Experimental Study of the Effect of Dynamic Brake on the Thermal Load of Freight Wagon Wheels in Real Operating Conditions

Abstract

Bir yük treninin frenleme işleminde hava freni ve yardımcı bir fren olan dinamik fren kullanılır. Hava freninde, fren pabucu (sabo) ile tekerlek yuvarlanma yüzeyi arasında oluşturulan sürtünme kuvveti frenlemeyi sağlar. Dinamik frende ise tren katarının hızının azaltılması için cer motorları bir jeneratör gibi kullanılmakta ve böylece trenin kinetik enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Ülkemizde yük vagonu taşımacılığında kullanılan lokomotiflerin yaklaşık % 42’sinde dinamik fren bulunmamaktadır. Vagonların aşağı yönlü hareketinde, bazı güzergâhlarda, vagon hızını kontrol amaçlı, uzun süreli “sürükleme freni” yapılması gerekmekte, bu durum tekerleklerde çok yüksek sıcaklıklar oluşmasına sebep olabilmektedir. Oluşan bu yüksek sıcaklıklar sebebiyle çok çeşitli tekerlek hasarları oluşmakta ve bu durum demiryolu güvenliğini azaltmaktadır. Bu çalışmada, tekerlek ısınması sebebiyle tekerlek hasarlarının sıkça gözlemlendiği Gümüş-Yenice arasında (ortalama eğim ‰ 13,4 ve toplam uzaklık 94 km) çalışan iki konteyner vagonunda seyrüsefer boyunca tekerlek yuvarlanma yüzeyinde oluşan sıcaklıklar, vagon hızı, fren silindirlerinde oluşan basınç verileri kaydedilmiştir. Tam dolu olan test vagonlarının bulunduğu katar, 12 adet Rgns vagonu ve DE 33000 dizel lokomotiften oluşturulmuştur. O bölgede hâlihazırda çalışan ve dinamik freni olmayan lokomotiflerin de kullanılması sebebiyle Hacıkırı - Durak istasyonları arasında lokomotifte bulunan dinamik fren devre dışı bırakılmış sadece hava freni kullanılmıştır. Gerçek işletme şartlarında yapılan test sonuçlarına göre dinamik frenin devre dışı bırakıldığı, istasyonlar arası rakım farkının 350 m olduğu Hacıkırı-Durak istasyonları arasında tekerleklere gelen frenleme enerjisi, vagon başına 363,7 MJ’dür. Buna karşın, dinamik frenin kullanıldığı Gümüş- Pozantı istasyonları arasında, rakım farkının daha fazla olmasına rağmen (515 m), bu değer vagon başına yalnızca 58,6 MJ olarak gerçekleşmiştir. Test boyunca, dinamik frenin kullandığı bölgelerde tekerleğin yuvarlanma yüzeyinin sıcaklıkları 100 oC civarında iken dinamik frenin kullanılmadığı Hacıkırı-Durak istasyonları arasında (22 km) tekerleğin yuvarlanma yüzeyi sıcaklığı 350 oC’ye kadar yükselmiştir ve ayrıca bu güzergahta bir saboda parça kopması da gözlenmiştir.