О влиянии условий размещения груза на безопасность движения поездов и стоимость перевозки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

References

1. Lunev S. A., Seroshtanov S. S., Sokolov M. M., Hodkevich A. G. [Primenenie apparata konformnykh otobrazhenii dlia nepreryvnogo kon-trolia koordinaty podvizhnoi edinitsy na puti]. Izvestiia Transsiba- The Trans-Siberian Bulletin, 2014. - № 1 (17). - S. 88 - 94.

2. Lunev S. A., Seroshtanov S. S., Sokolov M. M. Patent RU123388, 27.12.2012.

3. Lunev S. A., Seroshtanov S. S., Sokolov M. M., Drevinskaia E. S. Patent RU 130942, 27.12.2012.

4. Lunev S. A., Seroshtanov S. S., Sokolov M. M. Patent RU 141222, 27.05.2014.

УДК 656.212.2.073.22

Е. Д. Псеровская, С. Ю. Хорунжин

О ВЛИЯНИИ УСЛОВИЙ РАЗМЕЩЕНИЯ ГРУЗА НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ И СТОИМОСТЬ ПЕРЕВОЗКИ

Размещение и крепление грузов при их перевозке назначением на станции железных дорог Российской Федерации производятся согласно положениям Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах ЦМ-943 (ТУ) [1]. Требования отдельных пунктов ТУ влияют не только на безопасность движения поездов, но и на стоимость перевозки и, как следствие, - на прибыль ОАО «РЖД».

Размещение и крепление грузов при их перевозке назначением на станции железных дорог Российской Федерации производятся согласно положениям Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах ЦМ-943 (ТУ) [1]. Требования отдельных пунктов ТУ влияют не только на безопасность движения поездов, но и на стоимость перевозки и, как следствие, - на прибыль ОАО «РЖД». Руководствуясь стремлением повысить прибыль, грузоотправители часто трактуют некоторые положения ТУ так, как им выгодно.

Пунктом 6.3 главы 1 ТУ предусмотрено, что при размещении грузов общий центр тяжести должен располагаться на линии пересечения продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона. В исключительных случаях, когда данное требование невыполнимо по объективным причинам, допускается смещение общего центра тяжести грузов относительно плоскостей симметрии. Положениями ТУ установлены также допустимые смещения общего центра тяжести груза относительно плоскостей симметрии вагона в зависимости от массы груза для продольных сдвигов. Аналогично рассчитывается величина смещения груза в поперечном направлении, но при этом учитывается еще и высота общего центра тяжести вагона с грузом над уровнем головок рельсов. Величина этих сдвигов может достигать 3000 мм вдоль вагона и 620 мм - поперек. Проще говоря, сдвиги груза как вдоль, так и поперек вагона официально не запрещены, но нет конкретных пояснений, в каких случаях они допустимы.

Рассмотрим два аспекта данной проблемы.

Во-первых, смещение центра тяжести грузов относительной осей симметрии вагонов оказывает негативное влияние на срок их эксплуатации, а также угрожает безопасности движения поездов и эксплуатации железнодорожного транспорта. Проведенные в работах [2 - 4] исследования показывают, что сдвиги в принципе недопустимы, поскольку в этом случае происходит выворачивание упорных средств крепления и нарушение упругих средств крепления вплоть до их полного разрушения, в то время как в противоположном направлении наблюдается провисание элементов крепления.

Все это создает прямую угрозу безопасности перевозочного процесса и сохранности подвижного состава: происходит перегруз буксовых узлов, приводящий к их перегреву, перегруз надрессорных балок и боковых рам тележек вагона. Возникает усталость металла, что может повлечь за собой излом литых деталей и сход подвижного состава с рельсов. В итоге сокращается срок службы подвижного состава.

№3(149) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 109

Во вторых, согласно Прейскуранту 10-01 одним из критериев, влияющих на стоимость перевозки груза, является его соответствие установленным габаритам погрузки. Желая минимизировать транспортные расходы и сократить срок доставки, грузоотправители стремятся разместить груз таким образом, чтобы он не выходил за пределы основного габарита погрузки, прибегая при этом к смещению центра тяжести груза относительно осей симметрии вагона.

Исследованиями, проведенными в Сибирском государственном университете путей сообщения, установлено, что, как правило, размещение груза со смещением центра тяжести относительно продольной оси вагона производят при перевозке грузов третьего тарифного класса (конструкции металлические, машины различного назначения, оборудование, не поименованное в алфавите, и др.) высотой 2700 - 3980 м, шириной 2500 - 3400 м, массой 15 -45 т, имеющих неодинаковое поперечное сечение по длине груза и центр тяжести, расположенный несимметрично относительно его опорных поверхностей. В результате исследований установлено также, что, как правило, смещение центра тяжести, грузов относительно продольной оси производят на 50 - 300 мм, что позволяет вписать груз в основной габарит погрузки или понизить степень его негабаритности.

Практика показывает, что в зависимости от рода груза процент отправляемых со смещением центра масс грузов от общего количества отправленных грузов составляет, %: конструкции металлические - 10; машины различного назначения - 16; оборудование различного назначения, не поименованное в алфавите, - 5; оборудование электротехническое - 14.

Рассмотрим пример такого размещения груза и определим его влияние на нагрузки, воспринимаемые вагоном при перевозке.

На рисунке 1, а размещено оборудование (конструкции металлические) массой 35 т с расположением центра тяжести груза на линии пересечения продольной и поперечной осей вагона. При данном способе размещения груза точка А выходит за пределы основного габарита погрузки, в результате чего груз имеет первую степень верхней зоны негабаритности (индекс негабаритности Н001).

б

Рисунок 1 - Размещение оборудования на платформе с расположением центра тяжести груза: на линии пересечения продольной и поперечной осей симметрии вагона (а) и со смещением относительно продольной оси вагона (б)

а

110 ИЗВЕСТИЯ Транссиба №п3!!9)

Смещение груза влево (рисунок 1, б) относительно продольной оси вагона на 150 мм позволит разместить груз на вагоне в пределах основного габарита погрузки. Для установления возможности такого размещения определим допускаемое ТУ поперечное смещение общего центра тяжести груза от продольной плоскости симметрии вагона, его величина зависит от массы груза (Огр = 35 т) и высоты центра масс НцТо.

Высота общего центра масс вагона с грузом [1, (19)]

Д°т -

О (ктр + к ) + О х к

-й-'гр у ц.м п у л-^т т

Ор + От

(1)

нцт-

35 • (1555 +1415) + 21,1-1130 35 + 21,1

— 2278 мм,

где кц^ - высота центра масс груза относительно пола вагона;

^ - высота от уровня головки рельса до пола вагона;

Qт

Интерполируя значения, приведенные в работе [1, таблица 11], по массе и высоте центра масс, получим допускаемое значение смещения Ьс для заданных условий:

'п

«т - высота центра масс вагона; - масса тары вагона.

при Нцто = 2000 мм при Нцто = 2300 мм

мм;

мм.

Ьс = 350 - (350 - 250)(35 - 30) = 325 50 - 30

Ьс = 290 - (290 - 200)(35 - 30) = 268 мм;

50 - 30

при Нцто = 2278 мм Ьдоп = 325 -(325 - 268)(2278 - 2000) = 272

2300 - 2000

Таким образом, допускаемое смещение составило 272 мм, что более требуемого (150 мм) по ТУ для вписывания в основной габарит погрузки при размещении груза со смещением центра масс относительно продольной оси вагона. Следовательно, данный груз при таком размещении может быть принят к перевозке.

Смещение груза создает потенциально опасную ситуацию, угрожающую безопасности движения и сохранности деталей подвижного состава вследствие перегрузки буксовых узлов, приводящих к их перегреву, разрушению надрессорных балок и боковых рам тележек.

Для подтверждения данных выводов воспользуемся результатами аналитических исследований, приведенных в статье [4], и определим реакции комплектов пружин:

—■

—■

О, ( 1- V Ус Хс 1

4 / /ь )

О, ( 1 + V Хс Ус 1

4 /ь / ^

& ( 1- V Хс у 1

4 /ь / )

О. ( 1 + Хс У 1

4 V /ь / )

- Му !Л - М

4/ 4/ь '

Iеукс - Меу , 1 ехкс - Мех

4/ 4/ь

1еук - Му 1А - Мх

4/ 4/ь

Iеукс - Му I к - М , ех с ех

(2)

4/

41

На рисунке 2 приведена динамическая модель нагрузок, воспринимаемых комплектами пружин тележек вагона. Комплекты пружин, обозначенные D и B, являются передними по ходу движения вагона. Так как груз смещен только относительно продольной оси вагона, то наиболее нагруженными будут комплекты D и С. Соответственно в расчетах смещение груза вдоль вагона, т. е. относительно поперечной оси, хс принимаем равным нулю.

№ 3(19) 2014

ИЗВЕСТИЯ Транссиба

в

D

Рисунок 2 - Динамическая модель нагрузок, воспринимаемых комплектами пружин тележек вагона

На основании расчетов, выполненных по формулам (2), построим график зависимости реакций в комплектах пружин от величины смещения центра масс груза поперек вагона (рисунок 3). Из графика на рисунке 3 видно, что разница в загрузке правых по ходу движения пружин по отношению к левым составляет от 49,1 до 208,8 кН при изменении величины сдвига центра масс груза от 10 до 300 мм соответственно. Самым загруженным является комплект пружин Б, его загрузка составляет до 35,8 % от общей нагрузки, в то время как реакция комплекта А (самого разгруженного) составляет лишь 14,2 %, что в 2,5 раза меньше.

25 1-

ж

3 5

<и

Р1* 0 1-1-1-1-1-1-1-1-'-1

10 30 50 80 120 170 210 ММ 300

Смещение груза-==»-

Рисунок 3 - Зависимости реакций комплектов пружин от величины смещения груза относительно продольной оси вагона

Таким образом, можно сделать вывод об отрицательном влиянии допускаемых ТУ смещений центра масс груза относительно осей вагона на безопасность движения поездов и эксплуатации подвижного состава.

Рассмотрим, как стоимость перевозки груза изменяется в зависимости от способа его размещения на вагоне.

112 ИЗВЕСТИЯ Транссиба Ш№ 3(19) 2014

= _

На рисунке 4, а приведены графики изменения тарифа (инфраструктурной составляющей) перевозки при отправлении конструкций металлических массой 35 т на платформе, серым цветом - размещенных в пределах основного габарита погрузки, как показано на рисунке 1, б, и черным цветом - в первой зоне верхней степени негабаритности, как показано на рисунке 1, а. Для полноты картины на рисунке 4, б приведем аналогичные графики для этого же груза, размещенного во второй (серый цвет) и третьей (черный цвет) зонах верхней степени негабаритности соответственно.

зооооо--

Рисунок 4 - График зависимости стоимости перевозки от расстояния для груза, расположенного в пределах основного габарита погрузки и первой степени верхней зоны негабаритности (а) и в зонах второй и третьей степени верхней негабаритности (б)

Анализ графиков, представленных на рисунках 3 и 4, показывает, что смещение центра тяжести относительно продольной оси вагона позволяет снизить стоимость перевозки более чем в 5,5 раза.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что неоднозначность требований ТУ отрицательно влияет не только на безопасность движения поездов, сохранность перевозимых грузов и подвижного состава, но и на прибыль ОАО «РЖД».

Список литературы

1. Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах [Текст]. -М.: Юртранс, 2003. - 544 с.

2. Анисимов, П. С. Оценка устойчивости колеса на рельсе при поперечном смещении центра массы тяжеловесного груза [Текст] // Тезисы докладов третьей науч.-практ. конф. «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» / П. С. Анисимов / Московский ин-т инж. ж.-д. трансп. - М., 2001. - С. 4, 5.

3. Туранов, Х. Т. Математическое моделирование рамных сил при движении подвижного состава c несимметрично размещенным грузом [Текст] / Х. Т. Туранов, А. Р. Якупов // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. - Екатеринбург. - 2011. - № 2. -С. 47 - 51.

4. Туранов, Х. Т. Некоторые проблемы размещения грузов на вагоне [Текст] / Х. Т. Туранов, Е. Д. Псеровская // Вестник Восточно-украинского национального ун-та им. Владимира Даля / Восточно-украинский национальный ун-т им. Владимира Даля. - Луганск. - 2013. -№ 9 (198). - Ч. I. - С. 153 - 157.

References

1. Tekhnicheskie usloviia razmeshcheniia i krepleniia gruzov v vagonakh i konteinerakh 27.05.2003, № TsM- 943 (Specifications of placement and fastening of freights in cars and containers of 27.05.2003 no TsM - 943), Moscow, 2003.

2. Anisimov P. S. Otsenk of stability of a wheel on a rail at cross shift of the center of mass of heavy freight [Otsenka ustoichivosti kolesa na rel'se pri poperechnom smeshchenii tsentra massy

№ 3(19) OA«i A ИЗВЕСТИЯ Транссиба 113

=2014 ■

tiazhelovesnogo gruza]. Tezisy dokladov tret'ej nauchno-prakticheskoj konferencii «Resursos-beregajushhie tehnologii na zheleznodorozhnom transporte» ( Abstracts of the third scientific-practical conference «Resource-saving technologies for rail transport»). Moscow, 2001, p. 4 - 5.

3. Turanov H. T. Mathematical modeling of frame forces at movement of a rolling stock of c by asymmetrically placed freight [Matematicheskoe modelirovanie ramnykh sil pri dvizhenii podvizhnogo sostava c nesimmetrichno razmeshchennym gruzom]. Transport Urala - Transport of Ural, 2011, no. 2, pp. 47 - 51.

4. Turanov H. T. Some problems of placement of freights on car [Nekotorye problemy razmeshcheniia gruzov na vagone]. Vestnik Vostochnoukrainskogo nacional'nogo universiteta im. Vladimira Dalja - Herald of the East-Ukrainian National Univ Volodymyr Dahl, 2013, no. 9 (198), T. 1, pp.153 - 157.

УДК 656.212.078(571.6)

Е. Э. Червотенко, А. Р. Калинина

ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ ТРАНЗИТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Приоритетным направлением экономического развития Дальнего Востока является его ориентация на связи со странами АТР. Через регион проходят крупнейшие железнодорожные магистрали - Транссибирская и Байкало-Амурская, имеющие выход к дальневосточным портам, что способствует росту объемов внешнеторговых операций и увеличению транзитного грузопотока в регионе. Расширение транспортно-экономических связей нашей страны на Дальнем Востоке, реализация ряда программ добывающей отрасли в зоне БАМа, осуществление проектов по развитию морских портов Дальнего Востока приведет к возникновению повышенных нагрузок на железнодорожную инфраструктуру региона. Важную роль в процессе перевозок играют технические станции, на которых обрабатывается весь транзитный поездопоток, поэтому на современном этапе актуальным является выбор рационального варианта развития технических станций с учетом экологических факторов.

Дальний Восток является транспортным транзитным регионом Российской Федерации, его роль в обеспечении продвижения транзитного грузопотока возрастает как с увеличением межрегионального грузооборота, так и в результате развития экспортно-импортных связей России со странами Азиатско-Тихоокеанского региона.

Железнодорожная транспортная инфраструктура Дальнего Востока обладает существенными возможностями для своего развития. По территории Дальневосточного региона проходят международные транспортные коридоры, основанные на двух широтных железнодорожных магистралях - Транссибирской и Байкало-Амурской. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г., утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2008 г. № 887-р, предусматривает плановое наращивание транзитных грузопотоков по Транссибирской и по Байкало-Амурской магистралям до 100 млн т по каждой. Постепенное увеличение объемов перевозок связано с пятилетними планами освоения минеральных ресурсов зоны БАМа, прилегающих к ней территорий Амурской области и Южной Якутии, а также за счет увеличения доли международного транзита, роста экспортных и импортных грузопотоков, перспективы увеличения контейнерных перевозок.

На основании анализа государственной целевой программы «Развитие транспортной системы Хабаровского края», утвержденной постановлением правительства Хабаровского края от 5 мая 2012 г. № 146-пр, слабым звеном в освоении перспективных грузопотоков является высокая загруженность железнодорожной сети, сдерживающая реализацию планируемых инвестиционных проектов. Развитие железнодорожной инфраструктуры - строительство вторых путей и электрификация БАМа, строительство и реконструкция мостовых и тоннель-

114 ИЗВЕСТИЯ Транссиба №„3(!9)