Методы оценки неравномерности загрузки вагонов на вагонных электронных весах

Неравномерность загрузки вагонов можно определить только на вагонных электронных весах, которые взвешивают вагон или по тележкам, или по вагонным осям. На рычажных механических весах взвешивается вагон целиком, и поэтому на них нельзя определить, смешан или нет груза в кузове вагона. Опыт эксплуатации показывает, что даже при загрузке каменным углем могу быть нарушены нормы погрузки, а именно разность веса тележек больше Ют, и поперечное смещение центра тяжести больше 100 мм.

Метод определения неравномерности загрузки вагонов по весу его тележек с помощью вагонных электронных весов может быть осуществлен следующим образом. Проходящий по станции состав вагонов пропускают по вагонным электронным весам модели ВЭВ ВНИИЖТ, имеющим весовую платформу для взвешивания только одной тележки вагона. Массу брутто каждого вагона определяют при суммировании двух результатов взвешивания массы брутто его первой и второй тележек. Массу груза (массу нетто вагона) вычисляют, как разность между массой брутто вагона и его тарой, считанной с нижнего бруса вагона. Разность масс брутто этих тележек выбрана из расчета таким образом, что масса брутто вагона с учетом разрешенной грузоподъемности не должна превышать норму загрузки вагона, установленную по 23.5т для каждой вагонной оси (ГОСТ 22780-93). Дополнительно оценивают неравномерность загрузки вагона по массам груза, распределенных на первую и вторую тележки вагона.

Номограмма для определения допустимой разности масс брутто тележек вагона

Рис.1. Номограмма для определения допустимой разности масс брутто тележек вагона.

Разность масс брутто первой и второй тележек А определяют по рабочей зоне номограммы, на первой шкале которой по оси абсцисс G откладывают массу брутто вагона G БР. в т (тоннах). Из точки пересечения А линии, выраженной функцией А= 94 - G - Т, с осью абсцисс откладывают величину тары вагона Т по направлению к началу координат первой шкалы и проводят из полученной точки С параллельно линии АБ линию СД.

Для различных по массе тары вагонов получают семейство прямых GiДi ∆i = (94 - Ti) - G , которые могут быть заменены на номограмме подвижной шкалой в виде горизонтально подвижного, наклонного и прозрачного бегунка с указанной линией СД. Затем строят под углом 45° из начала координат точки О к горизонтали линию ОЕ, выраженную для масс груза G< (94 -Т )/ 2 функцией = G и получают для величины рабочую зону ОЖС, ограниченную линиями ОЖ, ЖС и осью абсцисс.

Точка пересечения Ж получена в результате пересечения линий ОЕ и СД при равенстве массы груза G = (94 -Т )/ 2.

Рассмотрим на примерах применение данного метода. Например, получена развеска вагона по тележкам 41 т и 50 т. При известной таре вагона модели 12-1000, равной 22т, вычисляют величину А= 9т. После этого определяют массу груза на первой и второй тележках вагона из расчета Gвр = 41 +50 = 91т.

G1 = (GБР-A-T)/2 = (91-9-22)/2 = 30t,

G2 = (GБР+A-T)/2 = (91+9-22)/2 = 39t.

В этом случае грузоподъемность вагона, равная для данной модели 69т, не превышена.

По номограмме при весе груза 69т определяют допустимую разность масс брутто первой и второй тележек в размере 3т. Данный вагон следует отцепить от состава груженых вагонов, разгрузить одну из тележек или разровнять груз по тележкам вагона.

В другом примере на вагонных электронных весах у второго вагона получена масса брутто вагона по тележкам 33 т и 35 т. Вычисляют величину, равную 2т. Части груза при таре вагона 23,2т для модели 12-П153 вычисляют по формулам:

Gl = (GБР-A-T)/2 = (68-2 -23,2)/2 = 21,4т,

G2 = (GБР + A-T)/2 = (68 + 2 -23,2) /2 = 23,4 т

На номограмме приведен вариант определения А допустимой разности масс брутто неполностью загруженных тележек у вагона свыше 20т. Так как рассматриваемый вагон значительно недогружен до предельного состояния, то он может следовать дальше в составе поезда.

В последнем примере после взвешивания вагона получены следующие массы брутто тележек 56т и 44 т. Тара вагона модели 12- 757 составляет 25т. Разность масс равна 12т. После этого вычисляют G1 и G2 по формулам:

Gl = (GБР-A-T)/2 = (100-12-25)/2 = 31.5т,

G2 = (GБР+A-T)/2 = (100+12-25)/2 = 43,5т.

Данный вагон необходимо отцепить от состава движущихся вагонов из-за его перегруза и большой неравномерности загрузки, выходящей за пределы рабочей зоны номограммы.

Использование предлагаемого способа для определения безопасности движения поездов с помощью вагонных электронных весов позволит осуществить наиболее полный контроль правильности загрузки всех прибывающих на станцию вагонов по допустимым разностям масс брутто их тележек.

Другой метод позволяет поколесно взвешивать вагоны на вагонных электронных весах, т.е. определять массу брутто, приходящуюся на одно вагонное колесо, и по этим массам вычислять массу брутто вагона, после вычисления массы груза в вагоне определять перегружен или нет данный вагон различными грузами, включая металл, стройматериалы, уголь, нефть и т.п. У вагона на весах дополнительно определяют по формулам, введенным в программу ЭВМ, разность масс брутто, распределенных по левой и правой сторонам вагона относительно его колес, осей и тележек.

Положение 4-осного вагона при взвешивании на вагонных электронных весах

Рис. 2. Положение 4-осного вагона при взвешивании на вагонных электронных весах

Развеска вагона по боковым сторонам

Рис. 3. Развеска вагона по боковым сторонам

Схема определения центра тяжести вагона в горизонтальной плоскости

Рис. 4. Схема определения центра тяжести вагона в горизонтальной плоскости

Номограмма для определения допустимой разности масс брутто боковых сторон 4-х осных вагонов

Рис. 5. Номограмма для определения допустимой разности масс брутто боковых сторон 4-х осных вагонов

Проходящий по станции состав вагонов пропускают через вагонные электронные весы модели ВТВ-Д Инженерного центра АСИ (г.Кемерово), имеющие весовую платформу длиной не более 1,5 м для взвешивания только одной вагонной оси. Массу брутто каждого четырехосного вагона определяют при суммировании результатов взвешивания массы брутто каждого колеса и каждой оси первой и второй тележек вагона. Массу груза вычисляют как разность между вычисленной весовщиком на ЭВМ массой брутто и нетто (тарой) вагона, считанной им с его нижнего бруса. Принимают также условие, при котором тара четырехосного вагона, изготовленного на вагоностроительном заводе, равномерно распределена по колесам вагона. При этом выполняют основное правило, чтобы масса груза в кузове вагона не была больше его технической грузоподъемности. У стандартного вагона тару делят на восемь частей, и в расчетах равномерно распределенная по колесам вагона эта тара может не учитываться. При этом разности масс брутто вагона ( ∆Pi, ∆Pti и ∆) равны массам смещенного груза на элементах вагона относительно его боковой стороны. В противном случае потребуется взвешивание данного вагона без груза и учета в величинах Pi (P1.... P8) соответствующих значений тары, приходящихся на каждое его колесо. Полученную в результате расчетов на весах разность масс брутто боковых сторон у взвешенных вагонов выбирают из условия, что масса брутто отдельного вагона с учетом разрешенной его грузоподъемности не должна превышать норму загрузки данного вагона, установленную для четырехосного вагона по ГОСТ 22780-93 в размере 94т.

Безопасность движения поездов оценивают по результатам поколесного измерения массы брутто движущегося вагона с последующим вычитанием, например, массы брутто его правой стороны из массы брутто левой стороны и получением неравномерности загрузки отдельных вагонов.

Измерение массы брутто левой и правой стороны вагона производят путем взвешивания и последующего суммирования соответствующих масс брутто четырех левых и четырех правых колес (рис.2). Сначала вычисляют разности масс брутто по боковым сторонам четырех осей вагона, как разности масс брутто между соответствующими колесами на правой и левой их сторонам. Для наглядности шрифт изменен у масс G на G и Р на Р .Курсивом обозначают все массы нетто для груза, которые складываются из масс, обозначенных курсивом Р.

Затем вычисляют разности масс брутто по боковым сторонам двух тележек вагона, как сумму соответствующих разностей двух попарно установленных на каждой тележке осей с соответствующими левой (+) или правой (-) сторонам вагона знаками.

Неравномерность загрузки боковых сторон вагона вычисляют, как сумму соответствующих разностей двух тележек с соответствующими левой (+) или правой (-) сторонам вагона знаками, следующим образом:

где | ∆| - разность масс брутто, распределенная по левой со знаком (+) или правой со знаком (-) боковой сторонам вагона, т.

Условие безопасного движения вагона следующее:

Нормативную разность загрузки боковых сторон вагона задают для каждого отдельного вагона по формуле:

где G - масса груза во взвешенном вагоне, G = G - Т (т).

b - заданная нормативными документами МПС величина поперечного смещения центра тяжести груза в вагоне, мм;

l - расстояние между колесами вагона по кругу катания на рельсах платформы весов и железнодорожного пути, мм.

Для колеи железнодорожного пути России шириной 1520 мм: 1=1580 мм.

Обозначение «гр» введено для отличия шрифта написания.

Полученную в результате расчета по формуле (1) разность загрузки боковых сторон вагона сравнивают с нормативной разностью по формуле (2). В случае превышения расчетной разности делают заключение о неправильной загрузке вагона и в целях безопасности движения его отцепляют от поезда. Если нормативная разность не превышена, взвешенный вагон может следовать в поезде дальше по назначению.

У неравномерно загруженного кузова вагона, установленного на двух тележках, центр тяжести смещается в поперечном направлении к той боковой стороне вагона, которая больше загружена.

Безопасность движения вагона для случая, равномерно или нет загружен груз в кузове вагона, дополнительно оценивают по вертикальному положению кузова вагона с грузом, а величину поперечного смещения центра тяжести груза в вагоне вычисляют по формуле:

где ∆-фактическая разность масс брутто вагона, распределенная по левой и правой сторонам вагона или масса смещенного груза, т.

После определения на вагонных электронных весах массы брутто вагона по частям отдельно выписывают массы брутто, приходящиеся на колеса, оси и тележки вагона.

Находят горизонтальное смещение центров тяжести груза в вагоне и на отдельных элементах вагона. Размещенный в кузове вагона груз распределяется таким образом, что груженый четырехосный вагон давит своими колесами на рельсы весовой платформы весов с усилиями от груза Р1, Р2, РЗ, Р4, Р5, Р6 , Р7 и Р8 , которые на вагонных весах замеряются, как отдельные массы брутто вагона, и сумма которых равна массе брутто вагона (рис.3). Никакие поперечные (рамные) и продольные силы не действуют на весовую платформу вагонных весов, имеющих горизонтальный путь, по которому вагон катится плавно, без рывков. При наезде вагона весы показывают усилие (массу) первой оси Р01 по ее двум колесам с учетом части тары вагона, приходящейся на эту ось. Затем последовательно наезжают на весы еще три оси вагона с усилиями от части массы брутто вагона Р02, Р03 и Р04. Смещение груза в кузове вагона проектируют на горизонтальную плоскость вагона « хОу « и определяют по расположению центра тяжести груза в вагоне в поперечной вертикальной плоскости, в горизонтальном направлении относительно продольной оси вагона (рис.4).

Положение центра тяжести груза у всех вагонных осей в этих плоскостях по оси ординат «у» определяют следующим образом:

где Р1, Р2, РЗ, Р4, Р5.Р6, Р7 и Р8- массы груза, приходящиеся на соответствующие колеса взвешиваемого вагона, т.

Положение центра тяжести груза над каждой тележкой вагона по оси «у» определяют по формулам:

где Рт1, Рт2- массы груза, приходящиеся на первую и вторую тележки вагона, т.

Смещение центра тяжести груза в вагоне по оси «у» равно:

Смещение центра тяжести груза в вагоне по оси «х» определяют по соответствующим массам груза, приходящегося на первую и вторую тележки вагона:

Известно, что кузов вагона крепится по геометрическим центрам тележек. Расстояния между осями и тележками вагона берут из каталога. (Альбом-справочник. Грузовые вагоны колеи 1520мм железных дорог. М. Транспорт).

Центр тяжести груза, равномерно загруженного по длине кузова вагона, располагают в вертикальной поперечной плоскости, в которой находится геометрический центр вагона.

Разность масс брутто или неравномерность загрузки боковых сторон 4-х осного вагона А определяют по рабочей зоне номограммы (рис.5), на которой по оси абсцисс откладывают массу брутто вагона GБР в тоннах. Данная номограмма аналогична по построению номограмме на рис.1. Из точки пересечения А проводят линию АБ, выраженную функцией у от х в отрезках х/94 + у/94 = 1 или А= 94 - G. При этом линия АВ построена в равных отрезках по 94т на осях абсцисс и ординат номограммы. На оси абсцисс откладывают величину тары вагона Т по направлению к началу координат и проводят из полученной точки С параллельно линии АБ линию СД: ∆= (94 - Т) -G, выражающую границу величины для груза в вагоне. Вторая ограничивающая линия ОЕ = Grp. построена по прямо пропорциональной зависимости из начала координат точки О под углом 45°, которая разграничивает массу груза по боковым сторонам вагона при условии: G= (94-Т)/2. Линия ОЕ ограничивает для масс груза в вагоне Gгр. (94 -Т )/ 2 . Точка пересечения Ж получена в результате пересечения линий ОЕ и СД при равенстве массы груза Gгр. = (94 -Т )/ 2. Для различных по массе тары вагонов получают семейство прямых СЩ, выраженных зависимостями ∆i = (94 - Ti) - G. На номограмме получена для величины А рабочая зона ОЖС, ограниченная линиями ОЖ, ЖС и осью абсцисс.

После взвешивания проводят анализ данных взвешивания конкретного вагона на предмет, перегружен или нет вагон. Перегруз вагона сверх грузоподъемности и превышение по массе брутто вагона свыше 94т недопустимы по Правилам технической эксплуатации железных дорог. Для безопасности движения вагона в поезде важно, чтобы вертикальная нагрузка в виде Pi колеса, закрепленная на шейке оси, не превышала половины осевой нагрузки P0i/2= 11,75т. После этого проверяют четыре осевые нагрузки, усилие каждой из которых P0i не должно превышать 23,5т. Дополнительно проверяют загрузку боковых сторон тележки, которая не должна превышать половины загрузки вагона 47 т и вагона в целом - 94т. Даже при одном случае превышения допустимого значения Pi.P0i, Pri и G у взвешенного вагона принимают решение об отцепке его от состава.

У четырехосного вагона количество случаев перегруза одного из восьми колес вагона может достигать более двухсот вариантов в различных сочетаниях. Перегруз вагонной оси и боковой стороны у вагонной тележки может быть в 14 случаях. Перегруз тележек, боковых сторон вагона и перекос груза (над тележками груз смещен в противоположные боковые стороны) в кузове вагона может только в 2 случаях. Весовщик, контролирующий безопасность движения поездов по показаниям взвешивания вагонов на ЭВМ вагонных электронных весов, просматривает указанные варианты перегруза проходящего вагона в поезде.

Например, масса брутто вагона, взвешенного на весах, распределяется согласно данным:

№ колесаР1Р2РЗР4Р5Р6Р7Р8
Масса брутто по колесам вагона Pi, т9,2959,189,2368,4018,7628,1569,158,339
Масса груза по колесам вагона Pi, т6,5456,436,4865,6516,0125,4066,45,589

Сначала определяют разность загрузки каждой вагонной оси:

∆Р01 = (9,18 - 9,295 =- 0,115 т, ∆Р02 =8,401 - 9,236 = -0,835 т

∆Р03=8,156 - 8,762 - -0,606 т, ∆Р04=8,339 - 9,15 = -0,811 т

При этом масса брутто вагона равна70,519т, а массы брутто вагонных тележек 36,112 т и 34,407 т. Затем определяют разность загрузки боковых сторон каждой тележки вагона:

А РТ1 =±Р01±Р02 = -0,115 -0,835 =-0,95 т А РТ2 =±Р03±Р04 = -0,606 - 0,811 =-1.417 т

Масса груза в кузове вагона составляет менее 50т: G = 70,519 - 22 = 48,519т. Этот вагон недогружен до трафаретной грузоподъемности, но при этом загружен неравномерно. Правая сторона вагона тяжелее его левой стороны на величину со знаком (-) согласно формуле (1):

∆ = -0,95 - 1,417 = -2,367 т. Положения центров тяжести вагонных осей ( у01, у02 , у03, у04 ) находят по формулам (5):

Положение центра тяжести каждой тележки вагона определяют по формулам (6):

Смещение центра тяжести груза в вагоне будет в правую сторону по всем его осям, т.к. знак « - » соответствует правой стороне вагона:

Равномерность загрузки третьего вагона проверяют по формуле (4):

Смещение центра тяжести груза в вагоне по оси «х» определяют по формуле (8):

В графических материалах приняты следующие обозначения: Б - база вагона; L - длина вагона; В - ширина вагона;

- х01 ... х04 - горизонтальная продольная координата вагонных осей вагона;

- у01...у04 - горизонтальная поперечная координата колес вагона;

- на линию I - II проектируется в горизонтальной плоскости центр тяжести первой вагонной тележки-01, в который приложена ∆Рт1;

- на линию III - IY проектируется в горизонтальной плоскости центр тяжести второй вагонной тележки-02 в который приложена ∆Рт2;

- на прямой линии, связывающей точки 0, и 02 лежит центр тяжести вагона 0в;

- точки I, II ,III и IV расположены в одной горизонтальной плоскости и являются точками приложения соответствующих масс ∆Р01... ∆ 04 (брутто или масс груза) вагонных осей, на которых закреплено по два колеса.

Таким образом, при поколесном взвешивании вагонов наиболее полно оценивается равномерность загрузки вагона различным грузом и обеспечивается безопасность движения состава за счет исключения перегруза отдельного вагона. На местах погрузки металл, уголь, руда, стройматериалы, тарно-штучные грузы могут быть погружены правильно и равномерно, но в пути следования груз может сместиться в кузове вагона по различным причинам. У цистерн по техническим причинам могут сместиться котлы, в которые налиты нефтепродукты.

Вагонные электронные весы, установленные на пунктах коммерческого осмотра поездов, позволят правильно взвесить вагон, произвести оценку его развески тележек и выявить величину смещения груза в кузове.










Системы передачи данных

 


Комплексные проектные решения

 


Управление распределенными системами

 


Автоматизированные рабочие места

 


Системы и средства обеспечения безопасности движения

 


Цифровые сети технологической связи

 


Информационные системы управления движением

 


Автоматизированное управление разработками проектов

 






 



Copyright (c) 2008, Infotest, Inc.