По кривой без скрежета

Trelleborg

По кривой без скрежета

Гидравлическая букса Trelleborg для железнодорожных вагонов экономит энергию и деньги, а также помогает избежать скрежета на кривых участках дороги.

Прохождение поезда по изгибу дороги напоминает попытку вставить квадратный колышек в круглое отверстие - традиционно колёса подвижного состава и их оси устанавливаются жёстко под углом 90 градусов относительно друг друга: они созданы ехать прямо вперёд, поэтому им непросто ехать по поворотам. Новая разработка Trelleborg позволяет колёсам слегка уменьшать жёсткость, проходя через кривую.

«При движении на высокой скорости колёса должны стоять как можно более жёстко и прямо на своих осях, это нужно для стабильной и безопасной езды», - объясняет Рюдигер Хак, руководитель отдела инженерных решений для железнодорожного транспорта из Trelleborg Industrial Solutions. «Но когда вы едете по кривой, требуется, чтобы колёса изменяли своё направление вместе с изгибом пути».

Гидравлическая направляющая букса (или HALL, от немецких начальных букв) работает путём изменения продольной жесткости осей в тележке, позволяя колесу и оси варьировать в зависимости от различных условий работы. Это достигается за счёт того, что гидравлическая жидкость течёт между двумя полостями в узле через длинный узкий канал в соответствии с частотой вибрации оси.

При быстром движении по прямой частота вибрации в системе выше, - высокая частота предотвращает движение гидравлической жидкости через длинную узкую трубку между двумя полостями. Это делает систему жёсткой, колёса и ось неподвижно закреплены в тележке. При движении по кривой частота вибрации ниже и жидкость может двигаться по трубке между двумя полостями, позволяя колесу перемещаться в направлении движения.

Это даёт значительные преимущества: предотвращает скрежет колёс при прохождении крутого кривого участка пути. Скрежет - это признак того, что колёса создают очень высокие уровни трения. Это может привести к серьёзному повреждению как профилей колёс, так и рельс пути, и, возможно, потребует их регулярной перешлифовки и замены, вызывая затраты большого количества энергии.

Гидравлическая направляющая букса была разработана в 1997 году. Система проходила испытание на действующих пассажирских поездах в течение десяти лет, прежде чем была запущена в серийное производство в 2010 году.

«Железнодорожная отрасль очень консервативна, поэтому нам нужно было создать рынок для этого нового продукта - и это заняло много времени», - говорит Хак. Испытания проводились в двух регионах, где имелась практическая заинтересованность в повышении эффективности взаимодействия колёс и рельсов. 

«Первые испытания проводились в Швейцарии - у них много кривых на рельсовом пути из-за гор», - говорит Хак. «Затем мы продолжили испытания Великобритании, где ежедневная длина пути поезда, возможно, в три раза больше, чем в других странах. Поэтому британские железнодорожные операторы очень заинтересовались перспективами снижения износа». Обе страны также проводят политику дифференцированного ценообразования за использование путей, стимулируя использование подвижного состава, минимально воздействующего на дорогу.

Испытания оказались очень удачными. По оценке Trelleborg, если брать только энергетические затраты, система HALL сможет окупить себя за пять лет. А если добавить к этому экономию на обслуживание колёс, возврат инвестиций займёт всего 2,5 года; а если включить в расчёт расходы на содержание пути, это время сократится до 10-15 месяцев. Хак утверждает: «Если установить HALL для всего подвижного состава между Дрезденом и Нюрнбергом с расстоянием в 380 километров, в течение стандартного срока службы, равного восьми годам вы могли бы сэкономить более 20 гигаватт часов электроэнергии, что достаточно для годового снабжения электроэнергией города с населением в 11000 человек». 

Преимущество настолько велико, что когда-нибудь 80% всех новых междугородних пассажирских вагонов в Европе будут оснащены HALL. - "Но", говорит Хак, - реальный рынок переоснащается. HALL поставляется в различных размерах, чтобы его можно было просто насадить на ось, заменяя существующие буксы».

Оригинальные производители оборудования (OEM-производители) особенно ценят HALL, говорит Озлем Арслан, подразделение крупных клиентов Sales Global Key Accounts в Trelleborg Industrial Solutions в Велтене, недалеко от Берлина, Германия. «OEM-производители испытывают сильное давление на цену, но им также приходится думать о том, как продать поезд, учитывая затраты в течение всего срока его службы», - говорит он. «Именно здесь HALL может обеспечить преимущество благодаря экономии энергии и расходов на обслуживание колёс, - и если экономия на обслуживании путей отразится на дифференцированном ценообразовании за использование путей, аргумент станет ещё более убедительным».

Планируется выпустить новые версии HALL для грузовых вагонов и локомотивов, вес которых требует другого решения, и «HALL 2.0», как называет его Хак, будет включать в себя активное электронное управление. «В настоящее время система является пассивной», - говорит он. «В ней используется способность тележки автоматически поворачиваться на кривой, но жёсткость буксы означает, что положение колеса не является оптимальным.  HALL 2.0 будет активно управлять колёсами с помощью чувствительной электронной системы, управляемой GPS, рельсовым сканером и / или данными пути».

Но и здесь отрасль проявляет консерватизм. «Есть первые заинтересованные клиенты, но это может занять от 10 до 15 лет, прежде чем они начнут использовать такую, адаптивную систему», - говорит он.

Существующая система HALL, говорит Хак, основана на идее из автомобильной промышленности. «Такая же техника используется в подшипниках двигателя и коробки передач, когда автомобили работают мягко на холостом ходу и более жёстко при движении на скорости», - говорит он. «Это означает, что нам просто нужно адаптировать автомобильные компоненты».

Но применительно к железной дороге, HALL - это почти переворот в технике. Хак называет это «первой инновацией в конструкции тележки подвески за несколько десятилетий», что сопоставимо с шагом от пружин к пневматическим рессорам во вторичной подвеске». И он замечает: «Мы внесли небольшой вклад в то, чтобы показать, что железнодорожное машиностроение не так консервативно, как мы думали».




Дополнительная информация на сайте:
www.trelleborg.com/anti-vibration-solutions 



Эта статья перепечатана из журнала T-Time, выпускаемого Trelleborg. Чтобы скачать последний номер, перейдите по ссылке: www.trelleborg.com/t-time  


Пресс-сервис: Эта статья доступна на восьми языках. СМИ могут использовать эту статью в своих публикациях. Чтобы скачать статью и иллюстрации на различных языках, перейдите по ссылке: https://bamboo-contentpartner.com/ При воспроизведении информацию из этого выпуска, пожалуйста, указывайте наши контактные данные как: www.trelleborg.com.