CC BY
24
УДК 629.4.017
КОНТРОЛЬ УСТОЙЧИВОСТИ ЭКИПАЖА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ГРУЗА ПРИ ПОМОЩИ УСТРОЙСТВ ВЗВЕШИВАНИЯ
Глушко М.И., д.т.н., профессор, член диссертационного совета ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей
сообщения» (УрГУПС), e-mail: pto-v@bk.ru
Антропова Т.А., старший преподаватель кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей», ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС), e-mail: t-an-antropova@mail.ru
На основании нормативных документов проведен анализ контроля устойчивости вагона при допуске на инфраструктуру. Выявлена необходимость подтверждения не отдельных размеров смещений центра тяжести, а фактической высоты общего центра тяжести вагона с грузом и фактической нагрузки.
Предложено определять центр тяжести груза при помощи устройств взвешивания, путем измерения параметров силового взаимодействия между колесами экипажа и рельсами. Фактические параметры экипажа с грузом должны определяться по нагрузке на рельс от каждого колеса методом последовательного взвешивания. При движении на второй позиции взвешивания определяется высота общего центра тяжести экипажа с грузом.
Применение предлагаемого метода контроля устойчивости вагона с грузом позволяет выявить параметры вагона с грузом, их соответствие установленным нормативам устойчивости для допуска на инфраструктуру.
Ключевые слова: взвешивание, нагрузка, технические условия, устойчивость, центр тяжести. CONTROL OF CREW STABILITY AND DETERMINATION OF THE GRAVITY CENTER WITH THE HELP OF WEIGHING DEVICE
Glushko M., Doctor of Techniques, Professor, member of the dissertation committee of the FSEIHPE «Ural State University of Railway
Transport», e-mail: pto-v@bk.ru
Antropova T., head lecturer of the Design and operation of cars chair, FSEI HPE «Ural State University of Railway Transport», e-mail: t-an-
antropova@mail.ru
Based on regulatory documents, an analysis of the control of the stability of the car with an admission to the infrastructure was carried out. The need to confirm not individual dimensions of the displacement of the center of gravity, but the actual height of the common center of gravity of the car with the load and the actual load.
It is proposed to determine the center of gravity of the cargo by means of weighing devices, by measuring the parameters of the force interaction between the wheels of the crew and the rails. The actual parameters of the crew with the load should be determined by the load on the rail from each wheel by the method of successive weighing. When moving to the second weighing position, the height of the common center of gravity of the crew with the load is determined.
The application of the proposed method for controlling the stability of a wagon with a load makes it possible to identify the parameters of a wagon with a load, their compliance with the established standards of stability for admission to the infrastructure.
Keywords: weighting, loading, technical conditions, stability, center of gravity.
На основании нормативных документов проведен анализ контроля устойчивости вагона при допуске на инфраструктуру. Выявлена необходимость подтверждения не отдельных размеров смещений центра тяжести, а фактической высоты общего центра тяжести вагона с грузом и фактической нагрузки.
Предложено определять центр тяжести груза при помощи устройств взвешивания, путем измерения параметров силового взаимодействия между колесами экипажа и рельсами. Фактические параметры экипажа с грузом должны определяться по нагрузке на рельс от каждого колеса методом последовательного взвешивания. При движении на второй позиции взвешивания определяется высота общего центра тяжести экипажа с грузом.
Применение предлагаемого метода контроля устойчивости вагона с грузом позволяет выявить параметры вагона с грузом, их соответствие установленным нормативам устойчивости для допуска на инфраструктуру.
При движении в тяговом и тормозном режимах на подвижной состав действуют продольные силы, а от центробежного ускорения и воздействия ветра - поперечные силы. Продольные силы в тормозном режиме вызывают разгрузку колесных пар последней тележки [1], поэтому при разгрузке тележки может происходить заклинивание колесных пар, а при различии силы сцепления колес каждой колесной пары - перекос тележки.
В то же время при неравномерном размещении груза изменяется расположение общего центра тяжести вагона с грузом, перераспределяются нагрузки между тележками и между колесами, что также влияет на устойчивость вагона и безопасность движения. В отношении насыпных и наливных грузов, а также порожних вагонов, известными остаются места приложения сил и последствия их воздействия. Для перевозки отдельных грузов пользуются рекомендациями ТУ [2]. Продольное смещение центра тяжести груза приводит к перераспределению нагрузки на тележки; поперечное смещение центра тяжести груза приводит к перераспределению нагрузки на колеса каждой стороны вагона. Практически возможно
любое сочетание динамических воздействий при движении в кривой, действии ветра, смещении центра тяжести груза, приводящее к последствиям в виде заклинивания колесных пар, перекоса тележек, схода или опрокидывания экипажа.
Согласно требованиям Правил технической эксплуатации (ПТЭ) [3], "работники, ответственные за погрузку, размещение, крепление грузов в вагонах, контейнерах и выгрузку грузов, должны проходить аттестацию, предусматривающую проверку знаний технических условий размещения и крепления грузов в железнодорожном подвижном составе. Работники, не прошедшие аттестаций, не допускаются к выполнению определенных в настоящем пункте работ". Все нормативы ТУ по размещению грузов являются теоретическим ориентиром для мастеров погрузки.
Использование приведенных в ТУ [2, таблицы 10 и 11] параметров смещения центра тяжести груза не дает представления об их влиянии на устойчивость вагона и требует специальных расчетов, что приводит к последующим нарушениям безопасности движения. Рекомендации ТУ [2, рис. 1-4] не учитывают силовое взаимодействие колес с рельсами и условия устойчивости экипажа, не принимают в расчет даже вес кузова вагона при выдаче рекомендации: "Необходимо, чтобы нагрузка, приходящаяся на каждую тележку четырех-, шести- и восьмиосных вагонов не превышала половины грузоподъемности, установленной для вагонов данного типа".
Допуск вагонов на инфраструктуру не может базироваться на таком поверхностном подходе, он должен подтверждаться не отдельными размерами смещений, а фактической высотой общего ЦТ вагона с грузом, фактической нагрузкой на каждую тележку и фактической нагрузкой на колеса каждой стороны тележек с учетом установленных допустимых норм. Контроль параметров вагона, обеспечивающих устойчивость, приобретает особое значение в связи с уже имеющейся концепцией грузового высокоскоростного поезда.
Фактические параметры объекта в виде экипажа с грузом должны определяться по нагрузке на рельс от каждого колеса методом последовательного взвешивания. Известные устройства
TRANSPORT BUSINESS IN RUSSIA | №1 2017 | 151
Рис. 1. Схема измерения усилий между колесами и рельсами и определения высоты центра тяжести при контроле устойчивости вагона
с грузом
взвешивания подвижного состава, например, "Весы вагонные
электромеханические для статического взвешивания и взвешивания при движении типа ТС-СД-ЖД "ИнфаТрэк", "Весы вагонные М8300"(Свидетельство Яи.О 28.010.А № 50037) и ряд других, предназначены "для измерения массы грузов, перевозимых железнодорожными вагонами".
Изначально весы не предназначены для контроля состояния силового взаимодействия в зоне контакта колес с рельсами, влияющего на устойчивость вагона в движении. Целесообразно придать устройствам взвешивания функциональную возможность предварительного контроля устойчивости экипажа после размещения груза путем измерения параметров силового взаимодействия между колесами экипажа и рельсами для определения возможности допуска экипажа на инфраструктуру. Такая возможность реализуется следующим образом.
В процессе движения вагона производится измерение вертикальных сил взаимодействия между каждым колесом и рельсом экипажа с грузом на двух позициях с помощью двух взвешивающих модулей. Причем при движении на первой позиции, в виде горизонтального участке пути, проверяется соответствие различия сил взаимодействия колес с рельсами установленным нормам, а при движении на второй позиции, в виде участка пути с известным возвышением рельса, определяется высота общего центра тяжести экипажа с грузом.
Для этого используется принцип взвешивания, который реализуется в применяемых железнодорожных вагонных весах "ВЖ", зарегистрированных в реестре средств измерения и допущенных к применению в ОАО "РЖД", или весах аналогичной конструкции типа Матас™. Принцип взвешивания реализуется с помощью предлагаемого способа двухпозиционного контроля при движении подвижного состава перед допуском на инфраструктуру, схема которого приводится на рис. 1. Принятые обозначения: 1 - кузов вагона; 2 -колесная пара; 3 - взвешивающий модуль; Т1, Т2 - первая и вторая тележки; I - база вагона; 82 - база колесной пары (82=1,58.м); П1Л ... П4Л - нагрузка от каждого колеса на рельс левой стороны; П1П.. ,П4П - то же, правой стороны; Н - высота центра тяжести вагона с грузом; к - возвышение одного из рельсов; XQ =Q - общий вес груза.
Г, = 277
771;
,+277,
п 1 ;2э
Т2= Шлз;л+Ш..
пз ;4>
2. Общий вес вагона с грузом
Q+P= т]+ т2
где Q - общий вес груза; Р - тара вагона.
3. Соответствие нагрузки [2П] на ось действующим нормам
(.Пл+Пп) < [277]
1л
4. Различие весовой нагрузки Т тележек контролируемого вагона на рельсы
Г, - Т2 = АТ < [ДГ]
5. Различие весовой нагрузки П колес тележек на рельсы
177 Ш
ЛЬ,2
Л3:4
Ш
П 3;4
[ЛЯ]. < [Л/7]
6. Высота центра тяжести вагона с грузом
Н =^.5?
ъ<2
А/7,,
где 0 - приращение весовой нагрузки П колес одной стороны вагона на рельсы, измеренное на второй позиции.
Выполнение приведенных неравенств по результатам контроля означает достаточную устойчивость вагона с грузом для допуска на инфраструктуру.
С помощью двухпозиционного взвешивания полученные результаты позволяют также определить высоту общего центра тяжести, величины продольного и поперечного смещения центра тяжести груза.
Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет выявить параметры вагона с грузом и их соответствие установленным нормативам устойчивости.
Работникам, занятым погрузкой, размещением и креплением грузов в вагонах, остается единственная ответственность - надежное крепление грузов и контейнеров, обеспечивающее безопасность движения.
Контроль устойчивости вагона с грузом выполняется следующим образом. На первой позиции производится поочередное взвешивание каждого колеса двумя взвешивающими модулями 3, установленными на каждой нити рельсового пути, а при движении на второй позиции, выполненной в виде участка пути с известным возвышением рельса к, с помощью двух таких же взвешивающих модулей определяется высота Н общего центра тяжести экипажа с грузом. Результаты взвешивания поступают в программные модули, непосредственно связанные с вычислением веса. В соответствии с ГОСТ Р 8.598-2003 (п. 3.4.2.1) [4] устройство поочередно воспринимает нагрузку от каждой оси с дальнейшим суммированием результатов взвешивания и регистрацией результатов на печатающем устройстве для вагона в целом. В процессе движения вагона с грузом при помощи двухпозиционного контроля и результатов взвешивания определяются следующие параметры вагона с грузом (в соответствии с рис. 1):
1. Распределение весовой нагрузки Т тележек вагона на рельсы
Литература:
1. Казаринов В.М., Карвацкий Б.Л. Расчет и исследование автотормозов. -М.: Трансжелдориздат, 1961.- 232с.
2. Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Утв. МПС России 27.05.2003 г. № ЦМ-943. М.: Юридическая фирма «Юртранс», 2003. - 544 с.
3. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской федерации: утв. Приказом Минтранса России от 21 декабря 2010 г. N 286.
4. ГОСТ Р 8.598-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы для взвешивания железнодорожных транспортных средств в движении. Методика поверки. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003.- 12с.
152 ТКАШРОКТ БШШБББ Ш КШБТА | №1 2017 |
