Техническо-экономические параметры грузовых вагонов

Для грузовых вагонов нового поколения (в соответствии с исходными  требованиями) разработано автосцепное  устройство полужесткого типа с новым  механизмом сцепления, исключающим  саморасцепы поездов. Контроль исправного состояния автосцепок в эксплуатации предусмотрено производить теми же методами и инструментами, которые  применяются для контроля автосцепки СА-3. В целях предотвращения падения  автосцепки на путь применен расцепной  рычаг с двумя цепочками. В  качестве базового варианта автосоединителя  тормозных магистралей принята  конструкция с боковым воздухопроводом  по совместному проекту УВЗ-ВНИИЖТ.

Разрабатываемая автосцепка позволит обеспечить сцепление вагонов  с разностью между продольными  осями автосцепок до 140 мм перед сцеплением, исключить падение автосцепки на путь при обрыве, автоматически соединять  тормозные рукава при сцеплении  вагонов. Безремонтный срок службы будет  увеличен благодаря применению износостойких  покрытий в контуре зацепления и  на хвостовике автосцепки.

Анализ условий эксплуатации грузовых вагонов показал значительные различия требований к поглощающим  аппаратам автосцепного устройства, предъявляемых в зависимости  от рода перевозимых грузов.

Возможность широкого применения недорогих аппаратов для поездных условий эксплуатации обусловлена  маршрутизацией перевозок с применением  поездов постоянного формирования. Для грузов особо высокой стоимости  и чувствительных к динамическим нагрузкам целесообразно обеспечить более надежную защиту вагона от действия продольных сил и ускорений. Однако это возможно только при условии  узкой специализации такого подвижного состава, введения специального тарифа и организации транспортных структур, которые будут арендаторами или  собственниками вагонов. Выбор поглощающего аппарата для вагонов, предназначенных  для перевозки опасных грузов, должен производиться с учетом их воздействия на окружающую среду.

По техническим требованиям  ВНИИЖТа фирма КАМАКС (Польша), ОАО  «Авиагрегат» (г.Самара), ГУП «ПО  Уралвагонзавод», ОАО «БМЗ» (г. Брянск) на альтернативной основе разработали и после комплекса испытаний приступили к производству эластомерных поглощающих аппаратов повышенной энергоемкости. Взамен клепаных упоров автосцепного устройства разработана и испытана приварная конструкция.

На вагонах с нагрузкой  на ось 25 тс предполагается установить тормозное оборудование в традиционном исполнении - с односторонним нажатием композиционных колодок на колесо или  с двумя тормозными цилиндрами, воздействующими  на каждую тележку. При нагрузке на ось 30 тс предусматривается колодочный тормоз с двусторонним нажатием колодок  на колесо. Для обеспечения отвода колодок при отпущенном тормозе  тележки оборудуются новыми устройствами торсионного типа. Крепление тормозных  башмаков на триангеле будет осуществляться без применения резьбовых соединений, что существенно снизит затраты  на их техническое обслуживание и  ремонт. В шарнирных соединениях  намечено применить износостойкие  втулки, что повысит надежность работы этих узлов и упростит их ремонт.

Основа для разработок новых грузовых вагонов нового поколения - принцип модульной компоновки с  рациональной унификацией базовых  узлов и систем.

Использование унифицированных  базовых модулей позволит удешевить  стоимость производства вагонов, а  также снизить эксплуатационные затраты на их ремонт и техническое  обслуживание. Наличие унифицированных  деталей позволит создать в различных  регионах России сервисные центры, в которых будет выполняться  восстановительный ремонт деталей  и узлов вагона, таких как кассетные  роликовые подшипники, автосцепка, поглощающие аппараты и др.

Проблема полного и  своевременного обеспечения перевозок  грузовыми вагонами нового поколения  выдвигается сегодня в число  наиболее злободневных и первоочередных.

Концепция трехэлементных тележек с дополнительными межосевыми связями была разработана Г.Шеффелем. Идея таких тележек заключается  в том, что амортизацию колебаний  кузова осуществляет стандартное центральное подвешивание с плоскими фрикционными клиньями. Необходимое повышение жесткости между колесными парами в плане обеспечивается отдельными устройствами - межосевыми связями, которые могут иметь различную конструкцию. Чтобы разделить функции направления колесных пар между межосевыми связями и рамой тележки, боковины устанавливаются на адаптеры колесных пар через горизонтально-упругие очень мягкие в плане неметаллические амортизаторы.

Примером  тележки с дополнительными (прямыми) межосевыми связями является модернизация модели 18-100, разработанная Г. Шеффелем совместно с НВЦ «Вагоны». Результаты моделирования движения грузовых вагонов на тележках, оборудованных дополнительными межосевыми связями, показывают, что выбором соответствующих параметров критическая скорость может быть поднята до 140 км/ч и выше. При этом будет обеспечиваться близкая к радиальной установка колесных пар в кривых.

Эксплуатация  подвижного состава с осевой нагрузкой 30 т требует от тележки значительного  уменьшения коэффициента вертикальной динамики в подвешивании. Для этого  базовый вариант тележки может  дополнительно оборудоваться скользунами  типа подпружиненный ролик, гидравлическими  гасителями колебаний, установленными внутри пружин подвешивания.

С учетом накопленного опыта для создания современных  трехэлементных тележек грузовых вагонов  можно рекомендовать:

• использовать в конструкции горизонтально-упругое буксовое подвешивание с тщательно подобранными величинами жесткости;

• жесткость тележки в плане обеспечивать за счет пространственной клиновой системы и дополнительных межосевых связей;

• разработать типоразмерный ряд боковых скользунов типа подпружиненный ролик для постановки под различные типы вагонов;

• под вагонами с увеличенным моментом инерции вокруг продольной оси использовать устройства, повышающие демпфирование в порожнем режиме;

• для снижения износов поверхности катания  внедрять износостойкие профили.

 

 

3. Модернизация вагонов

 

3.1 Модернизация вагонов хопперов

 

В последние  годы увеличилось количество разнообразных моделей вагонов-хопперов для перевозки зерна, цемента, технического углерода и других грузов.

Известны  варианты модернизации внутренней полости  кузова для перевозки сыпучих  грузов с устройством подпружиненного  в центральной части дна, которое  при загрузке опущено. Кузов в этом случае вмещает максимальный объем груза, а при выгрузке в момент открытия выгрузочных люков центральная подпружиненная часть дна поднимается и образовавшийся конус способствует стабильному истечению груза из вагона. Анализ эксплуатационных данных таких бункеров показал, что максимально наклоненные к горизонтали стенки способствуют стабильному истечению груза. Однако внедрение во внутреннюю часть кузова подвижных элементов не является эффективным, так как затруднен доступ к ним в случае неисправности.

ОАО «Промжелдортранс»  совместно с Самарской государственной  академией путей сообщения (СамГАПС) получен охранный документ на бункер вагона с вертикально стоящей  внутри кузова продольной стенкой, в  основании которой расположена  хребтовая балка. Кузов также разделен поперечными перегородками, ограничивающими между собой разгрузочные люки. Для загрузки по всей площади вся конструкция из перегородок не достигает крыши, а заканчивается в основании наклона торцевых стенок. Такое расположение перегородок улучшает схему истечения, поскольку внутреннее трение замещается внешним по двум ограждающим поверхностям, которые в среднем на треть ниже. Следует отметить, что эффективной формой поверхности стенок бункеров является не плоскость, а вогнутая по гиперболической кривой поверхность.

Сибирским государственным  университетом путей сообщения  предложен бункерный вагон для  сыпучих грузов, в котором повышение  эффективности разгрузки достигается  исключением сводообразования за счет применения криволинейных направляющих, жестко закрепленных на каждой боковой  стенке бункера в зоне нижней части  каждой торцевой стенки. Они выполнены  из двух гибких элементов, которые сопряжены  между собой посредством поперечного  вала, закрепленного на раме вагона, и смонтированы с возможностью перемещения  по направляющим. Однако в вагоностроении гиперболические поверхности стенок бункеров не нашли применения из-за сложности изготовления.

 

 

 

 

 

3.2. Новый вагон со съемным кузовом

 

В международных грузовых перевозках в странах Северной Америки и Европы (кроме стран СНГ) получили широкое распространение вагоны-платформы с обменными кузовами. Технология использования таких кузовов, имеющих много общего с контейнерами, предусматривает их механизированную перегрузку с вагона на вагон при следовании по линиям разной колеи, а также снятие с рамы и размещение на площадках грузовых дворов в ожидании разгрузки или дальнейшего следования на раме другого вагона.

Съемные кузова вагонов имеют как определенные преимущества перед контейнерами, так  и недостатки. В частности, съемные  кузова не приспособлены для многоярусного  складирования, не обеспечивают погрузку и выгрузку грузов на существующих погрузочно-выгрузочных комплексах, имеют меньшую из-за особенностей конструктивной схемы полезную грузовместимость в сравнении со стандартными кузовами.

Предложена  конструктивная схема нового вагона со съемным кузовом, которая, с одной  стороны, обеспечивает стандартные  процедуры погрузки и выгрузки грузов на существующих погрузочно-выгрузочных  комплексах и, с другой стороны, позволяет  быстро снимать и складировать съемные  кузова в несколько ярусов, что  значительно сокращает простой  вагонов под погрузкой и выгрузкой, а также в ремонте.

Конструктивная  схема вагона со съемным кузовом  приведена на рисунке. Новизна данной схемы подтверждена патентом.

 

Рисунок 3 –  Конструктивная схема концевых частей съемного кузова и рамы вагона

 

Сущность  предложенного транспортного средства состоит в следующем. Стандартный  кузов 1 вагона снабжается продольной опорной балкой 2. В каждой концевой части кузова в районе шкворневой балки устраивается несущая конструкция, состоящая из вертикальных стоек 3 с замками 12 в нижней части, верхней поперечной балки 4 и нижней поперечной балки 6; по оси продольной опорной балки в месте нахождения несущей конструкции устанавливается конусная воронка-ловитель 5. Соответственно этому в каждой концевой части рамы вагона, где расположены оконечность обычной хребтовой балки 10 с торцовым брусом 11, на концах шкворневой балки 8 выполняются выемки 9, а в ее средней части монтируется конусный фиксатор 7. Кроме того, рама вагона снабжается стандартным автосцепным, тормозным оборудованием и устанавливается на типовую ходовую часть (тележки).

Монтаж и  демонтаж съемного кузова вагона выполняют  следующим образом.

При монтаже  кузов вагона с помощью подъемного устройства, закрепляемого на верхних  концах вертикальных стоек, поднимается  над рамой и ориентируется  так, чтобы нижние концы стоек  находились над выемками шкворневых балок. Затем кузов опускается на шкворневые балки рамы, нижние концы  стоек входят в выемки шкворневых балок и запираются замками; точность взаимного расположения сопрягающихся  узлов обеспечивается конусными  фиксаторами и воронками-ловителями.

При демонтаже  кузова действия выполняются в обратной последовательности: отпираются замки, с помощью подъемного устройства, закрепляемого на верхних частях вертикальных стоек, кузов поднимается  над рамой вагона и транспортируется на площадку складирования, где устанавливается  на нижние опорные части вертикальных стоек, длина которых увеличена, чтобы обеспечить сохранность нижних выгрузочных устройств кузова при  установке его на площадке.

Несущие конструкции  кузова (вертикальные стойки, верхние  и нижние поперечные балки), как и  в контейнерах, обеспечивают возможность  складирования съемных кузовов  в несколько ярусов на погрузочно-разгрузочных площадках и в трюмах судов (при  перевозках в смешанных сообщениях).

Применение  съемных кузовов позволит значительно  сократить простой вагонов под  погрузочно-разгрузочными операциями и в ремонте, а также расширить  номенклатуру грузов, перевозимых на одних и тех же вагонах-платформах.

 

Заключение

 

Как видно  из рассмотренных примеров, внедрение  новшеств на грузовом транспорте происходит разными способами, но, как правило, с множеством проблем. Разумеется, внедрение  новых разработок не всегда приводит к улучшению экономической ситуации в грузовых перевозках. Коренного  улучшения от внедрения отдельных  инноваций здесь вообще не может  быть, поскольку процесс сокращения доли железных дорог на рынке грузовых перевозок идет уже давно.

Несмотря  на разработку многообещающих проектов, для которых изыскиваются значительные средства, часто с участием железнодорожной  промышленности, широкого внедрения  их не происходит. Новые разработки, которые не реализуются в эксплуатации, невыгодны для всех участвующих  сторон, например: для промышленности, выделившей разовый кредит, для компаний-перевозчиков, принявших финансовое участие в  проекте, а также для непосредственного  заказчика в случае неудовлетворительного  выполнения поставленных требований.

Если даже новая разработка и будет сочтена  рентабельной, экономическая эффективность  инвестиций не будет достигнута в  полном объеме и в заданные сроки. В поисках решения проблемы железнодорожная  промышленность готова идти путем внедрения  инноваций вместе со всеми заинтересованными  сторонами и прежде всего компаниями-перевозчиками, но это должна быть совместная работа. При определении характера такого взаимодействия необходимы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Морчиладзе, И.Г. Новый вагон со съемным кузовом / И.Г. Морчиладзе//Железные дороги мира.2006.№2. с.32-33
2. Галиев И.И., Нехаев В.А., Николаев В.А. Всесторонне учитывать недостатки предыдущих конструкций/И.И. Галиев, В.А. Нехаев, В.А. Николаев//Железнодорожный транспорт.2006.№5. с.55-58.
3. Барбарич С.С., Цюренко В.Н. Грузовые вагоны