6

Лекция 7 (7 нед.)

Тема – «Грузовой вагонный парк. Размещение и крепление грузов на открытом подвижном составе»

1. Грузовой вагонный парк. Использования грузоподъемности вагонов. Эксплуатационная характеристика вагонов. Мероприятия по улучшению использования грузоподъемности и вместимости вагонов.

2. Размещение и крепление грузов на открытом подвижном составе. Поперечная устойчивость вагонов. Выбор крепления грузов. Продольные, поперечные и вертикальные инерционные силы. Расчетные значения сил. Особенности размещения и крепления грузов на сцепах вагонов.

УЧЕБНАЯ, УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ, НАУЧНАЯ, СПРАВОЧНАЯ И НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

№	Наименование	Авторы	Изда- тель- ство	Год изда-ния	Коли-чество страниц		Наличие, шт.
							на ка-федре	в биб-лиотеке
1	2	3	4	5	6		7	8
Основная литература
1	Правила перевозок грузов железнодорожным транспортом	-	Алматы	2008	312	1			1
2	Правила перевозок грузов железнодорожным транспортом	-	М.: Дело и сервис	2007	760	1			1
3	Управление грузовой и коммерческой работой на железнодорожном транспорте	Смехов А.	М.: Транспорт	1990	351	1			1
4	Правила перевозок грузов опасных грузов по железным дорогам		М.: Транспорт	1997	252	-			20
5	Основы управления грузовой и коммерческой работой на железнодорожном транспорте	Мухаметжанова А.В., Избаирова А.С.	Алматы, КазАТК	2009	250	-			41
6	Технология грузовых перевозок	Дудченко В.А.	М.: Маршрут	2006	19	-			1

1. Грузовой вагонный парк. Использования грузоподъемности вагонов. Эксплуатационная характеристика вагонов. Мероприятия по улучшению использования грузоподъемности и вместимости вагонов.

Эксплуатационная характеристика вагонов

Многообразие перевозимых железными дорогами грузов определяет струк­туру парка грузовых вагонов. Он состоит из вагонов различного типа, при­способленных для перевозки отдельных видов или групп грузов. Грузовые вагоны должны удовлетворять определенным эксплуатационным требованиям, обеспечивающим рациональное их использование, сохранность перевозимых грузов и минимальные транспортные расходы.

По способу загрузки вагоны делят на открытые и закрытые.

К первому типу относятся полувагоны, платформы, думпкары, транспортеры, а ко второму — обычные крытые, цистерны, изотермические и часть специальных (зерновозы, цементовозы и др.).

К специализированным вагонам относятся: думпкары, хопперы для пере­возки цемента, минеральных удобрений, зерна, открытые хопперы для пере­возки окатышей и горячего агломерата, специальные цистерны для перевозки аэрируемых грузов (цемента, муки, каустической соды, поливинилхлорида), спирта и сжиженных газов, двухъярусные платформы для легковых автомо­билей, транспортеры для тяжеловесных грузов, вагоны для перевозки живой рыбы и др.

Основными в грузовом парке являются четырехосные вагоны, внедряются восьмиосные полувагоны и цистерны, имеется небольшое количество шестиосных полувагонов (в последние годы их не строят). Транспортеры имеют 19— 20 осей.

Одной из важных характеристик грузового вагона является его грузоподъ­емность, под которой понимают максимально допускаемую (конструкцией) нагрузку вагона, устанавливаемую МТ и К с учетом полного обеспечения безо­пасности движения поездов.

С повышением грузоподъемности вагонов уменьшаются:

себестоимость перевозок (в связи с повышением статической нагрузки вагонов);

расходы на топливо и электроэнергию, а также на ремонт и маневровую работу;

капитальные вложения, так как стоимость большегрузного вагона в рас­чете на 1 т грузоподъемности ниже, чем у вагона меньшей грузоподъемности;

затраты времени на погрузочно-разгрузочные работы (на 1 т груза), осо­бенно при выгрузке на специализированных грузовых фронтах (эстакады вагоноопрокидыватели).

Кроме того, сокращается удельная длина вагона на 1 т брутто, например, у восьмиосного полувагона она на 26,3 % короче, чем у четырехосного, а у восьмиосной цистерны на 14,5 % меньше, чем у четырехосной.

Использование восьмиосных полувагонов и цистерн грузоподъемностью 120—125 т позволяет при той же длине путей повысить массу поезда и, следо­вательно, увеличить провозную способность железных дорог.

Эксплуатационные и экономические требования к вагонам

Конструкция вагонов грузового парка оказывает влияние на скорость выполнения грузовых операций, сохранность грузов, эффективность перевозок.

Поэтому к ним предъявляются определенные эксплуатационные и экономические требования, к которым относятся: невысокая стоимость постройки, небольшая масса тары при достаточной прочности вагона, обеспечение безопасности движения поездов, сохранность грузов, максимальное использование грузоподъемности и вместимости, обеспечение комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ и сокращения простоя вагонов под грузовыми операциями.

В значительной степени качество конструкции грузовых вагонов опреде­ляется их массой в порожнем состоянии (тарой), которая должна быть воз­можно меньшей, так как она является дополнительным бесполезным грузом, который должен перевозить локомотив.

Качество конструкции вагона наряду с другими показателями характеризуется соотношением массы тары и грузоподъемности вагона. Этот показатель называют техническим коэффициентом тары. Чем он меньше, тем лучше конструкция вагона. Коэффициент тары для большинства отечественных вагонов колеблется от 0,3 до 0,4. Для изотермических вагонов он больше единицы, высокий коэффициент тары также у транспортеров.

Однако технический коэффициент тары не отражает массы тары вагона, приходящейся на тонну фактически перевозимого груза в определенных ус­ловиях эксплуатации.

Более точно эксплуатационные качества вагона отражает погрузочный коэффициент тары, учитывающий фактически возможное использование грузоподъемности вагонов при перевозке характерных для данного типа ва­гонов грузов.

Но погрузочный коэффициент не учитывает порожний пробег вагонов, зависящий от его конструкции (степени универсальности). Поэтому для оценки вагонов применяют эксплуатационный коэффициент тары.

Все три коэффициента тары могут быть равны при полном использовании грузоподъемности вагона и отсутствии порожнего пробега. Это возможно только для отдельных грузов и вагонов.

Наиболее низкий технический коэффициент тары у платформ, а погрузочный коэффициент у них выше, чем у других вагонов, так как грузоподъемность платформ используется хуже.

Снижение массы тары (в допустимых пределах) позволяет: повысить грузоподъемность вагона, сохраняя неизменной нагрузку на ось и не вызывая дополнительных расходов на усиление верхнего строения пути и искусственных сооружений; увеличить провозную способность дорог за счет снижения массы нетто поездов и повышения скорости движения (от уменьшения сопротивления движению); сократить потребность в вагонах в связи с ростом нагрузки вагонов (при этом снижаются также расходы на изготовление вагонов, включая материалы); снизить себестоимость перевозок.

Для более полного использования грузоподъемности вагонов при их проектировании устанавливают наиболее оптимальное соотношение грузоподъемности и объема вагона с учетом характеристики перевозимых грузов. Это очень важно; если, например, крытый вагон рассчитывать исходя из перевозки грузов большой объемной плотности, то объем кузова вагона будет небольшой, но тогда при перевозке легких грузов в значительной степени не будет использована грузоподъемность вагона. Если же потребный объем вагона рассчитывать для перевозки только легких грузов, то резко увеличится объем вагона, что приведет к росту массы тары.

Существует два понятия объема кузова вагона:

полный (геометрический) объем вагона равен произведению ширины вагона на его длину и высоту;

погрузочный (полезный) объем — та часть полного объема, которая реально может быть использована для загрузки вагона определенным грузом.

При загрузке открытого подвижного состава выше бортов вагона (с так называемой «шапкой») необходимо учитывать и этот объем. Погрузочный объем в таком случае будет больше полного.

Отношение погрузочного объема к полному называют коэффициентом использования объема или вместимости вагона.

Зная погрузочный объем вагона для определенного рода груза и грузоподъемность вагона, можно определить, при каких значениях плотности груза и заполнения объема вагона будет полностью использована его грузоподъемность .

Соотношение объема вагона и его грузоподъемности характеризует удель­ный объем, т. е. часть полного (геометрического) объема кузова, прихо­дящаяся на тонну грузоподъемности, м³/т:

Чем выше значение удельного объема кузова вагона, тем лучше может быть использована его грузоподъемность при перевозке легковесных грузов.

Удельная грузоподъемность — это часть грузоподъемности вагона, приходящаяся на 1 м³ геометрического объема кузова (т/м³), она обратна удельному объему вагона.

Грузоподъемность и вместимость вагона могут быть полностью исполь­зованы при удельной грузоподъемности, равной плотности груза. Чем она больше, тем лучше может быть использована грузоподъемность вагона. Если плотность груза меньше удельной грузоподъемности вагона, вместимость его используется полностью, а грузоподъемность нет, если плотность груза больше — полностью используется грузоподъемность, но недоиспользуется вместимость вагона.

Так как грузоподъемность и объем вагонов полностью использовать при перевозке всех грузов нельзя, то наиболее целесообразной удельной грузо­подъемностью считается такая, при которой обеспечивается наилучшее исполь­зование вагонов для всего грузооборота в целом.

Для открытого подвижного состава (особенно платформ) учитывают со­отношение площади пола и грузоподъемности, которое характеризуется удель­ной площадью пола вагона Р_УЯ; чем она выше, тем лучше используется грузо­подъемность.

Повышение грузоподъемности вагонов без увеличения числа осей в зна­чительной степени ограничивается прочностью пути.

Таким образом, существенное влияние на грузоподъемность вагона оказывает допускаемая нагрузка на путь, которая в настоящее время является основным ограничивающим фактором.

Мероприятия по улучшению использования грузоподъемности и вместимости вагонов

Улучшение использования грузовых вагонов по времени, грузоподъемности и вместимости позволяет либо сократить их потребность и снизить капитальные затраты на постройку и эксплуатационные расходы на содержание и ремонт, либо освоить возросший грузооборот при том же рабочем парке вагонов. Достигается улучшение использования вагонов повышением их про­изводительности.

Средняя производительность вагона рабочего парка определяется отношением общего количества эксплуатационных тонно-километров (нетто) к рабочему парку вагонов:

Одной из основных задач улучшения использования вагона является по­вышение его статической нагрузки. Она определяет степень использования грузоподъемности вагона, которая характеризуется отношением средней ста­тической нагрузки вагона к средней его грузоподъемности.

Коэффициент использования грузоподъемности значительно колеблется для разных типов вагонов. Наиболее высокие коэффициенты использования грузоподъемности у специализированных вагонов (цементовозы, зерновозы, хопперы-дозаторы), а также у полувагонов. Несколько повысился за последние годы этот коэффициент у цистерн и изотермических вагонов, а у крытых и платформ он снизился, что объясняется значительным повышением их грузоподъемности без увеличения объема кузова и площади платформы, а также в известной степени характеристикой перевозимых грузов.

Значительно колеблется коэффициент использования грузоподъемности в зависимости от плотности груза. По ряду тяжеловесных грузов коэффициент использования грузоподъемности выше единицы, а для большинства грузов он меньше единицы. В целом по всем грузам средний коэффициент использо­вания грузоподъемности на сети составляет 0,86 (в 1975 г. был 0,81). По ряду грузов имеются еще большие резервы повышения коэффициента гру­зоподъемности; недостаточно используется грузоподъемность вагонов при перевозке таких грузов, как сельскохозяйственные машины, автомобили, лесные грузы, тарно-штучные, мелкие отправки (в крытых вагонах), торф, хлопок, бумага и др.

Для улучшения использования грузоподъемности и вместимости грузовых вагонов на станциях осуществляют следующие общие для всех типов вагонов мероприятия:

разрабатывают оптимальные схемы распределения и подачи вагонов под загрузку в зависимости от плотности груза;

применяют рациональные схемы загрузки вагонов для каждого груза исходя из его размеров и свойств;

применяют комбинированную загрузку вагонов грузами тяжелыми и легкими;

устанавливают прогрессивные технические нормы и разрабатывают эф­фективные технические условия загрузки вагонов применительно к каждому грузу с учетом передового опыта;

улучшают качество подготовки груза для транспортирования грузоотправителем (брикетирование, уплотнение, прессование, дробление, пакетирование и др,);

контролируют правильность указания в перевозочных документах отпра­вителем массы груза и загрузку вагонов в соответствии с установленными нормами (сетевыми и местными) и с учетом передового опыта.

Наряду с общими мероприятиями предусматривают для конкретных ти­пов вагонов специальные методы и приемы загрузки, повышающие среднюю нагрузку. Так, для крытых вагонов при перевозке тарно-штучных грузов применяют оптимальное размещение их в кузове вагона с полным использованием его вместимости, а также стандартизацию, рационализацию и установление оптимальных размеров тары.

Для полувагонов при перевозке массовых навалочных грузов применяют защитные органические и полимерные пленки, способствующие устранению потерь грузов от выдувания в процессе движения поезда, наращивание бортов, погрузку с «шапкой» и полное использование установленного предельного очертания погрузки.

На платформах применяют наращивание и обрешечивание бортов с целью увеличения объема вагона при перевозке грузов с небольшой плотностью, загрузки машин, механизмов, автомобилей, сельскохозяйственной техники и других громоздких грузов в частично или полностью разобранном виде и вместе с запасными частями, на сцепах, в два яруса и т. д. Например, при загрузке грузовых автомобилей и автомобильных шасси наклонным способом потребность в вагонах сокращается на 40 %.

Для повышения статической нагрузки вагонов Министерство путей сообщения разрешило загрузку разных типов вагонов сверх трафаретной грузоподъемности. Размеры перегруза установлены в зависимости от года постройки вагона и трафарета прочности. В табл. 13 приведен пример допустимых размеров перегруза для полувагонов и платформ.

Так как при перевозке многих грузов грузоподъемность вагона не может быть использована полностью, для них устанавливают технические нормы загрузки вагонов в зависимости от плотности груза, его формы и рода.

Технические нормы загрузки вагонов (общесетевые) разрабатывают по указанию Министерства транспорта и коммуникаций, которое их утверждает и публикует в Сборнике правил перевозок и тарифов.

Местные технические нормы разрабатывают на дорогах для тех грузов, на которые нет общесетевых норм. Утверждает их начальник дороги. Для удобства пользования классификация грузов в технических нормах соответствует тарифной номенклатуре и разбита на группы и позиции. Технические условия погрузки, разработанные для каждого рода груза и определенных типов вагонов, обеспечивают выполнение установленных технических норм. Техническая норма является тем уровнем загрузки вагона, ниже которой его данным грузом загружать нельзя. За недогруз вагона до этой нормы с отправителя взимается штраф.

Технические нормы, установленные расчетным путем, проверяют в экс­плуатационных условиях опытными погрузками и перевозками с дальнейшим анализом результатов таких перевозок и с учетом передового опыта загрузки вагонов.

Рациональное распределение вагонов под погрузку

Широкое распространение на сети железных дорог получил метод станции Днепропетровск Приднепровской дороги. Суть его заключается в том, что при суточном оперативном планировании в товарной конторе в соответствии с заданием отделения дороги составляют сводный план-наряд на погрузку, в котором указывают пункты погрузки, отправителей, род груза и число заявленных вагонов. Заместитель начальника станции по грузовой работе на основании данных о наличии порожних вагонов, а также находящихся под выгрузкой (по родам их) отмечает в плане-наряде, какие вагоны и в каком количестве необходимо подать в каждый пункт погрузки. При составлении плана-наряда исходят из следующих условий:

статическая нагрузка вагонов должна быть максимальной, а затраты маневровых средств при передвижении вагонов к пунктам погрузки — минимальными;

вагоны с низким коэффициентом использования грузоподъемности направ­ляются на небольшие расстояния, с максимальной — на более дальние. Это позволяет увеличить динамическую нагрузку вагона, которая характеризует его использование с учетом груженого пробега.

План оптимального распределения разнотипных порожних вагонов по пунктам погрузки с учетом наилучшего использования их грузоподъемности и вместимости при загрузке грузами различной плотности может быть составлен с использованием методов линейного программирования. При этом принимается, что на каждом пункте имеется один род груза. Задача может решаться в двух вариантах в зависимости от характера производственных условий; количество порожних вагонов не ограничено; ощущается дефицит порожних вагонов.

Оптимальное размещение тарно-штучных грузов в крытых вагонах.

Минимальные зазоры между грузами, расположенными в одном поперечном ряду, определяют графо-аналитическим способом. Лучший вариант получается при варьировании длиной и шириной (ли высотой) грузового места.

Комбинированная загрузка вагонов легкими и тяжелыми грузами.

2. Размещение и крепление грузов на открытом подвижном составе. Поперечная устойчивость вагонов. Выбор крепления грузов. Продольные, поперечные и вертикальные инерционные силы. Расчетные значения сил. Особенности размещения и крепления грузов на сцепах вагонов.

Размещение и крепление грузов в вагонах на железных дорогах выполняется в соответствии с требованиями Технических условий погрузки и крепления грузов, Правил перевозок и Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах колеи 1520 мм.

Ежегодно промышленность осваивает производство новых видов продукции, способы перевозки которой Техническими условиями не предусмотрены. Для транспортировки таких грузов грузоотправители каждый год разрабаты­вают, а железные дороги рассматривают и утверждают способы размещения и крепления грузов в вагонах с необходимыми схемами, чертежами и расчетным обоснованием. На крупных заводах, комбинатах, объединениях имеются для этой цели специальные конструкторские-группы. В отделениях железных дорог для каждого нового груза чертежи, схемы и расчеты рассматривают специали­сты различных отделов и утверждает главный инженер.

По действующим правилам прием от отправителей вагонов с грузами, погруженными в соответствии с требованиями Технических условий, произво­дят старшие приемосдатчики, а по чертежам и схемам — начальники станций или их заместители. Контроль за правильностью погрузки таких грузов в пути следования выполняют пункты коммерческого осмотра вагонов.

Наиболее распространенными типами крепления являются: проволочные растяжки; обвязки; деревянные бруски, соединяемые гвоздями с полом вагона; боковые стойки, устанавливаемые в стоечные скобы платформ и взаимно соеди­няемые проволокой; торцовые стойки. Весьма редко (в основном для крепле­ния тяжелых и крупногабаритных грузов) применяют болтовые и сварные сое­динения. Для крепления грузов этими способами ежегодно затрачивается только материалов на несколько сотен миллионов тенге. Установка таких креп­лений практически не может быть механизирована. Поэтому работы по креп­лению грузов в основном выполняют вручную.

В современных условиях, когда погрузка грузов в вагоны производится механизмами, а их крепление — вручную, во многих случаях на работы, связанные с креплением груза, затрачивается времени и труда значительно больше, чем на погрузку. В дальнейшем с ростом производительности погрузочных машин эта разница во времени будет возрастать и сдерживать повышение про­изводительности труда на погрузочно-разгрузочных работах.

Нарушение правил креплений грузов приводит к повреждениям грузов и подвижного состава, перерывам в движении поездов, простоям вагонов, нару­шениям принятых методов обработки вагонов на станциях. Исправление и крепление грузов на станциях, в пути следования становится зачастую сложной задачей из-за недостатка рабочих и отсутствия материалов для крепления и погрузочно-разгрузочных механизмов. Особенно неблагоприятно сказываются на работе железных дорог отказы креплений и сдвиги грузов, перевозимых на открытом подвижном составе.

Обеспечение устойчивости грузов в вагонах связано с улучшением ис­пользования грузоподъемности и вместимости вагонов, сокращением их про­стоя, уменьшением затрат труда и материалов на крепление грузов, обеспече­нием безопасности движения, сохранности грузов и подвижного состава.

Грузоотправитель при подготовке груза к транспортировке обязан прове­рить надежность его крепления внутри упаковки, прочность тех деталей и узлов, которые будут воспринимать усилия от крепления. В случае необхо­димости груз должен быть оборудован приспособлениями для крепления (коль­цами, скобами, петлями и др.).

Вагоны для перевозки грузов выбирают с учетом обеспечения сохранности и лучшего использования их вместимости и грузоподъемности. При погрузке должны быть выполнены требования по размещению груза в вагоне. Груз в вагоне с учетом упаковки и крепления должен размещаться в пределах уста­новленного габарита погрузки (рис. 50).

При размещении грузов в вагоне их общий центр массы (ЦМ) дол­жен располагаться над серединой вагона в вертикальной плоскости на пересе­чении продольной и поперечной осей вагона. Тележки вагонов при этом заг­ружаются равномерно. Поперечное смещение общего ЦМ грузов от вертикаль­ной плоскости, в которой находится продольная ось, допускается не более 100 мм. Если нельзя обеспечить равно­мерное размещение груза, то допуска­ется продольное смещение ЦМ от вер­тикальной плоскости, в которой нахо­дится поперечная ось вагона, не более чем на 1/8 длины базы вагона. При этом разница в нагрузках на тележки долж­на быть у четырехосных вагонов до 100 кН, шестиосных — до 150 кН и восьмиосных — до 200 кН. Одновремен­но необходимо, чтобы нагрузка на каж­дую тележку многоосного вагона не превышала половины грузоподъемности, установленной для вагона данного типа с учетом допускаемого перегруза.

Для устранения негабаритности или улучшения использования грузоподъем­ности и вместимости вагонов в виде исключения для некоторых грузов до­пускается смещение общего центра массы: вдоль вагона от вертикальной плос­ кости, проходящей через поперечную — до 3000 мм. При этом поперечное смещение общего ЦМ грузов от продольной оси симметрии вагона не должно превышать 100 мм;

поперек вагона от вертикальной плоскости, проходящей через продоль­ную ось вагона, — до 620 мм. Продольное смещение общего ЦМ грузов от поперечной оси симметрии вагона при этом не допускается.

Габарит погрузки ось вагона

а — общего центра массы (ДМ) груза; б — размещения груза в вагоне без подкладок; в — нагрузок на тележки вагона; г — размещения груза на подкладках

Допускается перевозка грузов с косое имметричным размещением их на вагоне при высоте ЦМ груженого вагона над уровнем верха головки рельса до 2,3 м.

При расчете поперечной устойчивости сцепа вагонов с длинномерным гру­зом учитывается увеличение ширины опорного контура вагонов сцепа и сме­щение ЦМ длинномерного груза при прохождении кривых участков пути •согласно общим требованиям к размещению и креплению грузов в вагонах.