Vzaimodeystvie_OPS_i_gruza

В В Е Д Е Н И Е

Безопасность движения поездов – основное условие эксплуатации железных дорог (ж.-д.), перевозки пассажиров и грузов. Все организационные и технические мероприятия на ж.-д. транспорте должны отвечать требованиям безопасного и бесперебойного движения поездов. Безопасность движения поездов обеспечивается не только содержанием в постоянной исправности ж.-д. сооружений, пути, подвижного состава, устройств СЦБ и связи, транспортных сооружений (железнодорожные пути, мосты, ЛЭП и др.), но и, в частности, обеспечением надежности креплений грузов соответствующими средствами креплений (гибкими и упорными и распорными элементами).

Одним из основных требований, предъявляемым грузоотправителями к железнодорожникам, являются доставка перевозимых грузов в установленные сроки с сохранением их качества. Вместе с тем, согласно Уставу ж.-д. транспорта, за разработку рациональной технологии размещения (погрузки) и крепления грузов в вагонах отвечают грузоотправители, которые мало или вовсе незнакомо условиями перевозок грузов по железной дороге. Например, кинематическое возмущение вагона, возникающее в основном из-за отклонения норм содержания пути и конструктивных особенностей вагона (наличие зазоров в соединениях деталей и упругих элементов), характеризуют условия перевозок грузов. Иначе груз при перевозке (транспортировке) находится на колеблющемся основании. Крепление грузов на открытом подвижном составе (ОПС) (платформа, полувагон и транспортеры) без учета условий их перевозок приводят к созданию потенциально опасных ситуаций, создающих угрозу безопасности движения и сохранности перевозок грузов; условий, при которых возможно разрушение деталей подвижного состава и невозможно нормальное функционирование транспортных сооружений (железнодорожные пути, ЛЭП, мосты и пр.).

Разработанная грузоотправителями технология размещения грузов в вагоне неразрывно связана с рациональным использованием полезной площади (вместимости) и грузоподъемности вагонов, сокращением их простоя, которые непосредственно влияют на обеспечение устойчивости грузов в вагоне и вагона совместно с грузами, а также на надежности деталей подвижного состава. Например, нарушения технологического процесса погрузки (как человеческого фактора), а также действующих ТУ1 в виде загрузки вагона сверх установленной нормы, неравномерной погрузки груза в вагоне и неправильной его подготовки к перевозке приводят к расстройству (повреждению) креплений грузов и деталей подвижного состава под действием динамических нагрузок при транспортировке даже при незначительных расстояниях перевозок.

1 Приложение 14 к СМГС «Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейне-

рах». − М.: Планета, 2005. − 191 с.

Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. − М.: Юридическая фирма «Юртранс», 2003. − 544 с.

1

Известно, что на ОПС грузы удерживаются от сдвигов относительно пола вагона следующими устройствами обеспечение безопасности перевозки (средствами креплений): гибкими упругими (растяжки и обвязки) и упорными (упорные и распорные деревянные бруски) элементами. Причем упорные средства креплений прикрепляют к полу вагона крепежными изделиями (гвоздь) вплотную к торцевой и боковой поверхности груза. При этом ослабление (провисание) гибких упругих элементов креплений другого направления и крепление упорных брусков к полу вагона на некотором расстоянии от груза согласно ТУ не допускаются.

При разработке технологии креплений грузов в вагоне следует учесть, что расстройства средств креплений грузов в пути следования поездов могут произойти из-за несовершенства методик их расчетов, где не учтены многие реальные факторы (предварительное натяжение проволоки креплений, трение скольжения и др.), оказывающие существенное влияние на их транспортировку.

Разработанная грузоотправителями технология крепления (устройств обеспечения безопасности перевозки) грузов оказывает существенное влияние на уменьшение затрат труда и материалов на крепление грузов, на обеспечение безопасности движения, сохранности перевозимых грузов, надежности деталей подвижного состава и транспортных сооружений. Поэтому именно грузоотправители непосредственно ответственны за разработку рациональной технологии размещения и крепления грузов на ОПС.

Таким образом, нерациональная технология размещения и крепления грузов в вагонах является основной причиной расстройств устройств обеспечения безопасности перевозки грузов в пути следования поездов, создающих потенциально опасную ситуацию, угрожающую безопасности движения поездов. Именно по этой причине и из-за нарушения ТУ размещения и крепления грузов в вагонах производят отцепки вагонов в пути следования, которые вызывают перерывы в движении поездов и нарушения принятых технологий обработки вагонов на станциях и, как результат, увеличение нормы простоя вагонов.

Исправления технологии погрузки и устройств обеспечения безопасности перевозки грузов на станциях становятся зачастую скоротечно невыполнимой задачей из-за нехватки квалифицированных рабочих и отсутствия материалов (отожженной проволоки, деревянных брусков и др.) для крепления и специализированных погрузочно-разгрузочных машин. Особенно расстройство (отказы) устройств обеспечения безопасности перевозки и, как следствие этого, сдвиги грузов относительно пола вагона неблагоприятно влияют на нормальное функционирование станций (на работу железных дорог).

В связи с этим большие потери несут и железнодорожники и грузоотправители.

До настоящего времени осталась аналитически необоснованной технология размещения и крепления грузов в вагонах. Мало изучено воздействие подвижного состава на груз. Вовсе не изучено воздействие груза, размещенного в вагоне со смещением центра тяжести, на вагон.

2

Таким образом, разработка научно обоснованной рациональной технологии размещения и крепления грузов в вагонах, способствующей обеспечению безопасности движения и сохранности перевозки грузов, – основная и приоритетная задача, полностью соответствующая нормативно-правовой базе и организации грузовой и коммерческой работы в сфере грузовых перевозок в отрасли железнодорожного транспорта.

Исходя из этого, написание специального учебного пособия «Взаимодействие открытого подвижного состава и твёрдотельного груза» является актуальным, обладающим практической направленностью в сфере грузовых перевозок и соответствующим велению времени.

Известно, что основы теории взаимодействие железнодорожного пути и

подвижного состава подробно изложены в книге профессоров М.Ф. Вериго и А.Я. Когана2.

В частности, в ней изучены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

овеличинах и характеристиках колебаний подвижного состава и пути при движении поездов;

овеличинах и направлениях сил, возникающих между колесами экипажей

ирельсами, между отдельными конструктивными элементами пути (рельсы, подкладки, прокладки, накладки, шпалы, соединительные детали и т. п.), а также у экипажей при их движении;

овеличинах деформаций и необходимых конструктивных размерах элементов пути и подвижного состава.

В связи с этим в работе опущено изучение взаимодействия пути на подвижной состав (или наоборот), поскольку это предмет специальной дисциплины «Взаимодействие пути и подвижного состава».

Отметим, что изучению проблемы размещения и крепления грузов на ОПС

в основном посвящены работы докторов технических наук, профессоров А.Д. Малова3, П. С. Анисимова4, В. Б. Зылёва5, Х.Т. Туранова и их учеников.

2Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава / Под ред. М.Ф. Вериго. – М.: Транспорт, 1986. – 559 с.

3Малов А. Д. Крепление грузов на открытом подвижном составе для перевозки при высоких скоростях движения / Труды ВНИИЖТ. Вып.294. – М.: Транспорт, 1965. – 167 с.

Размещение и крепление грузов в вагонах: Справочник / А. Д. Малов, О. И. Михайлов, Г. М. Штейнфер, Г. П. Ефимов. – М.: Транспорт, 1980. – 328 с.

4Анисимов П.С. Безопасность движения открытого подвижного состава при несимметричном размещении тяжеловесных и крупногабаритных грузов. Дисс... на соиск. уч. степени д- ра техн. наук. – М.: МИИТ, 1988. – 608 с.

Анисимов П.С., Грачёва Л.О. Условия перевозки крупногабаритных и негабаритных грузов на четырехосных платформах. – М.: Транспорт, 1977. – 40 с.

5Зылев В.Б. Вычислительные методы в нелинейной механике конструкций. – М.: НИЦ «Ин-

женер», 1999. – 145 с.

Александров А.В., Зылев В.Б., Соловьев Г.П., Штейн А.В. Численное исследование переходных динамических процессов при соударении вагонов // Строительная механика и расчет сооружений. – М.: Стройиздат, 1989. – №5. – С. 14– 17.

3

1. ВЫБОР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, УСТРОЙСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗА И ГРУЗОЗАХВАТНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

SELECTION OF THE ROLLING-STOCK, УСТРОЙСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗА

AND LOADS HAND FIXTURES

В разделе приведены выбор типа подвижного состава для перевозки тяжеловесных грузов, устройств обеспечения безопасности перевозки груза и грузозахватных приспособлений для выполнения грузовых операций по погрузкевыгрузке таких грузов. Описаны физико-геометрические характеристики гибких и упорных средств креплений тяжеловесных грузов в вагонах.

1.1. Выбор подвижного состава

Selection of the rolling-stock

Вагоны для перевозки грузов выбираются с учетом лучшего использования их вместимости и грузоподъемности, а также обеспечения сохранности груза. Характеристика и основные технические данные вагонов, используемых для перевозки тяжеловесных, длинномерных и громоздких грузов на открытом подвижном составе, общеизвестны6.

К тяжеловесным грузам относят штучные грузы без тары весом одного места более 5 кН, т.е. машины, оборудование, запасные части, металлы, железобетонные изделия и др.

Если длина громоздких и тяжеловесных грузов (ТГ) более 1 680 мм, то их относят к длинномерным грузам. Это автомобили, тракторы, сельскохозяйственные и другие машины, станки, различное промышленное оборудование в ящичных упаковках и без упаковки, металлопрокат, рельсы, трубы, железобетонные балки, колонны и т. п.

Средства перевозок тяжеловесных и легковесных грузов

Средствами перевозок тяжеловесных и легковесных грузов являются: открытый подвижной состав (ОПС) – платформы с металлическими откидывающимися бортами по периметру пола (рис. 1.1), полувагоны с разгрузочными люками в полу (рис. 1.2) и глуходонные, а также железнодорожные транспортеры (рис. 1.3).

Для перевозки заданного груза целесообразно использовать универсальную четырехосную платформу с металлическими бортами из гнутых профилей с клиновыми запорами, например, модели 13-401 со следующими техническими

характеристиками: грузоподъемность – 700 кН, тара – Gт = 219,2 кН, общая

6 Приложение 14 к СМГС. Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Указ. соч. − 191 с.

4

длина по осям автосцепок 14 620 мм, база вагона – 2 lв = 9 720 мм (это расстояние между направляющими сечениями, за которое принимается расстояние между вертикальными осями подпятников тележек), внутренние размеры: полез-

ная ширина – 2 Bв = 2 770 мм, длина по концевым балкам рамы – 2 Lв = 13 400 мм, длина

внутри кузова – 2 Lв = 13 300 мм; высота пола от уровня головок рельсов (УГР) – 1 310 мм,

высота центра тяжести от УГР в порожнем состоянии – 800 мм; площадь наветренной поверхности с закрытыми бортами – 12 м2 и с открытыми бортами – 7 м2.

Рис. 1.1. Четырехосная универсальная платформа:

1 – кронштейн опорный; 2 – торцевая стоечная скоба; 3 – концевая балка рамы; 4 – торцевой борт; 5 – надрессорная (шкворневая) балка; 6 – секция бокового борта; 7 – настил пола из деревянных досок толщиной 55 мм; 8 – хребтовая балка; 9 – боковая стоечная скоба; 10 – боковая балка; 11 – клиновой запор; 12 – кольцо увязочное для крепления борта

Рис. 1.2. Четырехосный полувагон модели 12-132 с объемом кузова 88 м3

5

Рис. 1.3. Восьмиосный железнодорожный транспортер платформенного типа

Геометрические размеры боковых и торцевых стоечных скоб четырехосной платформы, используемых для крепления гибких упругих элементов (растяжки и обвязки), показаны на рис. 1.4 а, б.

Рис. 1.4 а. Четырехосная платформа с размерами боковых и торцевых стоечных скоб

Отметим, что для крепления растяжек и обвязок также используются опорные кронштейны на концевой балке рамы (см. поз. 1 на рис. 1.1).

Четырехосный универсальный полувагон с разгрузочными люками (см. рис. 1.2), например, модели 12-532, имеет следующие технические характеристики: грузоподъемность –

690 кН, тара – Gт = 222 кН, общая длина по осям автосцепок – 13 920 мм, база вагона –

2 lв = 8 650 мм (это расстояние между направляющими сечениями, за которое принимается расстояние между вертикальными осями подпятников тележек), внутренние размеры – по-

лезная ширина – 2 Bв = 2 878 мм, длина внутри кузова – 2 Lв = 12 118 мм; высота внутри

кузова – 2 Hв = 2 060 мм; размеры разгрузочных люков 1 327 х 1 540 мм; расстояние между

поперечными балками полувагона, мм: между средними балками – 1 710, между средней и промежуточной – 1 710, между промежуточной и шкворневой – 1 760; высота пола внутри кузова от УГР – 1 416 мм, высота центра тяжести от УГР в порожнем состоянии – 1 130 мм.

6

Рис. 1.4 б. Четырехосная платформа с очертанием основного габарита погрузки

Геометрические размеры нижних увязочных устройств четырехосного полувагона, используемых для крепления растяжек и обвязок, показаны на рис. 1.5.

7

Рис. 1.5. Четырехосный полувагон с размерами увязочных устройств:

1, 2 и 3 – соответственно нижнее, среднее и верхнее увязочные устройства; 4 –разгрузочный люк

Отметим, что для крепления растяжек и обвязок также используются средние увязочные устройства, находящиеся на стойках боковых стен на высоте 1 100 – 1 200 мм от пола (поз. 7 на рис. 1.6), а также верхние увязочные устройства в виде скоб внутри и снаружи обвязочного бруса кузова, наружные увязочные устройства на концевых балках рамы (поз. 9 и 17 на рис. 1.6).

8

Рис. 1.6. Увязочные устройства универсального полувагона:

1 – наружное увязочное устройство; 2 – концевая балка рамы; 3 –порожек торцовый; 4 – угловая стойка; 5 – двери торцовые; 6 – нижнее увязочное устройство;

7 – среднее увязочное устройство; 8 – лесная скоба; 9 – верхнее увязочное устройство (внутреннее); 10 – угольники нижней обвязки; 11 – верхний обвязочный брус;

12 – шкворневая балка; 13 – промежуточная балка; 14 – разгрузочный люк; 15 – средняя балка; 16 – хребтовая балка; 17 – верхнее увязочное устройство (наружное)

Например, железобетонные изделия (ЖБИ) перевозят на ОПС и укладывают на две деревянные подкладки, размещая их поперек вагона (рис. 1.7, 1.8).

Рис. 1.7. Перевозка ЖБИ на платформе:

1 – груз (ЖБИ); 2 – гибкие элементы креплений; 3 –подкладки

9

Рис. 1.8. Перевозка железобетонных конструкции на платформе: 1 – груз (железобетонные конструкции); 2 – гибкие элементы креплений; 3 – подкладки

В полувагонах при перевозке ЖБИ подкладки размещают на шкворневых поперечных балках (рис. 1.9). Панели и плиты длиной 5,9–6,4 м грузят в полувагоны с открытыми торцовыми дверями.

Рис. 1.9. Перевозка ЖБИ на платформе: 1 – груз (ЖБИ); 2 – подкладки

На платформе панели и плиты грузят в два-три штабеля по длине и один и более по ширине (рис. 1.10).

10