СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПЕРЕГРУЖЕННЫХ ВАГОНОВ С ПОМОЩЬЮ ВАГОННЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЕСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO DETECT OVERLOADED WAGONS BY WAGON ELECTRONIC SCALE AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте для взвешивания вагонов и обнаружения неправильной их загрузки.
Известен способ оценки неравномерности загрузки четырехосных вагонов с помощью вагонных электронных весов, включающий поколесное измерение массы брутто движущегося вагона с последующим вычитанием из нее массы нетто вагона, определение массы груза в вагоне и сравнение ее с нормой загрузки вагона, причем измерение массы брутто вагона производят путем взвешивания и суммирования отдельных частей масс брутто, распределенных по восьми колесам вагона, дополнительно производят измерение массы брутто левой и правой сторон вагона путем взвешивания и суммирования соответствующих масс брутто, распределенных по левым и правым колесам, и определяют разность масс груза путем определения разности их масс брутто по боковым сторонам вагона у четырех его осей, затем определяют разности масс брутто по боковым сторонам у двух тележек вагона как сумму соответствующих разностей двух попарно установленных на каждой тележке осей с соответствующими левой и правой сторонам вагона знаками и после этого вычисляют неравномерность загрузки вагона по его боковым сторонам как сумму соответствующих разностей двух тележек с соответствующими левой и правой сторонам вагона знаками, которую для оценки безопасности движения взвешенного вагона сравнивают с нормативной разностью загрузки его боковых сторон (RU 2210747, кл. G01G 19/04, 2001 г.).
Данный способ применяется для поколесного взвешивания вагонов и является сложным и менее точным для определения величин смещения груза в вагоне, т.к. при каждом частичном вычислении массы брутто, приходящейся на каждое колесо вагона, накапливаются значительные погрешности на общий результат.
Из известных способов наиболее близким по технической сущности является способ обнаружения перегруженных вагонов с помощью вагонных электронных весов, включающий взвешивание движущегося вагона раздельно по правой и левой стороне с последующим суммированием полученных величин и определением массы брутто вагона, а также определением разности загрузки сторон вагона, по величине которой судят о необходимости отцепки вагона от состава поезда.
Недостаток данного способа состоит в том, что данным способом не определяется перегруз вагона, а только разность масс загрузки левой и правой сторон в тоннах. Пересчет величины перекоса вагона в «мм» не проводится, что не позволяет сразу на месте решить вопрос безопасности движения данного вагона, т.к. в нормативных документах величина перекоса вагона дается в «мм».
Известно реализующее способ обнаружения перегруженных вагонов устройство для обнаружения перегруженных вагонов, содержащее смонтированные в котловане две продольные балки с рельсами, тензодатчики, подключенные через преобразователь сигналов к регистрирующему устройству (RU 2300084, кл. G01G 19/04, 2005 г.).
Недостаток устройства заключается в том, что продольные балки с рельсами с правой и левой сторон, соединенные шпалами, не позволят точно оттарировать вагонные весы, что значительно влияет на их погрешность измерения и не позволит выявлять перегруженность и неравномерность загрузки вагонов.
Технический результат изобретения заключается в расширении области применения вагонных весов за счет обнаружения перегруженных вагонов больше разрешенной грузоподъемности, в том числе и по боковым сторонам.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе обнаружения перегруженных вагонов с помощью вагонных электронных весов, включающем взвешивание движущегося вагона раздельно по правой и левой стороне с последующим суммированием полученных величин и определением массы брутто вагона, а также определением разности загрузки сторон вагона, по величине которой судят о необходимости отцепки вагона от состава поезда, согласно изобретению определяют массу груза путем вычитания из массы брутто массы нетто каждого вагона, сравнивают ее с допустимой величиной грузоподъемности вагона и в случае превышения этой массы допустимой величины загрузки определяют необходимость отцепки этого вагона или перегруженных вагонов от основной части состава поезда, при этом у остальных вагонов в составе поезда определяют боковое смещение центра тяжести отдельного вагона относительно продольной оси симметрии вагона как произведение разности загрузки сторон вагона на среднее расстояние между местами контактов колес с рельсами весов, деленное на удвоенную массу брутто вагона, затем сравнивают его величину с допустимой нормой смещения и в случае превышения определяют необходимость отцепки данного вагона от состава поезда.
В части устройства технический результат достигается тем, что в устройстве для обнаружения перегруженных вагонов, содержащем смонтированные в котловане две продольные балки с рельсами, тензодатчики, подключенные через преобразователь сигналов к регистрирующему устройству, согласно изобретению продольные балки шарнирно соединены между собой посредством установки подшипников на осях, смонтированных внутри указанных балок и жестко закрепленных в опорных узлах котлована, и выполнены из отдельных чередующихся между собой опорных и несущих секций коробчатого сечения, причем несущие секции одной из балок соединены с противоположно расположенными опорными секциями другой балки, при этом соединение выполнено в виде двух жестко закрепленных на внутренних торцевых стенках несущей секции косынок, на консольных частях которых смонтированы соответствующие подшипники, для последних в другой балке установлена соответствующая ось, а в ее боковой стенке для указанных косынок выполнены продольные пазы, кроме этого, на верхней полке каждой продольной балки закреплено по одному рельсу, а под нижней полкой - по два тензодатчика соосно продольной оси рельса.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид, на фиг.2 - вид сверху (рельсы не показаны), на фиг.3 - чередование секций на продольных балках, на фиг.4 - алгоритм расчета перегруженных вагонов.
Способ обнаружения перегруженных вагонов с помощью вагонных электронных весов включает взвешивание движущегося вагона раздельно по правой и левой стороне с последующим суммированием и определением массы брутто вагона. По разности загрузки сторон вагона в случае превышения допустимой разности загрузки определяют необходимость отцепки вагона от состава поезда. В этом заключается обнаружение первой части перегруженных вагонов.
У остальных вагонов массу груза определяют путем вычитания из массы брутто массы нетто каждого вагона. Затем сравнивают ее с допустимой величиной грузоподъемности вагона и в случае ее превышения определяют необходимость отцепки этого вагона от состава поезда. У остальных вагонов определяют боковое смещение центра тяжести отдельного вагона относительно центральной вертикальной оси как произведение разности загрузки сторон вагона на среднее расстояние между местами контактов колес с рельсами весов, деленное на удвоенную массу брутто вагона. Полученную величину сравнивают с разрешенной нормой смещения и в случае превышения определяют необходимость отцепки данного вагона от состава поезда. В этом состоит второй этап обнаружения перегруженных на одну из боковых сторон вагонов. Таким образом обеспечивается двойной контроль и оценка загруженности вагонов в проходящем составе.
Устройство для обнаружения перегруженных вагонов содержит смонтированные в котловане 1 две продольные балки 2 с рельсами 3. Тензодатчики 4, размещенные под продольными балками 2, подключены через преобразователь сигналов к регистрирующему устройству. Преобразователь и регистрирующее устройство на чертежах не показаны.
Продольные балки 2 шарнирно соединены между собой посредством установки подшипников 5 на осях 6, смонтированных внутри указанных балок 2. Оси 6 жестко закреплены в опорных узлах 7 на торцевых стенках 8 котлована 1. Продольные балки 2 выполнены из отдельных чередующихся между собой опорных 9 и несущих 10 секций коробчатого сечения. Несущие секции 10 одной из балок 2 соединены с противоположно расположенными опорными секциями 9 другой балки 2. Соединение выполнено в виде двух жестко закрепленных на внутренних торцевых стенках 12 несущей секции 10 косынок 11, на консольных частях которых смонтированы соответствующие подшипники 5, для последних в другой балке 2 установлена соответствующая ось 5. В ее боковой стенке 13 для указанных косынок 11 выполнены продольные пазы 14. На верхней полке 15 каждой продольной балки 2 закреплено по одному рельсу 3, а под нижней полкой 16 - по два тензодатчика 4 соосно продольной оси рельса 3.
Устройство работает следующим образом. Устройство по данному способу представляет собой вагонные электронные весы и содержит смонтированные в котловане 1 две продольные балки 2 с рельсами 3. На рельсы 3, установленные на верхних полках 15 двух продольных балок 2, наезжает состав вагонов. Производится взвешивание вагонов. Балки 2 коробчатого сечения из отдельных секций 9 и 10 с внутренней стороны имеют продольные пазы 14, в которых размещаются косынки 11 с подшипниками 5. Внутри каждой балки 2 пропущено по одной оси 6, которая располагается выше их центра тяжести под рельсами 3 и жестко закрепляется в опорных узлах 7 на торцевых стенках 8 фундамента котлована 1. Косынки 11 треугольной формы на торцевых стенках 12 делят внутреннее пространство балок 2 на отдельные опорные 9 и несущие 10 секции таким образом, чтобы левая балка 2 могла поворачиваться в поперечной вертикальной плоскости в своих подшипниках 5 относительно правой балки 2 на оси 6, размещенной в последней. Аналогичным образом поворачивается правая балка 2 относительно левой в своих подшипниках 5 относительно соответствующей оси 6, размещенной в левой балке 2. При этом верхняя 15 и нижняя 16 полки балок 2 выполнены цельными под соответствующими рельсами 3 и над тензодатчиками 4.
На фиг.2 показаны только четыре секции 9 и 10. Количество этих секций в устройстве (весах) может быть неограничено в зависимости от конструкции и назначения. Секции 9 и 10 с левой стороны составляют левую (первую) продольную балку 2, а с правой - правую (вторую). Соединение осуществляется посредством косынок 11 с подшипниками 5, выполненных в виде подшипников скольжения. Поворот левой балки 2 за счет поворота несущих секций 10 обеспечивается за счет выполнения в боковых стенках 13 правых продольных балок 2 продольных пазов 14. Аналогично обеспечивается поворот правой балки 2 за счет поворота несущих секций 10, смещенных по длине устройства на длину опорной секции 9. Секции 9 и 10 на осях 6 разнесены по длине устройства с чередованием. Опорные секции 9 одной балки 2 являются опорными для противоположно расположенной другой балки 2. Участки боковых стенок 13 в опорных секциях 9 имеют продольные пазы 14, в которых поворачиваются косынки 11 несущих секций 10. Таким образом, одна продольная балка 2 поворачивается на опорных секциях 9 другой балки 2.
Наружные стенки продольных балок 2 выполнены глухими. Торцевые стенки продольных балок 2 полые для установки в них соответствующих осей 6. Оси 6 проходят внутри указанных балок 2 в их средней части и крепятся в опорных узлах 7 котлована 1.
На таком устройстве можно взвешивать одну ось, тележку или вагон целиком.
Тензодатчики 4 попарно размещены с каждой боковой стороны под нижней полкой 16 по концам каждой балки 2 в одной продольной вертикальной плоскости с рельсом 3.
Обе балки 2 со своими рельсами 3 образуют рельсовую колею lк=1524 мм. Каждая балка 2 с консольно выступающими косынками 11 своими несущими секциями 10 подвешена на своей оси 6 и установлена на двух тензодатчиках 4.
Сужение железнодорожной колеи на устройстве весов, которая будет разжиматься колесами движущегося вагона, будет в пределах деформации тензодатчиков 4. Продольные балки 2 установлены на косынках 11 в соответствующих осях 6. Так, левая балка 2 закрепляется в вертикальном положении на правой стороне устройства на оси 6 в опорных секциях 9 в средней части правой балки 2, а правая балка 2 - аналогично на левой оси 6 в опорных секциях 9 левой балки 2. Опорные секции 9 расположены напротив несущих секций 10. На каждой балке 2 чередуются сначала несущая секция 10, затем опорная секция 9 и наоборот (фиг.3).
Продольные балки 2 с рельсами 3, шарнирно закрепленные в средней части на осях 6 и установленные в нижней части на дне котлована 1 на тензодатчиках 4, будут самоустанавливаться на тензодатчиках 4 по фактическому разбегу колес вагона 1, например 1580 мм. Тензодатчики 4 всегда будут работать в вертикальном устойчивом положении для проведения высокоточных замеров на устройстве. Это необходимо для точного взвешивания вагонов.
Ход продольных балок 2 и зазоры между весовыми и подъездными рельсами в продольном направлении ограничиваются стопорами или струнками. Стопоры ставятся с двух сторон в котловане 1 с зазором 2-3 мм.
После взвешивания вагонов и вычленения из состава перегруженных вагонов определяют равномерность загрузки боковых сторон оставшихся в составе вагонов.
Боковое смещение центра тяжести у этих вагонов вычисляют косвенным методом на основе справочных данных по среднему расстоянию между местами контактов колес каждой оси вагона с рельсами 3 весов, используя формулу:
л
где Р - масса вагона брутто по левой стороне, т;
п
Р - масса вагона брутто по правой стороне, т;
бр
М - масса брутто вагона, т;
l - среднее расстояние между местами контактов колес каждой оси вагона с рельсами весов, мм.
Затем сравнивают его величину с разрешенной нормой смещения и в случае превышения определяют необходимость отцепки данного вагона от состава поезда.
Пример 1. На весах получена разность загрузки 2 т.
Принимаем l=1580 для вагонов колеи 1524 мм.
бр
Получена масса брутто первого вагона М=91 т.
Вычисляем по формуле:
бр
Для второго вагона получена М=32 т, по формуле определим b=49 мм.
Пример 2. Для этих же вагонов на весах может быть получена разность загрузки боковых сторон 10 т.
Для первой массы брутто вагона вычисляем по формуле b=87 мм.
Для второй массы брутто вагона определяем перекос b=247 мм.
На основании опыта работы разрешается норма смещения для 4-осных вагонов 20 мм. Второй вагон следует исключить из состава поезда.
Перекос во втором примере не допустим, поэтому такие вагоны необходимо отцеплять от состава поезда.
Таким образом обеспечивается двойной контроль состава вагонов на вагонных электронных весах.
Использование предлагаемого способа и устройства для обнаружения перегруженных вагонов с помощью вагонных электронных весов позволит точно взвешивать боковые стороны вагона и, следовательно, ужесточить контроль с расширением использования вагонных весов на железнодорожном транспорте. Кроме того, определение фактических величин перегруза вагона и перекоса вагона и их сравнения с допускаемыми величинами позволит повысить безопасность движения поездов.