18 возможных комбинации контейнеров

ДЛИННОБАЗНЫЙ ШЕСТИОСНЫЙ ВАГОН-ПЛАТФОРМА МОДЕЛИ 13-6704 ДЛЯ УСКОРЕННОЙ ПЕРЕВОЗКИ КРУПНОТОННАЖНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ

Романов С.А. (АО «ФГК», г. Москва, Россия), Никонов В.А. (АО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия) - Доклад на XVII Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты».

Основной тенденцией развития железнодорожного транспорта в России и мире является повышение конкурентоспособности железнодорожных перевозок по отношению к другим видам транспорта.

Рост контейнерного рынка ежегодно составляет 10-15% - за счёт появления новых сервисов и переориентации мелких и средних грузоотправителей от других видов транспорта на контейнеры для обеспечения ритмичности доставки грузов.

Стабильный рост объема перевозок скоропортящегося груза и маржинальных грузов ведет к необходимости развития ускоренной доставки рефрижераторных и сухогрузных контейнеров с применением длиннобазных платформ, способных в составе ускоренных грузовых поездов двигаться в пакете пассажирского движения.

По Заказу АО «ФГК» головным разработчиком АО «ВНИКТИ» совместно с группой заводов АО «СинараТранспортныеМашины» были развёрнуты работы по разработке, испытаниям и постановке на производство вагона-платформы модели 13-6704 на новых трехосных тележках модели 18-6731 для ускоренных контейнерных перевозок, с погрузочной длиной более 80 футов и эксплуатационной скоростью 140 км/ч.

Общую сборку двух опытных вагонов–платформ выполнили в Калужском кластере на Калужском заводе «Ремпутьмаш» и «Калугапутьмаш». Тележки изготавливали и собирали на «Людиновском тепловозостроительном заводе».

Выксунский металлургический завод поставил на производство колесо с допуском движения со скоростями 140 км/ч, на ВРК-1 собрали и получили сертификат на колесную пару. Буксы отлиты на Заводе точного литья г. Рязань. Комплект гидродемпферов подготовило Питерское предприятие ОКВЭЙ. Пружины для тележки и вагона изготовил и прошел процедуру сертификации Уральский пружинный завод.

Отличительной особенностью является погрузочная длина платформы, которая позволяет установить два 40 футовых крупнотоннажных контейнера.

Скорость указанного подвижного состава является вторым важным показателем и определяется из условия максимальной протяженности маршрута доставки груза. Наиболее вероятный для перевозки рыбной продукции маршрут Владивосток – Санкт-Петербург с расстоянием около 9600 км необходимо преодолеть не более чем за девять суток, из которых одни сутки занимают погрузочные, другие сутки разгрузочные работы. Располагая семью сутками, отпущенными на перевозку рефрижераторных контейнеров, получим минимальную величину маршрутной скорости движения подвижного состава, равную 1370 км/сут.

Третьей основной характеристикой подвижного состава грузоподъемность и связанные непосредственно с ней параметры осевой нагрузки, габарита (длины, базы) и соотношения масс тара – брутто.

Представленная на слайде платформа способна перевозить перспективные контейнера повышенной массы в различных комбинациях с грузоподьемностью до 75 тонн.

Вагон имеет возможность обращения без ограничений:

– в ускоренных грузовых поездах постоянного формирования, состоящих из однотипных вагонов массой до 5000 т и эксплуатационной скоростью до 140 км/ч, не более 41 вагона;

– в контейнерных и смешанных грузовых поездах массой до 6000 т и длиной до 350 осей со скоростью движения до 90 км/ч, состоящих из грузовых вагонов с осевой нагрузкой до 25,0 тс.

На слайде представлены технические характеристики вагона

Вагон-платформа, состоит из:

– рамы несущей сварной конструкции, выполненной из стали 09Г2С оборудована 4 стационарными и 20 откидывающимися фитинговыми упорами для размещения груженых и порожних контейнеров;

– ударно-тяговых устройств с автосцепкой СА-3 и поглощающим аппаратом класса ТЗ;

– тормоза автоматического пневматического по ГОСТ 34434;

– тормоза стояночного на каждую тележку, по ГОСТ 32880;

– двух трёхосных тележек модели 18-6731.

Коммерческой привлекательностью платформы является несущая способность конструкции рамы вагона перевозить 18 возможных комбинации контейнеров, включая континентальные контейнера, 45 футов массой до 42 т, сочетания контейнеров 45 и 20 футов, 2х40 футов и 4х20футов, с учетом размещения контейнеров повышенной массы до 36 тонн в пределах заданной грузоподъёмности 75 т.

С учетом скорости и требований безопасности платформа оборудована 24 устройствами фиксации для удержания порожних контейнеров, они установлены под каждым фитинговым упором, что обеспечивает исключение возможности опрокидывания контейнеров с вагона-платформы при транспортировке в составе поезда при неблагоприятных погодных условиях при скорости ветра до 40 м/с.

Фиксатор представляет из себя скобу: имеющее поворотную направляющую ось, удобную ручку для поворота устройства и заходной элемент для фиксации контейнера через боковое отверстие фитинга. Устройство имеет два фиксированных положения: горизонтальное – транспортное рисунок слева и вертикальное рабочее положение с права, когда заходной элемент удерживает фитинг порожнего контейнера в случае вертикальных перемещений от опрокидывания.

Такие устройства будут обеспечивать физический и визуальный контроль фиксации контейнеров на раме вагона.

Объём испытаний фиксатора обусловливается задачей определения уровней напряжений в элементах фиксирующего устройства от опрокидывания контейнера под действием статических нагрузок для верификации расчета на прочность фиксирующего устройства и установления величины предельной нагрузки до излома конструкции. Напряжения в элементах металлоконструкции определялись тензометрирования.

В процессе испытаний определялись напряжения, возникающие в элементах конструкции объекта и фиксировались прикладываемые усилия. При приложении нагрузки величиной 7,6 тс произошёл излом фиксирующего устройства в зоне примыкания удлинённой цилиндрической части к ручке.

Специалистами АО «ВНИКТИ» по заказу АО «Калугапутьмаш» была разработана грузовая трёхосная тележка модели 18-6731 состоящая из: единой рамы сварной конструкции, шкворневого бруса с устройством компенсации износа колёс колёсных пар; одноступенчатого буксового подвешивания с билинейной силовой характеристикой, гидродемпферов колебаний рамы тележки и балансиров для перераспределения нагрузки на три колесные пары.

Тележки оборудуются фрикционным колодочным тормозом с двухсторонним нажатием на колёса, с тормозными цилиндрами со встроенными регуляторами выхода штока ТЦР-10-40-1 и тормозной рычажной передачей, в которой применяются типовые тормозные колодки из композиционного материала ТИИР 300 или Фритекс 970/2 с чугунной вставкой. В конструкции тележки установлен авторежим 265А-5-01, автоматически изменяющий величину давления воздуха в ТЦР, что позволяет регулировать тормозную силу транспортного средства в зависимости от его загрузки.

В результате сформированной математической модели вагона проведены исследования динамических качеств платформы в составе грузового поезда постоянного формирования при различных скоростях движения в режимах тяги, выбега и торможения по пути сложного профиля.

Определены максимальные значения динамических и по воздействию на путь показателей в прямых участках пути до эксплуатационной скорости движения 140 км/ч, в кривых участках пути при реализации непогашенного ускорения 0,7 м/с2, в стрелочных переводах с крестовиной марки 1/11 по боковому направлению до скорости 50 км/ч на пути хорошего состояния не превышают допускаемых, приведенных в ГОСТ 33211, Нормах … и ГОСТ Р 55050 Рекомендуемые скорости, определенные по результатам расчетов, приведены в таблице:

В ходе выполнения инжиниринга платформы по приведенным выше ключевым критериям и показателям было выполнено математическое моделирование поезда из скоростных платформ, которое показывает снижение воздействия на путь на 18% в сравнении с действующими платформами.

Были выполнены многовариантные расчеты на прочность рамы платформы 13-6704 для всех схем размещения контейнеров, предусмотренных проектом Местных Технических Условий. Расчет определил схему размещения контейнеров обеспечивающую максимальное нагружение рамы по условиям допускаемых напряжений в раме платформы при максимальных изгибающих моментах.

Одной из основных особенностей вагона является запланированный среднегодовой пробег до 275 тыс. в год, что соответствует набегу пассажирских вагонов на длительных маршрутах и обусловливает определенные требования усталостной прочности несущих элементов конструкций вагона.

Прочность несущих элементов конструкции тележки подтверждена расчетами, результатами стендовых испытаний на прочность, ходовыми динамико-прочностными испытаниями вагона с тележками, испытаниями на соударение в соответствии с требованиями ГОСТ 33211 и ГОСТ 33788.

Проведены натурные стендовые испытания образцов несущих элементов конструкции - рамы вагона для проверки и оценки долговечности несущих элементов по критерию сопротивления усталости и подтверждения назначенного срока службы.

По результатам испытаний, установлено, что:

– коэффициент запаса сопротивления усталости выше минимально допустимых значений.

– конструкции обладают достаточным сопротивлением усталости на весь назначенный срок службы 32 года (проектный пробег 8,76 млн. км).

При этом на увеличенных пробегах до деповского и капитального ремонтов в металлоконструкциях платформ прогнозируется отсутствие усталостных повреждений, что подтверждает соответствующие нормативы ГОСТ Р 54505-2011 «Безопасность функционирования. Управление рисками на железнодорожном транспорте» при которых, опасные события – отказы не возникают.

Испытания проводились в два этапа: до 120 км/ч замкнутое кольцо ВНИИЖТа и затем до 154 км/ч на скоростном полигоне Белореченская-Майкоп. Проведен комплекс приемочных испытаний:

- по определению соответствия габаритных очертанию;

- функциональные испытания;

- испытания по безопасности обслуживающего персонала;

- испытания по проходу кривых и автоматическую сцепляемость;

- стационарные и ходовые тормозные испытания;

- статические испытания на прочность;

- испытания на прочность при соударении;

- комплексные динамические и по воздействию на путь и стрелочные переводы испытания;

- ходовые динамические и прочностные испытания.

Показатели работы пневматической части тормозной системы вагона соответствует нормативным и эксплуатационным документам.

Максимальная действительная сила нажатия тормозных колодок груженого и порожнего вагона соответствует расчетному значению, приведенному в КД.

Значения расчетного коэффициента силы нажатия композиционных тормозных колодок составили:

– для порожнего вагона 0,317 – при нормативе не менее 0,28;

– для груженого вагона 0,331 – при нормативе не менее 0,3.

Стояночный тормоз позволяет удерживать вагон-платформу на уклоне не менее 47‰, при нормативе не менее 30%.  

Результаты испытаний по воздействию на путь показали интересное качественное сравнение воздействия на путь груженой и порожней платформы в исследовательском сцепе с локомотивами и вагонами-лабораториями при проезде различных кривых осцилограмм записи боковых сил от колес вагона-платформы модели 13-6704 на рельсы в кривых радиусом 350 м и 650 показали уровень схожий с вагонами-лабораториями.

И схожее картина уровня воздействия на осциллограммах напряжений в кромках подошвы рельса от колес вагона-платформы модели 13-6704 на рельсы в кривых радиусом 350 м и 650 м.

Таким образом, в соответствии с требованиями ГОСТ 15.902 опытные образцы вагона и его элементов, приняты в установленном порядке после проведенных 16 приемочных комиссий. Вагон-платформа получила сертификат соответствия и в настоящее время идет выпуск 41 единиц вагонов для выхода на подконтрольную эксплуатацию и подтверждения эксплуатационных показателей по обслуживанию и ремонту.

Полученные результаты послужили основой при разработке:

– ГОСТ Р 70464-2022 Вагоны–платформы четырех и шестиосные скоростные.

Общие технические условия;

– ГОСТ Р 70463-2022 Тележки трехосные с буксовым подвешиванием скоростных грузовых вагонов. Общие технические условия;

Изменения и формирование нормативной базы для обеспечения грузовых перевозок со скоростями с выше 90 км/ч на существующей инфраструктуре.