что показывает осевая формула локомотивов

Осевая формула тепловоза и электровоза

Осевая формула тепловоза и электровоза — условное описание основных параметров экипажной части локомотива, описывающее количество, размещение и назначение осей.

В последние десятилетия осевая формула потеряла своё решающее значение при классификации локомотивов, как это было в эпоху паровозов.

Содержание

Способы записи осевых формул, применявшиеся в СССР и России

На начальном этапе развития

На начальном этапе развития тепловозо- и электровозостроения экипажная часть новых локомотивов мало отличалась от паровозной. Поэтому в те годы для описания экипажной части тепловозов и электровозов пользовались той же системой записи осевых формул, что и для паровозов. При этом для обозначения сцепных осей с индивидуальным приводом стали использовать знак «ноль» в нижнем индексе. Например, осевая формула тепловоза Э эл 2, имеющего пять сцепных осей в жёсткой раме с индивидуальным приводом и по одной поддерживающей оси перед и позади группы сцепных осей имела вид:

Осевые формулы появившихся вслед за тем локомотивов тележечной конструкции стали обозначаться аналогично паровозам дуплекс, триплекс и т. д. Формула состояла из нескольких групп (по числу тележек), каждая из которых описывала свою тележку, как отдельный экипаж. Между собой группы разделялись знаком «минус» (если тележки были независимыми) или знаком «плюс» (если тележки были шарнирно соединены между собой). Например, осевая формула электровоза С_C11, экипажная часть которого состояла из двух сочленённых трёхосных тележек, имела вид:

Интересным примером можно считать осевую формулу тепловоза Щ эл 1 системы Гаккеля (его экипажная часть состоит из трёх сочленённых тележек, средняя из которых имела четыре сцепных оси, а две крайние — по три сцепных и одной направляющей оси; все сцепные оси с индивидуальным приводом):

1940-е годы

В 1940-е годы в написании осевых формул началась неразбериха. Электроподвижной состав описывался формулами, написанными по европейскому стандарту (стандарт UIC): вспомогательные оси обозначались цифрами, а ведущие оси — латинскими буквами. Например, осевая формула электровоза ПБ21 (три ведущих оси с индивидуальным приводом и по две направляющих оси впереди и сзади) приобрела вид:

Другие примеры осевых формул в стандарте UIC:

С осевыми формулами тепловозов дело обстояло ещё хуже. В одной таблице вперемешку могли встречаться как формулы, записанные по европейскому стандарту UIC (например, С₀+С₀), так и основанные на «паровозной» системе (например, 0-3₀+3₀-0). При этом, значение знака «ноль» в нижнем индексе разъяснялось особо.

Нередко случалась путаница в использовании знаков «плюс» и «минус» между осевыми формулами тележек. Так осевая формула тепловоза ТЭ1, экипажная часть которого состояла из двух независимых трёхосных тележек записывалась как:

И это несмотря на то, что тележки не были связаны друг с другом и осевая формула должна была иметь вид:

1950-е годы

В 1950-е годы для записи осевых формул электровозов стала применяться та же система, что и для тепловозов.

1960-е годы

К середине XX века бегунковые и поддерживающие оси на тележечных локомотивах уже практически не применялись. Именно поэтому начиная с 1960-х годов при написании осевых формул обозначающие отсутствие вспомогательных осей нули стали опускать. Осевая формула типа:

видоизменилась сперва до вида:

Для многосекционных локомотивов первоначально пользовались теми же правилами, записывая общую осевую формулу всего локомотива, не делая различий между секциями. Так, осевая формула двухсекционного электровоза ВЛ8 (две сочленённые двухосные тележки под каждой секцией), имела вид:

Такая форма записи не давала полного представления о распределении тележек по секциям локомотива, а значит, не давала и возможности различать, например, двухсекционные с двумя тележками на секцию и односекционные четырёхтележечные локомотивы (например, тепловоз ТЭ136). Поэтому осевые формулы отдельных секций стали заключать в круглые скобки. Осевая формула того же электровоза ВЛ8 приобрела вид:

Поскольку осевые формулы отдельных секций, как правило, не отличаются друг от друга, на практике стала применяться упрощённая форма записи осевых формул многосекционных локомотивов:

При этом запись внутри скобок по указанным выше правилам описывает осевую формулу отдельной секции, а множитель перед скобками — число секций. Приведённый выше пример соответствует осевой формуле двухсекционного тепловоза 2ТЭ10, каждая секция которого опирается на две независимых трёхосных тележки.

На современном этапе

Отечественная система записи осевых формул оказалась не достаточно проработанной. С её помощью невозможно описать многие разновидности экипажа, особенно если в них помимо ведущих осей присутствуют и вспомогательные (что иногда встречается на путевых машинах и специальном подвижном составе). Не удивительно, что в последние годы в отечественной литературе всё чаще стали встречаться осевые формулы, записанные в европейской системе.

Европейская система записи осевых формул

Европейская система записи осевых формул (UIC) несколько отличается от российской. Количество ведущих осей обозначается заглавной буквой латинского алфавита (A=1, B=2, C=3 и т. д.), ведомые оси обозначаются цифрами. Знак «ноль» в нижнем индексе под буквой обозначает индивидуальный привод каждой оси. Количество секций указывается цифрой перед скобкой.

При отсутствии того или иного вида осей в тележке соответствующая буква или цифра не ставится.

Примеры записи осевых формул

В таблице приведены примеры осевых формул различных локомотивов, записанные по европейской системе.

Американская система записи осевых формул

Применяемая ныне в США система записи осевых формул, утверждённая Американской железнодорожной ассоциацией (AAR — Association of American Railroads) во многом похожа на европейскую, но несколько проще её. Так, в ней не используется знак «0» в нижнем индексе, указывающий на индивидуальный привод осей. То есть, в этой системе не делается различий между ведущими осями с индивидуальным приводом и механически связанными ведущими осями.

При отсутствии того или иного вида осей в тележке соответствующая буква или цифра не ставится.

Для разделения тележек используется знак «минус», для разделения секций — знак «плюс».

Примеры записи осевых формул

В таблице приведены примеры осевых формул различных локомотивов, записанные по американской системе.

Источник

ОСЕВЫЕ ФОРМУЛЫ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Рис. 104. Расположение колесных пар в кривой
при жестком закреплении их в раме (а) и при поперечном разбеге (б)

При прохождении электровоза по кривому участку пути колеса набегают на рельс и давят на него. Реакция рельсов вызывает поворот локомотива. В процессе поворота между бандажами колес и рельсами возникают силы трения, которые вызывают дополнительное сопротивление движению поезда в кривой. Боковое давление, создаваемое колесными парами, вписывающимися в кривую, может оказаться столь большим, что произойдет излом рельсов или нарушится их скрепление со шпалами. Значение этого давления зависит от скорости электровоза, радиуса кривой, нагрузки от оси на рельсы.
Для обеспечения безопасности движения боковое давление колесных пар на рельсы необходимо по возможности более равномерно распределить между всеми колесами электровоза. Равномер­ность его распределения зависит от числа колесных пар в одной тележке локомотива, способа их закрепления в раме, радиуса кривой и дополнительного уширения рельсовой колеи. Если, например, обеспечить возможность осям 2 и 3 перемещаться в поперечном направлении относительно рамы (это перемещение называют поперечным разбегом колесной пары), то в кривой все четыре колеса будут касаться наружного рельса (рис. 104, б). Чем больше число колесных пар в одной раме, тем труднее добиться соприкосновения их всех с наружным рельсом в кривых участках пути. При наименьшем радиусе кривых пути, принятом в СССР, в одной раме удается разместить не более четырех движущих колесных пар.
Радиус кривых сказывается и на коэффициенте сцепления, так как в кривых малого радиуса колеса одной и той же оси проходят разные расстояния. В результате этого они проскальзывают и коэффициент сцепления несколько снижается. Кроме того, сила тяги, развиваемая колесной парой, и ее давление на рельсы в кривых изменяются. Это учитывают, когда определяют расчетный коэффициент сцепления.
Увеличение сцепного веса при сохранении принятой нагрузки от оси на рельсы было достигнуто в результате использования нескольких тележек в одном локомотиве. Тележки могут быть сочленены (шарнирно связаны) или не иметь сочленения. Шестиосные электровозы ВЛ19, ВЛ22М и ВЛ23 имеют по две сочлененные трехосные тележки (рис. 105, а); у электровоза ВЛ8 четыре сочлененные двухосные тележки.

Рис. 105. Схема расположения в кривых сочлененных трехосных (а)
и несочлененных двухосных (б) тележек

Сила тяги, развиваемая электровозами с сочлененными тележками, передается составу через их рамы. Поэтому тележки получаются тяжелыми и при больших скоростях движения оказывают сильное воздействие на путь. Чтобы избежать этого, применяют свободные, несочлененные тележки (рис. 105, б), например, на электровозах ВЛ60, ВЛ80, ВЛ82, ВЛ10, ВЛ11 и всех электровозах серий ЧС. Отечественные восьмиосные электровозы имеют унифицированные несочлененные тележки.
При несочлененных тележках сила тяги передается через раму кузова. Благодаря этому сами тележки получаются более легкими и оказывают меньшее воздействие на путь, однако усложняется соединение тележек с рамой кузова.
На некоторых пассажирских электровозах в первый период электровозостроения, как и у паровозов, устанавливали дополнительно так называемые бегунковые колесные пары, не связанные с тяговыми двигателями. Их монтировали в специальных одноосных или двухосных бегунковых тележках. Объяснялось это следующим. Во-первых, тяговые двигатели и электрические аппараты были громоздкими, тяжелыми. В результате общий вес электровоза получался настолько большим, что передать его только на движущие оси, не превышая максимальной допустимой нагрузки, было невозможно. Этот избыточный вес и передавали на бегунковые оси. Во-вторых, основываясь на опыте эксплуатации паровозов, считали обязательным на электровозах, рассчитанных на большие скорости движения, по концам устанавливать бегунковые колеса для облегчения вписывания локомотива при входе его в кривые участки пути. Первая причина отпала сама собой, а опыт работы электровозов показал, что при движении их с большими скоростями иметь бегунковые оси необязательно.
Число движущих и бегунковых колесных пар, их взаимное расположение в тележках выражают в виде осевых формул, представляющих собой сочетание цифр и условных знаков. Первая цифра осевой формулы — число бегунковых осей с одной стороны электровоза. Далее ставится дефис (-) и после него цифра, которая означает число движущих колесных пар, находящихся в одной тележке. Если тележек несколько, то после каждой цифры, соответствующей числу осей тележки, ставится знак плюс (+), когда тележки имеют сочленение, или минус (—), если тележки не сочленены. Последняя цифра — число бегунковых осей с другой стороны электровоза.
Например, у отечественных шестиосных электровозов с сочлененными тележками осевая формула 0-Зо+ Зо-0, а с несочлененными — 0-Зо — Зо-0, у восьмиосного электровоза с сочленен­ными тележками — 0-2о+ 20+ 20+ 2о-0, а с несочлененными — 0-2о-2о-2о-2о-0. Индекс «о» у цифр, обозначающих число движущих колесных пар, показывает, что каждая из них приводится в движение своим тяговым двигателем (индивидуальный привод). Если этот индекс отсутствует, это свидетельствует о групповом приводе колесных пар, т. е. имеется один тяговый двигатель, приводящий в движение несколько колесных пар, соединенных спарниками или зубчатыми передачами.
За рубежом в осевых формулах применяют буквенные обозначения. Буква А соответствует одной движущей колесной паре, В — двум, С — трем, D — четырем и т. д. Например, шестиосный электровоз с двумя сочлененными тележками имел бы следующую осевую формулу: 0-Со+ Со-0, восьмиосный с несочлененными — 0-Во-Во-Во-Во-0.
Опыт эксплуатации показал, что ло­комотивы, имеющие несколько тележек, склонны к виляющему движению в прямых участках пути при существующей (с 1851 г.) ширине колеи 1524 мм. Виляющее движение вызывает более быстрый износ рельсов и расстройство пути. При электрической и тепловозной тяге скорость движения поездов повысилась, что способствовало увеличению виляний. Многочисленные опыты убедили, что для устранения виляний необходимо несколько уменьшить ширину колес, не изменяя предельные размеры колесных пар. Поэтому действующими Правилами технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ) ширина колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках пути и в кривых радиусом 350 м и более установлена 1520 мм. Это позволяет повысить плавность и безопасность движения, уменьшить износ подвижного состава и рельсов.

Источник

Рис. 104. Расположение колесных пар в кривой
при жестком закреплении их в раме (а) и при поперечном разбеге (б)

При прохождении электровоза по кривому участку пути колеса набегают на рельс и давят на него. Реакция рельсов вызывает поворот локомотива. В процессе поворота между бандажами колес и рельсами возникают силы трения, которые вызывают дополнительное сопротивление движению поезда в кривой. Боковое давление, создаваемое колесными парами, вписывающимися в кривую, может оказаться столь большим, что произойдет излом рельсов или нарушится их скрепление со шпалами. Значение этого давления зависит от скорости электровоза, радиуса кривой, нагрузки от оси на рельсы.
Для обеспечения безопасности движения боковое давление колесных пар на рельсы необходимо по возможности более равномерно распределить между всеми колесами электровоза. Равномер­ность его распределения зависит от числа колесных пар в одной тележке локомотива, способа их закрепления в раме, радиуса кривой и дополнительного уширения рельсовой колеи. Если, например, обеспечить возможность осям 2 и 3 перемещаться в поперечном направлении относительно рамы (это перемещение называют поперечным разбегом колесной пары), то в кривой все четыре колеса будут касаться наружного рельса (рис. 104, б). Чем больше число колесных пар в одной раме, тем труднее добиться соприкосновения их всех с наружным рельсом в кривых участках пути. При наименьшем радиусе кривых пути, принятом в СССР, в одной раме удается разместить не более четырех движущих колесных пар.
Радиус кривых сказывается и на коэффициенте сцепления, так как в кривых малого радиуса колеса одной и той же оси проходят разные расстояния. В результате этого они проскальзывают и коэффициент сцепления несколько снижается. Кроме того, сила тяги, развиваемая колесной парой, и ее давление на рельсы в кривых изменяются. Это учитывают, когда определяют расчетный коэффициент сцепления.
Увеличение сцепного веса при сохранении принятой нагрузки от оси на рельсы было достигнуто в результате использования нескольких тележек в одном локомотиве. Тележки могут быть сочленены (шарнирно связаны) или не иметь сочленения. Шестиосные электровозы ВЛ19, ВЛ22М и ВЛ23 имеют по две сочлененные трехосные тележки (рис. 105, а); у электровоза ВЛ8 четыре сочлененные двухосные тележки.

Рис. 105. Схема расположения в кривых сочлененных трехосных (а)
и несочлененных двухосных (б) тележек

Сила тяги, развиваемая электровозами с сочлененными тележками, передается составу через их рамы. Поэтому тележки получаются тяжелыми и при больших скоростях движения оказывают сильное воздействие на путь. Чтобы избежать этого, применяют свободные, несочлененные тележки (рис. 105, б), например, на электровозах ВЛ60, ВЛ80, ВЛ82, ВЛ10, ВЛ11 и всех электровозах серий ЧС. Отечественные восьмиосные электровозы имеют унифицированные несочлененные тележки.
При несочлененных тележках сила тяги передается через раму кузова. Благодаря этому сами тележки получаются более легкими и оказывают меньшее воздействие на путь, однако усложняется соединение тележек с рамой кузова.
На некоторых пассажирских электровозах в первый период электровозостроения, как и у паровозов, устанавливали дополнительно так называемые бегунковые колесные пары, не связанные с тяговыми двигателями. Их монтировали в специальных одноосных или двухосных бегунковых тележках. Объяснялось это следующим. Во-первых, тяговые двигатели и электрические аппараты были громоздкими, тяжелыми. В результате общий вес электровоза получался настолько большим, что передать его только на движущие оси, не превышая максимальной допустимой нагрузки, было невозможно. Этот избыточный вес и передавали на бегунковые оси. Во-вторых, основываясь на опыте эксплуатации паровозов, считали обязательным на электровозах, рассчитанных на большие скорости движения, по концам устанавливать бегунковые колеса для облегчения вписывания локомотива при входе его в кривые участки пути. Первая причина отпала сама собой, а опыт работы электровозов показал, что при движении их с большими скоростями иметь бегунковые оси необязательно.
Число движущих и бегунковых колесных пар, их взаимное расположение в тележках выражают в виде осевых формул, представляющих собой сочетание цифр и условных знаков. Первая цифра осевой формулы — число бегунковых осей с одной стороны электровоза. Далее ставится дефис (-) и после него цифра, которая означает число движущих колесных пар, находящихся в одной тележке. Если тележек несколько, то после каждой цифры, соответствующей числу осей тележки, ставится знак плюс (+), когда тележки имеют сочленение, или минус (—), если тележки не сочленены. Последняя цифра — число бегунковых осей с другой стороны электровоза.
Например, у отечественных шестиосных электровозов с сочлененными тележками осевая формула 0-Зо+ Зо-0, а с несочлененными — 0-Зо — Зо-0, у восьмиосного электровоза с сочленен­ными тележками — 0-2о+ 20+ 20+ 2о-0, а с несочлененными — 0-2о-2о-2о-2о-0. Индекс «о» у цифр, обозначающих число движущих колесных пар, показывает, что каждая из них приводится в движение своим тяговым двигателем (индивидуальный привод). Если этот индекс отсутствует, это свидетельствует о групповом приводе колесных пар, т. е. имеется один тяговый двигатель, приводящий в движение несколько колесных пар, соединенных спарниками или зубчатыми передачами.
За рубежом в осевых формулах применяют буквенные обозначения. Буква А соответствует одной движущей колесной паре, В — двум, С — трем, D — четырем и т. д. Например, шестиосный электровоз с двумя сочлененными тележками имел бы следующую осевую формулу: 0-Со+ Со-0, восьмиосный с несочлененными — 0-Во-Во-Во-Во-0.
Опыт эксплуатации показал, что ло­комотивы, имеющие несколько тележек, склонны к виляющему движению в прямых участках пути при существующей (с 1851 г.) ширине колеи 1524 мм. Виляющее движение вызывает более быстрый износ рельсов и расстройство пути. При электрической и тепловозной тяге скорость движения поездов повысилась, что способствовало увеличению виляний. Многочисленные опыты убедили, что для устранения виляний необходимо несколько уменьшить ширину колес, не изменяя предельные размеры колесных пар. Поэтому действующими Правилами технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ) ширина колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках пути и в кривых радиусом 350 м и более установлена 1520 мм. Это позволяет повысить плавность и безопасность движения, уменьшить износ подвижного состава и рельсов.

Источник

Осевая формула согласно UIC

Осевая формула тепловоза и электровоза — условное описание основных параметров экипажной части локомотива, описывающее количество, размещение и назначение осей.

В последние десятилетия осевая формула потеряла своё решающее значение при классификации локомотивов, как это было в эпоху паровозов.

Содержание

Способы записи осевых формул, применявшиеся в СССР и России

На начальном этапе развития

На начальном этапе развития тепловозо- и электровозостроения экипажная часть новых локомотивов мало отличалась от паровозной. Поэтому в те годы для описания экипажной части тепловозов и электровозов пользовались той же системой записи осевых формул, что и для паровозов. При этом для обозначения сцепных осей с индивидуальным приводом стали использовать знак «ноль» в нижнем индексе. Например, осевая формула тепловоза Э эл 2, имеющего пять сцепных осей в жёсткой раме с индивидуальным приводом и по одной поддерживающей оси перед и позади группы сцепных осей имела вид:

Осевые формулы появившихся вслед за тем локомотивов тележечной конструкции стали обозначаться аналогично паровозам дуплекс, триплекс и т. д. Формула состояла из нескольких групп (по числу тележек), каждая из которых описывала свою тележку, как отдельный экипаж. Между собой группы разделялись знаком «минус» (если тележки были независимыми) или знаком «плюс» (если тележки были шарнирно соединены между собой). Например, осевая формула электровоза С_C11, экипажная часть которого состояла из двух сочленённых трёхосных тележек, имела вид:

Интересным примером можно считать осевую формулу тепловоза Щ эл 1 системы Гаккеля (его экипажная часть состоит из трёх сочленённых тележек, средняя из которых имела четыре сцепных оси, а две крайние — по три сцепных и одной направляющей оси; все сцепные оси с индивидуальным приводом):

1940-е годы

В 1940-е годы в написании осевых формул началась неразбериха. Электроподвижной состав описывался формулами, написанными на европейский манер (стандарт UIC): вспомогательные оси обозначались цифрами, а ведущие оси — латинскими буквами. Например, осевая формула электровоза ПБ21 (три ведущих оси с индивидуальным приводом и по две направляющих оси впереди и сзади) приобрела вид:

Другие примеры осевых формул в стандарте UIC:

С осевыми формулами тепловозов дело обстояло ещё хуже. В одной таблице вперемешку могли встречаться как формулы, записанные по европейскому стандарту UIC (например, С₀+С₀), так и основанные на «паровозной» системе (например, 0-3₀+3₀-0). При этом, значение знака «ноль» в нижнем индексе разъяснялось особо.

Нередко случалась путаница в использовании знаков «плюс» и «минус» между осевыми формулами тележек. Так осевая формула тепловоза ТЭ1, экипажная часть которого состояла из двух независимых трёхосных тележек записывалась как:

И это несмотря на то, что тележки не были связаны друг с другом и осевая формула должна была иметь вид:

1950-е годы

В 1950-е годы для записи осевых формул электровозов стала применяться та же система, что и для тепловозов.

1960-е годы

К середине XX века бегунковые и поддерживающие оси на тележечных локомотивах уже практически не применялись. Именно поэтому начиная с 1960-х годов при написании осевых формул обозначающие отсутствие вспомогательных осей нули стали опускать. Осевая формула типа:

видоизменилась сперва до вида:

Для многосекционных локомотивов первоначально пользовались теми же правилами, записывая общую осевую формулу всего локомотива, не делая различий между секциями. Так, осевая формула двухсекционного электровоза ВЛ8 (две сочленённые двухосные тележки под каждой секцией), имела вид:

Такая форма записи не давала полного представления о распределении тележек по секциям локомотива, а значит, не давала и возможности различать, например, двухсекционные с двумя тележками на секцию и односекционные четырёхтележечные локомотивы (например, тепловоз ТЭ136). Поэтому осевые формулы отдельных секций стали заключать в круглые скобки. Осевая формула того же электровоза ВЛ8 приобрела вид:

Поскольку осевые формулы отдельных секций, как правило, не отличаются друг от друга, на практике стала применяться упрощённая форма записи осевых формул многосекционных локомотивов:

При этом запись внутри скобок по указанным выше правилам описывает осевую формулу отдельной секции, а множитель перед скобками — число секций. Приведённый выше пример соответствует осевой формуле двухсекционного тепловоза 2ТЭ10, каждая секция которого опирается на две независимых трёхосных тележки.

На современном этапе

Отечественная система записи осевых формул оказалась не достаточно проработанной. С её помощью невозможно описать многие разновидности экипажа, особенно если в них помимо ведущих осей присутствуют и вспомогательные (что иногда встречается на путевых машинах и специальном подвижном составе). Не удивительно, что в последние годы в отечественной литературе всё чаще стали встречаться осевые формулы, записанные в европейской системе.

Европейская система записи осевых формул

Европейская система записи осевых формул (UIC) несколько отличается от отечественной. Количество ведущих осей обозначается заглавной буквой латинского алфавита (A=1, B=2, C=3 и т. д.), ведомые оси обозначаются цифрами. Знак «ноль» в нижнем индексе под буквой обозначает индивидуальный привод каждой оси. Количество секций указывается цифрой перед скобкой.

При отсутствии того или иного вида осей в тележке соответствующая буква или цифра не ставится.

Примеры записи осевых формул

В таблице приведены примеры осевых формул различных локомотивов, записанные по европейской системе.

Американская система записи осевых формул

Применяемая ныне в США система записи осевых формул, утверждённая Американской железнодорожной ассоциацией (AAR — Association of American Railroads) во многом похожа на европейскую, но несколько проще её. Так, в ней не используется знак «0» в нижнем индексе, указывающий на индивидуальный привод осей. То есть, в этой системе не делается различий между ведущими осями с индивидуальным приводом и механически связанными ведущими осями.

При отсутствии того или иного вида осей в тележке соответствующая буква или цифра не ставится.

Для разделения тележек используется знак «минус», для разделения секций — знак «плюс».

Примеры записи осевых формул

В таблице приведены примеры осевых формул различных локомотивов, записанные по американской системе.

Источник