р^КтР„.	(7)
♦	При Р„=пРн получаем Рю—КляпРя,	(8)
где Рн — иеподрессоренная нагрузка колесной пары, приходя-
щаяся «а колесо. Величина Кяя находится в прямой зависимости
от вертикальных ускорений, которые нелодрессоревная масса
колесной пары приобретает в процессе своего движения по не-
* ровностям верхнего строения пути, т. е.
(9)
где g=9,81 м/с2.
Наибольшие вертикальные ускорения /вн, вычисленные по ре-
зультатам приведенных выше исследований, следующие: у элек-
тровоза ВЛ 10 при движении со скоростью 120 км/ч/BH=l,2g м/с2
у электровоза ВоВ092О0 /вн=1,25£ м/с2 при 200 км/ч и
/пн=0,97 g м/с2 при 160 км/ч.
Знание величин Кдп и /вв позволяет нам определить наиболь-
шую вертикальную силу, которая воспринимается рельсом от ко-
5 Заказ № 3012	129
леса в зоне непосредственного контактирования, без проведений
каких-либо ее измерений в пути
^рМ1+*дп)РстЧ-^.-'	(Ю)
Нормальные напряжения, возникающие в материале контак-
тируемых пар колесо-рельс. Проведенными экспериментальны-
ми исследованиями установлено, что вертикальная нагрузка, ко-
торая воспринимается колесом от подрессоренных масс, в
основном изменяется с частотой 1,5—4 Гц. Такое плавное измене-
ние вертикальной нагрузки приводит к такому же плавному из-
менению контактной площади в зоне контактирования колеса с
рельсом. Иначе говоря,.можно с достаточно высокой достовер-
ностью утверждать, что контурная площадь изменяется пропор-
ционально изменению вертикальной нагрузки, воспринимаемой
рельсом и колесом за счет колебаний подрессоренных масс.
Однако этого нельзя сказать в отношении вертикальных на-
грузок, которые воспринимаются рельсом и колесом за счет ко-
лебаний неподрессоренных масс колесной пары. Колесные пары
локомотивов движутся по рельсовым нитям, имеющим большое
разнообразие неровностей как по длине, так и по амплитуде. Не
все они оказывают существенное влияние на неподрессоренные
маСсы, а следовательно,<и на дополнительное увеличение верти-
кальной нагрузки,, воспринимаемой рельсом и колесом от колеба-
ний неподрессоренных масс. В этом случае можно предположить,
что контурная площадь контакта не будет увеличиваться пропор-
ционально нагрузке, воспринимаемой рельсом и колесом от не-
подрессоренных масс. Экспериментальных данных, характеризу-
ющих изменение.контурной площади контакта колеса с рельсом
от действия сил различной продолжительности, как это имеет Мес-
то во время взаимодёйствия колеса с рельсом,, нет. В связи с этим
увеличение контурной площади в процессе взаимодействия коле-
са с рельсом будем характеризовать, коэффициентом 0, а увели-
чение нагрузки, приходящейся иа единицу контурной площади,—
коэффициентом а.
Коэффициенты а и 01 определяем по формулам:
а₽=(1+Кдо);
0=(1+Кдп+СКдн),
(Н)
(12)
где С—коэффициент, характеризующий увеличение контурной
площади от действия неподрессоренных масс колесной
лары.
Численное значение коэффициента С находится в пределах
0=СС<1. Наибольшие значения нормальных напряжений, возни-
130
кающих в контакте колеса с рельсом, определяем согласно теоре-
тическим исследованиям Н. М. Беляева и -изложенному выше:
где S — контурная площадь контакта.
Наибольшие нормальные напряжения, полученные расчетным
путем с использованием экспериментального Материала для элек-
тровозов ВЛ10-1110 и ВЛ10-603, приведены в табл. 3.
' Рассмотрев приведенные экспериментальные и расчетные дан-
ные, приходим к следующему:
наибольшие нормальные напряжения имеют место при кон-
тактировании неизношенных поверхностей бандажей;
износ бандажей приводит к значительному уменьшению наи-
больших нормальных напряжений, возникающих в материале
бандажей в центре площадки контакта;
Таблица 3
Поверхность катания бандажей	Нагрузка от колеса на рельс	Наибольшие нормальные напряжения в материале бандажей электровоза, кгс/мм»		
		при скоростях движения, км/ч		
		80	100	120
После обточки	Статическая Динамическая	106,4/100,6	97,5/92 106.3/101,1	107,5/101,4
После проката 1 мм	Статическая Динамическая	88,8/83,8 .	81,3/76,7 88,6/84,2	89,7/84,5
После проката 2—3 мм	Статическая Динамическая	71,0/67,0	65/61,3 70,9/67,3	71,7/67,6
Примечания. 1. В числителе — для электровоза ВЛ10-1110, в знаменателе —
для ВЛ10-603.	,	,
2. Наибольшие нормальные напряжения получены при /вн» равных соответствен-
но указанным скоростям 1,05g, 1,15g и 1,20g и C=d),5.	. .
осмотр поверхностей катания бандажей колесных пар испы-
танных электровозов не выявил каких-либо признаков, свиде-
тельствовавших о появлении питтингов, которые характеризуют
работу металла в зоне контактных напряжений, разрушающих
материал после определенного силового воздействия.
- О возможных путях увеличения осевых Нагрузок локомотива.
Увеличение провозной способности железнодорожного транспор-
та в настоящее время и в ближайшем будущем может быть осу-
ществлено за счет увеличения сцепного веса локомотивов, в том
числе за счет увеличения осевых нагрузок.
' Выбор оптимальных осевых нагрузок должен основываться на
технико-экономических расчетах. При сохранении качества при-
5*	131
меняемых материалов для бандажей и рельсов необходимо при-
нять все меры, чтобы наибольшие и наиболее часто повторя-
ющиеся нормальные напряжения в зоне «контакта колеса с рель-
сом при повышенных осевых нагрузках не «превышали имеющего-
ся уровня, который сейчас уже превышает длительную контактную
прочность рельсов. Этого можно и нужно достигнуть снижением
коэффициентов а и 0(см. формулы (11) и (12)], отражающих фи-
зическую сущность системы локомотив—путь, при взаимодейст-
вии на различных скоростях Движения локомотива. Практически
осуществить это возможно за счет следующих- мероприятий:
необходимо значительно уменьшить неподрессоренные массы
локомотивов. Нельзя иметь неподрессоренные массы колесных
пар та«кими, как это имеет место в указанных выше электровозах
[3,10];
«следует уменьшить динамическую восприимчивость локомоти-
ва как колебательной системы. Иначе говоря, необходимо иметь
такое рессорное подвешивание и такое содержание верхнего строе-
ния пути, чтобы коэффициент динамики Лдп был значительно ни-
же, чем у существующих. Нельзя допускать, чтобы локомотивы
(тем более с высокими колесными нагрузками) имели наиболь-
шие коэффициенты динамики Кдп= (0,54-0,6). Это вредно не
только для верхнего строения пути, но и для самого локомотива,
так как вызывает преждевременные ремонты;
необходимо применить новый профиль бандажей, «который со-
здавал бы благоприятные условия как по увеличению площадей
контакта в неизношенном и изношенном состоянии, так и по улуч-
шению плавности хода локомотива в прямых и кривых участках
пути. Одновременно новый профиль бандажей должен улучшать
центрирование колес, перекатывающихся но головкам рельсов.
Иначе говоря, при движении в прямых участках пути размахи
виляния колесных пар локомотива в рельсовой колее должны
быть меньшими, чем общий зазор между гребнями бандажей и
рабочими боковыми гранями головок правой и левой рельсовых
нитей;
необходимо выбрать такой диаметр колес, при котором с
учетом износов нормальные контактные напряжения не превос-
ходили бы допускаемых значений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Беляев Н. М. Труды по теории упругости и пластичности. ГИНТЛ,
М.,1957, с. 231-4260.
2.	В е р в г о М. Ф., Коган А. Я. Прогнозирование выхода рельсов
по дефектам контактно-усталОстного происхождения при изменении осевых
нагрузок локомотивов н Диаметров нк иолес. М., 1971, с. 15—20 (Труды
Всесоюз. заочного нн-та инженеров ж.-д. трансп., вып. 67).
3.	Фуфрянекий Н. А. Технические требования к магистра иьным ло-
комотивам с повышенной осевой нагрузкой. — «Железнодорожный транспорт»,
1972, № 5, с. 38—42.
132
4.	Исследование контактной прочности рельсов. 1962, с. 8—13 (Труды
Ленинградского нн-та инженеров ж.-д. трансп., вып. 187).
5.	Исследование контактной прочности рельсов н колес подвижного со-
става. Л., 1963, с. 10—11 (Труды Ленинградского ин-та инженеров ж.-д.
трансп., вып. 210).
6.	Молоднков В. А. Исследование боковых колебаний электропо-
ездов в зависимости от изменения конусности бандажа. М., с. 22—158 (Труды
Московского ин-та ж.-д. трансп., вып. 121).
7.	Куценко С. М. Экспериментальное исследование некоторых меха-
нических явлений, протекающих в точках опоры колес локомотива на рельсы.
Сборник статей № 2. Вопросы конструирования, расчета и испытания тепло-
возов. М., Машгнз, 1957, с. 50—67.
8.	Линц В.' Измеряет бумага.—«Наука н ЖнзНь». 1973, № 4, с. 32—34.
9.	И в е и с е И Д. и Каплан А. Некоторые проблемы взаимодействия
колес н рельса при высокоскоростном движении. — «Ежемесячный, бюллетень
МАЖК», с. 42—66.
10.	Магистральные электровозы. М„ «Машиностроение», 1967. 384 с.
СОДЕРЖАН И Е
Предисловие	................... 3
Львов А. А., Желнин Г. Г., Березовский А. М., . Захаров А. И.,
Вучетич И. И., Тейтель А. М., Ромен Ю. С., Завт Б. С., Ершков О; П.,
Карцев В. Я-, Соколов А. А., Степанова Н. Л., Бржезовский А. М.
Параметры лодйешивания электропоезда ЭР200 и результаты динами-
ческих (ходовых) и по воздействию на путь испытаний................. 4
Молодиков В. А., Желнин Г. Г., Андреев Г. Е. Динамические (хо-
довые) качества и воздействие на путь скоростного электровоза ЧС200	80
Молодиков В. А. Об измерении снл, воспринимаемых колесной
парой .............................................................102
Желнин Г. Г., Верхотин А. А., Шинкарев Б. С. Устойчивость рельсо-
шпальной решетки сдвигу при высоких скоростях движения .	.	106
Матусовский Г. И. Об исследовании вкатывания колеса гребнем
на рельс в пути, имеющем неровности................................114
Молодиков В. А. О возможных путях увеличения нагрузок, возни-
кающих в контактах колес локомотивов с рельсами....................121
Труды ЦНИИ, Bbiri. 592
Редактор И. А. Рогулева
Технический редактор Г. П. Головкина
Корректор О. Г. Голоцукова
Сдано в набор 23.06.78. Подписано к печати 15.08.78.
Т-13121.
Формат бумаги 60 х 901/<6, тип. № 2, гари, литературная, печать высокая.
Печ. л; 8,5, уч.-изд. л. 8,9. Тираж 1200 экз. Заказ тип. 3012. Цена 1 р. 30 к.
Изд. № 1K-4-1/5 № 9312.
Издательство «Транспорт», 107174, Москва, Басманный туп., 6а.
Типография издательства «Советская Кубань»,
350680, ГСП, г. Краснодар, улица имени Шаумяна, 106.
УДК 625.03:621.335.4
Параметры подвешивания электропоезда ЭР200 и
ских (ходовых) и по воздействию иа путьиспытаний, *-*•
результаты динамиче-
В кн.: Взаимодействие
пути и 'подвижного состава при 'высоких скоростях движения и при повышен»,
ных осевых нагрузках.-М., «Транспорт», 1978, с. 4—80 (Труды Всеооюз. иауч.4
исслед. ин-та ж.-д. трансп., вып. 592), Авт.: А. А. Львов, Г. Г. Желнин,
А. М. Березовский м др.
Изложены результаты экспериментальных И теоретических исследований
динамики и 'воздействия иа путь высокоскоростного электропоезда ЭР200:
Приведены основные динамические’показатели головного и моторного вагонов
электропоезда при движении-со скоростями до 200 км/ч по прямым и кривым
участкам пути скоростного полигона и Октябрьской железной дороги; силы;
действующие на путь и стрелочные переводы. Сделан анализ отступлений в
содержании пути и их влияния на динамические Показатели. Даны выводы по
динамическим качествам вагонов, показателям их воздействия на путь и стре-
лочные переводы, допускаемые скорости движения.
Ил. 30, табл. 21, список лит. 28 назв.
УДК 625.03.001.475
Динамические (ходдвые) качества и воздействие иа путь скоростного
электровоза ЧС200. Молрдйков В. А., Желнин Г. Г., Андреев Г. Е.«—
В ки.: Взаимодействие Пути и подвижного сост^иа при высоких скоростях
движения и при повышенных осевых "нагрузках. . М., «Транспорт», 1978,
с. 80—101 (Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж. д. трансп., вып. 592).
Приведены результаты путевых и динамических испытаний скоростных
электровозов ЧС200 и 57ЕГ, проведенных ЦНИИ МПС на участках пути ско-
ростного полигона и Октябрьской железной дорога. Дан - анализ состояния
пути на участке скоростных испытаний Октябрьской железной дороги и .влия-
ния отступлений пути в плане на динамические показатели.
Ил. 6, табл. 11, список лит. 5 назв.
УДК 625.2.001t;625.032.4
Об измерении сил, воспринимаемых колесной парой. Молодиков В. А.—
В кн.: Взаимодействие пути и подвижного состава ( при высоких скоростях
движения и при повышенных осевых нагрузках. М., «Транспорт», 1978,
с. 102—106 (Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-|д. трансп., вып. 592).
Рассмотрены достоинства и недостатки одного из способов, применяемых
при измерении рамных сил, воспринимаемых колесной парой, во время иссле-
дований динамических свойств локомотивов различных конструкций. Даны
рекомендации по его применению.
Ил. 1.
УДК 625.1:656.2.002.846
Устойчивость рельсо-шпальиой решетки сдвигу  при высоких скоростях
движения. Желнин Г. Г., Ве,рхотин А. А., Шинкарев Б. С.— В ки.:
Взаимодействие пути и подвижного состава при высоких скоростях движения
и повышенных осевых нагрузках. М., «Транспорт», 1978, с. 106—114 (Труды
Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп., вып. 592).
На основании анализа принятых «а советских и зарубежных железных
дорогах критериев устойчивости рельсо-шпальной .решетки и результатов ис-
следований новых высокоскоростных локомотивов предложено откорректиро-
вать численные значения этих критериев для скоростей более 160 км/ч. >
Ил. 6, табл. 1.	у'
УДК 625.032.3
Об исследовании вкатывания колеса гребнем на 'рельс в пути, имеющем
неровности, Матусовский Г. И.— В кн.: Взаимодействие пути и подвиж-
ного состава при высоких скоростях и при повышенных осевых нагрузках,
М., «Транспорт», 1978, с. 114—121 (Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д.
трансп., вып. 592).
Приведены теоретический способ оценки устойчивости колеса в пути,
имеющем неровности, экспериментальный способ исследования положения ко-
леса относительно рельса, а также . экспериментально-теоретический способ
определения кулонова коэффициента трения скольжения при вкатывании коле-
са на рельс.
Ил. 5, список лит. 3 иазв.
УДК 629.4.015:625.1.03
О возможных путях увеличения нагрузок, возникающих в контактах itoaec
локомотивов с рельсами. Молодиков В- А.—.В кн.: Взаимодействие пути
и подвижного состава при высоких скоростях движения и при повышенных
осевых нагрузках. М., «Транспорт», 1978, с. 121—133 (Труды Всесоюз' науч.-
исслед. ин-та ж.-д трансп., выл. 592).
Рассмотрены методы измерения контактных площадей при взаимодействии
. колес локомотивов с рельсами, а также пути возможного увеличения колесных
«нагрузок.
Ил. 4, табл. 3, список лит. 10 паев.
1 р. 30 к.
1руды ЦНИИ (Alic, ibr<5, uu.„.voJ, ч.. и-^^-и