Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Tomasz Krzan
PRBDKOVCIOMIERZE KOLEJOWE
RODZAJE, SPOSÓB DZIAŁANIA I ICH FUNKCJE
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
2
TOMASZ KRZAN
PRBDKOVCIOMIERZE KOLEJOWE.
RODZAJE, SPOSÓB DZIAŁANIA I ICH FUNKCJE
Copyright by Tomasz Krzan & e-bookowo 2008
ISBN 978-83-61184-08-9
Internetowe Wydawnictwo „e-bookowo”
www.e-bookowo.pl
Kontakt: [email protected]
Wszelkie prawa zastrzecone. Kopiowanie, rozpowszechnianie czCWci lub całoWci bez zgody wydawcy
zabronione
Wydanie I e-bookowo 2008
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
3
SPIS TREVCI
WSTBP ............................................................................................................... 4
ROZDZIAŁ I
WPROWADZENIE ............................................................................................. 6
1.1 ZARYS HISTORII KOLEI ..................................................................................................... 6 1.2. ZASTOSOWANIE PRBDKOVCIOMIERZY .................................................................... 10 1.3. ROZWÓJ TECHNICZNY PRBDKOVCIOMIERZY ........................................................ 11
ROZDZIAŁ II
RODZAJE I SPOSÓB DZIAŁANIA PRBDKOVCIOMIERZY ..........................14
2.1 PODZIAŁ PRBDKOVCIOMIERZY .................................................................................... 14 2.2 BUDOWA I DZIAŁANIE PRBDKOVCIOMIERZY ......................................................... 17 2.3 REALIZOWANE POMIARY ............................................................................................... 27 2.4 SPOSÓB REJESTRACJI WARUNKÓW JAZDY ............................................................. 30 2.5 PRBDKOVCIOMIERZE HASLER-BERN .......................................................................... 39 2.6 ZALETY I WADY ................................................................................................................. 42
ROZDZIAŁ III
NOWOCZESNE PRBDKOVCIOMIERZE .........................................................44
3.1 MESIT PRISTROJE ............................................................................................................... 44 3.2 SÉCHERON ............................................................................................................................. 54 3.3 DEUTA-WERKE .................................................................................................................... 62
ROZDZIAŁ IV
URZ=DZENIE POMIAROWE ..........................................................................67
4.1 OPIS I SPOSÓB DZIAŁANIA URZ=DZENIA ................................................................ 67 4.2 CHARAKTERYSTYKA URZ=DZENIA ........................................................................... 72 4.3 BUDOWA ................................................................................................................................ 76
ZAKOLCZENIE ................................................................................................78
ANEKS ..............................................................................................................80
BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 106
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
4
WSTBP
PrCdkoWciomierze s> urz>dzeniami wykorzystywanymi na kolei w celu
pomiaru prCdkoWci jazdy poci>gu oraz zapisu parametrów ruchu pojazdu.
SzybkoWciomierze s> nieodzownym elementem lokomotywy, gdyc
gwarantuj> dostosowanie prCdkoWci do warunków jazdy, umocliwiaj>c tym
samym bezpieczeMstwo i sprawnoWć ruchu pojazdów szynowych.
Urz>dzenia te spełniaj> bardzo wacn> rolC w ruchu pojazdów
trakcyjnych, a mimo to literatura na ich temat nie jest rozległa. Z tego tec
wzglCdu celem niniejszej pracy stało siC opisanie nie tylko starszych
rozwi>zaM i aktualnego stanu badaM nad szybkoWciomierzami,
zaprezentowanie ich rodzajów, sposobów działania i funkcji, ale równiec
przedstawienie najnowszych rozwi>zaM technicznych. Poza tym został
stworzony projekt urz>dzenia umocliwiaj>cego pomiar podstawowych
parametrów, ich zapis i łatw> ich interpretacjC.
W pierwszym rozdziale przedstawiono krótki zarys historyczny rozwoju
technicznego kolei i wzrostu prCdkoWci osi>ganych przez lokomotywy.
Szybki rozwój kolejnictwa wymógł na konstruktorach stworzenie coraz
doskonalszych urz>dzeM pomiaru prCdkoWci i zapisu danych o przebiegu
jazdy. Omówiono równiec wszechstronne zastosowanie rejestratorów
zdarzeM, a takce ich rozwój techniczny od pocz>tków ich stosowania do
czasów współczesnych.
Drugi rozdział skupia siC na typologii prCdkoWciomierzy ze wzglCdu na
pełnion> funkcjC, rodzaje napCdu oraz na rodzaje dokonywanych pomiarów.
Przedstawiono równiec ogólnie budowC i sposób działania poszczególnych
typów szybkoWciomierzy stosowanych w Polskich Kolejach PaMstwowych.
Ponadto wyszczególniono podstawowe podzespoły rejestratorów zdarzeM z
uwzglCdnieniem rócnic w budowie i funkcji poszczególnych typów. Równie
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
5
istotn> czCWci> tego rozdziału jest prezentacja rodzajów rejestrowanych
parametrów jazdy oraz sposobów ich zapisu przez prCdkoWciomierz. Ze
wzglCdu na szerokie zastosowanie w polskich kolejach duco miejsca
poWwiCcono firmie Hasler-Bern jako producentowi prCdkoWciomierzy RT9,
RT10, RT12, RT13, RT88 oraz A16, A28 i A29. Omówiono ich budowC,
rócnice pomiCdzy ich rodzajami i pełnione funkcje. W podsumowaniu
rozdziału zebrano informacje na temat wad i zalet omawianych
prCdkoWciomierzy.
Najnowsze typy i modele prCdkoWciomierzy wraz z ich producentami
zostały opisane w rozdziale czwartym. Skupiono siC w nim na produktach
wiod>cych firm w Europie, takich jak Sécheron, DEUTA-WERKE, czy
Mesit. SzybkoWciomierze tych firm reprezentuj> najnowoczeWniejsze
rozwi>zania technologiczne w dziedzinie pomiaru i zapisu informacji nie
tylko o samej prCdkoWci, ale i o warunkach jazdy.
Ostatni rozdział prezentuje zaprojektowany na potrzeby niniejszej pracy
program słuc>cy do pomiaru prCdkoWci poci>gu, danych na temat czasu
hamowania oraz przebiegu jazdy. Przedstawiono tu budowC
skonstruowanego urz>dzenia oraz sposób jego działania i zapisu danych.
Na koMcu pracy zamieszczono Aneks, w którym znalazły siC dane
techniczne opisywanych w tekWcie urz>dzeM.
ROZDZIAŁ I
WPROWADZENIE
1.1 ZARYS HISTORII KOLEI
Wynalazek kolei wywarł ducy wpływ na rozwój cywilizacji, w
znacznym stopniu skracaj>c czas konieczny do przebycia wiCkszych
odległoWci, a takce umocliwiaj>c przewóz ładunków na niespotykan> dot>d
skalC.
Pocz>tki rozwoju kolejnictwa siCgaj> XVI wieku, kiedy znany juc był
tor kolejowy. Zasadniczy jednak pocz>tek historii kolei miał miejsce w
XVIII wieku. Jednym z najstarszych przodków współczesnej lokomotywy
był pojazd parowy skonstruowany w 1770 roku przez francuskiego oficera
Nicolasa Josepha Cugnota, którego trójkołowa machina napCdzana
napełnianym wod> kotłem poruszała siC z prCdkoWci> 4 km na godzinC,
zatrzymuj>c siC co 15 minut w celu podgrzania pary.
Francuzi nie kontynuowali prac nad unowoczeWnieniem swojej maszyny
i to nie oni zostali „ojcami” kolei. Bardziej wytrwali okazali siC Anglicy,
którzy nie tylko pracowali nad zbudowaniem maszyny parowej, ale równiec
eksperymentowali z kształtem szyn. Do poruszania wózków po torze
wykorzystywano pocz>tkowo siłC miCWni ludzi i koni.
Pierwsz> udan> próbC ci>gniCcia wózków za pomoc> machiny parowej
przeprowadził Richard Trevithick w 1804 roku. A juc w 1825 roku otwarto
pierwsz> publiczn> liniC kolejow> na trasie z Stockton-on-Tees do
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
7
Darlington do przewozu osób i towarów, gdzie do 1833 ucywano trakcji
konnej. Intensywne prace nad skonstruowaniem maszyny parowej znalazły
swoje odzwierciedlenie w ogłoszeniu konkursu na najlepsz> lokomotywC.
Eliminacje odbyły siC w 1829 roku w Rainhill. W konkursie zwyciCcył
George Stephenson, który zbudował lokomotywC parow> „Rakieta”,
posiadaj>c> juc podstawowe cechy współczesnego parowozu. ZwyciCstwo
„Rakiety” w „wyWcigu lokomotyw” zapocz>tkowało bardzo szybki rozwój
kolei. 15 wrzeWnia 1830 roku otwarto liniC kolejow> Liverpool –
Manchester. Od tego momentu parowozy zaczCły kursować takce w innych
czCWciach Wwiata, nie tylko w Europie, ale równiec w Brazylii, Indiach i
Stanach Zjednoczonych.
Pierwsz> lini> kolejow> na ziemiach obecnej Polski był odcinek
Wrocław–Oława (1842), a pierwsz> lini> zaprojektowan> i zbudowan> przez
Polaków była Kolej Warszawsko-WiedeMska. W drugiej połowie XIX w.
powstały wielkie szlaki kolejowe: kolej transalpejska (1845), transandyjska
(1876) i, najwycsza w Wwiecie, budowana z inicjatywy Ernesta
Malinowskiego - kolej Callao–La Oroya (1876), która do dziW jest jednym z
najwiCkszych osi>gniCć sztuki incynieryjnej. Na pocz>tku XX stulecia
powstała Kolej Transsyberyjska (1916). DziCki kolei Wwiat stawał siC coraz
bardziej dostCpny, poci>gi zaczCły docierać do najbardziej odległych miejsc,
co miało niemały wpływ na poszerzanie zasiCgu cywilizacji technicznej.
Prace nad udoskonalaniem lokomotyw i wagonów nabierały coraz
wiCkszego tempa, dbano o komfort jazdy, montuj>c resory, toalety dla
pasacerów, przedziały i oWwietlenie. Doskonalono równiec konstrukcje
lokomotyw: w 1847 roku Thomas Russel Crampton zbudował parowóz
o długim kotle i kołach o ducej Wrednicy (prawie 3 m), który osi>gn>ł
prCdkoWć 126 km/h.
W 1879 roku skonstruowano pierwsz> lokomotywC elektryczn>, a w
1895 zelektryfikowano pierwszy odcinek linii Baltimore–Ohio. W 1903
lokomotywa elektryczna pobiła rekord prCdkoWci na szynach osi>gaj>c 211
km/h. W 1936 roku na linii Berlin – Hamburg lokomotywa osi>gnCła
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
8
prCdkoWć 199,2 km/h.
W połowie XX wieku lokomotywy osi>gnCły moc ponad 10 000 kW
i były zdolne prowadzić poci>gi o masie ponad 10 000 ton. Rekordy
prCdkoWci współczesnych poci>gów przekraczaj> 500 km/h. Szczególne
znaczenie w zakresie osi>ganych prCdkoWci maj>, uruchomione w 1981 roku,
szybkie francuskie poci>gi TGV. Na pocz>tku lat 90-tych jeden z nich
pojechał z rekordow> prCdkoWci> 515,3 km/h.
WiCkszoWć zmian technicznych dotyczy ulepszania kolei
konwencjonalnej. Konstrukcja pojazdów, toru i urz>dzeM sterowania
umocliwia uzyskiwanie wysokiego komfortu i wygody podrócowania z duc>
prCdkoWci>. W wielu krajach kursuj> juc poci>gi pokonuj>ce trasy ze Wredni>
prCdkoWci> ponad 200 km/h (w Japonii - Hikari, we Francji - TGV,
w Niemczech - ICE, we Włoszech - ETR). W 1994 Niemcy podjCły decyzjC
o budowie publicznej linii kolejowej na poduszce magnetycznej
(Transrapid). W Polsce s> modernizowane niektóre trasy w celu
dostosowania ich do jazdy poci>gów ze Wrednimi prCdkoWciami 160–200
km/h. Obecnie kursuj>ce na kilku trasach w Polsce poci>gi InterCity nie
osi>gaj> takich prCdkoWci. W transporcie towarowym d>cy siC do przewozu
ładunków w wagonach specjalnie przystosowanych (specjalizowanych),
o ducej ładownoWci, z duc> prCdkoWci> (ponad 150 km/h). W doskonaleniu
zarz>dzania systemem transportu kolejowego wacn> rolC odgrywaj>
komputerowe systemy sterowania ruchem.
Konwencjonalny poci>g zasilany energi> elektryczn> z sieci trakcyjnej
moce, zachowuj>c bezpieczeMstwo, osi>gać prCdkoWć do 350 km/h, co na
pasacerskich liniach krajowych w pełni zaspokaja potrzeby. Nieustannie
doskonali siC tory, powszechnie stosuj>c szyny bezstykowe mocowane
sprCcyWcie do betonowych podkładów; wprowadza siC zautomatyzowane
i skomputeryzowane systemy zabezpieczeM i sterowania ruchem. Pojazdy
trakcyjne o komputerowo sterowanym procesie pracy umocliwiaj> osi>ganie
załoconych parametrów (prCdkoWci, mocy) przy optymalnym wykorzystaniu
energii. S> prowadzone takce prace nad nowymi systemami transportu
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
9
kolejowego niekonwencjonalnego (np. bezzałogowej kolei prowadzonej
automatycznie, kolei na poduszce magnetycznej).
Wydaje siC, ce mimo konkurencji ze strony innych Wrodków transportu,
kolej ma siC całkiem nieale, gdyc nieustannie modernizowane s> urz>dzenia,
systemy sterowania, a przede wszystkim wzrasta bezpieczeMstwo i komfort
jazdy. Poci>gi poruszaj> siC z coraz wiCksz> prCdkoWci> i nic nie wskazuje
na to, ce ich rozpoczCta w XVIII wieku kariera ma siC ku koMcowi.
Jednym z najnowszych rozwi>zaM technicznych w dziedzinie d>cenia do
osi>gania jak najwycszych prCdkoWci przy jednoczesnym podnoszeniu
komfortu i bezpieczeMstwa jazdy stanowi TGV (Train à Grande Vitesse).
Jest to system francuskiej szybkiej kolei składaj>cy siC z poci>gów, linii
kolejowych, technologii sygnalizacyjnych, które umocliwiaj> pojazdom
szynowym osi>ganie wysokich prCdkoWci (zwykle jest to 300 km/h lub 186
mil na godzinC). System TGV jest obsługiwany przez paMstwowe koleje
francuskie (SNCF). Został zapocz>tkowany w latach 60 – tych XX wieku.
Uznano wówczas, ce czas kolei celaznej dobiegł koMca i nalecy zaj>ć siC
wynalezieniem nowych technologii. Nalecała do nich magnetyczna
lewitacja. Projekt jednak w ówczesnym kształcie nie zyskał poparcia rz>du.
Pomysł TGV rozwin>ł siC w oparciu o istniej>c> juc infrastrukturC. DziCki
temu zaoszczCdzono na budowie nowych stacji i linii kolejowych.
Pierwszy prototypowy model poci>gu zacz>ł być testowany we
wczesnych latach 70-tych. TGV 001 był napCdzany turbin> gazow> i 8
grudnia 1972 roku pobił rekord prCdkoWci, wynosz>cy 318 km/h (198 mph).
System zacz>ł siC rozbudowywać coraz intensywniej. 18 maja 1990 roku
osi>gniCto juc prCdkoWć 515.3 km/h (320.3 mph). Technologia TGV jest
obecnie stosowana w Hiszpanii, Południowej Korei, Stanach Zjednoczonych,
Tajwanie i Chinach. Poci>gi TGV odwiedzaj> równiec inne kraje
europejskie poza Francj>, takie jak: Niemcy, Wielka Brytania, Włochy,
Belgia czy Szwajcaria.
Poci>gi systemu TGV posiadaj> wiele istotnych zalet konstrukcyjnych.
Przede wszystkim s> dobrze skomputeryzowane i w zasadzie wiCkszoWć
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
10
istotnych funkcji jest kontrolowana w sposób cyfrowy. Przy tak ducych
prCdkoWciach precyzja jest spraw> nieodzown>. Linie TGV nie stosuj> kabli
do przesyłania sygnałów. Wszystkie sygnalizowane informacje s>
przekazywane do poci>gu przez szyny, a nastCpnie odczytywane s> w
kabinie maszynisty. Wydaje siC, ce przyszłoWć kolei tkwi w systemach typu
TGV, ł>cz>cych troskC o bezpieczeMstwo jazdy z osi>ganiem wysokich
prCdkoWci, a co za tym idzie szybkiego pokonywania sporych odległoWci.
1.2. ZASTOSOWANIE PRBDKOVCIOMIERZY
SzybkoWciomierze słuc> nie tylko do pomiaru prCdkoWci jazdy poci>gu,
ale równiec do okreWlania czasu tej jazdy, jak i drogi przebytej przez skład.
Rola prCdkoWciomierza wzrasta w nowoczesnych lokomotywach, gdzie
osi>gane prCdkoWci wymagaj> precyzyjnego pomiaru parametrów jazdy.
Pierwsze lokomotywy nie posiadały tego typu urz>dzeM ze wzglCdu na
uzyskiwane nieznaczne prCdkoWci. W dzisiejszych czasach s> one
nieodzownym elementem kacdej lokomotywy, zapewniaj>cym
bezpieczeMstwo ruchu pojazdu, jak i dostarczaj>cym niezbCdnych informacji
w przypadku dochodzeM słucbowych.
Urz>dzenia te s> stosowane równiec do rejestracji zdarzeM.
PrCdkoWciomierze zapisuj> informacje na temat długoWci drogi hamowania,
przebytej drogi, kierunku jazdy oraz informacji na temat ucycia urz>dzeM
zwiCkszaj>cych bezpieczeMstwo.1 Dodatkowo zapisywane jest zadziałanie
urz>dzeM SHP przy sterowaniu z kabiny A, zadziałanie urz>dzeM SHP przy
sterowaniu z kabiny B, ucycie przycisku czujnoWci SHP, wartoWci ciWnienia
1 Por. Vwitalski M.: SzybkoWciomierze w kolejowych pojazdach trakcyjnych, Wydawnictwo Komunikacji i Ł>cznoWci, Warszawa 1969, s. 5-6.
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
11
w cylindrze hamulcowym oraz jazda pod pr>dem.2
Poza wymienionymi wycej funkcjami urz>dzenie pełni rolC wskazuj>c>,
umocliwiaj>c tym samym pełn> kontrolC prCdkoWci maszyniWcie, stanowi>c
zabezpieczenie przed na przykład skutkami nadmiernego przekroczenia
prCdkoWci i nagłym hamowaniem pojazdu w nieprzewidzianych
okolicznoWciach. Czujne kontrolowanie wskazaM prCdkoWciomierza pozwala
unikn>ć wypadków, strat materialnych, a nawet zagrocenia cycia.
1.3. ROZWÓJ TECHNICZNY PRBDKOVCIOMIERZY
W pocz>tkach rozwoju kolei, kiedy to pierwsze pojazdy pionierów
kolejnictwa nie przypominały jeszcze dzisiejszych lokomotyw, nie myWlano
jeszcze o stosowaniu urz>dzeM kontroli prCdkoWci. Pojazdy te poruszały siC
doWć wolno i na niewielkie odległoWci. Dopiero w wieku XIX, gdy
powstawały juc dosyć rozbudowane projekty, kolej stawała siC publiczna
dziCki budowie pierwszych tras szynowych ł>cz>cych wiCksze miasta,
prCdkoWć z jakimi poruszały siC parowozy zaczCła nabierać znaczenia. Kolej
znalazła szersze zastosowanie jako nowy Wrodek transportu l>dowego,
wypieraj>c mniej wydajny transport konny. Niosło to za sob> coraz wiCksze
inwestycje w tej dziedzinie, powstawanie nowych odcinków kolejowych, jak
i konstruowanie coraz nowoczeWniejszych i funkcjonalnych pojazdów. W
wieku pary i elektrycznoWci prCdkoWć zaczCła odgrywać coraz wiCksz> rolC.
Od tego momentu zaczCto projektować pierwsze urz>dzenia słuc>ce do
wskazaM prCdkoWci.
W latach miCdzywojennych XX wieku szwajcarska firma Hasler
wypuWciła na rynki miCdzynarodowe swoje pierwsze prCdkoWciomierze.
2 Sikorski J., Tajner T.: Lokomotywy elektryczne serii ET21, Wydawnictwo Komunikacji i Ł>cznoWci, Warszawa 1974, s. 192.
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
12
Jednym z pierwszych pracuj>cych z dobrym skutkiem był prCdkoWciomierz o
symbolu RT935, który stosowany był zarówno w parowozach, jak i w
lokomotywach elektrycznych. Cechował siC napCdem mechanicznym. W
parowozach ze wzglCdu na jeden kierunek jazdy stosowano tylko jeden
prCdkoWciomierz rejestruj>co-wskazuj>cy, zaW elektryczne lokomotywy
posiadały dwa prCdkoWciomierze. Były to prCdkoWciomierze mechaniczne, w
których poszczególne elementy składowe otrzymywały napCd od wałka
giCtkiego.
W póaniejszych latach wprowadzono rozwi>zania elektrycznego napCdu
prCdkoWciomierzy za pomoc> przewodu zasilaj>cego silnik współpracuj>cy z
szybkoWciomierzem. Rozwijały siC równiec sposoby rejestracji i wzrastała
iloWć mierzonych parametrów. Urz>dzenia te przetrwały do dzisiaj i s> z
powodzeniem stosowane w wielu krajach, w tym takce w Polsce ze wzglCdu
na doWć prost> i solidn> konstrukcjC.
Jednak w ostatnich czasach rozwój nauk powi>zanych WciWle z
kolejnictwem i potrzeba wprowadzania coraz doskonalszych rozwi>zaM
pozwoliły rozwin>ć dotychczasowe osi>gniCcia i wprowadzić
nowoczeWniejsze projekty. Urz>dzenia elektryczne zaczCły wypierać
mechaniczne konstrukcje, zapewniaj>c pojazdom wiCksz> precyzjC działania
i bezpieczeMstwo. Pojazdy staj> siC coraz lcejsze dziCki zastosowaniu
nowoczesnych, bardziej wytrzymałych materiałów konstrukcyjnych.
Konstruktorzy nowoczesnych pojazdów nadaj> im coraz bardziej opływowe
kształty w celu zmniejszenia oporów powietrza. DziCki tym i innym
rozwi>zaniom technicznym prCdkoWć mogła uzyskiwać coraz wycsze
wartoWci. PrCdkoWciomierz stał siC urz>dzeniem niezwykle wacnym, gdyc
umocliwia precyzyjn> rejestracjC warunków jazdy, co jest niezbCdne przy
ustalaniu przebiegu zdarzeM.
Postać dzisiejszych rejestratorów zdarzeM zdecydowanie odbiega od
swych poprzedników, gdyc nast>pił tu podział i specjalizacja urz>dzeM
współpracuj>cych ze sob> za poWrednictwem steruj>cego nimi
mikroprocesora. W najnowszych typach prCdkoWciomierzy funkcjC zapisu
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
13
przejmuje urz>dzenie elektroniczne wyposacone w pamiCć i własne
zasilanie. Odgrywa to bardzo wacn> rolC, gdyc rejestrator jest odseparowany
od zewnCtrznego zasilania, umocliwiaj>c tym samym zapis informacji w
przypadku przerwania dosyłu pr>du w trakcji. W sytuacji awarii pojazdu
zwi>zanej z zasilaniem szybkoWciomierz jest w stanie pracować w sposób
poprawny.
PrCdkoWciomierze mechaniczne maj> krótsz> cywotnoWć w porównaniu z
nowoczesnymi elektronicznymi modelami, które poza tym nie wymagaj>
konserwacji, a ich regulacja sprowadza siC czCsto do korekty
oprogramowania procesorów steruj>cych. Dodatkowo wystCpuje tutaj
rócnica gabarytowa urz>dzeM na korzyWć elektronicznych, które s>
zdecydowanie mniejsze i lcejsze. Nowoczesne modele pozwalaj> takce na
bardziej precyzyjne pomiary oraz zapis informacji w sposób łatwy do
przetwarzania.
ROZDZIAŁ II
RODZAJE I SPOSÓB DZIAŁANIA
PRBDKOVCIOMIERZY
2.1 PODZIAŁ PRBDKOVCIOMIERZY
PrCdkoWciomierze s> to urz>dzenia pomiarowe przeznaczone do
wskazywania i rejestrowania chwilowych prCdkoWci jazdy pojazdu
trakcyjnego, czasów: jazdy, postojów i innych parametrów zwi>zanych z
funkcjami dodatkowymi oraz do sterowania poprzez zestyki dodatkowe
innymi urz>dzeniami pojazdu.
PrCdkoWciomierze ze wzglCdu na rodzaj napCdu dzielimy na:
a. z napCdem mechanicznym
b. z napCdem elektrycznym
Ze wzglCdu na pełnion> funkcjC mocna je podzielić na:
a. wskazuj>ce
b. wskazuj>ce - rejestruj>ce
PrCdkoWciomierze z napCdem mechanicznym mog> dokonywać wskazaM
i rejestracji mierzonych parametrów przez zastosowanie w samym
prCdkoWciomierzu:
a. rozwi>zaM mechanicznych
b. rozwi>zaM mechanicznych z dodatkowymi elektromagnesami
c. rozwi>zaM elektrycznych
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
15
PrCdkoWciomierz rejestruje nastCpuj>ce parametry:
a. czas (w godzinach i minutach)
b. prCdkoWć
c. przebyt> drogC
Ponicsza tabela przestawia zestawienie wybranych danych technicznych
prCdkoWciomierzy stosowanych na PKP.3
3 Por. Vwitalski M.: SzybkoWciomierze..., op.cit., s. 12-13.
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
16
Lp Typ prCdkoWciomierza Jedn.
miaryRT935 RT9 A16 RT12 A28 SŁ-2M WR7
Wyszczególnienie 1. Rodzaj rejestruj>cy rejestruj>cy wskazuj>cy rejestruj>cy wskazuj>cy rejestruj>cy rejestruj>cy
2. Producent Hasler-Bern Hasler-Bern Hasler-Bern Hasler-Bern Hasler-Bern Toilprib Deuta
3. Rodzaj napCdu Mechaniczny Mech.-elektrycz.
Mech.-elektrycz.
Mech.-elektrycz.
Mech.-elektrycz.
Mech.-elektrycz.
Mechaniczny
4. Zakres pomiarowy km/h 0-120 0-150 0-150 0-150 0-150 0-150 0-130
5. SzerokoWć taWmy mm 102 102 - 102 - 79,5 90
6. DługoWć drogi zapisanej na jednej rolce taWmy
km 3 500 3 500 - 3 500 - 2 400 2 500
7. Dopuszczalny bł>d wskazania
% ±3 ±3 ±3 ±3 ±3 2-4 ±4
8. Czas ustalenia wskazania
s 1 1 1 1 1 1 0,5
9.
Tab. 1. Zestawienie wybranych danych technicznych prCdkoWciomierzy
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
17
2.2 BUDOWA I DZIAŁANIE PRBDKOVCIOMIERZY
Obudowa
PrCdkoWciomierze wskazuj>co-rejestruj>ce charakteryzuj> siC
ujednolicon> obudow> prostok>tn> wykonan> z lekkiego stopu. Skrzynka
składa siC z podstawy z bokami oraz Wcianki przedniej. W przedni> WciankC
skrzynki wbudowany jest cały mechanizm szybkoWciomierza, prócz samego
napCdu szybkoWciomierza oraz mechanizmu kontroluj>cego ciWnienie. Na
przedniej Wciance znajduje siC tarcza prCdkoWciomierza ze wskazówk> oraz
tarcza zegarowa. Usytuowanie tarczy jest zalecne od modelu i rodzaju
urz>dzenia pomiarowego, na przykład firma Hasler-Bern umieszcza tarczC
wskazaM prCdkoWci w górnej czCWci obudowy, natomiast prCdkoWciomierz
typu Deuta-Werke, jak i rosyjskie prCdkoWciomierze firmy Toilprib maj>
tarczC w dolnej czCWci, gdyc w górnej umieszczony jest otwór
umocliwiaj>cy kontrolC zapisu oraz odczyt informacji podczas jego
realizacji na temat biegu poci>gu.
PrCdkoWciomierze RT równiec posiadaj> otwór umocliwiaj>cy podgl>d
jedynie posuwu taWmy, a nie zapisu na niej dokonywanego, poza tym otwór
ten jest zdecydowanie mniejszy i umieszczony jest pod tarcz> wskazaM
szybkoWciomierza. Istniej> równiec takie prCdkoWciomierze, które realizuj>
zapis na tarczy barwionej znajduj>cej siC w polu tarczy wskazaM prCdkoWci.
W przedniej Wcianie umieszczone jest takce wyciCcie dla licznika
kilometrów, które moce pojawić siC na tarczy (Hasler-Bern), b>da pod ni>
(np. Deuta-Werke).
Na Wcianie zewnCtrznej prCdkoWciomierza Hasler-Bern s> zamontowane
klucze do nakrCcania mechanizmu zegarowego (od lewej – do nakrCcania
zegara, od prawej – do jego regulowania), Wruba moletowana słuc>ca do
otwierania przedniej pokrywy odchylnej. PrCdkoWciomierz WR7 posiada
tylko jeden klucz znajduj>cy siC po prawej stronie, którego zadaniem jest
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
18
nakrCcanie mechanizmu zegarowego, zapewniaj>cego działanie mechanizmu
posuwu taWmy oraz zapisu podczas postoju. PrCdkoWciomierz ten nie posiada
zegara okreWlaj>cego czas rzeczywisty. Obudowa jest podzielona za pomoc>
aluminiowej płyty na dwie czCWci. W pierwszej z nich znajduj> siC
urz>dzenia pomiarowe, wraz z tarcz> wskazaM szybkoWci, a takce napCd
rolki do posuwu taWmy oraz elektryczne urz>dzenia wskazuj>ce prCdkoWć.
Natomiast w drugiej (górnej) czCWci zainstalowane s> elektromagnesy
rejestruj>ce oraz rolki przesuwu taWmy, dawignie pisaków, a takce
urz>dzenie do regulacji gruboWci linii rejestrowanych wielkoWci.
Górna czCWć obudowy posiada uchyln> czCWć, która umocliwia dostCp do
taWmy. Jest to odmienny sposób otwierania obudowy nic w przypadku
Hasler-Bern, gdzie odchylany jest cały przedni panel.
W niektórych lokomotywach spalinowych serii ST44 montowano
prCdkoWciomierze typu SŁ-02, gdzie w dolnej czCWci obudowy zamocowana
jest tarcza wskazaM prCdkoWci, na której znajduje siC ponadto zegar
wskazuj>cy aktualny czas. W górnej czCWci pokrywy znajduje siC zaszklony
otwór słuc>cy do obserwacji zapisywanych na taWmie informacji, a takce
osłoniCty sygnalizator granicznej szybkoWci. W dolnej czCWci obudowy
szybkoWciomierza zamocowano urz>dzenie rejestracji ciWnienia powietrza
hamowania.
PrCdkoWciomierze, w zalecnoWci od rodzaju, posiadaj> obudowC
umocliwiaj>c> zamontowanie ich w pozycji stoj>cej lub wisz>cej. Do tego
celu słuc> nadlewy z otworami do przykrCcania całego aparatu do Wciany lub
podłoca.
Przeniesienie napCdu
Do napCdu szybkoWciomierzy stosuje siC skrzynki przekładniowe i wałki
napCdowe. Skrzynki przekładniowe zamontowane na maanicach drugiego
zestawu kołowego lokomotywy słuc> do przeniesienia momentu obrotowego
z tego zestawu na wałek napCdowy szybkoWciomierza. Wałki napCdowe s>
łocyskowane w dwóch punktach.
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
19
WnCtrze
W zalecnoWci od typu oraz producenta prCdkoWciomierze składaj> siC z
wałka głównego napCdowego, urz>dzenia napCdu posuwu taWmy,
mechanizmu pomiarowego, zegarowego oraz urz>dzenia do pomiaru
ciWnienia lub podciWnienia.
Wałek główny
Wałek główny jest elementem otrzymuj>cym moment obrotowy
pochodz>cy od zestawu kołowego poprzez znajduj>c> siC na maanicy
skrzynkC przekładniow>, a nastCpnie na nadajnik w przypadku
prCdkoWciomierzy z napCdem elektrycznym. ZaW dla szybkoWciomierzy z
napCdem mechanicznym przeniesienie napCdu realizowane jest poprzez
elastyczny wałek, który doprowadza napCd do wałka głównego. Nadajnik
jest elementem składaj>cym z zespołu oporników, komutatora, pierWcieni
Wlizgowych oraz szczotek. Jego zadaniem jest przetworzenie
doprowadzonego pr>du stałego w pr>d zmienny trójfazowy o czCstotliwoWci
zalecnej od prCdkoWci obrotowej zestawu kołowego pojazdu. PiCć szczotek
znajduj>cych siC w głowicy współpracuje z pierWcieniami Wlizgowymi, przy
czym wyrócnia siC trzy rodzaje pierWcieni: dwa pełne i jeden segmentowy.
Trzy szczotki współpracuj> z pierWcieniem segmentowym, a pozostałe z
pierWcieniami pełnymi. Podczas pracy zestawu kołowego wirnik nadajnika
wykonuje ruch obrotowy. Wówczas szczotki rozmieszczone na obwodzie
pierWcienia segmentowego otrzymuj> zmieniaj>cy siC cyklicznie potencjał
od ujemnego do dodatniego. Działanie to powoduje przetworzenie napiCcia
stałego doprowadzonego do nadajnika na trójfazowe przemienne, zasilaj>ce
odbiornik prCdkoWciomierza.
Mechanizm napCdu posuwu taWmy
Mechanizm napCdu posuwu taWmy w przypadku Hasler-Bern jest
zbudowany z układu wspieraj>cego, dzielonej rolki napCdowej oraz rolki
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
20
prowadz>cej. PrCdkoWciomierz WR7 posiada z kolei dwie rolki: podaj>c> i
nawijaj>c> oraz dwa wałki bCd>ce elementami kontroluj>cymi prowadzenie
taWmy. Na wałkach w górnej i dolnej czCWci znajduj> siC kolce, które
dziurawi> taWmC oraz umocliwiaj> naci>g i unikniCcie poWlizgu podczas
przesuwu taWmy. Otwory wykonywane s> co 2,5 mm. Podobn> funkcjC
realizuje wałek transportowy (rolka napCdowa) prCdkoWciomierzy
wskazuj>co-rejestruj>cych firmy Hasler-Bern. Posiada ona igły w górnej i
dolnej czCWci rolki, które nakłuwaj> taWmC równiec co 2,5 mm, co
odpowiada odległoWci ½ km podczas jazdy, b>da 30 minutom podczas
postoju. NapCd rolki nadaje przekładnia Wlimakowa współpracuj>ca z
wałkiem głównym. Przeniesienie napCdu jest realizowane w ten sam sposób
we wszystkich typach prCdkoWciomierzy. Kolejn> cech> wspóln> jest to, ce
podczas postoju napCd mechanizmu posuwu taWmy pochodzi od sprCcyny
zegarowej mechanizmu zegarowego. Firma Deuta-Werke zaopatrzyła swoje
produkty w samoczynne nakrCcanie sprCcyny podczas jazdy poci>gu, czego
nie posiadaj> prCdkoWciomierze innych producentów. Jednak to nie
powoduje braku koniecznoWci nakrCcania. Czas działania mechanizmu po
zakoMczeniu jazdy, czyli w stanie postoju, kiedy mechanizm posuwu taWmy
napCdzany jest ze sprCcyny zegarowej, wynosi 30 minut.
Mechanizm posuwu taWmy jest bardzo wacnym elementem urz>dzenia
pomiarowo-rejestruj>cego, gdyc dziCki niemu jest mocliwa rejestracja
informacji o stanie pojazdu. W przypadku jakiejkolwiek jego usterki
prCdkoWciomierz pozbawiony zostaje tej funkcji.
Mechanizm pomiarowy
Mechanizmy pomiarowe s> elementami najbardziej skomplikowanymi i
WciWle ze sob> powi>zanymi ze wzglCdu na ich wacn> rolC oraz liczbC
współpracuj>cych ze sob> elementów. Z tego wzglCdu s> one montowane w
oddzielnych zespołach. Urz>dzenia te umocliwiaj>:
- zamianC ruchu dwukierunkowego na jednokierunkowy, przy
wskazywaniu prCdkoWci zawsze zgodnie z ruchem wskazówek zegara za
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
21
pomoc> prostownika, czyli przyrz>du składaj>cego siC z trzech kół zCbatych
poł>czonych obrotowo i przegubowo za pomoc> nakładek.4
- pomiar prCdkoWci oraz jej wskazanie wraz z zapisem na taWmie
- zliczanie przebytej drogi oraz przedstawianie jej na numeratorze
licznika przebytych kilometrów.
W wymienionych wycej modelach mechanizmy te, choć spełniaj> tC
sam> funkcjC, zdecydowanie siC od siebie rócni>. W prCdkoWciomierzach
Hasler-Bern aparat pomiarowy składa siC z mechanizmu zegarowego
odmierzaj>cego jednostki czasu, aparatu wskazuj>cego oraz licznika
kilometrów. NapCd pochodzi od zestawu kołowego, naci>ga sprCcynC w
bCbnie, która wywiera moment obrotowy za pomoc> koła zCbatego
umieszczonego na bCbnie na oW czasow> mechanizmu zegarowego. SprCcyna
składa siC z dwóch czCWci: tak zwanej długiej naci>gowej oraz sprCcyny
płaszcza bCbnowego (zwanej Wlizgow>). Długa sprCcyna charakteryzuje siC
duc> elastycznoWci>, zaW krótka znacznie zmniejszon>. Krótka sprCcyna
zaczepiona jednym koMcem ł>czy siC z drug> sprCcyn>, a jej drugi koniec
jest swobodny, umocliwiaj>c Wlizganie siC po wewnCtrznej Wciance bCbna
przy zbyt silnym naci>gniCciu. Długa sprCcyna jest poł>czona drugim
koMcem z otworem w Wrodku bCbna, przez który przechodzi oW
współpracuj>cych z bCbnem kół zCbatych.
4 Por. Vwitalski M.: SzybkoWciomierze..., op.cit., s. 20-22.
Tomasz Krzan: PrCdkoWciomierze kolejowe. Rodzaje, sposób działania i ich funkcje
www.e-bookowo.pl
22
Rys.1. SprCcyna Wlizgowa z bCbnem mechanizmu pomiarowego.5
Czas potrzebny na wskazanie prCdkoWci jest równy 1 sekundzie, czyli
odpowiada to naci>gniCciu sprCcyny w bCbnie, uruchamiaj>cej tym samym
mechanizm pomiarowy. WystCpuje tutaj zalecnoWć mierzonego czasu od
pomiaru szybkoWci. Mechanizm zegarowy, przejmuj>cy napCd od sprCcyny,
odmierza jednostki czasu, a zaW mechanizm pomiarowy mierzy iloWć
obrotów osi napCdowej szybkoWciomierza równych obrotom zestawu
kołowego w tych jednostkach czasu.
Dodatkowo wałek główny napCdowy współpracuje z kołem zCbatym
drugiego mechanizmu pomiarowego odpowiadaj>cego za wychylenie
wskazówki prCdkoWciomierza, umieszczonego na ruchomym ramieniu
zwanym sprzCgaj>cym. RamiC to posiada mocliwoWć odchylania siC,
Wlizgaj>c siC swym koMcem po wyciCciach w osi czasowej, dociskaj>c siC do
niej za pomoc> sprCcyny. Urz>dzenie pomiarowe zostaje odchylone o k>t
odpowiedni dla danej prCdkoWci obrotowej. Wychylenie to powoduje
przeniesienie mierzonych obrotów na wskazówkC prCdkoWciomierza. Koło
napCdowe mechanizmu pomiarowego napCdzane jest przez 0,5 sekundy przy
5 Ibidem, s. 23.