Испытания вагонов

Новые типы вагонов после отработки конструкции на опытных образцах или партиях установочной серии проходят всесторонние испытания. После приемки вагона государственной (межведомственной) комиссией строится головная (контрольная) серия вагонов. По результатам изготовления и испытания опытных образцов и контрольной серии корректируется конструкторская документация, проверенная по технологическому процессу. В ходе серийной постройки вагонов производится контрольная проверка в условиях вагоностроительного завода. Кроме того, периодический контроль качества постройки и работоспособности вагона производится в эксплуатации -эксплуатационные испытания. Специальные испытания вагона в целом и его отдельных элементов позволяют заранее за сравнительно короткий срок установить фактическую прочность и долговечность различных частей, оценить его динамические качества и воздействие на ж.-д. путь.
В зависимости от задач такого рода и их особенностей обычно различают следующие виды испытаний: оценка конструкции на прочность (статические и динамические прочностные испытания); оценка динамических (ходовых) качеств вагона и его воздействия на ж.-д. путь; надежности конструкции вагона и его элементов; проверка вагонов на соударение.
Статические прочностные испытания производятся с целью оценки точности теоретических расчетов установления фактической прочности конструкции вагона при воздействии нормируемых нагрузок на ее отдельные узлы и детали. Кузов вагона подвергается испытаниям на вертикальные нагрузки до полной грузоподъемности; продольные растягивающие и сжимающие силы; распорные нагрузки, имитирующие воздействие сыпучих, навалочных и скатывающихся грузов во время движения вагона; на внутреннее давление жидкости и сжиженного газа котлов цистерн и других резервуаров и систем вагона. Полувагоны кроме того испытываются на нагрузку, имитирующую воздействие вагонооп-рокидывателя или накладных вибраторов при выгрузке грузов из полувагонов. Ходовые части (тележки) подвергаются статическим испытаниям в соответствии с действующими нормами. Отдельные узлы и вагон в целом могут подвергаться также стендовым испытаниям (на Катковых станциях, стендах-копрах, стендах-горках и др.).
Проводятся также динамические испытания (ходовые) – общединамические (заводские, приемочные поездные) и специальные (тормозные, на устойчивость вагонов против выжимания продольными силами в поезде, определение величины и характера распределения во времени динамических сил за время длительной эксплуатации вагона; испытания по погрузо-разгрузочным операциям, в грузовых вагонах и испытания систем энергоснабжения, водоснабжения и кондиционирования воздуха – в пассажирских).
Цель заводских испытаний – проверка работы отдельных узлов вагона и его конструкции в целом. Приемочные поездные испытания проводятся для определения динамических (ходовых) качеств вагона, динамических сил, установления пригодности вагона к эксплуатации на ж.-д. сети России и стран СНГ и условий обращения с указанием максимально допустимой скорости движения вагона, при которой обеспечивается требуемая прочность, устойчивость и плавность хода (для пассажирских вагонов) на ж.-д. пути с типовым верхним строением.
Как правило, одновременно с динамическими испытаниями проводятся также испытания по воздействию вагона на путь с целью определения величин напряжений и динамических сил, возникающих в элементах железнодорожного пути при движении по нему опытного вагона. Максимальная скорость движения при этих испытаниях должна превышать проектную конструкционную скорость опытного вагона не менее чем на 15-20%.
Динамические испытания на соударение вагонов проводятся с целью определения динамических напряжений и их распределения в элементах рамы и кузова, предельных величин продольных сил, при которых может произойти разрушение рамы или кузова вагона, а также для оценки соответствия характеристик поглощающего аппарата автосцепки массе вагона и допускаемой скорости соударения вагонов при эксплуатации. Испытания могут проводиться на эксплуатационных путях ж.-д. станции или на специальном стенде-горке с лебедкой, например на экспериментальном кольце ВНИИЖТ (ст. Щербинка). Для измерения продольной силы удара через автосцепку применяется специальная динамометрическая автосцепка с наклепанными на хвостовике корпуса автосцепки тензодатчиками.
Эксплуатационные линейные испытания проводятся выборочным контролем состояния вагонов рабочего парка в эксплуатации с целью изучения работоспособности, долговечности и интенсивности износов узлов и механизмов, причин и характера повреждений систем и отдельных деталей вагонов.
Для разработки мероприятий по совершенствованию конструкции вагона в службах эксплуатации заводов-изготовителей созданы группы надежности, занимающиеся сбором информации об отказах и причинах их возникновения. Некоторые вагоностроительные заводы для этих целей имеют опытные маршрутные поезда, эксплуатирующиеся на ж.-д. сети и на опытном кольце ВНИИЖТ.
Динамические (ходовые) испытания вагонов – испытания по воздействию их на ж.-д. путь проводятся в основном на скоростном испытательном полигоне ВНИИЖТ Белореченская – Майкоп длиною 25,4 км, допускающем максимальную скорость движения 250 км/ч, а также на ряде участков магистральных ж. д. России с состоянием пути несколько худшем, чем на полигоне.
В процессе испытаний всех видов измеряются статические и динамические силы, деформации, напряжения, перемещения и ускорения, возникающие в элементах конструкции вагона. Для этого используются электрические методы с применением проволочных, фольговых и полупроводниковых тензодатчиков и электронных тензометрических усилителей; в качестве регистрирующей аппаратуры – черно-белые и цветные осциллографы, магнитографы и компьютеры, на которые аналоговые сигналы от измерительных приборов подаются через тензометрические усилители и цифровые преобразователи. Для измерения перемещений и деформаций применяются пластинчатые, реохордные, полупроводниковые и трансформаторные прогибомеры; для измерения ускорений обрессоренных и необрессоренных масс вагона – ускорениемеры или акселерометры различных типов (конструкции ВНИИЖТ, японской фирмы Кийова, германской фирмы НВМ и др.), а для измерения сил – динамометры с тензодатчиками.