Mazání hlavy kolejnice Top of Rail

• Foto

TECHNOLOGIE TOP OF RAIL

Velkou roli v kontaktu kola s kolejnicí hraje adheze neboli jinak řečeno přilnavost materiálu. Když je adheze příliš malá, tak je problém při brzdění, rozjezdu a samotné trakci – jak se lidově říká „klouže to“. Vysoká adheze však představuje i vysoké tření a z toho vyplývají vysoké pasivní odpory, které je nutno překonávat. Velké tření má za následek i větší opotřebení jak na běhounu kola a hlavy kolejnice, tak okolku kola a boční strany hlavy kolejnice (situace při průjezdu kolejovým obloukem). Zvýšené nerovnoměrné tření má za následek i doprovodnou zvukovou emisi, která je velmi nevhodná v urbanistických celcích, kde často dochází k opakovaným stížnostem na hlučnost dopravy od obyvatel žijících na sídlištích v těsné blízkosti tramvajové trati. Tyto negativní vlivy se snaží snížit aplikace modifikátoru tření pomocí systému Top of Rail. Základní myšlenka celé koncepce spočívá ve snaze o vytvoření přesné hodnoty tření, která je nejvýhodnější jak pro energeticky nenáročný provoz (nízký koeficient tření), tak pro zachování dostatečné adheze při brzdění či trakci. Díky použití modifikátoru tření za účelem pozitivního ovlivňování adheze v systémech Top of Rail lze dosáhnout následujících výhod:

• eliminace vzniku trhlin na hlavě kolejnice
• významné snížení akustické emise
• prodloužení životnosti kolejnic a kol – prodloužení intervalu mezi odstávkami za účelem přebroušení nebo výměny kolejnic
• redukce laterálních sil – snížení vlnkovitého opotřebení
• ochrana před korozí a erozí
• úspora finančních nákladů

Modifikátor tření má na rozdíl od mazacího tuku, který pouze snižuje tření, klíčový úkol a to snižovat a udržovat koeficient tření na určité předem stanovené hodnotě, při níž je koeficient tření poměrně malý, ale stále je zachována trakční a brzdící schopnost vozidla. Výrobců není na světě příliš mnoho v porovnání s výrobci maziv a olejů.

TYPY APLIKAČNÍCH ZAŘÍZENÍ MODIFIKÁTORŮ TŘENÍ

Systémy pro aplikaci modifikátorů tření existují ve dvou variantách. V první variantě je zařízení mobilní, tzn. umístěné na „palubě“ vozidla (tramvaje, lokomotivy), označované také jako on-board jednotka umožňující aplikaci modifikátoru tření na temeno kolejnice (tzv. Top of Rail) během jízdy vozidla na základě aktuálních provozních podmínek. Druhá varianta systému je stacionární, sloužící k aplikaci modifikátoru tření v jednom konkrétním problematickém úseku tratě.

Systém Top of Rail na bázi on-board jednotky je navržen jako modulární a je tedy možné ho po úpravách použít v různé zástavbě. Systém se sestává z několika základních (hlavních) komponent, které jsou na obr. 1.

Zařízení pracuje na principu nástřiku směsi modifikátoru tření se stlačeným vzduchem na styčné plochy hlavy kolejnice a kol tramvaje. Směs modifikátoru se vzduchem je vytvářena v agregátu a dále je vedena na podvozek kolejového vozidla (např. tramvaje), kde je rozdělena pomocí děliče směsi a aplikována dvojicí trysek na hlavu kolejnic. Zásobu tlakového vzduchu zajišťuje kompresorová stanice.

Systém je koncipován pro řízení z nadřazeného řídicího systému vozidla. Povel k mazání otevře pracovní ventil, kterým proudí vzduch přes redukční ventil na pneumatický píst mazacího přístroje a do směšovače. Pneumatické čerpadlo mazacího přístroje vytlačí do směšovače dávku modifikátoru a proudící vzduch ve směšovači strhne dávku modifikátoru. V dalším kroku mazací směs pokračuje do děliče a trysek, jejichž prostřednictvím je modifikátor tření nanesen na hlavu kolejnice. Po dobu mazání hlídá tlakový spínač dostatečný tlak směsi maziva se vzduchem. Pokud není dostatečný tlak směsi maziva se vzduchem na výstupu z agregátu, znamená to možnou poruchu systému (nefunkční kompresor, prasklá hadice apod.), systém se automaticky odstaví z provozu.

U systému Top of Rail na bázi off-board je proces mazání aktivován snímačem projíždějícího vozidla. Snímač vozidla detekuje jednotlivé projeté osy tramvaje a posílá signály do řídící jednotky, která ovládá chod čerpacího přístroje. Čerpací přístroj čerpá modifikátor hydraulickými hadicemi směrem k aplikačním lištám, které jsou umístěny symetricky na obou kolejnicích. Modifikátor tření je vytlačován na hlavu kolejnice přes otvory v horní části aplikační lišty.

Napájení systému je možné z el. sítě nebo pomocí solárního panelu z důvodu naprosté nezávislosti na trakčním vedení a el. síti. U této varianty se solárním panelem jsou dobíjeny akumulátory umístěné ve spodní části skříně.

Vývoj systémů pro Top of Rail aplikace směřuje k inteligentním automatickým adaptivním systémům řízení. Snahou on-board systémů je využít GPS signál pro orientaci na trati a predikci tvaru a sklonu trati. Některé on-board systémy již tento signál využívají a spolehlivě tak dokáží s předstihem (díky predikci) aplikovat modifikátor tření do kontaktu kola s kolejnicí v místech, kde dochází k velkému tření, např. v kolejových obloucích s malým poloměrem. Tímto se zvyšuje účinnost zařízení a snižuje se spotřeba modifikátoru tření.

U off-board systémů se v určitých vhodných případech používá i varianta uspořádání, která neobsahuje aplikační lištu, ale modifikátor tření se aplikuje přímo do valivého kontaktu pomocí otvorů vrtaných skrz kolejnici.

Dávkování je zpravidla spouštěno v pravidelných časových intervalech nebo po průjezdu pevně stanoveného počtu vozů, resp. dvojkolí. Pro přesné řízení adheze u off-board systémů je trendem zohlednit aktuální klimatické podmínky. Při snížené adhezi vlivem vlhkosti, teploty anebo kvůli výskytu biologických kontaminantů se potřebné
aplikované množství modifikátoru tření mění. 

Top-of-Rail Lubrication
With the ever-increasing need for travelling and logistics, the demands for rail transport have been increasing as well. This makes it necessary to ensure continual development leading to the competitiveness and attractiveness of environmentally friendly ways of transportation of passengers and material, certainly including rail transport. One of the biggest advantages that rail transport may boast of is the high energy efficiency. This undoubtedly excellent property is caused by the rolling friction occurring in the wheel-rail contact, while the arm of rolling resistance with this friction is much smaller than with a tire-road contact within road traffic. Rail transport has been coming to the fore mainly thanks to its low negative impact on the environment. The ever-increasing requirements for increasing the energy efficiency of most machinery, and mainly of means of transport, also lead to reducing traction resistance and other negative transportation phenomena.

Autor

• Ing. Kejda Petr