автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Влияние инфильтрации воздуха на тепловой баланс кабин машиниста и пассажирских салонов подвижного состава железных дорог

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТ ЕЙ СООБЩЕНИЯ

Тб од

£ 0 Ш55 Мп правах рукописи

КУЗИНА ЛЮДМИЛА ГЕЛИЕВНА

УДК 629.4.043.2:629.4.04(1.3

ВЛИЯНИЕ ИНФИЛЬТРАЦИИ ВОЗДУХА НА ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАБИН МАШИНИСТА И ПАССАЖИРСКИХ САЛОНОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 05.28.01 - Охрана труда

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискании ученой стопони кандидата технических наук

МОСКВА - 1206

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожной гигиены (ВНИИЖГ).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Сидоров Ю.П. (МИИТ)

Научный консультант - кандидат технических наук Лосавио Н.Г. (ВНИИЖГ).

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Дьяков В.В. (МИИТ)

кандидат технических наук Жариков В.А. (ВНИИЖТ)

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (АО "ВЭлНИИ").

Защита диссертации состоится " • О-ЬОМ«^- 1995 г в час. на заседании диссертационного совета К 114.05.04 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 101475, г.Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ауд. ^^ Vй

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУ путей сообщения.

Автореферат разослан " .МО—А- 1995 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу университета.

Ученый секретарь

Диссертационного совета, Л уу

д.т.н., профессор _Власов С.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В связи с расширением парка подвижного состава, предназначенного для эксплуатации на железных дорогах СНГ при температурах воздуха до минус 40-60°С, заданных техническими условиями (ТУ), значительно повышаются требования к обеспечению комфортных • условий труда локомотивных бригад и проезда пассажиров.

Одной из основных составляющих комфорта являются параметры микроклимата, обеспечиваемые системами отопления и теплозащиты помещений подвижного состава.

Как известно, теплозащитные качества помещений в зимний период эксплуатации а значительной степени определяются герметичностью, т.е. количеством инфильтрационного воздуха, поступающего через неплоиюсти ограждающих конструкций.

Однако до настоящего времени нормы оценки герметичности были разработаны только для пассажирских вагонов дальнего следования, рефрижераторных вагонов и отсутствовали для кабин машиниста локомотивов, кабин машиниста и пассажирских салонов вагонов пригородных поездов, . служебно-бытооых помещений путевых машин, что но позволяло обеспечить нормируемые параметры микроклимата на рабочих местах локомотивных бригад и местах проезда пассажиров в условиях эксплуатации, близких к заданным ТУ.

Цель работы. Улучшение условий труда локомотивных бригад и проезда пассажиров а кабинах машиниста и пассажирских салонах подвижного состава железных дорог, предназначенного для эксплуатации при температурах до минус 40-60°С.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математическую модель процесса неорганизованного воздухообмена в помещениях подвижного состава в условиях действия температурного и скоростного напоров;

уточнить метод экспериментального определения количества инфильтрационного воздуха, поступающего в помещения подвижного состава;

- разработать метод и нормы оценки герметичности помещений подвижною состава;

провести экспериментальные исследования по определению количества инфильтрационного воздуха, поступающего в кабины машиниста и пассажирские салоны подвижного состава в условиях стоянки и движения при различных перепадах температур;

- уточнить метод определения и оценки полного коэфициента теплопередачи помещений подвижного состава дня условий эксплуатации, заданных ТУ;

- разработать рекомендации по улучшению теплозащитных качеств помещений подвижного состава,

Методика исследований. Дли решения поставленных задач использованы: анализ и обобщение данных научно-технической литературы и научно-исследовательских разработок по современному состоянию вопроса; методы математической статистики, теории эксперимента и математического моделирования. Расчетные зависимости между различными параметрами получпны с помощью математического аппарата с использованием ЭВМ.

Научиая новизна. Проведенные аналитические и экспериментальные исследования процесса инфильтрации воздуха, охватывающие большинство типов кабин машиниста локомотивов и путевых машин, а также пассажирские салоны вагонов электропоездов, позволили предложить математическую модель процесса неорганизованного воздухообмена в помещениях подвижного состава гюд действием температурного и скоростного напоров.

На основании этой модели разработаны критерии, позволяющие оценить гермотичность, а также определить полный коэффициент теплопередачи помещений подвижного состава для условий эксплуатации, заданных ТУ.

Практическая ценность. Разработанная методика оценки герм.мичносш, уточненные методики экспериментального определения количества инфильтрационного воздуха, определения и оценки полного коэффициента теплопередачи помещений подвижного состава для условий эксплуатации, заданных ТУ, а также полученные значения критериев оценки юрметичности и инфипьтрационных составляющих полных коэффициентов теплопередачи для условий эксплуатации, заданных ТУ, позволили установить нормы оценки герметичности и нормируемые значения полных коэффициентов теплопередачи помещений подв* кного состава и их составляющих.

Предложены практические рекомендации повышения теплозащитных качеств ограждающих конструкций кабин машинистов и пассажирских салонов, направленные на улучшение условий труда локомотивных бригад и проезда пассажиров о условиях эксплуатации подвижного состава, близких к заданным ТУ.

Реализация работы. Разработанная и уточненные методики утверждены Госстандартом России и используются аккредитованным испытательным центром ВНИИЖГ (ИЦ "Гигиена", аттестат №00048) при санитарно-гигиенической оценке помещений подвижного состава на ведомственных и межведомственных испытаниях по приемке новой техники.

Методики внедрены на ■ всех предприятиях локомотиво- и вагоностроения, заводах по производству путевых машин, осуществляющих сотрудничество с ИЦ "Гигиена" при ВНИИЖГ МПС России.

Результаты исследований были использованы при расчете нормируемых значений полных коэффициентов теплопередачи для проекта нормативного

Ппп/иоитя м т4юпк.ппп1|1а Дпгл«лтп»С1.| ротлпасыл!—гм"

и согласованы с нормой ГОСТ 12.2.056-81 "Электровозы и тепловозы колеи 1520 мм. Требования безопасности" (Изменение №2).

Нормируемые значения полных коэффициентов теплопередачи включены в технические требования к системам обеспечения микроклимата в кабинах локомотивов (ВНИИЖГ; 1987 г.), а также в технические условия на разработку и проектирование кабин локомотивов, кабин и вагонов пригородных поездов, служабно-бытовых помещений путевых машин (ВНИИЖГ;1994-1995 гг.).

Результаты исследований использованы при разработке системы обеспечения микроклимата для кабины машиниста скоростного электровоза, разрабатываемого АО "Коломенский завод" (1995 г.).

Дальнейшее внедрение полученных результатов целесообразно осуществлять на всех предприятиях, занимающихся проектированием, изготовлением и ремонтом помещений подвижного состава со сложными ограждающими конструкциями.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на заседании кафедры 'Загоны" ВЗИИТ (г.Москва, 1985 г.), на

конференции молодых ученых и специалистов ВНИИЖГ (г.Москва, 1986 г.), на заседании Ученого Совета ВНИИЖГ (г.Москва, 1909 г. и 1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, материалы исследований вошли в состао 17 отчетов по НИР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, содержащего 84 наименования, и приложения. Работа содержит 168 страниц машинописного текста, 28 рисунков и 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой в диссертации проблемы, определены цель и задачи исследования.

В первой главе изучено состояние вопроса, проведена оценка параметров микроклимата в кабинах машиниста различного типа подвижного состава и пассажирских сапонах вагонов пригородных поездов, анализ систем отопления и теплозащиты, методов расчета теплозащитных качеств ограждающих конструкций и методов экспериментального определения неорганизованного воздухообмена в помещениях подвижного состава.

Оценка параметров микроклимата в кабинах подвижного состава и вагонах пригородных поездов, эксплуатирующихся в настоящее время на железных дорогах СНГ, проведенная на основании результатов исследований Лосавио Н.Г., Школьникова Б.И. и др., показала, что параметры микроклимата на рабочих мостах локомотивных бригад и местах проезда пассажиров в условиях эксплуатации , близких к заданным ТУ, в целом не соответствуют нормируемым значениям.

Анализ систем отопления и теплозащиты кабин подвижного состава и вагонов пригородных поездов позволил установить, что проблемз обеспечения нормируемых параметров микроклимата решается в основном за счет увеличения мощности системы отопления и приводит к повышению потребления энергии от силовой установки.

6 то же время результаты исследований теплозащитных качеств пассажирских вагонов дальнего следования (Китаев Б.Н., Жариков В.А. и др.), а также кабины электровоза ВЛ85-001 (Сидоров Ю.П., Гришина Л.А.) показали, что доля инфильтрационной составляющей в полном коэффициенте

теплопередачи достигает 40%, что соответствует такому жо (в процентном отношении) количеству мощности, необходимой для компенсации теплопотерь, связанных с негерметичностью подвижного состава.

Анализ существующих методов расчета теплозащитных качеств кабин и вагонов, предложенных ВНИИЖТ и МИИТ, позволил установить, что ' применительно к кабинам подвижного состава и вагонам пригородных поездов, не отличающихся хорошей герметичностью, они требуют уточнения о части определения зависимости количества инфильтрационного воздуха, поступающего через неплотности ограждений, от перепада температур между еоздухом внутри и снаружи помещений и скорости движения подвижного состава.

Анализ методов экспериментального определения неорганизованного воздухообмена позволил найти наиболее применимый для использования в эксплуатационных условиях работы испытательного центра ВНИИЖГ метод определения количества инфильтрационного воздуха, предложенный МИИТ. Однако метод необходимо уточнить в части учета количества влаги, выделяемой человеком, конденсации водяных паров на внутренних поверхностях ограждений при низких наружных температурах, а также о части проведения испытаний а салонах пригородных поездоа.

Изложенное показывает, что до настоящего времени вопросу улучшения герметичности ограждающих конструкций кабин подвижного состава и вагоноп пригородных поездов не уделялось должного внимания, что но позволяло обеспечить нормируемые параметры микроклимата на рабочих местах локомотивных бригад и местах проезда пассажиров в условиях эксплуатации подвижного состава, приближающихся «заданным ТУ.

Во зторой глава представлены результаты аналитических исследований процесса неорганизованного воздухообмена в помещениях подвижного состава, обуславливаемого действием перепада температур между воздухом внутри и снаружи помещения 41 и скорости движения V.

Уравнение баланса неорганизованного воздухообмена в помещениях подвижного состава можно представить в виде:

т

. 1-ИНф| ^эксф]' ,( 1)

где ^инфь'-эксф) " количество инфильтрационного и эксфильтрационного воздуха через 1-ю и )-ю неплотности. '•ин'фЬ'-эксф] выражаются формулами:

•-инф! = 3600 Ринф! • Уинф|, мЗ/ч, (2)

1оксф]= 3600 рзксф) • Уэксф] ■ (3)

где Рцнф1 .^оксф] ' площади элементарных неплотностей

инфильтрации и эксфильтрации, м^;

^нф! • уэксф] - скорости инфильтрации и эксфильтрации воздуха через элементарные неплотности, м/с.

Используя результаты исследований Бартоша Е.Т., Берникова Г.И., Китаева Б.Н., Сидорова Ю.П. и др.,. получим выражение для определения количества инфильтрационного воздуха, поступающего в помещение через эквивалентную щель или отверстие:

'-инф П 3600 ^эко ■

где Рэкв - площадь эквивалентной щели (отверстия), ун - объемный вес наружного воздуха, кг/м3;

ДРииф - сопротивление проходу инфильтрационного воздуха через

эквивалентную щель или отверстие, кг/м2.

В условиях действия перепада температур между воздухом внутри и

снаружи помещения на стоянке подвижного состава процесс

неорганизованного воздухообмена происходит за счет разности

гравитационных давлений воздуха, т.е. "с .мотягой".

При этом ЛРииф выражается формулой:

ЛРинф= Арм-Лрэксф , (5)

где ЛРд4 - тяга, обусловленная действием температурного напора;

ЛРэксф - сопротивление проходу эксфильтрационного воздуха. Величина ЛРд» для выбранной нами модели воздухообмена

определяется по формуле:

ЛРд1-Ь(?и-Увн).кг/м2. (6)

где* И - средний перепад высоты между "входными" и "выходными" эквивалентными щелями, м;

Уон " объемный бос воздуха в помещении, кг/мЗ,

На основании условия для совершенных газов ун/уон е ТВИГГИ и с

учетом формулы (б) для количества инфильтрационмого воздуха, поступающего ь' помещения под действием перепада температур получим следующее выражение:

Ц,нфЛ* - 3600 РэкпЛ*. ( ( дН/Твн)- Д1 )1/п. м3/ч (7) где Рэка^' • эквивалентная площадь сечения щели, по которой происходит неорганизованный воздухообмен под действием температурного напора,м2;

Т и 'Гц " абсолютные температуры воздуха внутри и снаружи помещения, "К:

д( - перепад между температурами воздуха внутри и снаружи •

Справедливо допущение, что с вероятностью Р=0,95 в ограниченном диапазона переладов температур (02Л1-84 °С) зависимость !-ИцфЛ' ~ приближается к линейной, т.е. п -И. Тогда

¡-инфй* а зсоо (дЫГвн). рэкаЛ< . Д1, м3/ч (3)

В условиях действия напора со стороны встречного потока воздуха -скоростного напора АРу при движении подвижного состава создаются зоны подпора и разрежения вокруг поверхностей наружных ограждений кабин и вагонов.

При этом АРинф выражается формулой:

ДРИнф= кд (Ун v212д). кг/м2 , (9)

где к0 - коэффициент торможения динамического напора:

V - скорость движения подвижного состава, м/с.

Тогда количество . инфильтрационного воздуха, поступающего в

помещения под действием скоростного напора при постоянном перепад» гемперчтур, можно представить в виде:

1-инфУ » 1>инфЛ1'+1000 ■ (кд V2 )1'".м3/ч. (10).

где 1-инфЛ' - количество инфильтрационного воздуха, поступающего в помещение на стоянке, при постоянном перепаде температур М' ,м3/ч;

" эквивалентная площадь сечения неплотностей, по которым происходит неорганизованный воздухообмен под действием скоростного напора,м'.

Справедливо предположить, что с вероятностью Р-0,95 в ограниченном диапазоне скоростей движения подвижного состава (0<У< 100 км/час) зависимость Ьинфу= ЦМ) при постоянном перепаде темпоратур приближается к линейной, т.о. п —>2. Тогда

^инфу - 1.ИНфЛ*+1000 (к д) 1/2 рэш УЧ м3/ц (11)

Для возможности сравнительной оценки герметичности помещений различного объема, например, кабин и салонов различных типов подвижного состава, по результатам испытаний, полученным при любых томпературно-рззностных условиях, а также при любых скоростях движения в условиях действия постоянного перепада температур, введем удельные показатели -температурный и скоростной коэффициенты герметичности Нд^ и Ну, определяемые по формулам:

Нд{ » (1А/е )(Ц,„фЛ» I Д»>. (мЗ/ч)/(мЗ°С ), (12)

• 0-и„фУ - 1_инфА») / V, (М3/ч )/(М3. км/ч), (13)

где \/в - объем помещения по внутреннему измерению,м3.

Температурный и скоростной коэффициенты герметичности Нд{ и Ну

являются критериями оценки герметичности ограждающих конструкций кабин и салонов соответственно на стоянке и при движении подвижного состава независимо от значений наружной температуры, скорости движения, объема и площади поверхности ограждений. Причем, для кабин значение Нд^ будет

больше, чем значение Ну, а для салонов, иаоборо1, - Ну больше Мд^ что

обусловлено различным соотношением геометрических размеров и различным

характером распределения давлений на наружных поверхностях кабин и кузовов подвижного состава.

Тогда для определения количества инфильтрзционного воздуха, поступающего в кабины и салоны подвижного состава □ условиях эксплуатации, заданных по ТУ, можно предложить следующее уравнение:

ту

1-инф • (Ни . Л{ + НИО , М3/ч, (14)

где А1 - максимальный перепад температур между воздухом внутри и

снаружи помещения, заданный ТУ, "С:

V- скорость движения подвижного состава,заданная ТУ, км/ч. Учитывая однонаправленность действия температурного и скоростного

напоров на процесс инфильтрации воздуха, введем коэффициент

герметичности Н:

Н = НМ+НУ (15)

Коэффициент герметичности Н является критерием оценки

герметичности кабин и салонов подвижного состава независимо от

тит.«..».™)« рп^^етт:у"".::;":, ^.....иСо^.м <> шшщчдя

поверхности ограждающих конструкций, т.е. коэффициент герметичности Н -индивидуальная характеристика серии подвижного состава.

Для служебно-бытовых помещений пугевых машин, рабочая'скорость которых не превышает 25-30 км/ч, критерием оценки герметичности является температурный коэффициент герметичности Нд{,

Аналитическое исследование процесса влагсмассообмена при экспериментальном определении количества инфильтрационного воздуха 1-инф позволило уточнить математическую модель этого процесса о части

определения количества влаги, выделяемой человеком (п.Счел) и конденсирующейся на внутренних поверхностях ограждений (Сконд При этом 1-инф может быть определено методом последовательных приближений по формуле:

1-инф=(Р' V в/ ДТ) 1п "I °н!-11нф - (Сисп + "-Счел )+ <»конд М °Х

!-инф " <сисп + "^чел )+Скокд К кг/ч , (16)

где р - плотность воздуха в помещении, кг/м^;

ЛХ- временной отрезок испытаний, ч;

0Т, Он - влагосодержание воздуха в момент времени Т и начальный,

кг/кг с.в.;

Сисп -влагопоступление от испарителя, кг/ч.

Для решения задачи совместно с МГУ путей сообщения была составлена программа расчета 1-инф на ЭВМ .

Таким образом, уравнение (14) и (16) представляют собой математическую модель процесса неорганизованного воздухообмена в помещениях подвижного состава,

В тротьей глава представлены методики и результаты экспериментального определения количества инфильтрационного воздуха и оценки герметичности помещений подвижного состава.

Для определения количества инфильтрационного воздуха был использован уточненный метод нестационарного увлажнения воздуха в помещении, предложенный МИИТ. Суть метода заключается в измерении предвари юльно повышенного влагосодержания воздуха при испарении воды в ■ помещении за определенный промежуток времени и расчета 1-юнф по формуле (16).

Определение количества инфильтрационного воздуха проводилось в условиях эксплуатации на сети железных дорог РФ при различных перепадах температур и скоростях движения подвижного состава, а также о климатической камере Всероссийского научно-исследовательского юплоеозного института (ВНИТИ), а кабинах машиниста новых локомотивов, дизель- и электропоездов, автомотрисы, путевых машин I: в пассажирских салонах еаюноо электропоездов. Кроме того, о вагона электропоезда ЭР2 определялось количество инфильтрационното воздуха, поступающего в салон на стоянке при открытых наружных дверях и различных вариантах открывания вн/гринних дверей.

Всего исследовано восемнадцать типов единиц подвижного состава.

Разработанная методика оценки герметичности помещений позволила установить зависимости 1-ИНфА* * на стоянке и ииифу = при

=соп51 в условиях движения подвижного состава.

На примере экспериментальных исследований в мбинэх электровозов ВЛ85 (после №001), тепловозов ТЭП70-0086 и ТЭМ7А-0016, на макете кабины тепловоза 4ТЭ10С в климатической камере ВНИТИ и в купе отдыха фроаерио-роторного снегоочистителя ФРЭС2-003 при перепадах температур 18...84°С на стоянке подвижного состава показано, что зависимость Ьинфл* = ЦМ) с допустимой для практических расчетов вероятностью Р=9,95 приближается к линейной (рис.1).

Экспериментальные исследования о кабинах дизель-поезда Д2-002-001, электровозов ВЛ85(после №001) и ВЛ15-001, тепловозов 2ТЭ121-014, 028 и 030, ТЭМ7А-0016 и ТЭП70-0036, при движении со скоростями 10...100 км/ч н различных ди4лазонах перепадов температур показывают, что зависимость 1»иифу к Ч^) при Д1 =сопз( с допустимой для практических расчотоо осринжосгью приближается к линейной (рис.2).

Установленные зависимости дают возможность экстраполировать результаты испытаний, полученные при более высоких отрицательных температурах, на более низкие (до минус 60°С), а также результаты испытаний, полученные при низких скоростях движения, на более высокие (до 100 ш1ч).

Методика оценки герметичности позволила оценить герметичность исследуемых помещений на соответствие нормируемым значениям. Оценочным показателем для кабин и вагонов подвижного состава лвлявгея коэффициент герметич> ости Н, определяемый по формулам (15), (12) и (13), и для слухебно-бытовых помещений путевых машин - томперагурный коэффициент герметичности Нд{, определяемый по формуле (12).

Герметичность помещений считается удовлетворительной, ьей-.'. коэффициент герметичности Н не превышает нормируемы* значений 105x10 ' • для кабин машиниста подвижного состава и 25x101 - для пассажирских игапшет пригородных поездов, а температурный коэффициент герметичное!и Ид^ для

Пнропад температур воздуха в помещении относительно наружной томпературы,&1,с'С

Рис.1. Количество инфильтрационного воздуха в зависимости ог перепада температур внутри и снаружи помещений на стоянка подвижного состава: 1- 8Л-85 (после №001); 2- ТЭП70-0086; 3- 4Т310С (макетный образец); 4 - ТЭМ7А-0016; 5 - ФРЭС2-003 (купе отдыха).

Скорость движения, у, км/ч

Рис.2. Количество «нфильтрационногс воздуха о зависимости от скорости движения подвижного состава при различных перепадах температур:

1 - Д2-002-001; 2 - ВЛ85 (после №001) приА«-41оС (ведомая кабин;!}: 3 - ВЛ85 (после №001) прий=ЗГС (ведущая кабина); 4 - 2ТЭ12.1 при ¿1=32,8...36.6*0; 5 - ТЭМ7А-0016 при «1=17,8...2113'С; 6 • ТЭМ7Л 001«» при д1=25.7...38,3°С; 7 - ТЭП70-0086 при М= 47,4...4а,7, 8 - Ы115-0!И при д¡=27,0...36,4 "С.

служебно-бытовых помещений путевых машин не превышает нормируемого ■значения 110x10' 1/(ч. "С).

Весь исследованный подвижной состав по нормам герметичности можно разделить на группы хорошей (Н=14х10'), удовлетворительной (Н=67...Ю5 х 105, Н,^ = 40...71х105 1/(ч. "С.) и неудовлетворительной (Н=136...335х105, Нд{ =203x10' 1/(ч. 'С) герметичности (табл. 1,2 и 3).

Для кабин машиниста значения температурных коэффициентов герметичности Нд( больше значений скоростных коэффициентов

герметичности а для салона вагона электропоезда ЭР2Р, наоборот, Ну больше НА1, что подтверждает справедливость разработанной математической модели неорганизованного воздухообмена (табл.1 и 2).

Как видно на примере кабин тепловозов 4ТЭ10С и вагонов улектропоезцов типа ЭР, в кабинах и вагонах, новых и бывших в эксплуатации о точение соответственно 1 сода и 7 лат, с увеличением срока эксплуатации герметичность ограждающих конструкций ухудшается, что связано с нарушением уплотнения технологических отверстий, оконных и дверных проамоп в процессе эксплуатации подвижного состава (тэбл.1 и 2).

В четвертой главе представлена уточненная методика и результаты определения и оценки полного коэффициента теплопередачи помещений подвижного состава для условий эксплуатации, заданных ТУ, а также рекомендации по улучшению теплозащитных качеств кабин и вагоноз.

Полный коэффициент теплопередачи (Кцоли) для условий эксплуатации, заданных ТУ, определяется по формуле:

Кполн - Когр'1^ лКдуч™ * ДКинф™. Вт/м'К , (17)

!«е Когр"^ - средний коэффициент теплопередачи ограждений для услооий эксплуатации, заданных ТУ;

АКдучту - добавочный коэффициент, учитывающий потери тепла за счет излучения через окна в успоииях эксплуатации, заданных ТУ;

Таблица 1

Нормы оценки герметичности кабин локомотивов

Тип подвижного состава, серия, Температур- Скоростной Коэффициент

номер ный коэффици- герметичнос-

коэффициент ент ти,

герметичнос- герметич-

ти, Нд,, ности, Ну,

хЮ хЮ"3,

1/(ч.°С, 1/(ч.км/ч)

" Удовлетворительной герметичности

Электровоз ВЛ80СМ 30 - -

Электровоз ВЛ65 39 - -

Электровоз ВЛ85(после №001)

ведомая кабина 43 24 67

ведущая кабина 43 42 85

Тепловоз 2Т0121 55 50 105

Неудовлетворительной герметичности

Электровоз ВЛ85-001 85 51 136

Тепловоз 4ТЭ10С-0010 102 90 192

Тепловоз ТЭМ7А 120 61 . 181

Тепловоз ТЭП70 142 18 160

Тепловоз 4ТЭ10С-0002, бывший ц 183 66 269

эксплуатации в течение 1 года

Электровоз ВЛ15-001 164 145 309

Тепловоз ТЭП80 179 - -

Таблица 2

Нормы оцонки герметичности кабин и вагонов подвижного состава пригородного сообщения

Тип подвижного состава, серия, Температур- Скоростной Коэффициент

номер ные коэффици- герметичнос-

коэффициент ент ти.

герметичнос- герметич- Н= Нд,

ти, Нд„ ности, Ну

х1(Г, х10"3,

1/(ч.°С) 1/(ч.км/ч)

Хорошей герметичности

Дизель-поезд Д2-002 (кабина) «0 14 14

Неудовлетворительной герметичности

Электропоезд ЭР2Р (вагон) 62. 104 166

Электропоезд ЭР2 (вагон, бывший 96 - -

в эксплуатации в течение 7 лет)

Автомотриса АРВ-1 121 - -

Электропоезд ЗР2Р (кабина) 144 - -

Электропоезд ЭД2Т (кабина) 262 - -

Электропоезд ЭТ2 (кабина) 292 43 335

Таблица 3

Нормы оценки герметичности служебно- бытовых помещений путевых машин

Тип подвижного состлва, серия, номер (вид помещения) Температурный коэффициент герме-тичностн, НД!, хЮ""* 1/(ч.°С)

Удовлетворительной герметичности

Снегоочиститель ФРЭС2-003 (кабина управления) 40

Снеюземлеуборочная машина СМ5М (головная 48

кабина)

Сногозьмлеуборочная машина СМ2М (головная 71

кабина)

Неудовлетворительной гсрм'атичиости

■'>-:/. литвпь С-РЭС2-003 (п,пе отдыха) 203

АКинфту " Добавочный коэффициент, учитывающий потери тепла за счет инфильтрации воздуха через неплотности ограждений в условиях

эксплуатации, заданных ТУ.

Средний коэффициент теплопередачи граждений для условий

эксплуатации, заданных ТУ, Когр1^ определяется по известной п теплотехнике

зависимости на основании полученного по традиционной методике

стационарного нагрева, приведенной а Приложении 5 ГОСТ 12.2.050-81,

среднего коэффициента теплопередачи"К".

Добавочный коэффициент, учитывающий потери тепла за счет

излучения через окна в условиях эксппуатации, заданных ТУ, ЛКЛучту

принимается равным 0,14 Вт/мгК для кабин машиниста подвижного состава,

0,11 Вт/м!К для пассажирских салонов вагонов пригородных поездов и 0,09

Вт/м'К для служебно-бытовых помещений путевых машин.

Добавочный коэффициент, учитывающий потери гепла за счет

инфильтрации воздуха через неплотности ограждений для условий

эксппуятянмм адпяиич« тл/ л".„1,^ту, д,";: кидопмиш

состава определяется по формуле:

ЛКинф"1"7 я ( Ср . р . Ув / 3600 . Р0) .( Ид,. + Ну . V), Вт/мгК, (10) для служебно-бытовых помещений путевых машин - по формуле:

Л!<инфту = ( Ср . р . Ув / 3600 . . Нд, . Л1, Вт/м2К, (19)

где р - плотность воздуха в помещении при среднем значении нормируемой температуры..

Полный коэффициент теплопередачи ограждений Кполн дпя условий эксплуатации, заданных ТУ, считается удовлетворительным, если его значение для кабин подвижного состава и служебно-бытовых помещений путевых машин не превышает 2,33 Вт/м2К, нормируемого ГОСТ 12.2.056-81, а для салонок пригородных поездов - 1,85 Вт/м2К (рекомендуемое ВНИИЖГ).

При этом Когр1"7 для кабин подвижного состава должен быть но болоа 1,23 Вт/мгК, для салонов пригородных поездов - не более 1,11 Ц|/мгК, для служебно-бытовых помещений путевых машин - на бопее 1,40 Вл'м'к.

ЛКццфТУ для кабин подвижного состава должен быть не более 0,96 BiWk, для салонов пригородных поездов - не более 0,43 Вт/м2К, для служебно-бытовых помещений путевых машин - не более 0,84 Вт/м2К.

Результаты расчета по уточненной методике показывают, что за исключением кабин электровозов типа ВЛ85 (Кполн = 2,32 Вт/м2К) и путевых машин типа СМ2М, СМ5М и ФРЭС2 (КПОлн = 1.99. 2,11 и 2,20 Вт/м2К соо!ветствонно), остальные помещения подвижного _ состава имеют низкие теплозащитные качества. При этом Кполн достигают значений 3,01...6,64 Вт/м'К, т.е. превышают норму почти в три раза.

В кабинах электропоездов типа ЭТ2 и салонах электропоездов типа ЭР2 теплоизоляционные качества ограждений приближаются к нормируемым

значениям (КОГрТУ= 1,74 Вт/м!К и 1,3 Вт/м2К соответственно), а герметичность помещений неудовлетворительная - ДКинф*^ ~ 3,66 Вт/м2К и 3,7С Вт/м2К соответственно.

На примере кабин электровозов ВЛ85-001 (Когр^ - 2,00 Вт/м2К, АКинф^ 1,36 Вт/м2К) и ВЛ85-008(кОгрту =1,3 Вт/м2К, ЛКмнф™ = 0.88 Вт/м2К) показано, что проведение мероприятий по дополнительной теплоизоляции ограждающих конструкций, уплотнению технологических отверстий, оконных и дверных проемов приводит к улучшению теплозащитных качеств кабины в 1,5 paja (Кяолн=3,5 Вт/м2К и 2,32 Вт/ы2К соответственно).

Для повышения теплозащитных качеств кабин машиниста п пассажирских салонов подвижного состава необходимо выполнять следующие рекомендации:

строго соблюдав имеющуюся технологию 'изготовления ограждающих конструкций и контролировать качество их изготовления;

применять прогрессивные технологии изготовления ограждения и теплоизоляции (например, метод напыления теплоизоляционного слоя, уплотнение пакеюа теплоизоляционных материалов при их укладке);

применять современные элементы ограждающих конструкций (например, ¿¿»уумные стбклопзкеты);

применять прогрессивные технологии изготовления кабин (например, капсульного типа);

устанавливать двойные двери перед входом в кабину из машинного отделения;

тщательно уплотнять вентиляционные и технологические 01 вере пая, оконные и дверные проемы;

предусматривать в конструкции отопите льно-вентиляционных установок воздушно-тепловые завесы на окна и двери при их открывании;

следить за уплотнением технологических отверстий, оконных и дверных проемов в течение всего срока эксплуатации подвижного состава.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель процесса неорганизованного воздухообмена в кабинах машиниста и пассажирских салонах для ограниченных диапазонов перепада температур между воздухом внутри и снаружи помещения (0<Д1-84 °С) и скорости движения (до 100 км/ч), достоверность которой подтверждена экспериментальными исследованиями восьми типов подвижного состава.

2. Разработан метод оценки герметичное ги помещений, позволяющий производить абсолютную и относительную оценку герметичности кабин машиниста и пассажирских салонов подвижного состава, как нового, тек и эксплуатирующегося на сети железных дорог СНГ.

3. Уточнен метод определения • и оценки полного коэффициента теплопередачи кабин машиниста и пассажирских салонов подвижною состаад в части учета инфильтрациенной составляющий, что позволяет состоишь тепловой баланс этих помещений и рассчитать необходимую мощность системы обеспечения микроклимата для условий эксплуатации, заданных ТУ.

4. Разработаны нормы оценки герметичности, нормируемые значения инфильтрационных составляющих полных коэффициентов тепнильредлчи кабин машиниста и пассажирских салонов подаижнию состава, а также

рекомендации повышения теплозащитных качеств этих помещений, направленные на обеспеченна нормируемых параметров микроклимата, а следовательно, на улучшение условий труда локомотивных бригад и проезда пассажиров в условиях эксплуатации, близких к заданным ТУ.

5. Результаты исследований нашли практическое применение на предприятиях локомотиво- и вагоностроения,, а также заводах по производству путевых мпшин.

Осноезмыо положения диссертации опубликованы в работах:

1. Пасютина Л.Г., Сидоров Ю.П. Усовершенствование системы элйктровоздушного отопления вагонов электропоездов на примере 0Р2. - М.: ВЗИИТ (Рукопись депонирована в ЦНИИ ТЭИ МПС), N38257. - 84 дек., 1604.- 7 с.

2. Сидоров Ю.П., Пасютина Л.Г. Пути повышения экономичности работы системы отопления вагона электропоезда. - Сб.науч. тр, ВЗИИТ. - 1984.-вип. 122. - С.84-87.

3. Пасютина Л.Г., Сидоров Ю.П. Экспериментальное определение количества инфильтрационного воздуха, поступающего в вагон электропоезда ЭР2 через неплотности кузова и открытые дверные проемы, по темпу повышения илагосодерж&ния воздуха. - М.: ВЗИИТ (Рукопись депонирована □ ЦНИИ ТЭИ МПС). №3454. - 30.07.86,- 13 с.

А Пасютина Л Г., Сидоров Ю.П. Лучистый теплсобыен вагона электронов да с окружающей средой. - М. '.ВЗИИТ (Рукопись депонирооана в ЦНИИ ТЭИ МПС) №3453-30.07.86. - 14с.

5. Лосавио Н.Г., Кузина Л. Г. Оценка систем отоплении кабин локомотивов. - Вестник ВНИИЖГ, 1987, №2. - С.33-35.

С Лосаеио Н.Г., Кузина Л.Г. Вычисление необходимой мощности системы отопления на примере кабины электровоза 6Л85-002/ Сб.науч.тр.ВНИИЖГ. -10в9. ■ Вып. 1. - С.22-27.

7. Сидоров Ю.П., Лосавио Н.Г., Кузина Л.Г. Влияние температурного и скоростного напоров на инфильтрацию воздуха// Электрическая и тепловозная тяга. - 1989. - №12. - С.39.

8. Сидоров Ю.П., Кузина Л.Г., Горячкин Н.Б. Расчет инфильтрации воздуха в кабине тепловоза 4ТЭ10С// Электрическая и тепловозная тя1а. -1989.-№12.-С.40.

9. Кузина Л.Г., Горячкин Н.Б. Примег ние метода нестационарного нагрева для определения среднего коэффициента теплопередачи кабины управления фрезерно-роторного снегоочистителя ФРЭС2 №003. Сб.науч.тр.ВНИИЖГ. - 1990,- Вып.Ш. - С.24-26.

10. Кузина Л.Г., Лосавио Н.Г. Влияние инфильтрации воздуха на коэффициент теплопередачи кабин локомотивов и вагонов электропоездов. -Сб.науч.тр.ВНИИЖГ. 1990. -Вып. III.- С.29-34.

11. Кузина Л.Г. Математическая модель процесса инфильтрации воздуха в кабинах и нагонах подвижного состава железнодорожного транспорта. -Сб.нэуч.тр. ВНИИЖГ. - 1990. Вып. IV,- С.44-47.

КУЗИНА ЛЮДМИЛА ГЕЛИЕВНА

ВЛИЯНИЕ ИНФИЛЬТРАЦИИ ВОЗДУХА НА ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАВИН МАШИНИСТА И ПАССАЖИРСКИХ САЛОНОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

05.26.01 - Охрана труда

Сдано о набор ОС. еУ. а С Формат бумаги ¿Сх

Подписано и почат» OC.os.fj6 Заказ <51 Тираж ЮО

Типография МГУ путей сообщониь, Москва, ул.Образцова, 15