Главная / Статьи / Проблемы взвешивания железнодорожных составов и вагонов в движении

Проблемы взвешивания железнодорожных составов и вагонов в движении

Экономическое развитие государства сопряжено с увеличением объемов производства и объемов перевозок грузов как внутренних, так и экспортно-импортных. Это относится ко всем видам транспорта и, в частности, к железнодорожному.

В перевозках участвует три субъекта, заинтересованных в точном взвешивании гру-зов:

  • отправитель - заинтересован в точном весе отгружаемого груза, чтобы «не передать лиш-него»;
  • получатель - заинтересован во взвешивании, желая получить все «за что уплачено»;
  • перевозчик (коммерческая служба УкрЗалiзницi, в наиболее сложной ситуации) - ему необходимо обеспечить сохранность груза и безопасность его движения на всем пути следо-вания.

Сегодня существует два метода взвешивания вагонов и составов:

  • статическое взвешивание вагонов; 
  • динамическое взвешивание вагонов и составов, т.е. взвешивание в движении. 

При статическом взвешивании размеры грузоприемного устройства обеспечивают размещение вагона на весах целиком, без движения. Сила веса вагона воздействует на весы как постоянная величина. В условиях эксплуатации весов возможно нарушение статичности в двух случаях – за счет ветровой нагрузки и за счет сейсмики, возникающей, например, от идущего по соседнему пути состава.

Фирмами, выпускающими электронные тензометрические весы, получены высокие метрологические характеристики статических весов. Так, весы ВТВ-1С фирмы «Пульсар-92» устойчиво укладываются по погрешности взвешивания и независимости показаний от поло-жения груза в ±20 кг в диапазоне измерений 0÷150 т.

При высокой точности взвешивания статические весы отличаются низкой производительностью. С учетом закатывания и скатывания вагона с грузоприемной платформы цикл его взвешивания составляет от 1 минуты и более. Особенности конструкций таких весов предполагают их установку на специальных "весовых" путях, часто "тупиковых". Все это значительно увеличивает по времени и затратам циклы перевески при больших количествах вагонов.

Современная электроника и возможности программного обеспечения предоставляют достаточные условия для создания быстродействующих весоизмерительных систем динами-ческого взвешивания, т.е. взвешивания вагонов и составов «на ходу», в движении.

Различают три способа динамического взвешивания вагонов:

  • поосевое взвешивание. В этом случае длина измерительного участка рельса составляет 600  700 мм для весов с неразрезным рельсом и 1000÷1300 мм для весов с разрезным рельсом. Взвешивается последовательно каждая ось в отдель-ности с последующим определением и суммированием веса осей, принадлежащих одному вагону;
  • потележечное взвешивание. В этом случае длина измерительного участка рельса (длина платформы) составляет 2500÷5000 мм и происходит взвешивание тележки с двумя осями одновременно с последующим суммированием тележек, принадлежащих одному вагону; 
  • повагонное взвешивание. В этом случае динамические весы по своим габаритам сов-падают с двухплатформенными статическими весами (например, для четырехосных ваго-нов). Это наиболее точный способ динамического взвешивания, поскольку в двух предыдущих способах имеет место перераспределение нагрузок на оси и тележки в процессе взвешивания одного вагона.

Необходимо отметить, что весы, предназначенные для эксплуатации на главных пу-тях железных дорог, выполняются на неразрезных рельсах, так как существующие нормы запрещают применять на главных путях врубки короче 12,5 м, чтобы не ограничивать ско-рость движения через весы транзитных составов, проходящих без взвешивания.

По проспектам фирм, производящих динамические весы, метрологические характе-ристики динамических весов колеблются: для весов поосевого взвешивания – класс 2, для весов потележечного взвешивания – класс 1÷2, для весов повагонного взвешивания дости-гается класс 0,25÷0,5 при скоростях взвешивания 10÷км/час.

В сравнении со статическим взвешиванием динамический способ достаточно быстрый, но погрешность взвешивания в 20÷30 раз больше погрешности при взвешивании в статике. В чем причины такого различия?

Представим себе идеальные условия взвешивания в движении:

  • рельсы на измерительном участке и, особенно на участке примыкания к весам со стороны наезда, идеально прямолинейны по вертикали и горизонтали;
  • поверхности катания колес не имеют дефектов и представляют идеальную окружность;
  • состав движется с идеально постоянной скоростью, т.е. без ускорений.

В таких условиях следует ожидать хорошего совпадения результатов измерения в статике и в движении.

В действительности, ни одна из желаемых «идеальностей» практически не выполня-ется.

В результате вагон проходит через весы с ненулевыми ускорениями по всем возмож-ным линейным и угловым перемещениям. Это значит, что в процессе взвешивания на статическую составляющую силы тяжести (собственно измеряемый вес) накладываются динамические составляющие, вызванные «болтанкой» вагона. Величина динамических составляющих и определяет погрешности взвешивания вагонов и составов в движении. Подчеркнем, что с увеличением скорости движения состава факторы, влияющие на появление ускорений по соответствующим перемещениям и приводящие к движению вагона с перегрузками, проявляются в значительно большей степени. Подчеркнем еще раз – скорость не является первопричиной динамических погрешностей взвешивания в движении.

Из приведенного рассуждения следует, что в отличие от статического взвешивания, когда результат взвешивания не зависит от того, как вагон попал на весы (было бы 8÷10 секунд для успокоения вагона на платформе, а для цистерн с жидкими продуктами это время может составлять десятки секунд), взвешивание в движении - существенно зависит от того, как вагоны проходят по измерительному участку пути.

Различают следующие погрешности взвешивания вагонов как в статике, так и в ди-намике: инструментальная погрешность измерения веса, погрешность измерения в эксплуа-тации и, наконец, «мнимая» погрешность, возникающая при сравнении протокола взвешивания, получаемого после прохождения состава через весы с отправочными документами ТГНЛ (натурный лист состава).

Рассмотрим источники этих погрешностей подробнее.

Инструментальная погрешность весов (как и любого измерительного устройства) определяется достигнутым техническим уровнем в разработке и создании датчиков, элек-тронных измерительных систем и программного обеспечения. Эта погрешность «лежит на совести» разработчиков, выпускающих на рынок продукцию фирмы.

О погрешности измерений в эксплуатации можно судить по следующим фактам. Фирма «Пульсар-92» обладает огромной статистикой, полученной в результате периодиче-ских (4 раза в год) поверок весов ВТВ-25ДР (31 единица) на протяжении последних несколь-ких лет. Обработка этих материалов показала, что средняя погрешность взвешивания вагона на динамических весах ВТВ-25ДР при скорости 10÷15 км/час по сравнению с весом того же вагона, взвешенного на статических весах (при подготовке состава для тарировки динамических весов) составила 320 кг (вкруговую для порожних и груженых вагонов).

На рис.1 представлены гистограммы погрешностей взвешивания динамических весов поосевого взвешивания ПУЛЬСАР ВТВ-25ДР.

На рис.2 представлены гистограммы погрешностей взвешивания динамических весов повагонного взвешивания ПУЛЬСАР ВТВ-1СД.

Природа дополнительных погрешностей, возникающих в условиях реальной экс-плуатации, имеет, прежде всего, динамический характер. Поэтому на подходе к весам на ди-станции 70÷100 м должен быть «успокоительный участок». На этом участке необходимо:

  • обеспечить прямолинейность рельс в пределах ±2 мм по вертикали и горизонтали;
  • обеспечить разновысокость рельс в пределах ±1 мм;
  • обеспечить возможно высокую жесткость пути, для чего бетонные шпалы уложить с шагом 460÷500 мм с последующей тщательной двухнедельной подбивкой; 
  • перед «успокоительным участком» необходимо снизить скорость, чтобы иметь время для затухания колебаний вагона до его прохода по измерительному участку весов. Со стороны съезда с весов необходим такой же участок, но более короткий (20÷30 м). 

Для уменьшения динамической погрешности проводка состава через весы должна быть выполнена с постоянной скоростью без рывков и резких торможений.

На величину динамических погрешностей весов оказывает влияние состояние подвижного состава и, в частности, состояние сцепки и колесных пар вагонов.

Мы не располагаем собственными исследованиями по влиянию дефектов сцепных устройств на результаты взвешивания, но предполагаем, что при наличии хорошего успокоительного участка это влияние не самое существенное.

Что же касается колесных пар, наличие дефектов на поверхности катания колес приводят к ударам большой интенсивности по измерительному участку весов. На рисунках ниже приведены показания датчиков весов поосевого взвешивания ВТВ-25ДР при проходе по измерительному участку колесной пары вагона без дефектов и другой пары со значитель-ным дефектом.

Рис. 3 Колесная пара без дефектов. Рис.4 Дефект поверхности катания колес

Поскольку удар имеет высокочастотную затухающую переходную функцию, его влияние может быть существенно подавлено программными методами.

В конечном итоге, каким бы способом и с какой погрешностью ни взвешивались вагоны, результат взвешивания перевозчик должен сравнить с отправочными документами ТГНЛ (натурный лист состава).

При сравнении протоколов взвешивания на динамических весах с ТГНЛ возникает ряд недоразумений, которые на местах трактуются однозначно - «весы врут».

На самом же деле, при детальном рассмотрении конкретных случаев, выясняется сле-дующее.

  • иногда в ТГНЛ указывается вес вагонов, которые на самом деле не взвешивались. Это так называемая отправка по объему. В результате сравниваются «килограммы» с «кубометрами»;
  • имеют место случаи, когда порядок размещения накладных в ТГНЛ не совпадает с порядком следования вагонов в реальном составе. В этом случае «не те вагоны» сравни-ваются с «не теми вагонами»;
  • значение тары на брусе вагона, значение тары в паспорте вагона и значение тары ре-ально взвешенного пустого вагона не совпадают, и это несовпадение может достигать в отдельных случаях до 1,5÷2 т. 

Перечисленные случаи решаются чисто организационными мероприятиями и не тре-буют больших финансовых и временных затрат.

Все вагонные весы фирмы «Пульсар-92» с 1998 г. выпускаются с функцией опре-деления продольного и поперечного смещения центра тяжести вагона. Такая функция весов, позволяющая в процессе взвешивания оценивать качество загрузки вагонов, особенно полезна для повышения безопасности движения в условиях эксплуатации подвижного состава с повышенной изношенностью и не всегда удовлетворительного состояния верхнего строения пути.

Обнаруженные вагоны с нарушением норм загрузки и небезопасные для последу-ющего движения должны пройти перевеску на статических весах с такой же функцией.

К сожалению, перевеска на статических весах в ряде случаев не подтверждает из-меренные в динамике смещения Ц.Т. вагона. Такие ложные перевески осложняют работу коммерческих служб УЗ. Вероятность ложных замеров Ц.Т. вагонов может происходить вследствие движения вагона с боковым качем или продольным галопированием, которых при статическом взвешивании не может быть в принципе.

Развитие динамических методов взвешивания вагонов и составов достаточно «молодых» по сравнению со статическим взвешиванием вагонов помимо совершенствования технических и программных средств невозможно без создания соответствующей инфраструктуры, обеспечивающей более эффективную эксплуатацию уже существующих систем динамического взвешивания.

Достаточно сказать, что до сих пор нет разработанных и утвержденных норм со-держания участков пути, примыкающих непосредственно к динамическим весам, а сами ве-сы, как собственность службы коммерческой работы, не обеспечиваются службой пути.

Паценкер Б.Л. - кандидат технических наук, генеральный директор ООО «ПУЛЬСАР-92»,
лауреат премии Совета Министров СССР

Григоров Е.В.

Шрамко К.Н.

where to buy real viagra uk buy cheap kamagra jelly online uk cheap kamagra uk reviews kamagra store uk