Длиннобазовая железнодорожная вагон-платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров
LONG-WHEELBASE FLAT RAILWAY WAGON FOR TRANSPORTATION OF LARGE-CAPACITY CONTAINERS

Тенденция в развитии подвижного состава железнодорожного транспорта обусловлена необходимостью повышения эффективности и снижения стоимости грузоперевозок. Перспективным направлением для видов подвижного состава являются вагоны, обладающие наибольшей грузоподъемностью и грузовместимостью, в том числе длиннобазовые. Одним из очевидных недостатков этих вагонов, сдерживающих их применение, является пониженная погонная нагрузка, увеличенный прогиб рамы при перевозке тяжеловесных грузов, прежде всего у платформ.
Предлагаемое изобретение относится к области вагоностроения и может быть использовано при создании или модификации длиннобазовых платформ с повышенной грузоподъемностью и увеличенной погонной нагрузкой.
Известные конструкции грузовых платформ повышенной длины, имеют существенные недостатки:
- ограничение по скорости движения, так как при превышении критического значения скорости появляются автоколебания, которые ведут к повышенному воздействию на путь и возникновению опасности схода с рельсов;
- непропорциональное увеличение массы рамы и соответственно коэффициента тары вагона;
- невысокая погонная нагрузка.
Известна конструкция фитинг - платформы для большегрузных контейнеров, модель 13-7024 [1, стр. 379], которая состоит из рамы, упоров фиксирующих для крепления контейнеров, тормоза автоматического, тормоза стояночного, автосцепных устройств, ходовой части, состоящей из двух 2-осных тележек. При базе вагона 18500 мм, погонная нагрузка 36,0 кН/м. Повышенная грузоподъемность достигнута использованием в основных элементах несущей конструкции вагона стали с повышенным классом прочности. Недостатком модели является невозможность перевозить одновременно четыре 20-футовых контейнеров, загруженных до максимальной массы брутто 24 т. Это ограничение обусловлено максимально допустимой нагрузкой от колесной пары на рельс.
Решением проблемы может стать увеличение числа осей
Известна конструкция платформы модели 13-3066 [1, стр. 359], изначально предназначенная для перевозки рельсов длиной 25 м без крепления и увязки рельсов, содержащая 4-осные ходовые тележки, удлиненную раму сварной конструкции, автосцепные устройства и тормозное оборудование. 4-осные ходовые тележки, скомпонованные каждая из двух 2-осных тележек, объединенных соединительной балкой. Сверху, в средней части соединительной балки расположены подпятник увеличенного диаметра (450 мм), на который опирается пятник рамы кузова, и скользуны, воспринимающие нагрузку при действии боковых сил. Снизу по концам соединительная балка имеет пятники и скользуны, которыми она опирается на надрессорные балки двухосных тележек. Рама платформы состоит из хребтовой балки, двух боковых балок, двух концевых, двух шкворневых балок, поперечных балок, а также раскосов по углам рамы.
Существенным недостатком известной платформы является пониженная надежность узла сопряжения рамы вагона с тележками посредством соединительной балки, на которой в концевой зоне при эксплуатации появляются трещины [3 стр. 258], а также общая сложность конструктивного решения узла.
Известны вагон-платформы сочлененного типа для перевозки крупнотоннажных контейнеров, (модель 13-9851 [1, стр. 399], US 5207161, B61F 5/14, 04.05.1993; US 5564341, B61F 3/12, 15.10.1996; RU 2457968 С2, B61D 3/20,) где общая рама сочлененного вагона содержит отдельные секции, соединенные между собой шарнирным узлом, и установлена на две крайние и одну среднюю тележки. Каждая секция содержит боковые балки, хребтовые, передние и шкворневую балки. Хребтовая балка снабжена автосцепным устройством и соединена с боковыми балками раскосами.
Это конструктивное решение значительно уменьшает прогиб балок и смещает характеристики автоколебательного процесса, кроме того добавление третьей тележки увеличивает число осей платформы, что увеличивает грузоподъемность и погонную нагрузку. Недостатком известного технического решения является сложность конструкции узла соединения двух полурам, обладающего невысоким уровнем надежности с повышенной трудоемкостью его изготовления, диагностики и ремонта. Усложняется процесс торможения и некоторые другие эксплуатационные характеристики.
Исследована конструкция платформы для крупнотоннажных контейнеров модели 13-470 [1, стр. 326], содержащая ходовые тележки, удлиненную раму сварной конструкции с фитинговыми упорами под контейнеры (неподвижные одинарные по углам и откидные сдвоенные в средней части рамы), автосцепные устройства и тормозное потележечное оборудование. Рама платформы состоит из хребтовой балки коробчатого сечения, двух боковых балок двутаврового сечения с увеличением высоты в средней части, двух концевых балок швеллерного сечения, двух шкворневых балок коробчатого сечения, поперечных балок коробчатого и двутаврового сечения, а также раскосов по углам рамы [2 стр. 190]. При базе вагона 14720 мм погонная нагрузка 4,18 тс/м.
Однако существенным недостатком известной платформы для крупнотоннажных контейнеров является недостаточная прочность и жесткость рамы, и значительные прогибы продольных балок платформы, а также склонность к развитию автоколебательного процесса при достижении критического значения скорости движения или грузоподъемности. Это может привести к повышенному динамическому воздействию на верхнее строение пути, возникает опасность схода с рельсов на кривых малого радиуса.
Эта композиция - наиболее близкое техническое решение задачи и в связи с этим предложена в качестве прототипа.
Задачей предлагаемого усовершенствования является увеличение грузоподъемности и погонной нагрузки вагон-платформы для большегрузных контейнеров, уменьшение коэффициента тары при стандартном уровне допусков и ограничений.
В основу изобретения поставлена задача конструктивного решения вагона-платформы более экономичного при изготовлении и в условиях эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что согласно предлагаемому изобретению в вагоне-платформе, преимущественно для контейнеров, содержащем ходовые части с установленной на них рамой, на которой размещены автосцепные устройства, тормозное оборудование с раздельным приводом на каждую тележку и упоры для закрепления контейнеров, выполненной из продольных, поперечных и концевых балок, представленное композиционное предложение включает домонтаж (например, соединение посредством шкворня - адаптера) дополнительных промежуточных тележек в средней части несущей рамы вагона с целью увеличения числа колесных пар вагон-платформы, находящихся под нагрузкой.
Технический результат заключается в повышении грузоподъемности платформы, ее погонной нагрузки и уменьшении коэффициента тары за счет увеличения числа колесных пар, воспринимающих нагрузку.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что длиннобазовая железнодорожная вагон-платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров, включающая раму, тележки, автосцепные устройства и тормозное оборудование с раздельным приводом на каждую тележку и общим воздухораспределителем с запасным резервуаром; дополняется тем, что в средней части платформы, устанавливается вместо промежуточной поперечной балки шкворневая балка рамы для сопряжения с тележкой шкворнем-адаптером, который функционально позволяет выполнять в кривых железнодорожного пути смещение средней части рамы относительно тележки на величину не менее ее бокового выноса исходного габарита.
Поясняется сущность предлагаемого изобретения более подробно рисунками:
На фиг. 1 изображена: схема длиннобазовой платформы для крупнотоннажных контейнеров 13-470,
На фиг. 2 представлена схема длиннобазовой платформы для крупнотоннажных контейнеров с установленной дополнительно в средней части промежуточной тележкой;
На фиг. 3 представлена схема расположения вагон-платформы базой С на кривой радиуса R кривых железнодорожного пути общего пользования;
На фиг. 4 изображен: эскизный вариант возможной конструкции детали сопряжения тележки с рамой (шкворня - адаптера).
На фигуре 2 показан вариант замещения промежуточной поперечной балки рамы вагон-платформы (2) шкворневой балкой (1) с целью последующей подкатки тележки и сопряжения посредством шкворня-адаптера, позволяющего при проходе кривых смещение продольной оси рамы на величину не менее h.
a
На фигуре 3 отражен геометрический смысл определения выноса центральной части вагона при проходе кривых. Здесь на рисунке: L - длина дуги сегмента; С - хорда (база вагона); R - радиус;  - угол сегмента; h - высота вынос центра вагона);
К величине выноса h согласно РД «Методические указания по применению статических и кинематических габаритов подвижного состава на железных дорогах-членах ОСЖД колеи 1435 и 1520 мм. / Р 500/4» [4] добавляется износ, участвующих в процессе узлов и деталей и, таким образом, смещение h находится внутри нормативного габарита вагон-платформы. Для справки приводим таблицу рассчитанных параметров,
Расчетная величина центра вагона на кривой
где, например, для принятого прототипа с базой 14720 мм (15 м) для радиуса кривой, например, R=300 м вынос центра вагона составляет 0,09 м (90 мм). При радиусе R=650 м вынос центра вагона составляет 0,04 м (40 мм).
На фигуре 4 эскиз одного из возможных вариантов шкворня, компенсирующий смещение оси рамы вагона на величину выноса без бокового воздействия через шкворень на тележку. При этом площадка скользунов узла сопряжения увеличивается на величину, коррелирующую с величиной выноса - h.
Таким образом, предлагаемое изобретение может быть рекомендовано для использования при необходимости увеличения грузоподъемности и погонной нагрузки длиннобазовой вагон-платформы, где задача решается увеличением числа колесных пар, которое обеспечивается посредством установки дополнительной промежуточной тележки, сопрягаемой с кузовом шкворнем-адаптером, оформляющим свободный проход вагоном кривых железнодорожного пути в пределах заявленного габарита..
Эффективность данной композиции дополняется также уменьшением коэффициента тары вагона.
Перечень литературы
1. Альбом-справочник 002И-2009 ПКБ ЦБ «Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм», издание ПКБ ЦВ ОАО «РЖД», 2009 г., стр. 359, 367, 379, 399.
2. Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны. - М.: «Транспорт», 1988 г., стр. 190.
3. Технология производства и ремонта вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / К.В. Мотовилов, В.С. Лукашук, В.Ф. Криворудченко, А.А. Петров; Под ред. К.В. Мотовилова. - М.: Маршрут, 2003., стр. 258.
4. Методические указания по применению статических и кинематических габаритов подвижного состава на железных дорогах-членах ОСЖД колеи 1435 и 1520 мм. / Р 500/4. - Утверждено совещанием Комиссии ОСЖД по инфраструктуре и подвижному составу 18-21 октября 2016 г. Дата вступления в силу: 21 октября 2016 г. - 86 с.