Váha vlaku

Vzhledem k stále diskutovanému problému váhy vozu a jejího vlivu na bezpečnost proti vykolejení, zejména při použití dvojkolí s profilem kola podle NMRA RP25 (NEM 311.1 - byť není identická) jsem provedl několik testů s jízdou soupravy s váhou až 3220 g přes stanici Lipová Lázně. Délka soupravy byla nejvíce 3100 mm. Důvodem k provedení testů bylo potvrzení zda doporučené váhy vozů podle NEM jsou dostatečné pro bezpečnost vozidel proti vykolejení.
Na modulišti v klubu OstraMo jsme provedli před časem testovací jízdu se soupravou 20x Sgnss s celkovou délkou vlaku 4640 mm a váhou 1380 g.Tyto vozy byly vybaveny normálními dvojkolími dle NEM 311 s výškou okolku 1 mm. Dle doporučení NEM měla by váha vozu být 92 g, skutečná váha modelu s kontejnery byla pouze 69 g. Vozy byly vybaveny tovární kinematikou spřáhla. Se soupravou bylo projeto celé moduliště - nedošlo k vykolejení vozu. Tento příklad zde prezentuji pouze jako extrémní možnosti modelů
Při běžném provozu se tedy místy vyskytnou situace s extrémními soupravami, ale není dostatečný časový prostor k tomu, aby to bylo možné považovat za solidní test. A tak jsem se rozhodl přes víkend trochu "si poničit" svá vozidla.



[ hlavní strana ]

Váha vlaku, váhy vozů
© MC

Vzhledem k stále diskutovanému problému váhy vozu a jejího vlivu na bezpečnost proti vykolejení, zejména při použití dvojkolí s profilem kola podle NMRA RP25 (NEM 311.1 - byť není identická) jsem provedl několik testů s jízdou soupravy s váhou až 3220 g přes stanici Lipová Lázně. Délka soupravy byla nejvíce 3100 mm. Důvodem k provedení testů bylo potvrzení zda doporučené váhy vozů podle NEM jsou dostatečné pro bezpečnost vozidel proti vykolejení. Na modulišti v klubu OstraMo jsme provedli před časem testovací jízdu se soupravou 20x Sgnss s celkovou délkou vlaku 4640 mm a váhou 1380 g.Tyto vozy byly vybaveny normálními dvojkolími dle NEM 311 s výškou okolku 1 mm. Dle doporučení NEM měla by váha vozu být 92 g, skutečná váha modelu s kontejnery byla pouze 69 g. Vozy byly vybaveny tovární kinematikou spřáhla. Se soupravou bylo projeto celé moduliště - nedošlo k vykolejení vozu. Tento příklad zde prezentuji pouze jako extrémní možnosti modelů Při běžném provozu se tedy místy vyskytnou situace s extrémními soupravami, ale není dostatečný časový prostor k tomu, aby to bylo možné považovat za solidní test. A tak jsem se rozhodl přes víkend trochu "si poničit" svá vozidla.

Pro dosažení požadované váhy soupravy byly použity vozy Pao ložené závažím 575 g
Jak se testovalo Popis testované soupravy V testované soupravě délky 3100 mm bylo řazeno 20 vozů, z toho 10 čtyřnápravových a 10 dvounápravových, z toho 6 vozů za lokomotivou mělo dvojkolí s profilem kola RP25. Váha vozů celkem byla 1355 g. Tedy o cca 150 g vyšší než je doporučení NEM a cca 700 g nižší než je doporučení klubu Zababov. Extrémní vůz byl třetí za lokomotivou vůz Pa (Kleinmodellbahn) s váhou pouhých 42 g při délce 160 mm s funkční kinematikou. Postupně byla zvyšována váha soupravy nakládáním závaží na poslední vozy vlaku (Pao Bramos) na 2518 g a poslední testy byly s váhou soupravy 3220 g. Jako tažná vozidla byla použita lokomotiva ALCO S2 a jednou T478.3 bez bandáží na hnacích dvojkolí. Způsob rozjezdu byl tento - plynulý rozjezd s natažením soupravy (při nižších hmotnostech není nutné) a od cca 10 km/h (modelových) rozjezd na mezi adheze na cca 80 km/h (tedy otočení Freda na doraz a ať si s tím lokomotiva dělá co umí) a zastavení na cca 30 centimetrech s najetím soupravy do brzděné lokomotivy. Při zastavení byl zkoušen i druhý způsob - při 80 km/h nouzový stop na Fredu a souprava odtlačila lokomotivu se zastavenými koly ještě cca 10 cm, při vyšších hmotnostech soupravy i více. Testovací trasa Jízdy byly prováděny z koleje č. 2 ven ze stanice (přes zhlaví s dvěmi výhybkami - 2x odbočkou) do oblouku o poloměru 1730 mm, druhý pokus potom opačným směrem přes kolej č.6 přes 5 výhybek (3x do odbočky) a oblouk o poloměru 600 mm před točnou, tedy takové dvojité S. Výhyky byly zvoleny jako "kritická" místa pro možné vykolejení (při testech se tento předpoklad potvrdil). Byl přejížděn i spoj mezi díly stanice kde nejsou koleje kolmo přes hranu dílu. Použité kolejivo PECO Code 75. Provedená měření a teoretické údaje Měření odporu soupravy (valivý + odpor v hrotových ložiscích) Pro základní orientaci bylo provedeno změření jízdního odporu soupravy v na přímé koleji (pro jednoduchost je jízdní odpor uveden v gramech): při 1355 g byl odpor při rozjezdu cca 22 g - měrný odpor 16 ‰ při 2518 g byl odpor při rozjezdu cca 48 g - měrný odpor 19 ‰ při 3220 g byl odpor při rozjezdu cca 70 g - měrný odpor 22 ‰ - to již bylo na hranici adhezních možností ALCO S2 Vliv na jistou nelinearitu má zvyšování váhy soupravy pouze přitěžováním několika vozů. Měření síly nutné k "vytažení" vozu kolmo na osu koleje Bylo provedeno měření tahem za hák spřáhla kolmo na osu koleje ve vodorovné rovině u stojícícho vozu . Bylo zkoušeno několik vozů s dvojkolími s profilem RP25 ve váze od 42 g až po 68 g. Síla při které došlo k "přeskočení" okolku přes temeno kolejnice se pohyboval od 28 g do 46 g. Dodávám, že u žádného vozu nedošlo k převrácení. Toto měření bylo provedeno pouze s cílem stanovit, o jakou hodnotu tato síla přesahuje síly příčné v soupravě při jízdě. Příčná síla dosahuje maximálně čtvrtiny tažné síly - vlivem průjezdu obloukem nebo vybočením kulisy kinematiky. Vliv oblouku a stoupání Podle starší literatury (Železniční modelářství 1961 - Kotnauer/Maruna) byl empiricky stanoveny vlivy oblouku na odpor vozidla. Při poloměru 1000 mm je tento odpor cca 8 ‰ (zde bylo vzato do úvahy - menší drsnost povrchu dnešních dvojkolí i kolejnic). Tedy při váze soupravy 1000 g je odpor 8 g - tuto hodnotu musímu připočítat k základnímu odporu v příme koleji. Například souprava o váze 2000 g, bude mít základní jízdní odpor cca 40 g, na stoupání 30 ‰ přidáme 60 g a průjezd obloukem by přidal ještě dalších pár gramů. Jen součet základního a odporu ze stoupání již značně přesahuje trakční možnosti lokomotivy ALCO S2 - což je vhodný dárce pohonu např. pro lokomotivu řady T 466.2 neboli 742. Popis průběhu testu S každou zátěží bylo provedeno minimálně 10 jízd a měnilo se i postavení vozů s dvojkolími RP25 v čele soupravy. Včetně zastavování nouzovým stopem - nebylo prováděno u váhy 3220 g kde již hrozilo nebezpečí defektů na spřáhlech (zvukové efekty z oblasti spřáhel dávaly najevo, že jim tato hmotnost příliš nesvědčí). Nutno dodat, že zde nikde nebyl zmiňován zvýšený odpor sunuté soupravy. Zde se vozidla začínají příčit v kanále jízdní dráhy a dochází k zvýšení jízdního odporu. Prakticky se to projevilo tak, že rozjet nejtěžší sunutou soupravou bylo možné pouze s mírným prokluzem dvojkolí. Souprava 1355 g Rozjezd prováděn razantně na maximální výkon lokomotivy přímo z klidu až na cca 80 km/h modelových. Nedošlo k jedinému problému v soupravě. U vozů s kinematikou nedocházelo k vytažení kinematiky a jejímu vytočení mimo osu vozidel. Ani při zastavování nouzovým stopem nevznikly síly vedoucí k vytlačení vozidel. Souprava 2518 g Souprava rozjížděna s logikou těžkého vlaku - tedy natažení a "odlepení" a pak rozjezd co dá lokomotiva - otočení Freda na doraz. Zastavení s otočením Freda na nulu a nouzový stop. Ani u vozu s váhou 42 g - Pa Kleinmodellbahn nedošlo k vykolejení. Souprava 3220 g Souprava rozjížděna opět s logikou těžkého vlaku. Zde již při některých jízdách došlo k vyskočení podvozku vozu Pa - 42 g na srdcovce. Po dovážení o 29 g tedy na NEM normou doporučenou hmotnost již k těmto problémům nedošlo. Nutno dodat, že "odlepení" stojící soupravy již bylo na mezi adhezní možností lokomotivy, ale následující rozjezd již bez potíží. Možné závěry z testů Testy byly zaměřeny na stanovení vlivu těžké soupravy na chování vozů a jejich bezpečnosti proti vykolejení. Zaměřeno zejména na otázku zda zvyšování hmotnosti vozů přináší zvýšenou bezpečnost proti vykolejení. Tento názor nebyl potvrzen - i velmi lehké vozy 42 až 50 g se do váhy soupravy 2518 g nejevily jako problémové z hlediska jejich bezpečnosti proti vykolejení. Při váze vozů na úrovni doporučení NEM nebyly problémy se soupravou váhy 3220 g. Doporučení pro OstraMo Pro klub OstraMo doporučuji dovažovat vozy na úroveň doporučení NEM tj. na 0,4 g/mm délky vozu (toto doporučení již bylo dříve uvedeno). U těchto doporučených vah vozů je váha soupravy délky 3 metry na úrovni 1200 g a jízdní odpor při rozjezdu cca 20 g a v oblouku 1000 mm mi naroste o dalších cca 10 g. tedy bez použitého stoupání je hodnota jízdního odporu na hodnotě cca 30 g. Tato hodnota nevyvolává síly, které vytahují kinematiku a vytáčejí ji do stran (u dlouhch vozů kinematika zůstává + zkrácená šachtice) a nejsou zde hodnoty sil, které by vedly k vykolejení vozů s váhou na úrovni doporučení NEM. Názor k bezpečnosti proti vykolejení Dvounápravové modely vozů mají tuhý spodek vozu, čtyřbodové uložení (v ideálním případě). Při propadu jednoho kolejnicového pásu postavení přejde na tříbodové (zde se nijak neprojeví váha vozu k možnému kontaktu kola v místě propadu - spodek je tuhý, nepodajný!!!), při křížovém propadu k dvoubodovému - neurčitému uložení. Zde pak záleží na hodnotě propadu a v daném okamžiku na postavení vozu proti koleji. Je třeba si uvědomit, že okolek u RP25 má hodnotu 0,6 mm. A tak potřebný propad kolejnicového pásu kdy okolek již ztrácí vodící funkci je velmi malý. Na dvojkolí s profilem RP25 rovněž velmi nepříznivě působí jakékoliv přesazení kolejnic ve spojích - je to dáno tvarem okolku, stejně se tento tvar projeví při špatných rozměrových hodnotách vazby přídržnice - hrot srdcovky. Při těchto kolizích se váha vozu projeví kladně, ale asi nemá smysl nahrazovat defekty jízdní dráhy zvýšenou váhou vozu. U čtyřnápravového vozu s možností natočení podvozku v příčné rovině již váha vozu může sehrávat svoji roli. Zde váha vozu musí překonat odpor v uložení podvozku proti jeho naklonění v směru propadu kolejnicového pásu. Můj názor po provedených testech je takový, že zásadní vliv na bezpečnost proti vykolejení má kvalita jízdní dráhy - tedy položených kolejí, styky mezi moduly a použitých výhybek. Váha vozu se zásadním způsobem neprojevuje pokud se nejedná o hodnoty velmi daleko od doporučení NEM. Zvyšování váhy vozů zároveň zvyšuje jízdní odpor soupravy, příčné síly a podélné síly a tak nesehrává tu úlohu, která je očekávána.