10.8.1 Bevezetés
A jármű pályán való haladása közben az érintkezés helyének a kerékprofil mentén való min-denkori elhelyezkedése a járműkerék és a sín relatív helyzetének, valamint a profilgörbék alakjának függvénye. Ily módon a kerék kopási folyamatában meghatározó jelentőséggel bír a koptatást végző sínprofil alakja. Ahhoz, hogy a kerékkopás szimuláció során reális kopott kerékprofilokat nyerjünk szükséges, hogy a koptatást végző sínprofilok alakja reális legyen. A kerékprofil kopás előrehaladásának szimulációjához szükséges változó kopottságú sínprofil görbék vagy a vizsgálatba bevont vasúti vonalakra vonatkozó nagyszámú mérésből nyerhe-tők, vagy a kopásszimulációnak a sínprofilok kopásának szimulációjára való kiterjesztésével nyerhetők.
A sínprofilok kopására vonatkozóan ugyanaz mondható el, mint a kerékprofil kopásával kap-csolatosan. A kialakuló kopott sínprofil tekintetében meghatározó jelentőségű, hogy a kopta-tási folyamatban milyen kerékprofilokat szerepeltettünk. Ílymódon kölcsönös függőség áll fenn a kopott kerék- és sínprofilok kialakulásában: a valós viszonyokat tükröző kerékkopási folyamat szimulációhoz különböző kopottságú sínprofilok szükségesek, mely utóbbiak szimu-lációs úton való meghatározása csak különböző kopottságú kerék profilgörbék ismeretében lehetséges.
Korábbi vizsgálataink során e problémát iterációval kezeltük, az egyre reálisabb kopási fo-lyamatokat egymást követő kerék-, ill. sínprofil kopásszimulációk során kaphattuk meg. A jelen tanulmányban a fentiekben körvonalazott összetett folyamat kezelésére kidolgozott komplex kopásszimulációs eljárás kerül bemutatásra.
10.8.2 Komplex kerék- és sínkopás szimulációs eljárás 10.8.2.1 Az eljárás elvi alapjai és felépítése
Az eljárásban a kiválasztott kiterjedt vasúti hálózatra vonatkozóan az egyes reprezentáns pályaszakaszok sínprofiljainak, valamint a hálózaton közlekedő jellegzetes járműcsoportok kerékprofiljainak kopásszimulációjára párhuzamosan, közös folyamatban kerül sor. A vasúti hálózaton kialakuló üzem sztochasztikus folyamatának jellemzése realizációinak statisztikái-val történik.
A kopásszimuláció egy lépésében a statisztikai jellemzők alapján kiválasztott kerék-sín páro-sításra vonatkozóan végezzük el a szokásos dinamikai szimulációt és a kopás profilmenti el-oszlásának meghatározását, majd a koptatásra kiválasztott járműcsoport/pályaszakasz pro-filgörbéjének előírt mértékű változtatását.
A kiválasztásokat és szimulációkat sorozatosan elvégezve az egyes járműcsoportok és pálya-szakaszok kopási folyamata egymással párhuzamosan halad előre.
10.8.2.2 Az adatrendszer elemei
A komplex kerék- és sín koptatási eljárás az ELDACW szimulációs programrendszer ismételt alkalmazásával valósul meg, néhány kiegészítő segédprogram felhasználásával. Az adatrend-szer egyik csoportját tehát az ELDACW programrendadatrend-szerhez szükséges alábbi adategységek képezik:
-Kerékprofil adatok* -Sínprofil adatok*
-Járműadatok* -Pályadinamikai adatok*
-Kerék-sín kapcsolat adatai -Érintkezés-geometriai függvények adatai -Pályatopológiai adatok* -Pályagerjesztés adatok*
Az adatrendszer másik csoportját a következő alfejezetben ismertetett, statisztikai jellemző-ket (abszolút, ill. relatív gyakoriság függvényejellemző-ket) tartalmazó adategységek képezik.
A felsorolt adatcsoportok közül a *-gal jelölt adatcsoportok a komplex kerék- és sínkopás szimuláció során az aktuális szimulációs lépésben, adott gyakoriság eloszlás statisztikák alap-ján kerülnek mindenkor kiválasztásra.
10.8.2.3 A komplex kopási folyamatot meghatározó statisztikai jellemzők
A megkívánt statisztikai jellemzők alapján megvalósított komplex szimulációs eljárásban a szimulációban résztvevő járművekre, pálya-felépítményekre (sínleerősítési rendszer, sín típu-sa), pálya szakaszokra (egyenesek, ívek) stb. vonatkozóan a következő, százalékos relatív vagy számszerű gyakoriságokat tekintjük ismertnek:
- A konkrét jármű, ill. pálya gyakorisága a járműcsoportban, ill. a pályaszakaszon - A kapcsolódó profil gyakorisága
- A kapcsolódó pálya/jármű csoport gyakorisága - A pályaegyenetlenség gyakorisága.
10.8.2.4 Adatrendszer automatikus előállítása statisztikai jel-lemzők alapján
Az üzemi körülmények előírt statisztika szerinti realizálásának biztosítására kialakított KOMPKOP keretprogram minden egyes szimulációs lépés előtt először a szimulációs lépésen-ként változó, a megkívánt statisztikát tükröző adatrendszerek összeállítását végzi el, majd második lépésben, az egyes szimulációs lépések végén az eredményeket értékeli ki.
10.8.2.5 Kiválasztás előírt gyakoriság szerint
A komplex kopásszimuláció során az egyes aktuális elemek kiválasztása mindenkor az előírt gyakoriság-értékek szerint történik. A kiválasztási eljárás alapelve az, hogy a lehetséges kivá-lasztható elemtartományra (eseményhalmazra) az egymást követően létrejött kiválasztások kiértékeléseként meghatározott (megvalósult) relatív gyakoriság értékek, és az előírt relatív gyakoriság értékek a lehető legjobb egyezést mutassák.
10.8.3 Szimulációs eredmények
A kidolgozott komplex kopásszimulációs módszert Magyarország fővonali hálózatának adatai és üzemi jellemzőit figyelembe véve alkalmaztuk. A komplex szimulációban négy járműcso-portot szerepeltettünk:
1. nemzetközi forgalomban is közlekedő személykocsik csoportja (nfszk);
2. csak belföldi forgalomban közlekedő személykocsik- (bfszk);
3. négytengelyes teherkocsik- (4tgtk);
4. kéttengelyes teherkocsik (2tgtk) csoportjai.
A pályaszakaszokat tekintve az országos hálózatra jellemzően 3 különböző sínprofil, és
vala-mennyi sínprofil esetében az egyenes pályaszakasz mellett három különböző pályaív szere-pelt a szimulációban.
44. ábra A járműcsoportok kerékprofiljainak kopási folyamata (=0,2)
A komplex kopásszimuláció eredményeiből (44. ábra) az egyes járműcsoportok ke-rékprofiljainak kopási folyamata kísérhető figyelemmel, míg hasonlóképpen a 45. ábra. mu-tatja az UIC 54 típusú sínprofillal épített pályaszakaszok sínprofiljainak kopási folyamatát
=0,2 nyomkarima súrlódási tényező mellett.
10.8.4 Összefoglalás, következtetések
A jelen tanulmányban ismertetett komplex kerék- és sínkopás szimulációs eljárással, va-lamint az eljárás alkalmazásával kapott eredményekkel kapcsolatban az alábbi összefoglaló megállapítások tehetők:
A kidolgozott komplex szimulációs eljárás alkalmas arra, hogy a járműcsoportok ke-rékprofiljai, valamint a pályaszakaszok sínprofiljai kopási folyamatának előrejelzését kiterjedt vasúti hálózat üzemében tapasztalható statisztikai arányok (az üzemi vi-szonyokat jellemző valószínűségek) figyelembe vételével valósítsa meg.
A kopásszimuláció eredményeit áttekintve megállapítható, hogy a kopott profilok a-lakját tekintve meghatározó jelentőséggel bír a kerék/sín koptatást végző, kapcsoló-dó sín/kerék ellenprofil alakja.
Mind a kerekek, mind a sínek kopási folyamatában megfigyelhető, hogy viszonylag rövid idő alatt kialakul egy jellegzetes "kopott" alak, és a továbbiakban a profilkopás kiterjedés ezen alaknak az önmagával közel párhuzamos "eltolódásából" alakul ki.
A nyomkarima súrlódási tényezőnek a lecsökkenése a kopott kerék- és sínprofilok alakjára nincs jelentős hatással, azonban 10-20% -kal növeli a futásteljesítményt.
A pályaelhasználódás sebességét tekintve a pálya műszaki állapotának (a pályaegye-netlenségek nagyságának és frekvencia szerinti eloszlásának) meghatározó jelentő-sége körvonalazódik.
45. ábra Az UIC 54 típusú sínprofillal épült pályaszakaszok sínprofiljainak kopási folyamata egyenes pályán, valamint 900, 600 és 350 m sugarú pályaívekben (=0,2)