Mam na myśli moc wyrażoną w koniach mechanicznych a siłą wyrażoną w kiloniutonach. Lokomotywa a o większej silę pociągowej jest lepsza czy o większej mocy jest lepsza?
Zależy do jakich zadań potrzebujemy naszego "ciągnika". Najlepszy byłby zarówno o dużej sile pociągowej jak i mocy. W latach 1969-1989 wrocławski Pafawag budował dla PKP lokomotywy typu 201E znane jako ET22 o bardzo uniwersalnej jak na tamte czasy charakterystyce trakcyjnej. Co nam daje jej moc? Zobaczmy na obrazek nr. 1 :). Podczas ruszania w wilgotny poranek z dużą ilością liści na torach na stromym podjeżdzie ze składem próżnych "Talbotów" o masie ok. 900 ton. Maszynista użył funkcji N1 tzn. "dostosowanie sił do nacisku kół" a jechał z kabiny B. Udało mu się osiągnąć maksymalnie 4,8 km/h i wrzucić 11-tą pozycję jazdy. Silniki nr: 1, 2, 3 dawały maksymalnie ok. 125 kW. Silniki 4, 5, 6 dawały ok. 25% mniej. Kolejność silników patrząc od kabiny prowadzącej czyli B, jest następująca: 6, 4, 2, 5, 3, 1. Podczas jazdy z włączoną funkcją N1 silnik 4 i 6 miały zmniejszone pole magnetyczne odpowiadające 3-stopniowi bocznikowania. Silnik nr. 5 miał pole magnetyczne stojana odpowiadające 2-stopniowi bocznikowania. Silniki te rozwijały moc do ok. 100 kW - każdy. Wszystko do czasu gdy oś napędzana silnikiem nr. 6 nie straciła przyczepności. Silnik ten w krótkim czasie osiągnął ponad 500 kW. Na drugim obrazku widać zamiast mocy obroty dwóch silników tzn. nr. 1 i nr. 6 uzyskane metodą obliczeniową z wykorzystaniem wzoru używanego w symulatorze maszyna EU07 :). Widać tu jak obroty szóstki wystrzeliły prawie pionowo "w kosmos". Dodatkowo na wykresie mamy prędkość jazdy pomnożoną przez minus dziesięć oraz tak samo wymnożoną pozycję jazdy coby nie zaciemniać głównego wykresu. Maszynista stosował przyhamowanie pierwszym stopniem hamulca dodatkowego co dawało ok. 50 kPa w cylindrach. Dodatkowo interweniował układ przeciwpoślizgowy "UPP" podsypując piasek i impulsowo zwiększając ciśnienie w cylindrach (selektywnie dla wózka w którym nastąpił poślizg) do ok. 120 kPa. Na obrazku nr. 3 widać jaki pułap złapały obroty silnika nr. 6. Podczas jazdy z prędkością postępową w ok. 4 km/h ślizgający się zestaw kołowy bez trudu uzyskał prędkość ponad 100 km/h i uzyskał by jeszcze więcej gdyby nie interwencja maszynisty. Na obrazku nr. 4 analizowałem inny przypadek serii kilku poślizgów a dodatkowo nałożyłem w kolorze jasno zielonym obroty przeliczone na km/h przy założeniu średnicy kół 1250 mm które pokazują jakość współczynników użytych we wzorze stosowanym w tutejszym symulatorze, które to z potem czoła opracowali współtwórcy symulatora. W przypadku tej jazdy jestem w posiadaniu większej liczby danych i o lepszej rozdzielczości. Program serwisowy umożliwia zapis wszystkich danych w czasie rzeczywistym i do analizy mam tu obroty wszystkich zestawów kołowych które rejestrują indywidualne czujniki obrotów systemu "UPP". System ten nie wykorzystuje korekty średnic zestawów, gdyż nie jest prawnym źródłem informacji o prędkości lokomotywy dla maszynisty. Na omawianym obrazku mamy już do czynienia z innymi prędkościami, innymi mocami i innym układem połączeń silników trakcyjnych. Maszynista wykorzystywał tu trzeci układ połączeń i czwarty bocznik (jasno zielony fragment uzyskany tu w pewnym sensie "syntetycznie" to była 48-pozycja jazdy i 3-bocznik). Rozwijała moc powyżej mocy znamionowej tzn. >3000kW na "podgórskiej" jednotorowej linii z pociągiem o masie ok. 1400 ton (długi kontenerowiec) zwalniając szlak dla "osobówki" czekającej na przeciwnej stacji. Linia poprowadzona w lesie, a więc dużo liści. Jazda w godzinach południowych przy słonecznej jesiennej pogodzie. Pierwszy poślizg w ok. 130 sekundy wykresu był na tyle krótki iż system UPP nie zdążył zareagować przyhamowaniem zestawów(na czarno pokazane jest ciśnienie w cylindrach hamulcowych). System UPP wchodzi do gry gdy różnica prędkości obrotowych przekracza wartość 3,9 km/h.
Na obrazku nr. 5 widać napięcie na wirnikach silników trakcyjnych. Na trzecim układzie połączeń silniki pracują już w parach tzn. po dwa szeregowo. "Ucieczka" silnika objawia się wzrostem na jego zaciskach napięcia oraz mocy i obniżeniem napięcia i mocy dla jego pary. Jazda odbywała się również z kabiny B i uciekał nam tradycyjnie silnik nr. 6 oraz raz w okolicach 287 sekundy silnik nr. 5 który tworzy parę z silnikiem nr. 2. Na wykresie wyłączyłem wyświetlanie napięcia silnika nr. 5 gdyż ma usterkę jego układ pomiarowy polegającą na źle dobranym lub źle stykającym rezystorze obciążającym układ pętli prądowej 4-20mA "LEM-a" napięciowego (który przekształca sygnał prądowy w napięciowy dla karty pomiarowej sterownika lokomotywy). Schodkowy charakter wyrysowanych prądów i napięć wynika z natury zapisu danych w prędkościomierzu cyfrowym (Deuta Redbox), który musi to robić z oszczędności dla swej pamięci (ok. 2GB). Daje to pewną "niepewność" przy wyliczaniu obrotów silnika na podstawie zapisów prądów i napięć, bo o ile prędkościomierz rejestruje do pięciu zmian na sekundę dla tych parametrów, to zmiany muszą przekraczać pewien kwant. Dokładniejsze wyniki daje zapis z poziomu programu serwisowego, ale wymaga podłączenia się ze sterownikiem głównym za pomocą osobnego terminala, a więc w praktyce obecności na lokomotywie osoby która to ma. W super dokładnych obliczeniach przeszkadza jeszcze silny filtr tłumiący szybkie zmiany wartości mierzonych prądów i napięć, co widać na przykładzie rysunku nr. 6, gdzie nałożyłem dane pomiaru prądu trakcyjnego podczas ustawiania kilku pozycji jezdnych, a odczytywane zewnętrznym przetwornikiem analogowo-cyfrowym podłączonym do wejścia karty zbierającej dane analogowe dla sterownika głównego. Tu firma współpracująca z nami musi jeszcze trochę ustawień pozmieniać w swych bibliotekach to obsługujących (są w trakcie). Na obrazku nr. 7 dodałem fragment ze zrzutu ekranu HMI przedstawiający kolejność silników nałożony na wykres kolejnego poślizgu, gdzie tym razem uciekła na oś napędzana silnikiem nr. 3 podczas jazdy z kabiny B, czyli piąta patrząc w kierunku jazdy. Oś ta posiada nadajnik prędkościomierza :).
Podsumowując w dawnych czasach zwiększano liczbę osi, ciężar, układy przeciwpoślizgowe, konfigurację silników (w systemie 3kV były z tym największe problemy). Dziś można dużo osiągnąć stosując indywidualne zasilanie silników, a najlepiej z wykorzystaniem napędów trójfazowych, które z natury są odporne na poślizg, gdyż ślizgający się silnik zmniejsza swą oddawaną moc, a wirujące pole magnetyczne stojana wyprzedza tylko o kilka procent (ok. 3%) wirujący wirnik, a gdyby jakimś cudem obie prędkości się zrównały ;), to napęd ustaje całkowicie. Przykładowo jadąc 100 km/h trójfazowy silnik asynchroniczny nawet nie pozwoli uciec napędzanej osi do 103 km/h. Rzadko się zdarza, aby w poślizg wpadły wszystkie osie i zgłupiał układ wyliczający prędkość postępową pojazdu (prędkość referencyjną). Dziś stosuje się dość silne algorytmy do jej wyliczania. 30-lat temu eksperymentowano z radarem Doplera :).
Pokaż wiadomości
1 Lubię to