Выбор параметров вагона-платформы для перевозки колесной техники

Выбор параметров вагона-платформы для перевозки колесной техники

А. И. Бондаренко,

аспирант кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство», Петербургский государственный университет путей сообщения

Функция перевозки железнодорожным транспортом колесной техники, такой как автомобильные полуприцепы, тягачи, автопоезда, становится все более востребованной по целому ряду причин. Современный уровень развития экономики и ее глобализация предъявляют все более высокие требования к транспортной сфере: скорость, экономичность доставки, а также сохранность грузов. Немаловажным обстоятельством является экологичность грузоперевозок. Всем этим запросам вполне отвечает новый для нашей страны способ доставки грузов - контрейлерные перевозки.

онтреилерные грузоперевозки - это комбинированные автомобильные и железно-

закреплении техники на вагоне. Пример перевозки автопоезда на универсальной платформе представлен на рис. 1.

дорожные перевозки для доставки грузов. Для таких перевозок необходимы специальные железнодорожные платформы, на которые устанавливаются и закрепляются автомобильные прицепы, полуприцепы, съемные кузова или весь автопоезд вместе с грузом.

Преимущества использования контрейлерных грузоперевозок очевидны: они позволяют сочетать маневренность и скорость автотранспорта с безопасностью и независимостью от погодных условий железнодорожного транспорта. При этом уменьшается загруженность автомагистралей, снижается аварийность, обеспечивается сохранность дорожного полотна. Основной причиной интенсивного развития контрейлерных перевозок в западных странах является их экологичность. Контрейлерные перевозки по сравнению с автомобильными наносят меньший вред окружающей среде, сокращая вредные выбросы.

Обзор существующих вагонов-платформ для перевозки колесной техники

Основной причиной, по которой контрейлерные перевозки пока не получили широкого распространения, является почти полное отсутствие специализированного подвижного состава. В настоящее время в России перевозка полуприцепов, тягачей и другой колесной техники осуществляется на универсальных вагонах-платформах, что создает большие трудности при погрузке и

Рис. 1. Перевозка автопоезда на универсальной платформе

При использовании универсальных платформ погрузка колесной техники осуществляется либо с использованием крана, либо заездом с торца вагона с использованием откидных бортов. Оба способа погрузки имеют большие недостатки. Использование кранов для погрузки, во-первых, приводит к повышенным нагрузкам на колесную технику, которая на подобные воздействия может быть просто не рассчитана, во-вторых, погрузка данным способом занимает очень много времени. Способ заезда техники с помощью откидных торцевых бортов также занимает достаточно много времени и к тому же требует, чтобы универсальные платформы были расположены друг за другом, начиная с конца, иначе погрузка будет невозможной. Закрепление колесной техники на универсальных платформах производится с помощью деревянных брусков и растяжек, данная операция является весьма трудоемкой и отнимает много времени.

В настоящее время в России ОАО «Рузхиммаш» построило несколько опытных образцов вагонов-платформ, созданных специально для перевозки автомобильных полуприцепов и автопоездов. Конструкция этих вагонов отличается пониженным уровнем пола высотой 1100 мм, наличием специальных колесных упоров, позволяющих обойтись без растяжек и деревянных брусков для крепления колес, а также применением буферов, позволяющих снизить продольные ударные нагрузки. Общий вид вагона представлен на рис. 2.

Рис. 2. Общий вид контрейлерной платформы, созданной ОАО «Рузхиммаш»

В европейских странах работа над созданием специализированного подвижного состава для перевозки колесной техники идет уже длительное время. Одной из самых перспективных разработок является «Modalohr», - сконструированный французской компанией «LOHR» вагон, предназначенный специально для перевозки автомобильных полуприцепов [3]. Его особенностью является использование в средней части поворотного устройства с гидро -приводом, которое позволяет быстро и без вспомогательных механизмов произвести погрузку и разгрузку. Общий вид вагона «Modalohr» и процесс погрузки полуприцепа на него представлены на рис. 3, 4.

Рис. 3. Общий вид вагона «Modalohr»

№ 3 (46) 2013

Рис. 4. Процесс погрузки на вагон «Modalohr»

Особенности разработки вагона-платформы для перевозки колесной техники

Для осуществления быстрой и эффективной перевозки автомобильных прицепов и тягачей был разработан специализированный вагон-платформа (рис. 5).

Рис. 5. Общий вид вагона-платформы для перевозки автомобильных тягачей и полуприцепов: 1 - рама; 2 - поворотная площадка; 3 - колесный упор; 4 - опорная тумба с седельным устройством; 5 - борт торцевой откидной

В соответствии с требованиями ОАО «РЖД» для эксплуатации с использованием специализированных погрузочных терминалов вагон выполнен с заниженным уровнем пола высотой 1100 мм. Для обеспечения погрузки/выгрузки полуприцепа в конструкции вагона в центральной части рамы 1 установлена поворотная площадка 2 на фторопластовых роликах, которая может поворачиваться вокруг своей оси. При погрузке тягач заводит полуприцеп задними колесами на поворотную площадку, предварительно повернутую на необходимый угол, после чего отцепляется и уезжает. Далее терминальный погрузчик с помощью специальной опорной тумбы 4 с установленным на ней автомобильным седельным устройством прицепляется к полуприцепу, поворачивает его вместе с поворотным кругом и затем устанавливает опорную тумбу на вагон. Таким образом, когда полуприцеп установлен на вагоне, его колеса опираются на поворотный круг, а консольная часть - на опорную тумбу, которая в свою очередь опирается на раму вагона. Для

крепления колес полуприцепа на поворотной площадке используются колесные упоры 3, которые препятствуют как продольным, так и поперечным смещениям полуприцепа.

Для погрузки автомобильных тягачей на вагоне предусмотрены торцевые откидные борта 5. Крепление тягачей происходит с помощью таких же упоров, как и для полуприцепа.

При проектировании данного вагона-платформы были применены нестандартные для российского вагоностроения технические решения.

Из-за ограничения высоты вагона консольная часть рамы имеет высоту всего 210 мм, поэтому применение усиливающих продольных балок и раскосов оказалось невозможным. Для решения вопроса прочности консольной части была применена особая конструкция верхнего шкворневого листа, который одновременно выполняет функцию верхнего лобового листа (рис. 6).

Рис. 6. Конструкция консольной части вагона-платформы

Поворотная площадка вагона представляет собой конструкцию, состоящую из листа толщиной 20 мм, на котором закреплены ролики, выполненные из фторопласта. Данный материал впервые применяется в вагоностроении в узле, несущем большую статическую и динамическую нагрузки. Применение фторопласта в качестве материала для роликов обусловлено его особыми физическими свойствами и механическими характеристиками, представленными в таблице.

Фторопласт имеет очень низкий коэффициент трения по стали. При его использовании в роликах поворотного круга значительно снижаются усилия, необходимые для поворота конструкции в рабочее положение.

Расчет поворотной площадки на прочность был выполнен в соответствии с [1] методом конечных элементов. Прочность конструкции была про-

«Транспорт Российской Федерации» | 19

Табл. Физические свойства и механические характеристики фторопласта

Плотность, кг/м3 2120-2200

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 14,7-34,5

Относительное удлинение при разрыве, % 250-500

Модуль упругости при сжатии, Мпа 686,5

Модуль упругости при растяжении, Мпа 410

Твердость по Бринелю, Мпа 29,4-39,2

Теплостойкость по Вика, °С 110

Водопоглощение через 24 ч, % 0,00

Коэффициент трения по стали 0,04

Рис. 7. Общий вид поворотной площадки

верена при первом и третьем расчетных режимах. Результаты расчета прочности приведены на рис. 8, 9.

Рис. 8. Результаты расчета прочности по первому режиму

Рис. 9. Результаты расчета прочности по третьему режиму

Согласно расчету, полученные напряжения в конструкции не превышают допустимых, следовательно, поворотная площадка имеет необходимый запас прочности.

Опорная тумба для крепления консольной части полуприцепа представляет собой сварную конструкцию с закрепленным на ней автомобильным седельным устройством (рис. 10).

Рис. 10. Опорная тумба для крепления консольной части полуприцепа

Для фиксации опорной тумбы на раме вагона в конструкции предусмотрены четыре фиксирующих устройства, которые при нажатии на них и повороте на 90° прижимаются к верхнему листу хребтовой балки, таким образом препятствуя вертикальным и поперечным перемещениям конструкции. Продольные перемещения опорной тумбой не ограничиваются, это сделано для того, чтобы не создавать повышенные нагрузки на седельное устройство и шкворень полуприцепа.

Колесные упоры предназначены для фиксации колес полуприцепа на поворотной площадке. Коническая форма упора позволяет повернуть его на нужный угол, чтобы обеспечить максимально возможное прилегание к колесу. Такая конструкция упора обеспечивает не только продольное, но и

поперечное ограничение перемещений колес. Пример фиксации колеса от продольных и поперечных смещений с помощью колесного упора представлен на рис. 11.

В результате проведенных исследований были выявлены основные проблемы при перевозке колесной техники железнодорожным транспортом. Предложенная конструкция вагона-платформы обладает значительными преимуществами перед существующим подвижным составом. Данный вагон позволяет быстро и эффективно производить погрузо-разгрузочные операции и перевозку автомобильных полуприцепов, тягачей и другой колесной техники. Конструкция вагона была спроектирована в соответствии с требованиями [2]. На разработанный вагон был получен патент на полезную модель № 125151 «Железнодорожная платформа» [4].

Использование поездов, сформированных из вагонов данного типа, позволит снизить загрузку автомобильных дорог, увеличить скорость доставки грузов на большие расстояния и уменьшить негативное влияние автомобильного транспорта на экологию.

Литература

1. Нормы для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 15 20 мм 1996 (несамоходных). М.: Го-сНИИВ-ВНИИЖТ, 1996.

2. Технический регламент «О безопасности колесных транспортных средств» утвержден постановлением Правительства Российской Федерации от 10 сентября 2009 г. № 720.

3. www.modalohr.com (официальный сайт проекта «Мойа1оЬт>).

4. Панин А. Ю., Бороненко Ю. П., Цыганская Л. В., Собержанский Н. А., Кукуши-на Н. А., Федоров И. В. Пат. на полезную модель №125151 «Железнодорожная платформа», 2012.

Рис. 11. Крепление колес полуприцепа с помощью упоров