КОМПЛЕКС ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕВОЗОК С ПОВОРОТНОЙ ГРУЗОВОЙ ПЛАТФОРМОЙ.
SYSTEM FOR RAILWAY TRANSPORT WITH ROTARY CARGO PLATFORM

Настоящее изобретение относится к транспортной, погрузочно-разгрузочной технике, точнее сказать - системе.
В настоящее время огромная часть грузов перевозится автотранспортом и это обуславливается непревзойденными преимуществами автомобилей: маневренность, мобильность и т.д. Однако, как только автомобиль выходит на трассу, его преимущества резко снижаются и все это отягощается аварийностью, сохранностью грузов, ощутимыми экологическими последствиями, существенными трудовыми и экономическими затратами. Цель настоящего изобретения оставить автомобилю все его преимущества, а магистральную часть его работы перенести на железнодорожный транспорт. В настоящий момент такой прием невозможен по ряду технических причин. Погрузить автомобиль, а особенно тягач с груженым полуприцепом, 24-х метровый автопоезд на существующие ж/д вагоны требует существенных затрат и времени.
Существующие изобретения: Нужно признать, что попытки решить такую задачу зарубежными инженерами предпринимались, хотя и нет данных о внедрении подобных систем.
Известны работы французских инженеров, оформленные заявками на изобретение 2003101398/11, 20.06.2001; 2003101399/112003101399/11, 20.06.2001, описывающие «Способ железнодорожных перевозок и оборудование для погрузки и выгрузки железнодорожных составов» «ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ПЛАТФОРМА С ГРУЗОВОЙ ПОВОРОТНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНО-АВТОМОБИЛЬНОЙ ПЕРЕВОЗКИ ЛИБО ОДНОГО ПОЛУПРИЦЕПА, ЛИБО ДВУХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ» и «СИСТЕМА ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ, ПОГРУЗКИ И РАЗГРУЗКИ ВАГОНОВ В КОСОМ ПОЛОЖЕНИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ ДЛЯ КОМБИНИРОВННЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ ПЕРЕВОЗОК И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТОЙ СИСТЕМЫ» и в продолжении этих идей патент RU 2282547 С2. В основу конструкции, обеспечивающей погрузку/разгрузку вагона, положен подъемник, установленный на земле и в первом изобретении поднимающий с поворотом весь вагон, а в дальнейших поднимает с поворотом грузовую платформу - часть вагона. В обоих случаях вагон минимально оснащен, имеет углубления на грузовой площадке, что в совокупности с въездными эстакадами на перроне создает существенные проблемы при заезде и выезде автомобиля, создавая при движении существенные, в том числе скручивающие и ударные, нагрузки на конструкцию, кроме того, автомобиль с полуприцепом скорее всего не справится с выездом «из» грузовой площадки. Требуются существенные и квалифицированные трудозатраты при погрузочно-разгрузочных и крепежных автомобиль операциях, фиксировании грузовой платформы на подъемнике, потом на перроне и в конце на тележках вагона. Первый вариант вообще требует расцепления вагонов в составе. Кроме того, длина вагона является стандартной для ж/д вагонов, что не позволяет перевозить основную массу автотранспорта, не отцепляя прицеп или полуприцеп, т.е. большегрузные автопоезда, ради которых собственно и разрабатывается данный способ. Также к недостаткам выбранной технической схемы стоит отнести то обстоятельство, что в случае выхода из строя подъемника придется прекратить движение поездов до полного окончания работ, связанных с его ремонтом или заменой. Я не берусь оспаривать уровень предложенных французами технических решений, однако совершенно очевидно, что их предложение не может обеспечить оперативного и крайне простого в исполнении способа погрузки/разгрузки автомобильного транспорта на вагоны не подготовленными специально водителями автомобилей. Кроме того, авторы более рассматривают вариант отправки по ж/д только прицепа/полуприцепа без непосредственно тягача, что исключает возможность использовать комплекс по типу проездной парковки, что является в данном случае принципиальным недостатком.
Французы ссылаются также на заявку 2010130475/11, 27.10.2008 «ТРАНСПОРТНАЯ ЕДИНИЦА С ОРИЕНТИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ» немецкого инженера, в которой рассматривается конструкция вагона, более похожая на мою. Однако поворот грузовой платформы в данном случае происходит вокруг вертикальной оси, расположенной на одной из колесных тележек. Другими словами, удаленная от оси поворота сторона грузовой платформы смещается в сторону от продольной оси вагона с выходом на перрон. Остаются в силе все претензии к данной конструкции, как и у французов, по габаритам и оснащению вагона. Кроме того, при погрузке платформа опирается одной стороной жестко на перрон, а другой на колесную площадку, опирающуюся в свою очередь на собственные пружины, а далее на колесные пары, развернутые под некоторым углом. Схема сложная несбалансированная, переносящая скручивающие моменты на фиксирующие с перроном элементы. Такая конструкция не сможет быть надежной и не сможет обеспечить автоматический режим эксплуатации. При этом, не обсуждая сильных сторон технического решения, главный недостаток - это погрузка и разгрузка грузовой платформы происходит с одной стороны, что крайне затратно по времени и требует больших затрат и высокой квалификации персонала, участвующего в погрузке/разгрузке.
Перечисленные изобретения являются близкими по теме разработки и используют похожие технические решения, однако прямыми аналогами являться не могут, а потому можно сравнивать возможность их эффективного применения, а не уровень непосредственно технического решения.
Основополагающие требования к разрабатываемому погрузочно-разгрузочному комплексу вагон-перрон:
1. Максимально жесткое соединение погрузочной и разгрузочной частей перрона и вагона (поворотной грузовой платформы).
2. Конструктив комплекса обеспечивает пол грузовой платформы в одном уровне с полом перрона, исключающий дополнительные нагрузки на конструкцию и погружаемый автомобиль.
3. Беспрепятственный въезд/съезд на вагон по принципу проездной парковки без применения реверсивного движения.
4. Автоматическое принудительное придание направления движения погружаемого/сгружаемого автомобиля, а также центровка его на вагоне и блокировка в транспортное положение (и обратно).
5. Осуществление погрузки/разгрузки автомобиля на вагон должно обеспечиваться непосредственно водителем, не имеющим дополнительной квалификации.
6. Вагон должен быть оснащен средствами, позволяющими обеспечить быстрый запуск двигателя и разблокировку тормозной системы погруженного автомобиля. Необходимы устройства аварийной разгрузки, а также приборы поддержания важных систем погруженного автомобиля в пути (подзарядка АКБ, холодильная установка, подогрев двигателя и т.д.), кроме того, устройства контроля, автоматизации и сигнализации, управления движением, пожаротушения и др.
7. Состав должен иметь полноценную пассажирскую часть для размещения водителей, пассажиров, экспедиторов и др. граждан.
Суть конструкции: Специализированный железнодорожный вагон с поворотной вокруг своего геометрического центра (3) в горизонтальной плоскости до 15° от продольной оси грузовой платформы (4). Грузоподъемность стандартная до 60000 кг. Длина поворотной грузовой платформы ≈26 метров (длина автопоезда до 24 м.).
Непосредственно вагон состоит из двух колесных тележек (1), соединенных рамой (13) между собой, в центре которой расположен поворотный узел (3) и оборудованный сцепными устройствами (12). Колесные тележки имеют верхние площадки, на которых размещены направляющие (2) для движения роликовых опор грузовой платформы. Кроме того, на раме вагона размещены энергоустановка (11), призванная обеспечить энергопотребители вагона и автомобиля(ей), подзарядку АКБ, предпусковой подогрев двигателя и т.д., и компрессорная станция (10), обеспечивающая поворот грузовой платформы, работу узлов фиксации грузовой платформы и перрона (5), работы опорных домкратов (19), перемещения направляющих-отбойников (6), раздвижных блокирующих башмаков (7), быстрое разблокирование тормозной системы автомобиля перед съездом с грузовой платформы и другое необходимое оборудование.
Поворотная грузовая платформа (4) является верхней, подвижной, частью вагона, закреплена через поворотный узел (3), опирается на колесные тележки в направляющих (2) посредством роликовых опор (8) и фиксируется в транспортном положении с вагоном пневмоузлом фиксации грузовой платформы (5). Платформа представляет собой жесткую рамную конструкцию-площадку, на которой расположены подвижные направляющие-отбойники (6), принудительно корректирующие положение автомобиля при заезде на платформу, а в дальнейшем автоматически фиксирующие автомобиль, зажимая колеса с боков в транспортном положении. Для блокировки автомобиля «по ходу» используются раздвижные блокирующие башмаки (7). Платформа оснащена сервисной колонкой для подключения автомобиля к питанию, пневмосистеме и др., а также системами управления движения, сигнализацией, устройствами пожаротушения и видеомониторинга.
Перрон оборудован неподвижными направляющими-отбойниками (15) для принудительного придания погружаемому автомобилю правильного положения при заезде и съезде, узлом крепления лебедки (16) для аварийного съезда автомобиля, светофорами, регулирующими движение по перрону и разметкой. Кроме того, в районе железнодорожного полотна расположена опорная плита, обеспечивающая упор опорным домкратам, удерживающим грузовую платформу в средней ее части в положении погрузки/разгрузки.
Поверхность перрона имеет одну высоту с поверхностью грузовой платформы вагона и имеет соответствующих размеров и формы выборки (ниши) (17) и конструктивные элементы (14, 18) для обеспечения поворота платформы, направления ее движения, опирания ее выступающих краев и осуществления жесткой фиксации платформы к перрону.
Учитывая недопустимость нахождения водителей и пассажиров в автомобилях во время движения состава, состав имеет пассажирскую часть со всей необходимой инфраструктурой.
Важнейшим преимуществом данной технической схемы являются следующие:
Поворот платформы вокруг центральной своей оси упрощает конструкцию, максимально равномерно распределяет возникающие нагрузки.
Жесткое крепление враспор повернутой платформы и обеих сторон перрона.
Перенос в погрузочном положении опоры грузовой платформы с вагона на конструктивные элементы перрона, не отделяя при этом платформу от вагона.
Поверхность грузовой платформы совпадает с поверхностью перрона.
Данные несложные технические решения позволят настоящему проекту удовлетворить поставленные перед ним задачи и обеспечат при этом высокую надежность конструкции в эксплуатации.
Итак, мы получаем конструкцию, позволяющую исполнить следующий сценарий: Грузовик загружается/разгружается на условном складе, после чего прибывает на соответствующий перрон. Проходит процедуру оформления и по прибытии ж/д состава проезжает по перрону до предоставленного ему вагона и въезжает на грузовую платформу вагона после ее перемещения в погрузочное положение и фиксирования с перроном вслед за съезжающим с нее прибывшим грузовиком. Грузовик автоматически должным образом размещается и фиксируется на платформе. Водитель и пассажиры покидают автомобиль и переходят в пассажирскую часть состава. Платформы переводятся в транспортное положение, фиксируются и пр., после чего состав покидает перрон. По прибытии в пункт назначения автомобиль съезжает на перрон, освобождая место другому, и направляется в пункт разгрузки. При должном техническом оснащении перрона и вагонов, автоматизации большинства процессов и достойной организации можно обеспечить получасовой интервал движения поездов. Даже при использовании одного перрона для противоположных направлений движение такого состава каждый час вдоль пусть самой загруженной автомагистрали разгрузит ее (автомагистраль) более чем существенно.
Предназначение: обеспечение возможности оперативной погрузки и выгрузки преимущественно большегрузных автомобилей и др. техники на специализированные железнодорожные вагоны без использования дополнительной техники и специальной квалификации персонала (водителей).
Цель: перенести существенную транспортную нагрузку с автомобильных дорог на железнодорожную сеть.
Экономика: Экономия топлива и других расходных (авто)материалов. Затраты энергии на перемещение единицы груза вместе с автомобилем, на который он погружен ж/д транспортом ниже затрат на перемещение его непосредственно автомобилем. Содержание, обслуживание и ремонт дорог на единицу груза на ж/д транспорте значительно ниже, чем автострад. При комбинированной перевозке грузов достигается колоссальная экономия в амортизации автотранспорта, несоизмеримая с амортизацией подвижного ж/д состава. Однако при этом в полной мере используются непревзойденные преимущества автомобильного транспорта без многократных, трудоемких и дорогостоящих погрузочно-разгрузочных, а также вынужденных складских, сортировочных и логистических и пр. операций.
Экология: Грузовик сжигает в среднем около 40 л дизтоплива на 100 км. Износ резины, расход смазочных и др. расходных материалов. Автодорога имеет огромную инфраструктуру - свою и сопутствующего бизнеса. Все это создает огромную экологическую нагрузку.
Безопасность: Применение комбинированных перевозок позволит существенно разгрузить автомобильные дороги, что в свою очередь снизит не только число потенциальных участников ДТП, но и напряжение водителей, оставшихся на трассе. Состояние самой автодороги и другие факторы, влияющие на безопасность движения, существенно улучшатся. Для автотранспорта, погруженного на ж/д вагоны, перестанут быть актуальными такие проблемы, как усталость, туман, гололед, затяжные подъемы и спуски, перевалы, заносы, лавины, выбоины на дорожном полотне, плохая видимость, шквальный ветер, криминал, ДПС и другие негативные явления.
Развитие экономики: Создание системы комбинированных перевозок повлечет за собой:
Строительство перронов, а затем и железнодорожных путей. Само строительство, машины и оборудование, производство стройматериалов, создание и массовое производство целого ряда приборов, механизмов и целых систем. Современные рабочие места.
Железнодорожный состав в данной схеме потребует внедрения принципиально новых технических и технологических стандартов, что повлечет за собой создание и производство современной техники, в том числе и систем энергообеспечения.
Привлечение малого бизнеса для жизнеобеспечения создаваемой инфраструктуры.
Развитие принципиально новых организационных форм бизнеса, например создание федеральных транспортных компаний, у которых водители будут работать каждый в своем регионе, а автомобили будут перемещаться составами без их сопровождения.
Создание новых видов транспорта. Во многих случаях традиционный автомобильный тягач можно будет заменить электротягачом для использования при местных перемещениях автоприцепов и т.д.
В России есть населенные территории, не имеющие возможности создания полноценного, а иногда и вообще автомобильного сообщения. Ж/д паром снимет проблему с автодорогой и существенно изменит качество жизни в таких регионах.
При появлении регулярного движения железнодорожных поездов дальнего следования, имеющих в своем составе полноценный пассажирский комплекс, появится принципиально новая система пассажирских перевозок. Что-то вроде междугороднего метро (Путешествие с пересадками). К такому типу поездок современные люди готовы, но важно другое - в системе грузовых перевозок «пассажирская услуга» будет попутной, а потому дешевой. Особенно это будет ощутимо на дальних расстояниях. Скажем, поездка из Владивостока в Москву станет реально доступной простым россиянам.
Вот пример, автомобиль загружается в морском порту Мурманска селедкой, становится на «ж/д паром» и следует до Санкт-Петербурга, там «сходит» и едет на логистический склад, где сгружает часть селедки и догружается корюшкой и мойвой. Опять на ж/д паром и до Москвы. Там «переходит» на другой перрон и далее опять ж/д паромом через Уральский хребет до Новосибирска. А там к пяти потребителям по всей округе. Дождь, снег, гололед, туман, перевал, аварии, заторы, бандиты, гаишники и другие напасти, все за бортом. Скорость передвижения соизмерима, а на больших расстояниях существенно увеличивается за счет отсутствия стоянок для питания и отдыха водителей. Отпадает необходимость напарника, а значит увеличение эффективности и повышение производительности труда. Амортизация автомобиля. Топливо. Износ резины и расход смазочных и др. материалов. В целом материальной экономии достаточно для компенсации оплаты парома. Или в Шанхае грузовик загружается гаджетами. На российской границе дополнительно пломбируется и ставится на ж/д паром. Под фактически неусыпным контролем (постоянном видеонаблюдении) идет до Питера. Там переходит на Морской паром и… туда, где я никогда не был. Идеальный транзит!
1. Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.
Фиг. 1 - Схема вагона.
Фиг. 2 - Схема перрона и варианты погрузки автотранспорта на вагоны.
Фиг. 3 - Положение вагона и перрона при остановке состава.
Фиг. 4 - Поясняющие разрезы: А-А и В-В.
2. Описываемый комплекс технических решений выгодно отличается от предлагаемых другими авторами конструкций:
2.1. Отличается тем, что вагон состоит из двух функциональных частей: непосредственно вагон и поворотная грузовая платформа (4).
2.2. Отличается тем, что грузовая платформа поворачивается вокруг своей центральной оси.
2.3. Отличается тем, что поворотная грузовая платформа закреплена к вагону через поворотное устройство (3).
2.4. Отличается тем, что поворотное устройство (3) расположено на раме (13) вагона в его геометрическом центре горизонтальной проекции между колесными тележками (1).
2.5. Отличается тем, что поворот платформы и фиксирование ее в погрузочном положении производится за счет технических устройств вагона (5).
2.6. Отличается тем, что в погрузочном положении платформа опирается исключительно на опорные элементы перрона (14).
2.7. Отличается тем, что, учитывая длину платформы, для дополнительной опоры в центральной ее части используются опорные домкраты, расположенные на раме вагона. Домкраты (19) переносят опору центральной части платформы на опорную плиту, расположенную в районе железнодорожного полотна, тем самым снимая нагрузку с поворотного узла и непосредственно самого вагона.
2.8. Отличается тем, что грузовая платформа оснащена подвижными направляющими-отбойниками (6), что позволяет принудительно центровать заезжающий автомобиль, а в дальнейшем фиксировать его в транспортном положении.
2.9. Отличается тем, что автомобиль в транспортном положении автоматически блокируется по ходу движения раздвижными блокирующими башмаками (7.)
2.10. Отличается тем, что вагон оснащен энергоустановкой (11), способной обеспечить в пути энергопотребители погруженного автомобиля и прицепа, сигнализацию, холодильную установку, подзарядку АКБ, предпусковой подогрев двигателя и т.д.
2.11. Отличается тем, что вагон оснащен компрессорной станцией (10), способной, помимо собственных потребителей, закачать пневмосистему автомобиля и разблокировать его тормозную систему для ускорения процедуры разгрузки и аварийной разгрузки (Когда двигатель автомобиля не запускается и накачать ресивер авто собственными силами, а соответственно и разблокировать систему тормозов нет возможности).
2.12. Отличается тем, что грузовая платформа оснащена лебедкой, при помощи которой можно скатить аварийный автомобиль с вагона на перрон.
2.13. Отличается тем, что грузовая платформа поворачивается на угол до 15 град. Это позволяет торцам платформы полностью выходить на перрон. Больший поворот существенно увеличит размеры перрона, энергетические затраты на поворот и усложнит конструкцию с появлением небезопасных зон на перроне.
2.14. Отличается тем, что перрон оснащен определенной конфигурации нишами (17), в которые перемещаются торцы грузовой платформы при повороте. Ниши обеспечивают одинаковый уровень поверхностей перрона и платформы. Это упрощает заезд/съезд автомобиля на платформу и исключает разрушающие конструкцию толчки при движении автомобиля. Кроме того, в нишах удобнее и надежнее расположить направляющие и опорные элементы (14, 18).
2.15. Отличается тем, что перрон оборудован направляющими-отбойниками (15) при помощи которых автомобилю принудительно придается правильная траектория движения при подъезде к вагону и отъезде от него.
2.16. Отличается тем, что такая конструкция вагона, грузовой платформы и перрона позволяет грузить/разгружать автомобили в одном направлении на составы, движущиеся в разных направлениях.
2.17. Отличается тем, что конструкция грузовой платформы позволяет грузить на себя по нескольку автомобилей, меньших, чем автопоезд, размеров (Фиг.2), в том числе и легковых. В случае развития данной системы перевозок для легковых автомобилей возможно использование двухуровневых платформ.
2.18. Отличается тем, что состав имеет полноценный пассажирский комплекс, что влечет за собой целый ряд преимуществ.
На чертежах отмечены цифрами:
1. Колесная тележка вагона.
2. Направляющая площадки колесной тележки для движения роликовой опоры грузовой платформы.
3. Поворотное устройство.
4. Грузовая поворотная платформа.
5. Устройство, фиксирующее грузовую поворотную платформу с перроном в погрузочном положении и вагоном в транспортном положении.
6. Подвижные направляющие-отбойники грузовой платформы.
7. Тележка с раздвижными блокирующими башмаками.
8. Опорная роликовая станция грузовой поворотной платформы.
9. Лебедка.
10. Компрессорная станция.
11. Энергетическая установка и блок управления.
12. Сцепное устройство.
13. Рама вагона.
14. Направляющая перрона для движения роликовой опоры грузовой платформы.
15. Направляющие-отбойники перрона (неподвижные).
16. Узел крепления лебедки.
17. Выборка (ниша) в перроне для поворота грузовой платформы.
18. Закладная-упор для фиксации грузовой поворотной платформы к перрону.
19. Опорные домкраты.