ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Указанием Министерства тяжелого и транспортного машиностроения от 29.12.81 № ВМ-002/15673

срок действия установлен

с 01.01.73

Стандарт устанавливает единую систему методов измерения и оценки вибраций внутри подвижного состава, требования к подвижному составу, режимам его работы, средствам измерения и состоянию пути.

Настоящий стандарт распространяется на проектируемые пассажирские вагоны локомотивной тяги, вагоны электро- и дизель-поездов, автомотрисы магистральных железных дорог колеи 1520 мм, вагоны метрополитена, трамвайные вагоны (в дальнейшем пассажирские вагоны).

Стандарт учитывает требования стандарта ИСО 2631-78, СТ СЭВ 1931-79, СТ СЭВ 1932-79 и СН 1209-74 в части методов измерений и оценки вибраций.

Термины и обозначения, используемые в стандарте, соответствуют ГОСТ 24346-80, ГОСТ 24347-80 и ГОСТ 16504-74.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Оценка вибраций подвижного состава производится при типовых и исследовательских испытаниях новых и модернизированных пассажирских вагонов и при периодических контрольных испытаниях путем проверки соответствия измеренных вибраций нормам, предусмотренным настоящим стандартом (обязательное приложение 2).

1.2. Периодичность контрольных испытаний для пассажирских вагонов магистральных железных дорог должна соответствовать ГОСТ 15050-69, а для вагонов пригородного и городского транспорта в соответствии с нормативно-технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

1.3. Результаты измерения и оценки вибрации могут быть использованы также для сравнения различных типов пассажирских вагонов и вариантов конструкции отдельных узлов вагонов.

2. ИЗМЕРЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРАЦИИ

2.1. Для оценки воздействия вибрации измеряются средние квадратические значения виброускорений или виброскоростей в диапазоне частот от 1 до 80 Гц.

2.2. При типовых испытаниях оценка вибрации производится по средним квадратическим значениям, измеренным в отдельных третьоктавных полосах частот и интегрально во всем диапазоне с учетом частотной коррекции.

При периодических контрольных испытаниях допускается оценку вибраций производить только интегрально по всему спектру частот.

3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

3.1. Средства измерения вибрации должны отвечать требованиям ГОСТ 12.4.012-75.

3.2. Средства измерения вибрации подвижного состава должны обеспечивать измерения виброускорений в диапазоне от 0,1 до 10 м/с² и виброскоростей от 0,3 ∙ 10^-2 до 0,3 м/с в диапазоне частот от 0,2 до 90 Гц с основной погрешностью не более ±20 %.

3.3. Средства измерения должны обеспечивать определение приведенного среднего квадратического значения виброускорений или виброскорости в контролируемой точке.

3.4. Измерительная система (рекомендуемое приложение 1) может быть выполнена в 2-х вариантах из следующих элементов:

а) виброизмерительного преобразователя, измерительного усилителя, набора третьоктавных фильтров, измерителя средних квадратических значений виброускорений, индикатора, или регистрирующего устройства.

При интегральной оценке вибраций вместо набора третьоктавных фильтров может использоваться частотно-взвешивающий фильтр по ускорению;

б) виброизмерительного преобразователя, набора третьоктавных фильтров, измерителя средних квадратических значений виброскорости, индикатора или регистрирующего устройства.

При интегральной оценке вибраций вместо набора третьоктавных фильтров может использоваться частотно-взвешивающий фильтр по скорости.

3.5. При использовании частотно-взвешивающего фильтра амплитудно-частотная характеристика сквозного измерительного тракта не должна отличаться от установленной настоящим стандартом более чем на ±6 % (0,5 дБ).

3.6. Все применяемые приборы должны быть проверены в установленные сроки соответствующими метрологическими организациями и иметь свидетельства о Государственной поверке.

3.7. Допускается при измерениях использовать устройства точной магнитной записи с последующим анализом вибраций в стационарных условиях. Тип магнитного носителя должен соответствовать ГОСТ 22507-77.

4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИСПЫТУЕМОМУ ПОДВИЖНОМУ СОСТАВУ

4.1. Общие цели и порядок проведения испытаний должны соответствовать ОСТ 24.001.08-76 (раздел 7).

4.2. Вагоны, предназначенные для испытаний, должны отвечать требованиям стандартов и утвержденной нормативно-технической документации, а также действующим Правилам технической эксплуатации.

5. РЕЖИМ РАБОТЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПРИ ХОДОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ

5.1. При ходовых вибрационных испытаниях подвижного состава режим работы силового и вспомогательного оборудования, которое может служить источником вибраций, устанавливается, исходя из условий и опыта эксплуатации конкретного типа вагона. При отсутствии данных о вероятностных характеристиках работы силового и вспомогательного оборудования в эксплуатации при измерениях вибрации оно должно функционировать в номинальном рабочем режиме. Испытания могут проводиться как одиночного вагона, так и в составе поезда согласно программе испытаний.

5.2. Регистрация измеряемых параметров вибрации должна проводиться на порожних вагонах на стоянке при работающем силовом и вспомогательном оборудовании и во всем диапазоне эксплуатационных скоростей вплоть до максимальной конструкционной через интервалы, равные 10 - 20 км/ч (5 - 10 км/ч - для трамвайных вагонов).

Допускается при испытаниях первые два интервала скоростей объединять.

5.3. Допускается отклонение скорости движения подвижного состава при измерениях в интервале ±10 % от среднего значения при рассматриваемом режиме работы.

5.4. Фактическая загрузка вагона (масса измерительной аппаратуры, испытателей и т.п.) и режим работы силового и вспомогательного оборудования, имевший место при испытаниях отмечается в протоколе.

6. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПУТИ

6.1. Техническое состояние участков пути должно соответствовать хорошей оценке по методам контроля, принятым на железнодорожном транспорте и обеспечивать движение испытываемых вагонов с конструкционной скоростью.

6.2. Испытания должны проводиться на прямых участках, как правило, бесстыкового пути с железобетонными шпалами и щебеночным балластным слоем.

Допускается проводить испытания на звеньевом пути или на пути, уложенном на деревянные шпалы.

Испытания вагонов метрополитена должны проводиться на пути, уложенном на деревянные шпалы.

Вагоны метрополитена должны испытываться на участках пути, техническое состояние которых соответствует хорошей оценке по методам контроля, принятым для рельсовых путей метро.

Вагоны трамвая должны испытываться на прямых участках пути, техническое состояние которых соответствует хорошей оценке по методам контроля, принятым для рельсовых путей трамвая.

Сведения о типе и характеристике пути необходимо отразить в протоколе испытаний.

6.3. Общая длина участков для проведения испытаний вагонов магистральных железных дорог должна быть не менее 20 км.

Общая длина участков для проведения испытаний вагонов метрополитена должна быть не менее 10 км.

Общая длина участков для проведения испытаний трамвая должна быть не менее 5 км.

6.4. Конструкция магистрального железнодорожного пути с колеей 1520 мм должна удовлетворять следующим требованиям:

балласт - щебеночный толщиной под шпалой не менее 25 см;

рельсы - не легче типа Р-50, длиной не менее 25 мм;

эпюра шпал - не менее 1840 шт. на километр.

Конструкция пути метрополитена должна удовлетворять требованиям СНиП II-40-80.

Конструкция трамвайных путей должна удовлетворять следующим требованиям:

балласт - щебеночный или бетонный;

рельсы - не легче типа Р-50, длиной не менее 25 мм;

эпюра шпал - не менее 1600 шт. на 1 км.

7. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

7.1. Длительность измерения, необходимая для обеспечения статистической достоверности результата, для каждого режима работы не должна быть менее 200 с. Допускается разбивать суммарное время измерения на отрезки продолжительностью t_j, каждому из которых соответствует свое приведенное среднее квадратическое значение виброскорости  или виброускорения . Тогда приведенные средние квадратические значения виброскорости и виброускорения определяются формулами:

                                                      (1)

                                                      (2)

где  - приведенное среднее квадратическое значение виброскорости, м ∙ с^-1;

 - приведенное среднее квадратическое значение виброускорения, м ∙ с^-2;

t_j - продолжительность j-го отрезка измерения, с;

t - продолжительность суммарного времени измерения, с.

7.2. При испытаниях измеряются средние квадратические значение виброскорости и виброускорения в вертикальном и горизонтальном (продольном и поперечном) направлениях на сидениях вблизи пятников и центре вагона в пассажирском салоне и служебных помещениях пассажирских вагонов, в пассажирском салоне и кабине машиниста вагонов электро- и дизель-поездов, вагонов метрополитена, в пассажирском салоне и кабине водителя трамвайных вагонов, автомотрис магистральных железных дорог.

Для определения виброизолирующих свойств сидений необходимо измерять средние квадратические значения вибраций также на полу под сидениями.

7.3. Для измерения вибрации на сидении необходимо поместить между сидением дивана или кресла и телом человека вкладку в виде жесткой металлической плиты, на которой крепится виброизмерительный преобразователь.

Размеры плиты - диаметр 300 мм, толщина 4 мм.

Масса тела сидящего человека должна быть 70 ± 10 кг.

7.4. Жесткость крепления виброизмерительного преобразователя должна быть такой, чтобы собственная частота колебаний крепления с виброизмерительным преобразователем была не менее 200 Гц.

7.5. При измерении вибраций следует руководствоваться ГОСТ 13731-68 и ГОСТ 17168-71.

7.6. При измерениях вибраций пассажирских вагонов измерительные, регистрирующие и анализирующие приборы и устройства устанавливаются непосредственно в испытуемом вагоне. Допускается размещение приборов и устройств в специально оборудованной вагон-лаборатории; анализирующее устройство допускается устанавливать в стационарных условиях.

8. ОЦЕНКА ВИБРАЦИИ

8.1. Оценка вибрации для вертикального и горизонтального направлений действия проводится раздельно.

8.2. Оценка вибрации производится интегрально по всему спектру частот и раздельно по третьоктавным полосам частот в соответствии с методикой, изложенной в обязательном приложении 2.

9. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты измерений и оценки вибрации вагонов оформляются отчетом, актом или протоколом и должно содержать следующие сведения:

наименование организации - исполнителя испытаний;

ссылку на настоящий стандарт и другие материалы, определяющие методику испытаний;

вид и задачи испытаний;

тип, номер, завод-изготовитель, год выпуска и пробег испытываемой единицы подвижного состава;

наименования, типы, характеристики использовавшихся измерительных приборов, а также данные о классе точности приборов;

место установки виброизмерительных преобразователей;

характеристики участка пути;

фактическая загрузка вагона;

режимы работы вагона и его оборудования;

составность поезда и положение испытываемых вагонов в поезде;

данные о состоянии поверхности катания рельсов (влажное, сухое и т.д.);

данные об отклонениях условий испытаний от требований настоящего стандарта, если они имели место;

заключение о результатах испытаний (оценка, выводы, предложения и т.д.);

дату и место проведения испытаний (участок пути, его протяженность).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

Схемы измерения и регистрации виброускорения и виброскорости

Вариант 1. Блок-схема измерения и регистрации средних квадратических значений виброускорения

Вариант 2. Блок-схема измерения и регистрации средних квадратических значений виброскорости

1 - виброизмерительный преобразователь;

2 - измерительный усилитель;

3 - частотно-взвешивающий фильтр с частотной характеристикой q_н(f) или набор третьоктавных фильтров, аппроксимирующих частотную характеристику q_н(f), определяемую в соответствии с обязательным приложением 2;

4 – измеритель средних квадратических значений;

5 – регистрирующее устройство;

6 – частотно-взвешивающий фильтр с частотной характеристикой h_н(f) или набор третьоктавных фильтров, аппроксимирующих частотную характеристику h_н(f), определяемую в соответствии с обязательным приложением 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВИБРАЦИИ ВАГОНОВ

1. Интегральная оценка производится по следующим расчетным условиям:

для вибрации, действующей в вертикальном направлении

                                                          (1)

                                                          (2)

для вибрации, действующей в горизонтальном направлении

                                                          (3)

                                                         (4)

где Р_к - доля времени (вероятность) движения вагона в эксплуатации со скоростями от υ_к до υ_к+1 в «к»-ом интервале.

В этих выражениях  и  - функции, характеризующие уровень воздействия действующих виброускорений и виброскоростей соответственно.

                                  (5)

                             (6)

                    (7)

                (8)

2. Вероятность Р_к для разных вагонов определяется эксплуатационным распределением скоростей с учетом стоянок и при отсутствии экспериментальных данных принимается согласно табл. 1.

3. Значения функций воздействия вибраций , , ,  могут быть определены по формулам (5) - (8) или по табл. 2, 3.

4. Величина приведенного среднего квадратического значения виброускорения при интегральной оценке измеряется как среднее квадратическое значение ускорения  на выходе частотно-взвешивающего фильтра с амплитудно-частотной характеристикой q_н(f), на выходе которого действует сигнал, соответствующий виброускорению в контролируемой точке или определяется по формуле:

                                                    (9)

где q_н(f_ci) - значения модуля нормированной амплитудно-частотной характеристики q_н(f) при среднегеометрических частотах третьоктавных полос f_ci;

 - среднее квадратическое значение виброускорения в i-ой третьоктавной полосе частот, м ∙ с^-2.

Значения модуля нормированной амплитудно-частотной характеристики q_н(f) частотно-взвешивающего фильтра определяются по табл. 4, черт. 1 или формулами:

для вертикального направления

                                   (10)

и для горизонтального направления

                                               (11)

где: f - частота в Гц.

Индексы «в» и «г» при q_н(f) обозначают направление действия виброускорения.

5. Приведенное среднее квадратическое значение виброускорения может определяться при помощи ЭЦВМ по формуле:

                                                (12)

где Ф_а(f) - функция спектральной плотности виброускорения, м² ∙ с^-4 ∙ Гц^-1;

f_вi - значение верхней граничной частоты i-ой третьоктавной полосы, Гц;

f_нi - значение нижней граничной частоты i-ой третьоктавной полосы, Гц.

6. Величина приведенного среднего квадратического значения виброскорости при интегральной оценке измеряется как среднее квадратическое значение виброскорости  на выходе частотно-взвешивающего фильтра с амплитудно-частотной характеристикой h_н(f), на выходе которого действует сигнал, соответствующий виброскорости в контролируемой точке или определяется по формуле:

                                                    (13)

где h_н(f_ci) - значения модуля нормированной амплитудно-частотной характеристики h_н(f) при среднегеометрических частотах третьоктавных полос f_ci;

 - среднее квадратическое значение виброскорости в i-ой третьоктавной полосе частот, м ∙ с^-1.

Значения модуля нормированной амплитудно-частотной характеристики h_н(f) частотно-взвешивающего фильтра определяются по табл. 5, черт. 2 или формулами:

для вертикального направления

                                 (14)

и для горизонтального направления

                                            (15)

где: f - частота в Гц.

Индексы «в» и «г» при h_н(f) обозначают направление действия виброскорости.

7. Приведенное среднее квадратическое значение виброскорости может быть определено при помощи ЭЦВМ по формуле:

                                                  (16)

где Ф_v(f) - функция спектральной плотности виброскорости, м² ∙ с^-2 ∙ Гц^-1;

f_вi - значение верхней граничной частоты i-ой третьоктавной полосы, Гц;

f_нi - значение нижней граничной частоты i-ой третьоктавной полосы, Гц.

8. Интегральная оценка вибраций удовлетворяет требованиям настоящего стандарта, если выполняются условия, определяемые формулами 1, 3 или 2, 4 п. 1.

9. При оценке воздействия вибраций в третьоктавных полосах частот средние квадратические значения виброускорений a_i или виброскоростей υ_i в i-ой полосе частот определяются с учетом вероятности движения вагона в «к»-м интервале скоростей по формулам:

                                                               (17)

                                                              (18)

где  - среднее квадратическое значение виброускорения в i-ой полосе частот, м ∙ с^-2;

 - среднее квадратическое значение виброскорости в i-ой полосе частот, м ∙ с^-1;

Р_к - вероятность движения вагона в эксплуатации со скоростями от υ_к до υ_к+1 в «к»-ом интервале;

 - измеренное в i-ой полосе частот среднее квадратическое значение виброускорения при движении в «к»-ом интервале скоростей, м ∙ с^-2;

 - измеренное в i-ой полосе частот среднее квадратическое значение виброскорости при движении в «к»-ом интервале скоростей, м ∙ с^-1.

10. Полученные по формулам (17), (18) средние квадратические значения виброускорения и виброскорости в i-ой полосе частот должны удовлетворять неравенствам:

                                                                   (19)

или

                                                                   (20)

где  и  - допускаемое среднее квадратическое значение виброускорения и виброскорости в i-ой полосе частот, определяемое по табл. 6.

Таблица 1

Распределение вероятностей скорости движения по времени, Р_к.

Таблица 2

Значения функции воздействия в зависимости от уровня действующих виброускорений

Таблица 3

Значения функции воздействия в зависимости от уровня действующих виброскоростей

Амплитудно-частотная характеристика частотно-взвешивающего по ускорению фильтра.

1 - для вибрации, действующей в вертикальном направлении;
2 - для вибрации, действующей в горизонтальном направлении.

Черт. 1

Таблица 4

Значение модуля нормированной амплитудно-частотной характеристики q_н(f) по виброускорению фильтра (аппроксимация по данным ИСО)

Амплитудно-частотная характеристика частотно-взвешивающего по скорости фильтра.

1 - для вибрации, действующей в вертикальном направлении;
2 - для вибрации, действующей в горизонтальном направлении.

Черт. 2

Таблица 5

Значение модуля нормированной амплитудно-частотной характеристики h_н(f) по виброскорости фильтра (аппроксимация по данным ИСО)

Таблица 6

Допускаемые уровни виброускорений и виброскоростей для вертикального и горизонтального направлений

Пример 1
интегральной оценки вибрации вагонов (с применением частично взвешивающего фильтра)

Нормативное условие

Таблица 1

Исходные данные и результаты оценки вибрации на полу и на сидении кабины машиниста электропоезда ЭР9П

Таким образом, уровень вибрации на сидении и на полу кабины машиниста электропоезда ЭР9П удовлетворяет нормативному условию.

Пример 2
интегральной оценки вибраций вагонов в вертикальном направлении по измерениям в третьоктавных полосах частот (с применением набора третьоктавных фильтров)

Нормативное условие

Таблица 2

Исходные данные и результаты оценки вибрации трамвайного вагона на тележках с пневматическим подвешиванием

Продолжение табл. 2

Таким образом, уровень вибраций вагона удовлетворяет нормативному условию.

Пример 3
оценки вибрации вагонов в вертикальном направлении в третьоктавных полосах частот

Нормативное условие

Таблица 3

Исходные данные и результаты оценки вибрации трамвайного вагона на тележках с пневматическим подвешиванием

Таким образом, нормативное условие выполняется в каждой третьоктавной полосе частот.

ПЕРЕЧЕНЬ
ДОКУМЕНТОВ, НА КОТОРЫЕ ИМЕЮТСЯ ССЫЛКИ В СТАНДАРТЕ

СОДЕРЖАНИЕ