Nová zkušební zařízení pro stanovení svislých kolových sil ve VUZ

Potřebu zkoušení vozidel o velkém počtu náprav najednou vyvolalo využívání článkových vozidel pro osobní přepravu, kde spojením skříní pomocí kloubu nebo Jakobsova podvozku vznikají významné mezivozidlové vazby, a vozidlo je tak nutno zkoušet jako celek.

Kvazistatická bezpečnost proti vykolejení
Prvním důležitým využitím nového zařízení je možnost ověření bezpečnosti proti vykolejení na zborcené koleji. Zborcení koleje, tedy změnám příčného převýšení, se nelze na železničních tratích vyhnout. Jsou to přechody mezi nepřevýšenou a převýšenou tratí, stejně tak i povolené odchylky převýšení v rámci tolerancí. Při jízdě po zborcené koleji roste riziko vykolejení v důsledku šplhání okolku. Důvodem je snížení svislé kolové síly a nárůst síly příčné. Poddajnost vozidla, hystereze při zkroucení, excentricita polohy těžiště, zkroucení rámu podvozku a skříně vozidla během výroby, klopný moment od příčných sil, to vše jsou faktory, které ovlivňují rozložení svislých kolových sil během zborcení, a tedy i bezpečnost proti vykolejení.
Zkušební metody k prokázání bezpečnosti proti vykolejení vycházejí z prací ORE (později ERRI) a dnes jsou popsány normou ČSN EN 14363. Nově zakoupené zkušební zařízení je používáno pro metodu č. 2 a 3, kde v obou případech je potřebné změřit při definovaném zborcení minimální svislou kolovou sílu na krajním lehčím podvozku a minimálně na jednom nejlehčím podvozku mezilehlém. Výběr podvozků pro jejich následné vyšetření se děje změřením rozložení kolových sil celého vozidla před vlastní zkouškou přímo na zkušebním zařízení v jeho znivelizované poloze. Vlastní zkouška zborcení je provedena zvedáním a spouštěním podpěr na témže podvozku, ale i zvedáním a spouštěním podpěr na ostatních podvozcích, čímž lze simulovat zborcení koleje na bázi rozvoru podvozku (zborcení vlastního podvozku), ale i na bázi vzdálenosti otočných čepů (zborcení skříně vozidla). U osobních vozů a osobních jednotek opatřených sekundárním vzduchovým vypružením se vyšetřuje vždy stav bez cestujících (jedná se o horší variantu), a to jak s nafouknutými měchy, tak s vypružením bez vzduchu. Tím jsou simulovány případy, které by mohly nastat. U nákladních vozů s lomenou charakteristikou pružin je opět nutno vyzkoušet nejen prázdný stav, ale i stav ložení na rozhraní lomené charakteristiky.
Během zkoušky jsou kontinuálně měřeny všechny kolové síly a pohyby kol pomocí tenzometrických snímačů síly a potenciometrických snímačů polohy integrovaných v jednotlivých zkušebních stolicích zkušebního zařízení.
Po změření minimální kolové síly vybraných vyšetřovaných podvozků musí být zkouška doplněna, v případě metody č. 2, o měření vodicí síly mezi kolem a kolejnicí při průjezdu nepřevýšeným obloukem o poloměru 150 m. K výpočtu vodicích sil se využívá měření deformace kolejnic pomocí odporových tenzometrických snímačů. Kritériem posuzování je pak poměr vodicí a svislé kolové síly na vnějším kole projíždějícím oblouk (Y/Q). V případě metody č. 3 je kromě vyčíslení poměrného odlehčení kola ΔQ/Q, při vystavení vozidla zborcení na zkušebním standu, ještě nutno změřit odpor podvozku proti natočení a následné stanovení součinitele odporu podvozku.

Určení vlastností pohybu skříně vozidla v příčném směru
Druhým účelem nového zkušebního zařízení je zjištění vlastností pohybu skříně vozidla způsobeného příčnými silami, které vznikají v důsledku nedostatku nebo přebytku převýšení při průjezdu obloukem. Během této stacionární zkoušky se vozidlo naklápí jako na skutečné koleji. Kontinuálně jsou měřeny všechny kolové síly a pohyby kol, současně pomocí inklinometrů je měřen úhel naklopení dvojkolí, podvozků a skříní a ověřovány přípustné pohyby ve vypružení. Dále jsou měřeny další veličiny, jako je příčný pohyb skříně ve stanoveném bodě, výška stanoveného bodu aj., které jsou potřebné pro výpočet obrysu vozidla. Analýzou získaných údajů jsou získány informace o vlastnostech pohybu v příčném směru.

Měření svislých kolových sil
Přesné vážení na znivelizované koleji je pro zkušební okruh nezbytné. Je využíváno jak pro potřeby zkoušek zkušební laboratoří, například brzdové zkoušky, tak pro potřeby zákazníků. Abychom mohli nabídnout našim zákazníkům špičkovou kvalitu, investovali jsme do nového zařízení a od ledna 2022 nabízíme zákazníkům novou váhu od společnosti Schenck Process Europe GmbH, která splňuje všechny požadavky na přesné laboratorní vážení dle normy ČSN EN 15654-2.  
Váha je tvořená čtyřmi kolejnicovými segmenty, každý podepřený na čtyřech ohybových siloměrech. Přesnost měřicího řetězce pro každé kolo je do 0,2 % v celém rozsahu měření. Maximální zatížitelnost jednoho segmentu je 150 kN. Kolejnicové segmenty jsou rozmístěné tak, aby bylo možno změřit svislé kolové síly celého jednoho dvounápravového podvozku pokud možno najednou. Lze měřit od rozvoru podvozku 1,8 m (podvozky Y25) až po rozvor 3 m. U bezpodvozkových vozidel, třínápravových podvozků a podvozků mimo rozsah vzdálenosti lze měřit po jednotlivých dvojkolích. Kromě běžného statického vážení, zastavováním jednotlivými podvozky na váze, umožňuje tato váha také vážení průjezdem konstantní rychlostí do 5 km/h. Dá se říci, že toto vážení průjezdem, kdy jsou zaznamenávány jednotlivé kolové síly, je svým způsobem unikátní, protože bylo navrženo speciálně pro VUZ s požadavkem na vysokou přesnost vážení. Neoddělitelnou součástí přesného vážení je v neposlední řadě také dokonale znivelizovaná a pravidelně kontrolovaná geometrie koleje.