/
Автор: Шейкин В.Л.
Теги: организация производства управление экономика предприятий рельсовый транспорт железнодорожное движение железные дороги механизация
ISBN: 5-277-01534-5
Год: 1992
Текст
В.П Шейнин
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МЕХАНИЗИРОВАННЫХ
СОРТИРОВОЧНЫХ
ГОРОК
УДК 658.011.54.54:656.212.5.
Шейкжн ВЛ. Эксплуатация механизированных сортировочных горок. —
М: Транспорт, 1992. — 240 с.
Рассмотрены вопросы оснащения горочных сортировочных станций
средствами механизации трудоемких процессов расформирования составов.
Впервые показано влияние надежности горочных механизмов на перерабаты-
вающую способность станций. Даны предложения по повышению надежности
и использованию наиболее аффективных методов эксплуатации горочных
механизмов, включая техническое обслуживание их на индустриальной
базе. Обоснованы меры ю улучшению условий труда обслуживающего
персонала.
Для инженерно-технических работников, занимающихся механизацией и
эксплуатацией сортировочных горок. Рекомендована в качестве учебного посо-
бия для транспортных вузов.
Ил. 123, табл. 63, библиогр. 17 назв.
Рецензенты В.Е. Павлов, В.А. Король
Редактор А.Н. Пономарева
Производственно-практическое издание
Шейкнн Виктор Потапович
ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК
Технический редактор Г. П. Федорова
Корректор-вычитчикИ. М. Лукина
Корректор А. Н. Конева
________________________________ИБН» 4791 _______________________
Подписано в печать 15.09.92. Формат 60x881/16. Бумага типографская № 2.
Гарнитура Пресс Роман. Печать офсетная. Усл. печ. л. 14,7. Усл. кр.-отт. 14,95.
Уч.-изд. л. 16,13. Тираж 1700 экз. Заказ 1tS3 С 257. Изд. № 1-3-1/2 № 6111
Текст набран в издательстве на наборно-печатающих автоматах
Ордена “Знак Почета* издательство "Транспорт",
103064, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 9 НПО "Всесоюзная книжная палата*
Министерства печати и информации РФ
109033, Москва, Волочаевская ул., 40
3202050000-257
Ш ----------------------23-92
049 (01)-92
© В.П. Шейкин, 1992
ISBN 5-277-01534-5
введение
Для современного, качественного и полного удовлетворения
потребностей народного хозяйства в перевозках необходимо ускорить
создание и внедрение передовой техники и технологии, повысить
темпы обновления подвижного состава, других технических средств
железнодорожного транспорта, укрепить материально-техническую и
ремонтную базу. Выполнение этих задач в решающей степени зависит
от технического оснащения и технологии сортировочных Станций,
осуществляющих переработку основной массы вагонопотоков.
За время своего оборота каждый грузовой вагон три-четыре раза
подвергается переработке на этих станциях, что ощутимо отражается
на конечных результатах перевозочного процесса.
Техническая оснащенность и технология работы сортировочных
станций во многом определяют такие основополагающие показатели,
как время простоя и сохранность вагонного парка. Опыт показывает,
что наибольшая эффективность процессов расформирования составов
достигается на тех фабриках маршрутов, которые оборудованы хоро-
шо оснащенными механизированными и автоматизированными горка-
ми, обеспечивающими высокий динамизм сортировочной работы.
На долю этих станций приходится 50 % всего перерабатываемого на
сети дорог вагонопотока. Наращивание размеров переработки вагоно-
потоков на железнодорожном транспорте, как правило, опережает
темпы роста отправления грузов, поэтому удельный вес и значимость
таких станций интенсивно возрастают. Многие из них уже. достигли, а
некоторые существенно превзошли уровень технически рациональных
размеров работы. ?
За два последних десятилетия переработка вагонов на многих
решающих станциях возросла на 30-35 %, общее число механизиро-
ванных горок увеличилось в 2,2 раза. Большое внимание уделяется
техническому перевооружению горочного хозяйства станций, повы-
шению его технического уровня и на этой основе - обеспечению
дальнейшего прироста размеров переработки вагонов, достижению
более высокого качества и улучшению технико-экономических пока-
штелей сортировочного процесса.
Современные механизированные и автоматизированные сортиро-
вочные горки являются сложными технико-технологическими комп-
лексами, причем в составе их технических средств можно выделить
«не основные группы: исполнительные устройства и системы; уст-
ройства и системы управления, контроля. К первой группе относятся
устройства, которые воспринимают команды 'и осуществляют необ-
ходимое исполнительное воздействие на вагоны (замедлители и др.),
ко второй относятся многочисленные устройства и системы, опреде-
ляющие и задающие темп роспуска, рассчитывающие и выдающие
3
задания по скоростям выпуска отцепов из тормозных позиций, выра-
батывающие команды на установку маршрутов и т. д.
Работа по созданию новых и совершенствованию существующих
систем управления ведется достаточно активно в научно-производст-
венном объединении „Союзжелдоравтоматизация”, Всероссийском
научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта,
институте ’’Гипротранссигналсвязь”, Днепропетровском институте
инженеров железнодорожного транспорта и других организациях. По
отношению к исполнительным устройствам (объектам управления) эти
системы являются субъектом управления и находятся с ними в техно-
логическом единстве.
Из двух основных технологических процессов сортировочных
станций (переработка вагонопотока и обработка информации) горками
выполняется первая, наиболее трудоемкая по своему физическому
содержанию часть работы, связанная с необходимостью мощных
механических воздействий технических средств на скатывающиеся
вагоны. Усложнение структуры вагонного парка, увеличение числа
тяжеловесных вагонов, в свою очередь, приводит к повышению
динамического воздействия подвижного состава на путевые устройст-
ва, их интенсивному износу, предъявляет к конструкциям этих
устройств дополнительные, более жесткие требования.
Уровень работоспособности исполнительных устройств, т. е. такое
их состояние, при котором величина всех параметров назначения
•соответствует нормативно-технической документации, решающим
образом влияет как на количественные, так и на качественные (сох-
ранность вагонного парка и грузов, время его простоя, продолжитель-
ность и число маневровых передвижений по осаживанию вагонов и
др.) показатели. Поэтому данные устройства заслуживают самого
пристального внимания при проведении мероприятий по улучшению
показателей сортировочного процесса.
Одними из важнейших направлений повышения эффективности
сортировочных комплексов являются: внедрение наиболее совершен-
ных технических средств на основе использования как вновь разрабо-
танных, так и модернизации существующих горочных механизмов и
устройств; обеспечение интенсивной эксплуатации этих средств на
основе широкого применения индустриальных методов технического
обслуживания и улучшения качества управления исполнительными
механизмами.
Решение этой важной проблемы является необходимым условием
обеспечения производственной и качественной переработки вагоно-
потоков.
4
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК
1.1. Роль сортировочных горок в системе переработки вагонов
на станции
Сортировочная горка является узловым элементом технологичес-
кой структуры сортировочной станции и определяет эффективность,
надежность и конечные результаты ее функционирования. Повышение
перерабатывающей способности сортировочных горок, улучшение
качественных и экономических показателей их работы на основе
создания более эффективных горочных исполнительных устройств,
совершенствование системы управления, внедрение прогрессивных
технологий в условиях интенсификации сортировочного процесса -
актуальные задачи, свойственные всей железнодорожной сети.
Благодаря проводимым научным, проектно-конструкторским и
технологическим изысканиям отечественным сортировочным горкам
в течение долгого времени удавалось обеспечивать необходимый ритм
работы сортировочных станций. По перерабатывающей способности
ряд из них занимает ведущее место в мире, что отражает прогрессив-
ность концепций, принятых за основу при их сооружении и техничес-
ком оснащении.
Но с начала 70-х годов, когда началось интенсивное повышение
размеров перерабатываемых вагонопотоков, ситуация на горках
заметно усложнилась. Допустимые нагрузки на ось возросли за истек-
ший период на 14 %, статические - на 15 %, (.скорости движения
отцепов - на 16 %, совокупное динамическое воздействие вагонов на
горочные устройства - на 20-30 %. В то же время свободные интерва-
лы для обслуживания горочной техники сократились на 20-25 %, а
нормативы трудозатрат для этих целей - почти в 2 раза. Это резко
осложнило эксплуатацию тормозных и других исполнительных уст-
ройств, увеличило трудоемкость их обслуживания, потребовало
увеличения производства запасных частей. На многих горках, особен-
но в районах со значительными снегопадами, стал ощущаться дефицит
сжатого воздуха в зимний период из-за большого его расхода на
пневматическую обдувку централизованных стрелок и других путе-
вых устройств.
В последующем интенсификация сортировочной работы пришла в
ряде случаев в противоречие с низкими темпами обновления и модер-
низации горочных технических средств, отсталой системой их обслу-
живания, что не могло не сказаться на ухудшении как количествен-
ных, так и качественных показателей сортировочной работы.
Внедрение наиболее совершенных напольных механизмов горок,
применение индустриальных методов технического обслуживания и
улучшение качества управления исполнительными механизмами
обеспечивают наибольший технический, экономический и социальный
эффект при условии, что механизация трудоемких процессов осу-
•1
;з
1цм 1П>|'*ггсй комплексно, охватывает все многообразие операций,
и тесном взаимодействии с внедрением современных систем
управлении работой сортировочных горок. Применение новых иди
сопгр|цг11ствование эксплуатируемых горочных механизмов должно
сочетаться с созданием эффекти -ной системы поддержания их высо-
ка работоспособности, основанной также на широком использовании
специализированных средств малой механизации.
Особое место среди горочных механизмов занимают технические
средства регулирования скорости движения скатывающихся отцепов
- вагонные замедлители, с помощью которых поддерживаются потреб-
ные интервал между отцепами, соблюдаются допустимые скорости
соударения с вагонами на подгорочных путях. Допустимые скорости
входа вагонов на замедлители на 40- 60 % выше, чем на ручные башма-
ки, и это позволяет повышать темпы роспуска составов на механизиро-
ванных горках по сравнению с немеханизированными. В отличие от
башмаков замедлители позволяют в любой нужный момент начинать и
прекращать торможение вагонов, что повышает точность реализации
потребных скоростей их движения.
За два последних десятилетия годовой выпуск замедлителей для
горочных позиций возрос в 1,6 раза, для парковых, устанавливаемых в
начале сортировочных путей, - почти в 50 раз. К 1995 г. парковыми
замедлителями будет оборудовано несколько сотен • подгорочных
путей, прежде всего на наиболее мощных сортировочных станциях.
В условиях интенсификации сортировочного процесса выполняе-
мый в течение года суммарный объем механической работы по тормо-
жению вагонов возрос на 90 % по сравнению с тем, что было 15 лет
назад. Общие годовые затраты по обеспечению работоспособности всех
устройств на одной горке, оборудованной тремя тормозными позиция-
ми, возросли за этот период с 0,3 млн. до 0,5 млн. р., из них свыше 50 %
приходится на тормозные и другие исполнительные механизмы (не
считая затрат на систему воздухоснабжения), что значительно повлия-
ло на себестоимость переработки вагонов. На долю горочных механиз-
мов и воздухоснабжения приходится примерно 70 % всех затрат на
техническое оснащение горок.
По данным специалистов Уральского отделения ВНИИЖТа, в 70-х
годах при скатывании с горок из-за повышенных скоростей соударе-
ния на подгорочных путях в той или иной степени повреждалось до
пяти вагонов из каждой тысячи переработанных. В масштабах сети это
было эквивалентно потерям сотен тысяч вагоно-часов их работы, что
создавало затруднения не только для горочных сортировочных стан-
ций, но и всего железнодорожного транспорта.
Работа горок дополнительно осложнялась вследствие того, что
увеличение поступающего в переработку вагонопотока, повышение
темпа роспуска, интенсификация сортировочной работы осуществля-
лись при остающихся неизменными в тече'ние нескольких десятилетий
нормативов допустимых скоростей соударения вагонов. В СНГ эти
нормативы почти в 2 раза ниже, чем, например, на железных дорогах
6
США, хотя размеры переработки на наших горках значительно выше.
Наряду с повышением загрузки существующих устройств механи-
зации, что определяет необходимость их модернизации, интенсифика-
ция процесса переработки составов остро поставила вопрос о необхо-
димости расширения номенклатуры исполнительных устройств для
механизации таких операций, как продвижение вагонов по сортиро-
вочным путям, остановка их в конце подгорочных парков, расцепле-
ние отцепов перед вершиной горки и др. Эти трудоемкие операции
выполняются вручную или требуют отвлечения от основной работы
маневровых тепловозов, что снижает темп переработки вагонопотока
и производительность труда.
С позиций основополагающих требований непрерывности и надеж-
ности выполнения технологических процессов на горке негативным
стало наличие нерегулируемой зоны большой протяженности от
парковой (третьей) тормозной позиции до конца сортировочных путей,
на которой скатывающиеся отцепы становятся по существу неуправ-
ляемыми.
Ряд проблем в работе горок возник в связи с переводом боль-
шинства вагонов на роликовые подшипники и вызванным этим рез-
ким снижением основного сопротивления движению вагонов, повыше-
нием динамики скатывания, дальности пробега отцепов, ухудшением
стабильности их положения на пути.
Горки в наибольшей степени чувствительны к изменению парамет-
ров окружающей среды (температура и влажность воздуха, осадки,
сила ветрового воздействия, чередование светлых и темных периодов
суток и др.), так как при этом создаются предпосылки к изменению
условий скатывания отцепов, видимости в пределах зоны регулирова-
ния. Для многих горок характерна большая неритмичность работы
(коэффициент вариации поездопотоков 35-40 %). На их работу резко
влияют параметры подвижного состава (нагрузки на ось, размеры и
прочность конструкций), размещение и крепление на подвижном ,•
составе грузов, состояние рельсового пути. Горки являются средото-
чием наиболее крупногабаритных, тяжелых, трудоемких в эксплуата-
ции станционных механизмов. В результате более 80 % всех случаев
остановок составов в процессе их переработки на-станциях приходит-
ся на горки.
Горки отличаются многооперационностью (надвиг составов, их
роспуск, расцепление вагонов, установка стрелочных маршрутов,
операции интервального и прицельного регулирования скорости
отцепов, осаживания и перестановки вагонов и т. д.), тесной взаимо-
связью операций. Задержка в выполнении любой из них отражается на
размерах переработки.
Особое значение горок объясняется также фактором ограниченнос-
ти (или отсутствием) в районе их вершин параллельных технологичес-
ких линий на большинстве из них (примерно на 60 %), что при неблаго-
приятных условиях может отрицательно воздействовать на работу
всей станции и даже целого железнодорожного направления.
7
Для увеличения перерабатывающей способности горок наряду с их
техническим перевооружением на основе механизации, применением
быстродействующих стрелочных электроприводов, автоматизацией
процессов сортировки, внедрением более надежных тормозных меха-
низмов следует также повышать мощность и стабильность действия
механизированных горочных и парковых позиций для обеспечения
качественного торможения вагонов, сокращать враждебные пересече-
ния маршрутов, повышать уровень параллельности операций и др.
Основным условием эффективного функционирования горок
является большая четкость взаимодействия обширного комплекса
технических средств, включающего исполнительные механизмы,
поскольку значительные конечные результаты работы, особенно в
аспекте обеспечения безопасности движения, определяются нередко в
кратчайшие интервалы времени.
1.2. Требования к конструкциям горочных
сортировочных устройств
Показатели работы горочных сортировочных устройств существен-
нб зависят от их конструкции, уровня применяемых проектных
решений, правильно спроектированного путевого хозяйства горок,
точно выбранных и рационально размещенных исполнительных
устройств.
В качестве сортировочных устройств на дорогах сооружаются
горки повышенной, большой, средней и малой мощности. Для обеспе-
чения технологического процесса переработки вагонопотока они
должны иметь соответствующие техническое оснащение, служебно-
производственные и служебно-бытовые здания и помещения с необхо-
димыми коммуникациями, устройства освещения и энергоснабжения,
ремонтную базу, дороги, проезды и др.
Сортировочные горки повышенной мощности (ГПМ) проектируют в
более крупных железнодорожных узлах для переработки не менее
5500 вагонов в среднем в сутки или при числе путей в сортировочном
парке более 40 (рис. 1.1). ГПМ имеет не менее трех путей надвига и
двух-трех (иногда четырех) спускных путей для обеспечения парал-
лельного роспуска составов или последовательного роспуска на все
сортировочные пути с двух средних путей надвига.
Горки повышенной мощности должны оборудоваться наиболее
полным комплексом технических средств механизации и автоматиза-
ции, в том числе мощными замедлителями на спускной части, быстро-
действующими электроприводами, вагоноосаживающими и заграж-
дающими устройствами, системами горочной автоматической центра-
лизации стрелок (ГАЦ), автоматического регулирования скорости
скатывающихся отцепов, автоматического задания скорости надвига и
роспуска составов, автоматического регулирования скорости горочно-
го локомотива в процессе надвига и роспуска и др.
9
8
Вагонные замедлители на спускной части горки устанавливаются
на двух тормозных позициях, в сортировочном парке - также на двух
позициях (основной и дополнительной).
Показанная на рис. 1.1 ГПМ имеет 42 пути, объединенные в шесть,
пучков по семь путей, перекрестные съезды соединяют два спускных
пути с путями надвига. На I ТП предусмотрена укладка двух горочных
замедлителей, на II ТП - трех, на основной тормозной позиции подго-
рочного парка - трех замедлителей РНЗ-2. Обходные пути примыкают
к крайним путям подгорочного парка.
Сортировочные горки большой мощности (ГБМ) сооружаются для
переработки 3500-5500 вагонов в сутки или при числе путей в сорти-
ровочном парке 30-40. На них укладываются два и более путей над-
вига и два спускных пути, соединенных перекрестными съездами.
Технические средства и путевое развитие таких горок должны
обеспечивать возможность параллельного выполнения отдельных
операций при расформировании одновременно двух составов. Вагон-
ные замедлители на спускной части горки устанавливаются на двух
тормозных позициях, а в сортировочном парке - по возможности
также на двух позициях (основной и дополнительной).
Сортировочные горки средней мощности (ГСМ) сооружаются для
переработки 1500-3500 вагонов в сутки или при числе путей в сортиро-
вочном парке 17-29. При проектировании этих горок учитываются
потребности переустройства их в перспективе в горки большой мощ-
ности.
Горки средней мощности проектируют с двумя путями надвига и с
одним-двумя спускными путями. Второй спускной путь может укла-
дываться при числе сортировочных путей не менее 24. Вагонные замед-
лители на спускной части горки устанавливаются, как правило, на
двух тормозных позициях, в сортировочном парке - на одной.
Сортировочные горки малой мощности (ГММ) сооружаются для
переработки 250-1500 вагонов в сутки или при числе путей в сортиро-
вочном парке 4-16. Они сооружаются обычно с одним путем надвига
и одним спускным путем.. В целях повышения маневренности при
ограниченном путевом развитии устраивается несколько выходов с
отдельных пучков подгорочных путей в обход горба, с разных
сторон или по одну сторону.
Вагонные замедлители на более развитых ГММ с 12-16 путями
могут устанавливаться на спускной части на двух тормозных пози-
циях, а в парке - на одной. В остальных случаях сооружают по одной
тормозной позиции на спускной части горки (на пучках) и в парке.
На новых и переустраиваемых горках ширина междупутий 5,3 м,
между пучками - 7,5 м. При обосновании допускается сохранять
ширину междупутий на переустраиваемых горках не менее 4,8 м, а
между пучками - не менее 6,5 м.
Одним их важных факторов, от которого зависят параметры
сортировочных устройств и условия эксплуатации технических
средств, является характеристика перерабатываемого вагонопотока,
прежде всего ходовые свойства вагонов и весовые нагрузки. Ходовые
свойства вагона (основное сопротивление движению) зависят от типа
подшипниковых узлов и весовой категории отцепов. Дополнительное
сопротивление движению оказывает воздушная среда, кривые участки
путей и т. д.
Экспериментально (данные Днепропетровского института инжене-
ров транспорта) установлено, что числовые характеристики основного
сопротивления w0\ и их средние квадратичные отклонения ow для
вагонов Н5~роликовых подшипниках практически не зависят от
температуры наружного воздуха и изменяются только от весовой
категории этих вагонов. Соответственно характеристики для вагонов
различной весовой категории на подшипниках скольжения зависят от
температуры наружного воздуха (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Диапазон веса вето- нов. тс Значения wn (числитель) и 6 Wn (знаменатель), кгс/тс, для вагонов
на роликовых подшипниках на подшипниках с 1 кольжения при температуре юэдуха, °C
вышеО -5 -15 -25 -35
До 28 (Л) 1,75/0,67 5В 3,05 К87 3,40 533 3,60 3,75 113
28 - 44 (ЛС) 1,54/0,59 2,20 535 2,55 0,65 2,70 05 3,05 535 3,15 535
44-60 (С) 1,40/0,50 1,70 535 2,10 6.56 2,30 575 2,50 02 2,60 5^5
60-72 (СТ) 1,25/0,38 1,60 532 1,80 67^2 1,90 1,95 531 2,00 533
Свыше 72 (Т) 1,23/0,35 1,55 535 1,65 535 1,70 03 1,75 53* 1,80 535
Примечание. Л — легкая, ЛС — легко-средняя, С — средняя, СТ — среднетяжелая,
Т—тяжелая весовая категория вагона.
Из сравнения приведенных характеристик видно, что ходовые
свойства вагонов с роликовыми подшипниками значительно лучше,
чем с подшипниками скольжения. В зависимости от ходовых свойств
вагоны делятся на группы бегунов: очень хорошие (ОХ), хорошие (X),
плохие (П) и очень плохие (ОП).
10
Д1
Сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра,
кгс/тс,
WCB “ ^ТН,
где с - коэффициент воздушного сопротивления; - относительная скорость вагона и
воздушной среды, м/с.
Значения коэффициента с принимаются отдельно для одиночных
вагонов и отцепов.
Удельная работа дополнительных сил сопротивления движению
от кривых и стрелок в пределах маршрута скатывания отцепа (среднее
значение), тс-м/тс.
для вагонов на роликовых подшипниках
= (0,56 п + 0,23 Z а) $ . 10“3;
для вагонов на подшипниках скольжения
«ск = (0,56 п + 0,52 Z a) v2.1(Г3.
вктКДЛЯ расчета высоты горки и оценки качества ее конструкции
УИ™я”,,РрХ™“е ”™'“ с да='мг™т™’»“-ми и благоприятными
SEJSSJS’™1 BOWX., 'С:
* ~ *ср + 0’3 Т (?min — fCp);
для благоприятных условий
= ^ср + 0’3 т Отах ~
гда *ср — среднемесячная температура воздуха, ’С; т — нормированное отклонение (3,0 для
ГПМ; 23 для ГБМ и ГСМ; 2,0 для ГММ); tmin, taax - соответственно абсолютные мини-
мум и максимум температуры воздуха для данного месяца, °C.
В соответствии с установленными значениями температуры опре-
деляется сопротивление движению расчетных бегунов.
На процесс движения вагонов оказывают влияние дополните пь-
ные силы сопротивления от снега и инея. Соответствующее сопротив-
ление учитывается в пределах стрелочной горловины и на сорти-
ровочных путях в условиях различных весовых категорий вагонов и
температуры наружного воздуха (табл. 1.2).
h ,
Таблица 1.2
Весовая категория вагона Значение wCH, кгс/тс, при температуре, °C
-10 -20 -30 -40 -50 -60
л 0,2 0,3 0,5 03 1.7 3.3
лс 0,1 0,2 0,4 0,7 13 2,4
с 0,1 0,2 03 0,5 1.0 2,0
ст — 0,1 0,2 0,4 0.8 1.6
т — 0,1 0,2 03 0.7 1.5
Продольный профиль спускной части сортировочной горки (ГПМ,
ГБМ и ГСМ) проектируется в соответствии с условиями обеспечения
установленной скорости роспуска и соблюдения всех технических и
технологических требований и нормативов.
Значения принимаемых для расчетов скоростей роспуска v0
составляют (не менее) для ГПМ и ГБМ 1,7 м/с; для ГСМ - 1,4 м/с; для
механизированной ГММ — 1,2 м/с.
В продольном профиле горочного сортировочного устройства
выделяют надвижную, перевальную (горб), спускную части горки и
сортировочные пути.
Профиль надвижной части горки проектируют большей частью по
одному из двух вариантов: ____
перед сопрягающей кривой горба горки устраивается подъем
крутизной 8-10 %», протяженностью 50 м (первый вариант), предыду-
щий участок пути надвига (от стрелки предгорочной горловины парка
приема до начала подъема) проектируют на подъеме в сторону горки
крутизной 1-2 %»;
пепел сопрягающей кривой горба горки подъем проектируется
крутизной 12-16 %о, протяженностью 150-100 м в целях повышения
эффективности роспуска составов с переменной скоростью и безопас-
ности скатывания длинных тяжелых отцепов (второй вариант), преды-
дущий участок надвижной части (длина до 350 м) (перед подъемом)
располагается на горизонтальной площадке или на подъеме не
круче 1 %»;
разность крутизны этого и смежного элементов не должна превы-
шать 25 %». к, ~
Пои проектировании профиля по второму варианту должны выть
обеспечены трогание с места и интенсивный разгон полновесного
состава принятым числом (одним или двумя) горочных локомотивов
при нахождении первого вагона у вершины горки.
Радиусы вертикальных кривых при сопряжении элементов профи-
ля на горбе горки относительно ее вершины должны быть 350- 400 м в
сторону надвижной части и 250-300 м в сторону спускной части; при
13
сопряжении остальных элементов на надвижной части - не менее 350
м, на спускной части горки - не менее 250 м. Сопрягающие кривые
размещаются вне пределов вагонных замедлителей, остряков и крес-
товин стрелочных переводов. Суммарная крутизна сопрягаемых на
горбе горки уклонов надвижной и спускной частей не должна превы-
шать 55 %«.
Скоростной элемент спускной части горки проектируется возмож-
но более крутым, но не более 50 %». Разница крутизны этого элемента и
следующего за ним допускается не более 25 %». Прямой участок ско-
ростного элемента, ограниченный тангенсами вертикальных сопрягаю-
щих кривых, должен иметь длину не менее 20 м.
Первую тормозную позицию горок повышенной, большой и сред-
ней мощности необходимо размещать на спуске крутизной, устанавли-
ваемой расчетом (не менее 12 %»), а на горках малой мощности (с одной
тормозной позицией на спускной части) - не менее 7 %». Участок
второй (пучковой) тормозной позиции размещается на спуске кру-
тизной не менее 7 %», а в холодных температурных зонах — не ме-
нее 10 %«.
Крутизна участка стрелочной зоны до ее конца проектируется 1,0
- 1,5 %о, на крайних пучках - до 2 %о для горок с числом путей до 30 и
до 2,5 %« для горок с числом путей более 30 и в холодных температур-
ных зонах.
Парковая тормозная позиция при оборудовании ее двухрельсовы-
ми замедлителями на вновь сооружаемых горках и при благоприят-
ных местных условиях на эксплуатируемых может располагаться на
спуске крутизной до 8 %», а остальных случаях - 1,5 %о.
Сортировочные пути за парковой тормозной позицией вновь
сооружаемых горок проектируются на равномерном спуске крутизной
0,6 %«, кроме последнего участка длиной 100 м, который совместно с
выходной горловиной сортировочного парка должен располагаться на
подъеме 2 %«.
При устройстве в сортировочном парке второй (дополнительной)
тормозной позиции сортировочные пути следует проектировать в
пределах от первой до второй тормозной позиции на спуске крутизной
1 %>, а часть пути до последнего участка (располагаемого на подъемё
2 %«) - на спуске крутизной 0,6 %».
На эксплуатируемых сортировочных горках при их реконструкции
пути сортировочного парка допускается проектировать на длине
половины состава на спуске крутизной до 1 %о, а оставшуюся часть
пути до последнего участка - на спуске крутизной 0,6 %». При уст-
ройстве (на длине половины состава) спуска крутизной 1 %» и сохране-
нии прицельного регулирования скорости должен рассматриваться
вариант устройства второй (дополнительной) тормозной позиции
замедлителей в сортировочном парке или применение, кроме
балочных замедлителей, других средств регулирования скорости
вагонов.
Последний участок длиной 100 м и выходная горловина сортиро-
вочного парка должны располагаться на подъеме крутизной до 2%».
Стрелочная горловина на 4 - 6 путей в маневровом районе, где
предусматривается сортировка вагонов толчками, должна устраивать-
ся на спуске крутизной до 1,5 7ю, на тг^ком же спуске располагается
примыкающий к горловине участок вытяжного пути длиной до 50 м.
Предыдущий участок вытяжного пути длиной 350 м можно проектиро-
вать на подъеме до 2 или на площадке. Расположение этой части
вытяжного пути на спуске до 1,5 %» допускается только в трудных
условиях.
В эксплуатационных условиях обеспечить ‘содержание элементов
профиля в точном соответствии с приведенными нормативами практи-
Таблица 1.3
Элемент профиля Отклонение средней фактической крутизны уклона от проектной Местное отклонение на длине!
Путь надвига: перед противо- ук лоном ± 1,0 %» ±30 мм при 1 = 40 м
перед переваль- ной частью +2 %», -1%» при условии |<1ф|+|<2ф|< 55 )1ф, 1’2ф - соответственно факти- ческая крутизна противоуклон? пути надвига и уклона I СУ за вер- шиной горки)
Перевальная часть горки - —Юммпри!-Ю+15м
Первый скоростной участок (1СУ) ±2 %«при |<1ф(+|12ф|< 55 и «2ф ~ 'Зф < й %. «Зф - фактичес- кая крутизна уклона II СУ) ±30 мм при 1 = 40м
Второй скоростной участок (ПСУ) +2 %«; отклонение по уменьшению крутизны уклона: (/зПр| -1 Цф р ПРИ <2ф ~ 'Зф < 25 %, и <зф > <4ф бЗпр. <4ф — соответственно проектная крутизна уклона ПСУ, и фактическая крутизна уклона МУ)
Межпозиционный участок (МУ) + 1 %0 ±30 мм при 1 = 40 м
Стрелочная зона ± 0,5 % Тоже
Сортировочные пу- ти ± 0,5 %»на длине пикета (100 м), а для каждого длинного элемента отклонение разности высот конеч- ных точек не более ±100 мм Я
15
14
Рнс. 1.2. Высота и длина расчетных участков горки
чески невозможно. Значения допускаемых отклонений элементов
профиля по отметкам и крутизне уклонов приведены в табл. 1.3.
Отступления по уровню (возвышения одного из рельсов над
другим) не должны превышать 25 мм на длине 40 м на всех элементах
профиля, за исключением перевальной части, где эти отступления не
должны превышать 15 мм на всем ее протяжении, а также горизонталь-
ных кривых, где допускаются отклонения по уровню расположения
наружного рельса +25 и -5 мм.
Горочную горловину проектируют с таким расчетом, чтобы спус-
каемые с горки вагоны быстро скатывались по соответствующим
путям. При проектировании обеспечиваются минимальная длина
горочной горловины, равноудаленность от вершины горки до тормоз-
ных позиций, наилучшие условия построения профиля, прокладки
трубопроводов и устройства котлованов под замедлители.
Специфика проектирования горочной горловины состоит в необхо-
димости увязки условий размещения устройств механизации и управ-
ления (замедлителей, весомеров, путевых датчиков и др.) и требова-
ний конструирования плана и профиля горки с использованием соеди-
нений путей (стрелочных переводов, съездов).
Высота сортировочной горки в пределах расчетной длины представ-
ляет сумму трех профильных высот расчетных участков (рис. 1.2):
головного участка - между вершиной горки и началом первой тормоз-
ной позиции (1ТП) - hp; среднего участка - между началом 1ТП и
началом пучковой ТП - hj; нижнего участка - между началом пучко-
вой ТП и расчетной точкой - /13.
16
Для сортировочных горок с одной тормозной позицией на спуск-
ной части высота горки определяется суммой профильных высот двух
участков: головного hi и нижнего h$. Профильная высота участка hi
может определяться с учетом наиболее полного использования
допускаемой скорости входа vBX расчетного бегуна ОХ в замедлители
ГГП при благоприятных условиях скатывания, м, в этом случае
,2 Л
hl----2TT^- + hocHl + hCKi,
2®ох
где »с — наибольшая начальная скорость скатывания ОХ (принимается для ГПМ н ГБМ
2,0 м/с); g'ox—ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся масс бегуна
ОХ, м/с , h^i, hCKi — потери удельной энергии при преодолении основного сопротивле-
ния движению и сопротивления стрелок н кривых в пределах головного участка 11,
тс-м/тс.
Вариантные значения профильной высоты среднего участка h2
могут быть получены варьированием крутизны промежуточного
элемента inp (от конца 1ТП до начала пучковой тормозной позиции):
^'пр^тю
где ппП- минимальная крутизна промежуточного элемента, Чтп ~ крутизна участка
ГГП, 5Й.
Профильная высота нижнего участка спускной части горки /13
определяется конструкцией плана горочной горловины и принятой
крутизной элементов этого участка. Сумма профильных высот расчет-
ных участков hi, h2 и /13 представляет собой один из возможных
вариантов расчетной высоты горки Н^: = ht + h2 + h$.
Высота сортировочной горки Н*. и конструкция ее продольного
профиля проектируются по условию обеспечения пробега расчетного
бегуна до расчетной точки, а также возможности реализации установ-
ленной скорости роспуска.
Расчетная точка принимается на наиболее трудном сортировочном
пути на расстоянии не менее 50 м от выходного конца парковой тор-
мозной позиции или от башмакосбрасывателя (при регулировании
скорости отцепов на сортировочных путях тормозными башмаками).
Расчетная высота сортировочной горки по условию докатывания
плохого бегуна до расчетной точки, м
Нр = 1,75 (Ъосн + hCK + hCB) + hw - h0, (1.1)
где 1,75 — мера отклонения расчетного значения суммы энергетических высот (h0CH + hCK +
+ hCB) от ее среднего значения (в скобках); ^0СН1 h'CK, \в — средние значения потери
удельной энергии при преодолении сопротивлений движению (основного, от стрелок и
кривых, воздушной среды и ветра), тс-м/тс; h№ — потеря удельной энергии при преодоле-
нии сопротивления cHffa н инея, тс-м/тс; hc — удельная энергия (hj = »ft/2<j'), соответст-
вующая установленной скорости роспуска »о, тс-м/тс.
.17
л
Значение h^. определяется как сумма потерь удельной энергии
при преодолении сопротивления движению от стрелок и кривых на
отдельных расчетных участках, т. е.
Расчетная высота горки малой мощности с тормозной позицией на
спускной части по условию докатывания вагонов до расчетной точки
определяется по формуле (1.1) с учетом меры отклонения 1,5.
Для горок малой мощности с единственной ТП (на сортировочных
путях), проектируемых в регионах с благоприятными климатически-
ми условиями, расчетная высота горки по условию пробега вагонов
расчетной весовой категории до расчетной точки Нр = 1,5 (/^ + пск +
+ ^св)
Потребная расчетная мощность тормозных позиций замедлителей
на спускной части горки, тс-м/тс.
^4сч ~ ку + ~ ^пр)>
где Ку — коэффициент увеличения потребной мощности ТП спускной части горки (1,20 —
1,25 при двух ТП и 1,15 — 1,20 при одной ТП в пределах спускной части); “ высота
горки; hw — удельная энергия, 'теряемая ОХ при преодолении сил сопротивления
движению?]тс-м/тс; ЬПр — профильная высота участка от конца последнего замедлителя
пучковой ТП до расчетной точки, м.
На 1ТП для всех горок размещают не менее двух замедлителей с
целью обеспечения роспуска составов в период выключения для
ремонта одного из них.
Суммарная наличная мощность тормозных средств в пределах
спускной части ГПМ, ГБМ и ГСМ по маршруту скатывания отцепов
должна обеспечивать при благоприятных условиях скатывания оста-
новку четырехосного вагона массой 100 т и сопротивлением 0,5 кгс/тс
на пучковой тормозной позиции. При этом торможение вагона на ГГП
предусматривается до уровня, определяемого по условиям оптимиза-
ции расчетной скорости роспуска (погашается 0,7 - 1,0 м).
Наличная мощность пучковой тормозной позиции на горке повы-
шенной или большой мощности должна обеспечить остановку очень
хорошего бегуна при наибольшей допустимой скорости входа vBX его
на эту позицию и составлять 2,5 тс-м/тс при vBX = 7 м/с и 3,2 тс-м/тс, при
vBX = 8 м/с. ~
Потребная мощность парковой ТП для горок повышенной, боль-
шой и средней мотдаости (и горок малой мощности с двумя тормозны-
ми позициями в распределительной зоне) устанавливается в зависи-
мости от расчетной скорости роспуска. В случае необходимости повы-
шения производительности горки за счет увеличения расчетной
скорости при дальнейшем повышении мощности парковой ТП может
потребоваться повысить горку и мощность ТП ее спускной части.
На одном из путей в каждом пучке горок устанавливают на
парковой’ ТП вслед за основными замедлителями дополнительные
тормозные средства с целью направления на эти пути тех вагонов,
скорость которых не была снижена из-за окраски ободьев колес,
загрязнения их битумом, обильной смазкой и т. д.
'18
При проектировании путевого развития подгорочных парков
необходимо учитывать, что часть путей, кроме своего основного
назначения, должна выделяться для выполнения сопутствующих
технологических операций, в том числе оздоровления вагонного
парка. Это объясняется тем, что выполнение ряда операций ремонта и
технического обслуживания вагонов (замена и осмотр подшипников,
автосцепок, механизмов запоров крышек люков, восстановление
расцепных приборов и др.).рационально производить на специализи-
рованных линиях, а не на путях парка отправления.
Для организации ремонта вагонов в сортировочном парке станций
выделяют, как правило, два пути. Эти специализированные пути
должны обеспечивать вместимость 10-25 % вагонов от суточной
программы их ремонта.
На рис. 1.3 показана схема расположения механизированных
позиций ремонта вагонов (МПРВ) на крайних путях сортировочного
парка односторонней сортировочной станции. Схема позволяет скон-
центрировать ремонт вагонов в одном месте и имеет наибольшую
эффективность на сортировочных станциях, где отсутствует парк
отправления, а подготовка составов в рейс осуществляется в сортиро-
вочно-отправочном парке.
Для существующих и вновь строящихся сортировочных станций
рекомендуется схема специализированных ремонтных позиций на
секционированных путях МПРВ, расположенных возле сортировочного
парка. Применение ее позволяет вынести основные виды ремонтных
работ из парков сортировочной станции и сконцентрировать их вместе
с текущим отцепочным ремонтом на секционированных путях. Сек-
ционирование специализированных ремонтных путей позволяет
разделять поток неисправных вагонов по типам и видам ремонта, что
заметно ускоряет их ремонт. В зависимости от местных условий могут
применяться и другие схемы расположения специализированных
путей для текущего отцепбчного ремонта вагонов.
Элементы сортировочных горок повышенной, большой, средней
мощности (пути Надвига, горочная горловина, сортировочные парки,
Рис. 1.3. Схема расположения
ремонтных позиций на крайних
путях сортировочного парка:
1 — стационарные электродом-
краты;2 — ремонтная установка;
3 — коз левой кран
19
соединительные обходные пути) должны проектироваться с учетом их
периодического частичного закрытия для выполнения капитальных,
средних и других плановых ремонтов пути.
Обязательно должна быть обеспечена ремонтопригодность всего
сортировочного устройства и составляющих его элементов по путево-
му хозяйству.
Безопасность движения, качество эксплуатационной работы и
объем трудозатрат на содержание сортировочных устройств зависят от
типа конструкции железнодорожного пути горок и подгорочных
путей. При сооружении новых и модернизации существующих уст-
ройств наряду с совершенствованием их технической оснащенности
должны применяться прогрессивные решения, обеспечивающие
надежное функционирование путевого хозяйства.
Требования, предъявляемые к верхнему строению пути сортиро-
вочных горок (включая зону надвига, перевальную и спускную часть в
пределах горочной горловины, закрестовинные кривые и тормозные
позиции):
для горок повышенной, большой и средней мощности - соответст-
вовать главным путям линий II категории;
для горок малой мощйости при числе путей от 9 до 16 - соответст-
вовать главным путям линий III категории, а до 8 путей - линий IV
категории.
На горках повышенной, большой и средней мощности верхнее
строение пути должно иметь: рельсы и стрелочные переводы типа Р65
новые; деревянные шпалы I типа, укладываемые по эпюре 1840 шт. на
1 км на прямых и в кривых радиусом 1200 м и более и 2000 шт. на 1 км
на кривых радиусом менее 1200 м; балластный слой щебеночный
толщиной 30 см на балластной подушке 20 см из песка.
Для горок малой мощности: рельсы типа не ниже Р50 новые или
Р65 старогодные отремонтированные и стрелочные переводы новые
соответствующих типов; деревянные шпалы II типа, укладываемые по
эпюре 1840 шт. на 1 км; балластный слой щебеночный толщиной 25 см
на балластной подушке толщиной 20 см из песка.
Верхнее строение пути подгорочных парков всех горок, как
правило, имеет: рельсы типа Р65 старогодные (отремонтированные)
или Р65 новые; шпалы деревянные или железобетонные, укладывае-
мые по эпюре 1840 шт. на 1 км; балластный слой толщиной под дере-
вянной шпалой: щебеночный - 20 см (балластной подушке толщиной
20 см из песка) или гравийный (гравийно-песчаный) толщиной 30 см; то
же с железобетонными шпалами соответственно 25 и 20 или 35 см. На
пути в пределах закрестовинных кривых и парковых ТП следует
применять щебеночный балласт на балластной подушке из песка.
На участках торможения вагонов башмаками целесообразно
применять новые рельсы. В горловинах стрелочных горок с ручным
торможением вагонов в подгорочном парке путь от предельных
столбиков последних разделительных стрелочных переводов до
башмакосбрасывателей должен укладываться на деревянных шпалах.
На путях подгорочных парков всех горок может применяться старо-
годная рельсо-шпальная решетка с железобетонными шпалами при
условии выполнения других изложенных требований.
При проектировании верхнего строения пути для горок следует
повышать стабильность пути в зоне перевальной части горки, а также
на участках перехода с пути на вагонные замедлители за счет увели-
чения частоты укладки шпал, применения брусьев вместо шпал,
объединения шпал или брусьев между собой специальными рельсовы-
ми пакетами, омоноличивания балластного слоя, улучшения водоот-
водов, укладки неотканого материала в балластном слое.
Стабильность рельсового пути в продольном направлении обеспе-
чивается закреплением рельсов на участках пути, стрелочных перево-
дах, вагонных замедлителях и т. д. На горках повышенной и большой
мощности предусматривается сплошное закрепление рельсов и стре-
лочных переводов стандартными противоугонами; на горках средней и
малой мощности на участке путей подгорочного парка до расчетной
точки должны устанавливаться противоугоны. На остальной части
путей подгорочного парка противоугоны устанавливаются при необхо-
димости.
Путевое развитие горок повышенной, большой и средней мощнос-
ти проектируется с учетом необходимости выполнения плановых
ремонтов пути: среднего и подъемочного ремонтов верхнего строения
пути - поочередно один раз в 3 года каждый на любых горках; капи-
тального ремонта верхнего строения пути на горках большой и повы-
шенной мощности - через 10 лет с частичным закрытием гооки; капи-
тального ремонта основания сортировочных горок (земляного полот-
на, путепроводов и эстакад) - через 40 лет с частичным или полным
закрытием сортировочной горки.
При проектировании новых механизированных и автоматизиро-
ванных горок повышенной и большой мощности с предъявлением к
пути специальных требований по его стабильности и надежности могут
применяться нетиповые конструктивные решения верхнего строения
пути и его основания (балочные железобетонные подрельсовые осно-
вания, безбалластные конструкции верхнего строения пути, конструк-
ции с омоноличиванием балластного слоя и др.).
Нормы допусков на отклонения от проектных профилей отдель-
ных участков сортировочных горок при новом строительстве состав-
ляют для горочных и подгорочных путей соответственно 70 и 50 %
значений, приведенных в табл. 1.3.
Для обеспечения высокой эффективности проектных решений
проектирование сортировочной горки должно вестись комплексно с
учетом совместного выбора высоты горки, элементов отдельных
участков плана и профиля, конструктивных и технологических пока-
зателей используемых технических средств.
21
20
1.3. Показатели работы
механизированных горок
К числу важных эксплуатационных показателей сортировочных
горок следует отнести переработку вагонов, скорость роспуска соста-
ва, скорости движения отцепов на отдельных участках маршрутов их
скатывания, уровень использования мощности тормозных позиций и
др. Эти показатели во многом определяют конечные качественные
результаты - сохранность вагонов и грузов, простой подвижного
состава на станциях.
Во многом эксплуатационные показатели зависят от параметров
конструкции механизированных и автоматизированных горок, кото-
рые отличаются большим разнообразием. Проанализируем взаимо-
связь некоторых эксплуатационных показателей и конструкционных
параметров эксплуатируемых горочных сортировочных устройств.
Переработка вагонов. Механизированные горки перерабатывают от
нескольких сотен до 6,5 - 7,5 тыс. вагонов в сутки, т. е. диапазон их
мощностей велик (рис. 1.4). На горках с двумя TnN= 3,8 тыс., с тремя
- 4,4 тыс. вагонов/сут.
Более мощные горки, как правило, имеют большую высоту. Зави-
симость в диапазоне высот от 1,5 до 5,0 м имеет такой вид
-1,72 + 1,82ЯГ - 0,09Н®.
Анализ загрузки переработкой вагонов пучковых тормозных
позиций свидетельствует, что часть из них используется неудовлетво-
рительно. В ряде случаев, особенно при большом числе пучков, их
загрузка различается в три-четыре раза, что ухудшает условия эксп-
луатации установленных на них исполнительных технических средств
(приводит к перегрузке одних при недостаточной загрузке других).
Например, на ст. Б на IV пучок поступает 30 % всего вагонопотока, а на
I и II пучки, вместе взятые, - только 4 %, почти в 8 раз меньше, хотя
они имеют в сумме на 40 % больше путей. В результате дорогостоящие
сооружения этой части системы расформирования оказываются недо-
использованными.
Рис. 1.4. Распределение переработки вагонов
иа горках:
1 — с двумя ТП;2 — с тремя ТП
Таблица 1.4
Показатель Высота горки с дву- мя ТП, м Высота горки с тре- мя ТП, м
3 3-4 4-5 3 3-4 4-5
Скорость, км/ч: 5,8 6,1
роспуска движения отцепов1: 4,9 5,4 5,3 5,0
20,4 Д5 22,9 ад
1ТП 16,4 ш 18,9 16,4 22,5 ад 19,9
ПТП 19,0 18,7 20,5 19,0 18,8 22,8
12,6 12,2 13 3 ад 15?
ШТП 12,4 13,1 И,5 13,8 13,6 14,9
7,4 6 2 7,6
соударения на путях 5,5 5,3 5,4 5,2 6,о 6,5
Мощность замедлителей на маршруте скатыва- ния, тс-м/тс Используемая мощность замедлителей2 3,6 4,2 4,8 4.2 4,6 5,2
1ТП 0,89 ¥ 1Д8 0,89 'ё 5Н
ПТП 0^91 1,15 ЗГ 1^50 0,84 0,93
ШТП — 0,46 0,51 0,63
64 74
Примечания. 1 Числитель — скорость движения отцепов на входе в тормозную
позицию, знаменатель — на выходе.
2 Числитель — данной тормозной позиции, знаменатель — доля от суммарной исполь-
зуемой мощности.
Скорости движения. Производительность горок и сохранность
подвижного состава зависят от скоростей движения отцепов на отдель-
ных участках маршрутов их скатывания, определяемых в значитель-
ной степени конструктивными параметрами горок. Значения этих
скоростей, дифференцированные по горкам разной высоты с двумя и
'тремя механизированными ТП, приведены в табл. 1.4, из которой
видно, что с ростом высоты горок увеличивается средняя скорость
входа отцепов на 1ТП (может достигать 28 км/ч). Это обусловлено
большей интенсивностью роспуска составов на высоких горках (до 6,5
км/ч), повышенной кинетической энергией отцепов из-за наличия
крутых ускоряющих уклонов (до 45- 55 %«).
Средняя скорость входа отцепов на ШТП высоких горок около 15
км/ч (максимальная - 17,1 км/ч, минимальная - 11,5 км/ч), что приб-
23
лижается к максимально допустимой для парковых замедлителей
(Т-50 и РНЗ-2) по условиям обеспечения с их использованием норма-
тивных скоростей соударения отцепов на путях. На горках с тремя ТП
при увеличении их высоты от 3-4 до 4-5 м наблюдается увеличение
средней скорости соударения вагонов с 6 до 6,5 км/ч (максимальная
средняя - 7,8 км/ч, минимальная - 4,5 км/ч).
С ростом высоты горки степень использования мощности замедли-
телей на тормозных позициях, как правило, возрастает. На низких
горках мощность 1ТП используется в среднем на 47-48 %, высоких -
на 53-60 %, на ПТП степень использования - соответственно 53-58 и
59 %, т. е. этот уровень обычно не выше 60 %.
Повышение перерабатывающей способности сортировочных горок
и качества работы достигается обеспечением рациональных отношений
между такими их характеристиками, как высота горки Нг и мощность
тормозных исполнительных средств Нт; высота горки и скорость
роспуска; мощность тормозных позиций и скорость роспуска и соуда-
рения вагонов; температурная зона и высота горки.
Зависимость NtBf (Нг, Hj) имеет для горок следующий вид, тыс.
вагонов/сут,
= 0,07 + 0,97Нг + 0,1 1НТ. (1.2)
Из выражения (1.2) видно, что увеличение высоты горки при
одновременном росте мощности тормозных позиций является необхо-
димым условием повышения переработки вагонопотока.
Фактор увеличения переработки обусловлен здесь большими
скоростями роспуска на высоких горках vq = 3,6 + 0,19А^В + 0,38Яг.
Для крупных станций с высокими горками характерны, -как
правило, повышенные скорости соударения вагонов гс.на подгорочных
путях:
vc = 2,6 + 0,1957V+0,61Hr;
vc = 2,4+l,lHr- 0,15HT.
При общей тенденции возрастания vc при увеличении N и Нт и
снижении скорость соударения вагонов на горках с более мощными
тормозными позициями значительно меньше.
Установление количественных соотношений между высотой горок
и мощностью тормозных позиций, с одной стороны, и скоростью соуда-
рения, с другой, дает возможность выбрать при необходимости конк-
ретные направления совершенствования горки, обеспечивающие
достижение более высоких качественных результатов.
Высота горок. Распределение высоты горок с двумя и тремя
тормозными позициями приведено на рис. 1.5. Средняя высота механи-
зированных горок Нт = 3,4 м, в том числе с двумя ТП высота Нт = 3,2 м,
а тремя - Нг = 3,8 м.
24
.В сопоставлении с многими зарубежными горками (Машен -6 м,
Нюрнберг - 5,4 м, Цюрих-Лимматаль и Базель-Муттенц -6 м, Монреаль
- свыше 6 м и др.), имеющими высоту 5,5-6,0 м при расположении их в
температурных зонах, соответствующих нашим I и II, отечественные
рорки значительно ниже. Наибольшую высоту (Нт = 5 м) имеет горка
восточной системы станции Ясиноватая.
Из анализа данных о высоте горок в различных температурных
зонах, но при равных значениях переработки вагонов, установлено,
что для горок, начиная с N= 1000 вагонов/сут, их высота при переходе
к более холодной зоне в диапазоне I-IV ТЗ, как правило, повышается,
что закономерно, но для V и VI зон эта закономерность нарушена. Для
некоторых горок с переработкой 3-5 тыс. вагонов/сут вообще невоз-
можно выявить четкую закономерность. Фактор увеличения сопротив-
ления движению вагонов с подшипниками скольжения при понижении
температуры не нашел адекватного отражения при сооружении этих
горок. Между тем у плохих бегунов с такими подшипниками ходовые
свойства в диапазоне от 0 до минус 35 'С ухудшаются в 1,5 раза, а у
хороших - в 1,8 раза, т. е. значительно.
Большинство горок нуждается в дополнительной проверке пра-
вильности расчета их высоты для современных условий работы, а
следовательно, и уточнении суммарной мощности тормозных уст-
ройств.
План и профиль пути. На многих сортировочных станциях план и
профиль горок и парков не отвечают предъявленным требованиям.
Число подгорочных путей с крутизной уклонов более 1,5 %о (при
нормативе 0,6 %«) составляет 60 %, а свыше 2,5%« - 35 %. В большей
тепени это относится к горкам ранних лет постройки.
Наличие путей с повышенной
крутизной уклонов является
дополнительным источником
повреждения вагонов в парке
(более 40 % всех повреждений), а
также одной из причин случаев их
самопроизвольного ухода со
станций. Одновременно снижается
эффективность работы применяв
мых механизмов. На некоторых
станциях пути имеют крутизну
уклонов в сторону середины
парка, превышающую нормы в 2-3
раза. В других случаях имеются
противоуклоны.
В связи с этим вполне объяс-
нимо требование специалистов
ряда станций о приведении профи-
лей сортировочных горок и подго-
рочных путей к современным
нормативам.
Рис. 1.5. Распределение высоты сортировоч-
ных горок:
1 - горки с двумя ТП (Яг = 3,2 м); 2 - горки
с тремя ТП (Нт = 3,8 м)
Рис. 1.6. Расположение тормозных позиций по удаленности относительно вершины горку
(ВГ):
а — при дву х ТП; б — при трех ТП
По результатам многократной проверки на станциях Ярославль-
Главный, Им. Максима Горького, Челябинск-Главный, Агрыз и др.
определено, что при допустимом радиусе кривых в плане 180 м факти-
чески имеет место занижение его до 80-100 м, что приводит иногда к
сходу с рельсов длиннобазных вагонов, а зимой - к остановке в
стрелочной зоне плохих бегунов.
Путь в горловинах сортировочных горок (в отличие, например, от
пути в парке приема) имеет многочисленные чередования разнооса-
дочных конструктивных элементов, что увеличивает затраты на их
обслуживание, ухудшает движение вагонов. Для горок, особенно при
большой их производительности (более 6-7 тыс. вагонов/сут), необхо-
дим высокостабильный путь как в зоне работы исполнительных
тормозных устройств, так и на прилегающих участках, при котором
отрицательный эффект разноосадочности и разной жесткости отдель-
ных составляющих элементов будет минимальным.
Размещение тормозных позиций. Определенные диспропорции
наблюдаются в таком важном показателе горок, влияющем на режим
скатывания и торможения отцепов, как фактическое место размеще-
ния тормозных позиций на горках с двумя и тремя ТП по отношению к
вершине (ВГ).
Рассмотрим горки с двумя ТП. Анализ проектов и схем действую-
щих горок, проведенные расчеты с учетом допустимых скоростей
входа вагонов на ТП показывают, что наиболее рациональным местом
размещения 1ТП между вершиной горки и ПГП является зона, находя-
26
щаяся на расстоянии 3U - 40 % от вершины (все расстояния от ВГ до
ПТП принимаем за 100 %). В среднем по сети это расстояние равно 34 %
общей протяженности участка пути ’’вершина горки - ПТП”.
В то же время есть, горки (рис. 1.6, о), где это расстояние не превы-
шает 18-20 %, а ГГП расположена всего в 25-30 м от ВГ. На других оно
достигает 50-60 %, как, например, на ст. Я, где 1ТП удалена от ВГ на
120 м. Если в первом случае мощность замедлителей на ГГП исполь-
зуется на 15-20 %, то во втором они работают в форсированном режи-
ме, когда скорость входа отцепов на них достигает 8 м/с, превышая
до устимую на 15 %.
На горках с тремя механизированными ТП на маршруте ”ВГ -
ШТП” тормозные позиции должны располагаться, как правило, от ВГ
(по горизонтали) следующим образом (рис. 1.6, б)ПТП - на расстоянии
20-22 % от ВГ; 1ГГП - на расстоянии 46-50 % (т. е. примерно посередине
уч стка ”ВГ - 1ПТП”). При таких соотношениях горки работают наибо-
лее устойчиво. Фактически эти расстояния находятся для 1ТП в преде-
лах от 10 до 40 %, а ПТП - от 34 до 81 %.
Такие большие колебания приводят к тем же систематическим
затруднениям, что и при двух ТП, причем в ряде случаев исправлять
шибки за счет механизированной ШТП бывает крайне затруднитель-
но, так как мощность этой ТП не всегда оказывается достаточной.
Аналогичные недостатки имеются в обеспечении потребного
перепада высот (т. е. расстояния по высоте) между ВГ и соответствую-
щей ТП. Если в среднем на горках с двумя ТП рациональная высота от
вершины горки до 1ТП составляет 58-60 % общего перепада ’’вершина
горки - ПТП” (рис. 1.7, а), то фактически максимальное ее значение
83 %, а минимальное - всего 28 %, причем первая горка расположена
во II температурной зоне, вторая - в III. Соотношения этих значений
должны быть обратными тому, что имеется в действительности.
На горках с тремя ТП 1ТП должна находиться от вершины горки в
среднем на уровне 50-55 % перепада высот между ВГ и ШТП, фактиче-
ски-от 23 до 73 %, а ПТП- на уровне 79 % (фактически минимум- 59 %,
максимум - 92 %). И здесь, как и на горках с двумя ТП, при прочих
Гис. 1.7. Расположение тормозных позиций по высоте относительно вершины горки (ВГ):
в — при двух ТП; б — при трех ТП
27
Таблица l.S
Таблица 1.6
Параметр Значение для замедлителей
КВ-3 КНП-5
Раствор тормозных шин, мм Максимальное возвышение шин над УГР, мм Максимальное сжимающее усилие шин, тс Утечки воздуха из цилиндров, ьг/мин Максимальный накат на тормозных шинах, мм Примечание. Числитель — значение парамет кое. 140/150 152/160 30/16 0,02/0,10 5/12 >а нормативное; знам 116/123 112/125 20/14 0,02/0,10 5/12 :натель — фактичес
равных условиях наблюдается неоправданно большое разнообразие]
взаимных положений тормозных позиций (рис. 1.7, б), ус о няющее
регулирование скорости скатывания отцепов. Во многом это явилос^
результатом исторически сложившейся практики, когда горки строи-
лись по индивидуальным проектам не только по нормативам проект-
ных институтов, но и хозяйственным способом, без должной проект-!
ной проработки, а затем их горбы инициативным путем дополнительна
поднимались или опускались. В результате наметился разрыв между
нормативными и фактическими параметрами горок в ряде регионов
сети дорог.
Элементы случайности в размещении тормозных позиций приво-
дят нередко к завышению или занижению скоростей входа на них
отцепов, ухудшению показателей процесса сортировки вагонов или
недоиспользованию возможностей этих позиций и в конечном счете -
к снижению качества работы горки. Поэтому многие горки нуждаются!
в рационализации размещения тормозных позиций.
Состояние напольных технических средств. На горках нередко не
обеспечиваются нормативные показатели назначения их технических!
средств, наблюдаются отклонения от норм регулировочных размеров^
превышения нагрузок, допускаемых на их механические узлы. Объе-
мы и качество технического обслуживания устройств не всегда отве
чают предъявляемым требованиям. Это связано во многом с неукомп-
лектованностью штата, в особенности слесарей механосборочных рабоз
и электромонтеров, а также большим удельным весом (50-60 %) руч-
ных операций обслуживания.
Наблюдаемые отклонения от нормативов некоторых параметров
замедлителей КВ-3 и КНП-5 приведены в качестве примера в табл. 1.5
Техническое состояние этих механизмов свидетельствует о недос-
татках существующей системы обслуживания, показывает необходи-
мость приведения указанных параметров в соответствие с требования-
ми нормативно-технической документации.
Температурные условия. Сортировочные горки эксплуатируются в
шести различных температурных зонах, т. е. температурный диапазон
Показатель Значение показателей для зон
I П Ш IV V VI
1 емпература летом, °C: средняя из минимальных +28 +25 +24 +21 +20 +17
общая средняя +30 +25 +25 +23 +23 +22
средняя из максимальных +31 +26 +25 +25 +26 +26
1 тлпература зимой, °C: средняя из минимальных -7 -11 -16 -22 -31 -42
общая средняя —6 -10 -15 -20 -26 -33
средняя из максимальных -5 -9 -14 -17 -21 -23
№сота снежного покрова, см: средняя из минимальных высот 3 7 17 19 30 11
общая средняя 18 25 41 46 61 31
средняя из максимальных высот 38 52 70 83 103 67
г ип сети дорог очень широк. Во многих случаях годовые колебания
температуры превышают 70 °C. Характеристика температурных зон
приведена в табл. 1.6.
Как видно из приведенных данных, наиболее снежной является V,
холодной - VI температурные зоны (ТЗ).
Распределение эксплуатируемых механизированных и автоматизи-
рованных горок сети дорог по температурным зонам и данные о сред-
несуточной переработке вагонов приведены в табл. 1.7.
Горки, расположенные в теплых I и II зонах, работают при повы-
шенной влажности воздуха и небольших снегопадах; III зона отличает-
ся умеренно-континентальным климатом, а IV - длинным зимним
периодом с повышенными скоростями ветра. Станции V- VI зон распо-
ложены в суровых условиях Урала и Сибири, где наиболее длителен
(до 75 %) зимний период и обильны снегопады.
Более трети механизированных горок (38 %) работают в холодных
IV- VI зонах, где в суровый зимний период резко затрудняется обслу-
живание напольных горочных устройств, увеличивается число их
Таблица 1.7
Температурная зона Число холодных месяцев Число горок, % Переработка, тыс. вагонов/сут
I 2 24 3,2
11 4 21 3,5
Ш 5 17 3,7
IV 5 12 3,5
V 6 18 3,8
VI 7 8 2,2
28
29
Рис. 1.8. Высота снежного покрова (о) и температура наружного воздуха (б) в наиболее
Холодные периоды
отказов, возрастает количество остановок роспуска, уменьшается
переработка вагонов (иногда на 25-30 %).
Негативное влияние на работу исполнительных механизмов
оказывает снежный покров (рис. 1.8, о). В IV- VI зонах максимальная
величина снежного покрова в первой декаде марта. Наиболее трудной
в этом плане является V зона, где его максимальная толщина дости-
гает 140-160 см.
На рис. 1.8, б приведены данные о температуре наружного воздуха
холодного времени года. При низких температурах механические
свойства некоторых материалов, применяемых в горочных механиз-
мах, заметно ухудшаются, снижается их сопротивляемость статичес-
ким и динамическим нагрузкам, чаще возникают отказы. В целом
климатические условия эксплуатации исполнительных устройств на
большинстве горок достаточно трудные, не имеющие аналогов в
мировой практике.
1.4. Зарубежный опыт разработки и эксплуатации
горочных механизмов
Начало процессу механизации сортировочной работы на горках и
применению путевых исполнительных устройств было положено на
зарубежных железных дорогах. К числу первых разработанных
средств механизации относятся вагонные замедлители. Механизиро-
ванные горки за рубежом появились в 1924 г. (станция Гамм, Герма-
ния). Последующая работа в данной сфере велась в основном в направ-
лении разработки новых тормозных средств, приводов для их срабаты-
вания (пневматических, гидравлических, электрических и др.), а
также совершенствования этих механизмов.
В настоящее время известно свыше 40 типов эксплуатируемых
замедлителей (в основном балочного типа) для горочных и парковых
тормозных позиций. Наибольшие успехи в области механизации
процесса регулирования скорости скатывающихся отцепов за рубежом
достигнуты в Германии, Франции, Польше, США, Англии, Японии и др.
Все многообразие механизированных средств торможения вагонов
можно подразделить на три основные группы:
30
балочные весовые замедлители, тормозной эффект которых
создается автоматически их кинематической схемой при входе колеса
и пределы поставленной в тормозное положение силовой системы: ЕТН
Польша), ’’Саксби” Р68, Р73 и Р78 (Франция), гидравлический ГД
Япония);
балочные нажимные замедлители, тормозной эффект которых
оздается по командам дистанционного ручного или автоматизирован-
иого управления давлением воздуха в тормозных цилиндрах в зави-
имости от нагрузки вагонов на ось: М и Е-160 (США), ТВ и ФЕВ (Герма-
ния), КВ-ДВ (ЧСФР);
специализированные (винтовые, точечные, электродинамические
И др.), предназначенные, как правило, для парковых тормозных
Позиций, в том числе домкратовидные ’’Даути” (Англия) и ТДИ (КНР),
винтовые АСЕА (Швеция), электродинамические Сименс и резиновые
Гиссен (Германия).
На горочных тормозных позициях получили наибольшее распрост-
ранение балочные замедлители вследствие простоты конструкции,
надежности работы в любых условиях, высокого удельного тормозно-
го эффекта. Однако весовые балочные замедлители с подвижной
подпорной шиной в последние годы повсеместно снимаются с произ-
водства и заменяются нажимными или другими моделями из-за
больших динамических ударов, возникающих в момент начала тор-
мозного действия и разрушающих силовую часть конструкции. В то же
время весовые замедлители с подвижным рельсом (Саксби Р73, Р78)
выпускаются (динамические показатели у них лучше), но в основном
для подгорочных путей, где скорости движения отцепов меньше.
Основной объем работы по торможению вагонов на горках зару-
бежных железных дорог выполняется балочными нажимными замед-
лителями, которыми оборудованы не только наиболее мощные горки
(Машен и Зеддин, Германия; Базель-Муттенц, Швейцария; 59-я улица
Чикаго, США, Нанкин, КНР), перерабатывающие 4-5 тыс. и более
вагонов в сутки, но и меньшие по своей мощности горочные устройст-
ва. Надежность этих замедлителей сочетается с более плавным взаимо-
действием с колесами вагонов.
В качестве приводов для них наиболее распространены пневмати-
ческие (США, Канада, ЧСФР) и гидравлические (Германия, Франция,
Япония, Польша) установки. Применение гидравлических приводов
(маслонапорных, насосных) позволило достичь высоких показателей
быстродействия, но обслуживать их сложнее и в экологическом
отношении они менее надежны.
Сравнительные технико-экономические характеристики некото-
рых распространенных типов балочных (весовых и нажимных) замед-
лителей приведены в табл. 1.8.
Из табл. 1.8 видно, что наиболее мощные - это модели ТВ, ФЕВ,
Р68 ЕТН; быстродействующие - Р68, ТВ, ГД, ФЕВ. Просты по своим
кинематическим схемам и более надежны замедлители Е-160, ТВ,
КВ-ДВ, требующие меньше затрат на обслуживание.
31
Таблица 1.8
Показатель Значение показателя для замедлителей
Р68 ЕТН ГД ТВ Е-160 гКВ-ДВ ФЕВ
Длина, м 12 14 10 16,4 25,6 12,5 15,2
Масса, т 22 33 25 41 40 23 46
Тормозная мощность, тс-м/тст Время, с: 1,6 1,6 0,7 2,6 1,4 1,0 2,0
затормаживания 0,6 0,8 0,6 0,6 и 0,8 0,7
оттормаживания Допустимая скорость 0,3 0,5 0,4 0,4 1,2 0,8 0,5
входа вагонов, м/с Глубина заложения от головки 8 8,5 6 8 7 7,5 8
рельса, м 0,8 0,6 0,8 1,2 0,6 0,9 0,9
Специализированные замедлители (наиболее многочисленные и
отличающиеся своей конструкцией, принципом действия и т. д.)
получают распространение на станциях тех дорог, где наряду с сосре-
доточенным тормозным действием (в виде позиций мощных балочных
замедлителей) используются системы квазинепрерывного регулирова-
ния скорости на всем пути движения отцепов в парке (КРС). Системы
используют маломощные устройства торможения. Уклоны путей при
этом должны обеспечивать продвижение основной массы вагонов в
глубину сортировочного парка, т. е. быть для них ускоряющими.
К специализированным относятся также парковые замедлители с
резиновым рабочим органом ТГ и электродинамические (Германия),
эксплуатируемые в ограниченном количестве на некоторых станциях.
Для этих замедлителей, а также устройств Даути и ТДИ характерно
некоторое возрастание тормозного эффекта при повышении скорости
движения отцепов.
В отличие от замедлителей уровень разработки - и внедрения
других исполнительных устройств значительно ниже. Наибольший
успех достигнут в последние годы в разработке малогабаритных
вагоноосаживателей (ВО) для продвижения вагонов вдоль путей (с
канатной тягой - Германия, Швеция; работающих на принципе линей-
ного двигателя - Япония). Вагоноосаживатели с линейным двигате-
лем имеют малую движущую силу и поэтому внедряются слабо
Канатные вагоноосаживатели значительно (в 4-5 раз) мощнее и нашли
более широкое распространение, особенно на дорогах Западной Евро-
пы. Применение ВО поднимает сортировочную работу на принципиаль-
но новый уровень.
Заграждающие устройства (ЗУ) для остановки вагонов в конце
путей, в основном балочного типа, разрабатываются и внедряются на
сортировочных станциях США, Канады, ФРГ, Японии. В целом по
сравнению с замедлителями размеры внедрения ВО и ЗУ незначитель-
ны.
К числу наиболее важных из общей номенклатуры исполнитель-
ных устройств наряду с вагонными замедлителями (ВЗ) относятся
авторасцепщики (АР), вагоноосаживатели (ВО) и заграждающие уст-
ройства (ЗУ), от которых могут существенно зависеть количественные
и качественные показатели работы горок. Рациональное размещение
этих устройств (рис. 1.9) обеспечивает воздействие на вагоны на всем
пути их безопасного движения до остановки в конце сортировочного
парка.
Такие исполнительные устройства, как авторасцепщики (АР),
широкого внедрения за рубежом не получили. Во многом это объяс-
няется тем, что конструкция автосцепных приборов практически не
приспособлена к воздействию на них со стороны напольных устройств.
В целом задача создания исполнительных устройств АР остается
актуальной как для советских, так и зарубежных дорог, поскольку в
эксплуатации их пока нет.
Зарубежный опыт свидетельствует о проводимых широкомасштаб-
ных мероприятиях по модернизации, совершенствованию замедлите-
лей. В США на базе замедлителей серии М в результате увеличения
диаметров цилиндров при неизменной кинематической схеме получе-
на модернизированная модель Е-160, обладающая повышенным тор-
мозным эффектом.
Специалистами ЧСФР модернизирован замедлитель Т-50 (в цилинд-
рах установлены сдвоенные поршни). В результате сжимающее усилие
балок возросло в 1,5-1,8 раза.
В Германии модернизированы горочные замедлители ТВ' и ФЕВ,
что позволило устанавливать их также в однорельсовом исполнении
на I арковых тормозных позициях.
Во Франции на базе модернизации замедлителей Саксби получен
ряд моделей (Р73, Р78, Р83), пригодных для работы на различных
тормозных позициях. Аналогичная модернизация проведена в Поль-
ше.
Многократному совершенствованию в разных странах (в Англии,
Германии, КНР, Японии) подвергались точечные домкратовидные
горки до конца сортировочного парка:
а - вариант оборудования подгорочных путейВЗ, ВО, ЗУ; б - то жеВЗ, КРС, ЗУ
32
33
тормозные элементы Даути для систем квазинепрерывного регули*
рования скорости вагонов. На базе этих элементов созданы также
точечные замедлители-ускорители. В отличие от точечных замедлите-!
лей, не имеющих специального привода, точечные замедлители-ускоj
рители имеют привод и сложную разветвленную сеть трубопроводов
системы.
В результате модернизации удавалось повышать надежность
исполнительных устройств, улучшать показатели назначения, расши-
рять сферу применения, приводить их в соответствие с изменившими-
ся условиями работы станций.
Заслуживает внимания накопленный зарубежный опыт проведен
ния капитального ремонта горочных механизмов как эффективной
формы возмещения средств труда, а также технического обслуживав
ния в процессе эксплуатации.
В США капитальный ремонт замедлителей (один-два раза за срок
службы) осуществляют на заводах-изготовителях. В ЧСФР, Швеции это
делается в основном на станциях (с временным снятием их с путей),
причем работу выполняют специалисты заводов и фирм, поставляю-
щих технику. Техническое обслуживание устройств на горках в ряде
случаев (Германия, Швейцария) выполняется специализированным»
фирмами, широко использующими средства малой механизации,
метрологические приборы и др. Однако в большинстве случаев этг
работа возложена на эксплуатационный штат горок, имеющий необхо
димые условия и средства механизации для ее выполнения индуст
риальными методами.
Коренное отличие в организации системы технического обслужи*!
вания на зарубежных дорогах состоит в том, что вследствие меньшей
загрузки горок, наличия больших интервалов между роспусками!
возможностей приостановки их оаботы на определенное время пробле-
мы выделения необходимых по i рафику ’’окон” для ремонта замедли*!
телей практически не возникает.
В то же время из-за меньшей интенсивности износов исполнитель
ных устройств на основе широкого применения упрочняющей техно
логии (газотермического напыления, азотирования, лазерного упроч
нения деталей и др.), а также более высокого качества изготовлена
трудозатраты на обслуживание техники на большинстве зарубежны}
горок пр сравнению с нашими в 2-3 раза меньше.
2. СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
ГОРОК
2.1. Классификация горочных технических средств
К техническому оснащению сортировочных горок относятся:
путевые исполнительные средства регулирования скорости движения
отцепов; устройства и системы дистанционного и автоматизированного
управления горочными технологическими процессами; путевые
устройства установки стрелочных маршрутов, управления и контроля;
средства передачи, фиксации и воспроизведения информации; уст-
ройства радио- и проводной связи; средства транспортировки перево-
зочных документов; устройства электро-, тепло-, воздухо- и водоснаб-
жения; средства автоматической и шланговой очистки стрелок, замед-
лителей и других путевых устройств; технические средства поддержа-
ния работоспособности комплекса горочных устройств; другие посто-
вые и путевые устройства.
Основные функции
Механизация
торможения вагонов
Механизация продвижения
вагонов на путях
Автоматизация:
управление 1ТП
" ПТП
" ШТП
” стрелками
" ВО
* дптп
" ЗУ
“ скоростью соста-
ва
Контроль заполнения путей
Контроль роспуска, связь
с АСУСС
Таблица 2.1
Варианты рациональной технической оснащенности
гмм
ШТП
ПТП,
ШТП
ГСМ I ГБМ
тгп,
ПТП,
ШТП
1ТП, 1ТП,
ПТП, цтп,
ШТП ШТП,
____'ДПТП
1ТП,
ПТП,
ШТП
ГПМ
1ТП, 1ТП,
ПТП, ПТП,
ШТП, ШТП
ДПТП
во
ЗУ
во
ЗУ
Примечание. ТГП, ПТП, ШТП — первая, вторая и третья (парковая) ТП; ВО —
вагоноосаживатели; ДПТП — дополнительная парковая тормозная
позиция; ЗУ — заграждающие устройства.
34
35
В структурном отношении технические средства сортировочной
горки подразделяются на управляющую систему (средства управления
и контроля) и управляемые объекты (исполнительные устройства),
основная часть которых (путевые устройства) непосредственно взаи-
модействует с движущимися вагонами.
Тип сортировочного устройства и его техническая оснащенность
находятся в тесной взаимосвязи. Варианты механизации и автомати-
зации сортировочных горок зависят от производительности, типа
сортировочного устройства, ^других факторов. Чем выше производи-
тельность горки, тем более совершенным должно быть ее оснащение. В
табл. 2.1 приведены данные о рациональной технической оснащеннос-
ти проектируемых сортировочных горок различной мощности, где
знаком плюс отмечены основные функции управления, соответствую-
щие применяемым вариантам технической оснащенности (механиза-
ции и автоматизации) горок.
Наиболее сложными по техническому оснащению являются горки
большой и повышенной мощности.
Горки повышенной мощности, обеспечивающие параллельный
роспуск составов и наиболее высокий уровень переработки вагонопо-
токов, значительно отличаются путевым развитием, технологией
работы, организацией обслуживания устройств по сравнению с други-
ми горочными сортировочными системами. Поэтому эти горки в
первоочередном порядке оснащают наиболее современными и перс-
пективными техническими средствами и системами автоматизации.
22. Путевые средства регулирования
скорости
Вагонные замедлители. В системах регулирования скорости
движения отцепов используются преимущественно балочные вагон-
ные замедлители. В зависимости от места установки они делятся на
горочные и парковые. По типу привода замедлители подразделяются
на пневматические и пневмогидравлические К По способу создание
тормозного эффекта замедлители делятся на весовые (тип КВ-3) и
нажимные (типы КНП-5, Т-50, РНЗ-2, ВЗПГ) конструкции.
У весовых замедлителей тормозной эффект, пропорциональный
весу вагонов, создается автоматически благодаря применению спе|
циальной кинематической схемы, при которой вертикальная нагрузка
от воздействия веса входящих колес преобразуется в пропорционалы
Ное сжимающее усилие, воздействующее на боковые поверхности этих
колес и создающее тормозной эффект. Такие замедлители предпочти-
тельнее применять для установки на тех горках, где велик удельный
вес вагонов предельных весовых категорий (тяжелых и легких).
1 За рубежом (США) применяются также электрические привбрЫ замедлителей. У на4
они могут найти применение на горках малой мощности.
У нажимных замедлителей сжимающее усилие шин, пропорцио-
нальное нагрузкам вагонов на ось, создается по сигналам управляю-
щей аппаратуры в виде дискретных ступеней торможения. Каждой
ступени соответствует определенный диапазон давлений воздуха,
передаваемого непосредственно (у пневматических) или через рабочую
жидкость (у пневмогидравлических) на поршни цилиндров, всего их
четыре:I - 0,12-0,25;II - 0,3-0,42;III - 0,48-0,60;IV - более 0,60 МПа.
Выбор тормозных средств зависит от конкретных условий их
эксплуатации, температурной зоны района и других факторов, позво-
ляющих обеспечивать наилучшее соответствие фактических парамет-
ров вагонных замедлителей предъявляемым требованиям.
Одной из важнейших характеристик замедлителей является их
быстродействие. Снижение времени оттормаживания tm ведет к
пропорциональному уменьшению погрешностей в скорости выхода
Отцепов из тормозных позиций Aw» что существенно повышает
сохранность вагонного парка и грузов и поднимает производитель-
ность горок.
Учитывая кратковременность процессов торможения отцепов,
время на создание в конструкциях необходимого давления рабочего
вещества (основная часть времени затормаживания) .должно быть
минимальным, исчисляемым десятыми долями секунды. Еще более
высокие требования по быстродействию предъявляются к процессу
снижения давления рабочего вещества при оттормаживании.
Рассмотрим конструктивные особенности балочных замедлителей.
Клещевидно-весовые ’ замедлители КВ-3 имеют цельносварную
раму, на которой размещена тормозная система (неподвижная внут-
ренняя балка, поворачивающаяся вокруг оси наружная балка с под-
порной шиной). Подъем и опускание рамы выполняются вертикальны-
ми пневматическими цилиндрами, корпуса и поршни которых соеди-
нены с концами одноплечих и двуплечих рычагов. При наезде вагона
на подпорную шину, поднятую на 24 мм над головкой рельса, шина
начинает опускаться. В результате тормозные балки сближаются и
сжимают колеса с силой, в 2,4 раза превосходящей Нагрузку на эти
колеса. Каждый замедлитель КВ-3 устанавливается на фундаментные
железобетонные балки.
Клещевидно-нажимной подъемный замедлитель КНП-5 имеет две
функционально независимые системы: систему торможения, обладаю-
щую повышенным усилием нажатия за счет применения вертикальных
тормозных цилиндров увеличенного сечения; систему подъема (опус-
кания) тормозных балок, состоящую из горизонтально расположенных
цилиндров (по 12 в районах левой и правой рельсовых нитей) и соеди-
ненных с ними горизонтальных шиберов (металлических реек со
скошенными верхними поверхностями). При заполнении горизонталь-
ных цилиндров сжатым воздухом шиберы перемещаются перпендику-
лярно оси пути и с помощью скошенных поверхностей поднимают (при
падении давления в цилиндрах опускают) тормозную систему.
36
37
Замедлитель имеет следующие положения: нижнее (отторможен-
ное) и верхнее (тормозное и отторможенное). Он состоит из пяти
сочлененных звеньев, размещенных на обеих нитях рельсовой колеи1
Системы подъема и торможения этого замедлителя работают от разных!
комплектов управляющей аппаратуры, независимых друг от друга.
Замедлители КНП-5, как правило, устанавливаются на железобе-
тонные плиты, но в отдельных случаях (например, на горках малой
мощности) и на щебеночное основание. Глубина заложения КНП-5 от
уровня головки рельса (УГР) 980 мм, возвышение балок над УГР в
тормозном положении 112 мм.
Аналогичную кинематическую схему системы торможения имеет
также нажимной замедлитель Т-50, но у него нет системы подъема
тормозных балок. Поэтому его конструкция проще, но тормозная
мощность значительно меньше КНП-5. На вновь сооружаемых горках
не применяется.
Замедлитель РНЗ-2 представляет собой две независимые тормоз-
ные системы для двух нитей рельсов, монтируемые на общем шпаль-
ном основании. Каждая система, состоящая из тормозных балок с
шинами, приводных рычагов, продольной и поперечных тяг и блрка
пневматических цилиндров (с двумя поршнями различных диамет-
ров), является замкнутым в горизонтальной плоскости силовым
контуром (в виде параллелограмма), воздействующим на колеса
движущегося тормозимого вагона.
Работа тормозной системы обеспечивается использованием пнев-
матического привода. Подачу и распределение сжатого воздуха в|
пневматические цилиндры осуществляет управляющая аппаратура,
один комплект которой управляет работой органов подъема, другой -I
торможения.
При оборудовании парковых тормозных позиций замедлителе
РНЗ-2 устанавливаются на каждом пути блоками из двух-трех единиц,
управляемыми оператором паркового поста или системой автоматизи-
рованного управления. Кроме парковых позиций, эти замедлители
предназначены также для механизации любых тормозных позиций на
горках малой мощности.
Основные эксплуатационно-технические характеристики замедли-;
телей приведены в табл. 2.2, из которой видно, что наиболее мощный
ми являются замедлители КНП-5, а наиболее быстродействующими —i
РНЗ-2. Последние наиболее экономичны по энергозатратам (расход
воздуха на одно срабатывание у них в 7,5 и 9,0 раза меньше по сравнен
нию соответственно с КНП-5 и КВ-3).
Для снижения уровня шума, возникающего при оттормаживании
замедлителей в результате интенсивного выпуска отработанного
воздуха, применяются глушители, монтируемые на выходе управляю-
щей аппаратуры. Другим решением является сброс отработанного
воздуха не в атмосферу, а в проложенные под землей трубопроводы
диаметром 400-500 мм, располагаемые в зоне тормозной позиции и
имеющие выход в атмосферу за пределами этих позиций.
38
Таблица 2.2
Показатель КВ-3 КНП-5 Т-50 РНЗ-2 •
Масса (без рельсов и шпальных брусьев), т 33 34,8 20,6 6,5
Длина по балкам, м 7,6 12,5 12,5 3,6
Ширина конструкции, м 3,8 3,9 3,54 4,84
Глубина заложения от уровня головки рельса, м Расчетная погашаемая энергетическая высота 1,1 0,9 0,6 0,3
отцепов1, тс-м/тс Время, с: 1,0 и 0,6 0,35
затормаживания 1,0 0,8 0,7 0,7
оттормаживания 0,7 1,2 1,0 0,6
Допустимая скорость входа вагонов, м/с Расход свободного воздуха на одно срабатыва- 7 7 6 7
ние, м3 1.7 1,5 1>о 0,2
Тип рельса Р65 Р50 Р43 Р50
1 Принимается 80 % среднего значения при торможении полногрузных вагонов и
давлении воздуха 0,65 МПа.
Схематический разрез места установки замедлителей КВ-3, КНП-5,
Т-50 и РНЗ-2 приведен на рис. 2.1.
Подача к замедлителям воздуха необходимого давления осу-
ществляется с использованием управляющей аппаратуры (рис. 2.2),
которая должна соответствовать ряду следующих требований.
По конструктивному исполнению: содержать воздухораспредели-
тельную аппаратуру для впуска сжатого воздуха в пневмосистему
замедлителя и выпуска его в атмосферу; иметь регулятор для автома-
тического задания требуемого давления сжатого воздуха в пневмосис-
теме замедлителя; иметь приборы визуального контроля давления
сжатого воздуха в пневмосистеме замедлителя; быть малогабаритной,
удобной в эксплуатации, с наружным исполнением для работы в
диапазоне рабочих температур от минус 50 до плюс 45 °C; быть унифи-
цированной, обеспечивать возможность работы с замедлителями с
объемом пневмосети от 0,1 до 2 м3; обеспечивать не менее чем одно-
кратное резервирование (дублирование) тормозной и оттормаживаю-
щей системы воздухораспределения.
По показателям назначения и надежности: обеспечивать не менее
четырех ступеней торможения; иметь максимальное срабатывание при
включении не более 0,15 с, при отключении не более 0,06 с; обеспечи-
вать время срабатывания замедлителей при суммарном объеме ци-
линдров, равном 0,1-2,0 м, при затормаживании не более 0,8 с, при
оттормаживании не более 0,7 с (для парковых не более 0,6 с); обеспе-
чивать диапазон каждой ступени торможения до 0,1 МПа; не допускать
отклонения диапазонов ступеней торможения более ±0,02 МПа на базе
35 тыс. циклов срабатываний; иметь среднюю наработку на отказ не
менее 250 тыс, циклов, среднее время восстановления не более 30 мин.
Конструкции замедлителей северного исполнения должны проектироваться по
особым требованиям,.
Рис. 2.1. Схематический разрез
а — КВ-3; с ~ КНП-5; © — Т-50; г — РНЗ-2; / — цилиндры;
Выполнение перечисленных требований позволяет реализовать
заданные показатели назначения тормозных средств, взаимодействую-
щих с управляющей системой. В~соответствии с этими требованиями
разрабатывается новая управляющая аппаратура.
Знание весовых характеристик тормозимых отцепов позволяв!
правильно управлять работой замедлителей. Для определения нагруз-
ки от колес, отцепов на рельсовый путь используются механизмы
мостикового типа, где в качестве датчика нагрузки от каждой оси
41Г
места установки замедлителей:
3—рычаги; 3 — опоры; 4 — управляющая аппаратура
является весомер (рис. 2.3). Использование этих механизмов позво-
ляет более точно прогнозировать ходовые свойства отцепов и более
качественно тормозить их на тормозных позициях.
В качестве грузоприемного устройства использован мостик 1 из
закаленной рессорной стали, который опирается на роликовые опоры 2
и размещается параллельно рельсу 3 на месте его фрезерованной части
таким образом, что оказывается несколько выше уровня головки
рельса.
41
Рис. 2.2. Управляющая аппаратура замедлителей:
1 — электромагнит; 2 — клапан ЭПК тормозной; 3 — клапан ПК оттормаживаюхций; 4 — регу-
лятор давления; 5 — дроссель регулируемый; 6 — дроссель нерегулируемый; 7 — воздухо-
сборник
Принцип действия весомера заключается в следующем. Под
действием колес мостик своей нижней частью взаимодействует с
контактной системой 4, размещенной в коробке. При этом последова-
тельно переключаются контакты, соответствующие легкой, легкосред-
ней, средней, среднетяжелой, тяжелой и (дополнительно) особе
тяжелой весовой категории (при нагрузке на рельс от колеса более|
10,5 тс). Соответствующая информация выдается на горочный пост и
преобразуется в сигналы управления ступенями торможения замедли)
телей.
Вагоноосаживатели. Один из образцов отечественного вагонооса)
живателя, разработанного в Харьковском институте инженеров желез)
нодорожного транспорта (ХИИТе), показан на рис. 2.4. Он содержит
тележку 1, перемещающуюся тросом 2 на опорных роликах 3 по узко
колейной линии, проложенной внутри рельсового пути. Воздействие
42
Рис. 2.4. Вагоноосаживатель ХИИТа:
1 — тележка; 2 — опорный ролик; 3
—узкоколейная линия; 4 — канат; 5
— выдвижной рычаг; 4 — ролик
на колеса осуществляется выдвижными рычагами 5 с роликами 6,
Которые автоматически при движении в глубь сортировочного парка
устанавливаются в рабочее положение, а при обратном ходе склады-
ваются и выходят из взаимодействия с подвижным составом. Трос 2,
связанный с лебедкой, укладывается на блоки, установленные внутри
колеи.
Эксплуатационные характеристики разработанной конструкции
ВО оказались невысокими. Он имеет низкую скорость перемещения,
особенно при возвращении в исходное положение, и недостаточную
надежность конструкции. Не была решена задача защиты ВО от снега.
Все это не позволило довести конструкцию до промышленного внедре-
ния.
Заграждающие устройства для сортировочных парков применяют-
ся для остановки отцепа, движущегося со скоростью до 4,5 м/с. Такие
устройства должны быть элементарно простыми и недорогими, так как
г противном случае не будет экономического эффекта от их внедре-
ния.
Наиболее перспективны балочные конструкции и устройства
кареточного типа, последние способны работать в весовом режиме, т.
в. автоматически увеличивать тормозной эффект пропорционально
росту нагрузки на рельс от колес вагона.
Рассмотрим один из вариантов заграждающих устройств (рис. 2.5),
который содержит расположенные по обе стороны ходового рельса
тормозные шины 1 и размещенные через определенные интервалы
Зажимные рабочие органы в виде прикрепленных к рельсу рычагов 2.
Нижняя часть каждой пары рычагов смонтирована на одном валу с
пружиной между ними и расположена под рельсом между шпалами.
Действия заграждающего устройства заключаются в следующем.
При движении подвижного состава по пути, оборудованном устройст-
вом для остановки вагонов, колесные пары заходят в пространство
между тормозными шинами. При этом шины раздвигаются на ширину
обода колеса и рычагами сжимают пружину, чем создается тормозное
усилие. При необходимости беспрепятственного пропуска маневрово-
го состава вал приводится во вращательное движение электродвига-
телем 3 через редуктор. Регулировочная гайка 4, двигаясь по резьбе
43
Рис. 2.5. Заграждающее устройство пружинного типа
вала, упирается в нижнюю часть левого рычага, которая сжимае!
пружину. В противоположной стороне пружина через подшипниковуи
втулку и кольцеобразный выступ вала упирается в нижнюю часп|
правого рычага.
Для возвращения устройства в рабочее положение меняется
полярность на клеммах электродвигателя, вал вращается в обратнуи
сторону, на нем гайка движется в сторону левого конца вала, тем
.амым отпуская пружину. При этом тормозные шины становятся
исходное положение. Момент остановки гайки фиксируется концевым
выключателем.
В аналогичном устройстве, эксплуатируемом на сортировочный
станциях США, используется гидропривод, что позволяет уменыли11
габаритные размеры всей конструкции.
Другой*-вариант заграждающего устройства для сортировочные
парков содержит два подвижных рамных рельса, сочлененных по
торцам с рельсами того пути, где они устанавливаются. Рамные рельсы
установлены с возможностью свободного перемещения за счет прогиб!
в поперечном направлении по отношению к оси пути.
Рамные рельсы соединены между собой штангами 2 и несущи)
кожухом, причем одни концы штанг сочленены с рамными рельсам
резьбовым соединением, другие подпружинены в кожухе. Межд
штангами в кожухе помещены пневмоцилиндры, а сам кожух жестк
закреплен на лафете. На этом же лафете также жестко закреплен
упоры. Торможение подвижного состава осуществляется за счет силы
трения, возникающей между наружными поверхностями колесных пар
и шинами. Для свободного пропуска подвижного состава рамньк
рельсы выравниваются с помощью пневмоцилиндров.
Рис. 2.6. Заграждающее устройство из гибких пневматических оболочек:
1 — оболочка; 2 — пружина; 3 — поперечная подъемная балка
Плавная остановка отцепов обусловливается конструкцией
предлагаемого устройства за счет постепенного нарастания тормозя-
щих сил трения между колесами и шиной.
Заграждающее устройство с пневмоприводом для сортировочных
путей (рис. 2.6) состоит из двух оболочек, поперечной подъемной
балки и растяжек. Высота подъема балок ограничивается направляю-
щими. Контроль исходного и рабочего положений подъемной балки
осуществляется выключателем, прикрепленным к рельсу, и кронштей-
ном, прикрепленным к подъемной балке.
Каждая оболочка дополняется выпускным и впускным клапанами
и нажимными планками. Такие устройства размещаются цепочкой в
конце путей сортировочного парка на расстоянии 100-150 м от пре-
дельного столбика, чтобы погасить на этом отрезке пути энергию
движущихся вагонов. Блок устройств включается оператором. При
движении отцепа каждая ось вагона нажимает на планку впускного
клапана, сжатый воздух подается в оболочку, подъемная балка
поднимается выше головки рельса. Гребни колес набегают на концы
17538
45
44
подъемных балок, нажимают на них, оболочка сжимается, сжатьи
воздух выдавливается через открытый клапан в сеть и происходи
торможение вагона. Далее колесо нажимает на планку выпускной
клапана, последний открывается и оставшийся в оболочке возду:
выходит в атмосферу. Затем следующее колесо нажимает на планк
впускного клапана, и все операции повторяются. При работе в качест
ве заграждающего устройства тормозящая сила упора соответствуем
нагрузке на ось вагона.
Перечисленные варианты заграждающих устройств для сортира
вочных парков оценены как работоспособные, однако сложност
механической части конструкций, системы управления, трудоемкост
эксплуатации не позволяют обеспечить необходимую технико-эконо
мическую эффективность при их внедрении на станциях. Поэтом]
промышленное производство указанных устройств не организовано
Продолжается поиск более приемлемых, т. е. простых, недорогих I
надежных конструкций ЗУ.
Применение замедлителей, вагоноосаживателей и заграждающие
устройств позволяет, как свидетельствует зарубежный опыт, пол
ностью автоматизировать процесс сортировки вагонов без примене
ния ручного труда, с минимальным числом осаживаний маневров®!
локомотивом и практическим исключением повреждений вагонов ц
грузов.
Стрелочные переводы и электроприводы. Исходя из требованш
максимальной унификации верхнего строения пути на спускной
части горок разработаны и поставляются для последних стрелочньк
переводы типов Р50 и Р65 марок 1/9 и 1/6. Наиболее высокими эксплуа
тационно-техническими свойствами обладают симметричные стрелоч'
ные переводы Р65 марки 1/6 (рис. 2.7), которыми в первую очередь
оборудуют сортировочные комплексы с высоким уровнем загрузки,
т. е. горки повышеннрй и большой мощности. Применение таки>
переводов эффективно как при новом строительстве, так и при модер
низации эксплуатируемых комплексов. В то же время следует учесть,
что длина изолированного участка /из у этих переводов на 893 мМ
больше, чем у перевода Р50 марки 1/6.
Эксплуатационно-технические характеристики основных типов
стрелочных переводов приведены в табл. 2.3.
Применение крестовины марки 1/6 позволяет по сравнению с
маркой 1/9 сэкономить соответственно 13,501 и 14,519 м полезной
длины горки для стрелочных переводов Р65 и Р50. Полная однотип-
ность конструкции верхнего строения пути на спускной части горки
при использовании замедлителей КВ-3 достигается при рельсах и
стрелочных переводах типа Р65. При использовании ВЗПГ и КНП-5
унификация достигается, если применять рельсы и стрелочные пере-
воды Р50.
На сортировочных горках практически все стрелочные переводы
оборудованы электроприводами и включены в электрическую или
горочную централизацию. Применение ручных стрелок в современных
условиях эксплуатации горок недопустимо.
46
Для перевода стрелок на сортировочных горках применяются два
основных типа стрелочных электроприводов: СПГ-ЗМ и СПГБ-4М.
Г (спространение получает бесконтактный электропривод СПГБ-4М,
остальные сняты с производства. Недостатком его является то, что он
|1свэрезной.
В электроприводах СПГБ-4М вместо ранее применявшихся кон-
тактных установлены бесконтактные автопереключатели, в которых
использован индукционный (трансформаторный) принцип работы.
Такое новшество повысило срок службы автопереключателей и всего
электропривода.
Время перевода стрелки Р50, с:
марки 1/6..................................................0,55
марки 1/9..................................................0,60
Номинальное напряжение двигателя, В...........................100
Фактически подаваемое напряжение, В...........................200
Потребляемая мощность при переводе стрелки Р50, кВт:
марки 1/6..................................................0,74
марки 1/9..................................................0,78
Тяговое усилие электропривода, тс.............................0,2
Масса, Kf.....................................................170
Электропривод СПГ-ЗМ имеет аналогичные характеристики, но его
масса на 5 кг меньше.
Для очистки стрелочных переводов от снега используются автома-
гические и шланговые (ручные) пневматические устройства.
Компрессорные станции. Основное назначение таких станций,
Оборудованных компрессорными установками, - обеспечение сжатым
воздухом потребителей, располагаемых на сортировочных устройст-
вах.
К числу основных технических средств, потребляющих воздух,
относятся: пневматические и пневмогидравлические вагонные замед-
Таблица 2.3
Показатель Р65 (V6) Р65 (1/9) Р50 (1/6) Р50 (1/9)
Длина стрелочного перевода, мм 17538 31039 17 542 31061
Передний вылет рамного рельса, мм 737 2 769 741 4 327
Расстояние от переднего стыка рамного рельса 6 949 15191 6953 15459
до центра перевода, мм Расстояние от центра перевода до заднего 10563 15 848 10563 15 602
стыка крестовины, мм Время перевода стрелок электроприводом 0,60 0,65 0,55 0,60
СПГБ-4М, с Длина изолированного участка, мм 12268 15 731 11375 14413
Примечание. Радиус переводной кривой стрелочного перевода равен 200 м, а угол
Крестовины — соответственно 9°27*45 (марка 1/6) и 6°2025 (марка 1/9). Минимальное тяговое
усилие электропривода 200 кгс.
47
лители; устройства автоматической и ручной шланговой очистки
стрелок и другой путевой горочной техники; пневмоинструмент,
кузницы, пневмокрасители; пневматические почты для транспорти-
ровки документов.
На механизированных и автоматизированных сортировочных
горках эксплуатируются сотни компрессорных установок, обслужи-!
ваемых работниками дистанции сигнализации и связи. Часть горок!
(менее 10 % общего числа) обслуживается компрессорными станциями,
принадлежащими вагонному (в основном), путейскому и другиц
хозяйствам.
Компрессорные станции различной производительности имеют от 2
до 12 компрессорных установок с подачей воздуха 10-30 м3/мин.
Более 70 % компрессорных имеют 4-6 компрессорных установок.
Для них разработаны типовые проектные решения.
Применяются автономные (горочные) или объединенные (стан-
ционные) компрессорные системы. Расчетная производительность!
компрессорной, м3 /мин:
автономной (горочной):
П = <р (Р3 + ДР,) + Ри + ДРС + Рюл + Рш + Пр;
объединенной (станционной)
П = Ф (Рэ + ДР3) + Ры + ДРС + Рав.с + Дп + + "р.
где Ф — коэффициент, учитывающий динамику роста размеров переработки вагонов на
горке; Р, — средний расход воздуха на включение замедлителей; АР3 — расход воздуха на
утечки при включении замедлителей; Рм — расход воздуха на местные нужды (принимаем
ся 2 % расхода замедлителями); Д?с — утечки воздуха из воздухопроводной сети; -|
расход воздуха на автоматическую очистку стрелок; Рш — то же на шланговую очистку)
стрелок; Рдр — расход воздуха другими возможными потребителями; лр — подача резерв-
ного компрессора.
К числу других потребителей,’ подключенных к станционной
компрессорной, могут относиться вагонное и локомотивное депо (как
правило, расход воздуха ими соответственно 25 и 35 м3/мин), объекты
путевого хозяйства и т. д. Автономные компрессорные сооружают на
сортировочных горках большой и повышенной мощности. На горках
средней и малой мощности более эффективными являются объединен
ные (узловые) компрессорные. Максимальная суммарная подача все:
компрессорных установок в одном машинном зале не превосходи
180 м3/мин. При организации воздухоснабжения на горках необходим!
учитывать приоритеты, установленные для потребителей, разделив
мых в этом отношении на соответствующие категории.
Абсолютный приоритет в обеспечении сжатым воздухом пр
автономном и узловом воздухоснабжении должен предоставлять!
‘ пневматическим замедлителям как потребителям 1 категории.
К числу наиболее применяемых на горках компрессорньрс устанс
вок относятся агрегаты с подачей от 20 до 30 м^мин. На
горках малой мощности устанавливаются также стационарные комп>
рессоры с подачей 10 м3/мин.
Питание всех электродвигателей осуществляется от сети перемен-
ной' тока напряжением 380 В. Суммарная мощность потребителей
аннктроэнергии при четырех компрессорных установках, общая
Н<< (лча которых 80 м3/мин, и четырех вентиляторах охлаждения воды
нр'шышает 760 кВт, т. е. эти установки энергоемкие.
Компрессорные установки и управляющая аппаратура размещают-
«и и машинном зале (рис. 2.8), где установлены: компрессорные уста-
Иоаки, вырабатывающие сжатый воздух; насосы для охлаждения
Компрессоров, нагревающихся во время работы; распределительные
'inn ы с приборами и др.
Снаружи размещаются большие и малые воздухосборники.
Характеристика наиболее распространенных компрессорных
। линий для сортировочных горок на 4 и 6 компрессорных установок;
Количество компрессорных установок............... 4 6 б
Суммарная подача, м /мин ........................ 80- 120 180
Мощность электродвигателя, кВт......................
Л»ина машинного зала, м.............................
125 125 200
24 30 30
Все машинные залы компрессорных станций имеют ширину 12 м и
месту 6 м. __________
Техническая характеристика компрессорных установок
Тип компрессорных установок ...............
Подача воздуха, м3/мин.....................
Потребляемая мощность, кВт.................
Температура воздуха после холодильника, °C,
не выше....................................
Масса (с электродвигателем), кг...........
ВПЗ-20/9ВП2-10/9 305ВП-30/8
22 11 30
125 75 159
00 60 60
3740 2300 3770
Рис. 2.8. Поперечный разрез машинного зала компрессорной:
I возбудительный агрегат; 2 — кран-балка; 3 — щит управления и автоматической аварийной защи-
ти; 4 — компрессор; 5 — холодильник концевой; 6 — фильтр воздуха; 7 — площадка для обслужива-
ния фильтра; 4 — воздухосборник; 9 — глушитель шума
48
49
Горочные компрессорные установки (всего их более 20 типов)
обеспечивают сжатие воздуха до 0,8 МПа. Средняя производительность
компрессорных станций на горках с двумя ТП 83 м3/мин, с тремя - 127
м3/мин, а в целом по сети дорог - около 100 мэ/мин. На работу тормоз-
ных средств затрачивается более 70 % вырабатываемого воздуха, на
обдувку стрелок - около 8 %.
Наряду со стационарными в отдельных случаях на горках малой
мощности при незначительной (до 500 вагонов/сут) переработке ваго-
нов и использовании замедлителей РНЗ-2 допускается временное
применение передвижных компрессорных установок на 5-7 м3/мин,
размещаемых в крытых помещениях.
Характеристики наиболее распространенных передвижных комп-
рессорных установок малой мощности, обеспечивающих сжатие
воздуха до 0,7 МПа:
Тип компрессорных установок
Подача воздуха, ьг/мин....
Потребляемая мощность, кВт.
Напряжение, В.............
Масса, ...................
ПКС-5,25 ПКС-3,5 ПКС-5,25 ПК-5,25
5,25 3,5 5,25 5,25
35 23 35 35
. 380/220 380/220 - 380/220
1,3 1,1 1,4 0,3
Ресурс до ремонта перечисленных компрессорных установок
8 тыс. ч.
На горках должны предусматриваться меры по снижению числа
соединений трубопроводов, применению эффективных уплотнителей
(в том числе анаэробных), рациональной прокладки трубопроводов.
Здание компрессорной располагают возможно ближе к месту
максимального потребления сжатого воздуха с учетом наименьшего
воздействия шума и вибраций на эксплуатационный штат горки, а
также на жителей близко расположенной жилой застройки, поскольку
компрессорные являются источником повышенного производственно-
го шума, возникающего в месте установки и работы компрессоров и в
зоне всасывания воздуха.
В качестве основных технических средств для снижения уровня
шума от компрессорных предусматривается использование индиви-
дуальных глушителей, обеспечивающих понижение звукового давле-
ния со 105 до 80-85 дБ. Для снижения шума и улучшения эстетичес-
ких показателей в районе размещения компрессорных предусматри-
вается также создание защитной зоны из деревьев и кустарников. При
этом должна обеспечиваться возможность погрузки, выгрузки и
складирования в районе компрессорных оборудования и запасных
частей, а также соблюдение мер пожарной безопасности.
Охлаждение оборотной воды, необходимой для работы компрессо-
ров, осуществляется с использованием водяных градирен типа ГПВ
(пленочных вентиляторов) и в отдельных случаях аппаратов воздуш-
ного охлаждения АВГ.
Управление операциями включения и выключения компрессор-
ных установок осуществляется повсеместно вручную со щита управ-
50
ления, устанавливаемого возле каждой из них (см. рис. 2.8). Такой
способ имеет ряд серьезных недостатков, так как влияние субъектив-
ных факторов на поведение машинистов компрессорных станций
приводит иногда к нарушениям и отступлениям от оптимального
режима работы системы воздухоснабжения. Это отражается на сниже-
нии качества работы тормозных механизмов, ухудшает показатели
системы регулирования скорости движущихся отцепов и является
дополнительным источником их повреждений. В структурной схеме
компрессорной станции с ручным управлением не предусмотрен
подогрев воздухосборников и воздухоохладителей. Замерзание
конденсата в этих агрегатах в зимнее время может приводить к оста-
новке компрессоров, нарушению процесса расформирования составов.
В связи с изложенным разработана и внедряется система автомати-
зированного управления компрессорными установками. Ее задачей
является освобождение от выполнения рутинных операций, исключе-
ние ошибок при ручном контроле, поддержание необходимого давле-
ния воздуха, проведение операций продувки воздухосборников,
воздухе- и маслоотделителей и холодильников при включении систе-
мы водяного или воздушного охлаждения, фиксации моментов откло-
нения от требуемого давления водяного потока и т. д.
Поскольку все основные операции управления и контроля работы
компрессорными установками автоматизированы, работа осуществ-
ляется в режиме, приближенном к оптимальному.
В комплект автоматизированного управления компрессорной
станцией из четырех агрегатов общей производительностью 80 ьг/мин
входят следующие устройства: пульт управления; распределительная
стойка; устройство управления компрессорами, обогревом и продув-
кой воздухосборников, а также градирней, насосами и вентиляторами;
устройство контроля, стойки распределителей и пульта управления;
комплект силовых и сигнальных кабелей.
Система автоматизации компрессорной станции позволяет исклю-
чить ручное включение и отключение каждого компрессора, электро-
двигателей охлаждения, вентиляторов системы охлаждения, продувки
воздухосборников и воздухоохладителей; обеспечивает давление
воздуха в пневматической сети от (0,б5±0,02) до (0,78±0,02) МПа;
поддерживает температуру воды в системе охлаждения компрессора
от (27±2) до (38±2) ’С; обеспечивает продувку воздухосборников и
коллекторов холодильников.
Система имеет аварийную световую и звуковую сигнализацию на
случай отсутствия давления воды в системе охлаждения, снижения
ниже нормы давления масла и воздуха, повышения выше нормы
температуры воздуха I и II ступеней.
Наработка на отказ системы составляет не менее 12 тыс. ч, средний
ресурс до списания 8 лет.
Рабочее место машиниста компрессорной, как правило, должно
быть в отдельном звукоизолированном помещении, оборудованном
пультом дистанционного управления компрессорами, устройствами
51
автоматического пуска, остановки компрессоров и учета их работы,
светового и звукового контроля, телефонной связью с дежурным по
горке и т. д. Это место должно позволять по возможности осуществ-
лять визуальный обзор этого помещения.
При условии обустройства автоматизированного рабочего места
машиниста компрессорной допускается организация дежурства только
в дневное время с возложением обязанностей контроля за их работой
в остальной период времени на дежурных электромехаников горки
(по аналогии с системой обслуживания вагонных замедлителей).
Горочная воздухопроводная сеть, подключаемая к компрессор-
ной, сооружается наземной (с укладкой на низких железобетонных
опорах), подземной и комбинированной.
В состав типовой воздухопроводной сети сортировочных горок
входят трубопроводы, их арматура, воздухоохладители, колодцы,
водоотделители, воздухосборники, компенсаторы, фундаменты и
опоры для элементов воздухопровода, детали заземления.
Диаметр трубопроводов зависит от расхода воздуха в единицу
времени и допустимого перепада давленйя сжатого воздуха от места
производства до зоны потребления.
Для подвода сжатого воздуха от магистрали к пневматическим
замедлителям прокладывается трубопровод с условным проходом 80
мм. К потребителям первой категории воздух подается не менее чем
по двум путям за счет резервного кольцевания воздухопровода.
При наземной прокладке воздухопровода расстояние между
опорами принимается не более: 8 м при условном проходе 100 мм; 12 м
при условном проходе 150 мм; 15 м при условном проходе 200 мм; 17 м
при условном проходе 250 мм.
Устройства для расцепления вагонов. Обеспечить комплексную
механизацию и автоматизацию сортировочного процесса на горках
можно только при условии устранения ручного труда составителей-
расцепщиков. Их работа не позволяет в современных условиях под-
нять скорость роспуска составов выше 6-7 км/ч, является источником
производственного травматизма.
Существующая конструкция автосцепного механизма слабо
приспособлена для нормального воздействия с напольными устройст-
вами расцепления, что сильно затрудняет решение проблемы автома-
тического расцепления вагонов.
Разработка^ средств автоматического расцепления ведется в
направлениях: создания напольных устройств, взаимодействующих с
частями автосцепки (например, с рукояткой расцепного механизма
или сектором валика подъемника) без какого-либо изменения конст-
рукции последней (напольный вариант); разработки напольных уст-
ройств расцепления с одновременным изменением некоторых деталей
автосцепки вагонов; это позволяет существенно упростить конструк-
цию авторасцепщика, резко повысить надежность и технологичность
работы пары "напольный авторасцепщик - автосцепка вагонов”
(комбинированный вариант).
52
Работа над конструкциями авторасцепщиков и анализ выполняе-
мых ими функций показали, что принципиально процесс взаимодейст-
вия авторасцепщика с вагоном может осуществляться: методом
импульсного взаимодействия авторасцепщика, смонтированного на
неподвижной раме, на автосцепку вагона; воздействием авторасцеп-
щика на автосцепку при синхронном совместном перемещении его с
вагоном на некотором фиксированном участке пути; при этом рама
авторасцепщика проектируется подвижной, что позволяет удлинить
во времени процесс взаимодействия рабочего органа авторясцепщика
и деталей автосцепки.
При неподвижной раме устройства импульсного воздействия
должны обладать высоким быстродействием, что реализовать в эксп-
луатационных условиях крайне затруднительно. Одна, из конструкций
авторасцепщика такого принципа действия предложена специалиста-
ми Свердловской дороги. Она содержит специальную S-образную
шину, один конец которой шарнирно закреплен на неподвижной оси,
смонтированной на уровне подошвы рельсов. Шина располагается
вдоль пути с наружной стороны рельсов, приводится в действие
электромагнитным приводом и при подаче команды воздействует на
конец рукоятки расцепного механизма вагона. При этом конец рукоят-
ки сначала приподнимается, а затем при движении вагона она повора-
чивается, скользя по фасонному профилю шины. В результате повора-
чивается валик подъемника и автосцепки соседних вагонов разъеди-
няются. Авторасцепщик может приводиться в действие как автомати-
чески, так и с помощью системы ручного дистанционного управления.
Внедрение указанной конструкции сдерживается из-за ограничен-
ной сферы свободного воздействия на рукоятки у некоторых вагонов
(наличия лесенок у полувагонов и др.), плохого состояния отдельных
деталей автосцепного механизма (например, наличия оборванных
цепочек между сектором валика подъемника и рукояткой) и по
другим причинам.
Аналогичный принцип действия имеют напольные авторасцепщи-
ки, расцепной механизм которых воздействует не на рукоятку, а на
сектор валика подъемника. При этом неисправности рукоятки или
цепочки не мешают производить расцепление вагонов. Но осуществить
процесс отыскания и импульсивного воздействия на сектор валика
подъемника и поворота его на угол не менее 105* значительно сложнее,
чем в предыдущем варианте, поэтому работоспособных конструкций
создать не удалось.
В связи с этим в разработанных эксплуатационно-технических
требованиях к перспективному авторасцепщику и системе управления
предусматривается: наличие, как правило, подвижной рамы авторас-
йепщика для обеспечения возможности синхронного перемещения
механизма авторасцепщика и вагона;‘обеспечение расцепления соста-
вов при скорости роспуска до 12 км/ч; соответствие требованиям
габарита приближения строений ГОСТ 9238— 83; ориентация преиму-
щественно на подвагонный вариант размещения и работы авторасцеп-
53
щика; обеспечение одновременного воздействия на расцепные механиз-
мы обеих автосцепок вагонов; проведение рациональной модерниза-
ции наружных деталей автосцепки (например, путем некоторого
изменения геометрической формы сектора валика подъемника или
другим способом) для обеспечения лучшего взаимодействия с ними
напольного авторасцепщика.
Последнее требование, как показывает анализ, весьма эффектив-
но, так как оно открывает реальные возможности комплексного
решения задачи автоматизации расцепления в короткие сроки и на
высоком техническом уровне.
В авторасцепщике с модернизированным элементом расцепного
механизма предусматривается сооружение на каждом вагоне дополни-
тельного звена (дублирующего имеющийся в настоящее время меха-
низм расцепки в виде рукоятки и цепочки). Предложено параллельно
существующему механизму установить дополнительное звено в виде
гибкого троса в Г-образной трубе, один конец которого соединяется с
сектором подъемника, а другой выведен наружу в виде металличес-
кого поршня, перемещающегося поперек оси пути. Труба крепится к
раме вагона. Поршень выполняет функцию сердечника и взаимодейст-
вует с развернутым электромагнитом длиной около 1,5 м (по внешне-
му виду аналогичному тормозным электромагнитам, установленным
на трамваях чехо-словацкого производства).
Электромагниты устанавливаются вдоль пути в местах расцепле-
ния на уровне поршней (сердечников) и под некоторым углом к оси
пути, причем выходная часть электромагнита удалена от оси пути
дальше примерно на 150 мм. При подаче напряжения на электромагнит
сердечник приближающегося вагона прижимается к нему в его вход-
ной части и затем скользит по наклонной плоскости, удаляясь от оси
пути и вытягивая цепочку. Цепочка противоположным концом пово-
рачивает валик подъемника и в результате вагоны расцепляются.
После прохода зоны электромагнита сердечник вместе с валиком
подъемника вагона возвращается в исходное положение, а электропи-
тание магнита отключается до начала нового расцепления.
Пример авторасцепщика подвагонного типа, осуществляющего
расцепление вагонов (без изменения конструкции элементов авто-
сцепки) в процессе синхронного его перемещения с вагоном, приведен]
на рис. 2.9.
Здесь имеется подвижная тележка 3 с внешним приводом 4, на
которой смонтирован поднимающийся на вертикальном кронштейне 1
расцепной механизм 2 В нужный момент механизм приходит в жест-
кое взаимодействие с корпусом автосцепки и сектором валика
подъемника, поворачивая его на требуемый угол. При внешней своей
простоте конструкция получается в действительности настолько
сложной, что является по существу многофункциональным роботом
напольного исполнения с множеством последовательных перемеще-
ний, выполняемых при подходе, расцеплении вагонов и последующеь
возвращении его в исходное положение. Особенно трудно осуществить
54
каорне
Рис. 2.9. Тележечный авторасцепщик
операцию поиска сектора валика подъемника и точно воздействовать
на него.
Рассмотренное и другие подобные подвагонные устройства будут
существенно проще и надежней в работе, если незначительно изменить
конструкцию только одной детали, а именно валика, в направлении
упрощения его взаимодействия с расцепным напольным механизмом.
Представляется, что только такое комплексное (комбинированное)
решение позволит в перспективе полностью перейти от ручного на
эффективное автоматизированное расцепление вагонов, спускаемых с
горок.
Пневмопочты. Для транспортировки в пределах станции перево-
зочных документов проектируются автономные (с воздуходувными
агрегатами) пневматические почты. В среднем на каждой станции
сооружается по четыре линии таких Почт.
Рис. 2.10. Размещение приемо-отправочных станций пневмопочты:
МП — почта парка прибытия; ПО — почта парка отправления; а, в — станции односторонние; б
станция двусторонняя
55
Перемещение документов осуществляется с использованием
пластмассовых патронов. Для отправки патронов по концам транспор-
тирующего трубопровода устраивают приемо-отправочные станции,
габаритные размеры которых 850x500x1420 мм, масса 350 кг. Пе д
приемо-отправочной станцией со стороны двери, а также между двумя
станциями со стороны дверей должно быть свободное пространство не
менее 1400 мм.
При устройстве приемо-отправочной станции рядом с подъемни-
ком необходимо выдержать расстояние от боковой поверхности
подъемника до приемо-отправочной станции не менее 800 мм или
обеспечить проход к подъемнику за приемо-отправочной станцией.
Наиболее распространенные схемы размещения приемо-отправоч-
ных станций при последовательном, последовательно-параллельном и
параллельном расположении парков приема, сортировки и отправле-
ния показаны на рис. 2.10.
Воздуходувные агрегаты автономных пневмопочт являются
источником сжатого воздуха и устанавливаются в специальном мало-
габаритном здании.
Пневмопочтой предусматривается применение воздуходувных,
агрегатов РГН-1200 и 1А-24-30-2А.
Техническая характеристика воздуходувных агрегатов
Тип воздуходувных агрегатов....................... РГН-1200 1А-24-30-2А
я
Подача воздуха, м /мин................................. 10 11
Давление воздуха, МПа:
всасывания............................................ 0,10 0,10
нагнетания........................................ 0,13 0,13
Потребляемая мощность, кВт ........................... 11,5 7,3
Масса агрегата (с электродвигателем), кг.............. 662 265
Мощность электродвигателя, кВт......................... 17 7,5
Для очистки всасываемого воздуха от механических примесей
используют ячейковые унифицированные фильтры, которые изготов-
ляются индивидуально.
Для транспортирующего трубопровода применяются трубы с
наружным диаметром 159 мм и толщиной стенки 5 мм. Его прокладка
может осуществляться двумя способами: наземным (на низких бетон-
ных опорах) и подземным (в траншеях). Наиболее надежна, ремонто-
пригодна и удобна в эксплуатации наземная прокладка трубопровода.
Повороты трассы транспортирующего трубопровода в вертикаль-
ной и горизонтальной плоскостях должны выполняться с использова-
нием стандартных колен, имеющих углы поворота 90, 60, 45, 30*, 22°3(?
и изготавливаемых в заводских условиях.
При подземной прокладке транспортирующий трубопровод укла-
дывается в траншее на песчаную или иную постель толщиной не менее
50 мм. Переход под путями осуществляется в кожухе из стальных труб
с наружным диаметром 402 мм.
56
Знание воздуходувных агрегатов на 2-4 комплекта размещают на
!•*<. юянии 15-50 м от станций пневмопочты для уменьшения отрица-
। • Hi.иого влияния на работников горки шумов и вибраций. Монтаж
ухопроводной сети в здании выполняется трубами диаметром
2.3. Технические средства управления
горочными механизмами
Повышение эффективности работы горочных механизмов и других
типических средств достигается при внедрении системы автоматиза
ими, охватывающей следующие процессы: контроля и управления
пршрутами скатывания отцепов; контроля и управления замедлите-
(мми тормозных позиций при регулировании скорости скатывающихся
.. щспов; контроля и управления надвигом и роспуском составов,
перемещением вагонов на сортировочных путях и др.
Взаимосвязанная совокупность технологического оборудования
льекта автоматизации, технических, программных и информацион-
иих средств, предназначенных для выполнения установленных
функций, представляет собой автоматизированную систему управле-
ния технологическим процессом (АСУ ТП) расформирования составов
нп сортировочных горках, содержащую четыре основные автоматизи-
рованные подсистемы: управления маршрутами скатывания отцепов и
контроля маневровых передвижений; управления скоростью отцепов,
скатывающихся с горки; управления скоростью состава при надвиге и
!юспуске; управления перемещением вагонов на сортировочных путях
в системах принудительного регулирования скорости движения
отцепов).
Все автоматизируемые средства механизации должны по своим
жсплуатационно-техническим параметрам соответствовать требова-
ниям технических условий, а их техническое содержание отвечать
требованиям нормативных документов, регламентирующих условия
их эксплуатации.
Профиль спускной части и подгорочных путей должен учитывать
используемый вариант регулирования скорости скатывания вагонов:
прицельное торможение на одной парковой тормозной позиции;
прицельное торможение на двух парковых позициях; прицельное
торможение на одной или двух парковых тормозных позициях и
принудительное перемещение вагонов в глубину подгорочного парка.
Автоматизация может накладываться на сортировочную горку
существующей конструкции, если элементы ее профиля и плана
соответствуют требованиям действующих нормативов проектирова-
ния сортировочных устройств.
Включение средств автоматизации в эксплуатацию и их последую-
щее использование допустимы лишь при полной готовности к этому
объекта автоматизации (плана? профиля путей и т. д.), что должно
удостоверяться соответствующими актами.
57
С целью ускорения использования средств автоматизации допус-
кается в отдельных случаях поэтапный ввод в эксплуатацию отделы
ных подсистем АСУ ТП расформирования составов.
Проектируемые и эксплуатируемые устройства и системы автомж
тического управления различными технологическими процессами на
сортировочных комплексах основаны на широком использование
средств вычислительной техники.
В соответствии с конкретными решаемыми задачами применяемый
в сортировочном процессе средства вычислительной техники делятся
на две основные группы: предназначенные для решения технологичес-
ких задач планирования и управления на уровне станции; предназна*
ченные для решения задач управления конкретными технологическч
ми процессами.
К первой группе относятся: микро- и мини-ЭВМ разных типов (по
1-6 комплектов на объект); персональные ЭВМ разных типов. Такие
ЭВМ используются также при проектировании автоматизированным
рабочих мест.
Ко второй группе относятся микропроцессорные вычислительные
комплексы, построенные, например, на базе КТС ЛИУС-2 или других
средств.
Применение современной быстродействующей электронно-вычиа
лительной техники является необходимым условием реализации
высоких эксплуатационно-технических требований, предъявляемых 4
проектируемым сортировочным устройствам практически любо!
мощности.
Одной из применяемых систем является АСУ ТП, базирующаяся на
применении унифицированного комплекса горочного микропроцея
сорного (УКГМ), ориентированного на управление тремя ормозным]
позициями: двумя горочными и одной парковой.
Основные функции комплекса: формирование программы роспуи
ка, контроль разделения составов на отцепы, управление маршрутами
их движения, регулирование скорости движения отцепов, контроль
результатов роспуска и диагностика работы устройств комплекса.
Технические средства АСУ ТП на базе УКГМ содержат постовое
напольное оборудование. В состав постового оборудования входи)
комплекс технических средств УКГМ: управляющий вычислительны!
комплекс (УВК); стойка преобразователей сигналов от путевых датч*
ков; оперативно-диспетчерское оборудование, включая основной и
резервный пульты операторов, несколько черно-белых и один цветной
графические терминалы, телетайпы и т. д.
Управляющий вычислительный комплекс (УВК) состоит из набора
функционально и конструктивно законченных устройств, выполнен»
ных на базе микропроцессорных технических средств диспетчериза»
ции, автоматизации и телемеханики МИКРОДАТ.
Комплекс УКГМ совместно с напольным оборудованием относите!
к классу децентрализованных АСУ технологическими процессами
(АСУ ТП). В его состав входят три подсистемы, каждая из которых
.58
реализуется на базе трех-четырех микропроцессорных блоков и
помещается в пределах одной стойки.
В системе предусмотрено ведение протокола основных результа-
МВ работы с выдачей их на печать.
Варианты комплекса УКГМ предусматривают разное исполнение
инн сортировочных горок: повышенной (большой) мощности; средней
мощности. Стоимость системы (без учета стоимости замедлителей)
и» ходится в пределах 400-500 тыс. р. на одну горку.
Наряду с указанной выше АСУ ТП разработана автоматизирован-
ная система управления расформированием составов на горке типа
АСУ-РСГ, которая по своей структуре относится к классу централизо-
ванных АСУ ТП. В ней предусмотрено регулирование скорости движе-
ния отцепов с горки, задание скорости роспуска составов и управле-
• ие маршрутами движения отцепов.
Технические средства системы подразделяются на путевые (тор-
мозные средства, рельсовые цепи, весомеры, измерители скорости,
устройства контроля заполнения путей, датчики счета осей) и посто-
вые (УВК, пульты, телетайпы, терминалы, средства связи и т. д.).
Управляющий вычислительный комплекс (УВК) включает в себя
лиа двухпроцессорных комплекса мини-ЭВМ.
Исходная информация для функционирования АСУ РСГ поступает
Ц АСУ сортировочной станции (АСУ СС) и датчиков контроля факти-
ческого процесса роспуска.
Предусматривается разработка новой АСУ ТП горки с использова-
нием дополнительной парковой тормозной позиции ДПТП, вагонооса-
ивателей и подсистемы автоматизированного управления скоростью
состава при надвиге и роспуске.
Для автоматизации управления маршрутами движения отцепов и
маневровых локомотивов на сортировочной горке предназначена
система АСУ МД, основанная на использовании микропроцессорной
ехники. Она увязана с системой АСУ СС и охватывает зоны сортиро-
ночной горки от парка приема до конца подгорочных путей.
Система обеспечивает следующие функции: информационный
обмен с АСУ СС (формирование и фиксирование информационных
Макетов распускаемых составов, регистрация введенных изменений,
формирование и передача информации о результатах роспуска); подго-
товка к роспуску (ввод макетов составов, корректировка и гашение
признаков отцепов, подготовка программы и предварительный пере-
вод стрелок, прогон тестовых и диагностических программ); контроль
расцепления отцепов; контроль передвижений (счет осей и фиксация
Направления движения с выявлением признаков подвижного состава);
управление переводом стрелок (выполнение всех управляющих и
контрольных операций); планирование и осуществление осаживания
пагонов в процессе роспуска состава.
Комплекс АСУ МД (ее структурная схема показана на рис. 2.11)
функционирует на принципах децентрализации управления техноло-
гическими операциями и располагается в здании станционного техно-
59
логического центра (СТЦ). Аппаратура низовой автоматики связана
кашлами управления со стрелочными электроприводами СП, светофо-
рам# О, указателями числа вагонов в отцепе У, напольными датчика-
ми счета осей Д рельсовыми цепями РЦи др.
J состав УВК входят узлы оперативно-диспетчерского оборудова-
ния ОДО (видеотерминалы, печатающие устройства ТА), устройства
внешней памяти на гибких магнитных дисках в комплексе ЭВМ, часть
устрзйств увязки с низовой автоматикой НА. В системе предусмотрено
ведение протокола результатов исполненной работы. Применение АСУ
МД ? сочетании с системами автоматического регулирования скорости
движения отцепов обеспечивает более высокий уровень управления
горсчными процессами и является прогрессивным техническим
решением.
’азмещение путевых устройств автоматики и механики сортиро-
вочных горок производится в основном в соответствии с типовыми
пробными решениями. Оно не накладывает, как правило, допол-
нительных требований на путевое развитие и профиль горок. Однако
припроектировании новой системы горочной автоматической центра-
лизации, при использовании замедлителей КНП-5 на ГГП и размещении
за этой позицией головной стрелки, для установки педалей устройства
конфоля головной зоны необходимо обеспечить между концом
зам<Длителей и остряками этой стрелки расстояние не менее 7,3 м.
Выг^т рельса из замедлителя в сторону головной стрелки необходимо
увеличить до 1,3 м.
Тримеры размещения вагонных замедлителей КВ-3, КНП-5 и РНЗ-2
приведены на рис. 2.12.
Осветители и фотодатчики фотоэлектрических устройств (ФЭУ)
расголагаются у пути в соответствии со схемами установки, указан-
но
Рис. 2.12. Размещение замедлителей: а - КВ-3; б — КНП-5; в - РНЗ-2
61
Продолжение рис. Ill
ними в типовых решениях МГ-27 ’’Фотоэлектрическое устройство для
защиты централизованных стрелок от перевода под движущимися
вагонами”.
Скоростемеры (радиолокационные индикаторы скорости) устанав-
ливаются на опорах внутри рельсового пути.
В некоторых системах автоматизации процесса роспуска составов
предусматривается устройство на путях измерительных участков.
Измерительный участок на спускной части горки длиной 12 м разме-
щается перед ГГП (рис. 2.13, о) на прямом участке с однообразной
крутизной уклона. На нем монтируются три педали через 5,5 м друг от
друга. Такой же участок длиной 15 м должен быть предусмотрен также
перед ним для размещения одного вагона. Если внедряется система
автоматизации прицельного регулирования скорости скатывания на
сортировочных путях, то сопротивление движению отцепов целесооб-
разно измерять в зонах, которые максимально приближены к участка^
регулирования для обеспечения допускаемой скорости соударения
отцепов при минимальных окнах. При этом возможны два альтерна-
тивных варианта.
Первый вариант предусматривает размещение измерительных
участков в начале сортировочных путей перед парковой тормозной
позицией ШТП (рис. 2.13,6). При этом первый датчик (педаль) измери-
тельного участка размещается на расстоянии 15 м от конца кривой,
последний - на расстоянии / = 10fM от начала ШТП, где ta3 - суммарное
время быстродействия средств горочный автоматики и замедлителей
ШТП, с.
62
Рис. 2.13. Размещение измерительных участков на сортировочной горке:
4 — передИП; S — передни иШТП; в — перед 1ТП и ПТП; ВУ — весомерный участок; ИЗУ — измери-
тельный участок; ВМ — весомер
Длина измерительного участка 1И, и величина быстродействия
определяются из технической документации на систему автоматичес-
кого регулирования скорости скатывания отцепов и замедлители.
Таким образом, начало ШТП размещается от конца кривой на сортиро-
вочном пути на расстоянии 15 + /иэ + I, м. В целях удобства эксплуата-
ции и управления замедлители ШТП на каждом пучке сортировоч-
ных путей рекомендуется устанавливать в одном створе. Начало ШТП
на пучке выбирают по наиболее удаленному в глубь сортировочного
парка концу кривой.
63
Второй вариант (рис. 2.13, в) предусматривает размещение, кроме
ШТП, еще дополнительной парковой тормозной позиции ДПТП, начало
которой на расстоянии до 150 м от конца ШТП, а в зоне между ШТП и
ДПТП находится измерительный участок. Его длина определяется
документацией на систему автоматического регулирования, а послед-
ний датчик (педаль) должен находиться на расстоянии I, которое
определяется по приведенной выше формуле.
В первом варианте по сравнению со вторым сокращается полезная
длина пути. При втором варианте обеспечивается достаточно полное
использование сортировочных путей для накопления составов, однако
дополнительно требуется применение замедлителей на каждом сорти-
ровочном пути. В то же время во втором варианте достигается сокра-
щение повреждений вагонов и грузов, а также уменьшение ’’окон” на
путях. Применение второго варианта может быть особенно эффектив-
ным на горках большой и повышенной мощности.
3. НАДЕЖНОСТЬ ГОРОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ
3.1. Влияние надежности технических средств
на переработку вагонопотоков
Сортировочную горку и станцию в целом можно рассматривать как
технологическую систему, в которой для каждой из выполняемых
техническими средствами и технологическими операциями функций
могут быть определены показатели надежности.
Наиболее часто в качестве отказа в работе станции принимается
обобщенное событие, заключающееся в невозможности принять
очередной поезд из-за отсутствия свободных путей (при вероятности
безотказной работы Р1Н). Однако такой подход имеет прежде всего
технологический аспект и не отражает возможности непринятия
поездов вследствие отказов технического характера.
Станция может быть представлена как комплекс взаимосвязанных
подсистем (объектов), соединенных технологией переработки вагоно-
потока на критическом пути в цепь связанных последовательных
элементов. Любой из объектов является потенциальным источником
технических отказов.
Вспомогательные операции выполняются параллельно основному
процессу и при их перерывах заметного влияния на ход поточной
переработки не происходит. К числу лимитирующих операций, лежа-
щих на основном (критическом) пути и соответствующих им потен-
циальных источников отказов технических средств (вероятность их
безотказной работы Рт), можно отнести следующие.
64
В зоне надвига составов на горку (НС): невозможность надвига
из-за отказов (на маршруте следования) путевых технических средств;
выход из строя маневрового локомотива; отказ маневровой радиосвя-
зи. Другие факторы (неготовность состава к надвигу вследствие
невыполнения нормативов осмотра, отсутствие свободного маршрута
для надвига и т. д.)> препятствующие процессу надвига, имеют техно-
логический аспект.
В зоне горки и накопления отцепов (ВГ): неисправность раздели-
тельных стрелок, замедлителей; повреждение устройств дистанцион-
ного и автоматического управления (ЭЦ, ГАЦ, АЗСР и др.); нарушение
работоспособности устройств электро- и воздухоснабжения; маневро-
вых локомотивов; возникновение нерасцепов в составе и т. д. Очевид-
но, что источников технических отказов здесь существенно больше,
так как задействовано много исполнительных и других технических
средств. Технологических отказов (переполнение сортировочных
путей и отсутствие свободных проходов, необходимость перехода с
роспуска на осаживание или остановку для передачи в обход вершины
горки отдельных категорий подвижного состава, выполнение опера-
тивных маневров в ходе роспуска и т. д.) на горке также больше, чем в
других зонах.
Аналогично проанализированы парки приема (ПП), районы форми-
рования (ФП) и парки отправления (ПО) поездов.
В некоторых из этих зон (например, на вершине горки с одним
спускным или одним путем надвига) технические и технологические
элементы являются, как правило, последовательно соединенными, в
других комбинируются элементы, соединенные последовательно-па-
раллельно. Наиболее отрицательное влияние отказы техники оказы-
вают в зонах с практически полностью последовательным расположе-
нием элементов.
Вероятность безотказной работы рассматриваемых зон по техни-
ческим элементам можно представить по такой схеме
рот=(Л?+ %®
- ^тМ^?+ ^т°- ВДЭ е-Ч
rnePij с индексами ПП^ ПП, НС, ВГ, ФП, ПО, ПО — вероятность безотказной работы техни-
ческих элементов системы в основной цепи приема (ПП^, обработки (ПП), надвига (НС),
роспуска (ВГ), формирования (ФП), подготовки к отправлению (ПО) н отправления (По5
составов;?2т ~ то же параллельной цепи; А.от - интегрированный параметр потока отказов
технических средств на станции:
1 -l™”. лПП «нс. ,вг . лфп. .по. .по'
Лот Лот * "•от + Л0Т + л.от + Л.51 + Л.от + Л.от,
Хот с индексами ПП, ПП, НС, ВГ, ФП, ПО, ПО' — параметры потока отказов технических
элементов в соответствующих зонах.
Схема (рис. 3.1) достаточно полно охватывает все многообразие
состояний рассматриваемого объекта Анализ приведенной структуры
Ь5
Рис. 3.1. Структурная схема соединений технических и технологических элементов:
Р;тн и ^2тн с верхними индексами — вероятности безотказного выполнения соответствующей техно-
логической операции
технических средств показывает, что с учетом фактора перерабаты-
вающей способности центральным лимитирующим элементом системы
являются сортировочные горки, особенно с малой степенью маневрен-
ности на надвижной и спускной частях.
Перерабатывающая способность сортировочной горки в составах за
сутки
grop • MW ~ Е 1по?т
"с trop Нпов (1 * Prop) *
где аГОр - коэффициент, учитывающий враждебные передвижения (0,97); £ |по£т ~ время
занятия горки постоянными операциями, в том числе текущим обслуживанием и ремон-
том горочных устройств, мин; цпов — коэффициент повторной сортировки (1,05); trop —
горочный технологический интервал, мин; ргор - коэффициент^ учитывающий отказы
устройств.
Из формулы видно, что важным фактором повышения перерабаты-
вающей способности горок является уменьшение значений Ргор и
2 $юст, зависящих от надежности эксплуатируемых устройств и эффек-
тивности системы их обслуживания.
Технические средства сортировочных устройств, с одной стороны,
обеспечивают повышение темпа и качества выполнения технологичес-
ких операций, устраняют ручной труд и интенсифицируют процесс
переработки вагонопотоков, с другой, являются потенциальными
источниками сбоев в работе горок и станций .из-за возможности появ-
ления своих собственных отказов. Учет этого фактора позволяет
определить наиболее рациональные направления совершенствования
устройств, правильно рассчитать фактическую перерабатываклцую1
способность сортировочных комплексов.
Добиваясь повышения надежности горочных комплексов за счет
внедрения новых и модернизации эксплуатируемых технических
средств, необходимо обеспечивать минимизацию годовых эксплуата-
ционных расходов на расформирование составов. Это является одним
из основных (конечных) результатов работы по внедрению на горках
достижений научно-технического прогресса.
С учетом наиболее значимых факторов, относящихся к горочным
исполнительным устройствам, математическая модель процесса
66
минимизации приведенных расходов может быть представлена в
следующем виде:
П » min /[Блад+Епок + Бкач + Евз + Езч + Еуа + Еприв +
+ ^п.ус + ^то + (^над + ^пок + ^кач + ^вз + ^зч +
+ ^уа + ^прив + ^"п.ус + ^то)]> (3.1)
где Е^ад — эксплуатационные затраты, необходимые на повышение надежности исполни-
тельных устройств при совершенствовании деталей и узлов; Елок — то же на повышение
надежности благодаря мерам по улучшению показателей назначения (стабилизации
тормозных характеристик, повышение быстродействия и др.); Е^ач — то же в результате
повышения качества изготовления; Евз — то же за счет улучшения взаимодействия с
Подвижным составом (рефрижераторными вагонами и др.); Езч — то же при совершенство-
вании нормирования запасных частей и его реализации; Еуа — то же в результате модерни-
зации напольной управляющей аппаратуры; Еприв — то же за счет совершенствования
приводов исполнительных устройств (в том числе компрессорных установок); Еп.ус- ®то ~
го же благодаря внедрению перспективных устройств и прогрессивной системы техничес-
кого обслуживания; К — капитальные затраты, ассигнуемые: в расчете на одно используе-
мое исполнительное устройство (в соответствии с индексами). . _
Необходимым условием min Л (рис. 3.2) является равенство нулю
алгебраической суммы частных производных от П по Е и К, т.е.
дП п , дП „ „
ТЕ + О’* ~дК “ О' ₽езУльтаты решения этой задачи изложены в настоя-
щей книге.
Принцип минимизации приведенных расходов реализуется, как
правило, при совместном внедрении всех или большинства
перечисленных и некоторых других мероприятий, наиболее важных по
своему, содержанию и направленных на совершенствование исполни-
тельных устройств и систем их эксплуатации. Основой его применения
является системный подход ко всем элементам надежности устройств.
Каждый элемент, входящий в формулу (3.1), также является
функцией ряда факторов, основной из которых - размер перерабаты-
ваемого на горке вагонопотока.
Из опыта работы горок известно, что эффективность различных
мероприятий, направленных, например, на увеличение наработки на
отказ эксплуатируемого изделия,
неодинакова. Чтобы точнее учесть
по различие, в формулу (3.1) надо
ввести коэффициенты их ’’весов”
или значимости к,
П * min /[Енад + Ец0К ^пок +...
••• + ^то ^то + ®»1 (Кнад ^над +
+ ^пок ^ПОК + ... + ^ТО
Рассмотрим математические
модели показателей надежности
технических средств. К числу
основных показателей надежности
п
^min
лот
Рис. 3.2. Минимизация приведенных расхо-
дов
67
относятся прежде всего вероятность безотказной работы изделия,
параметр (интенсивность) отказов, наработка на отказ.
Вероятность безотказной работы Ро за время t
Р0~тб/т9к,
где nig — число устройств едкого типа, безотказно проработавших время t; тэк — обще£
чи^ло рассматриваемых ус^ойств, находящихся в эксплуатации.
Параметр потока отказов устройств ^0, т. е. число отказов в едини-
цу времени (как сумма конструкционной, производственной и эксть
луатационной составляющих),
(3-3)1
где лот ~ число отказов однотипных (восстанавливаемых) устройств, зафиксированных за
время t.
Соответственно наработка на отказ Т = 1/Ад.
Показателем ремонтопригодности является среднее время обслу-
живания устройства
*об=(Чб/)/Етоб/> (3-Я
где t0(jy — время обслуживания f-го устройства; Ел10(^ — число обслуживаемых устройств.
Время обслуживания с учетом особых условий сортировочных
станций
t л = t +t +1 +t +t+f. , (3.5)
об/ из/ сл/ ож/ отс/ в/ ф/ ’ ' '
где /из/ — время, затрачиваемое на извещение работников н фиксацию факта отказа й
журнале; t^, t0Mj. — время следования к месту работы и ожидания его начала; /0ТСр /в^ -
время определения причины повреждения и собственно восстановления работоспособности
устройства; — продолжительность фиксации факта окончания работы исполнителем
(письменно или устно).
В качестве обобщающего показателя надежности станционный
устройств использована приведенная плотность потока заявок на.
обслуживание, отражающая затраты времени на восстановление рабо-
тоспособности устройств,
“ = Vo6 = A0—П—(3-6)
ип
где Мп «l/f06 — плотность потока обслуживании.
Для объективной оценки комплекса станционных устройств
анализируются показатели надежности не только горочной, но и
68
другой станционной техники. Это позволяет выделить и оценить
значимость горочной техники в общей номенклатуре.
Информация о надежности устройств получена с 50 станций,
имеющих разную степень механизации и автоматизации, а именно:
имеющие механизированные горки (МГ) — I уровень; оснащенные
системами автоматизации роспуска (АГ) - II уровень; имеющие, кроме
того, системы автоматизированного управления работой (АСУ СС) -
1, наиболее высокий уровень. Данные о надежности охватывают более
40 наименований устройств.
У большинства станционных устройств вероятность. появления в
единицу времени п отказов описывается пуассоновским распределе-
нием вида
/(fc) = e-xo-^£-.
Процесс возникновения неисправностей и отказов имеет в основ-
ном (80-90 %) внезапный характер (случайные отказы). Другие детали
выходят из строя вследствие постепенных износов (износовые отка-
зы), и их появление прогнозируется методами диагностирования.
У замедлителей большинство неисправностей и отказов деталей не
нарушает их работоспособность, происходит лишь переход из исправно-
го состояния в неисправное. Только отказы самых ответственных
деталей вызывают полный выход из строя всей конструкции (разрыв
воздухе- или маслопровода, повреждение управляющих клапанов ПК
дли ЭПК и др.).
Повреждения и отказы деталей дифференцируются на группы в
зависимости от состояния, в которое переходят замедлители: приводя-
щие к полным отказам замедлителей, их параметр X 0; не приводящие
к полным отказам, но требующие трудозатрат для своего устранения,
их параметр h j.
Такая ранжировка позволяет более правильно оценить роль и
значение различных отказов и повреждений исполнительных уст-
ройств.
Все виды неисправностей образуют полную группу возможных
нарушений исправного состояния эксплуатируемых устройств, в том
числе замедлителей, являющихся наиболее сложными восстанавли-
ваемыми изделиями, т. е. ^н=^о+^1(^н_ интенсивность неисправ-
ностей в единицу времени).
Использование дисперсионного F-критерия Фишера показало, что
мпирические значения показателей отказов и повреждений замедли-
телей КВ-3, КНП-5, стрелочных приводов СПГБ-4М, пневмопочт, комп-
рессоров и др. могут быть представлены в виде уравнения
хн=со+‘’1^»в» (З-7)
ле NTB — число вагонов, тыс./сут, тормозимых каждым конкретным замедлителем
(отдельно для каждой тормозной позиции) или пропускаемых по стрелочным переводам;
< 0,® 1 — коэффициенты регрессии.
69
Применительно к сортировочным станциям эта зависимость яв-
ляется важным фактором: если влияние NIB на А.н не учитывать, то это
приводит к большим погрешностям в планировании периодичности
технического обслуживания, расхода запасных частей, в расчете
перерабатывающей способности горок и т. д.
Уравнения регрессии, устанавливающие связь между интенсив-
ностью возникновения неисправностей отдельных деталей в течение
года nNre на примере замедлителей, имеют следующий вид:
КВ-З, болты регулировочные.............Лн 1,0 + О,2ЛГТВ
КНП-5, пружины рычага..................Л. н - 0,4 + O,1NTB
Т-50, манжеты цилиндра.................А.н - 2,0 + 0,8WTB
Полученные данные были использованы при подготовке Инструк-
ции по обслуживанию горочных устройств. Поскольку увеличение N
с 500 до 1250 (в 2,5 раза) повышает интенсивность повреждаемости
деталей в 1,6 - 1,8 раза (N =1000 вагонов/сут соответствуют среднесу-
точному уровню загрузки замедлителей на пучковых ТП), не учиты-
вать это положение недопустимо. Большинство деталей (свыше 80 %
общего их числа) невосстанавливаемые.
В качестве расчетной единицы времени t при анализе надежности
принимается неделя, так как на станциях она является структурной
основой • системы планирования технических обслуживании (ТО),
определения периодичности ремонтов и т. д.
Эмпирические значения Хн для пучковых замедлителей при W=
= 500+1500 тормозимых вагонов в сутки приведены в табл. 3.1.
Интенсивность повреждений весовых замедлителей КВ-3 в 1,8-2,1
раза выше, чем нажимных. Это объясняется более сложной кинемати-
ческой схемой, большим числом повреждаемых деталей, повышенной
динамикой работы.
Таблица 3.1
Тил замедлителя Значение А.н при N Среднее значение
500 750 1000 1250 1500
КВ-3 0,30 0,37 0,43 0,49 0,55 0,43
КНП-5 0,22 0,26 0,30 0,35 0,40 0,30
Т-50 0,16 0,19 0,22 0,26 0,30 0,22
Таблица 3.2
Тип замедлителя Вероятность f (пн) при лн.
2 4 6 8
КВ-3 0,347 0,196 0,104 0,130
КНП-5 0,224 0,168 0,050 0,008
Т-50 0,270 0,099 0,015 0,001 '
70
Исходя из пуассоновского распределения неисправностей опреде-'
ляется вероятность / (пн) появления за неделю пн{ неисправностей для
среднесетевых условий (табл. 3.2).
Вероятность, что за неделю на замедлителе не возникнет ни одной
неисправности, составляет Дц, = 0) =е""*и. Эта вероятность мала. Она
составляет у замедлителей КВ-3, КНП-5 и Т-50 соответственно 0,018,
0,050 и 0,123 и свидетельствует о необходимости их совершенствова-
ния. Обычно у КВ-3 бывает еженедельно три-пять повреждений, у
КНП-5 два-четыре, у Т-50 - примерно одно-три. Более 8-10 поврежде-
ний в неделю у весовых и шести - восьми у нажимных пучковых
замедлителей при их суточной загрузке 800-1000 тормозимых вагонов
практически не бывает.
Моменты возникновения полных отказов (как совокупность
конструкционных, производственных и эксплуатационных отказов)
рассеяны в общем потоке неисправностей стохастически и представ-
ляют собой наиболее неблагоприятные события.
Для всех типов замедлителей справедлива зависимость
*0 =
где t — коэффициент пропорциональности (для КВ-3, КНП-5, Т-50 равен соответственно
0,015; 0,012; 0,010).
На основе этой формулы определена одна из наиболее важных
характеристик надежности замедлителей - вероятность безотказной
работы *о за выбранную единицу времени:
P0 = e-VH. (3.8)
Эта вероятность и время работы (наработка) между отказами То =
= 1 / (zo ^н) (в неделях), а также параметр Хо показаны в табл. 3.3.
Основная часть отказов связана с причинами конструкционного и
производственного характера. У замедлителей КВ-3 таких отказов
Таблица З.Э
Показатель надежности N, вагонов/сут Значение показателя для замедлителей
КВ-3 КНП-5 Т-50
500 0,96 0,97 0,98
Ро 1000 0,94 0,96 0,98
1500 0,92 0,95 0,97
500 22,2 38,5 62,6
Го 1000 15,6 27,8 45,5
1500 12,1 20,8 33,4
500 0,045 ‘0,026 0,016
A.Q 1000 0,065 0,036 0,022
1500 0,083 0,048 0,030
71
отказов пневмосистемы в течение года;
1 — теоретическая кривая; 2 — опытная
80 %, у КНП-5 и Т-50 - более 70 %.
Особенно велики резервы повыше-
ния безотказности исполнитель-
ных тормозных средств в процессе
их производства на заводах-изго-
товителях.
Источником отказов на горке
является также система воздухо-
снабжения, основа которой - ее
компрессорное хозяйство (рис.
3.3).
Основные показатели надеж-
ности системы воздухоснабжения
(пневмосистемы): Xq = 0,014; Pq =
= 0,986; То = 71. Хотя эти показатели
сравнительно высоки, однако они
не полностью удовлетворяют
требованиям обеспечения безопасного роспуска составов и нуждаются
в улучшении. В общей величине Хо на долю компрессоров приходится
65 % отказов, т.е. Х0.к = О,65Хо-
Количественная характеристика потока повреждений для отдель-
ных устройств приведена в табл. 3.4.
Параметр потока повреждений всей пневмосистемы Хв = 0,31. Из
сравнения Хо = 0,014 и Хн = 0,31 видно, что к полному отказу всей
системы воздухоснабжения приводит 22-я по счету неисправность (Хо =
= 0,045Хн, т. е. zq = 0,045). Это свидетельствует о меньшей по сравнению
с замедлителями резервируемости конструкции пневмосистемы.
Аналогично проанализированы показатели надежности другой
техники. Параметры потока отказов Хо в расчете на неделю и время
восстановления работоспособности станционных устройств 10б, вклю-
чая тормозные средства, при разной суточной переработке N вагонов
приведены в табл. 3.5. Наиболее ненадежными в обслуживании уст-
ройствами являются вагонные замедлители, а также их управляющая
напольная аппаратура. Для приведения Хо к суточной размерности
необходимо соответствующие данные табл. 3.5 разделить на 7.
Таблица 3.4
Устройство Показатель надежности
*н Гн
Компрессор ОДО 0,82 5
Трубопровод 0,09 0,91 11
Воздухосборйик 0,02 0,98 50
Примечание. Тч — наработка на неисправность, недель.
72
Индекс детерминации характеризующий влияние размера
переработки вагонов на параметры Хо и Х„ находится в пределах
от 40 - 50 % у компрессоров до 60 - 70 % у вагонных замедли-
телей, что свидетельствует о тесной связи между значе-
ниями Xq (Хн) и \в- Учет этого влияния существенно повышает точ-
ность и качество технологических расчетов. Возрастание переработки
на горке с 2 тыс. до 6 тыс. вагонов/сут увеличивает параметр Хо боль-
шинства станционных устройств в 1,9 раза.
Наиболее значительные потери полезного времени на горках
(80-90 %) связаны с отказами различных тормозных исполнительных
механизмов, поэтому суммарные потери полезного времени и перера-
батывающей способности станций дифференцируются по типам замед-
лителей.
Наряду с техническими отказами горочных тормозных средств в
процессе их эксплуатации наблюдаются другие факторы, отрицательно
влияющие на надежность процесса сортировки вагонов. Они выра-
жаются в неэффективном торможении отцепов, когда из-за снижения
трения в паре ’’шина-колесо” или других причин мощность замедли-
телей резко падает.
У технически исправных замедлителей КВ-3 при средней
Таблица 3.5
Устройства Показатели надежности при переработке ваг. в сут.
2000 4000 6000
Хо *об, мин Хо *об» мин Хо Я
Замедлители: КВ-3 0,0450 59 0,0550 68 0,0630 75
КНП-5 0,0260 51 0,0360 58 0,0480 64
Т-50 0,0160 42 0,0220 47 0,0300 52
Аппаратура ВУПЗ-72 0,3080 21 0,4550 25 0,5600 29
Стрелочные электроприводы: спг-з 0,0112 31 0,0161 35 0,0210 39
СП-3 0,0077 39 0,0112 44 0,0147 48
СПГБ-4М 0,0084 29 0,0126 33 0,203 37
Рельсовые цепи: на горке (разомкнутые) 0,0147 23 0,0210 26 0,0273 29
на станции (замкнутые) 0,0077 34 0,0105 39 0,0140 44
Маневровые светофоры 0,0105 31 0,0147 35 0,0196 39
Горочные пульты 0,0987 51 0,1407 58 0,2464 64
Телетайпы ф-1100, 0,1050 29 0,1120 29 0,1225 29
Ф-1101 Маневровые локомотивы 0,0658 52 0,0784 59 0,0896 68
Система электроснабжения 0,0245 53 0,0350 53 0,0455 53
Пути: станционные -0,0160 58 0,0192 58 0,0230 58
горочные 0,0479 51 0,0575 51 0,0690 51
73
мощности /ь - 1,1 м
коэффициенте фиации Th--0,22
фактические значения мощности
снижаются иногда до 0,5-0,6 м
эн.в. (рис. 3.4), не обеспечивая
заданного уменьшения скорости
отцепов. Практически это озна-
чает, что в отдельные моменты
времени происходят параметри-
ческие отказы технологической
системы регулирования скорости
Рис. 3.4. Распределение тормозной мощности движения вагонов, составной
замедлителей КВ-3 частью КОТОРОЙ ЯВЛЯЮТСЯ Тормоз
ные исполнительные устройства.
Факт параметрического отказа можно зафиксировать соответст-
вующим критерием, объективно отражающим выход значений мощнос-
ти за допустимые пределы. В качестве количественного критерия для
рассматриваемых отказов технологической системы предложено
принимать такой уровень, когда тормозная мощность понижается до
60 % ее номинального уровня. Указанный критерий выбран исходя из
того, что на большинстве горок в этом случае при полном использова-
нии мощности тормозных позиций (ТП) еще гарантируется, как прави-
ло, снижение скорости вагонов до расчетного уровня.
При мощности КВ-3, соответствующей параметрическому отказу
(hT.nip = 1,1-0,6 » 0,66 м), исходя из равенства
^т.пар = — (^т V ) = 0,66
определено, что для нормального распределения мощности нормиро-
ванное отклонение = 1,86. При этом в расчете на сутки вероятность
безотказной работы РОеПар = 0.94, параметр потока отказов Хо п«г “ 0,063.
Для недельного цикла работы горки соответственно получили:
^опар = 0.44; Ропар - е"0-44 = 0,64; Топар = 2,27.
В то же время вероятность технической безотказной работы
конструкции замедлителей находится на более высоком уровне
(0,92-0,98). Поэтому частые случаи невытормаживания вагонов на
горках и в парках - это во многом следствие рассматриваемых пара-
метрических отказов.
Резкие снижения мощности особенно опасны на автоматизирован-
ных горках, где регулировщиков скорости в сортировочном парке
практически нет и при параметрическом отказе замедлителей нет
возможности затормозить и предотвратить повреждения вагонов»
Следовательно, необходимо всемерно снижать рассматриваемые
отказы.
74
На рис. 3.5 приведены обобщенные данные количественной оценки
источников параметрических отказов. Половина всех параметричес-
ких отказов происходит вследствие неудовлетворительного состояния
поверхностей колес вагонов. Более 20 % из них имеют неудовлетвори-
тельное состояние боковых поверхностей. Главным источником
загрязнения является смазка, вытекающая из букс подшипников
скольжения.
Около 4 % колес имеют наплывы из металла большой твердости.
Это сокращает площадь трения шин о колеса до 7-10 смг, приводит к
очень высоким (30-40 тыс. Н/см2) давлениям в зоне наплыва, при
которых эффект торможения уменьшается.
Особенно резко снижается мощность замедлителей при торможе-
нии вагонов с колесами, покрытыми битумом или свежей краской.
Хотя удельный вес таких вагонов около 1 % (один вагон на два соста-
ва), однако затормозить и снизить скорость их и следующих вслед за
ними трех-четырех отцепов трудно, а иногда и невозможно.
Заметное влияние на эффективность торможения оказывает
техническое состояние замедлителей. Наиболее объективным показа-
телем работоспособности нажимных замедлителей Т-50, КНП-5, РНЗ-2
является усилие нажатия тормозных шин на колеса..
В качестве примера на рис. 3.6 показано распределение усилий
нажатия по оси балок на одном из обследованных замедлителей Т-50.
Как видно из рис. 3.6, усилия в правой 1 и левой 2 стороне тормозной
системы отличаются более чем в 2 раза. После устранения люфтов
усилия нажатия повысились до требуемого значения 3.
f Показателем работоспособное- •
ти весовых замедлителей КВ-3
является наличие отрыва колес от
рельсов в процессе торможения на
высоту не менее 3-5 мм и движе-
ние их по подпорной шине; при
'этом сила торможения прямо
пропорциональна нагрузке колес
и соответствует номинальному
значению. На практике лишь для
вагонов массой до 40-50 т этот
режим при давлении воздуха 0,65
МПа и более в основном сохра-
няется, а у более тяжелых нередко
не соблюдается.
В качестве показателя надеж-
ности весового торможения в
условиях Рис. 3.5. Распределение параметрических
эксплуатационных
принимается отношение числа
зафиксированных весовых тормо-
жений пв к общей массе затор-
маживаний, т. е. кв = лв / поб.
отказов:
1 — состояние поверхностей колес; 2 — падение
«давления воздуха, 3 — разрегулировка силовой
системы; 4 — превышение нагрузки на ось; 5 —
ошибка оператора; 6—прочие причины
75
Рис. 3.4. Уялия нажатия шин по оси балок'
замедлителя Т-50:
1, 2 — правая и левая сторона; 3 — правая сторона
после регулировки
Чем тяжелее вагон, тем больше вероятность проседания подпорной
шины, частичной потери тормозного эффекта.
После опускания колеса на рельс (рис. 3.7, точка а) сжимающее
усилие Fc остается постоянным и уже не зависит от весовой нагрузки.
При этом тормозящее усилие FT = FC*Z q, приходящееся на 1 тс веса
вагона, начинает интенсивно снижаться.
Повышения надежности весового торможения можно достичь, если
цилиндры диаметром 300 мм заменить аналогичными типовыми
размером 320 мм, что увеличивает подъемную силу замедлителей на
14 %. Ограничение нижнего предела давления воздуха на горках с 0,6
до 0,7 МПа дополнительно улучшает показатели безотказности еще на
17 %, а всего - более чем на 30 %.
Попадающие на боковую поверхность ободьев колес жидкие
примеси отличаются по. химическому составу и физическим свойст-
вам. Состав наиболее распространенных загрязнителей, попадающих
между шинами и колесами, %:
Масла.................................................. 33
Кремнезем.............................................. 37
Полуторные окнслы алюминия и железа.................... 23
Окнслы кальция н магния................................ 7
Плотность этой загрязняющей смазки (1,9 т/м3), кинематическая
вязкость (при температуре +10’С 2-4 тыс. сСт) весьма велики. С умень-
шением температуры ниже нуля зимой вязкость смеем интенсивно
повышается. Это препятствует быстро.чу снятию загрязнения в процес-
се торможения вагона.
Рис. 3.7. Значения сжимающих i и приве-
денных к единице массы отцепа тормозных!
усилий Fe замедлителя КВ-3 при различных!
весовых нагрузках
76
Номера торможения
Рис. 3.8. Мощность замедлителя при различном состоянии боковых поверхностей колес
Попадание в пару трения обильной осевой смазки снижает интен-
сивность торможения на 20-30 %, влаги - на 15-20 %, сухой краски -
на 40-60 %, а если краска сырая или попал битум, - то в 3-4 раза (рис.
3.8).
Значительное влияние на эффективность замедлителей оказывает
совместное воздействие влагн и смазки. В этих условиях мощность
снижается на 50 %. При вязкости смазки около 2000 сСт тормозная
мощность на 10-20 % меньше, чем при 100-500 сСт. Надежных спосо-
бов повышения эффективности торможения для этих случаев еще не
разработано. Здесь возможно применение нескольких методов. Наибо-
лее простой способ - механическая очистка колес, например, металли-
ческими шинами. Однако при замасленных колесах коэффициент
трения после очистки возрастает не более чем на 5-6 %. Это объясняет-
ся тем, что достичь одновременно чистоты и сухости поверхностей
трения таким способом не удается. Битум или краска не удаляется с
колес даже при 30-тонном нажатии. Поэтому механическая очистка
может быть использована в качестве вспомогательного средства в
комбинации с другими методами.
При очистке термическим методом используются горелки с темпе-
ратурой пламени около 1000°С. Однако лишь при непрерывном обжиге
в течение 5 с происходит некоторое выгорание смазки и высыхание
поверхности. При скорости роспуска 1,5 м/с каждый элемент поверх-
ности обода колеса находится в зоне горения не более 0,4 с, а затем в
течение 1,8 с вынужден остывать. Для обеспечения 5-секундного
обжига необходима зона горения длиной более 40 м. Возможность
обеспечения такой зоны на горках проблематична. Поскольку при
температуре более 750°С наблюдается снижение прочности материала
колеса (что угрожает безопасности движения) и повышает уровень
пожарной опасности, а коэффициент трения почти не увеличивается,
такой способ также не перспективен.
Аналогичные результаты достигаются методами химической
очистки с использованием 20 %-ного раствора каустической соды.
Осевая смазка таким раствором смывается, а битум, краска и другие
высоковязкие компоненты полностью сохраняются на поверхности
колес. Один из значимых источников параметрических отказов в
работе замедлителей и в этом случае не устраняется.
77
Следовательно, перечисленные способы неэффективны для горок
и главное внимание должно быть обращено на снижение загрязняемос-
ти поверхностей колес в процессе ремонта вагонов и выполнения
грузовых операций.
Проводилась работа по снижению разброса и повышению среднего
значения тормозной мощности путем улучшения фрикционных
свойств тормозных шин. Была разработана и предложена к внедрению
конструкция композиционной шины, представляющая стальную
Г-образную балку типового профиля, на рабочей поверхности которой
имеются углубления с фрикционным материалом.
Испытаны также 14 различных пресс-композиций, обладающих
широким диапазоном свойств (от эластичных, мягких до высокопроч-
ных и твердых). В состав некоторых композиций вводились абразив-
ные материалы: карбид кремния, электрокорунд, чугуннай крошка и
др.
Установлено, что при прочих равных условиях тормозная мощ-
ность замедлителя с фрикционными элементами стабильно превышала
этот показатель при стальных шинах.
В отличие от нормального распределения коэффициента трения у
замедлителей со стальными шинами распределение его применительно
к узлам с фрикционными шинами носило асимметричный характер: в
области низких значений он имеет меньшее поле рассеивания
(рис. 3.9). Коэффициент вариации мощности Ул замедлителя с компози-
ционными шинами 0,18-0,20, а стальными - 0,22—0,24. т. е. значитель-
но больше.
Вероятность превышения допустимой скорости соударения на
автоматизированной горке при использовании фрикционных шин
уменьшается в 1,8-2 раза. Несмотря на изложенные преимущества
фрикционных шин, серийно их пока не изготовляют из-за отсутствия
производственной базы, что наносит ущерб работе горок.
Источником параметрических отказов являются также ошибки
операторов при дистанционном управлении тормозными средствами.
Рис. 3.9. Интегральная функция распределе-
ния коэффициента трения пары при метал-
лических (10 и композиционных (2)
шинах
78
Рис. 3.10. Распределение критерия согласо-
ванности управляющих действий по регули-
рования скорости:
1 — операторы с одинаковым уровнем квалифи-
кации; 2 — то же с разными уровнями
Решающим элементом здесь является уровень профессионального
мастерства операторов, умение быстро ориентироваться в сложной,
динамичной обстановке горочного процесса, оценивать ходовые
свойства вагонов, своевременно и точно выполнять управляющие
воздействия. Согласно данным Уральского отделения ВНИИЖТа
ошибки операторов, %, на механизированных (числитель) или автома-
тизированных (знаменатель) горках можно разделить на три группы:
Реализация программы роспуска............................... 20/22
Регулирование скорости отцепов.............................. 50/65
Оценка оперативной ситуации................................. 30/13
Как видно, более половины всех ошибок оператор допускает при
регулировании скорости скатывания отцепов.
Вычисление сравнительных относительных рассогласований
производится с помощью специального тренажера
fp в^т1 ~ ^т2/ А1>
rneAjj идт2 — показатели торможения, осуществляемого двумя операторами (участвую-
щим в реальном горочном процессе и испытуемым, использующим тренажер).
Ошибки операторов при торможении отцепов в ряде случаев
бывают весьма значительными (рис. 3.10).
Труд операторов сортировочных горок отличается наличием ряда
факторов, из-за которых появляются ошибки в работе, а следователь-
но, возникают параметрические отказы. Это особенно характерно для
парковых тормозных позиций, которыми оборудованы свыше 40
горок, и число таких горок увеличивается.
Вследствие инерционности замедлителей и плохой видимости
оператором зоны взаимодействия их с колесами вагонов на некоторых
горках тормозные средства в 15 % случаев на 1ТП и в 11 % на ПТП
устанавливаются в рабочее положение тогда, когда отцепы уже
проследовали тормозную позицию (’’холостые включения”).
79
Для парковых позиций нередко характерна бессистемность в
размещении постов для операторов: перед ШТП (станции Основа-Юж-
ная, Ярославль-Главный), в створе с ней (Бекасово, Орехово-Зуево,
Ясиноватая-Восточная), что постоянно создает угрозу безопасности
персонала в случае выжимания колес проходящих рядом вагонов из
створа тормозных шин, после ШТП (ЧелябинскТлавный, Батайск).
Такое разнообразие является источником ошибок в управлении
тормозными позициями.
Вследствие недостаточной высоты парковых постов (4-6 м) затруд-
нены условия визуального наблюдения за отцепами в процессе их
торможения, последующего движения и остановки.
Как видно из изложенных материалов, параметрические отказы
замедлителей - это сложное, многоплановое явление. Однако практи-
чески каждый источник их возникновения поддается позитивному
воздействию, что делает проблему их резкого сокращения вполне
разрешимой. Для стабилизации давления воздуха эффективна автома-
тизация компрессорной станции, а улучшению работоспособности
замедлителей способствует внедрение метрологического контроля.
При комплексном подходе параметр рассматриваемых отказов в
перспективе может быть сокращен в 3-4 раза, а вероятность безотказ-
ности Ро п8р (за неделю) повышена до 0,85- 0,90.
При таких показателях параметрической безотказности достигает-
ся приближение к уровню технической безотказности и общее повыше-
ние надежности тормозных позиций.
Для объективной оценки показателей надежности эксплуатируе-
мой техники определяется влияние случайных отказов в процессе
переработки вагонопотока на снижение перерабатывающей способнос-
ти станций.
Отказы технических устройств на станциях, как правило, незави-
симы друг от друга и, являясь событием конструкционного, произ-
водственного или эксплуатационного характера, могут совпадать или
не совпадать по времени своего возникновения. Суммарная продол-
жительность отказов Б Гпр всех технических устройств на станции с
учетом возможного их совмещения по времени
г , Г-1 г „ Г-2 г-1 Г
х11«г<'-»д(1, р9)
где Ч, tj, tk> ••• fr — время на восстановление работоспособности устройств i, j, к, .... г,
затрачиваемое в среднем в сутки.
Практическое влияние на перерабатывающую способность станций
оказывает интенсивность отказов тех устройств, которые непосредст-
венно связаны с процессами приема, переработки и отправления
поездов. Поэтому предусматривается группировка устройств в поряд-
ке последовательности выполняемых операций (рис. 3.11) в пяти
основных зонах (1- V) типовой сортировочной станции.
80
Рис. 3.11. Зоны сортировочной станции:
ПП - парк приема; СП - сортировочный парк; ПО - парк отправления
Все пять зон имеют следующие аналогичные технические устройст-
ва: стрелки, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи, светофоры,
линии пневмопочты и др. Зона III, являющаяся наиболее насыщенной
в техническом отношении, дополнительно оснащена вагонными замед-
лителями и их управляющей аппаратурой, системой воздухоснабже-
ния, устройствами двусторонней парковой связи, устройствами
блочной горочной автоматической централизации и др.
По формуле (3.9) с использованием табл. 3.5 определяются коэффи-
циенты ан, учитывающие влияние отказов технических устройств на
перерабатывающую способность каждой зоны и станции в целом,
ан = (1440 - Е Тцр) / 1440. (3.10)
Расчеты для станции, на механизированной горке которой перера-
батываются 4,5 тыс. вагонов/сут, дали следующие результаты: в зоне
I ан = 0,99; в зоне II - 0,99; в зоне III - 0,96 (при КВ-3); 0,98 (при КНП-5 и
Т-50); в зоне IV - 0,99; в зоне V- 0,99.
В среднем на горки приходится 60-80 % рассматриваемых потерь
перерабатывающей способности станций из-за отказов технических
средств.
Наряду с перечисленными устройствами, эксплуатируемыми в
зонах I-V, косвенное или прямое влияние на перерабатывающую
способность станций оказывают отказы другой техники: телетайпов
для списывания нумерации вагонов, приема и передачи информаций;
малых пневмопочт; устройств автоматической очистки стрелок и др.
При их отказах могут возникать перерывы в процессе поточной пере-
работки вагонов.
Показатели безотказности Хо, То за неделю, а также ремонтопригод-
ности ?об некоторых ид этих устройств приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6
Устройства К0 П.% Го мин
Малые пневмопочты 0,119 47 8.4 35
Носимые радиостанции 0,091 65 11,0 140
Стационарные я—>г 0,035 65 28,6 192
. 81
Отказы этих устройств вызывают потери времени в среднем за
сутки не более 1 %, в основном в зоне Ш.
Общий коэффициент потерь в среднем за сутки в зоне III с КВ-3
составляет анщ = 0,95, а с КНП-5, Т-50 - около 0,97. Наиболее заметные
потери (примерно 5 %) допускаются при работе КВ-3.
Для горочных сортировочных станций с последовательным распо-
ложением парков потери времени в течение суток из-за отказов
устройств при переработке 2 тыс., 4 тыс. и 6 тыс. вагонов/сут соответст-
венно при замедлителях КВ-3: 40, 64 и 92 мин; КНП-5: 25, 41 и 60 мин;
Т-50: 23,37 и 54 мин.
На автоматизированных горках задержки роспуска происходят
дополнительно также при отказе систем АРС, АЗСР и др. Параметр Кд
для этих систем практически не зависит от N и составляет: 0,49 для
АРС и 0,42 для АЗСР; fo6 = 15 мин; для систем АСУ СС - соответственно
Ко = 0,56; to6 = 25 мин.
Вследствие возможности перехода на ручное дистанционное
управление при отказах горочных автоматизированных систем их
отрицательное последствие удается свести к минимуму. Суммарные
потери времени в среднем 5 мин в сутки, причем к ощутимым задерж-
кам приводит только четвертый-пятый по счету отказ. Влияние объема
переработки вагонов на показатели надежности АСУ СС практически
элиминировано.
На сбои в работе станций влияют также нерасцепы вагонов на
горках. Вероятность остановок роспуска qoc при нерасцепах составляет
0,32, средняя продолжительность остановки 10С = 2,4 мин, а в расчете на
один состав = 0,8 мин. Для конкретных двух горок с последова-
тельным расположением парков эти показатели приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7
Горке Чос, 1/состав toc, мин »0С(1),МИН
Автоматизированная 0,20 1,8 0,36
Механизированная 0,36 2,3 0,80
Среднее время на ликвидацию нерасцепа с остановкой роспуска 2
мин, а с учетом времени на разгон и торможение состава - 3 мин. На
горках с переработкой более 4000 вагонов/сут нерасцепившиеся
отцепы, как правило, направляются для их расцепления на специаль-
ные пути без остановки роспуска. По окончании роспуска отцепы
переставляются маневровым локомотивом на пути значения. Среднее
время на устранение нерасцепа около 5 мин.
Хотя во втором случае время ликвидации нерасцепа больше, эта
технология более предпочтительна, так как в итоге позволяет быстрее
освободить путь парка приема от состава, что особенно важно в период
интенсивного Подхода поездов.
Средняя продолжительность остановок составов из-за отказов
подгорочной системы (без учета времени на разгон и торможение)
82
составляет 1,7 мин. Суммарные затраты времени на ликвидацию
нерасцепов и устранение отказов подгорочной системы соизмеримы с
потерями из-за отказов технических устройств и систем.
На основании полученных значений потерь времени на станциях
из-за отказов различных устройств определены суммарные потери
переработки вагонов при разном уровне расчетной перерабатывающей
способности и разной степени механизации и автоматизации горочных
процессов.
Снижение перерабатывающей способности станции, %, из-за отка-
зов технических устройств в среднем за сутки в течение длительного
периода (месяц, квартал)
г т
^-ЫК*100- (З.П)
Здесь Е Гпр = (tj +t2 +13 +t4 + t5) kC0B,
где tj — потери рабочего времени иэ-за отказов отдельных станционных устройств; t2 — то
же из-за отказов систем автоматизации роспуска; t3 — то же из-за отказов систем АСУ СС; t4
— то же из-за отказов автосцепных приборов при расцеплении вагонов; tj — то же из-за
отказов других устройств, оказывающих прямое или косвенное воздействие на задержки в
работе станции; fcCnB — коэффициент, учитывающий совпадение во времени некоторых
отказов (примерно 0,98).
Расчет Е Тпр аналогичен расчету по формуле (3.9).
Значения потерь 6N приведены в табл. 3.8 для станций с горками
механизированной (1), автоматизированной без АСУ СС (2) и с АСУ СС
(3), оборудованными разными типами замедлителей.
Таблица 3.8
Замедлитель Уровень ' автоматизации Потери 6N, %, при переработке, вагонов/сут
2000 4000 6000
1 3,4 6,3 10,2
КВ-3 2 3,7 6,8 11,0
3 4,1 7,3 11,4
1 2,6 5,2 8,5
КНП-5 2 3,1 5,7 9,2
3 3,5 6,2 9,6
1 2,5 5,0 8,2
Т-50 2 3,0 5,5 8,8
3 3,4 5,9 9,3
Из табл. 3.8 видно, что максимальные потери из-за отказов уст-
ройств и.систем (до 11 %) наблюдаются на станциях с большой перера-
боткой. Поэтому в условиях интенсификации работы повышение
надежности станционных устройств особенно актуально для наиболее
мощных фабрик маршрутов.
83
3 J. Совершенствование конструкции исполнительных
устройств
На основе модернизации изделии, находящихся в эксплуатации,
были улучшены их технико-эксплуатационные характеристики путем
замены отдельных составных частей на более совершенные. Модерни-
зация исполнительных устройств коснулась в основном лимитирую-
щих узлов. Ими оказались детали и узлы силовой системы: тормозные
и подъемные пневмоцилиндры; тормозные шины, балки и детали их
крепления; ряд элементов напольной управляющей аппаратуры и др.
Резко отрицательно сказываются на качестве процесса торможения
и сохранности вагонов нарушения габарита подвижного состава
тормозными балками весовых замедлителей КВ-3, а также ненадеж-
ность работы механизма подъема тормозной системы КНП-5. Поэтому
перечисленные и некоторые другие элементы конструкций нуждались
в модернизации в первую очередь. Наряду с замедлителями возникла
потребность в модернизации системы для выполнения других испол-
нительных процессов (в частности, транспортировки перевозочных
документов).
Лимитирующие элементы, как правило, отличаются своей много-
численностью. . Так, на механизированной сортировочной горке,
оборудованной базовыми моделями КНП-5, в среднем эксплуатирует-
ся: тормозных цилиндров - 120; деталей крепления в цилиндрах -
4300; подъемных цилиндров - 240; тормозных шин - 200; поршней -
360; деталей крепления шин — 1280; уплотняющих манжет - 600.
Общее количество деталей цилиндров и шин, подвергающихся
резкому динамическому воздействию, на горке достигает 6,5 тыс.
Вследствие нерациональной формы профиля тормозных шин
коэффициент их использования не превышал 35 %. Ежегодно из-за
быстрого износа на каждой горке приходилось менять шины общей
протяженностью до 500-1000 м, полностью выключая из действия на
время их замены тормозные средства. Трудозатраты на подготовку и
замену шин, а также поддержание их в технически исправном состоя-
нии (включая операции устранения наката на верхней поверхности
шин, нарушающего линию габарита) достигли во многих случаях
половины общих затрат трудовых ресурсов на обслуживание тормоз-
ных механизмов, а с учетом цилиндров - до 70 %.
Нуждались в улучшении и стабилизации показатели твердости
материала тормозных шин для повышения их долговечности и обеспе-
чения равномерного износа по всей длине в процессе эксплуатации.
Измеренные значения твердости шин оказались в пределах 150- 220
НВ, а износостойкость отличалась нередко в 1,4 раза.
Из-за низких герметических свойств применявшихся уплотнений
в цилиндрах серьезно ухудшались показатели назначения - тормоз-
ной мощности и надежности (долговечности) нажимных замедлителей.
Интенсивное падение давления воздуха на устанавливаемых ступенях
84
торможения приводило к пропорциональному снижению тормозного
эффекта на величину Aft,, с соответствующими негативными последст-
виями. Для компенсации утечек вынуждено производились автовклю-
чения управляющей аппаратуры и подача в цилиндры новых объемов
сжатого воздуха. В среднем на механизированной горке число таких
дополнительных включений в течение года достигало 200 тыс. раз с
затратой 40-60 тыс. м3 воздуха.
Источниками отказов на горке (по 20-30 раз в году) являлись
также изломы литых поршней в цилиндрах, особенно в местах перехо-
да к штокам. Оперативное устранение последствий таких изломов
требовало 2-3 чел-ч напряженной работы.
. Невысокая надежность перечисленных элементов силовой систе-
мы вызвана в основном конструкционными недоработками. Кроме
того, имели место многочисленные факторы производственного
характера, связанные с низким качеством изготовления. Поэтому
были разработаны и тщательно проверены в условиях эксплуатации
соответствующие решения по совершенствованию конструкций и
улучшению их изготовления.
Работа по модернизации силовых узлов осуществлялась по сле-
дующим основным позициям: повышение работоспособности цилинд-
ров; повышение срока службы, улучшение способа крепления, сниже-
ние трудоемкости изготовления и обслуживания шин; модернизация
системы подъема КНП-5; разработка технических средств и технологии
метрологического контроля, диагностирования работоспособности
механизмов согласно установленным нормативам; совершенствование
управляющей аппаратуры; повышение качества изготовления и
капитального ремонта техники; улучшение герметических свойств
пневмосети.
Силовые пневмоцилиндры. Низкая работоспособность тормозных
цилиндров у всех типов замедлителей объяснялась главным образом
несовершенством применявшихся кожаных манжет тарельчатого типа.
Средние потери воздуха через эти уплотнения превышали 0,2 м3/мин и
были соизмеримы с объемами цилиндров, а долговечность уплотнений
не превышала 6-8 мес.
По результатам испытаний ряда модификаций вместо тарельчатых
кожаных были предложены V-образные манжеты из резины марки
7-71-30, применяющиеся в железнодорожном подвижном составе при
температурах до -60°С. Расчет подтвердил возможность эквивалент-
ной замены без переделки цилиндров. Указанный тип уплотнений
оказался в большей степени соответствующим сложным условиям
работы замедлителей (наличие ударов, вибраций, загрязнителей),
чем тарельчатые. Техническая характеристика новых манжет приве-
дена в табл. 3.9.
Показатели сжатия-натяжения новых уплотнений в пределах
нормы. Летние и зимние испытания новых манжет на 16 горках в пяти
температурных зонах показали (рис. 3.12), что уплотняющие свойства
в новых условиях повысились в 2,5 раза. Ремонтопригодность новых
~85
Таблица 3.9
1метр, мм Ди1 Номер Диаметр манжеты, мм Натяжение на крышке, % Сжатие в цилиндре, %
поршня наруж ный внут- рен- ний
цилиндре
— 227 508-12А 265 208 8,2-9,9 2,7-3,4
260 267 504-07А 307 254 2,5-3,7 2,3-3,4
300 320 285 504-07А 327 259 9,3-10,7 1,6-2,4
лучшилась на 12 % (их проще устанавливать), а срок службы
манжет 1,5 раза.
возрос взод экономический эффект новых манжет составил 4 тыс. р.
ГоДСрении на одной механизированной и 5-6 тыс. р. на автомати-
при внедри горке^Они используются теперь в полном объеме на всех
зирован1елях (КВ.3> кнп_5 и рН3.2).
замедли замедлителей КВ-3 и КНП-5 интенсивность повреждений
Лля1Лотнений, являющихся невосстанавливаемыми деталями, в
новых уе температур от -15 до -60°С описывается формулой
диапазо
),025 + 0,080 -10~2 Гв + 0,025.10~3 Т2,
*0 =
мпература наружного воздуха (со знаком минус).
гдеГв-1
ы дополнительно повысить показатели безотказности новых
ых уплотнений при эксплуатации их в V и VI холодных зонах,
У-обраасгкз-бз, применявшуюся зимой, заменили смазкой ЖТ-72 (или
смазку с улучшенными морозостойкими свойствами. Такая замена
ЖТ-79Лпа СНИзИТЬ более чем в 1,3 раза при Тв = -40*С и в 1,5 раза
позвол, -50°С, что видно из анализа формулы, отражающей новые
при Тв эксплуатации уплотнений,
услови
0,021 + 0,025 • Ю-2 Тв + 0,093 • 10~* Т2,
Х-0
------- и далее цены приведены за 1991 год.
*3j
JO 60 90 120 1501,с
L
Рис. 3.12. Снижение давления воздуха в
цилиндрах с тарельчатыми (1) и V-образны-
ми (2) манжетами
86
Требование о применении зимой в цилиндрах и клапанах ЭПК этих
новых смазок включено в новую Инструкцию по техническому обслу-
живанию горочных устройств.
Из металлических элементов конструкции замедлителей чувстви-
тельными к понижению температуры воздуха являлись в основном
оси силовой кинематической цепи. Параметр в рассматриваемом
диапазоне температур из-за изломов осей увеличивался на 8-10 % у
КНП-5 и 10-12 % у КВ-3. Это значительно меньше, чем для уплотнений,
но все же применение для холодных V и VI зон замедлителей в север-
ном исполнении с осями из морозостойких сталей представляется
полезным решением, повышающим живучесть тормозных исполни-
тельных устройств в условиях экстремальных температур.
Тормозные шины. Все шины замедлителей изготовляются из стали
55 ГС методом прокатки. Кроме больших трудозатрат на ТО, ускорен-
ный износ шин является источником потери замедлителями части их
тормозной мощности. Особенно интенсивно (в 1,4-1,6 раза больше)
изнашиваются наружные шины, что связано с наличием на наружной
части многих колес острых кромок (наплывов) из высокотвердого
металла, которые строгают шины.
Для улучшения использования шин (без ухудшения показателей
работы замедлителей) на каждой из них в заводских условиях (на
заводах МПС) делались специальные гнезда, в которые утапливалась
часть головок шинных болтов (у КВ-3 их.88, у КНП-5 и Т-50 по 152
гнезда). Это приводило к большому расходу дефицитных резцов из
твердых сплавов и превращению в стружку части ценной шинной
стали. В то же время шины, поставляемые на дороги в комплектах
ЗИП, вообще не имели гнезд.
Для повышения уровня использования и уменьшения затрат на
изготовление шин был модернизирован профиль таким образом, что на
шейке в процессе проката получилась сплошная выемка (рис. 3.13).
Одновременно была изменена технология нормализации шин на
комбинате-изготовителе, что позволило стабилизировать их твердость
на уровне 200-230 НВ.
После испытаний на горках прокатанной на комбинате опытной
партии шин началось их серийное производство в полном объеме.
Суммарные трудозатраты на изготовление шин сократились на 28 тыс.
чел-ч, масса каждой из них - на 8 кг; коэффициент использования
возрос на 30 % (соответственно. уменьшился их расход). Годовой
экономический эффект разработки превысил 80 тыс. р.
Дальнейшее совершенствование шин было проведено в направле-
нии обеспечения лучшей сохранности подвижного состава за счет
соблюдения габаритных ограничений. В процессе работы шин в зоне
контакта с колесами появляется острый накат, увеличивающийся по
мере их износа. Такой накат на шинах высотой 8-12 мм легко повреж-
дает топливные баки рефрижераторных вагонов. Поэтому предложено
образующую верхней поверхности выполнять не плоской, а криволи-
нейной (рис. 3.13, б) с понижением в сторону шейки пропорционально
87
Рис. 3.13. Тормозные шины с выемкой "для
болтов (о) и измененной образующей (б)
увеличению высоты наката по
мере износа шины. Понижение
верхней поверхности Д%, от
линии габарита и удаленность от
рабочей вертикальной плоскости
шины /ш связаны зависимостью
ДЯШ = -0,5% + 0,0044^, т. е.
тренд снижения ДНШ имеет замед-
ленный характер.
Внедрение рассмотренного
технического решения позволит в
перспективе отказаться от трудо-
емкой операции по- срезке или
срубке наката, обшая длина
которого с учетом циклического
характера его появления дости-
гает на горке 3- 4 км в год.
числу ненадежных и трудоемких элементов замедлителей
К
относится узел крепления тормозных шин. Минные болты М27 штам-
пуются и нарезаются из стали Ст. 3 с пределом текучести 230 МПь
сопротивлением срезу 60-70 МПа, относительным удлинением 22 %.
Они подвергаются интенсивному воздействию знакопеременных
изгибающих и срезающих нагрузок (достигающих 8-10 тс) в вертикаль-
ной и горизонтальной плоскостях. На всех горках в течение года
расходуется более 150 тыс. болтов. При расчете таких болтов на меха-
ническую прочность должно соблюдаться условие
тф < 0,12тя,
где Тф, тд — фактическое и допустимое сопротивлениясреэу.
В действительности на замедлителях КНП-5 Тф <.0,19тд, а на КВ-3
Тф =$ 0,17Тд, т. е. требование нарушается. По данным 19 механизирован-
ных горок отказы болтовых соединений распределяются следующим
образом: срез и разрыв стержня - 72 %; отрыв головки - 14 %; прочие
причины (смятие резьбы и др.) - 14 %. Основной объект повреждений
таким образом - стержень болта.
Для повышения надежности болтов предложено изготовить их из
стали 35, увеличить радиус сопряжения с головкой до 3 мм вместо 1
мм, а резьбу делать методом накатки. Сравнительные испытания на
стенде в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным,
а затем на станции показали, что предел выносливости новых болтов
на базе 2 млн. циклов возрос с 350 до 810 МПа, что свидетельствует о
существенных преимуществах предложенного решения.
Применение нового крепления позволяет сократить общий расход
шинных болтов на 50- 60 тыс. шт. в год.
Модернизация кинематической схемы КНП-5. Как известно, этот
замедлитель состоит из двух независимых систем (подъема балок и
88
торможения вагонов). Система подъема содержит 24 пневмоцилиндра
диаметром 320 мм и такое же число шиберов со скошенными поверх-
ностями, осуществляющими подъем балок на 45 мм. Основными ее
недостатками являются автономность, несинхронность работы подъем-
ных пвевмоцилиндров. В процессе оттормаживания наибольшие
усилия приходятся на те из них, которые начинают двигаться позднее,
что приводит к перегрузкам, заклиниванию и отказам в работе. На
многих горках эту систему вследствие неустойчивости работы отклю-
чают, хотя это ведет к нарушению габаритных ограничений.
Была предложена и передана для использования разработчиками
система подъема, имеющая вдвое меньше цилиндров и обеспечиваю-
щая полную синхронизацию их работы с помощью ведущего вала.
Важным фактором эффективного технического обслуживания и
поддержания работоспособности замедлителей является своевремен-
ное диагностирование и предупреждение неисправностей. Критерий
работоспособности весовых замедлителей (КВ-3) - это отрыв колес
тормозимого вагона от рельса. Разработана технология проверки
весового режима с использованием легкого переносного шаблона.
Указанная технология включена в Инструкцию по техническому
обслуживанию горочных устройств.
Для нажимных замедлителей (КНП-5, Т-50, РНЗ-2) критерий работо-
способного состояния - это сжимающие усилия, действующие на
колеса. Для их оперативного определения изготовлен индикатор
усилий нажатия шин массой 6 кг. Серийное внедрение этого средства
диагностирования на многих горках с нажимными замедлителями
позволило причастным работникам быстрее выявлять и устранять
факты разрегулирования силовой системы. Проверка усилий нажатия
на 200 нажимных замедлителях и последующая регулировка позволи-
ли повысить их тормозной эффект в эксплуатационных условиях в
ряде случаев на 25 %.
Внедрение перечисленных предложений снизило параметр потока
отказов замедлителей, за неделю не менее чем на 0,015-0,025. При этом
приведенные дополнительные затраты в расчете на один замедлитель
составили около 1,1 тыс. р./год.
Совершенствование управляющей аппаратуры. Управляющая
аппаратура, обеспечивающая впуск в пневмоцилиндры воздуха
требуемого давления и выпуск его в атмосферу, является неотъемле-
мой составной частью технологического комплекса по регулированию
скорости движения отцепов.
На всех эксплуатируемых замедлителях подача и выпуск наполни-
теля осуществляются с помощью унифицированной аппаратуры (УА)
ВУПЗ-72.
Расход свободного QCB и сжатого £?сж воздуха на одно включение
замедлителей приведен в табл. 3.10, в которой показано значение
коэффициента пропорциональности расхода воздуха fcnp по отношению
к расходу базовым замедлителем РНЗ-2.
89
Таблица 3.10
Показатель РНЗ-2 Т-50 КНП-5
@св>м - 0,20 1,05 1,49
®сж»м 0,03 0,16 0,23
^пр “ t?CB/0,20 1;0 5,3 7,5
На большинстве механизированных горок на замедлителях Т-50,
РНЗ-2 установлено по одному комплекту УА, на КНП-5 для повышения
быстродействия - два. Но на автоматизированной горке станции
Бекасово замедлители Т-50 оборудованы также двумя комплектами
УА. Тормозные и оттормаживающие клапаны (ЭПК) второго комплекта
аппаратуры подключают параллельно первому.
Потребная четкость работы на горках часто не обеспечивается.
Четкость установки различных ступеней торможения определялась
для нажимных замедлителей на горках, расположенных в разных
температурных зонах.
Рис. 3.14. Число отрегулированных ступеней торможения на горках (а, б) д в
парке (в, г):
---------% работающих ступеней;---------% неработающих ступеней;.....-
% автоколебаний
90
На рис. 3.14 показаны результаты регулировки для каждой конк-
ретной ступени, а также число неработающих (т. е. неотрегулирован-
ных) ступеней и число ступеней с неустойчивым режимом автоколеба-
ний.
В зависимости от числа устанавливаемых комплектов УА надеж-
ность регулировки существенно различается. На двух.горках, где на
Т-50 установлено соответственно один и два комплекта аппаратуры,
результаты регулировки следующие:
1 комплект 2 комплекта
На ^ступени............................. 96 % 38 %
На И ”..................................... 92% 32%
На HI -.................................... 92% 6%
Поэтому при планировании для КНП-5 мер по обеспечению их
быстродействия надо учитывать, что отрегулировать два комплекта
УА значительно сложнее, чем один. Соответственно усложняется
процесс торможения, возрастает погрешность в скорости выхода
отцепов из ТП.
Замеры утечек воздуха из пневмосистемы Т-50,. куда входят
цилиндры, трубопроводы и УА, показали, что падение давления при
измерениях на III ступени за 3 с в среднем 0,08 МПа. Это намного
превышает норму (0,03 МПа за 60 с). Падение давления на II ступени за
3 с составило 0,05 МПа.
Такое значительное превышение нормы свидетельствует ка“к о
неудовлетворительном качестве ТО, так и о нереальности норматива,
который практически не выполним. В существующем виде он не
имеет мобилизующей роли.
Определено, что утечки воздуха из УА составляют до 20 % общих
утечек из пневмосистемы замедлителей. Вследствие больших утечек
через каждые 3-4 с происходит срабатывание ЭПК и автоматическая
подкачка воздуха. Это сказывается на снижении эффективности
торможения, приводит к ускоренному износу УА и свидетельствует о
низком качестве уплотнений.
Схема взаимодействия управляющей аппаратуры и вагонного
замедлителя показана на рис. 3.15. Нагнетаемый воздух после впуск-
Рис. 3.15. Схема взаимодействия управляющей аппаратуры и замедлителей:
1 — воздухосборник; 2 — клапан впуска ЭПК; 3 — регулятор давления; 4 — клапан выпуска ПК; 5 —
замедлитель
91
ного электропневматического клапана 2 разветвляется по двум
параллельным каналам: к замедлителю 5 и регулятору давления 3.
Отказы управляющей аппаратуры и самих замедлителей являются
независимыми событиями и в то же время их появление является
достаточным условием отказа ТП. Это означает, что структурно УА и
ВЗ являются последовательно соединенными элементами системы,
поэтому вероятность безотказной работы позиции £ = Руа Ры, где
сомножители являются соответственно вероятностями безотказной
работы УА и ВЗ.
Механическая часть замедлителей отличается высокой степенью
резервируемости. Если к случайному отказу приводит лишь 60-100-я
по счету их неисправность, то резервируемость УА согласно наблюде-
ниям существенно меньше (Хо = 0,12Ан). К отказу приводит каждая 8-я
неисправность, поэтому их влияние на надежность всей системы
торможения значительное.
В результате на УА приходится 60-80 % всех отказов в работе'
тормозных средств, что в сочетании с высокой загрузкой (до 1,0-1,5
млн. срабатываний в год) затрудняет ее эксплуатацию и отрицательно
отражается на качестве сортировочной работы. Если Рвз = 0,94+0,98, та
Руа = 0,90+0,92. В связи с изложенным была поставлена задача повыше-
ния работоспособности УА при сохранении принципа ее унификация
(что важно для эксплуатации).
При работе тормозных средств должна обеспечиваться адекватность
протекания процессов в пневмосистеме аппаратуры и замедлителей
при впуске воздуха, т. е. должно выполняться условие
*п Ai Al
j /1ц (t) dt - j Руц (г) dt = J р^ (0 dt - ) рур (г) dt,
0 0 0 0
где tn — время полного наполнения воздухом ВЗ и УА; Р^ц (t), Р^р (t) — скорость нараста-
ния давления воздуха в ВЗ и УА; Руц (t), Рур (0 — скорость снижения давления в пневмо-
системе замедлителя и аппаратуры из-за утечки воздуха.
Аналогично можно выразить условие протекания процесса при
выпуске воздуха из системы, однако скорость снижения давления в
системе из-за утечек воздуха должна не вычитаться, а суммироваться
с основными слагаемыми.
Для обеспечения четкой работы заданной ступени торможения при
впуске воздуха необходимо выполнить условие
fK fK fK fK
f p' (0 dt - J Р'уц (t) dt=j p'^ (/) dt - j Pyp (t) dt < pkb - pkh,
0 6 oJ 0
где tK — полное время наполнения воздухом пневмосистемы замедлителя и аппаратуры,
исчисляемое от подачи команды на торможение до установления заданного давления; Ркв(
Ркн - верхнее и нижнее значения давлений к-й ступени, устанавливаемые при настройке
регулятора.
92
Рис. 3.16. Диаграмма изменения давления воздуха при срабатывании замедлителя КНП-5:
1,3 —в регуляторе давления без дросселя; 2,4 — в тормозных цилиндрах (соответственно при двух и
одном комплектах УА)
Проведенные барографические измерения свидетельствуют о том,
что результирующая величина Pr„ (f) - Руц (f) (рис. 3.16, кривые 2 и 4)
значительно меньше, чем Р^ (0 - Рур (0 (см. рис- 3.16, кривые 1 и 3), что
является источником рассогласований.
При срабатывании ЭПК начальное приращение давления в регуля-
торе носит пикообразный характер и при tn = 0,24 с достигает на I
ступени
М (п
4(г)Л-[^р(0Л = 0,5Рс,
где Рс — давление воздуха в сети, МПа.
Для недопущения автоколебаний в системе необходимо выполне-
ние условия
Vp/V3=R3/Rp,
где Vp, V3 — объемы пневмосетей регулятора и замедлителя; R3, Rp — гидравлические'
сопротивления воздухопроводов замедлителя и регулятора.
Выполнить указанное условие можно, искусственно увеличив Rp
путем установки на входе регулятора дросселя соответствующего
диаметра, обеспечивающего равную интенсивность наполнения резер-
вуаров замедлителя и регулятора (рис. 3.17).
Применение дросселей облегчает обеспечение надежной работы
регуляторов и всей аппаратуры на различных ступенях нажатия. Тем
самым устраняется один из источников отказов в работе горочных и
парковых тормозных позиций.
93
Рис. 3.17. Зависимость диаметра дросселя от
расхода воздуха замедлителями при одном
(1) и двух (2) комплектах аппаратуры
Ненадежными элементами
конструкции наряду с регулятора-
ми давления оказались верхние
оттормаживающий и затормажи-
вающий клапаны, низкая работо-
способность которых обусловлена
во многом многодетальностью
поршня (рис. 3.18, а), слабыми
уплотняющими свойствами
тарельчатых манжет, их быстрым
износом.
На основе положительного
опыта модернизации тормозных
цилиндров замедлителей тарель-
чатые манжеты в клапанах ЭПК-67
были заменены на V-образные
резиновые, уплотняющие кромки
которых образованы дугами
окружностей.
Рациональный выбор конст-
руктивных параметров и примене-
ние масломорозостойкой резины
позволили обеспечить высокую
Рис. 3.18. Конструкция существующего (а) и усовершенствованного (б) верхних клапанов
ЭПК-67:
1 — гайка; 2 — шайба; 3 — уплотняющая манжета; 4 — поршень; 5 — шток; 6 — втулка
94
Конструктивные параметры узлов уплотнения
Внутренний диаметр цилиндра, мм....................... 100 (+0,2)
Диаметр канавки поршня для манжеты, мм............... 86,5 (—0,2)
Диаметр манжеты по рабочей кромке, мм:
наружный......................................... 98,5 ( +0,5)
внутренний....................................... 78,5 ( +0,5)
степень эластичного восстановления размеров изделия при низких
температурах (ОДУ мм при - 55 °C) и его долговечность.
Усовершенствованная конструкция верхнего поршня выполнена в
виде одной детали (рис. 3.18, б).
При установке V-образных резиновых манжет на замедлителях
проверялись герметические свойства ранее применявшегося и нового
типов уплотнителей. Замедление изменения давления сжатого возду-
ха в изолированном объеме цилиндра клапана ЭПК-67 с течением
времени (рис. 3.19) свидетельствует о преимуществах предложенного
технического решения. Герметические свойства повышаются в 2,8
раза, срок службы - в 1,9 раза.
Конструкция поршня в виде одной детали на 30 % дешевле, а
ремонтопригодность примерно в 2 раза лучше, чем у ЭПК с тарельчаты-
ми пружинами и многодетальным поршнем.
Совершенствование УА позволило сократить параметр потока
отказов (за неделю) на 0,012-0,018. Затраты на модернизацию
одного комплекта составили менее 60 р. и окупились в течение года.
Приведенные суммарные затраты на комплекс мер по повышению
работоспособности УА, обеспечивающие заметное улучшение показате-
лей работы горок, находятся (в расчете на один замедлитель) в преде-
лах 1,3-1,5 тыс. р.
Для повышения надежности работы потребителей воздуха I кате-
гории (замедлителей и устройств очистки стрелок) требуется на всех
станциях закончить внедрение кольцевых схем прокладки воздухо-
проводов, т. е. подводить воздух к объектам с двух сторон, а трубы
диаметром 80-150 мм прокладывать по возможности над землей на
бетонных опорах для исключения электрокоррозии.
Проведение в полном о&ъеме технических и организационных мер,
направленных на повышение надежности исполнительных устройств
на станциях, позволяет снизить параметр отказов и потери перерабаты-
вающей способности наиболее загруженных станций из-за отказов
техники (см. табл. 3.5) в среднем на 25-30 %.
Рис. 3.19. Изменение давления воздуха в
ЭПК с тарельчатыми (1) и V-образными (2)
манжетами
О 10 ZO 30 «>(7 50 60 t,c
95
3.3. Улучшение качества изготовления исполнительных устройств
Фактором повышения работоспособности исполнительных уст-
ройств на станциях является высокое качество их изготовления.
Особенно это относится к замедлителям и другим путевым устройст-
вам, так как процесс их взаимодействия с многочисленным подвиж-
ным составом сопровождается значительными динамическими нагруз-
ками, возникающими в большинстве узлов силовой системы и имею-
щими пикообразный характер. Каждый горочный замедлитель, напри-
мер на 1ТП, подвергается в течение года воздействию пикообразных
нагрузок примерно 1 млн раз, а за полный срок службы - 10-12 млн.
В условиях роста скоростей входа vBX вагонов на горсчные замед-
лители некоторых станций до 8,5 м/с вместо допустимых 7 м/с, а также
повышения нагрузок на ось q с 21,5 до 25 т наблюдается тенденция
роста динамического воздействия на 12-15 % от влияния скорости и на
10-14 % от повышения нагрузок на ось. Поэтому качество изготовле-
ния узлов силовой системы ВЗ должно быть высоким.
Изменение напряжений, МПа, в узлах в процессе взаимодействия
технически исправных замедлителей с подвижным составом в общем
виде описывается формулой
о = + bq + cvBX + r/ф + ex, (3.12)
где о- напряжение в узлах,МПа; Ф- показатель упругости рабочего вещества привода
(пневматика, гидравлика и т. д); X - показатель динамики, зависящий от принципа
действия конструкции (нажимное или весовое торможение); oq, Ь, с, 4 е — расчетные
коэффициенты регрессии.
Результаты выборочных тензометрических испытаний, проведен-
ных на тех замедлителях КВ-3, КНП-5 и др., которые соответствуют
техническим условиям на качество их изготовления, и анализ осцил-
лограмм показали, что характер изменения напряжений у них весьма
неблагоприятный. Многие динамические нагрузки имеют знакопере-
менный характер. Это способствует ускорению разрушения деталей I
процессе работы из-за явлений усталости.
Допустимые напряжения в изделиях при нагрузках: для балок и
рычагов (сталь 25Л) - 110 МПа; для рамы КВ-3 (СтЗ) - 91 МПа; для осей
(сталь 6) - 141 МПа.
Напряжения в большинстве узлов при неблагоприятных условиях
работы(цтах, »вх.таЛне превышают допустимых значений, но у некото-
рых составляли больше нормы.
На раме КВ-3 (СтЗ) повышенные механические напряжения зафик-
сированы при торможении полногрузных восьмиосных вагонов в
месте расположения датчика Д-4 (рис. 3.20).
На балках наибольшие напряжения зафиксированы тензодатчиком
Д-15. В этом месте при растяжении отах = 13 4МПа (на 22 % выше
нормы). С увеличением числа колес, одновременно тормозимых
замедлителем, механические напряжения в силовых узлах возрастаю!
96
КВ -3 Два Восьмиоснык Вагона
д-ts
13400 Н/см2
10400
КНП-5
Рис. 3.20. Размещение тензодатчиков и осциллограммы напряжений в узлах замедлителей
КВ-3 и КНП-5, Н/см , при торможении восьми- и четырехосных полногрузных вагонов
(особенно в средней части рамы). Например, на датчике Д-4 при их
увеличении с двух до четырех напряжения повысились почти в 2 раза
(на 94 %).
На КНП-5 наибольшие растягивающие усилия возникают в нижней
части силовой оси, сжимающие - в ее верхней части. Напряжения в
балках имеют также знакопеременный характер и их наибольшие
значения имеют место в зоне датчика Б-2-2. При растяжении они
достигают 151 МПа (на 27 % больше нормы), а при сжатии -157 МПа (в
норме).
В целом ряд ответственных деталей нуждается в усилении. Осо-
бенно это относится к КНП-5 (его силовым осям и другим элементам).
О влиянии скорости входа полногрузных вагонов на растягиваю-
щие напряжения можно судить по следующим данным: при vBX = 4,5
м/с имеет о = 74 МПа; при vBX = 7,3 м/с имеет о = 86 МПа.
Примерно 55 % вариаций напряжений в качественно изготовлен-
ных балках объясняются изменениями скоростей входа тяжелых
вагонов (индекс детерминации i2 = о2у / о2 = 0,57 при коэффициенте
корреляции г = 0,75).
Уравнение множественной регрессии с достаточной точностью
представляется в виде эквивалентной зависимости
О = 0„ + Kj к2 vBX,
где оС1 — напряжение в узлах при статическом нагружении; к j — коэффициент, учитываю-
щий принцип действия конструкции (у нажимных 1,0, у весовых 1,2); к2 — коэффициент,
учитывающий тип рабочего вещества привода (равен соответственно для пневматических,
пневмогидравлических и гидравлических замедлителей 40,60 и 90).
97
Влияние остальных факторов на о практически элиминировано.
Если, например, о = 60 МПа; кд = 1,0; к-> = 60, то можно прогнозиро-
вать, что при vBX = 7,5 м/с получим о = 10 5МПа.
Установление формы тренда роста о (рис. 3.21) существенно облег-
чает разработчикам задачу прогнозирования параметров конструктив-
ных элементов силовой системы новых замедлителей.
На основе изложенной методики определено, что динамические
нагрузки на замедлители, особенно весовые, возросли за последние
10-15 лет на 18-23 %.
Работоспособность замедлителей резко ухудшается, когда нагру-
жаемые детали изготовляются с нарушением технических условий.
Если деталь имеет дефект, это, как правило, увеличивает напряжения
оув в ее сечениях. В большинстве случаев
°ув = 0Кув’
где Худ — коэффициент увеличения напряжений по сравнению с формулой (3.12).
В этом одна из причин того, что некоторые нагружаемые детали
выходят из строя уже при первых торможениях тяжелых вагонов на
новых замедлителях, что увеличивает параметр Лд. В такой ситуации
повышению работоспособности горочной техники, увеличению долго-
вечности и межремонтных сроков за счет улучшения качества изготов-
ления мйогочисленных деталей силовой системы замедлителей и
других исполнительных устройств следует придавать первостепенное
значение.
К числу негативных последствий, связанных с низким качеством
изготовления замедлителей, относятся: возникновение недопустимых
напряжений в деталях; возрастание интенсивности повреждений и
отказов, трудозатрат на их устранение; увеличение числа внезапных
перерывов в работе горок, дополнительных простоев вагонов; повы-
шение повреждаемости вагонов и
грузов; увеличение затрат време-
ни на техническую подготовку
замедлителей перед установкой в
путь; сокращение межремонтных^
циклов, сроков службы и т. д.
Несмотря на доказательность
изложенных положений, не
представлялось возможным
разработать и реализовать в
системе МПС конкретный план
мероприятий по улучшению
Рис. 3.21. Изменение механических напря- качества изготовления из-за
жений при различной скорости входа ОТСУТСТВИЯ достоверной ИСХОДНОЙ
вагонов: информации и научных прорабо-
1—КНП-5; 2 -КВ-3; 3— весовой гидравлический TQK в рассмаТрИВаеМОЙ ОбЛаСТИ.
Поэтому было проведено исследо-
98
вание, позволившее объективно оценить качество работ по изготовле-
нию и ремонту тормозной техники на заводах, выявить негативные
влияния, разработать меры по их устранению.
Качество изготовления механического изделия оценивается
единичными или комплексными показателями, причем
^к “f (^едД» ^ед.2» ^ед. т)>
где kjc, %д — комплексный и единичный показатели качества.
Для замедлителей единичные показатели качества изготовления и
ремонта могут характеризоваться, например, степенью соответствия:
фактической точности изготовления и сборки деталей - их проектным
размерам; усилий запрессовки втулок - нормативному значению;
количества и размеров литейных раковин - допустимому их числу и
размерам; твердости материала тормозных шин - требованиям
технических условий и т. д.
Если за комплексный критерий качества изготовления принять,
например, долговечность функционирования замедлителя Тф, то
уравнение множественной регрессии в общем виде можно представить
в виде
^ф ~ °0 + °1 ктех + а2 киж + а3 клит + а4 кизн + °5 ^сб + а6 кми +
+ °7 «кв» (313)
где ктех — единичный показатель, характеризующий технологию изготовления (ремонта)
замедлителей, оснащение цехов и др.; кшг — показатель качества изготовления деталей и
узлов; кпит ~ показатель качества литья для КВ-3 и КНП-5, проката для РНЗ-2; кизв —
показатель износостойкости (твердости) материала ряда ответственных изнашиваемых
деталей силовой системы (балок,рычагов, шин, осей); ксб — показатель качества сборки;
кмет — показатель метрологического обеспечения работ; ккв — показатель квалификации
и укомплектованности штата; “о — °7 — коэффициенты регрессии.
Для практических целей правая часть уравнения представляется в
относительных единичных показателях качества
^ф “ О0 + И & ктех в2 б Киэг "* вЗ б Кпит + 04 б Кизн + а5 б Kcg Об б Кмет +
+ а?бккв,
где бктех, бкизг, „ч вккв — показатели качества, характеризующиеся отношением их
фактического уровня к реально достижимому в современных условиях.
По этой формуле оценивали Тф как показатель качества изготов-
ления эксплуатируемых замедлителей.
Чтобы иметь необходимый объем достоверной информации, требо-
валось проанализировать на шести-восьми горках ’ зхническое состоя-
ние полученных с заводов замедлителей, проверить регулировочные
размеры, а также получить с возможно большего числа (20- 30) горок,
99
расположенных в разных температурных зонах, замечания специалис-
тов по качеству изготовления замедлителей. Необходимо было также
обследовать по возможности все причастные заводы-изготовители*
провести ревизию 150-200 разных замедлителей.
На основе полученного банка данных были разработаны мероприя-
тия по улучшению качества изготовления, оценена их эффективность.
Основной причиной некачественного изготовления замедлителей
КВ-3, по мнению специалистов, являлось низкое качество литья
тормозных и подпорных балок, малая износостойкость деталей,
недостатки сварочных работ. При изготовлении КНП-5 допускалась
установка отлитых с дефектами цилиндров, тормозных балок с рако-
винами. Слабо приваривались втулки регулировочных болтов, остав-
лялись большие люфты между головкой регулировочных болтов и
тормозной балкой.
Известно, что одной из важных характеристик уровня технической
оснащенности цехов является срок службы станков. Средний срок их
службы Тс следующий: на Ярославском ЭРЗ - 18 лет, на Читинском
ТРЗ - 26 лет, на Калужском ПРМЗ - 10 лет.
Наличие устаревших, изношенных станков, в том числе со сроков
службы до 30-40 лет, особенно на ЧТРЗ и КВРЗ, приводило, к необес-
печению заданных режимов обработки.
Качество литья. Как отмечалось, основная номенклатура выпус-
каемых замедлителей характерна наличием большого числа литы^
деталей (табл: 3.11).,
Таблица 3.11
Замедлитель Количество деталей Масса конструкции, т Масса литых деталей
т % к общей массе
КВ-3 22 33/37 22 67/59
КНП-5 15 35/38 23 66/60
Т-50 12 24/29 20 81/69
РНЗ-2 И 6,5/7,7 2,5 43/32
Примечание. Числитель — масса без рельсов и шпал, знаменатель — общая масса.
У наиболее распространенных замедлителей литые детали состав-
ляют 60-70 % общей массы. Такой высокий процент литья во многом
предопределяет особую важность задачи улучшения его качества для
повышения надежности замедлителей.
Наиболее трудоемким является изготовление литья для КНП-5 (в
1,5-1,8 раза выше, чем у КВ-3).
Согласно данным Ярославского ЭРЗ удельный вес исправимого
брака КВ-3 достигал у некоторых деталей 30- 40 % (рис. 3.22). Велик
литейный брак у подпорных (свыше 7 %) и тормозных (около 8 %)
100
Рис. 3.22. Распределение доли неисправимого (о) и исправимого (б) брака литых деталей
замедлителей КВ-3
балок. И хотя такое литье частично удавалось исправить, но изделия
по прочности на 15-20 % уступали таким же, но изготовленным из
доброкачественных отливок.
Основные показатели качества металла, используемого для литья,
представлены на примере проверенной продукции Ростовского ЭРЗ и
Люблинского литейно-механического завода. Такие показатели, Как
пределы прочности, текучести, ударная вязкость, продукции РЭРЗ, в
основном соответствовали норме (минимальные допуски совпадают).
Однако допустимые относительные удлинения и сужения часто нару-
шались.
Недостатки литья во многом объяснялись неудовлетворительным
качеством на РЭРЗ формовочной смеси. При норме газопроницаемости
70-100 сь?/мин фактическое ее значение на РЭРЗ в среднец67(на
ЛЛМЗ'-' 97), а в ряде случаев снижалось до 50 - 60. Норматив
нарушался примерно у 60 % всех плавок.
Долговечность замедлителей зависит от износостойкости тех
узлов, которые работают в режиме жесткого механического трения.
Износостойкость деталей во многом определяется их твердостью.
Результаты измерений (рис. 3.23) свидетельствуют о наличии значи-
тельных вариаций твердости металла у однородных деталей замедли-
телей КВ-3. Это относится к литью (твердость различается в 1,7 раза),
тормозным шинам (в 1,3 раза), осям (в 1,7 раза). Твердость шин должна
быть соизмерима с твердостью металла колес (240- 260 ед. по Бринел-
лю), а фактически она составляет 180- 220 ед. Разброс значений твер-
дости нуждался в снижении в 1,5-2 раза.
Одним из показателей качества работы станочного оборудования
заводов является достигаемая чистота обработки поверхностей дета-
лей. Количество таких поверхностей велико. Так, у КВ-3 оно состав-
ляет: на двуплечих и одноплечих рычагах 48 и 40, на балках под
101
вертикальные болты - 32, под регулировочные болты - 32, для шинных
болтов - 92, в подшипниках подпорной балки - 24, на стойках для
крепления рельсов - 64, на серьгах - 32
Сопоставление фактического класса чистоты обрабатываемых
поверхностей с нормативными по данным 740 измерений свидетельст-
вует, что он ниже нормы у большинства деталей. Проведенные на
стационарной динамометрической установке 290 измерений усилий
запрессовки выявили значительный разброс этих усилий (рис. 3.24),
особенно на изделиях ЧТРЗ и КВРЗ. Их предельные значения для
одних и тех же деталей отличались соответственно в 2-3 и 4-6 раз. На
ЯЭРЗ, где обеспечивалась ббльшая точность в изготовлении деталей
и соблюдении чистоты обработки, относительный разброс усилий не
превышал 1,5.
Полученные единичные показатели качества изготовления позво-
лили дать количественную оценку комплексного показателя Тф
замедлителей с использованием формулы, приведенной ранее.
Указанная оценка дана применительно к каждому конкретному
типу замедлителей. К вагонным замедлителям КНП-5 применимо
равенство
Т* = 2 + 0,015 6 кт,_ + 0,03 6 ки,г + 0,015 6 кпит + 0,0375 6 ки,н +
+ 0,015 6 ксб + 0,015 6 кме1 + 0,0225 6 ккв.
Анализ этой зависимости показывает, что долговечность КНП-5
может быть увеличена до 15-16 лет при условии полного внедрения на
заводах комплекса мер, обеспечивающих повышение Тф. Аналогичные
зависимости выведены для КВ-3 и Т-50.
Измерения на заводах и станциях (получено свыше 5,5 тыс. реали-
заций), количественный анализ выявленных недостатков позволили
сформулировать требования по совершенствованию качества работы
заводов. Предложения по внедрению системы управления качеством
Рис. 3.23. Распределения твердости металла:
1 — балка; 2—шина; 3 — рельс
102
Рис. 3.24. Распределение усилий запрессовки
втулок КВ-3:
в — на ЯЭРЗ: 1 — подшипник; 2 — ось рычага; 3 —
серьга; б — на ЧТРЗ: 1 — серьга; 2 — корпус ци-
линдра; 3 — ось рычага; в — т-50 на КВРЗ; 1 —
крышка цилиндра; 2 — ось рычага; 3 — опора
рельса
изготовления и ремонта составили комплекс взаимосвязанных техни-
ческих, организационно-технических и организационных мероприя-
тий, касающихся совершенствования всех элементов заводской
технологической цепи.
Основные положения требований в течение 2-3 лет реализованы
на каждом заводе. Часть литейных работ была передана с Ростовского
ЭРЗ на Люблинский ЛМЗ и Попаснянский ВРЗ, имеющие более совер-
шенную технологию, что дало существенный эффект. При значитель-
ном снижении неисправимого брака исправимый брак литья для ци-
линдров также снизился с 39 до 6 %. Переход с литых на предложенные
сварные поршни практически полностью исключил появление у них
исправимого брака.
Контрольные замеры и проверки показали, что на всех заводах,
особенно ЧТРЗ, Достигнут значительный прогресс. Улучшилось качест-
во литья, повысилась точность обработки деталей, стабилизировалась
твердость металла. Это увеличило долговечность замедлителей на
15-20 % и снизило объем технического обслуживания на 20- 30 %.
Параметры потока отказов тормозных средств уменьшились у
замедлителей КВ-3 на 23 %, у замедлителей КНП-5 - на 17 %.
Затраты на мероприятия по повышению качества изготовления и
капитального ремонта замедлителей в сумме около 800 тыс. р. окупи-
лись примерно за 2,5 года за счет улучшения эксплуатационных
показателей в работе сортировочных горок, в том числе повышения
Тф, межремонтных сроков и др.
103
4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТОРМОЗНЫХ СРЕДСТВ
4.1. Обеспечение безопасного взаимодействия
тормозных средств с подвижным составом
Высокий динамизм и интенсивность сортировочного процесса на
горках предъявляют жесткие требования к взаимодействующим
объектам (тормозным средствам и вагонам) в части обеспечения
безопасных условий движения и недопущения неконтролируемых
взаимных их контактов и повреждений. Только при этих условиях
может осуществляться нормальное функционирование горочного
комплекса. Условия взаимодействия определены габаритом подвиж-
ного состава и приближения строений (ГОСТ 9238-83). Согласно ГОСТу
детали-вагона, расположенные над наружной шиной (НШ), не должны
приближаться к уровню головки рельса (УГР) менее чем на 130 мм, а
над внутренней (ВШ) - 140 мм. Соответствующие требования предъяв-
ляются и к замедлителям.
Весовой замедлитель КВ-3, которым оборудованы наиболее мощ-
нйе горки, имеют отторможенное ОП (рис. 4.1, ф, заторможенное
ЗП (рис. 4.1, б), когда на нем находятся колеса вагона, и подготовлен-
йое ПП положения, когда балки замедлителя подняты, но колес в его
пределах нет.
В режиме ПП замедлитель может находиться как до подхода ваго-
на, так и между тележками, так как длина КВ-3 (7,6 м) в большинстве
случаев меньше расстояния между колесными парами соседних
тележек. Раствор шин а и возвышение Ь наружных шин в положении
ПП наибольшие и нахождение в этот момент замедлителя под вагона-
ми более всего неблагоприятно. Вопреки требованиям ГОСТа в режи-
ме ПП его наружная шина могла подниматься так, что габарит вагонов
нарушался на 22 мм, т. е. значительно. Неучет при разработке конст-
рукции замедлителя того факта, что в положении ПП он может нахо-
диться не только до подхода вагонов; но и под ними между тележка-
Рис. 4.1. Положение балок замедлителя КВ-3 при подготовленном к торможению (а) и
заторможенном (б) положении
104
ми, при одновременном нарушении габарита некоторыми вагонами,
явился причиной многочисленных случаев повреждения балками
замедлителя топливных баков немецких рефрижераторных вагонов
завода Дессау. Объемы тяжелых повреждений приняли угрожающие
размеры и требовались кардинальные решения по их устранению.
Наибольшее количество повреждений зафиксировано при тормо-
жении 5-вагонных секций ZB-5. Отдельные случаи имели место также с
секциями ZA-5 и автономными рефрижераторными вагонами (АРВ),
характеристика которых дана в табл. 4.1. Данные табл. 4.1 показывают,
что наиболее неудовлетворительное положение с обеспечением габа-
рита у АРВ (допустимые очертания нарушаются на 27 мм) и ZB-5 (нару-
шение на 7 мм).
Чтобы установить фактическое возвышение баков над УГР в
эксплуатационных условиях, были произведены опытные измерения
на станциях в летний и зимний периоды. Были получены также допол-
нительные сведения по ряду депо, где ремонтируют секции ZA-5 и
ZB-5. Всего были собраны данные о 140 вагонах со станций и 234 из
депо. У секций ZB-5 при среднем возвышении баков над рельсами 191
мм (при коэффициенте вариации 7 = 7%) зафиксированы размеры
возвышений 145-150 мм.
В процессе движения вагона это расстояние сокращалось на 10-13
мм, а в местах перелома профиля и на стыках - еще на 12-15 мм. В
результате в ряде случаев при движении баки находились над УГР на
высоте 126-130 мм.
Большинство повреждений происходило при изношенных колесах.
При обследовании 940 колес рефрижераторных вагонов установлено,
Таблица 4.1
Секция Полная масса тары, т Макси- мальное пониже- ние ба- ков, мм Расстоя- ние до УГР при ПОЛНОЙ экипиров- ке, мм Негабаритность по ГОСТу, мм Рекомендуе- мое поднятие баков, мм
ZA-5 с отделением: служебным 50 133 150 +10 40
дизельным 52 126 150 (150-140) +10 (190-150) 40
ZB-5 со служебным 69 105 133 (150-140) -7 (190-150) 57
отделением АРВ со служебным 52 134 113 (133-140) -27 (190-133) 77
отделением (113-140) (190-113)
Примечание. 190 — это максимальное зафиксированное возвышение тормозных шин
замедлителя КВ-3 над УГР; допустимое расстояние от деталей вагонов до
УГР 140 мм; гибкость телджки вагона 2,8 мм/тс.
105
Рис. 4.2. распределение просадок рельсов на
стыках на горочных путях
что средняя толщина ободьев Ьп = 65 мм при у = 12 %. В отдельных
редких случаях Ь10 доходит до 18-20 мм. Связь между возвышением
баков 5С и Ьго теоретически описывается формулой
^-120 + 1^.
Однако теснота связи сравнительно небольшая (индекс детермина-
ции 0,35), что объясняется влиянием на уровень баков других факто-
ров (загрузки вагонов, объема топлива в баках, жесткости пути).
Распределение просадок рельсов на стыках под вагонами в летний
период (по данным 490 измерений) приведено на рис. 4.2. Просадки
достигают 20- 22 мм при среднем значении 6 мм и коэффициенте
вариации у = 40 %. При просадке пути бак приближается к балкам на
такое же расстояние.
Для повышения стабильности рельсового пути в зоне замедлите-
лей и улучшения условий безопасности работы эффективной мерой
является сварка стыков по одному рельсу (по второму размещаются
изолирующие стыки).
К числу регулировочных размеров КВ-3, влияющих на характер
взаимодействия с тормозимыми рефрижераторными вагонами, относят-
ся раствор тормозных шин, возвышение тормозных шин над УГР (с
учетом наката на шинах).
Измерения в положении ПП (670 данных) и ОП (455 данных) показали)
фактический раствор шин заметно отличался от нормативного (140+2)
мм. Колебания при норме 4 мм достигали 28 мм (+11, -17).
Номинальный раствор 140 мм был установлен еще в период, когда
в эксплуатации находились бандажные колеса с шириной обода до' 138
мм, но уже давно ободьев шире 134 мм практически нет. В итоге
между колесом и тормозными шинами образовывался свободный
зазор 6-10 мм. Входящее колесо резко опускало шину подпорной
балки, тормозные шины мгновенно сближались и с большей силой (до
40-50 тс) ударяли сбоку о колесо, приводя к повышенному износу
деталей и разрегулировке силовой системы.
Что касается возвышения шин наружных балок, то фактическое
его распределение, с учетом накатов, близко к нормальному (рис. 4.3).
Допустимое возвышение (150 мм), как правило, нарушалось.
Сопоставление приведенных возвышений шин с уровнем баков (с
106
учетом просадок на стыках)
подтвердило реальную возмож-
ность их опасного взаимодействия
на горках с частотой 1-2 на тыся-
чу вагонов. Такая вероятность
практически означала, что рефри-
жераторные секции тормозить
замедлителями КВ-3 было нельзя,
а требовалось осаживать маневро-
выми локомотивами.
Кинематическая схема КВ-3
такова, что между изменением рис> 4.3. распределение возвышения явруж-
высоты наружной шины ДЬ и . ных шин КВ-3 над УГР в подготовленном к
изменением раствора шин До торможению положении
имеется следующая связь:
ДЬ - 2,4 До, мм.
Это свойство было использовано для улучшения габаритных очерта-
ний замедлителя КВ-3.
Для обеспечения надежного торможения, особенно при входе
равного или более широкого, чем раствор шин, колеса, необходимо,
чтобы вес вагона, приходящийся на тормозимое колесо Q, был больше
суммы вертикальных выжимающих сил'трения: 2F= 2 qpmax кс.
Выжимание колеса может произойти, если отношение
-----2---------------<1.
ЗчИшахКс 2^тахкс
Для пары трения ’’сталь по стали”, характерной для замедлителей,
коэффициент цтах = 0,18. Следовательно, выжимание может наступить,
когда > 2,8. Фактически у КВ-3 коэффициент = 2,4, поэтому, как
оказалось, коэффициент запаса =2,8/2,4 = 1,17. Тем самым подтверж-
дается наличие резерва, обеспечивающего безопасный вход колеса в
раствор шин, который меньше ширины обода колеса.
Теоретическое обоснование позволило предложить перерегули-
ровку КВ-3 на меньший раствор. В качестве номинального взят раст-
вор 132 мм вместо прежнего 140 мм. Изменение высоты шины в этом
случае ДЬ = 2,4 (132-140) = -19 мм. Тогда среднее возвышение Ьср =
= 152-19 = 133 мм, это близко к требованиям ГОСТ 9238- 83 для путе-
вых устройств.
Эксплуатационные испытания позволили оценить работоспособ-
ность замедлителей КВ-3 и их мощность при измененных регулировоч-
ных размерах. Фактическое возвышение шин совпадало с расчетным и
не превышало 132 мм (при отсутствии наката), что коренным образом
улутйлило безопасные условия торможения вагонов. Среднее значение
мощности получилось Ьт = 1,1 тс-м/тс. (при у = 18 %). Стабильность
мощности оказалась выше, чем при прежних регулировочных разме-
рах.
107
Раньше на замедлителях КВ-3 легковесные вагоны тормозились на
10-^12 % хуже тяжеловесных. Это было связано с тем, что для опуска-
ния шины подпорной балки на 19 мм при сужении чрезмерно широкого
раствора шин сжимались пружины двух механизмов поворота на 9 мм,
для чего вхолостую затрачивалось усилие F « 380 кгс.
В результате снижения разгружающего действия пружин механиз-
ма поворота при новом растворе достигнут рост мощности КВ-3 на 9 %
при торможении порожних вагонов и на 2 % груженых. Для горки с 10
замедлителями при hKcp = 1,1 тс-м/тс, это эквивалентно увеличению
суммарной мощности на AhT = 0,6 тс-м/тс.
Случаев выжимания колес из створа тормозных шин после тормо-
жения 500 тыс. колес зафиксировано не было, безопасность движения
полностью обеспечивалась.
Вследствие снижения усилий от динамических ударов шин о
колеса при входе колес в новый (уменьшенный) раствор шин механи-
ческие напряжения в рычагах снизились на 6-8 %. Это позволяет
поднять допустимую скорость входа вагонов на замедлители КВ-3 до
7,5 м/с. В настоящее время все эти замедлители выпускаются с новыми
регулировочными размерами.
Внедрение новых регулировочных размеров замедлителей КВ-3
обеспечило определенный экономический эффект. Как отмечалось,
раньше для полного исключения повреждений рассматриваемого
подвижного состава необходимо было бы пропускать рефрижератор-
ные секции через горки с маневровым локомотивом при расторможен-
ном положении замедлителей.
Дополнительное время занятия горки маневрами, связанными со
спуском секций, составляет ^оп.м = 3,1 +3,2 мин.
Время роспуска состава = 50 вагонов, не содержащего вагонов,
которые запрещено спускать с горки без локомотива, составляет tpocn
= 7,1 мин.
Соответственно на 5-вагонную секцию требуется (п$ = 5)
<p«n(S----
Дополнительное время занятия горки маневрами
^доп.рос ~ ^доп.м — ^осп (5) = 2,4 мин.
При этом чистое время занятия локомотива при уровне загрузки
горки ₽ = 0,7
/доп.лок ~ Р(доп.рос = U7 мин.
В среднем один из 7,7 состава содержит немецкие секции. При N =
= 3600 вагонов/сут количество составов в сутки, имеющих эти секции,
"р = 10.
108
В новых условиях дополнительно может быть расформировано в
сутки 1УД0П -”р *Л°у.лок— 0>87 состава>
'*расф
где ^расф — среднее время расформирования состава с учетом перерывов.
При тпс 50 вагонов это эквивалентно приросту AN = rr^ NRaa.
Указанной величине AN соответствует снижение простоя вагонов в
ожиданий расформирования на A t== 1,8 мин. Следовательно, внедрение
предложения обеспечивает получение экономии эксплуатационных
расходов на одной горке, руб./год,
Et-~AtN. 365ев.ч = 20 100,
где ев.ч — стоимость 1 вагоно-ч простоя.
Новые регулировочные размеры замедлителей КВ-3 внедрены на
всех горках. Общие приведенные затраты на их реализацию в расчете
на один замедлитель составили менее 120 руб.
4.2. Стабилизация тормозных характеристик
Из числа замедлителей, эксплуатируемых на спускной части
горок, 50 % - это КВ-3, 20 % - КНП-5, столько же Т-50, остальное -
прочие модели. На парковых путях в 85 % случаев РНЗ-2 и в 15 % Т-50.
Одна из важнейших характеристик балочных замедлителей -
сжимающие усилия. При выборе кинематической схемы требуется
обеспечить допустимое сжимающее усилие, наибольшую стабильность
тормозных характеристик и надежность конструкций.
У весовых замедлителей КВ-3 нажатие Тк тормозных шин пропор-
ционально давлению <7 колеса на подпорную шину, поэтому
тк = 1?кс или Кс = гк/Ч, (4.1)
где кс — коэффициент силовой передачи (отношение сжимающей силы к нагрузке от
колеса, воспринимаемой подпорной шиной).
Рис. 4.4. Кинематические схемы весовых замедлителей:
с — КВ-3; 6 — гидравлического; 1 — наружный рычаг подвижной балки; 2 — внутренняя балка; 3 —
подпорная шина
109
Сила трения шин о две боковые поверхности обода колеса (тормо-
зящая сила)
Гк = 2дксц.
Для получения достаточного тормозного эффекта силовые системы
замедлителей должны обеспечивать наибольшее допустимое значение
сил нажатия.
Весовые замедлители отличаются кинематическими схемами в
зависимости от расположения основного шарнира:
снаружи по отношению к свободным концам рычагов (рис. 4.4, а) у
КВ-3;
между наружными концами рычагов (рис. 4.4, б) у гидравлическо-
го.
Из равенства моментов сил относительно основного шарнира О для
рычага 1 у замедлителей первой группы (см. рис. 4.4, о) следует
Ткс = qa, т. е. кс= Tljq= а/с.
В данной схеме коэффициент зависит только от соотношения
плеч подвижного рычага 1. Размеры а и Ь у этого рычага ограничивают-
ся допустимым габаритом подвижного состава и шириной колеи.
Вследствие этого возможность использования максимальной вели-
чины кс в данной схеме ограничена.
В кинематической схеме второй группы (см. рис. 4.4, б) из равенст-
ва моментов сил относительно оси шарнира О следует
ЧаЬ/ аЬ1
Гк- rtFdq > пр™*с-
Рассмотренные кинематические схемы позволяют при проектиро-
вании замедлителей располагать шарнир О в разных местах по отноше-
нию к наружным концам рычагов и выбирать желаемой величины. В
частности, при расположении шарнира в крайнем левом положении
получается = ajc=-. max.
Как правило, вертикальные плечи с и d замедлителей либо равны
между собой, либо* отличаются друг от друга не более чем на 5-7 %.
Преобразовав последнюю формулу для второй схемы при с = d, полу-
чим
abj
с («1 + *1) с
Приведенная зависимость показывает, что кс имеет наибольшее
значение у замедлителей первой группы.
Тормозящая сила замедлителей зависит также от ширины колес
(рис. 4.5). Применительно к замедлителям первой группы получается,
110
Рис. 4.5. Распределение ширины ободьев Рис. 4.6. Зависимость кс » / (Ьк) у
колес: замедлителей однорельсовых (1) и
1 — по данным 1967 г.; 2 — 1988 г. двухрельсовых (2)
ЧТО о —Ьк
*с =
где I — расстояние от оси вращения до рабочей поверхности шины левого рычага.
Разброс Ьк оказывает влияние на коэффициент кс. Из зависимости
кс = f (Ьк) для КВ-3 (рис. 4.6), рассчитанной по приведенной формуле,
получено, что для ширины 130-133 мм значение к^, а следовательно, и
тормозящей силы при прочих равных условиях изменяется от 2,5 до
2,3 (на 9 %).
Замедлители второй группы, у которых подвижными являются
обе тормозные балки, имеют меньший разброс кс. Для опытного гид-
равлического замедлителя при среднем значении кс = 2,84 стабиль-
ность в 1,7 раза выше.
Результаты проведенного анализа позволяют сделать вывод о
выборе рациональной схемы замедлителей применительно к месту их
установки на горке. Наибольшая точность необходима для исполни-
тельных тормозных средств, осуществляющих прицельное торможение
вагонов, в том числе в системах автоматизации, когда погрешность в
скорости выход? вагонов не должна превышать 8-10 %. Поэтому для
подгорочных путей при ориентации на весовые замедлители целесо-
образно использовать кинематические схемы второй группы, а для
спускной части горок, где допустима погрешность в скорости выхода
12-15 % и где необходима большая мощность, - первой группы.
Вероятность безотказной работы силовой системы, состоящей из п
последовательно соединенных кинематических звеньев^
Ро=ЛР2-Л,
где Pi, Pj> — > Рп~ вероятность безотказной работы соответствующих звеньев.
111
При прочих равных условиях снижение числа п существенно
отражается на повышении величины Pq. Это относится к Т-50, где п = 4,
и должно учитываться при разработке новых конструкций.
Коэффициент силовой передачи нажимного замедлителя Т-50 (рис.
4.7/i) определяется соотношением кс = Ь / а и находится в пределах
2,4-2,6.
Для замедлителя РНЗ-2 (рис. 4.7, б) с достаточной точностью спра-
ведливо равенство к, ——> где о — угол наклона наружного рычага,
со cosa
В указанных и других типах балочных тормозных механизмов
(ФЕВ, ТВ-Тиссен и др.) коэффициент кс » 1. Это означает, что за счет
удлинения пути перемещения воспринимающих силовых элементов
(поршней или концов рычагов) достигается увеличение сил нажатия
воздействующих деталей (тормозных шин) на колеса вагонов. Но
необходимость реализации указанного пути ухудшает при прочих
равных условиях быстродействие конструкций, так как время их
реализации, например при затормаживании 1ЗТ, связано линейно с /вс:
* зт= Л1+ В11вс = А + Bi/bjK,. ;
аналогично при оттормаживании
* от = ^1 + В1 JBC " А1 + В1 !ВЗ КС>
где А1, В1—коэффициенты уравнения регрессии; /ва — путь перемещения воздействующих
элементов.
— d lap
Если в обоих случаях производная —= const, то время
dt
перемещения пер = ^.пер- Иной результат будет получен, если
создать замедлитель, у которого кс = /вс / !вз = b / а « 1.
Такое значение кс у конструкции создает предпосылки для повы-
шения ее быстродействия и точности работы, так как погрешность
скорости выхода отцепов Av связана с временем t„ линейной зависи-
мостью. Это открывает возможности проектирования более эффектив-
ной кинематической схемы в условиях повышения требований к
качеству сортировочной работы.
112
Рис. 4.8. Силы, действующие на скатываю-
щийся вагон:
С — сила тяжести, F — движущая сила, W — сила
Вагоны скатываются с горки
под действием силы тяжести (рис.
4.8). Математическая модель
процесса движения отцепа массой
т в общем виде
dr
m —
dr
причем на участке с равномерным
уклоном в фиксированной точке
текущая скорость
vt = + 2// (i - w) 10"3, (4.2)
где?, W — соответственно действующая и противодействующая силы, тс; »н — начальная
скорость движения отцепа, м/с; I, I — соответственно длина, м, и крутизна уклона, %», пути
скатывания; w — суммарное сопротивление движению, кгс/тс.
Суммарное сопротивление движению вагонов w складывается йз
их основного ко* и дополнительных сопротивлений от воздушной
среды и ветра кср, стрелок и кривых кск.
Кинетическая энергия отцепа в конце пути скатывания, обеспечи-
вающая ему дальнейшее движение по сортировочным путям,
Ьк = Ьг + Ьо-Ьш, (4.3)
где ^0, ~ энергетические высоты, соответствующие высоте горки, скорости роспуска
и работе суммарного сопротивления движению.
Задачей тормозных устройств является такое погашение части
энергетической высоты hK отцепов, которое сохранит интервалы
между отцепами, создающиеся на динамичном начальном участке
спускной части, а также обеспечит движение их с расчетной скоростью
в сортировочный парк и сцепление с допустимой скоростью соударе-
ния со стоящими вагонами.
Процесс тормозного действия на отцеп осуществляется в трех
основных зонах:
на первой тормозной позиции (ГГП), располагаемой, как правило,
перед первой разделительной стрелкой или за ней;
на второй тормозной позиции (ПТП), располагаемой перед пучка-
ми путей;
на третьей тормозной позиции (ШТП), располагаемой на подгороч-
ных путях в головной части сортировочного парка.
Работа сил, действующих на движущийся отцеп весом T.Q в зоне
тормозной позиции с момента входа на нее передней оси отцепа до
момента выхода последней оси,
1ДЛ lQ(i- к) IO'3 - ЕВ1Т =
где В — тормозящая сила, действующая на один вагон, тс; 1т — длина тормозной позиции,
м; 1ДТ — длина зоны действия тормозной позиции, м.
113
Этр выражение можно представить в следующем виде:
Л zbi. „ з
-Г7"—--------=7r- + (f-w)ZnT-10 •
2/ 2g' ZQ пл
Выразив составляющие этой формулы через энергетические высо-
ты, получим
hK = hH-M0- н-)/д.,-Ю-3,
где hT — выполняемая работа торможения, отнесенная к единице веса отцепа (т. е. энерге-
тическая высота, погашаемая замедлителем).
Обозначив через х удельную тормозную мощность, приходящуюся
на 1 м пути торможения, и учитывая, что ускорение вагона
a = g[i- (w + x-Ю3)] IO'3,
получим время торможения этого вагона
ГК ~ "н + 2*д,т Д ~ »И
а а
(4.4)
Из формулы (4.4) следует вывод о стратегии регулирования скорос-
ти отцепов на ТП, так как при больших скоростях входа вагона увели-
чение степени торможения и погашаемой замедлителем энергетичес-
кой высоты меньше отражается на времени прохода вагона по тормоз-
ной позиции, чем при малых начальных скоростях (рис. 4.9).
Если торможение должно оказывать меньшее влияние на время
пробега отцепа, то его надо осуществлять возможно большей силой на.
коротком отрезке пути; если
Рис. 4.9. Зависимость времени прохода
вагонов по замедлителю от скорости входа
при разной удельной мощности
нужно увеличить интервал между
отцепами, то наоборот.
Изменение скорости в процес-
се торможения отцепов на пологих
уклонах осуществляется в соот-
вествии с равенством A v = хя х
x(Af). При этом максимальная по-
грешность Av за время оттормажи-
вания (t = fOT), м/с,
Av= V(g'x)2(ArOT)2 + (g7OT)2(Ax)a +
+ (XUW)2. (4.5)
Если учесть, что Ag'0, то для
повышения точности работы
замедлителей необходимо умень-
шать время оттормаживанйя tm и
стабилизировать тормозной
эффект (уменьшать Ах).
114
Рис. 4.10. Распределение коэффициента
трения в паре “колесо—шина” замедлителя
Чтобы оценить эффективность замедлителей при взаимодействии с
вагонами, проанализируем составляющие тормозной мощности для
двухрельсовых балочных механизмов, тс-м/тс.
(4-6)
BTln 2ц<р-1лТикс 2цф!пТк
"т”—" Q----------------------Q
где В, — тормозящая сила, воздействующая на колесо; тс; I, п — соответственно длина
замедлителя, м, и число тормозимых колес; Ц, <₽ — соответственно коэффициент трения и
приведения сил (к центру колеса); Тк — усилия, передаваемые соответственно от
цилиндров и тормозных шин, тс.
Из формулы (4.6) видно, что тормозная мощность - это комплекс-
ный показатель, на который (кроме непосредственно сжимающих
усилий шин) влияет ряд других факторов, изменяющихся в эксплуа-
тационных условиях в определенных пределах.
Коэффициент трения ц в паре ’’шина-колесо” имеет случайный
характер (рис. 4.10) и описывается распределением вида
/(H)-----2 - 0.0252 .
0,025 fin
Этот коэффициент, учитывая состояние взаимодействующих
поверхностей, связан с величиной сжимающего усилия Т сложной
зависимостью (рис. 4.11). При прочих равных условиях он зависит
также от скорости движения отцепов v, а именно
1*-»с +
Ьс
где Of, Ьр сс — коэффициенты регрессии.
Рис. 4.11. Зависимость Ц от сжимающих
усилий при подшипниках скольжения (1) и
качения (2)
115
При повышении v в диапазоне
от 2 до 6 м/с коэффициент ц
уменьшается при торможении
тяжелых вагонов на 10-12 % у
КНП-5, на 16-18 % у КВ-3 и Т-50.
Соответственно снижается и
тормозная мощность замедлите-
Рис. 4.12. Зависимость тормозной мощности ' 1р ’ ’ * „ D
от средней скорости движения отцепов Тормозящая сила Вт замедли-
- телеи зависит также от коэффи-
циента приведения сил ф, учиты-
вающего положение поверхностей
трения относительно центра
колеса и УГР.
Если шины сжимают обе поверхности каждого колеса, то
2F|i ф = 2S/p ф, (4.7)
где S — плщцадь поверхности трения, см^; / — давление шин на боковую поверхность
колес, k/cmz.
Правильное определение ф является необходимым условие^
получения достоверного значения тормозной мощности аамедлителей.
В общем виде его значение
V-rc/R,
где гс — расстояние от мгновенного центра качения колеса до центра тяжести площади
трения шины о колесо, мм; R — радиус тормозимого колеса, мм.
Наиболее трудная задача - достоверное определение гс. При
известном R задача сводится к точному определению координат
центра тяжести площади трения 5 при заданном возвышении Н„
верхней плоскости шин над УГР, а также высоты й площади трения. В
зависимости от и й площади трения могут иметь три формы (рис.
4.13, заштрихованная часть).
Рис. 4.13. Схема воздействия тормозных колес и шин замедлителей при положении шин:
а — низком; б—высоком; е — среднем
116
Абсциссу и ординату центра тяжести площади S для варианта по
рис. 4.13, а можно определить по формулам:
ус = 2/3 [(Z?2 - ф2 - (R2 - *2)3/2] / А.
А = - Ь2 - (г/r2 - в2 + Л2 (arcsin b/R - arcsin a IR),
где а, Ь — расстояния от центра колеса соответственно до верхней и нижней плоскости
тормозной шины.
Для варианта по рис. 4.13, б:
x^fo-aJ^-^/U-B);
Ус = 2/3gr2 - b2) - (г2 - о2)3'2 - (R2 - Ь2^2] / (А - В);
В =Ьу/г2 - b2 - a у/г2 -а2 + г2 (arcsin b lr - arcsin а /г),
где г—радиус внутренней поверхности обода колеса.
Для варианта по рис. 4.13, в абсцисса хс и ордината ус центра
тяжести площади трения определяются из соотношения
*с~*с2
-A/U-В),
Ус1 ус
где и хс2 — абсциссы центра тяжести площадей Sj и SjJ ус1 и ус2 ~ ординаты центра
тяжести этих площадей.
Расстояние гс от мгновенного центра качения колеса:
гс = Ух2 + (/? - у.)2;
Ф ’Я-1 y/xl + QR-yJ2.
Коэффициент ф связан с возвышением шинЯш достаточно сложны-
ми зависимостями (рис. 4.14), причем наиболее интенсивное изменение
этого коэффициента наблюдается в зоне возвышений от 80 до 120 мм.
Весьма существенно влияет на его величину диаметр колес вагонов D.
Графики а, б и в рис. 4.14 свидетельствуют о том, что для колес с
диаметром 870 мм наиболее приемлемое возвышение шин 135-155 мм
(здесь ф интенсивно растет), т. е. больше, чем это разрешено сейчас
габаритом (115-125 мм). Габаритные ограничения резко снижают
эффективность тормозных исполнительных устройств.
Высота полосы трения также заметно влияет на ф и Вт. В настоящее
время у всех замедлителей 6 = 50 мм. При допустимом (с учетом
П7
Рис. 4.14. Зависимость коэффициента <р от возвышения шин Нш:
а — диаметр колес 870 мм; 6 — 910 мм; в — 950 мм
взносов) значении Нш = ПО мм (у КВ-3, КНП-5, РНЗ-5, РНЗ-2) уменьше-
ние 6 до 30 мм эквивалентно росту тормозящей силы на 15-20 % при D =
=‘880-1-960 мм. Сужение полосы трения при этом является одним из
резервов повышения и стабилизации мощности замедлителей на той
части горок, где ее не хватает. Уменьшение 6 до 40 мм эквивалентно
росту на 10-12 %.
Для новых колес коэффициент ф меньше, чем у изношенных
(например, при 6 - 50 мм иН = ПО мм эта разница достигает 40 %, т. е.
20 % номинального уровня). В связи с этим Ф целесообразно рассчиты-
вать для среднеизношенных колес (D = 890 мм).
Показанные на рис. 4.14 зависимости справедливы при взаимодейс-
вии шин и колес по всей площадке S. На практике может происходить
увеличение ф по сравнению с его средним значением вследствие того,
что взаимодействие шины с колесами, особенно на их наружной
поверхности, чаще всего осуществляется не по всей поверхности
обода, а по узким полосам шириной 15-25 мм, располагающимся
ближе к поверхности катания колес. В результате ф возрастает до
*₽тах-
Для изношенных колес диаметром 870 мм и при б = 50 мм отноше-
ние фтах / Ф при увеличении возвышения шин Нш уменьшается и для
значений Н , равных 70, 80, 90, 100, НО мм, составит 1,30; 1,29; 1,22;
1,08; 1,03.
В целом колебания ф значительны, что является источником
повышенных изменений Bt в эксплуатационных условиях. Стабилиза-
ция ф - важный фактор повышения эффективности работы замедлите-
лей.
4.3. Оптимизация сроков службы горочных
механизмов
Значительные объемы переработки вагонов, необходимость
повышения надежности тормозных средств требуют обеспечения
технически обоснованных объемов изготовления и капитального
П8
ремонта исполнительных устройств, рационального размещения для
них производственных мощностей.
Отсутствие объективных данных о потребностях капитального
ремонта не позволяло обоснованно требовать развития ремонтной
базы, мощности которой весьма ограничены. Выпуск новых замедли-
телей определялся заданиями по механизации, автоматизации и
модернизации горок, потребностями поставок для нужд эксплуатации
(взамен списываемых механизмов), экспортными обязательствами и
т. д.:
тнов (Ji Ki+ fn3M.i + гг$м'.1 + тдоп.{'
(4-8)
где j — число тяжелых замедлителей fro типа для горочных ТП в среднем на горке
(или количество комплектов замедлителей для ШТП) для нового строительства; —
планируемый на год ввод новых механизированных горок или парковых позиций; —
коэффициент запаса (1,10 для горочных и 1,05 для парковых ТП); — число подлежа-
щих списанию замедлителей; — число замедлителей устаревших моделей, планируе-
мых к ежегодной замене; тД0П1- — число новых горочных (или парковых комплектов)
замедлителей для дополнительных нужд (в течение года).
Межремонтный цикл замедлителей Т^, Тцц и Г,Ju на каждой
тормозной позиции для переработки N > 2000 вагонов/сут:
Тц1 = 6,2- 0,65 Лг- 1(Г3;
Гцц = 7,2 - 0,65 TV- IO'3.
В среднем = 3 года на 1ТП, п = 5 лет на ПТП. На ШТП для всех
горок соответственно Гпщ = 8 лет безотносительно к размерам перера-
ботки вагонов.
Ранее действовавший усредненный срок службы для всех тормоз-
ных средств (16 лет) недостаточно обоснован, так как не учитывает
различий в конструкциях замедлителей (весовые, нажимные) и их
загрузки. Поэтому рассчитан рациональный срок службы по физичес-
кому износу, соответствующий современным и перспективным усло-
виям их работы.
В качестве критерия оптимальности принят минимум годовых
расходов н5 эксплуатацию и капитальный ремонт тормозных средств
за срок службыуг. е. Лр = /(Тф) = min.
Стоимость капитального ремонта замедлителей Экр = 40+60 % их
первоначальной стоимости (включая затраты на перевозку);для замед-
лителей КВ-3 - 15 тыс. р., для КНП-5 - 19 тыс. руб., для Т-50 - 9 тыс.
РУб.
Затраты на текущее содержание в течение года для исходного
периода для замедлителей КВ-3, КНП-5 и Т-50 при работе на горочных
позициях 2,4; 2,0 и 1,7 тыс. руб.; для парковых позиций - соответствен-
но 1,06; 0,79 и 0,68 тыс. руб.
119
Годовые расходы Лр на ремонт вагонного замедлителя за срок
службы
Лр = Ai+ Тф + К3 / Тф,
где Дп и 4В — соответственно постоянная и ежегодная возрастающая части расходов на
ремонт в год; Тф — фактический срок службы по физическому износу; К3 — амортизацион-
ная стоимость замедлителя.
Значения Дп, FCS и другие исходные данные приведены в
табл. 4.2.
Таблица 4.2
Показатель Затраты, тыс. руб.
кв-з КНП-5 Т-50
Амортизационная стои- мость 22 32,5 14,5
Приведенные затраты: на капитальный ре- 1,5/3 1,9/3,8 0,9/1,8
МОНТ * обслуживание 2.4 2,0 1,7 2,6/3,5
Постоянные расходы 3,9/5,4 3,9/5,8
Возрастающие расходы 0,12/0,16 0,12/0,18 0,08/0,11
Примечание. Числитель — расходы при одном капитальном ремонте, знаменатель
— при двух.
Если нанести на график значения относительных затрат ап~Ап/ К3,
ав = Ав / К3 и нормы амортизации Амто определим искомое значение
Тф.0П-
Оптимальный срок службы 7ф оп замедлителей КВ-3, КНП-5 и Т-50
при эксплуатации на горке для среднесетевых условий (рис. 4.15)
получился соответственно 11, 12 и 10 лет при одном капитальном
ремонте; 10,11 и 10 лет при двух ремонтах.
На основе данных о стоимости замедлителей, затратах на капи-
тальный ремонт и техническое обслуживание определен коэффициент
их физического износа на любом этапе эксплуатации
„ ^3 1^ф ! Гн) ^кр (*пр ! 7~ц) * Зрб [7~ф * °об ~ 1)1
|,И Кз + Экр + Эов.г[Гф+воб(Гф-1)]
(4.9)
где Тф и Тк - соответственно фактический (на данный момент) и нормативный сроки
службы замедлителей; - срок службы после капитального ремонта; г - приведен-
ные годовые затраты на обслуживание; о0д — коэффициент роста расходов на обслужива-
120
Результаты расчета приведены в табл. 4.3.
При увеличении Та в 3 раза коэффициент Рф^ возрастает примерно
в 1,5 раза и при Тф 10+12 приближается к единице, что подтверждает
правомерность полученных значений Тф оп.
Капитальный ремонт целесообразно проводить при положительном
значении коэффициентов эффективности этих ремонтов сэф.р- Коэффи-
циенты Сэф р оказались положительными для всех замедлителей при
одном и двух ремонтах. При последующих ремонтах c^.p < 0, т. е.
121
Таблица 4.3
Замедлитель тф Тн ^кр ГЦ fnp ®об.г Рфиз
КВ-3 3/6/9 И 15 6 5 2,4 0,57/0,77/0,88
КНП-5 3/6/9 12 19 6 6 2,0 0,58/0,75/0,88
Т-50 3/6/9 10 9 6 4 1,7 0,52/0,72/0,87
экономически выгоднее прекращать эксплуатацию замедлителей, а не
проводить третий капитальный ремонт.
Расчет по (4.8) и с учетом данных по 7ф.Оп показал, что ежегод-
но в течение предстоящих 13-15 лет годовой выпуск тяжелых замед-
лителей должен составлять не менее 230-250 единиц, а для парковых
позиций и горок малой мощности в течение 18-20 лет - 840-860
комплектов (соответственно в 1,2 и в 4,5 раза больше, чем выпускает-
ся). Особенно быстрыми темпами должны расти объемы выпуска
парковых тормозных средств.
Математическая модель, адекватная потребным объемам капи-
тального ремонта замедлителей на 1ТП и ПТП,
£тПГц11
£ т1------ ~№— Е mU--------_—
т___________________+___________Г<ь-г
ткр.г *
Гц1 Гц11
“£ mi (Тд’~‘5ф7)+1: mu (Тй~'5ф7)’ (4Л0)
где ткр.г — общий объем капитального ремонта горочных вагонных замедлителей; £ mj,
£ тц — общее число эксплуатируемых на горках замедлителей соответственно на ГГП и
ПТП; Тф-Г — срок службы горочных замедлителей.
Для парковых замедлителей (ШТП) соответственно
£ т ТцШ
£п>Ш--------Z--
Тф.Ш . 1 1 . /л
ткоШ --------Zт III t----------------(4-И)
1цШ ТцЩ Тфдц
С учетом замедлителей ШТП
п’кр-Хлч(-7^ + <4-12)
где гф.Ш ~ СРОК службы парковых замедлителей.
122
Если принять среднюю долговечность тормозных средств (j ф оп =
= 11 лет, отчисления на реновацию 9 %), то согласно формуле (4. ГО) для
сети дорог mKpj= 500 (1/3 - 1/11) + 1200 (1/4 - 1/11) = 312 (где 500 и 1200
- число замедлителей на ГГП и ПТП), т. е. = 18 % общего их числа на
ГГПиПТП.
Фактически капитальным ремонтом охватывается ежегодно не
более 170 горочных замедлителей.
Если принять X тщ = 2000, ТцШ = 8 лет и 71 щ = 16 лет, получится
т^ш = 2000 (1/8 - 1/16) = 125.
Таким образом, современная производственная база должна
обеспечивать капитальный ремонт около 312 горочных и 125 парковых
замедлителей.
Для перспективного планирования в формулы (4.10) - (4.12)
необходимо внести соответствующие изменения в I mj, 2 тц, Е тщ, а
если будут изменены нормативные значения Тц1- и Тс1ф то учесть и этот
фактор.
Приведенная методика позволяет с достаточной точностью прогно-
зировать требующиеся объемы капитального ремонта, развивать на
заводах соответствующие мощности, своевременно менять отработав-
шие ресурс механизмы и тем самым повышать надежность технологи-
ческих горочных систем.
Результаты расчета и т^р утверждены МПС и используются
при разработке производственных планов заводов МПС.
Важным условием ускоренного развития базы по производству
тормозной техники является выбор рационального места расположе-
ния производственных мощностей. Излишняя концентрация произ-
водства приводит к неоправданному увеличению транспортных
расходов.
При этом математическая модель задачи имеет вид
min П = + Qtjenp.tj + Qmenj
где П — общие приведенные расходы на изготовление и транспортировку замедлителей за
период Т; Kt — приведенные капитальные затраты в t-м году; Qtj-~ объем производства в
t-м году на j-m заводе; «пр.(/ — приведенные затраты на один замедлитель; qni — общая
масса перевозимых замедлителей, т; enj — приведенные транспортные затраты на 1 т-км,
РУб.; — расстояние перевозки, км.
При расчетах вся сеть была разделена на регионы, включающие в
себя несколько соседних дорогой отыскивались оптимальные варианты
прикрепления производителей к поставщикам.
В каждом регионе предложено место расположения завода-изгото-
вителя с учетом имеющейся производственной базы и перспектив
механизации горок. В первых четырех вариантах, отличающихся
числом заводов (соответственно восемь, четыре, три и два на всю
железнодорожную сеть), принято, что завод изготовляет и ремонти-
рует всю тормозную технику соответствующего региона. В пятом
123
варианте сеть разделена на две укрупненные области и выпуск тормоз-
ной техники в каждой из них сосредоточен на двух специализирован-
ных (для. выпуска тяжелых горочных и облегченных парковых замед-
лителей) предприятиях. В шестом варианте заводы специализированы
только на европейской части сети.
Транспортные расходы определялись с учетом приведенных
расходов на перевозку (0,35 коп/т-км). Полученные результаты, приве-
денные к транспортным расходам на 1 м показаны в табл. 4.4.
хаблица 4.4
Вариант Число заводов Транспортные расходы Общие расхо- ды в % к ва- рианту 1
в руб./м в % к варианту 1
1 8 95 100 100
2 4 170 179. 78
3 3 180 189 70
4 2, 325 342 69
5 4 310 326 67
£ 3** 360 379 73
Специализировано четыре завода. ** Специализировано два завода.
Наиболее выгодный вариант развития и размещения производст-
венной базы тормозной техники - это когда вся тормозная техника
производится на четырех заводах, специализированных по выпуску
тяжелых и легких механизмов (два завода базируются в европейской
и два в азиатской частях сети).
Аналогичное расположение и прикрепление останется целесо-
образным и в том случае, если производство замедлителей будет
передано Минтяжэнергомашу или другому ведомству.
В настоящее время указанная схема в основном реализована:
замедлители изготовляются на Ярославском ЭРЗ и Калужском ПРМЗ в
средней части европейского полигона дорог, Читинском ТРЗ, а также
примыкающем к .восточной части сети Алатырском М3.
5. ВНЕДРЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.1. Показатели системы технического обслуживания
горочных устройств
В условиях интенсификации сортировочной работы на станциях и
постоянного сокращения на горках интервалов между составами
обеспечить высокую работоспособность горочных механизмов можно
124
Рис. 5.1. Схема обслуживания вагонных замедлителей:
1 —требования на обслуживание;^ —очередь;^ —обслуживание; 4 — работающие замедлители
только на основе внедрения эффективной системы их технического
обслуживания и ремонта. Несовершенное техническое обслуживание
интенсивно загруженных исполнительных устройств является источ-
ником их эксплуатационных отказов и по существу функциональным
отказом технологической системы переработки вагонов. Случаи
таких отказов на горках достаточно многочисленны.
Согласно действующей технологии возникающие в процессе
работы повреждения устройств устраняют ремонтные группы. Заявка
на ремонт, пришедшая в момент свободности этих групп, сразу обслу-
живается. Если они заняты, заявка становится в очередь. Так как по
истечении некоторого времени обязательно будет начат ремонт, а
количество заявок в очереди ограничено числом устройств, то такую
технологию следует относить к системам массового обслуживания с
ожиданием и ограниченным потоком требований.
Своевременный метрологический контроль, качественное диагнос-
тирование устройств способствуют снижению числа заявок на техни-
ческое обслуживание и ремонт. Все же поток их остается большим
из-за многочисленности и высокой загрузки техники в районе горок.
После ремонта устройства начинают работать и вновь становятся
источником требований на обслуживание (рис. 5.1), т. е. это замкнутая
система массового обслуживания (ЗСМС). Исходя из положений теории
массового обслуживания установлены такие показатели эффективнос-
ти системы, как коэффициент простоя техники в ожидании обслужива-
ния кп и время простоя tn, число свободных ремонтных групп и
коэффициент их простоя рациональная численность эксплуата-
ционного штата пш и др. Состояние рассматриваемой ЗСМО описывает-
ся системой линейных дифференциальных уравнений.
Средняя численность ремонтной группы
<»ср“£ адп//2 щ, (5.1)
гд е а/ — численность работников, занятых выполнением 1-й операции; &,• — число опера-
ций ТО, выполняемых в единицу времени.
125
При эксплуатации на спускной части горки замедлителей КВ-3,
КНП-5, Т-50 соответственно составляет 2,1; 2,0; 1,3 чел.
Средняя продолжительность времени собственно восстановления
tB и полного обслуживания одного устройства ^в, где tB = t tBj / Z n<,
toi ~ to6.i / S л/, а также коэффициент вариации (относительного
разброса) А>б приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Замедлитель ‘в.4 . ‘об-4
КВ-3 0,88 1,13 94
КНП-5 0,62 0,97 62
Т-50 0,52 0,87 74
Согласно данным табл. 5.1 ремонтопригодность (как совокупность
технологических операций при техническом обслуживании и ремонт-
ной технологичности самих замедлителей) невысока. Время обслужи-
вания на станциях тормозных средств, особенно КВ-3, значительное.
Распределение этого времени f (Тоб) = Лоб е~Ь°б *°б (аоб» ьоб ~ расчетные
коэффициенты). ....
Определено, что у КВ-3 f (<об) - 0,45е °’ об, у т-50 и КНП-5 —
соответственно/ (fo) = 0,32e_°'98to6 и / (^б) = О,39е-0’96‘об, что показано
на рис. 5.2.
В течение недели на замедлителях КВ-3 и Т-50 выполняется соот-
ветственно 30 и 25 (на КВ-3 на 20 % больше) ремонтно-профилактичес-
ких операций, а затрачиваемое на них время в первом случае почти на
30 % больше. Это означает, что ремонтопригодность весовых замедли-
телей КВ-3 существенно хуже, поэтому обслуживать их труднее.
Рис. 5.2. Распределение времени обслужива-
ния эамедлй1влей КВ-3 (1), КНП-5 (2) и
Т-50 (3)
Характер изменения некото-
рых показателей эффективности
системы обслуживания на горке
для КВ-3 и КНП-5 приведен на рис.
5.3. Анализ графиков показывает,
что при определенном количестве
ремонтных групп Прг начинают
резко изменяться время их прос-
тоя Гп.г (штриховые линии),
коэффициенты простоя замедли-
телей кто (сплошные) и ремонтных
групп к^г (штриховые линии).
Например, при числе замедлите-
лей = 12 и прг = 4 имеем = 22
%. Если же прг будет увеличено до
6, т. е. в 1,5 раза, то уменьшает-
ся до 3,5 %, т. е. более чем в 6 раз.
126
a)
Рис. 5.3. Изменение показателей эффективности системы обслуживания; а — времени
простоя ремонтных групп t-ц. и замедлителей *пз; б — коэффициентов простоя ремонтных
групп Кд. и замедлителей Kro в зависимости от числа ремонтных групп прг
На основе такой взаимосвязи определена наиболее рациональная
численность горочного штата. Результаты показывают (табл. 5.2), что
нормировавшийся раньше штат работников для обслуживания КВ-3 в
основном совпадал с расчетным; для замедлителей Т-50 он был не-
сколько завышен.
Таблица 5.2
Показатель кв-з Т-50
Число горочных замедлителей 12 10 8 12 10 8
П>г Рациональное число ремонтных 4 3 3 3 3 2
ГРУПП Лрг.0П Число ремонтируемых замедли- 1,2 1,2 1.1 1,2 1.1 1.0
телей тр Коэффициент простоя в ожила- 0,04 0,08 0,09 0,05 0,04 0,05
нии ремонта *пз Время простоя в ремонте 1п.р» ч 0,8 0,9 0,9 0,7 0,5 0,3
Число свободных ремонтных 1,5 1,2 1,0 1,6 1.2 1.0
групп г\..рг Коэффициент простоя ремонт- 0,30 0,26 0,25 0,25 0,20 0,19
ных групп Кщ. Штат, чел.: расчетный Ищ р 13 11 9 9 7 6
существовавший Пщд. 13 12 9 10 8 7
Штат получился достаточно многочисленный, что во многом
объясняется непроизводительным его использованием вследствие
значительных потерь времени на ожидание начала работ и наличием
других простоев, причем и оказались близкими по своей
величине.
127
Проведен расчет показателей системы обслуживания для ШТП.
Парковые замедлители обычно закрепляются за двумя группами (пдГ =
= 2); приведенная плотность потока заявок на обслуживание 0,6-0,8. С
учетом этого рассчитаны показатели системы ТО при установке в
парке 100 или 60 облегченных замедлителей РНЗ-2 (табл. 5.3).
Таблица 5.3
Показатель а -0,6 а -0,8
Вероятность отсутствия заявок на обслуживание 0,54/0,70 0,36/0,54
Число ремонтируемых замедлителей 0,80/0,46 1,78/0,91
Коэффициент простоя ремонтных групп 0,70/0,83 0,52/0,70
Примечание. Числитель — при установке 100, знаменатель — 60 замедлителей.
На основе установленных параметров надежности и характеристик
ТО определены комплексные показатели надежности замедлителей.
Так, при 10Ж = 0,3 /об коэффициент технического использования к =
= 0,48 и нуждается в улучшении.
При этом следует учитывать, что такие составляющие времени
обслуживания, как 10Ж и tCJV достигают в сумме (0,3-Н),4) t^, имеют
тенденцию к повышению и особенно нуждаются в сокращении.
Проанализируем обслуживание горочных пневмосистем. Пневмо-
система - неотъемлемая часть горки, показатели которой существенно
влияют на процесс переработки вагонопотока. Поэтому необходим
высокий уровень ее работоспособности.
Показатели ремонтопригодности пневмосистемы приведены в
табл. 5.4.
Таблица 5.4
Показатель Компрессор Воздухопровод Воздухосбор- ник Вся пнев- мосистема
Время обслуживания ч 2 1,2 0,8 1.6
Коэффициент вариации Т, % 92 70 80 90
Средние трудозатраты ремонтной группы при обслуживании
компрессоров и воздухопровода составляют 3,1 чел-ч. Плотность
потока обслуживания Цп = 1/1об = 0,56 устройств/ч.
Коэффициент загрузки (приведенная плотность потока заявок на
обслуживание) а = Хн/ рн = 0,31 / 0,56 = 0,55.
Распределение времени обслуживания устройств описывается
доказательной функцией вида f (0 = ое~моб (а, Ь - расчетные коэффи-
циенты).
Для компрессора, трубопровода, воздухосборника, всей пневмо-
системы а составляет соответственно 0,80; 1,05; 1,30; 0,40; b - 0,007;
0,016; 0,020; 0,065.
128
Полученные характеристики ремонтопригодности пневмосистемы
оказались низкими. Прежде всего это относится к компрессорам.
Техническое обслуживание компрессорной станции включает опера-
ции наружного осмотра оборудования, состояния креплений, провер-
ки показаний контрольно-измерительных приборов и регулирующей
аппаратуры, четкости работы предохранительных клапанов. В процес-
се обслуживания производятся пробный пуск и остановка компрессо-
ров и водяных насосов с проверкой их работы измерительной аппара-
турой. Осуществляется продувка больших воздухосборников, влаго-
маслоотделителей и воздухоохладителей. При обнаружении неисправ-
ностей принимаются оперативные меры к их устранению.
Наряду с техническим обслуживанием ежегодно проводится
силами работников горки или привлекаемых специалистов (по коопе-
рации) текущий ремонт компрессоров, а в соответствии с нормативами
их эксплуатации (примерно через 40 тыс. ч работы) - также капиталь-
ный ремонт. В отличие от замедлителей централизованный капиталь-
ный ремонт компрессоров не организован, что существенно затрудняет
на горках поддержание их работоспособности.
Компрессорные установки в течение года согласно полученным
данным об интенсивности их использования на горках (их коэффи-
циенты использования к^. < 0,3) эксплуатируются 2300 ч. С учетом кис
средний срок службы компрессоров должен быть 13 лет. Фактически
из-за отсутствия резерва для замены многие компрессоры работают
15-20 лет, при этом их производительность снижается на 20-30 % и
учащаются случайные отказы.
В целом из анализа эффективности рассматриваемой ЗСМО на
горках следует, что ее показатели нуждаются в значительном улучше-
нии, прежде всего в направлении сокращения t^, снижения потерь 10ж,
повышения производительности труда эксплуатационного штата за
счет механизации выполнения трудоемких операций.
5.2. Оптимальные технологические "окна”
Особенностью сортировочных горок является то, что с увеличе-
нием переработки вагонов N перерывы, пригодные для технического
обслуживания устройств, интенсивно уменьшаются (рис. 5.4). За
последние 15 лет интервалы на горках сократились на 20-30 %. Распре-
деление перерывов tn характеризуется большой неравномерностью.
Так, применительно к конкретной станции (рис. 5.5) оно имеет вид
Л^ = 0,65е-°>23^-2-«
Время tn не превышает 6-8 мин. При росте переработки вагоно-
потока на горках наблюдается резкое увеличение числа непригодных
для обслуживания 1-3-минутных интервалов.
Для поддержания работоспособности устройств на высоком уровне
необходимо, чтобы свободного времени было достаточно для выполне-
129
Рис. 5.4. Зависимость средней продолжи-
тельности перерывов на горке от размеров
переработки вагонов
ния планируемых работ. Такое
свободное время в дневной
период
ro6.r = 0,3[1440--^(tpoc+f1_s +
+ *ман)]> (5.2)
где гпв — число вагонов в составе; —
время роспуска одного состава; tj_3, ^ан —
время 1—3-минутных интервалов и маневро-
вых передвижений, приходящихся на один
состав (для пучковых позиций ^ан =
Чх.нЛ’ гдеппч - число пучков).
При переработке 4-5 тыс.
вагонов в сутки время не
превышает 1,7—1,8 ч для ГГП и
2,1-2,3 ч для ПТП, т. е. очень мало.
Время г, которое требуется для производства работ по ТО
каждого замедлителя,
Гоб.г = 1,314 Топ (1 + 0,0068 N) = ?! + Тпрт,
где ^оп — оперативное (непосредственное) время технического обслуживания исполни-
тельного механизма; — время, включающее Гоп и затраты иа подготовительно-заключи-
тельные и другие операции; Гпрт - время вынужденных пеоеоывов, связанных с роспус-
ком составов.
Зависимости TJ(N) и ?об.ГЛ^) Для ПБ при разных замедлителях,
скорости роспуска v0 и времени Тман показывают (рис. 5.6), что при
N > 5 тыс. вагонов в сутки практически во всех случаях свободных
перерывов для ТО не хватает. Особенно это характерно для замедлите-
лей КВ-3, как наиболее трудоемких по затратам на обслуживание.
Следовательно, необходимы специальные ’’окна” для ТО, причем их
величина должна быть оптимальной по экономическим критериям,
т. е. годовые приведенные расходы должны быть минимальными.
Если обслуживание выполняется в заранее планируемое техноло-
гическое ’’окно”, то затраты Тпрт могут быть сведены к минимуму в
результате экономии на штате.
При определении продолжительности таких ’’окон” должно выпол-
няться условие
Т0К = шт/(ЭШ1,Эв-ч),
где Зшт — расходы на эксплуатационный штат; Эв.ч — оплата за дополнительный простой
вагонов в связи с выделением "окон**.
Экономия расходов АЭШТ на штате при работе в ’’окно” руб.,
Д^ШТ = [ %т “ (Л13 + ^ро)]1СЧ-Ч»
где Гпз — затраты труда на подготовительно-заключительные операции при работе в
"окно”, чел-ч; гро — затраты труда на работы в "окно”, чйп-ч; сч.ч - стоимость 1 чел-ч
работы, руб.
130
Рис. 5.5. Распределение продолжительности
перерывов между роспусками на станции:
1 — опытное; 2 — теоретическое
Экономия при выделении плановых ’’окон” сопоставляется с
расходами, связанными с дополнительным простоем части вагонов. На
1ТП дополнительные расходы зависят от схемы горки.
При работах на ПТП роспуск не прерывается, но вагоны назначе-
нием на закрытый пучок временно направляются на свободные пути, а
после „окна” повторно сортируются по назначениям плана формиро-
вания.
Объем повторной переработки зависит от загрузки пучков. Чтобы
оценить на каждой горке степень различия между средней тер и
фактической т/ф загрузкой пучков, оперируют относительной загруз-
кой Рэ, т. е. Рэ = 100 ллф-г/Шсрл.
Распределение'фактической загрузки пучков на станциях колеб-
лется значительно. Так, 56 % пучков загружены более чем на 20 %, 34 %
пучков - на 50 %, 17 % загружены более 100 %, 9 % - более 150 % от
среднего значения.
Плотность распределения р близка к нормальной.
Анализ загрузки и неравномерности поступления вагонов на
пучковые позиции, как наиболее трудоемкие для ТО, позволяют
выявить резервы для снижения объемов повторной переработки
вагонов. В условиях неравномерности поступления вагонов на пучки
появляется возможность использования для ’’окон” таких промежут-
ков, когда для каждого пучка справедливо неравенство П4ф.п < тср.п.
В качестве примера на рис. 5.7 приведены функции, показывающие
колебания поступления вагонов на пучки для интервалов, равных 1; 2
и 3 ч. Установлено, что плотность вероятности этих поступлений
подчиняется распределению вида
Ф И) = f (m) - -ff (m) + -^Z4 (m),
где/ (m) — нормальная функция плотности; f3 (m),/^ (m) - ее третья и четвертая производ-
ные.
Асимметрия а и эксцесс е для разных станций соответственно
равны 0,5-1,0 и 0,7-2,1.
131
Рис. 5.6. Зависимости ТодеГ и от переработки вагонов:
а — при t ман « 0,8 мин на один состав; б — при Г мак = 1,8 мин на один состав
132
Рис. 5.7. Эмпирические функции распределения поступления вагонов на I-4V пучки
станции Б:
О — в течение 1 ч; п — в течение 2 ч; а — в течение 3 ч
Рис. 5.8. Зависимость дополнительных расходов от продолжитель-
ности "окна*
133
Рис. 5.9. Продолжительность оптимальных
"окон” на горках, оборудованных замедли-
телями:
‘ 1 - КВ-3;2 - КНП-5; 3 - Т-50
Вероятность поступления на
пучок в течение 1 ч вагонов в
количестве, меньшем, чем
находится в пределах 0,50-0,60 и
0,52-0,70 соответственно для
одно- и двусторонних станций. Это
позволяет точнее выбирать перио-
ды с наименьшей загрузкой
пучков и снижать эксплуатацион-
ные потери от повторной пере-
работки.
Наиболее вероятная доля
повторной переработки зависит от
длительности ’’окна”. Вероятность
Рр того, что с надежностью 0,95 за
соответствующий интервал време-
ни найдется в течение рабочего
дня период, когда т^п < тр (тр -
число вагонов, которые в течение
6-часового периода поступят с надежностью и,У5),
1-(1- Рр)Пи = 0,95,
где ли — число анализируемых интервалов для выбора времени выделения ’’окна”.
Зависимость Рр (т, < т^,) от продолжительности интервала при
разном тср свидетельствует о том, что она велика. Информация о
таких интервалах должна заблаговременно (за 1-2 ч) сообщаться
обслуживающему персоналу.
С учетом объема ожидаемой повторной переработки соответствую-
щие эксплуатационные расходы
Эпс = ^пр.в + Эл.п,
где Эпр-В — затраты на дополнительный простой вагонов, руб.; Э^.п — затраты на маневро-
вую работу локомотива, зависящую от времени повторной сортировки, руб.
Общее время повторной сортировки (время дополнительной
работы локомотивов, включая соединение вагонов), мин,
Inc= Г" + Д тп + 5,
где Г иД — нормируемые коэффициенты (Г=4, 3; Д=0,36); тп — число повторно сортируе-
мых вагонов.
Для горок с переработкой 3-4 тыс. вагонов в сутки и часовом
’’окне” fnc = 14-5-17 мин, а при 6- 7 тыс. вагонов 1ПС=23-5-28 мин.
Полученные значения дополнительных затрат на маневровую
работу и достигаемой экономии благодаря лучшему использованию
134
штата, а также результаты для четырехпучковой горки с замедлителя-
ми КВ-3 приведены на рис. 5.8, где показаны значения продолжитель-
ности оптимальных ’’окон”.
Аналогичные зависимости получены для горок с другими замедли-
телями. Итоговые результаты показаны на рис. 5.9. Продолжительность
технологических ’’окон” в большинстве случаев 45-90 мин. Это
означает, что на более мощных горках вопросы повышения производи-
тельности труда обслуживающего персонала, улучшения ремонтопри-
годности применяемой техники являются особенно актуальными.
Использование на станциях утвержденных МПС нормативов
технологических ’’окон” способствовало улучшению технического
состояния горочных устройств.
5.3. Использование механизированных площадок
и оценка качества технического обслуживания
Специфика работы на горках обслуживающего персонала, когда
нужно в пути очень быстро восстанавливать работоспособность гороч-
ных механизмов, состоящих из крупногабаритных и тяжелых узлов
(табл. 5.5), существенно затрудняет использование средств механиза-
ции.
Таблица 5.5
Наименование Масса т (числитель\и длина, м (знаменатель)
КВ-3 Т-50 КНП-5 РНЗ-2
Вся конструкция 36,8 да 27,9 137975 36,9 Щ75 зйо
Тормозные балки: концевые 0,36x8 0,45x8 0,45x8 0,75x4
2,798 2,820 2,820 3,600
0,29X4 0,37x16 0,38x12
средние 1,996 2,270 2,270
1,9x2
Подпорная балка 3,600 —
4,45x2
Рама 7,340 —
Цилиндры: 0,137x8 0,086x14 0,118x12 0,194X2
тормозные 0,687 0,489 0,480 1,190
— — 0,101x24 —
подъемные 620
Рычаги: 0,9x8 0,1x14 0,1x12 ’ —
двуплечие 1,440 1,306 1,104
0,1x8 0,1x14 0,2x12 —
одноплечие 1,028 0,816 0,760
135
В результате объем ручных операций достигает 70 %, а необходи-
мое качество работы не обеспечивается. Чтобы устранить это противо-
речие, была разработана технология индустриального технического
обслуживания механизмов, трудоемких по затратам рабочей силы.
Основой технологии, учитывающей массивность конструкций замед-
лителей, множество деталей и узлов, является использование спе-
циальных площадок, оснащенных подъемно-транспортными механиз-
мами, другими средствами механизации и позволяющих широко
использовать агрегатные способы ремонтных работ. Оздоровление
замедлителей, в том числе со снятием с путей один раз между очеред-
ными капитальными ремонтами, значительно повышает уровень их
технического состояния.
Площадка представляет собой территорию с твердым покрытием,
размеры которой зависят от числа замедлителей: для механизирован-
ной горки с двумя ТП - 100x25 м, с тремя ТП - 120x25 м (рис. 5.10).
Выделение таких территорий на станциях должно предусматриваться
на стадии проектирования горок или в процессе их реконструкции.
Площадки располагают ближе к сортировочной горке, с наружной
стороны сортировочных путей и пучков.
На площадке устраивают стенд с аппарелями и домкратами для
перегрузки замедлителей с прибывшей платформы на собственную (и
наоборот) без применения передвижных кранов тяжелых типов на
железнодорожном ходу. Одновременно на площадке должна обеспе-
чиваться возможность свободного заезда на нее и установки железно-
дорожного крана грузоподъемностью до 125 т для выгрузки и погруз-
ки замедлителей.
Покрытие площадки асфальтовое, бетонное или (реже) щебеночное
(толщиной не менее 40 мм). Предусматривается соединительная дорога
для подъезда к ней грузовых автомобилей, тракторов и другой техни-
ки. Для перевозки на тележках деталей и запасных частей между
Рис. 5.10. Схема механизированной площадки для горок с тремя ТП:
1 — отапливаемое помещение; 2 — станок вертикально-сверлильный; 3 — бытовое помещение; 4 —
кран-балка; 5, 30, 8, 28, 10; 25 — стеллажи для сборки-разборки замедлителей КВ, Т-50, КНП-% 6 —
монтажный пресс; 7 — домкраты; 9 — стеллажи для инструмента; 11 — кран козловой; 12,17, 20,23 —
стеллажи для запасных частей; 14,15, 21, 22 — стеллажи для сборки-разборки замедлителей РНЗ-2;
U — железнодорожный путь; 18 — место для сварочного агрегата; 19 — шкаф для газовых баллонов;
24, К, 37—стеллажи для шин;??— стеллаж- для инструмента; 31 — етанок горизонтально-фрезерный
136
мехашческой мастерской и площадкой необходима асфальтовая или
бетонная дорожка.
На горках в IV-VIT3 с холодным климатом рекомендуется для
сборки замедлителей строить крытое помещение размером 12x24 м с ’
кранбалкой грузоподъемностью 2-3 т. Помещение сооружается в
конц» рельсового пути.
Л ля сборки-разборки замедлителей в крытом помещении необхо-
дима передвижные стеллажи, для чего используются четырехосные
железнодорожные платформы, списанные из рабочего парка. Работа в
помещении ведется с использованием высоких платформ (аппарелей)
длиной 15-18 м, сооружаемых с обеих сторон ходового рельсового
пути.
Наряду с техническим обслуживанием на этих площадках с ис-
пользованием средств механизации должны выполняться операции
сборки и наладки поступивших на горку тормозных средств, а также
разбсрки их для отправки в капитальный ремонт, ревизии элементов
пневиосистемы и т. д. Дополнительный эффект может быть получен
при использовании площадок также для подготовки блочной замены
стрелочных переводов, для чего нужна дополнительная территория.
Выполнение операций ТО вне рельсового пути положительно
отражается на снижении объема работ при последующем обслужива-
нии замедлителей на месте эксплуатации. В результате выполняется
услоьие
1Гоб=^об.сн
где Е 10gXH, X tog - суммарные трудозатраты иа ТО устройств (замедлителей) при их
снятии иа площадку и последующее ТО на месте эксплуатации в пути; — трудозатра-
ты на ТО при работах без механизированной площадки.
Использование площадок ускоряет разборку-сборку замедлите-
лей. Поэтому, несмотря на наличие дополнительного фронта работы,
увеличения эксплуатационного штата на горке не происходит.
Целесообразный для площадки объем выполняемых работ можно
проиллюстрировать на замедлителе КНП-5. В частности, его техничес-
кое обслуживание на площадке заключается в следующем: полная
ревизия технического состояния замедлителя; замена наружных и
внутренних тормозных шин, изношенных вертикальных и регулировоч-
ных болтов; изношенных втулок и осей на концах рычагов; повреж-
денных шлангов, болтов для крепления рельсов; проваривание тре-
щин на балках и рычагах; ревизия 12 тормозных и 24 подъемных
цилиндров; проверка, смазка и регулировка подъемных шиберов;
закрепление опор; окраска замедлителя; подключение трубопровода к
цилиндрам и управляющей аппаратуре ВУПЗ-72, регулировка основ-
ных разменов, крепление вертикальных и регулировочных болтов.
Сравнение трудозатрат на выполнение работ с использованием
средств механизации на площадке (числитель) и при отсутствии
площадки (знаменатель) приведено в табл. 5.6.
137
Таблица 5.6
Замедлитель Трудозатраты, чел.-дни, на один замедлитель
Сборка и регулировка ТО
КВ-3 9/15 24/35
КНП-5 25/42 24/40
Т-50 19/32 15/25
РНЗ-2 5/8 6/10
Если на горке, не имеющей механизированной площадки, в тече-
ние года заменяется три замедлителя, то общие трудозатраты с учетом
операций сборки, разборки и регулировки замедлителей составят:
КВ-3 - 81 чел.-день; КНП-5 - 186 чел.-дней; Т-50 - 144 чел.-дня; РНЗ-2 -
21 чел.-день.
Использование площадок, оборудованных средствами механиза-
ции, значительно сокращает эти затраты. Фактические трудозатраты в
год на ТО при новой и прежней технологии в зависимости от числа
замедлителей приведены на рис. 5.11.
Экономический эффект от использования площадок, руб.,
Э = Э + Э + Э + Э — П
с.р раз то кс ’
гдеэс, Р — экономия от сокращения сроков сборки и регулировки замедлителей и других
горочных механизмов;Эраз — экономия от сокращения продолжительности их разборки*
Э10 — экономия от повышения качества ТО; ЭКс — экономия от повышения качества
сортировочного процесса (в том числе сокращения повреждаемости вагонов, снижения
непроизводительных потерь рабочего времени горки и др.); П — годовые приведенные
расходы на сооружение и эксплуатацию механизированных площадок.
Для сооружения, оборудования и эксплуатации механизирован-
ных площадок требуются следующие затраты, тыс. руб.;
капитальные К = 250+350; эксплуатационные Э = 30+35; приведен-
ные П = 55+60; т. е. около 5,5 тыс. р. в расчете на один горочный замед-
литель.
Рис. 5.11. Трудозатраты на сборку разных
типов замедлителей при отсутствии (_-)
и наличии (_______) механизированной
площадки
138
Достигаемый годовой экономический эффект составляет Э = 50+60
тыс. р., в том числе за счет роста перерабатывающей способности горки
при снижении непроизводительных потерь - 20 тыс. р.» улучшения
сохранности вагонов и грузов - 10 тыс. р.» повышения срока службы
замедлителей - 15 тыс. р.
В настоящее время идет интенсивное сооружение площадок
разной степени оснащенности. Они имеются уже на 25 % всех горок.
Требование сооружения механизированных площадок внесено в
Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР, п. 5.6.
Применение механизированных площадок и выделение ’’окон” в
сочетании с мерами по повышению надежности вагонных замедлителей,
улучшению качества их изготовления позволили сократить трудозат-
раты на ТО (табл. 5.7). Новые нормы трудозатрат утверждены МПС и
являются основой для планирования штата на горках.
Сопоставление нормативов показывает, что в них заложен рост
производительности труда обслуживающего персонала в 1,4-1,7 раза.
Это крупное социальное и экономическое достижение, реализуемое
при сетевом внедрении новых нормативов на всех механизированных
горках.
Значительный объем операций по восстановлению работоспособ-
ности средств механизации сортировочных горок выполняется в
механических мастерских, которые располагаются в зданиях компрес-
сорных станций или очень редко для них сооружаются отдельные
здания. Мастерские строят разных размеров, оснащают в зависимости
Таблица 5.7
Переработка горки, тыс. вагонов/сут Нормативы трудозатрат, чел-ч/мес
КВ-3 КНП-5 Т-50 РНЗ-2
Менее 2 102(170) 103(144) 92(123) 28
42 44 38 12
2-3 107(181) 108 (152) 97(129)
44 47 40 12
3-4 113(191) 114(161) 102 (138) —
46 тг~ 15 в
4-5 118 (202) 119(170) 107(144)
48 51 44 13
5-6 123 (210) 124 (176) 111 (151)
50 53 46 14Д
6-7 128 (219) 129 (187) 116 (1592
53 56 48 is
Более 7 133 (232) 135 (196) 121 (168)
55 58 50 15Л
Примечание. Числитель — для горочных ТП, знаменатель — для парковых ТП; в
скобках — базовые нормы; для РНЗ-2 нормы уточняются.
139
от мощности сортировочной горки и числа эксплуатируемых замедлив.
Wen.
Для горок средней и малой мощности при сооружении здания, в
котором размещается мастерская и обслуживающий персонал, целесо-
образно использовать проект .’’Мастерская линейного, околотка
дистанции сигнализации и связи”, разработанный институтом ’’Гипро-
транссигналсвязь”. Размеры мастерской следующие: площадь застрой-
ки 65,0 м2; полезная площадь 47,4 м2; рабочая площадь 39,2 м2; строи-
тельный объем 234,0 м3.
Для организации базового ремонтного хозяйства, размещения
ремонтного оборудования и обслуживающего персонала целесообраз-
но использовать типовой проект 407-9-6 ’’Здания вспомогательного
назначения на подстанциях” института ’’Энергосетьпроект”.
Проект включает следующие показатели: размеры здания 18x12 м;
площадь застройки 228 м , полезная площадь 201 м , строительный
объем 1208 м3; расход воды 205 м3/ч; расход тепла 107 050 ккал/ч.
Площадь мастерской для ремонта 23 м , кладовой - 34 м2.
В мастерской размещают станки: вертикально-сверлильный,
токарно-винторезный, поперечно-строгальный, горизонтально-фрезер-
ный и точильно-шлифовальный, выпрямитель сварочный и полуавто-
мат сварочный.
Обязательно для каждой мастерской устраивают кузницу.
Эффективным направлением совершенствования обслуживания
механизмов, снижения числа технических и параметрических отказов
является использование методов диагностирования состояния замед-
лителей, их управляющей аппаратуры, системы воздухоснабжения и
других объектов с использованием контрольно-измерительной аппа-
ратуры.
Диагностика состояния указанных технических средств на горке
включает комплекс мер по проверке и анализу интенсивности тормо-
жения, а также установлению причин, ухудшающих торможение, без
включения замедлителей и остановки горок. Являясь инструментом
активной системы обслуживания и ремонта горочных исполнительных
устройств, диагностика способствует доведению их технического
состояния до оптимального< и удержанию его возможно более длитель-
ное время.
Большая часть отказов исполнительных устройств устраняется в
основном после их возникновения. Однако целесообразно на основе
данных о показателях безотказности деталей и узлов заблаговременно
прогнозировать вероятность возникновения повреждений, предвидеть
возможность появления слабых мест и принимать меры к их своевре-
менному обнаружению и устранению.
Изменение технического состояния устройств можно представить
процессом, когда замедлитель работает время rlf а при возникновении
неисправности ремонтируется в течение 10бд. Далее начинается новый
период Т2 и соответственно fog,2 и т. д. Для случайного процесса будет
140
справедлива система
п
1,еслиД(Т/ + гоб/)<т;
О, если устройство неисправно,
где Г — заданный норматив наработки с учетом 2 togj.
Внедрение методов диагностики позволяет с большей надеж-
ностью выполнить первое условие этой формулы за счет снижения
S t0^j. Обеспечить выполнение функции диагностирования можно при
условии использования соответствующей контрольно-измерительной
аппаратуры, к которой относятся: вычислители тормозных характерис-
тик замедлителей; измерители (шаблоны) отрыва колеса вагона от
рельса при включении весовых замедлителей; измерители, усилий
нажатия тормозных шин; дефектоскопы ультразвуковые; датчики
изменения давления (дифференциалы скорости); шаблоны контроля
установочных размеров; шаблоны контроля основных геометрических
параметров.
Вычислитель тормозной характеристики вагонных замедлителей
(рис. 5.12) позволяет в эксплуатационных условиях оценить соответст-
вие нормативных показателей торможения их фактическому значе-
нию. При этом измеряемое значение мощности замедлителя, м эн. в.,
2 2
. ’’ВХ-*ВЫХ Д.
hs-—---------+ Ah,
где Ah — разность уровней педалей на входе и выходе вагона из замедлителя, м.
Этс г прибор дает возможность: измерить фактическую тормозную
мощность замедлителя любого принципа действия и записать измерен-
ные величины в паспорт; использовать полученные данные для пред-
варительного решения вопроса о необходимости выполнить регули-
ровку силовой системы замедлителей; облегчить решения конфликт-
ных ситуаций, возникающих в процессе оперативного взаимодействия
Рис. з.12. Схема работы вычислителя тормозных характеристик ВТХ-
141
причастных работников, занимающихся управлением и техническим
обслуживанием тормозных механизмов.
Необходимость в предварительной оценке тормозных характерис-
тик замедлителей возникает достаточно часто и получение соответст-
вующей информации позволяет быстрее и лучше разрешить конфликт-
ные вопросы. Однако измеритель не позволяет получить основные
технологические характеристики, к числу которых относятся усилие
нажатия шин у нажимных замедлителей и обеспечение весового
режима торможения (отрыв тормозимых колес от рельсов) у весовых
замедлителей, что сужает сферу его применения. Кроме того, он
недостаточно надежен в работе.
Перечисленные дисциплинирующие характеристики отражают
степень реального соответствия параметров конструкций их норматив-
ному уровню и являются по существу конечным результатом операций
по поддержанию работоспособности устройств. В то же время измери-
телем можно получить достаточно высокую мощность при технически
неисправном замедлителе (например, в случае отсутствия весового
режима на. протяжении всей длины балок), но при случайном резком
повышении коэффициента трения в паре "шина-колесо”, когда имеет
место благоприятное сочетание внешних факторов. Это является
недостатком прибора, поэтому сфера применения рассматриваемого
измерителя ограничена, и он не является универсальным.
Наиболее эффективным для целей диагностики технического
состояния является использование измерителя тормозных усилий
(для нажимных) и шаблонов контроля весового режима (для весовых
замедлителей). Первый из них (рис. 5.13) дает показание силы сжатия
на любом участке по длине балок, а второй (рис. 5.14) - величины
отрыва колес от рельса.
Квалифицированное применение перечисленных и других техни-
ческих средств диагностики, выявление и устранение повреждений,
реализация мер по их предотвращению на механизированных площад-
ках или в свободные интервалы между роспусками сокращают не-
производительные потери полезного времени работы горки из-за
отказов до 40 %, что эквивалентно росту ее перерабатывающей способ-
ности на 3-4 % (100-120 вагонов в сутки). Требование об использова-
нии устройств диагностики при техническом обслуживании исполни-
тельных устройств включено в Инструкцию по техническому обслужи-
ванию горочных устройств.
Следует отметить, что конструкции вагонных замедлителей
обладают недостаточной контролепригодностью и в этом отношении
необходимо их совершенствовать.
Для горочного хозяйства очень важно в условиях индустриализа-
ции ТО с использованием площадок объективно оценивать качество
обслуживания замедлителей и других горочных исполнительных
устройств.
С учетом того, что замедлители - это сложные восстанавливаемые
изделия, имеющие большое число обслуживаемых деталей и узлов,
142
130
Рис. 5.13. Измеритель усилий нажатия тормозных шин;
I-цилиндр; 2 — манометр; 3 — ручка; 4 - поршень
введен обобщенный показатель качества технического обслуживания
100
Б= ----------------2------,
*1Уо1+к2Уо2+кзуоЗ
где 2ЬО — сумма баллов, начисленных за нарушение работоспособности основных деталей
и узлов замедлителей; yoi, у02, у^ — количество основных деталей и узлов однотипных
замедлителей соответственно на 1ТП, ПТП, ШТП; кь К2> кЗ ~ весовые коэффициенты,
учитывающие номер тормозной позиции (равны соответственно 1,0; 0,7; 0,4).
143
Каждый из замедлителей ввиду их резкого отличия по своейв
сложности от других устройств СЦБ рассматривается как совокупность
нескольких самостоятельных технических единиц.
Сумма баллов
4 m
2 Во A)b = Е Е lb0i п/+ 0,5 Ьщ (*ф} - tBC) / tBC], (5.4)
где nj, bjjf — число повреждений i-ro узла и нормативное количество баллов; j — номер
группы узлов; — среднее для сети дорог время устранения соответствующего поврежде-
ния.
Баллы за нарушения работоспособности узлов замедлителей,
вызывающие перерывы в работе горок и простои составов, начисляют-
ся как в зависимости от категории отказов, так и от фактического
времени их ликвидации, т. е. b = Ьо+0,5 Ьо (1ф - Q / 1ВС.
Разные узлы замедлителей неодинаково влияют на работу горки,
их можно разделить на четыре группы (табл. 5.8), причем в первую
включены те, отрицательное влияние отказов которых наиболее
значительно.
В зависимости от баллов устанавливаются категории качества
"отлично”, ’’хорошо”, ’’удовлетворительно”, ’’неудовлетворительно”,
Таблица 5.8
№груг пы Основные повреждаемые узлы Число поврежде- ний в год Время восстановле- ния, ч Оценка в баллах
кв-з КНП-5 Т-50 КВ-3 КНП-5 Т-50
Рельс ходовой 3 2 1 1,7 1.5 1,5
Подпорные балки 4 — — 1.8 — —
1 Тормозные балки 3 4 3 1.7 1.4 1.3 24
Рычаги 4 4 3 2,5 2,5 2,2
Подпорные шины 3 — — и — —
Механизмы поворота и урав- 7 ' — — 0.5 - —
новешивания Направляющие упоры 2 — — 0.9 — — 8
П Тормозные шины 10 12 10 1.0 1,2
Рамы 3 — — 1.3 — —*
Трубопровод 12 15 12 0,5 0,8 0.5
Управляющая аппаратура 8 8 б 0,5 0,6 0,5 6
III Подъемные цилиндры — 12 — — 1.2 —
Шиберы — 2 — — 0.8 —
Хомуты 4 — — 1,1 — —
Серьги 2 — — 0.8 — —
IV Тормозные цилиндры 5 £ 4 0,7 0,7 0,6 4
Опоры 2 2 2 0,7 0,7 0,7
144
которые должны сопоставляться с плановым заданием по качеству Бп-
Правильный и обоснованный выбор Бп при оценке качества техничес-
кого обслуживания имеет важное стимулирующее значение. Это
задание нормируется так, чтобы при его выполнении оценки были
хорошие.
Для горок с разными условиями работы и разными типами замед-
лителей величина Бп неодинакова. При разработке Бп использованы
коэффициенты к^, размеры которых установлены исследованиями и
на основе данных нормативных станций. Эти коэффициенты, учиты-
вающие различия в работе горок, приведены в табл. 5.9.
Таблица 5.9
Виды различий Коэффициент Значение коэффициента
По типу замедлителей КП1 1,0 (Т-50); 1,2 (КНП-5); 1,4 (КВ-3)
По температурной зоне По числу вагонов/сут на кп2 1,0 (1-ПТЗ); 1,1 (П1-1УТЗ) 1,2 (V- УГГЗ)
пучки По укомплектованности кпЗ 1,0 (500); 1,1 (1000); 1,2 (1500)
штата По наличию механизирован- кп4 1,0 (100 %); 1,1 (80 %); 1,3 (50 %)
ной площадки кп5 1 (есть); 1,3 (нет)
По наличию ШТП кп6 1 (нет); 1,2 (есть) ’
Умножая минимально возможное значение планового задания
Бптщ на кп, получаем нормативное задание для конкретной сортиро-
вочной горки Бп = Bnmin кП1 к,^ Кпз кп4 Кр5 кп6-
Для замедлителей КВ-3 максимальное значение планового показа-
теля Бп может превосходить его наименьшую величину в 4,1 раза
(1,4x1,2x1,2x1,3x1,3x1,2); для КНП-5 - в 3,5 раза (1,2x1,2x1,2x1,Зх
1,3x1,2); для Т-50 - в 2,9 раза (1,0x1,2x1,2x1,3x1,2).
Приведенное значение определено для р реднеосевых условий, а
на конкретных горках оно может дополнительно уточняться при
наличии соответствующих исходных данных.
Графическое представление шкалы балльных оценок для опреде-
ления категории качества приведено на рис. 5.15. Как видно из рис.
5.15,задание Ба можно регулировать в пределах 15-60 баллов для
КВ-3; 25-90 для КНП-5; 30-90 для Т-50. Существенное влияние на Бп
оказывает наличие или отсутствие механизированной площадки.
Рекомендуемые для оценки ТО уровни показателей (категории)
качества с учетом планового задания по баллам приведены в табл.
5.10.
145
Таблица 5.11
Категория качества Рекомендуемые уровни показателей качества (баллы) замедлителей
кв-з КНП-5 Т-50
5 От 0 до 15 От Одо 25 От Одо 30
4 ’ 15 ”£п " 25 *БП »30-Бп
3 * Бп * 120 " Бп * 160 * Бп * 170
2 Более 120 Более 160 Более 170
Установление технически обоснованной величины планового
задания Бп для горки является одной из форм управления качеством
технического обслуживания, стимулирует сооружение на них площа-
док. Учитывая, что показатель Бп дает достаточно полную оценку
качества ТО устройств, в условиях полного хозяйственного расчета и
самофинансирования этот показатель можно легко увязать с фондами
материального поощрения, что сделает его особенно эффективным
технолого-экономическим рычагом.
_ Пример. На сортировочной горке размещены замедлители КВ-3 на ГГП и КНП-5 на ПТП
(число их соответственно 2 и 8). Горка расположена в ПГТЗ. Загрузка пучков 1000 вагонов
в сутки. Штат слесарей и монтеров укомплектован на 80 %. Механизированная площадка
на горке имеется. Требуется дать оценку качества ТО.
Решение. В соответствии с условием и согласно табл. 5.8 имеем кп1 = 1,2 (так как
на горке больше замедлителей КНП-5); к,^ = 1,1; к„з = 1,1; кпд = 1,1; - 1,0; • 1,0.
За месяц зафиксированы следующие отказы с задержкой роспуска по группам^ — 2;
Ш-2; IV-1.
Время восстановления (см. табл. 5.8) превышено при устранении отказа направляю-
щих упоров 01 группа) с 0,9 до 1,2 ч, т. е. 1ф >7^.
Число основных узлов замедлителей на горке составляет 16*2 = 32 и 8-10 = 80, при этом
знаменатель формулы (5.3)
К1 Vol+ к2Уо2 "1,32 + °-7,80 " 88-
Плановое задание по качеству технического обслуживания
Бп - 25.1,2-1,1.1,1.1,1.1,0.1,0 - 40.
Общее количество баллов за содержание устройств в течение месяца [см. формулу
(5.4) и табл. 5.8)
£Б0 = 2-8 + 2-6 +1-4 + 0,5-8 ( )-33.
Показатель качества по формуле (5.3)
„ 100 - 33 ад_
Б ----gg— = 38 баллов.
Таким образом, плановое задание горкой выполнено (38 < 40) и ее работа соответст-
вует категории качества "хорошо*.
146
кв-з
О 15 бп
-----VZZZZZZZZZZZZZ
Бпт1п
лор.
120
«1—г—
Баллы
Отл.
Б птах
Уд.
КНП-S
Неуд._______
Оценки
25
бп
'//////////////////////Л
160 баллы
ti—-----—
Отл.
Отл.
Бп min
Хор.
5,
Бпток
Уд.
Т-50
Неуд.
оценки
30
-7ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ3
Бпт1п
ПОбаппы
-U-I---»
Хор-
Б птах
Уд.
неуд.
Оценки
О
О
Рис. 5.15. Графическое представление шкалы балльных оценок качества технического
обслуживания у замедлителей КВ-3 (а),’КНП-5 (б) и Т-50 (в)
Аналогично получаются количественные показатели качества ТО
других горочных исполнительных механизмов.
Для облегчения практической реализации прогрессивной техноло-
гии ТО с использованием ’’окон”, механизированных площадок,
оценки качества работы подготовлены специальные технологические
карты. Они охватывают наиболее важные операции и содержат пере-
чень последовательно выполняемых (с использованием соответствую-
щих технических средств) процедур, обеспечивающих поддержание
работоспособности горочных устройств на требуемом уровне.
5.4. Нормирование расхода запасных частей
Обоснованное нормирование и своевременное обеспечение запас-
ными частями эксплуатируемых тормозных механизмов является
необходимым условием повышения их наработки на отказ, снижения
простоев горок. Полученные опытные данные о наработке на отказ
деталей явились основой рассматриваемого предложения.
Средний расход на горке деталей f-ro наименования для среднесе-
тевых условий
Пер = Лер/ И13,
где пСр( ~ среднегодовой расход i-й детали на замедлителе; т3 — число установленных на
горке замедлителей.
147
При росте переработки с 2 тыс. до 5 тыс. вагонов в сутки увеличе-
ние повреждаемости ряда ответственных элементов КВ-3 составило:
шлангов гибких - в 1,5 раза; шин тормозных - в 1,8; болтов крепления
балок - в 1,9; манжет цилиндров - в 1,8 раза.
Диапазон увеличения повреждения деталей и узлов замедлителей
КВ-3 в рассматриваемом диапазоне переработки вагонов составляет
1,3-1,9 раза, а в среднем по всем деталям - 1,75 раза. Для замедлителя
КНП-5 соответственно: шлангов гибких (диаметром 1,5 дюйма) - в 1,7
раза; шин тормозных - в 1,8; болтов крепления балок - в 1,8; манжет
цилиндров - в 1,7 раза. Характерно, что диапазон увеличения повреж-
дения деталей и узлов составляет 1,6-1,8 раза, а в среднем по КНП-5 -
1,65 раза.
Проанализируем способ нормирования расхода запасных частей
для технического обслуживания замедлителей, основанный на уста-
новлении связей между затратами на запасные части для ТО замедли-
телей, с одной стороны, и уровнем восстановления работоспособности
замедлителей, с другой (нормирование по уровню восстановления
изделия).
Ежесуточно для устранения одной неисправности у каждого
замедлителя необходимы трудозатраты
= вер ^эб / *7,
гдевер — средняя численность ремонтной бригады; 7 — число дней в неделе.
Чем дольше эксплуатируется замедлитель, тем больше расход на
него материальных и трудовых ресурсов.
В традиционно применяемых способах нормирования штата для
горок не учитывается работа, которая (кроме непосредственного ТО)
дополнительно выполняется на горках: погрузочные работы, уборка
территории и т. д.; эти операции требуют отвлечения части работников.
В среднем для горок, как установлено, фактические затраты 7* на ТО
оказываются меньше требуемых Тт, а именно: для КВ-3 7* = 0,70Гт; для
Т-50 Тф = 0,77Тт; для КНП-5 Тф = 0,72Тт; для РНЗ-2 Тф = 0,65Тт.
Для механических транспортных средств (в частности, вагонов)
установлена зависимость между уровнем (вероятностью) фактическо-
го восстановления их работоспособности /1ф и отношением Тф / Тг Эта
зависимость (рис. 5.16) подчиняется распределению Эрланга второго
порядка. Она, как оказалось, справедлива и для замедлителей, так
как характер возникновения, накопления и устранения у них неисп-
равностей аналогичен и также зависит от интенсивности нагрузки,
поэтому
/тф = 1-(1+2Гф/7’т)е-2тФ,тт.
Потребные трудозатраты Тт определяются на основе исходных
данных нормативных станций МПС.
148
Рис. 5.16. Зависимость вероятности восста-
новления работоспособности замедлителей
отГф/Т,
Рис. 5.17. Расходы на запчасти при разном
уровне восстановления замедлителей КВ-3
Получены вероятности восстановления работоспособности следую-
щие: у КВ-3 /Тф = 0,40; у КНП-5 и Т-50 соответственно 0,42 и 0,44. Макси-
мальное значение этой вероятности при Тф = Тт составляет /Тф тах= 0,6,
т. е. невелико.
Приведенные данные подтверждают, что механизмы, работающие с
большими (в том числе знакопеременными) динамическими нагрузка-
ми, интенсивно теряют свой технический уровень, в них накапливают-
ся неисправности.
Одно из основных направлений повышения /Тф заключается в
расширении сферы индустриального обслуживания. Это позволит
сблизить значения Г4 и Тп изменить форму зависимости /тф = / (Тф /Тп)
на более благоприятную. Но индустриализация ТО должна сопровож-
даться одновременно мероприятиями по улучшению снабжения
запасными частями. Задача состоит в том, чтобы найти такой уровень
восстановления работоспособности замедлителей, при котором обеспе-
чивается минимальное значение сопоставимых эксплуатационных
расходов.
Исходя из поставленной задачи, необходимо найти следующие'
функциональные зависимости затрат 3t от уровня восстановления:
Зэ ч/ (/Тф) - затраты на запчасти;
30б/ (/тф) “ то же на техническое обслуживание;
Зул f (/тф) ~ то же на компенсацию убытков от повреждения ваго-
нов При спуске с горки;
^1,в/ (/тф) - то же на дополнительный простой поврежденных ваго-
нов.
149
С учетом данных о стоимости запасных частей разных типов
замедлителей и их расходе в течение года затраты в расчете на один
замедлитель следующие:
КВ-3 - 1098 р., или 0,914 р. на 1 чел-ч ТО;
КНП-5 - 1120 р., или 1,035 р. на 1 чел-ч ТО;
Т-50 - 740 р., или 0,740 р. на 1 чел-ч ТО;
РНЗ-2 - 650 р., или 0,834 р. на 1 чел-ч ТО.
Пример. Требуется рассчитать оптимальное количество запасных частей для замедли-
теля КВ-3. Для горок, оборудованных КВ-3, взаимосвязь между потребными затратами на
запасные части и /тф:
Ззч “ 11,2 — 624ф + 157^ф.
Данные о затратах 3ЛЧ на одной горке, оборудованной 14 замедлителями
КВ-3, приведены на рис. 5.17. При /1ф = 0,47 в расчете на один замедлитель Зм =
-1,1 тыс. р.
Увеличение трудозатрат на установку запасных частей не приводит к росту континген-
та при ТО изделия, так как при этом уменьшается число случайных отказов изделий,
возрастает время между очередными работами по ТО, что позволяет обходиться тем же
штатом работников. Поэтому указанный показатель не включается в число сопоставимых
затрат.
Убытки от повреждения вагонов при роспуске составов на горках в течение года в
настоящее время при уровне восстановления /тф “ 0,4 определяются по формуле
ЗуП= 6NN.36S бп,
где Cjy — отношение числа повреждаемых вагонов к числу переработанных; 5П — стои-
мость одного повреждения (ремонт вагона с учетом стоимости поврежденного груза),
руб.
При изменении уровня /тф сохранность вагонов также меняется, причем интенсив-
ность повреждения пропорциональна частоте отказов замедлителей при разных значениях
/тф. Годовые убытки для одной горки с переработкой 3500 вагонов в сутки при общей
стоимости каждого повреждения 220 р. составляют при уровне восстановления 0,2; 0,4; 0,6
соответственно 31,0 тыс.; 14,5 тыс. (современный уровень повреждаемости); 12,0 тыс. р. Как
видно, повреждаемость быстро возрастает при снижении уровня восстановления замедли-
телей. При этом зависимость Зуп / </тф) является монотонно убывающей функцией второ-
го порядка.
Характер изменения дополнительного простоя вагонов от уровня восстановления
замедлителей примерно такой же, как от их повреждаемости. Чем этот уровень ниже, тем
интенсивнее растет повреждаемость и, следовательно, простой вагонов. По сравнению с
существующим уровнем (Аф “ 0,4) при росте /тф- дополнительные затраты на простой
сокращаются (т. е. учитываются со знаком минус), а при снижении /тф увеличиваются
(знак плюс). Определено, что по сравнению с уровнем 0,4 при его снижении до 0,2 простой
растет более чем на 0,5 %, а при увеличении до 0,6 снижается на 0,2 %. Дополнительный
расход (экономия) при изменении уровня надежности для горки с переработкой 3500
вагонов в сутки с 0,2 до 0,6 приведен в табл. 5.11.
150
Таблица 5.11
Показатель Значение показателя
Уровень восстановления, % Дополнительный простой, тыс. 0,2 0,4 0,6
вагоно-ч/год 52 0 21
Дополнительные затраты, тыс. рубЛод 44 0 -18
Просуммировав затраты, связанные с изменением /тф замедлителей, получим иско-
мую суммарную зависимость 3/(/тф):
3= 140 —453/тф + 483/^ф.
Продифференцировав указанное уравнение по аргументу и приравняв результат к
нулю, находим
<13
—— -966/^-453 - 0.
°/тф
Отсюда минимум получается при /тфоп “ 0,47.
Графическое представление зависимости (рис. 5.18) подтверждает,
что минимальные затраты при эксплуатации замедлителей КВ-3 обес-
печиваются именно при указанном значении коэффициента Дф,
Если устранить недоработки в учете, то в будущем можно с боль-
шой уверенностью рекомендовать этот метод для практического
использования в организациях, занимающихся планированием,
производством и распределением запасных частей для механизирован-
ных и автоматизированных горок. Метод наиболее приемлем для
решения проблемы нормирования запасных частей в целом, без диф-
ференциации их по конкретной номенклатуре.
В качестве альтернативы целесообразно рассмотреть также другой
метод, основанный на расчете технически обоснованных нормативов
конкретных видов запасных частей и учитывающий вероятностный
характер возникновения отказов. Сущность его заключается в том, что
норма расхода запасных частей рассчитывается исходя из необходи-
мости обеспечения их потребности с наперед заданной надежностью.
При этом принимается, что для нормальной работы замедлителя
нормированный запас пн должен быть несколько выше среднего
расхода пср? причем превышение определяется величиной, учитываю-
щей неравномерность возникновения повреждений (коэффициент
запаса kJ. Дополнительный запас формируется в первом году эксплуа-
тации замедлителей и сохраняется затем на неснижаемом уровне.
В данной методике, где рассчитывается коэффициент к, прини-
мается надежность обеспечения замедлителей запчастями РНад = 0,95,
что значительно больше существующей сейчас надежности (0,50).
151
Рис. 5.18. Изменение расходов
при разном уровне восстановле-
ния замедлителя КВ-3:
1 — запасные части; 2 — простой
вагонов; 3 — повреждение вагонов;
4—общее
Основой для определения
нормы запаса при пуассоновском
распределении неисправностей и
отказов является выражение,
дающее однозначную зависимость
между планируемым уровнем
надежности Рн поставок и нормой
расхода,
Ри = е-пср^п^/п/!,
где Пд, — средний годовой расход однотип-
ных деталей на горке; п| — число запасных
частей каждого наименования, фактически
имеющихся на горке; пн — нормированный
запас деталей:
пн — кз пср-
Изменение к, в зависимости от пср при Рнад = 0,95 показано графи-
чески на рис. 5.19.
В результате поставки, превышающей средний расход деталей на
Дпи= пн- пср (неснижаемый запас), обеспечивается достаточно надеж-
ная работа механизмов в течение любого межремонтного периода.
Значение коэффициента ка справедливо для нормирования запаса
как невосстанавливаемых, так и восстанавливаемых деталей.
Невосстанавливаемые детали
составляют основную часть дета-
лей замедлителей (более 80 % у
КНП-5, Т-50 и 90 % у КВ-3) и после
отказа (поломки) заменяются
новыми (болты, пружины, манже-
ты, шланги и др.)
Средняя наработка между
отказами таких деталей
п
Г°тН"Д
где tj-время исправной работы i-й детали;
Рис. 5.19. Коэффициент запаса при' различ- тод.д ~ общее число однотипных деталей
ном расходе деталей в течение года Н4 горке.
152
Средний годовой расход деталей данного наименования на горке
пср “ тод.д I Л>н-
С учетом rijp - njpj находим, что нормированный запас пв
невосстанавливаемых деталей
пи “ псрл тг Рпр КЗ.Д>
где тг — число однотипных замедлителей на горке; псрл — среднегодовой расход деталей
определенного наименования в расчете на один замедлитель; ₽пр — коэффициент приведе-
ния многозвенных замедлителей.
Значения пср для замедлителей КВ-3 и КНП-5 при разной перера-
ботке N на горке даны в табл. 5.12.
Таблица 5.12
Деталь Число отказов при переработке, тыс. вагонов/сут
2 3 4 5
КВ-3 Шланг гибкий (1,5 дюйма) 2,6 3,0 3,4 3,9
Шина тормозная средняя 10,0 12,9 15,7 17,9
Болт крепления шины 58 77 96 115
Пружина механизма поворота 0,8 1,2 1,5 1.8
Манжета цилиндра 6,8 8,5 10,2 11,9
• клапана 3,0 3,5 4,0 4,5
КНП-5 Шланг гибкий (1,5 дюйма) 4,8 6,0 7,2 8,4
Шина средняя 7,7 9,6 11,6 13,8
Болт крепления балок 1,0 1,2 1,6 1,8
* * шины 68 82 95 109
Пружина рычага d = 90 мм 0,6 0,9 1,1 13
Манжета цилиндра 3,6 4,4 5,2 6,0
* клапана 0,7 0,8 0,9 1,0
Пример. Требуется рассчитать нормы запаса невосстанавливаемых деталей замедлите-
лей. Определим годовой запас гибких шлангов 1,5 дюйма для тормозных цилиндров
восьми замедлителей КНП-5 = 8), эксплуатируемых иа горке с переработкой 3,0 тыс.
вагонов в сутки.
Среднегодовое число разрывов шлангов на одном замедлителе КНП-5 при такой
загрузке псрл = 6,0, а общий годовой расход на горке (Рдр = 1)
пср “ пср.з тг ₽пр • 6>°-84 ='48 пи-
По рис. 5.19 находим, что при г^р = 48 коэффициент к8 = 1,1 Следовательно, Пн -
= к3пср= 1,2-48 «58.
Неснижаемый запас ДЛд -10 шт.
153
Восстанавливаемые детали ремонтируют работники горок (напри-
мер, заваривают трещины балок, рычагов и др.). Срок службы Тв
восстанавливаемых деталей включает также период их повторного
использования.
Возможность повторного использования отремонтированной
детали учитывается с помощью коэффициента восстановления
квос = / (1+
где 1В — дополнительное число восстановлений (обычно % “ 1).
Годовая норма запаса каждого типа восстанавливаемых деталей
«ив = "ср Кз.д = ₽пр Кз.д = -77^- кз.д>
где шв — общее количество однотипных восстанавливаемых деталей на горке; Тов —
наработка на отказ деталей; п08 — среднегодовое количество отказов деталей на горке.
Изложенная методика расчета норм запаса невосстанавливаемых и
восстанавливаемых деталей и узлов пригодна для других горочных
устройств (компрессоров, стрелочных приводов, напольного пневмо-
оборудования и т. д.).
Экономический критерий в этой методике присутствует лишь
косвенно. Однако можно также и здесь найти зависимость затрат на
запасные части 3a ч и эксплуатацию 39К от достигаемого уровня надеж-
ности 3 = Зм + Ззк = / (Рнад(), продифференцировать’ данное уравнение
по Гиадь и получить Ро.опт> которому будут соответствовать расход
Зщ!&
6. СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ Я ПРИВОДЫ ГОРОЧВЫХ
УСТРОЙСТВ
6.1. Характеристика приводов и нормирование
расхода энергоресурсов
Наиболее широкое применение в качестве энергоносителя для
срабатывания замедлителей на отечественных сортировочных горках
находит сжатый воздух, поставляемый системами воздухоснабжения.
В состав этих систем входят компрессорные установки, трубопровод-
ная сеть с воздухосборниками, устройства энергоснабжения и управле-
ния компрессорами и другие элементы.
Показатели систем воздухоснабжения оказывают существенное
влияние на многие важные характеристики горочных тормозных
устройств (их быстродействие при включениях и выключениях,
надежность работы, экономичность и т. д.), поэтому необходима
154
детальная технико-экономическая оценка работы систем воздухоснаб-
жения.
Сжатый воздух расходуется на горках в больших количествах.
Только для целей торможения вагонов ежегодно требуется 150 млн.
м3 сжатого воздуха, на что затрачивается свыше 4 млн.р. Расширение
объемов механизации и автоматизации горок заставляет совершенст-
вовать системы воздухоснабжения, повышать их надежность и эконо-
мичность.
Сжатый воздух от компрессорных установок подается к приводам
замедлителей, в состав которых входят управляющая аппаратура и
силовые элементы (цилиндры) этих замедлителей. Приводы обеспечи-
вают затормаживание и оттормаживание или установку тормозной
системы в подготовленное к торможению положение. Достоинством
пневмопривода является неиссякаемость ресурсов энергоносителя,
нечувствительность к колебаниям температуры окружающей среды,
экологическая чистота. Однако высокая текучесть энергоносителя
(сжатого воздуха) не позволяет использовать его при большом давле-
нии. Поэтому приходится резко увеличивать сечение силовых цилинд-
ров замедлителей, применять компрессоры большой подачи.
Наряду с воздухом в приводах замедлителей на зарубежных
дорогах используется сжатая жидкость. Замедлители с гидравличес-
ким энергоносителем получили в ряде стран широкое распростране-
ние. Есть определенный положительный опыт в этой области и на
отечественных дорогах. Меньшая по сравнению с воздухом сжимае-
мость и текучесть жидкости (минеральных масел) дает возможность
применять высокое давление, резко уменьшить габариты цилиндров,
повысить быстродействие тормозных позиций, снизить расход энерго-
ресурсов. Но изготовлять и особенно качественно обслуживать гидро-
систему на горках, не допуская загрязнения среды, при использовании
гидропривода значительно сложнее. Это сдерживает распространение
гидроприводов, однако в перспективе они могут найти более широкое
внедрение, если покажут экономическую эффективность в сравнении с
пневматическими приводами.
Для снабжения гидравлических замедлителей рабочей жидкостью
требуемого давления используются насосные (НУ), маслонапорные
(МНУ) и пневмогидравлические (ПГУ) установки. При использовании
НУ гидросистема получается простой, гидропривод компактным, но
инерционным в режиме автономных включений. Особенностью приме-
нения МНУ является возможность понижения расчетной подачи
питающих их насосов, которая выбирается уже не по кратковремен-
ному максимальному, а по среднему расходу рабочей жидкости за
время роспуска состава.
Целесообразность применения МНУ для питания гидроприводов
замедлителей обосновывается весьма малым отношением с суммарно-
го времени потребления рабочей жидкости за время роспуска состава
21 к продолжительности цикла tr (горочного технологического интер-
вала). Это отношение составляет а = 0,002 -5- 0,006.
155
При применении в гидросистеме ПТУ создается возможность
наиболее полного использования преимуществ обоих энергоносителе*
(воздуха и рабочей жидкости).
Для выбора типа привода и напорного устройства требуется*
сравнивать затраты, связанные с монтажом и эксплуатацией гидросис-
темы. Силовые параметры эксплуатируемых замедлителей не должны
изменяться при использовании любого типа привода. Например,
усилия F на штоках поршней и тормозная мощность (погашаемая
энергетическая высота) замедлителя КВ-3 должны остаться прежними
при замене у него пневматического привода гидравлическим, т. е. F -
= SP (S, Р - соответственно рабочая площадь поршня, см2, и давление
рабочего вещества в цилиндрах, кгс/см2).
У замедлителей КВ-3, КНП-5 и Т-50 усилия F достигают соответст-
венно 5,6 и 4 тс.
При использовании НУ, работающих вместе с предохранительными
клапанами (ПК) или охолостительными золотниками (ОХЗ), расчетная
подача рабочего вещества, м3/^
чн-----——10“3.
н а3т-т)пгс
где Е Уц — суммарный объем одновременно наполняемых тормозных цилиндров, л; *зт>т
— соответственно время затормаживания замедлителя и срабатывания аппаратуры, с; т)гс —
к.п.д. гидросистемы.
С учетом значений чииР выбирается тип насоса и двигателя к
нему. Суточный расход электроэнергии для насосов с ПК, кВт-ч,
О-245ЛД-2,35{Р-^,
где£р — относительная продолжительность роспуска составов; — потребляемая мощ-
ность двигателей, кВт; Пд, Пи — соответственно к.п.д. двигателей и насосов.
Для насосов с 0X3 расход электроэнергии в сутки, кВт-ч,
24 tp [1УД Ьд, + ^ц ОХЗ (60 — ^т)]
60
где ^д.охз ~ потребная мощность двигателей при работе 0X3, т. е. в перерывы между'
затормаживаниями, кВт; Ьср — среднее число срабатываний замедлителей в 1 мин на горке.
Подача питающих МНУ и компрессорных установок, ь?/с,
&CD —3
Чн----Н-£Е-Ю 3,
60 Ъ(к)
где *^(к) — К.П.Д. насосов или компрессоров.
156
Суточный расход электроэнергии, кВт-ч,
Q=2,35L,----
W гь%(к)
Приведенные выражения суточного расхода электроэнергии
используются в технико-экономических расчетах.
В условиях неравномерности процесса сортировки за единицу
времени должно обеспечиваться не только среднее, но и максимально
необходимое количество рабочего вещества. При использовании МНУ
коэффициент запаса к3, обеспечивающий надежную (Р > 0,99) работу
замедлителей в экстремальных режимах, будет таким:
Ьсв .......................... 2 4 6 8 10 15. 20
К,............................ 3,8 2,8 2,4 2,2 2,1 1,8 1,7
Значения bcp, к3, S Уц являются основой для определения расчет-
ного объема бака и выбора типоразмера МНУ, а также производитель-
ности компрессорных установок и объема воздушной сети.
Приняв к.п.д. гидросистемы 0,95, с помощью номограммы (рис. 6.1)
находится минимально необходимое количество On рабочей жидкости
для разных значений Ьц, и S Уц в пределах от 5 до 50 л.
Общее количество жидкости в баке Ур<с с учетом нормированного
запаса и вместимости отстойников должно быть не менее 1,4Q>.
Давление в аккумуляторе поддерживается с помощью сжатого
воздуха. С учетом допустимого перепада давления в цилиндрах для
замедлителей КВ-3 найдено, что объем воздуха должен быть Ув = 4Qp.
Тогда общий объем бака маслонапорной установки У05 = Ур с + Ув =
= 5,4 0р.
Сравним затраты на рассмотренные пневматические и гидравли-
ческие приводы замедлителей для механизированных и автоматизиро-
Рис. 6.L Номограмма для определения минимально необходимого объема рабочей жид-
кости в баке
157
Рис. 6.2. Годовые приведенные расходы на
приводы замедлителей механизированных и
автоматизированных горок:
1 — насосы с ПК; 2 — компрессоры; 3 — пневмо-
гидравлические приводы; 4 — насосы с 0X3; 5 —
маслонапорные установки
Для каждой горки определим
годовые приведенные затраты Ilf
(Э, К) с учетом изменяющейся
части расходов, в число которых
входят: стоимость рабочих агрега-
тов (насосов, МНУ, компрессоров
и двигателей), стоимость монтажа
приводов и трубопроводов,
расходы на электроэнергию, масло
для насосов и МНУ, а также
отчисления на амортизацию,
материалы и запчасти.
Годовые приведенные расхо-
ды П по сравниваемым вариантам
при числе вагонов в отцепе лв = 2
показаны на рис. 6.2. Наименьшие
расходы, особенно при большой
загрузке горки, получаются при
использовании МНУ и пневмо-
гидроприводов. Весьма близкие к.
ним расходы при насосах с 0X3.
Эти типы приводов вследствие
благоприятных энергетических показателей оказываются намного
экономичнее пневматического.
Наибольшая разность приведенных расходов по сравнению с
компрессорными установками получается для горок большой мощнос-
ти. При^р = 0,8 годовая экономия от применения МНУ для одной горки
достигает 60-80 тыс. р. Для привода ПГУ эта экономия еще выше.
На приведенные расходы решающее влияние оказывают затраты на
электроэнергию. Определено, что расход электроэнергии на МНУ
примерно в 8 раз, а на насосные приводы с 0X3 в 5 раз меньше, чем на
компрессоры.
Полученные экономические показатели позволяют сделать вывод,
что возможность применения МНУ, гидравлических насосных приводов
с 0X3 и пневмогидроприводов заслуживает внимания; это было
учтено при разработке перспективного замедлителя с пневмогидрав-
лическим приводом (см. п. 7.2).
Показателем использования воздуха на сортировочных горках в
летний период является удельный расход электрической энергии Ол на
единицу тормозной мощности замедлителей, кВт-ч/м эн.в. При прочих
равных условиях чл характеризует интенсивность утечек воздуха и
определяет к.п.д. пневмопривода. Выражение для определения Чл в
расчете на один переработанный вагон, кВт-ч/м
9Л = 2(2ЭЛ/^ЛО1,
где N— переработка горки, вагонов в сутки; — средняя энергетическая высота однова-
гонных отцепов, погашаемая на горке, м.
158
Зависимость q от высоты горки и переработанного вагонопотока
(тыс. вагонов) в летний период:
для горок с замедлителями:
КВ-3 qn = 0,40- 0,04Нг-0,02/V , (6.1)
КНП-5 q„ = 0,83 (0,40 - 0,04HL - 0,02N );
ТВ
Т-50 qn = 0,56 (0,40 - 0,04Hr - 0,02/V^).
В среднем по всем горкам сети дорог при замедлителях КВ-3 q„ =
= 0,15, при КНП-5 - около 0,14 при Т-50 - примерно 0,12 кВт-ч/м на
один переработанный вагон.
Приведенные зависимости являются основой для установления
нормативного измерителя qn на любых конкретных сортировочных
горках..
При нормировании удельного расхода электрической энергии в
зимний период q3 используется зависимость
Чз = кз«л» (М
где — коэффициент увеличения расхода энергознергии в зимний период.
В зависимости от температурной зоны (IT3 - VIT3) кэ составляет
для замедлителей
Весовых................ 1,08 1,16 1,24 1,30 1,34 1,37
Нажимных............... 1,10 1,22 1,31 1,39 1,43 1,46
Например, на горке высотой 4 м с замедлителями КВ-3 с переработ-
кой 3,8 тыс. вагонов в сутки, расположенной в 1VT3. согласно форму-
лам (6.1) и (6.2) q3 = (0,40 - 0,04-4 - 0,02.3,8) 1,3 = 0,16 кВт-ч/м на
один переработанный вагон.
Таким образом, все основные данные для нормирования получе-
ны. С увеличением переработки вагонов удельный вес энергетичес-
ких расходов в общем объеме эксплуатационных расходов горки
постепенно возрастает.
Утечки воздуха из трубопроводов и резервуаров на механизиро-
ванных сортировочных горках зависят от многих факторов, в том
числе от объема пневмосети. Средние потери при различном объеме
следующие:
Объем пневмосети, м?.. до 60 60—80 80—100 более 100
Утечка воздуха, м/сут. 8700 11500 13 000 15 000
Расход воздуха на срабатывание замедлителей и компенсацию
потерь из сети и цилиндров представляет полную затрату воздуха на
тормозные средства, а отношение полезного расхода к полному выра-
жает эксплуатационный к.п.д. воздухопроводной сети (рис. 6.3). К.п.д.
сети на мощных горках выше.
159
Рис. 6.3. Эксплуатационный к. п. д. возду-
хопроводной сети
В среднем на сортировочных
горках теряется более 40 % возду-
ха, а годовые убытки от потерь на
сети дорог составляют около 1,4
млн. р.
К числу технических меро-
приятий по снижению потерь
относятся: применение усовер-
шенствованных (анаэробных)
уплотнений в местах соединения
трубопроводов, установка высо-
кокачественных манжет в тормоз-
ных цилиндрах, управляющей
аппаратуре и других узлах ВЗ;
всемерное (не менее чем на 20 %) сокращение мест соединений воздухо-
провода, число которых на горке достигает 1,5-2 тыс.; автоматизация
процессов пуска, остановки и регулирования режимов работы компрес-
соров и других элементов компрессорных станций. Тоническое
задание на эту работу подготовлено и утверждено МПС, разработана и
испытана опытная система автоматизации.
Организационно-технические мероприятия должны направляться
на своевременное проведение планово-предупредительных ремонтов
пневмооборудования, своевременную замену компрессоров, вырабо-
тавших свой ресурс (30 тыс. ч) и другого устаревшего оборудования.
Изъятие из эксплуатации устаревших компрессоров позволяет эконо-
мить ежегодно около 0,3 млн. кВт-ч электроэнергии.
Значительные резервы экономии энергоресурсов имеются в систе-
ме управления исполнительными тормозными средствами. Для их
оценки проведены наблюдения за работой замедлителей при ручном и
автоматизированном управлении ими и разной структуре вагонопото-
Рис. 6.4. Распределение длины отцепов
(в вагонах)
ка на одной из крупных, горок.
Горка имеет три тормозных
позиции, причем на первой и
второй (1ТП и ПТП) установлены
по два КВ-3 (/ и 2), а на третьей
(ШТП) - по одному Т-50. Распреде-
ление числа вагонов в отцепах п3
показывает, что примерно 10 % из
них имеют шесть-восемь вагонов
и более (рис. 6.4). Математическое
ожидание длины отцепов в соста-
вах около двух вагонов при
коэффициенте вариации у = 1,38.
Среднее количество включе-
ний первого (числитель) и второго
(знаменатель) замедлителей под
одним отцепом:
160
при ручном управлении на 1ТП - 1,1/2,1; на ПТП - 1,6/2,2; на ШТП
- 2,3 (на ШТП при любом числе замедлителей они управляются сов-
местно как один механизм);
при автоматизированном управлении на 1ТП - 0,7/1,3; на ПТП -
0,8/1,5; на ШТП - 1,05.
Следовательно, количество включений замедлителей под отцепа-
ми при ручном управлении в 1,4 - 2 раза больше, чем при автоматизи-
рованном.
Для замедлителей 1 и 2, располагаемых на 1ТП, связь между
количеством их срабатываний и bj2 и числом вагонов в отцепах при
ручном управлении определяется зависимостями:
bjj = 0,81 + 0,13nB; Ь]2 = 2,05 + 0,01 пв,
где» в — число вагонов в отцепе.
При автоматизированном управлении:
bjj = 0,50 = 0,09nB; bj2 = 1,16 + 0,05пв.
В этом режиме также значительно интенсивнее используется
второй замедлитель.
На ПТП при ручном управлении 1 и 2 замедлителями: Ьщ = 1,20 +
+ 0,22 пв; Ьц2 = 1,65 + 0,28пв.
а при автоматизированном управлении:
Ьщ = 0,38 + 0,16пв; Ьц2 - 0,67 + 0,24лв.
На ШГП, где эксплуатируется на каждом пути только по одному
замедлителю, при ручном и автоматизированном управлении:
Ьщр ~ + 0,11 ^Цав = 0,91 + 0,07 Пд.
В большинстве случаев удлинение отцепов с одного до пяти
вагонов увеличивает число срабатываний замедлителей 1 на ПТП при
ручном управлении лишь в 1,5-1,6 раза, а 2- в 1,1-1,6 раза (рис. 6.5).
При автоматизированном управлении число срабатываний возрастает
в 1,5-2 раза.
Преимущественное использование на горках вторых замедлите-
лей объясняется тем, что это позволяет увеличить среднюю скорость
проследования отцепами ТП. В результате удается ускорить освобож-
дение отцепами ТП и стрелочной горловины, сохранить интервалы
между ними и увеличить перерабатывающую способность горок.
Наряду с более широким внедрением автоматизированного управле-
ния, существенным резервом снижения затрат энергоресурсов являет-
ся укрупнение отцепов при использовании календарного планирова-
ния погрузки.
161
Рис. 6.5. Число включений замедлителей 1 и 2 в зависимости от числа вагонов в отцепах
при ручном и автоматизированном управлении:
а — на1ТП;в — на ПТП; в — на ШТП
В общем виде зависимость количества срабатываний в расчете на
один вагон от длины отцепов
b'=a+Ьг^ + ст^,
где а, Ь, с- расчетные коэффициенты.
При ручном управлении вторым замедлителем на ПТП имеем: а =
= 1.7; Ь = -0,35; с = 0,02, а для замедлителя ШТП: д = 2,21; b -0,48;
с = 0,03.
При увеличении длины отцепов с одного до 10 вагонов число
срабатываний вторых замедлителей сокращается при ручном управле-
нии в 8 раз, а при автоматизированном - в 7 раз. Особенно эффектив-
ным является укрупнение наиболее многочисленных мелких (длиной
один-два вагона) отцепов. Увеличение средней длины отцепов с двух
до трех вагонов обеспечило бы для рассматриваемой горки годовую
экономию 4,6 млн. м3 воздуха, а в целом для сети дорог - свыше 400
млн. м3.
6.2. Расчет производительности и использование
систем воздухоснабжения
Выбор типов компрессорных станций имеет важное значение для
перспективы развития систем воздухоснабжения. Для оценки эффек-
тивности автономных и узловых хозяйств разработан порядок расчета
необходимой производительности компрессорных станций для горок.
Основные положения расчета базируются на поэлементном определе-
нии расхода воздуха потребителями.
Расход на включение замедлителей. Для работы замедлителей
требуется обеспечить подачу воздуха на включение, а также компен-
сировать его потери. Расход определяется частотой включений замед-
лителей, которая составляет:
на горках с двумя тормозными позициями (ГГП и ПТП)
в = тот (Квк1+ Квкц) = bl + bu;
162
Рис. 6.6. Зависимость числа спускаемых
отцепов п101 от их длины (в вагонах)
и скорости роспуска
Рис. 6.7. Расход воздуха на автоматическую
и дополнительную к ней шланговую очист-
ку стрелок в зависимости от числа стрелок:
t—Р65; Я— Р50; 3— дополнительная очистка
на горках с тремя тормозными позициями
В = тот (квк1 + Квк11 + Квк1и) = Ь) + Ьц + Ьш»
гдеп>от - среднее число отцепов, скатывающихся с горки в 1 мин;квк - коэффициент
включений, приходящихся на один отцеп; Ьт, Ьц, Ьщ — число включений в 1 мин на 1ТП,
ПТП, ШТП.
При заданной скорости роспуска составов количество отцепов,
скатывающихся с горки в 1 мин (для пв = 2),
пв
т°т ’ спв + 0,14пв — 0,06 ’
где а — коэффициент, учитывающий влияние скорости роспуска »0.
Численные значения коэффициента а:
»о, км/ч ........................ 4 5 6 7
а ................................ 0,085 0,061 0,045 0,033
Зависимость ш01 / (пв) показана на рис. 6.6. Если фактическое
среднее число вагонов в отцепе пвф на конкретной горке отличается от
пв е 2, то квк (табл. 6.1) надо умножить на коэффициент пропорцио-
нальности кпр - 0,7 + 0,15 п^. Значения квк определены эксперимен-
тально.
163
Таблица 6.1
Число ТП ^о» км/ч Коэффициент квк на
1ТП ПТП ШТП
Менее 4 1,0 1,2 —
2 4—6 1,1 13 —•
Более 6 1,2 1,4 —
Мене 1,1 1,3 1.2
3 4-6 1,2 1,35 1.25
Более 6 1,3 1,45 1,3
Наибольшее значение квк приходится на!1ТП.
Средний расход воздуха V3 замедлителями:
на горках с двумя тормозными позициями
Уэ » di bj + Ыц Ьц;
на горках с тремя тормозными позициями
П = Wl bi+ ып ^П + ыш hn,
(6.3)
(6.4)
где-«1, 4»ц, Ыщ — расход свободного воздуха на одно включение всех замедлителей,
установленных на соответствующих ТП. >А
На горках с параллельным роспуском составов вероятность Собы-
тия, когда по обоим маршрутам роспуска потребуется полное исполь-
зование производительности компрессорной» соответствующей расхо-
ду Vi + V2, составляет:
0,005 при N=5 тыс. вагонов в сутки;
0,007 при N =7 тыс. вагонов в сутки, т. е. вероятность мала.
При ее расчете учитывалось, что коэффициент Код одновременного
роспуска (кад = Noa / N, где Nm - число вагонов, сортируемых одновре-
менно в параллельных составах) для соотношения грузового и негру-
зового потока 1:1.5:
код = 0,28, если N= 5 тыс. вагонов в сутки;
код = 0,35, если N= 7 тыс. вагонов в сутки.
Для горки с параллельным роспуском с надежностью 0,95
Кп.Р = 0,95(Уэл+ VsJ).
ПРИ Уз.1= Уз.2
Уз.п.р-1.9у,.
(6.5)
164
Утечка воздуха. Утечки из тормозных цилиндров и пневматичес-
ких узлов замедлителей КВ-3 и Т-50 происходят только в их рабочем,
положении. Значения утечек ДУ3 на горках с двумя и тремя ТП в
среднем 1 и 2 м3/мин, а при параллельном роспуске - примерно 2 и 4
м3/мин. На замедлителях РНЗ-2 воздух в процессе роспуска теряется
непрерывно. Расход на утечки в зависимости от числа п, этих замедли-
телей ДУ3 = 1 + 0,1 П,.
На замедлителях КНП-5 электромагниты ЭПК подъема должны
включаться на 5-12 с. При этом расход на компенсацию утечек
Д У3 = 2 + 0,3л, + 1,85 (л,1 кп1 bj + n,2 кут2 Ьц + к^3 Ьщ), (6.6)
где п,1, - число замедлителей на 1ТП, ПТП и ШТП; Ку^з — коэффи-
цие ы утечек воздуха из подъемных цилиндров в ввисимости от фактических интервалов
между включениями (0,1; 0,2 и 0,3 для ГТП; ПТП и ШТП).
Если отсечка у замедлителей КНП-5 отсутствует, то Д У3 * 2 + 1,2п,
и воздух из них теряется в течение всего времени роспуска составов.
Часть воздуха на многих станциях расходуется на автоматическую
Ущ с и шланговую (ручную) Уш очистку поб стрелок от снега, выпол-
няемую часто одновременно с роспуском составов.
Расход Уав.с рассчитывается с учетом собственно автоматической
У._ (рис. 6.7) и дополнительной к ней ручной очистки стрелок У„.
Тогда Уав.с= Ув+ Уя.
Например, при числе автоматически очищаемых стрелок 50 и
рельсах Р50 имеем У^ = 6,8 + 2,3 = 9,1 м3/мин.
При наличии усиленного режима очистки значение расхода Уав.с по
сравнению с полученным по графику (см. рис. 6.7) надо увеличить в 1,3
раза.
Расход воздуха на ручную шланговую очистку стрелок
Уш = 1>84подн>
гДе подн — максимальное число одновременно очищаемых стрелок.
Когда фактическое значение подн неизвестно, его можно рассчи-
тать:
Подн — ®>^5nogj
тогда
Уш’О.Шдб, (6-7)
где лоб — общее число стрелок на станции.
Расход воздуха на местные нужды Уч = 0,02 У3.
Утечки из воздухопроводной сети ДУС горок происходят непре-
рывно, и, как правило, они пропорциональны общему объему этой
сети (рис. 6.8).
165
Если компрессорная станция предназначена в основном только
для обслуживания вагонных замедлителей, то суммарный расход
воздуха V = Vs + Д У3 + рм + Д ус.
На горках с последовательным роспуском потребная производи-
тельность автономной компрессорной станции
^“Фув^+ДУ^ + ^+ДУ^,
где qp — подача*, резервного компрессора, м /мин; — коэффициент, учитывающий
увеличение расхода воздуха в условиях интенсификации работы /орок (1,15; 1,10 и 1,05
при общем расходе воздуха менее 60 м/мин, 60—100 и свыше 100 м"7мин).
На горках с параллельным роспуском составов Q< ПяГ ~
= *Рув (^3 .пар + ДУЭ
.пар) + + AVc + <Jp.
При объединенной компрессорной станции на горке суммарный
расход воздуха
у = у +ДУ +У +ДУС +уав.с +УШ +V
э о м и clbb.il ш др
гда Удп — другие возможные потребители воздуха, в том числе вагонное (в среднем 25
м3/мин) и локомотивное (35 мЛ/мин) хозяйства.
На горках с последовательным роспуском
Ок =фув (V, +*V8) + Vm +ДУс + Уав.с + Уш +Удр + Чр-
На горках с параллельным роспуском
Ок.па₽ =(₽ув (Уз.пар +Д^пар) + Ум + ДУС +7^ +УШ +Уад +Чр.
Рис. 6.8, Утечка воздуха из пневмосети:
1 — механизированная горка с двумя ТП; 2 —
автоматизированная и механизированная с тремя
ТП горки
Рассмотрим теперь порядок
расчета необходимого объема
пневмосети на горках. Число
включений замедлителей в 1 мин
описывается распределением вида
bl
W &ср “ среднее число срабатываний в 1 мин.
При пуассоновском распреде-
лении нарушить заданный уровень
надежности можно, лишь превзой-
дя среднее за 1 мин число включе-
ний замедлителей в а раз. Сред-
нее Ьср и расчетное Ьр число
включений, соответствующее
надежности 0,99, а также а = Ьр /
Ьср приведены в табл. 6.2.
Гбб
Таблица 6.2
(6.8)
следует учитывать ограничения по допустимым колебаниям давления
воздуха [в пределах р = (0,7+0,1) МПа].
Для определения IV используется пропорция
И-з2Чж 0,6
W “ 0,8 ’
откуда W = 12 Д V, причем А - расход сжатого воздуха (равен V /
6,5м3/мин).
С использованием формулы (6.8) и коэффициента а, определяем
необходимый объем пневмосети (табл. 6.3).
потребного и в такой диспропорции заключается одна из причин
случаев нехватки на некоторых станциях воздуха и быстрого падения
его давления в процессе роспуска составов.
Пример расчета производительности компрессорной станции и необходимого объема
воздухопроводной сети на механизированной сортировочной горке с тремя тормозными
позициями и параллельным роспуском составов. Исходные данные. На ПП и ПТП по
два замедлителя КНП-5; наШТП — по одному КНП-5 (всего 36, по 18 в каждой .системе); 80
стрелок марок 1/6 и 1/9 (рельсы Р50) с автоматической обдувкой; 82 стрелки со шланговой
обдувкой; средняя скорость роспуска составов 6 км/ч; средняя длина отцепа в секциях
горки 1,9 и 2,1 вагона.
Решение. Число спускаемых в 1 мин отцёпов для каждой из двух секций горки при
скорости роспуска 6 км/ч и средней длине отцепов 1,9 и 2,1 вагона (см. рис. 6.6):
тот1“3Лтот2-3.2-
Число включений замедлителей в 1 мин на тормозных позициях механизированной
горки для каждой из двух секций горки с учетом коэффициента включений (см. табл. 6.1):
Bj -4,08 + 4,59 + 4,25;
В 2 = 3,84 + 4,32 + 4,00.
167
Расход свободного воздуха на включение замедлителей для 1-й и 2-й секций по
формуле (6.4):
V31 - 32,2 м3/мин;
Vj2 ” 30,3 м3/мин.
Суммарный расход воздуха Vs,п на включение замедлителей
узлар - 0,95 (32,2 + 30,3) - 59,4 м3/мда.
Утечки из пневматических узлов замедлителей каждой секции горки по формуле
(6.6):
VS1 -14,7 м3/мин;
Vs2“14,2m3/mhh.
Общий расход воздуха на работу замедлителей
Vp.s - 59,4 +14,7 +14,2 - 88,3 мин3/мин.
Расход на автоматическую очистку 80 стрелок (см. рис. 6.7)
vas.c “10»6 * 3»7 “14-3 м3/мин.
Расход на шланговую очистку 82 стрелок по формуле (6.7)
Уш " 0,1 • 82 - 8,2 м3/мин.
Расход воздуха всеми перечисленными потребителями
Ур.з + УзвЛ + Уш + Ум “112,6 м3/мин.
о
Потребный объем воздухопроводной сети при расходе 112,6 м°/мин (см. табл. 6.3)
равен 118 ьг.
Утечки воздуха из сети при объеме 118 м3 (см. рис. 6.8, кривая^).
Д Vc = 10,5 м3/мин.
Общий расход воздуха на горке
V -112,6 +10,5 -123,1 м3/мин.
Потребная производительность компрессорной станции при ф = 1,05
Q - 1,05*88,3 +14,3 + 8,2 +1,8 +10,5 + 20 -147,5 м3/мин.
Приведенная методика использована при сопоставлении автоном-
ного и узлового компрессорного хозяйства. При экономической
оценке вариантов воздухоснабжения учитываются: капитальные
затраты на сооружение компрессорных станций и воздухопроводов
(включая воздухосборники); эксплуатационные расходы на систему
воздухоснабжения.
168
Если на станции организуется объединенное хозяйство, распола-
гаемое вблизи от места максимального расхода воздуха, то к другим
крупным потребителям надо проложить напорный трубопровод.
Одним из важных показателей работы систем воздухоснабжения
является коэффициент использования компрессоров иа станции кт:
кис = Зфак / ^тах>
где Эфде, Этах — фактический и максимально возможный (при непрерывной работе всех
компрессоров) расход электроэнергии в компрессорной станции.
Среднее значение кис = 0,26 (рис. 6.9), а максимальное 0,40-0,45,
т. е. коэффициент мал. Его распределение летом и зимой имеет ярко
выраженную асимметрию из-за большого числа горок с кис = 0,15+0,20.
Только на некоторых решающих станциях зимой кис увеличивается до
0,40-0,42 (рис. 6.10), а максимально - до 0,68. Малая величина кис
является результатом большой неравномерности процесса переработ-
ки вагонов на горках, наличия отдельных периодов сгущенного
подвода поездов.
Учитывая фактическое использование мощности компрессоров
(кис < и значительные колебания давления в сети, принято расчет-
ное значение потери напора в трубопроводе ДР = 0,02 МПа, т. е. 3 %
номинального давления.
169
Рис. 6.10. Изменение коэффициента исполь-
зования компрессорных установок в разных
температурных зонах
Диаметры трубопроводов при разном расходе воздуха потребите-
лями, ДР= 0,02 МПа и длине труб от 1 до 4 км следующие:
з
Расход, м /мин................... 40 80 120
Диаметр трубы,'мм................ 148—178 188—236 222—275
Длина магистрального трубопровода, как правило, значительно
короче, чем протяженность станций, и может при благоприятном
расположении парков составлять 300-400 мм.
Стоимость сооружения компрессорных на 88 и 154 м3/мин состав-
ляет 310 и 430 тыс. р. На основании анализа стоимости различных
компрессорных хозяйств Кк при разной производительности Q опреде-
лена зависимость Кк f (Q), используемая для дальнейших расчетов.
Расчет капитальных затрат на сооружение двух автономных или
одной узловой компрессорной станции (с добавлением магистрального
трубопровода 1 и 3 км) показывает, что для узловых компрессорных
станций они меньше во всем диапазоне длин трубопровода.
При общем расходе воздуха 80 м3/мин и С = 1 км экономия ДК =
57 тыс. р.; при 160 м3/мйн получается ДК= 216 тыс. р. Когда на стан-
ции сооружается одна узловая вместо трех автономных, то при расхо-
де 80 м3/мин достигается ДК =110 тыс. р. Если расход 160 ь?/мин, то
ДК = 295 тыс. руб. В среднем по сети дорог при расходе 120 м3/мин на
каждые 10 сортировочных станций при рационализации компрессорно-
го хозяйства может быть сэкономлено ДК = 2 млн. р.
Эксплуатационные расходы включают оплату электроэнергии,
амортизационные отчисления, заработную плату обслуживающего
персонала, затраты на запасные части и инструмент. Экономия энерго-
ресурсов составляет примерно 10 %, т. е.
ДЭ=365.0,1с8ЕЛГд.24кисп,
где — стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб.; ZN- — мощность всех электродвигателей,
кВт.
Экономия на электроэнергии при разной суммарной подаче комп-
рессоров:
Подача, м3/мин................... 88 132 164 220
Экономия, руб./год............... 3700 $550 7400 92 000
170
Норма амортизации на здания 3,1 %, а средняя норма отчислений
на амортизацию оборудования компрессорных
ЬА - 0,25 (8,1 + 6,4 + 9,5 + 11,8) = 9 %,
где 8,1; 6,4; 9,5 и 11,8 — отчисления соответственно на амортизацию электродвигателей,
электрического оборудования, компрессоров, воздухосборников.
Результаты расчета амортизационных отчислений для выбранных
исходных вариантов приведены в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Расход воздуха, м^/мин Амортизационные отчисления, тыс. руб., на компрессорную
автономную узловую при^р
1км Зкм
40 16,9 11.6 13,7
80 21,2 15,6 18,8
120 25,0 21,6 22,9
160 29,0 22,0 26,5
200 31,1 23,0 28,1
В двух автономных компрессорных расходы на заработную плату
штата Э3 = 10 620 р., в узловой Э3 = 7025 р. Отчисления на материалы и
инструмент 0,04fCK.
Сравнения капитальных К и эксплуатационных Э расходов пока-
зывают, что сооружение узловой компрессорной является абсолютно
эффективным мероприятием.
Годовые приведенные расходы на сооружение станции, руб.:
автономной = 0,1 пав Клв + п^ Эав;
узловой Пуз = 0,1 (Куз + + Эу„
где — число автономных компрессорных станций; К7р — стоимость прокладки магист-
ральных трубопроводов, руб.
Годовая экономия эксплуатационных ЛЭ и приведенных ДП
расходов при длине трубопровода 1 км (числитель) и 3 км (знамена-
тель) представлены в табл. 6.5.
Таблица 6.5
—: Расход воздуха, м /мин Годовая экономия, тыс. руб.
дэ АП
40/40 20/15 28/19
120/120 27/17 38/20
200/200 31/21 44/23
171
При сооружении на станции вместо трех компрессорных хозяйств-
одного узлового (при /,р = 1 км) получается более значительный
эффект (табл. 6.6).
Таблица 6.6
Показатель Значение показателя
з Расход воздуха, м /мин Экономия расходов, тыс. руб.;. 80 120 160 200 240
эксплуатационных 33 37 41 43 46
приведенных 44 49 56 58 62
В среднем на каждые 10 станций, где в настоящее время эксплуа-
тируются 25 компрессорных хозяйств, экономия приведенных расхо-
дов при V = 120 м/мин составит свыше 400 тыс. р. Это подтверждает
эффективность и перспективность узлового воздухоснабжения.
Изложенные положения утверждены МПС и используются в проектных
организациях.
6.3. Применение эффективных по энергозатратам
тормозных сред ств
На горках малой мощности (а их на сети более 400), а также на
подгорочных путях сортировочных горок экономично с точки зрения
сбережения энергоресурсов применять весовые замедлители, имею-
щие не полную (ПСМ), а ограниченную (ОСМ) свободу манипулирова-
ния под колесами вагонов. Суть ограничения заключается в том, что
эти замедлители устанавливаются в полностью заторможенное поло-
жение только при отсутствии на них колес (до подхода к замедлителю
вагонов или между их тележками). Это может приводить к некоторо-
му увеличению погрешности в работе замедлителей, но позволяет
резко уменьшить энергозатраты, что для многочисленных малых
сортировочных устройств или парковых позиций имеет нередко
решающее значение. Одновременно снижается металлоемкость конст-
рукции.
Опытная партия весовых гидравлических замедлителей с ОСМ
была разработана по заданию МПС. Некоторые сравнительные характе-
ристики этих замедлителей и серийного КВ-3 приведены в табл. 6.7.
___________Таблица 6.7
Показатель Значение показателя, %, для замедлителя
ПСМ ОСМ
Удельная металлоемкость конструкции 100 42
Удельный расход электроэнергии 100 20
Удельная стоимость энергозатрат 100 20
172
В течение года при использовании на одной ГММ замедлителей
ОСМ можно сэкономить более 100 тыс. кВт-ч электроэнергии и снизить
приведенные затраты на 50 тыс- р. Проанализируем возможность
применения замедлителей с ОСМ по условиям требований точности
работы тормозных позиций.
В конструкции замедлителей с ОСМ предусматривается три основ-
ных положения: заторможенное (ЗП), отторможенное (ОП), переходное
(ПП) при движении балок из расторможенного в заторможенное поло-
жение или наоборот.
В ЗП жидкость в цилиндрах заперта золотниками и осуществляет-
ся весовое торможение. В ПП давление в цилиндрах и мощность
привода способны поднять только балки. После команды на заторма-
живание балки могут подниматься из ОП в ЗП, если они до въезда
колеса предварительно уже успели подняться не ниже чем на 80 мм
над УГР. В противном случае торможения не произойдет. Если же
балки не успеют подняться выше УГР на 80 мм, то вагон начинает
тормозиться в нажимном режиме за счет давления рабочей жидкости.
Расчетной в режиме нажимного торможения (т. е. за счет давления
жидкости) принимается минимальная мощность, которая получается
при торможении тяжелых вагонов. Если давление в системе 2,5 МПа,
то мощность одного замедлителя при торможении четырехосного
груженого вагона 0,11 тс-м/тс, а если 4 МПа, то мощность возрастет до
0,18 тс-м/тс.
Для более легких вагонов мощность возрастает обратно пропор-
ционально изменению их веса, и режим торможения автоматически
переходит в весовой, если нагрузка от колеса не поевышает 3,2 тс при
давлении в системе 2,5 МПа-и 5,2 тс при 4 МПа.
При повторных торможениях (в системах АРС они выполняются
при предельном превышении фактической скорости выхода над
расчетной на Av = 0,1+0,2 м/с) наиболее сложной является такая
ситуация, когда для снижения скорости последним на тормозной
позиции замедлителем затормаживается задняя тележка отцепа. В
остальных случаях мощность торможения будет большей.
Рассмотрим, в каких случаях замедлитель с ОСМ не сможет пов-
торно тормозить в весовом или нажимном режиме и к каким ошибкам
это приведет. Время затормаживания из исходного положения t„ = 1,5
с, в том числе tn = 1,2 с (время подъема балок). Если предварительно
включить замедлитель под колесами, то окончательно он перейдет в
заторможенное положение между тележками за 0,6 с.
Возможность повторного затормаживания в весовом режиме
определяется следующим неравенством:
S>(v3+ Av)f3I,
где S — отрезок пути от задней тележки до последнего замедлителя в момент подачи
команды на включение, м; т3 — заданная скорость выхода вагонов с тормозной позиции,
м/с.
173
Если окажется, что (vs + Ду) t'< S < (vs + Ду) t„ (причем 0,8 с -
время подъема балок на 80 мм над УГР), то будет только нажимное
торможение. Если же S < (vs + &v)tf то торможения вообще не произой-
дет. Когда задняя тележка не затормозится, то Уф для расчетного
случая, м/с,
Уф - /^+ Д v)2 + 2Д (i - w0) 10-3, (6.9)
где — путь, проходимый задней тележкой от начала повторного торможения до выхода
из тормозной позиции, м.
Относительная предельная погрешность в скорости выпуска
отцепов, %,
в»---"Ф-Т*?- юо. (6.10)
Определим погрешности скорости выпуска отцепов на горках
различной мощности.
Горки средней мощности. Примем расчетную скорость выпуска
отцепов с 1ТП 5,8 м/с, а крутизну участка этой позиции 15 %«. Если
переднее колесо задней тележки к моменту достижения расчетной
скорости находится от замедлителя ближе 4,6 м, то затормаживания не
произойдет и вагон будет ускоряться до выхода с ТП, пройдя lri,
равное 8,6 и 11,8 м соответственно для четырех- и многоосных полува-
гонов. Результаты расчета Уф и five использованием формул (6.9) и
(6.10) для разных w0 приведены в табл. 6.8.
Таблица 6.8
Тип вагона Число oedr 4 /ц,М »ф.м/с 6»,%
Полувагон 4 8,6 6,06/6,06 4,7/4,7
8 15^ 6,21/6,22 7,1/7,2
Примечание. Числитель — фактическая скорость и относительная погрешность при
wq -1 кгс/тс, знаменатель — при »о ” 0,5 кгс/тс.
Максимальная абсолютная погрешность на 1ТП 6,21-5,8 = 0,41 м/с, а
относительная свыше 7 %, т. е. сравнительно большая.
Скорость выхода vs отцепов с ПТП при уклоне 8 принята 4 м/с.
Для этой позиции, где критическое расстояние 4 составляет 7,6 и 10,8 м
для четырех- и восьмиосных полувагонов, результаты расчета приве-
дены в табл. 6.9.
174
Таблица 6.9
Тип вагона Число осей 1т,м Уф, м/с бу,%
Полувагон, цис- терна 4 7.6 4,18/4,19 4,5/4,7
Полувагон 8 10,8 4,19/4,20 4,7/5,0
Примечание. Числитель — фактическая скорость и относительная погрешность при
W0 “1 кгс/тс, знаменатель - при wq - 0,5 кгс/тс.
Погрешность 6 v получается меньше, чем на 1ТП, что объясняется
более пологим ускоряющим уклоном, но все же остается значитель-
ной. Для ПТП, осуществляющей не только интервальное, но и прицель-
ное торможение, погрешность желательно иметь минимальную: это
способствует снижению расчетной мощности ШТП.
Чтобы снизить б v при использовании исполнительных устройств с
ОСМ, предложено дополнить три имеющихся положения конструкции
еще промежуточным (подготовленным к затормаживанию) положе-
нием. Для этого балки до начала роспуска состава поднимаются на
высоту 90-110 мм над УГР и ниже указанного уровня не опускаются в
течение всего периода роспуска. Предложение конструктивно выпол-
нено с применением дополнительного золотника в гидросистеме.
При таком решении после подачи команды на оттормаживание
балки опускаются не на 170 мм в исходное положение, а только на
30- 50 мм в ПП. Полностью балки опускаются для пропуска локомоти-
ва.
Эффективность решения была экспериментально подтверждена в
ходе испытаний. Полное время затормаживания сократилось с 1,5 до
0,6 с. Если подается команда на затормаживание в расчетном режиме,
то при нахождении переднего колеса этой тележки ближе 3,5 и 2,4 м
соответственно для I и ПТП будет нажимное торможение. При больших
расстояниях обеспечивается весовой принцип. Для четырех- и восьми-
осных вагонов расстояние lt снижается до 7,8 и 11 м на 1ТП и 6,7 и 9,9 м
на ПТП.
Фактическая скорость выхода, м/с, при нажимном торможении
Уф = /(ч + Av)2 + 2g'lt (I - w) KT3 - 2g hK,
где hn — мощность нажимного торможения, тс-м/тс.
Результаты расчета v$ для Р = 2,5 и 4 МПа даны в табл. 6.10.
Сравнение данных показывает, что введение промежуточного
положения снизило 6v до размеров, характерных для замедлителей с
ПСМ.
175
Таблица 6.10
Давле- ние, МПа Число осей »ф (числитель) и б »(знаменатель)
наГТП на ПТП
wq-Iktc/tc *0 “ 0,5 кгс/тс Ц) -1 кгс/тс wq “ 0,5 кгс/тс
4 5,93/2,2 5,93/2,2 4,03/0,8 4,03/0,8
2,5 8 5,94/2,4 5,97/2,4 4,06/1,5 4,07/2,2
4 5,90/1,7 5,90/1,7 3,96/0,0 3,97/0,0
4 8 5,93/2,2 5,96/2,2 3,99/0,0 4,01/0,3
На ПТП дополнительная погрешность уменьшилась для четырехос-
ных вагонов с 4,7 до 0,8 %, т. е. почти в 6 раз при Р = 2,5 МПа и почти до
нуля при Р= 4 МПа. а для восьмиосных - соответственно с 5 до 2,2 %
и почти до нуля.
Достигаемое снижение погрешностей 6v при затормаживаниях из
ПП позволяет утверждать, что'требуемая точность интервального или
интервально-прицельного торможения любых вагонов при такой
работе будет обеспечена.
Горки малой мощности. На горках малой мощности замедлители
на спускной части в большинстве случаев располагают на одной
позиции перед пучками сортировочных путей. Примем расчетную
скорость выхода вагонов 3 м/с, а уклон тормозной позиции 15 %о.
Результаты расчета 6упри затормаживании из исходного положе-
ния приведены в табл. 6.11.
‘Таблица 6.11
Тип вагона Число осей /•Р, м »ф.м/с 6», %
Полувагон, 3,26/3,28 8,7/9,3
цистерна 4 6,65
Полувагон 8 9,85 3,32/3,33 10,7/11,0
Примечание. Числитель — фактическая скорость и абсолютная погрешность при
wq 1 кгс/тс, анаменатель — при wq = 0,5 кгс/тс.
Значения б упри затормаживании из ПП показаны в табл. 6.12.
______________ Таблица 6.12
Давление, МПа Число осей Тф, м/с 6», %
4 3,14/3,15 4,7/5,0
23 8 3,17/3,19 5,7/6,3
4 3,02/3,03 0,7/1,0
4 8 3,08/3,10 2,7/3,3
Примечание. Числитель — фактическая скорость и абсолютная погрешность при
wq = 1 кгс/тс, знаменатель — при wq « 0,5 кгс/тс.
176
Введение ПП замедлителей с ОСМ на ГММ, как видно из табл. 6.12,
также резко снижает величину б v. Для четырехосных вагонов относи-
тельная погрешность при wo = 1 кгс/тс уменьшилась соответственно с
8,7 до 4,7 %, т. е. в 1,8 раза, и до 0,7 % т. е. в 12 раз. Для восьмиосных
вагонов достигнуто уменьшение five 10,7 до 5,7 %, т. е. в 1,9 раза, и до
2,7 %, т. е. в 4 раза.
Промежуточное положение для горок малой мощности особенно
эффективно при повышенном давлении жидкости. Если начало уклона
стрелочной зоны /сз на горке располагается сразу за тормозной пози-
цией, то погрешность дополнительно снижается до 50 %, а если распо-
ложить последний замедлитель на уклоне стрелочной зоны, снижение
погрешности составит 80-90 %.
В целом промежуточное положение замедлителей с ОСМ является
таким решением, которое позволяет расширить сферу их применения
на сортировочных горках и снизить затраты на механизацию и энерго-
ресурсы, особенно на ГММ.
Работа замедлителей с ОСМ на ШТП. На ШТП интенсивность потока
заявок на повторные включения значительно меньше, чем на спускной
части, так как для основной массы отцепов она не является ускоряю-
щей.
Для определения количественных характеристик повторного
торможения были проведены натурные наблюдения за работой ШГП на
двух автоматизированных горках. Потенциальным источником требо-
ваний на затормаживание под вагонами являются длинные отцепы.
Если на ШГП при vBX = 2+3 м/с мощность позиции заведомо не может
быть использована полностью, то выгоднее пропустить головную часть
отцепа по отторможенным замедлителям, а последующим торможе-
нием оставшейся части отцепа снизить скорость до заданного уровня.
Для оценки эффективности применяемого на горках оперативного
торможения длинных отцепов рассчитано достигаемое при этом
снижение времени fo6 занятия ими участка перед позицией. Если
начать торможение отцепа с передней оси, то общее время движения
от момента входа в замедлитель до освобождения этого участка, с,
*об = *1+ <2>
тде Ч — время движения отцепа со скоростью »ср “ 0,5 (»вх + »3); »вх — скорость входа
отцепов на ТП; — время движения отцепа со скоростью т3.
Если же отцеп пропустить частично без торможений, а затем
затормозить, то время сократится до Ui и - время движе-
ния со скоростью vBX и vj. Это позволяет записать, что экономится
*об" W
Рассмотрим работу ШГП с четырьмя замедлителями (1^ = 16 м, а
hj = 1,2 м эн.в.). Часть длины отцепа, требуемая для погашения энергии
на заданную hf, обозначим через l^p. При торможении, начиная с
177
передней тележки, время движения по участку перед ТП
Л. Л.9Р____+____'0ГЧ Ч>Р
00 •
тСр *3
где Iqju — длина отцепа, м.
При торможении под промежуточными осями
j ,ora“,x 'х
'об-------------+--,
вх »ср
где 1х — расстояние от последней тележки отцепа до переднего замедлителя, м.
Зависимость /х / (/^ц) при h = 1,2 м эн.в., vBX = 4 м/с и различном
использовании мощности бЬ,на 1ПТП приведена на рис. 6.11.
Если известно, что к моменту выхода отцепа длиной 32 м с ТП при
vbx = 4 м/с требуется погасить, например, hTl- = 0,5 м эн.в., то в этом
случае на основании изложенного при i - w0 = 0 имеем, что vs = 2,5 м/с,
a At= 2,1 с, т. е. время занятия участка сократится на 20 %.
Зависимости A// (6h) для различных отцепов при vBX = 4 м/с, hT
-1,2 м эн.в. приведены на рис. 6.12.
С удлинением отцепов и возрастанием 6ht от 40 до 80 % преиму-
щества оперативного торможения более значительны. В некоторых
случаях Д/ > 15 с, что способствует повышению скорости роспуска.
Рис. 6.11. Зависимость lx f (1^) при
ht.cp " 1,2 м эн.в. и 6 ftt - var
Рис. 6.12. Зависимость htf (б hT) при »вх “ 4
м/с и h - 1,2 м эн.в.; j — 0%»;'. » — »()“
-1%;
1, 2, 3 — отцепы из двух, четырех и восьми ваго-
нов
178
Таким образом, расчеты подтверждают, что сфера применения
замедлителей с ОСМ вполне реальна, а их использование на малых
сортировочных устройствах и парковых тормозных позициях эффек-
тивно, особенно при дефиците энергоресурсов.
6.4. Совершенствование пневмосистем для транспортировки
документов
Рост числа поездов повышенной массы и длины (ПМД) вызвал
необходимость значительного (до 30-40 %) удлинения части станцион-
ных путей. В связи с этим усложнилась эксплуатация исполнительных
устройств, предназначенных для доставки перевозочных документов
от прибывающих поездов из парка приема в станционный технологи-
ческий центр (СТЦ), а оттуда в парк отправления, так как время
доставки увеличилось пропорционально удлинению путей и повыше-
нию массы документов.
Операции транспортировки документов во многих случаях стано-
вятся лимитирующими, влияют на увеличение времени простоя
вагонов на станциях. Это подтвердил анализ состояния и показателей
работы существующих пневматических почт с воздуходувными
агрегатами.
Длина линий пневмопочт (в среднем 1,4 км) в последние годы
интенсивно возрастает, достигая иногда 5 км. В то же время скорость
доставки патронов снижается (в среднем 5,8 м/с), так как в связи с
поездами ПМД среднее число (а следовательно, и масса) пачек доку-
ментов на один поезд возросло с 1,4 до 1,8 (почти на 30 %). На некото-
рых станциях скорость патрона менее 4 м/с. Время транспортировки
при среднем значении 250 с иногда превышает 600 с.
Надежность пневмопочт невысока: каждая отказывает за год в
’среднем 1,7 раза, а на некоторых станциях до 5-8 раз. Затраты времени
на отыскание и устранение отказов почт около 5 ч. Отказы пневмо-
почт, невысокие скорости перемещения патронов отражаются на
увеличении простоя вагонов.
Для прибывающих поездов опережение А1Д0С момента доставки
документов в СТЦ, располагаемый в районе горки, по отношению к
моменту прибытия поезда в ПП
Д^ДОС ~ ^пр “ Одос.пп + ^ож.пп + ^пн + Сож.стц)» (6.11)
где Atnp — разность между временем прибытия поезда и прохода локомотива мимо поста
списывания, где документы опускаются в бункер; *пос.пп ~ время доставки документов
от бункера до приемной камеры пневмопочты 1; *ож.пп “ время ожидания отправки
документов по пневмопочте; — время движения патрона в СТЦ; *Ож.стц ~ время
ожидания-работниками СТЦ доставки к ним документов от камеры пневмопочты 2.
Работникам важно, чтобы документы к ним прибывали не позднее
окончания списывания прибывающего состава, т. е. дисциплинирую-
179
щим условием является неравенство
fflocjm + Амклш + ^пя + *ож-стц ^вх-
Учитывая, что (0Ж<1Ш = 2+3 мин, (П0СПп = 0,7 мин, tm = 4+5 мин (в
зависимости от места расположения приемной камеры), - 3 мин,
з <вх ж 6+8 мин (в зависимости от скорости и длины пути входа),
выполнить условие при прибытии на станцию поезда ПМД практически
не удается (10,8 мин > 6+8 мин).
Кроме того, к моменту окончания технического осмотра состава
должна быть закончена подготовка и рассылка сортировочных лист-
ков, т. е.
^ДОС.ПП + Аэж.пп + ^ПН + Сож.стц ~ ^ВХ + ^С.Л + ^ДЛ 15, (6-12)
где t л—время составления сортировочного листка; *д.л — максимальное время доставки
его пользователям (при телетайпах л -1 мин).
Из сопоставления формул (6.11) и (6.12) получено, что сумма (сл +
+ *п ” должна быть не более 11 мин. Это требование на станциях выпол-
няется лишь при отсутствии поездов ПМД, а при их прибытии факти-
чески происходят параметрические отказы.
Рассмотрим, как повлияет увеличение длины поездов на время
доставки документов для двух вариантов: 1) документы сброшены с
локомотива в бункер у входной горловины ПП вблизи поста списыва-
ния, доставлены на этот пост автоматической подземной почтой (АПП)
за 25 с или вручную (за 40 с с учетом потерь на ожидание) со скоростью
1,0 и 1,5 м/с, а затем отправлены по пневмопочте в СТЦ на соответст-
вующее расстояние L; 2) документы сброшены с локомотива в бункер
в выходной (предгорочной) горловине ПП, а затем с помощью АПП или
вручную отправлены в СТЦ на расстояние L (при £ = 150 м соответст-
вующее время 150 с). Скорость входа поезда 14 км/ч, скорость движе-
ния пластмассового патрона по пневмопочте 7 м/с.
Зависимость (д / (I) для вариантов:
1Д1 = 25+ 0,141; („2=. 150 + 0,261.
Первый вариант во всех случаях предпочтительнее (экономия
времени 3-5 мин). Рост длины прибывающих поездов, а следовательно,
увеличение длины путей в ПП и отдаление бункеров (т. е. рост длины
трубопровода от СТЦ) увеличивает ta. Особенно сильно (д возрастает
во втором варианте, что неприемлемо для эксплуатации.
Значительного (до 12 мин) времени в ряде случаев требует достав-
ка документов из СТЦ в ПО, что резко осложняет работу сортировоч-
ных систем.
С учетом современных условий работы сортировочных и других
станций системы транспортировки документов должны удовлетворять
180
новым, более высоким требованиям по конструктивному исполнению
и показателям назначения: обеспечивать скорость транспортировки
документов 8-10 м/с; иметь рабочее давление в транспортирующем
трубопроводе 0,035-0,045 МПа; обладать хорошей ремонтопригод-
ностью; обеспечивать свободный доступ ко всем узлам и деталям,
требующим регулировки и замены в процессе эксплуатации; иметь
наработку на отказ не менее 25 тыс. посылок; обеспечивать сохран-
ность патронов при одновременном движении в них двух-трех груже-
ных или трех-четырех порожних патронов; обеспечивать срок службы
16 лет; не иметь противодавление в трубопроводе свыше 20 % рабочего
давления; иметь, как правило, наземную прокладку транспортирую-
щего трубопровода (для повышения безотказности и долговечности);
иметь коэффициент восстановления как показатель амортизирующих
качеств соударяемых тел в приемной станции не менее 0,6-0,7; иметь
уровень звука внутри зданий при пересылке документов не выше 65
дБ, а вне зданий - не выше 82 дБ.
Для повышения быстродействия и надежности процесса транспор-
тировки перевозочных документов в соответствии с изложенными
требованиями разработано новое решение. Сущность его заключается
в использовании более высокого давления воздуха за счет подачи его
непосредственно от горочной (или другой) пневмосистемы (рис. 6.13).
Такой метод прямоточного отббра воздуха обеспечивает ускорение
процесса транспортировки документов и является наиболее простым
по исполнению, так как отпадает необходимость сооружения зданий
для размещения воздуходувных агрегатов.
От горочного воздухопровода устраивается отвод малого диаметра
(см. рис. 6.13), подключаемый к началу трубопровода пневмопочты с
большим внутренним диаметром (149 мм). Применение трубы с малым
Рис. 6.13. Схема подключения прямоточной пневмопочты к воздуходувной сети:
а - С ВДА; В—без ВДА; 1, 4,5 - краны; 2,6— злектропнввмЖЖиекие клапаны; 3 — клапан редук-
ционный; 7— запасной воздуходувный агрегат; 8 — манометрический регулятор; 9, 10 — приемо-
отправочные станции
181
Рис. 6.14. Зависимость ' /(g) у базовой (1) и
прямоточной (2) пневмопочт
диаметром создает условия для
естественного перепада воздуха от
номинального Ря = 0,7+0,8 МПа
до более низкого Рщ =0,035+ 0,040
МПа, обеспечивающего безопас-
ность транспортировки патронов;
отношение давлений должно быть
0,05- 0,06. Для расчета малого
диаметра dB, мм, выведена эмпи--
рическая формула = уП000/Рн.
С целью уточнения парамет-
ров проведены сравнительные
эксплуатационные испытания* на
станции, где одновременно были
задействованы новая и базовая
системы.
Испытания показали, что скорость патронов в новой почте значи-
тельно выше. Более тяжелые патроны перемещаются медленнее (рис.
6.14), однако для прямоточной системы влияние массы на скорость
оказалось менее существенным.
Распределение скоростей движения патронов на новой и
базовой линиях показывает, что их относительный разброс в первом
случае меньше (коэффициент вариации соответственно 10 и 13 %). В
среднем vm на новой линии в 1,6 раза выше. Отношение максимально-
го времени транспортировки документов к минимальному, зависяще-
му от массь^документов, составляет для базовой почты 1,5-1,7, д
новой - 1,3-1,4 (на 20 % стабильнее).
Прямоточная почта показала высокую надежность. Среднее время
наработки на отказ То = 150 дней, устранения отказа (>б = 25 мин.
Горочная компрессорная должна иметь при этом резерв произво-
дительности ДПр = ^-10 м3/мин (П, - число линий прямоточной пнев-
мопочты).
Увеличение скорости транспортировки в новых условиях требует
улучшения амортизирующих свойств внутренних поверхностей
приемных камер пневмопочты, так как возрастает сила удара патро-
нов об их стенку. При установке в камере листов резины толщиной
50-60 мм твердостью 40-50 НВ или сооружением стенки из автотор-
мозных рукавов сила удара существенно снижается (в 3-4 раза).
Учитывая высокую эффективность прямоточных пневмопочт, МПС
приняло предложенные технические решения для практического
внедрения их. В настоящее время из 150 почт более 40 прямоточные.
Сфера их применения быстро расширяется. Расчетный годовой эконо-
мический эффект от внедрения прямоточных почт 62 тыс. р. на одну
сортировочную станцию, в том числе 27 тыс. р. - за счет снижения
простоя вагонов. Это подтверждает их перспективность в условиях
обращения поездов ПМД.
7. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ
МЕХАНИЗАЦИИ ГОРОК
7.1. Требования к перспективным тормозным средствам
Улучшение работоспособности и совершенствование системы
обслуживания горочных тормозных средств повысили надежность
функционирования горочных комплексов в условиях той загрузки,
которая была характерной для них до последнего времени. Однако
усложняющиеся условия работы предъявляют к их конструкциям и
показателям назначения новые, более высокие требования. В частнос-
ти, перспективные замедлители при всем своем многообразии должны
более полно соответствовать требованиям интенсификации, отражаю-
щим в количественном виде закономерности процесса взаимодейст-
вия их с тяжеловесными вагонами, нарушать которые недопустимо по
условиям безопасности роспуска. Это касается как конструктивного
исполнения, так и показателей назначения. В связи с этим количест-
венно обоснован ряд основных требований к тормозным средствам и
другим исполнительным устройствам, необходимость разработки и
внедрения которых стала сейчас крайне важной.
Допустимые нагрузки от оси вагона. В условиях расширения
полигона обращения и переработки поездов повышенной массы и
длины, превосходящих по этим параметрам унифицированные поезда
на 30- 40 %, а также увеличение числа тяжеловесных и многоосных
вагонов, резко ухудшилась работоспособность весовых замедлителей.
Моделирование процесса торможения многоосных вагонов с
повышенными (до 25-28 т) нагрузками от оси на путь показало, что на
части длины тормозной системы весовых замедлителей при разных их
состояниях по отношению к вагонам и существующих параметрах
системы воздухоснабжения (Pmin = 0,6 МПа) происходит нарушение
весового торможения, так как наличное давление воздуха меньше
потребного Pmjn (рис. 7.1). При этом теряется часть тормозного эффекта
(б hj), причем особенно значительно (до 15 %) при восьмиосных вагонах
с нагрузками на ось 22 т (рис. 7.2, кривая 2). Необходимо, чтобы давле-
ние воздуха в пневмосистеме горок в перспективных условиях обес-
печивалось не менее 0,7 МПа, т. е. на 15—20 % выше существующего
уровня. Технически эта задача выполнима при условии, что объем
пневмосети И7 будет определен и реализован исходя из соотношения
W-ЗЛУсж 0,7
W " 0,8*
Этот же результат может быть достигнут, если, не изменяя объема
пневмосети, повысить в перспективе верхний предел давления до 0^9
МПа (на горках США он равен 1,0 МПа).
В качестве расчетной (в процессе моделирования торможения на
КВ-3) принимается схема (см. рис. 7.1), причем формула, определяю-
183
Рис. 7.1. Потребное давление воздуха при входе вагонов на замедлители КВ-3:
1,7—соответственно двух-и четырехосные тележки вагонов
щая условие работы весового замедлителя, имеет вид
/ nmax^
Д Чвi h +n?j4p (7-1)
FWQe/t моменты сил от нагрузки балок и колес на плечах lt и If 1ц —
момент подъемной силы цилиндров при плече п— число колес на подпорной шине.
Из формулы (7.1) следует, что для обеспечения весового торможе-
ния сумма моментов сил qg и qK относительно О не должна превосхо-
дить сумму моментов сил Fu. Основным резервом обеспечения весово-
го режима КВ-3 в перспективе является целенаправленное увеличение
составляющей Fn 1ц.
Повышение давления воздуха, особенно его верхнего предела,
необходимо также для обеспечения надежности нажимного торможе-
ния.
Рис. 7.2. Зависимость потерь тормозно-
го эффекта eh, замедлителя КВ-3 при
торможении четырех- (1) и восьмиос-
ных {2) вагонов
В целом с учетом перспективы до 2005- 2010 гг. замедлители
должны рассчитываться на нагрузки от оси вагона 28 • у четырехосных
и 25 т - у восьмиосных вагонов при нормативном давлении воздуха не
менее 0,7 МПа.
Допустимая скорость входа. Замедлители должны обеспечивать
заданную скорость роспуска на всех горках, в том числе имеющих
значительную высоту. С ростом высоты горок до 4,5-5,5 м и скорости
роспуска до 8-10 км/ч увеличиваются скорости входа вагонов в
тоомозные позиции.
Были выполнены расчеты для вариантов высоты горки 5,0; 4,2; 4,0 м
на горках с тремя ТП замедлителей. По каждому варианту определе-
ны скорости роспуска и входа отцепов v§x _max на ПТП. Расчеты
пооводились для неблагоприятного сочетания бегунов (по схеме Х-П
и П-Х). При этом предполагалось, что скорость входа не ограничивается
заранее заданной скоростью v“xmax. Указанная предпосылка дала
возможность рассчитать такие скорости ^ых выхода отцепов из 1ТП,
при которых получились наибольшие значения Ц).
Искомые скорости v“x (табл. 7.1), м/с,
^вх.тах = у/Ь4ых(ох))^ + tp Опр “ *%х) »
где ^пр “ длина участка между I и 1ГГП, м; !пр — крутизна участка, &; wox — удельное
сопротивление скатыванию ОХ, кгс/тс.
Таблица 7.1
1-й вариант, Нг “ 5,0 м 2-й вариант, Нг “ 4,2 м 3-й вариант, Нг “4,0м
*0>м/с увх» м/с ’О, м/с ^х,м/с »0,м/« £х,м/с
1,4 8,3 1,3 7,8 1,2 7,5
1,9 8,4 1.8 7,8 1,7 7,6
2,3 8,4 2,2 7,9 2,1 7,6
2,6 8,5 2,5 8,0 2,4 7,7
Из табл. 7.1 видно, что при максимальной высоте горки скорость
входа на ПТП может достигать 8,5 м/с. Она соответствует погашаемой
энергетической высоте на пучковой позиции более 3,8 м. Практически
это значение не превышает 3 м, т.е. запас около 30 %. Все
же на случай непредвиденных экстремальных ситуаций при разработ-
ке конструкций целесообразно предусматривать резерв по скоростям
входа 6-8 % (до 9 м/с).
Время оттормаживания. Одной из важнейших характеристик
замедлителей, от которой зависит точность реализации заданных
скоростей выхода отцепов из ТП, является время оттормаживания t
С внедрением систем АРС актуальность требований по снижению t
возрастает. Исходя из допустимого значения погрешности работы ШТП
автоматизированной горки (Д идоп), обеспечивающей скорость соударе-
185
ния ve < 1,5 м/с с надежностью > ОД взаимосвязь удельной мощности
замедлителях тахи t„ определяется неравенством
lorX max ^0,08. (7.2)
За х щах с надежностью 0,9 принято значение, близкое к х (1 + ух).
Применительно к парковой ТП с замедлителями Т-50 и РНЗ-2 величина
jt+Ov *0,11+0,14.
'Повышение точности регулирования обеспечивается стабили-
зацией tm (при коэффициенте вариации > 0,15). Если такая ста-
бильность достигнута, то для горочных ТП допустимо tm С 0,7 с.
У пневматических замедлителей в парке. > 0,15, поэтому
требуется, чтобы tm «S 0,6 с при Хтпяу-0.14 и менее 0,5 с при 0,18. При
таких показателях замедлителей погрешность в скорости выхода
отцепов будет составлять +0,5 км/ч.
Если в перспективе удастся повысить vv например, до 1,8-2,0 м/с,
то можно будет увеличить значение х max (ПРИ неизменном tOT) и соот-
ветственно суммарную мощность тормозных средств.
Выполнить условие (7.2) можно с большей надежностью, если
применять на ШТП однорельсовые замедлители (например, по методу
фирмы Тиссен, Германия), так как при этом обеспечивается снижение
величины х и улучшаются условия управления торможением ваго-
нов.
Время затормаживания. Необходимость снижения t„ повышается
в связи с применением динамичных конструкций продольного профи-
ля горки, определивших увеличение скорости скатывания вагонов до
8,0-8,5 м/с. Жесткие требования к t„ предъявляются как при автома-
тизированном, так и при ручном дистанционном управлении замедли-
телями.
При средней скорости прохода вагона по ПТП, равной v = 7 м/с, за
суммарное время (t„ + *от)> превышающее (например, у КНП-5) 1.6 с.
наиболее массовый (четырехосный) вагон пройдет отрезок пути v +
+fOT) м» что соответствует длине его колесной базы 1б. При таком
соотношении v (1ет + f0(j) и серьезные ошибки операторов при регули-
ровании скорости вагонов неизбежны. Поэтому целесообразно снижать
время затормаживания до уровня, когда при суммарном значении
1st + lot = 1»1+1>2 с обеспечивается условие v (1я + tOT) < 9,6 м. Этому
условию соответствует значение t„ < 0,6 с, что и принимается в качест-
ве нормативного.
Важным параметром является коэффициент вариации реализуе-
мой тормозной мощности замедлителя Он характеризует уровень
возможного' понижения тормозного эффекта и поэтому определяет
степень риска повреждений вагонов и грузов в результате соударений
вагонов с повышенной скоростью. При изменении от -0,15 до 0,27
максимальные скорости соударения на горках средней, повышенной и
большей мощности увеличиваются: на ГСМ - от 8,0 до 12,7 км/ч (в 1,6
раза); на ГПМ, ГБМ - от 8,6 до 14,1 км/ч (в 1,6 раза).
186
На основе этого анализа сделан вывод о приемлемости для горок
замедлителей, которые в перспективе обеспечат не более 0,16-0,18.
Допустимое замедление движения вагонов. Расчет допустимого
замедления вагонов при торможении на замедлителях сделан исходя
из следующих условий: величина замедления должна быть меньше
значений, установленных по условиям прочности грузовых вагонов;
то же-по условиям крепления грузов.
Допустимые замедления по условиям обеспечения прочности
конструкции грузовых вагонов составляют для груженых 3g* м/с2; для
порожних - 10g, м/с.
Допустимые замедления по условиям крепления грузов опреде-
ляются исходя из действующих на груз продольных инерционных сил,
тс,
^°*Цтр Qp»
где — масса груза, т; Опр ~ предельная инерционная сила действия на 1 т массы груза,
(•пр» равная 1 тс, соответствует замедлению Ijy.
Максимально допустимые значения для разных типов крепле-
ния приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2
Тип крепления Значения Одр, тс
с опорой груза на один вагон весом 90 тс с опорой груза на два вагона весом 180 тс
Упругое (проволочные растяжки, металличес- кие обвязки) 1,0 0,9
(1.0Й (0,9^)
Жесткое (болтовые и сварные соединения) 1,7 1,6
(i,7ri (1,6Й
Согласно табл. 7.2 из двух основных ограничивающих факторов
расчетным является второй ( по условиям прочности крепления
грузов), когда а^ С 0,9g.
Исходя из этого ограничивающего условия максимально допусти-
мое замедйение вагонов на замедлителях при наиболее неблагоприят-
ных условиях по условиям крепления грузов не должно превышать
epC0,9g/a»%,
где « — коэффициент, учитывающий соотношение числа тормозных осей вагона к макси-
мально возможному числу осей этого вагона в пределах тормозной позиции (принимаем а “
“ U; Кб “ коэффициент безопасности (принят 2,2).
Введение значительного к$ объясняется необходимостью учета
комплекса возможных неблагоприятных факторов (недостаточной
187
прочности крепления грузов, их оледенения в зимний период, резкого
повышения коэффициента трения пары ’’шины замедлителя - колеса
вагонов” и т. п.), влияющих на безопасность роспуска.
В результате при к = 1 получается а = 0,4g'* 4 м/с2.
Требование к длине балок. Это требование значимо для ШТП, где
одним из возможных вариантов размещения замедлителей в кривых
является установка входных частей их наружных балок по касатель-
ной к выпуклой боковой грани рельсов. Максимальная длина замед-
лителя, который размещается в кривой, м,
/з=У/?2-(я-вЯ
где R — радиус кривой; в — лимитирующий зазор между рельсом и внутренней балкой для
входа гребней колес (42 и 36 мм соответственно у весовых и нажимных замедлителей).
При минимально возможном радиусе R = 140 м I, должна быть не
более 3,2 м у нажимных балочных и 3,4 м у весовых балочных замед-
лителей, т. е. весьма мала.
С возрастанием лимитирующего зазора б длина замедлителя
может быть несколько увеличена, но при этом должно выполняться
условие б + h с 130 мм (hp - ширина головки рельса, равная 70 и 75
мм у Р50 и Р65).
Расположение парковых замедлителей указанным способом
улучшает условия входа первого колеса, но существенно ограничи-
вает их длину.
Вследствие этого рассмотрен вариант размещения замедлителей
симметрично по отношению к радиусу кривой. При тех же исходных
данных это позволяет увеличить их длину почти вдвое (рис. 7.3). При
Рис. 7.3. Длина паркового замедлителя
при симметричном размещении балок
относительно рельса:
1 — при зазоре 6” 42 мм; 2—при б “36 мм.
небольших скоростям входа
вагонов на парковые позиции (3-4
м/с) рост динамического воздейст-
вия колес на входную их часть,
как показало тензометрирование,
не превышает 5 %.
Чтобы выбрать длину замед-
лителей для парковых позиций,
необходимо произвести их провер-
ку на условия торможения вось-
миосных вагонов. При нахожде-
нии между балками одновременно
второй и третьей колесных пар,
вся тележка располагается по
одной линии, общая длина
которбй составляет 2-1850+1350 =
= 5050 мм. Это эквивалентно тому,
что торможение происходит на
замедлителе длиной 1апйп
5050 мм.
188
10
SB
86
84
sz
60
SB
SB
л
5Z
so
48
46
/40 /60 №0 ZOO ZZO Z40 Z60 Z80 300 320 340 360 R,n
Рис. 7.4. Допустимый радиус кривых п₽и торможении восьмиосных вагонок
I — приsisope6 “36мм;2 — приз&юре6 -42,мм
Так как для любого замедлителя должно соблюдаться условиеhp +
+ 6j < 130 мм (61 - максимальное расстояние от рельса до шины соот-
ветственно 60 и 55 мм при Р50 и Р65), то минимальный радиус кривой
й,!л, определяется из формулы
61 =/? - /(й-б)2-(0,51аЛ
Из рис. 7.4, где показана зависимость 6i f (R) для 8-осных вагонов
следует, что при б = 36 мм Rmin пути с рельсами Р50 и Р65 равен 160 и
210 м. Если б = 42 мм, то радиусы соответственно будут 200 и 300 м.
Отсюда следует вывод: из условий работы в кривых участках пути
более приемлемыми из числа балочных конструкций являются нажим-
ные замедлители (вписываются в радиусы до 200 м), что соответствует
требованиям Правил и норм проектирования сортировочных устройств
для обычных (не усиленных) кривых.
Длина горочных замедлителей выбирается исходя из их мощности
и не должна превышать длины рельсового звена (12,5 м). На вагонных
замедлителях используются сочлененные (длиной 2,2-2,5 м) тормоз-
ные балки. Но мощность замедлителей с такими балками при тормо-
жении восьмиосных вагонов заметно снижается по сравнению с
четырехосными. Для выяснения причин снижения исследованы факти-
ческие силы сжатия колес вагонов тормозными шинами.
Распределение сжимающих усилий по длине замедлителя при
прохождении колес (рис. 7.5) имеет циклический характер. Значения
максимумов находятся посередине балок, а минимумов - на их
189
концах по осям цилиндров; средние значения силы сжатия, например,
Т-50 для четырех- и восьмиосных полногрузных вагонов соответствен-
но 9,4 и 7,3 тс. Для первого варианта /1,4 f (ц, Ф, /, п, Тш, (?) = 0,9 м.
Аналогично для восьмиосного вагона = 0,7 м при массе 176 т.
Установлено, что одной из причин снижения ht% является неравно-
мерность распределения сил сжатия балками колес вагонов. Как
видно из рис. 7.5, при торможении длинной четырехосной тележки два
средних колеса сжимаются с усилиями, примерно в 1,5 раза меньшими,
чем крайние колеса. Поэтому среднее значение сжимающих усилий,
приходящихся на одно колесо, у четырехосных тележек меньше.
—/колесо; . . . //колесо; — х — х----------IIIколесо; — хх —хх------/Уколесо
190
Повысить тормозной эффект для четырехосной тележки можно,
если вместо шарнирно соединенных применить сплошные (полужест-
кие) балки. Чтобы обосновать это положение, была составлена и
решена система дифференциальных уравнений, позволивших описать
в динамике перемещение балок Pro звена и оценить характер измене-
ния усилий нажатия по мере продвижения многоосной тележки.
В расчетной схеме для i-ro звена: R/ - сила реакции рычагов в
месте взаимодействия с балками; 7} - сила взаимодействия с колесом
(сжимающая сила); Ry, Wy - суммарные силы, действующие на левые и
правые концы i-ro звена; Mf - моменты сил сопротивления повороту
звеньев относительно друг друга.
Указанная система имеет вид:
0,5 (й+1 + у,) mi = Wi+R + Ti cos yt - kj x (yI+i + y{); ~1
L (7.3)
0,5 (yW - Й) Km.i = M “ Ri +MM - Mi + Ki KmJ (% + yi+1) + Г
+ T,x /cosyi,
где — коэффициент инерционности перемещения звеньев вдоль оси у (включая массу
подвижных частей конструкции); k^ j — коэффициент, отражающий инерционность эвена
при его вращении относительно оси; Kj, у/ — слагаемое, отражающее силы трения в осях
рычагов, цилиндров и других подвижных частях; х — расстояние от края замедлителя на
входе до ближайшего колеса.
При шарнирном сочленении балок не выполняют полезной работы
от 10 до 40 % силовых цилиндров. В то же время согласно системе (7.3)
при использовании сплошных балок сила их нажатия на колеса значи-
тельно (на 20-40 %) возрастает (рис. 7.6, кривая ив меньшей степени
зависит от местоположения тележки, чем при шарнирном сочленении
(кривая I). Поэтому в перспективе целесообразен переход на замедли-
тели со сплошными балками.
Коэффициент силовой передачи. Из опыта эксплуатации вагонных
замедлителей известно, что этот коэффициент можно увеличивать
лишь до определенного предела, превышение которого приводит к
выжиманию колеса из створа тормозных шин.
На схеме взаимодействия колеса с тормозной шиной замедлителя
балочного типа (рис. 7.7): Д, - тормозящая сила на оси колесной пары;
Рис. 7.6. Зависимость силы нажатия балок на
колеса четырехосной тележки от координа-
ты переднего колеса:
1 — расчетная сила нажатия сочлененных
балок; 2— то же сплошных балок
191
Fi и Fz - результирующие силы
трения в центрах тяжести поверх-
ностей трения, направленные
перепендикулярно прямой,
соединяющей мгновенный центр
вращения колеса О] с центром
тяжести этих поверхностей.
Выжимание колеса из тормозных
шин может наступить в момент,
„ - „ л когда суммарная вертикальная
Рис. •. Схема взаимодействияколеса с составляющая сил трения FBj и
тормозной шинои замедлителя . r “
Fb2, направленных в разные
^стороны, станет больше нагрузки
колеса q, т. е. если j^l+^2> Q. .
Когда колесо полностью входит в замедлитель и тормозные шины
на протяжении всего цикла торможения остаются параллельными,
выжимания колеса не произойдет, так как Fj и F2 уравновешиваются.
При входе только набегающей части колесо будет выжато, если FBj > q
(лчмитирующая ситуация).
Для проверки безопасных условий взаимодействия шин и колес в
общем случае используется неравенство Bomax< 2Kg3 Hmax<PmaxQKcmax,
откуда получаем, что Ътлх St п °Т—
**63 ^тах *тахЧ
где кбз “ коэффициент безопасности (принят 2); Фтах — максимальный коэффициент
приведения сил.
При Ртах = 1?8 РСр и Фтах = ^,45 имеем для любого вагона кстах <
< 3,0. Это означает, что сжимающее усилие балок в перспективе не
должно превышать трехкратной нагрузки колес.
Если разработаны для замедлителя с одинаковой тормозящей
силой (Ffli = В02), но с разным возвышением шин (например, hlm > Л2ш),'
то >i > г2 и выражение R = 2rt Ц Fj = 2r2pF2 будет справедливо при
условии, что |1F2> pFj илиВ2 > Fp
Следовательно, при низко расположенных.шяиах условия для выжи-
мания колес облегчаются. Поэтому в разрабатываемых замедлителях
необходимо полностью использовать возможности габарита приближе-
ния строений по высоте.
Уровень шумов. Рост числа поездов ПМД, вагонов с большими!
нагрузками на ось привел к необходимости снижать их скорость
основном на самой высокой (IV) ступени торможения. Это вызвал^
усиление общего уровня шума на сортировочных горках.
Сильный шум, создаваемый при оттормаживании пневматических
замедлителей, оказывает весьма неблагоприятное воздействие на обс-
луживающий персонал, жителей прилегающей жилой застройки и т. д.
Максимальные спектральные составляющие шума лежат в диапазо-
не 1000-4000 Гц, т. е. в области наибольшей чувствительности уха
человека.
192
Эквивалентный уровень шума
Lw - 101g (1(Г2 Е 1В. (7.4)
где £д> — средний уровень шума источника, дБ; I гв — время воздействия шума (6 Я
общего времени работы).
С увеличением расстояния эквивалентный уровень уменьшается
^2эк =Мэк ~ 201gl?i //?2»
где IjgK и Ь2эк “ уровни эквивалентного шума в точках иа расстоянии Rj и R% от источ*
ника.
С повышением давления воздуха Р (т. е. с переходом на более
высокие ступени торможения) шум Lcp интенсивно возрастает
Lcp'oP + bP2,
где а, b — коэффициенты регрессии.
В то время, как допустимый эквивалентный уровень шума от
замедлителей как объектов наружной установки составляет 82 дБ,
такое его значение обеспечивается только на П ступени, а на IV (давле-
ние воздуха 0,65-0,80 МПа) он превышает норматив на 15-20 %. Имен-
но указанный уровень становится преобладающим в условиях расфор*
мирования тяжеловесных поездов, состоящих из отцепов с повышен-
ными нагрузками' с оси.
Поскольку тормозные исполнительные средства с пневмоприво-
дом остаются основными на ближайшую перспективу, в требованиях
предусматривается необходимость использования глушителей для
снижения шума до 83 дБ и ниже как средства защиты окружающей
среды.
Обоснованы и другие частные показатели назначения перспектив-
ных замедлителей (допустимая наработка на отказ, трудоемкость
обслуживания и т. д.), которые утверждены МПС и используются
всеми причастными проектно-конструкторскими организациями.
Для объективной сравнительной оценки того или иного замедлите-
ля .частных показателей недостаточно. Для такой оценки нужен обоб-
щающий, комплексный показатель качества, учитывающий во взаимо-
связи все основные характеристики. При отсутствии такого показате-
ля затрудняется выбор наиболее перспективных технических решений
по созданию замедлителей, усложняется принятие решения о своевре-
менном снятии с производства морально устаревших моделей. В то же
время при наличии комплексного показателя появляется возмож-
ность на стадии конструирования и испытаний экспериментальных
образцов отобрать наиболее перспективные решения, не прибегая к
длительным и дорогостоящим эксплуатационным испытаниям.
193
Для решения задачи разработана специальная шкала оценок,
показывающая значимость каждой конкретной характеристики по
отношению к достигнутому наивысшему показателю в рассматривае-
мой отрасли. Исходя из анализа многочисленных конструкций и
условий эксплуатации отечественных и зарубежных тормозных меха-
низмов количественную оценку предложено производить по техничес-
ким, эксплуатационным и экономическим показателям.
Для каждой характеристики необходимы по крайней мере три
градации (например 5; 4; 3), что в большинстве случаев вполне доста-
точно для объективной их оценки. С учетом вышеизложенного шкала
оценок показателей замедлителей имеет вид, приведенный в табл. 7.3.
Таблица 7.3
Показатели Оценка Коэффи- циентКда
5 4 3
Технические
Число звеньев в силовой цепи <5 5-6 >6 0,7
Сложность конструкции (число деталей на 1м) <500 500-700 >700 0,8
Глубина заложения от УГР, <0,6 0,6-1,0 >1,0 0,7
м
Масса конструкции, т/м <15 15-25 >25 0,8
Длина конструкции, м <10 10-15 >15 0,8
Эксплуатационные
Допустимая скорость входа, м/с >8 8-6 <6 . 1,0
Удельная тормозная мош- >0,12 0,08-0,12 <0,08 0,8
ность, тс-м/тс Коэффициент вариации мощ- ности <0,14 0,14-0,20 >0,20 0,9
Время затормаживания, с <0,5 0,5-0,9 >0,9 0,8
* оттормаживания, с <0,3 0,3-0,7 >0,7 1,0
Погрешность скорости вы- хода, м/с <0,3 0,3-0,4 >0,4 0,0
Вероятность безотказной ра- >0,98 0,98-0,94 <0,94 0,8
боты за неделе Трудоемкость обслужива- ния, чел-ч в мес/м Уровень шума, дБА <80 80-10(1 >100 1,0
<80 80-100 >100 0,6
Экономические
Затраты на ТО, руб. в мес/м <80 80-120 >120 0,8
Энергоемкость, кВт-ч/м <0,08 0,08-0,12 >0,12 0,8
Стоимость изделия, тыс. руб7м <18 18-22 >22 0,8
194
Комплексная оценка О, сравниваемых замедлителей, определяе-
мая на основе матрицы показателей,
Оз =
01,02,03,... а„
Ь1,Ь2,Ьз... Ьп
С1,С2,С3 ... Сп
КЗК>
(7.5)
Л»1,Л»2, Л13 ... т*
где а, Ь, с, .... т - величины оценки показателей; индексы 1, 2, 3, ..., п — порядковый
номер замедлителей; — весовой коэффициент, определяющий значимость частных
показателей.
Результирующая оценкаЧ-й конструкции
Osj “ О/ кт{ + bj кзи/ +... + ГП( кзнр
Чем больше О3/, тем лучше в целом сравниваемый замедлитель.
При улучшении частных показателей О9 монотонно возрастает, т. е.
комплексный показатель является состоятельным. Коэффициенты кзн
устанавливаются в каждом случае (расчетом, экспертно и т. д.) исходя
из фактической роли отдельных показателей в обеспечении высокой
эффективности замедлителей. Тогда комплексный показатель качест-
ва конструкции для горочных ТП, соответствующий по всем характе-
ристикам высшей оценки 5, Ок(5)=5 (0,8 + 0,8 + 0,7 +...+ 0,8) “ 69,5 балла.
Соответственно Ок(4) • 55,6 балла и Ок(з) = 41,7 балла, т. е.
41,7 < OKi <69,5, а в среднем Ок_ = 55,6.
Определено, что значение OKi составляет 48,7 балла у КВ-3 (в 1,4
раза меньше 48,4 у КНП-5 и 52,2 у Т-50 (что ставит под сомнение
обоснованность решения о прекращении производства замедлителей
Т-50. По этой шкале оценка замедлителя Тиссена (ФРГ) примерно 59,5
балла, т. е. достаточно высокая (86 % Ок^).
Изложенный метод применим также для оценки других горочных
и станционных устройств и систем (стрелочных переводов, компрес-
сорных установок, вагоноосаживателей и т. д.), т. е. имеет унифициро-
ванный характер, но нуждается в повышении своей точности.
7.2. Разработка и анализ конструкций новых замедлителей
Анализ конструкций эксплуатируемых на горках замедлителей
позволил наряду с положительными качествами выявить некоторые
недостатки технического, эксплуатационного и экономического
характера, затрудняющие их использование.
Технические: заниженные нагрузки соси вагона, на которые
рассчитывались конструкции, не соответствующие перспективному
подвижному составу; повышенная металлоемкость в расчете на
195
единицу тормозной мощности (1 тс-м/тс), которая находится на уровне
-30 т/м (у многих зарубежных замедлителей этот показатель в 1,5
раза меньше); значительная (у весового КВ-3) глубина заложения,
достигающая 1,1 м от УГР, чтс/ требует сооружения водоотводов;
повышенное число (особенно у КВ-3 и КНП-5) звеньев в кинематичес-
кой силовой цепи (на 30-50 %-больше, чем у лучших зарубежных
образцов), что усложнило их конструкцию и затрудняет работу по
поддержанию регулировочных размеров; большой удельный вес
дефицитных для МПС литых деталей (80-90 % общей массы), что
сдерживает рост объемов их производства.
Эксплуатационные: невысокая допустимая скорость входа отце-
пов (на 15-25 % меньше требуемой), что затрудняет проектирование и
эксплуатацию горок; значительная инерционность при затормажива-
нии и оттормаживании (соответственно в 1,3-1,5 раза больше норма-
тивной), что отрицательно отражается на качестве торможения отце-
пов; большое (коэффициент вариации уЛ достигает 22-25 %) рассеива-
ние тормозной мощности в эксплуатационных условиях, что приводит
к невытормаживанию и повреждаемости вагонов; снижение эффекта
действия у КНП-5 и Т-50 при торможении восьмиосных вагонов, что
осложняет работу горок; значительный^ (на 15-22 дБ больше нормы)
уровень шума, что отрицательно влияет на условия труда обслужи-
вающего персонала.
Экономические: значительный расход энергоресурсов на работу
замедлителей (в 3-5 раз больше по сравнению с зарубежными аналога-
ми), что требует создания чрезмерно мощного компрессорного хо-
зяйства; повышенные затраты на техническое обслуживание КВ-3 и
КНП-5.
Перечисленные недостатки эксплуатируемых замедлителей, в том
числе инерционность их работы в условиях неэффективного преобра-
зования энергии носителя в энергию торможения, невысокие допусти-
мые скорости входа вагонов и т. п., выдвинули задачу создания более
совершенной новой конструкции, в которой требовалось возможно
полнее реализовать преимущества пары "привод-кинематическая
схема”, обеспечив выполнение условия
tf (К, П) -» min,
где t — обобщенный показатель быстродействия; К,П—показатели эффективности кинема-
тики и привода.
Кроме того, необходимо достичь более полного соответствия другим
требованиям, предъявляемым к перспективным тормозным средст-
вам.
Выполнение этого условия стало возможным в одной из конструк-
ций благодаря применению принципиально новой, ранее не приме-
нявшейся кинематической схемы, состоящей из шарнирно соединен-
ных рычагов первого рода (рис. 7.8), у которых коэффициент силовой
196
Рис. 7.8. Кинематическая схема нового
замедлителя:
1 — наружный рычаг; 2 — внутренний рычаг; 3 —
гидроцилиндр; 4 — балка
передачи ке не больше 1, как общепринято, а существенно (в 2 раза)
меньше этого уровня, т. е. кс •« 1.
Коэффициент кс впервые здесь использован как фактор повыше-
ния быстродействия и точности работы конструкции, так как
Av/(Q-/(kc),
где Д» — абсолютная погрешность скорости выхода отцепов из ТП.
В результате для обеспечения одного и того же линейного переме-
щения балок (в направлении к колесам или противоположную сторо-
ну) путь, а следовательно, и время движения поршня силового
Рис. 7.9. Схематический разрез замедлителя ВЗПГ и пневмогидропривода
197
цилиндра снижаются согласно пропорции
h / Кс1 ж *2 / кс2 или ti = t2 (кс1 / кс2) « t2,
где индексы 1 и 2 относятся к новой и базовой конструкциям.
По конструктивным соображениям было выбрано кс1 = 0,5. Если учесть,
что у КНП-5 и Т-50 коэффициент = 2,4, то можно ожидать, что с
учетом различий в скоростях перемещения = (0,3* 0,4) t2.
Эти новшества были реализованы в замедлителе, который получит
название ВЗПГ-ВНИИЖТ (вагонный замедлитель пневмогидравличес-
кий). Применение пневмогидропривода позволило комплексно ис-
пользовать преимущества пневматического (неисчерпаемость, доступ-
ность) и гидравлического (большая объемная работа, компактность)
энергоносителей.
Замедлитель ВЗПГ (его схематический разрез и пневмогидропри-
вод показаны на рис. 7.9) содержит тормозные балки 1 и 2 с шинами,
закрепленные на рычагах 3 и 4, шарнирно связанных между собой и
стойкой 5 с помощью оси 6. Стойка 5 установлена на брусьях, на
которых также смонтированы пружины 7 и 8, упирающиеся верхними
торцами в тормозные балки. Рычаг 3 связан шарнирно с корпусом
гидроцилиндра 9, а рычаг 4 - со штоком поршня 10. Рычаги 3 и 4 имеют
ограничительные пружины 11 и 12 для фиксации балок в подготовлен-
ном к торможению положении (ПП). В процессе взаимного перемеще-
ния рычагов положение их шарнира остается неподвижным.
Привод земедлителя состоит из цилиндра подъема 24 односторон-
него действия (низкого давления) с поршнем 13 и тормозного цилинд-
ра 14 (высокого давления) с поршнем 15. Гидравлические полости
цилиндров соединены собой обратным клапаном 16.
Распределительная аппаратура 20 сообщается через резервуар
сжатого воздуха с воздушной магистралью. Воздушные полости 1-1 и
II-1 соединены электропневматическими клапанами с трубопроводом
21. Гидравлические полости цилиндров 1-3 и II-3 сообщаются с гидро-
цилиндром 9, трубопроводом 22 и гибким шлангом 23.
При пропуске локомотивов тормозные балки 1 и 2 находятся в
опущенном положении (ОП). Для перевода их в положение ПП сжатый
воздух подается из воздухосборника ”В” через клапан ЭмП в пневмо-
полость 1-1 цилиндра привода. Поршень 13 перемещается сжатым
воздухом вверх, создавая давление в гидросистеме в 2,25 раза боль-
шее, чем давление воздуха (за счет разности площадей).
Для перевода замедлителя в заторможенное положение (ЗП)
воздух через клапан ЭмТП подают в полость II-1, расположенную под
поршнем 15 тормозного цилиндра 14. При этом под действием сжатого
воздуха поршень 15 поднимается вверх, создавая в гидросистеме
высокое давление (до 16 МПа). Это давление устанавливает балки в
тормозное положение, при этом расстояние между тормозными шина-
ми составляет 125 мм. Ограничительные пружинные комплекты Пи 12
сжимаются, а рычаги 3 и 4 доходят до жестких упоров в стойке 5.
198
Потребная тормозная мощ-
ность (ступень торможения)
задается с помощью манометри-
ческого регулятора. Система АРС
или оператор включает одно из
трех реле регулятора, который
через ЭПК задает необходимое
давление воздуха для полости II—I
тормозного цилиндра 14.
Для перевода замедлителя из
ЗП в ПП воздух выпускается через
клапан ЭмО-11 из полрсти 11-1
тормозного цилиндра привода.
При этом поршень 15 перемещает-
ся вниз, давление в гидросистеме
замедлителя снижается, и балки 1
и 2 под действием упругих
пружин 11 и 12 возвращаются в
мП. Для перевода замедлителя в
ОП воздух выпускается из полости
1-1 цилиндра подъема 24. При это»'
снижается избыточное давление в
полости 1—3, поршень 13 переме-
щается вниз, обратный клапан 16
открывается, жидкость перетекает
в полость II-3. Рычаги 3 и 4 вместе
с балками 1 и 2 опускаются,
пружины 7 и 8 сжимаются и смяг-
чают ударные нагрузки.
~ Рис. 7.10. Схема установки замедлителя
ВЗПГ:
в—поперечный pupa; б—в плане
199
Все перемещения осуществляются относительно одной неподвиж-
ной оси 6. Фиксированное положение этой оси обеспечивает (в отличие
от КВ-3 и КНП-5) стабильность возвышения тормозных шин над рель-
сом, что существенно облегчает регулировку их положения в задан-
ных пределах с соблюдением габарита. Благодаря простой кинемати-
ческой схеме достигнут высокий уровень симплификации: по сравне-
нию с базовым замедлителем количество узлов в кинематической
цепи сокращено на 25 %.
Поперечный разрез места установки замедлителя показан на рис.
7.10, о, а схема установки в плане приведена на рис. 7.10, б.
Опытный образец замедлителя был изготовлен на Калужском
ПРМЗ. Испытания пятизвенного замедлителя проходили на полигоне и
сортировочных горках во И- V температурных зонах.
Анализ осциллограмм процессов затормаживания (при давлении
жидкости Рж) и оттормаживания ВЗПГ показывает, что при подаче
электрического сигнала на затормаживание или оттормаживание
процесс перемещения балок в заданное положение (рис. 7.11) начи-
нается с запаздыванием (^л, ^©т)- Это объясняется главным образом
инерционностью системы управления и практически не зависит -от
давления воздуха в пневмосистеме.
Составляющие <2эт и (гот характеризуют время, за которое тормо-
зящее усилие увеличивается от нуля до максимума (при затормажива-
нии) или уменьшается от максимума до нуля (при отторма живании).
Максимальное время и (л, с:
^ттах ~ (hr + Фэт “ 0,65; („„щ = tim + (гот “ 0,58.
Анализ характеристик („ и подтвердил преимущество выбран-
ной кинематической схемы. Во всем диапазоне изменения давления
рабочей жидкости составляющие и У замедлителя ВЗПГ пример-
но в 2-3 раза меньше, чем у базового (КНП-5).
Полностью реализовать преимущества кинематической схемы в
достижении быстродействиЯ-На первом этапе работы не удалось, так
Рис. 7.11. Время затормаживания (q) и оттормаживания (ф замедлителя при Р* - rar
200
как использованная типовая аппаратура управления имеет большую
постоянную составляющую ft, соизмеримую с ft, которую надо сни-
жать. Работа в этом направлении продолжается.
Усилия нажатия тормозных шин 7\ и Т2, измеренные по осям
силовых гидроцилиндров и по центру балок, давление в гидросистеме
замедлителя Рт и воздуха Рв, МПа, находятся в следующей взаимосвя-
зи*
’ Т1 - 0,8Рг = 24РВ; Т2 - 1,6РГ = 48РВ.
Характеристики Т/(РВ, Рг) замедлителей ВЗПГ и КНП-5 показали,
что при Рв > 0,2 МПа усилия нажатия на колеса в середине тормозной
балки у ВЗПГ выше, чем у КНП-5, и достигают 25 тс. При прочих рав-
ных условиях это позволяет реализовать большую, чем у КНП-5,
удельную тормозную работу, что особенно ценно в условиях роста
нагрузок на ось вагона.
Данные о погашаемой энергетической высоте тяжелых четырехос-
ных полувагонов (рис. 7.12) подтвердили, что замедлитель ВЗПГ
реализует тормозную мощность hj более высокую, чем у КНП-5.
Коэффициент вариации Vh “ 0,18 (на 22 % меньше, чем у КНП-5).
Такое снижение во многом объясняется лешими условиями взаимо-
действия шин ВЗПГ с колесами вагонов, так как силовой шарнир по
отношению к шинам отнесен у него на 60 % дальше, чем у КНП-5, что
приближает взаимное расположение рабочих поверхностей шин к
параллельному (тангенс угла клещей соответственно 132:602 = 0,22 и
132:372 = 0,35).
Постепенное улучшение в перспективе состояния боковых поверх-
ностей колес будет способствовать дальнейшему снижению Vh-
• В целом показатели тормозной мощности ВЗПГ оказались выше,
чем у любого отечественного замедлителя.
Тензометрические исследования напряжений, возникающих в
элементах конструкции при торможении отцепов, показали, что во
всем диапазоне скоростей входа (от 1,0 до 8,5 м/с) четырехосных
вагонов массой до 100 т напряжения в наиболее опасных местах
конструкции замедлителя не превысили допускаемых пределов.
Зависимость максимальных фактических напряжений в узлах силовой
системы от скорости входа полногрузных вагонов о - ост + 60 %х.
Рис. 7.12. Изменение тормозной мощности
КНП-5 (7) и ВЗПГ (2) при торможении полно-
грузного четырехосного вагона
201
Из этого сделан вывод о допустимости для ВЗПГ скорости входа
равной vBX < 8,5 м/с, обоснованность которой подтвердила эксплуата-
ция замедлителя на горках.
Новый замедлитель практически не имеет литых деталей, что
позволило повысить надежность его механических узлов.
Параметр потока отказов замедлителя Хо:
= ^ОМ + ^ОГ + ^ОПГ>
где X0M, Xw, Хопг — параметры потока отказов соответственно механическо i пдрачш
ческой и пневмогидравлической систем.
Параметры Xof элементов конструкции за неделю при среднесете-
вой загрузке замедлителей (1000 вагонов в сутки): А.ом = 0,003;
= 0,013; Хопг - 0,009, т. е. 12,52 и 36 %
В целом за неделю получилось Ко Z л0/ = 0,025.
Этот параметр близок по достигнутому у Т-50 (0,022) и может быть
уменьшен в основном путем воздействия на Хог, так как главный
источник отказов - гидравлическая система .замедлителя. В то же
время механическая часть (без учета комплекта пружин), силовые
узлы которой впервые в отечественной практике изготовлены из
листового проката, отличается надежностью. Испытания на вибростен-
де с частотой 2 Гц и нагрузкой 40 тс тормозных балок показали, что
они выдерживают до 20 млн. циклов нагружений (у КВ-3 и КНП-5 - не
более 3,6 млн.).
Показатели надежности ВЗПГ в зависимости от их фактической
нагрузки на ПТП приведены в табл. 7.4.
Таблица 7.4
Показатель Значение показателя при Nf вагонов в сутки
500 1000 1500
Х„ 0,140 0,200 0,260
х„ 0,018 0,025 0,030
о о < 56 0,98 40 0,97 33 0,97
Повышение надежности наряду с другими факторами достигнуто
за счет применения нового технического решения, обеспечивающего
рациональное перемещение элементов силовой системы при заторма-
живании-оттормаживании вагонов. Так, если у замедлителей КВ-3 на
одно затормаживание необходим ход поршня в силовых цилиндрах
332 мм, у КНП-5 и Т-50 - соответственно 130 и 140 мм, то у ВЗПГ -
всего 14 мм. Это пропорционально снижает износ трущихся элементов.
Из общего числа отказов 30 % приходится на конструкционные
факторы,50 % - на производственные и 20 % - на эксплуатационные.
202
Однако" эти отношения не постоянны и в зависимости от качества
изготовления деталей и уровня технического обслуживания могут
изменяться.
Оптимальный срок службы ВЗПГ определен из условия, что приве-
денные затраты на капитальные ремонты и обслуживание 0,9 тыс. и 1,7
тыс. р./год, постоянные и возрастающие расходы 3,9 тыс. и 0,12 тыс. р.
Получено, что Тф_оп= 11 лет при норме отчислений на реновацию 9 %.
Основные регулировочные размеры замедлителя (с учетом изуоса
рельса до 5 мм и образования Наката на тормозных шинах до 5 мм)
приведены в табл. 7.5.
Таблица 7.5
Показатель Значение показателя, мм, при положении замедлителя
отторможен-, ном подготовлен- ном затормо- женном
Расстояние: между тормозными шинами — 137±2 12342
от верха шин до УГР, не более: снаружи колеи «5 115 115
внутри ” «5 125 125
от внутренней тормозной шины до рабоче- го канта рельса — 44±1 3241
Первоначальная регулировка замедлителя производится на
заводе-изготовителе. Периодическая регулировка на месте установки
выполняется по мере износа тормозных шин, ослабления крепления
балок и, как следствие этого, уменьшения усилия нажатия шин на
обод колеса, которое контролируется индикатором усилий нажатия.
Раствор шин и их расположение по отношению к ходовому рельсу
контролируются двусторонним шаблоном, который позволяет одной
стороной проверить заторможенное положение, а другой подготовлен-
ное. Регулировку раствора тормозных шин в положении ПП произво-
дить не требуется - он обеспечивается автоматически. При давлении
воздуха в пневмосети от 0,6 до 0,7 МПа раствор шин соответствует
проходному размеру шаблона.
Среднее время обслуживания 1об = 0,83 ч. Распределение 1об имеет
вид
/(1об)-0,31е-°'96|об.
Продолжительность основной части операции ТО 0,3-0,7 ч. Время
собственно устранения повреждений (без учета потерь на ожидание)
1в ж 0,6^6.
Нормы трудозатрат на ТО при различной загрузке горок и
наличии механизированных площадок:
203
N-2,5 тыс. вагонов в сутки TQ^ - 97 чел-ч/мес;
N-4,5 тыс. > Гоб-107
N-6,5 тыс. » Trf-IM
Продолжительность технологического ’’окна”, необходимого для
обслуживания, составляет для. ВЗПГ около 55 мин. Значения плано-
вых баллов, позволяющих оценить качество ТО замедлителей ВЗПГ на
горках, следующие:
Категория качества...... 5 4 3 2
Плановые баллы.......... 0—28 28—Бп Бд—165 более 165
Значения плановых показателей качества ТО свидетельствуют о
том, что обеспечить высокий уровень обслуживания ВЗПГ проще, чем
у КНП-5 и КВ-3. Однако горки должны иметь хорошо оснащенные
механизированные площадки.
Коэффициент Ид, учитывающий влияние отказов ВЗПГ на пе-
рерабатывающую способность сортировочной горки: а„ « (1440 -
-1Т-)/144-0,98.
Общие потери перерабатывающей способности станции из-за отка-
зов всех устройств, включая ВЗПГ, 6N “—100 составляют соот-
ветственно 2,5; 5; 8,2 % при переработке на механизированной горке
2000; 4000; 6000 вагонов в сутки, что значительно (в 1,3-1,4 раза)
меньше, чем, например, при работе КВ-3.
Таблица 7.6
Показатель Норматив Показатель у замедлителя
КНП-5 КВ-3 ВЗПГ
Расчетная тормозная мощность, тс-м/тс Время, с: — 1,2 1,0 1,3
затормаживания 0,6 0,8 1.0 0,7
оттормаживания 0,7 1,2 0,7 0,7
Допустимая скорость входа вагона, м/с 8,5 7 7 8,5
Время одного обслуживания, мин — 58 68 58
Расход воздуха на одно срабатывание, мл 0,5 1,5 1,7 0,2
Количество кинематических звеньев 5 7 8 4
Удельная металлоемкость, т/м 20 28 33 18
Примечание. Расчетная тормозная мощность принята 0,80 от средней.
Из табл. 7.6 видно заметное преимущество ВЗПГ по таким осново-
полагающим показателям, как тормозная мощность и быстродействие,
экономичность по энергозатратам (расходу воздуха), простота кинема-
тической схемы.
204
Обобщенный показатель качества нового замедлителя равен 58,5
балла (на 10,1 балла, или 21 % больше, чем у базового).
В отличие от КНП-5, имеющего ширину 4,2 м (TV степень боковой
негабаритности), у нового замедлителя этот размер 3,25 м, и он вписы-
вается в габарит. В результате он транспортируется не в разобранном
на отдельные секции виде, как КНП-5, а целиком одним блоком. Это
сокращает время на техническую подготовку для установки в путь в
1,4 раза и обеспечивает экономию трудозатрат 7 чел.-дней.
Высокая экономичность в расходовании сжатого воздуха новым
замедлителем обеспечивает горкам важное техническое преимущест-
во: создание резерва производительности компрессорного хозяйства,
который можно использовать при механизации парковых тормозных
позиций, подключении прямоточных пневматических почт и для
других целей.
Для определения экономической эффективности нового замедли-
теля как средства труда долговременного применения с улучшенными
характеристиками использованы исходные данные, приведенные в
табл. 7.7.
Таблица 7.7
Исходные данные КНП-5 ВЗПГ
Затраты, руб./год, на: > техническое обслуживание 1200 1070
запасные части 1470 1180
энергоресурсы 1900 260
амортизацию 4220 3390
Общие эксплуатационные расходы, руб. 8790 5800
Экономия от сохранности вагонов, руб. 4400
Экономический эффект одного замедлителя ВЗПГ по сравнению с
базовым за срок службы Эоб = 55 тыс. р., а годовой
эг = эоб (Ри + Ви) -11,7 тыс. р.,
где ри—коэффициент амортизации.
Результаты расчета эффективности ВЗПГ для разных вариантов
механизации горок приведены на рис. 7.13. Для горок с тремя ТП
годовой эффект нового замедлителя по сравнению с КНП-5 достигает
ДП3 = 186 тыс. р.
Согласно расчету при внедрении ВЗПГ в полном объеме на всех
горках достигается экономия электроэнергии 57 млн. кВт-ч в год,
трудозатрат на обслуживание - 540 тыс. чел-ч в год.
Несмотря на достаточно высокий уровень разработки и эффектив-
ность конструкции ВЗПГ, необходимо продолжить совершенствование
205
Рис. 7.13. Годовые приведенные расходы для разных вариантов механизации сортировоч-
ных горок
пневмогидропривода. В настоящее время замедлитель имеет комбини-
рованный привод: пневматический - групповой (горочная пневмо-
сеть) и пневмогидравлический - индивидуальный. Это обеспечивает
автономность управления каждым замедлителем, но требует опреде-
ленных затрат на изготовление и обслуживание каждого комплекта
привода. Пневмогидропривод - ответственный и достаточно сложный
элемент конструкции: его изготовление и эксплуатация требуют
тщательного ухода, высокого качества, что связано с повышенными
трудозатратами.
Суммарные затраты на привод
^пр = (^гр * ^мвд) ^3»
гдеК'гр — удельная стоимость группового привода (т. е. часть стоимости компрессорного и
трубопроводного хозяйства, отнесенная к одному тормозному комплекту), руб.; Кцнп “
стоимость индивидуального привода, руб.; тэ — число замедлителей на горке.
По экономическим показателям более эффективны групповые
приводы. Чтобы оценить принципиальную возможность применения
группового привода вместо комбинированного, нужно установить,
насколько велика вероятность одновременных (совместных) включе-
ний двух и более замедлителей на горке за отрезок времени, равный
продолжительности одного затормаживания а также вероятность
одновременных оттормаживаний за этот же промежуток.
206
При индивидуальном приводе исключается возможность совпаде-
ния во времени указанных событий и каждое затормаживание
осуществляется на нужной ступени, соответствующей весовой катего-
рии отцепа. При групповом приводе такое совпадение, прежде всего на
ПТП, возможно. Рассмотрим, какова вероятность совпадения во
времени затормаживаний и оттормаживаний, совпадающих с заторма-
живаниями. '
В общем виде суммарная вероятность совместных срабатываний
Рс.с "Лт О’» + - +^м +Рот + - •
Учитывая, что у ВЗПГ полное время = 0,7 с, а Г01 = 0,6 с, вероят-
ность двух одновременных включений в минуту при затормаживании
(в расчете на один отцеп) на ПТП
р2эт = (-^ Квк = (0,7/60)? Квк + 0,00016.
Соответственно при оттормаживаниях вероятность
Квк ’ (0,6/60)2 квк - 0,00012,
где квк—коэффициент включений (число затормаживаний в расчете на один отцеп), равен
1,2.
Вероятность трех одновременных включений или выключений
примерно на два порядка меньше, поэтому значениями?,, Рэт Р„ ... Р„ х
хротрот — как величинами второго порядка малости можно пренебречь,
тогда Р(>2) = Р„ Р„ + Р„ Р„ * 0,00028.
Для среднесетевых условий, когда в течение 1 мин на ПТП могут
находиться три отцепа, Р(>2) = 0,00084. Это означает, что в среднем
восемь раз на 10 тыс. отцепов (один раз в сутки) может быть зафикси-
ровано событие, когда фактическое время затормаживания или оттор-
маживания будет несколько выше, чем предусмотрено техническими
условиями. В любом случае это время не более 1ЭТ - 0,7-2 = 1,4 с и tm =
- 0,6-2 1,2 с, что соизмеримо с характеристиками большинства экс-
плуатируемых замедлителей (КНП-5). Учитывая, что совпадение во
времени осуществляется на отрезке от 0 до (в среднем его продол-
жительность 0,5 tM), фактическая вероятность Рр»2) = 0,0004.
Совпадение произойдет один раз за 1,5-2 сут, причем практически
останется незамеченным событием ввиду быстротечности протекания
процессов Затормаживания-оттормаживания.
Указанный вывод подтверждает принципиальную возможность
применения для работы замедлителя ВЗПГ группового пневмогидрав-
лического привода с добавлением электромагнитного распределитель-
ного золотника.
На рис. 7.14, а приведены схемы применяемого в настоящее время
комбинированного и предлагаемого нового технического решения
207
Рис. 7.14. Схема комбинированного (а) и группового привода ($ замедлителя ВЗПГ на
ПТП:
1 — воздухосборник; j —пневмогидроусилитепь;3 —гидравлический золотник
(рис. 7.14, б) с групповым приводом на два пучка, а на рис. 7.15 показа-
на циклограмма его работы. Как видно из рис. 7.14 и 7.15, групповой
привод включается только на время t„. Золотник включается на это
же время как при затормаживаний, так и при оттормаживании, учиты-
вая, что t„
Применение группового привода позволяет резко сократить число
достаточно сложных и ответственных узлов. Например, на ПТП вместо
8—10 комплектов сдвоенных приводов, содержащих по два блока
управляющей аппаратуры ВУПЗ-72 и два пневмогидроусилителя,
может быть установлен лишь один комплект сдвоенного привода.
В качестве распределительного золотника можно использовать
простую конструкцию массой менее 20 кг, разработанную ПКБ для
гидравлического паркового замедлителя (масса высвобождаемого
индивидуального привода свыше 600 кг).
На 10 замедлителей одной горки групповой привод дает экономию
25 тыс. р. капитальных затрат, сокращение на 150-200 чел-ч в месяц
Рис. 1Л6. Кинематическая схема замедлите-
ля ВЗП:
. 1 —Валки;? — рычаги; 3 —поршень; 4 —цилиндр
трудозатрат на техническое обслуживание, уменьшение металлоем-
кости почти на 12 т. Следовательно, групповой привод - это дополни-
тельный резерв повышения эффективности ВЗПГ.
В соответствии с разработанными требованиями создан также
другой тип перспективного тормозного устройства - вагонный замед-
литель пневматический ВЗП. Он имеет нажимной принцип действия,
обеспечивает параллельное перемещение тормозных шин и работает от
пневмопривода. Его кинематическая схема представлена на рис. 7.16.
Как видно на схематическом разрезе ВЗП (рис. 7.17), он содержит
тормозные балки 1 п2, которые закрепляются соответственно на левой
3 и правой 4 платформах и через поворотные оси 5 и 6 опираются на
наклонные рычаги 7 и 8. Последние в свою очередь опираются через
неподвижные оси 9 и 10 на опоры 11, которые закреплены на шпалах
12. Рычаги 7 и 8, а следовательно, и тормозные балки приводятся в
действие пневматическими цилиндрами 13 (со штоками 14), к которым
сжатый воздух подается по трубопроводам 15 и гибким рукавам 16.
Тормозные балки оборудованы тормозными шинами 17, взаимодейст-
вующими с колесом вагона. Рычаги 7 и 8 снабжены контактными
роликами 19 и 20, которые взаимодействуют со стопорами 21 и 22,
расположенными на кронштейне 23. Последний в свою очередь закреп-
лен на опоре 11.
При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневматичес-
кого цилиндра 13 шток 14 втягивается в корпус цилиндра. Корпуса
цилиндров 13 и штоки 14 шарнирно связаны осями 28 и 29 с рычагами 7
и в, поэтому они сближают указанные рычаги, оси 5 и 6 и платформы 3
и 4. Вследствие наклонного расположения рычагов к плоскости подо-
швы рельса платформы 3 и 4 и жестко соединенные с ними тормозные
балки 1 и 2 сближаются и поднимаются вверх. Первоначально шток 14
тянет за собой рычаг 8, который, проходя своим роликом 20 через
стопор 22, упирается в подпружиненный упор и останавливается.
Далее шток продолжает Входить в корпус цилиндра и подтягивать
рычаг 7, тормозную балку 1 к оси рельса до тех пор, пока поршень
пневмоцилиндра не коснется его задней крышки. Рычаг 7 также
проходит стопор 21 своим контактным роликом 19.
Рабочее усилие пневмоцилиндра превышает усилие пружины
стопора, вследствие чего стопорения рычагов 7 ив не происходит.
Замедлитель находится в тормозном положении, раствор между
тормозными шинами 17 в пределах 118 мм.
209
Рис. 7.17. Схематический разрм замедлителя ВЗП и пневмопривода
210
Подача одинакового давления воздуха одновременно в обе полос-
ти пневмоцилиндра приведет к превышению усилия в поршневой
полости из-за разности площадей воздействия сжатого воздуха. При
этом поршень будет двигаться до тех пор, пока рычаги 7 и 8 своими
контактными роликами 19 и 20 не коснутся стопоров 21 и 22. Усилие
пружины стопоров достаточно для компенсации противодействия,
развиваемого пневмоцилиидром. Замедлитель перейдет из тормозного
в подготовленное к торможению положение.
При переводе тормозных балок 1 и 2 из подготовленного в тормоз-
ное положение в зависимости от выбранной ступени торможения
происходит частичный (на I—III ступенях) или полный (на IV ступени)
сброс воздуха из поршневой полости при постоянной подаче его в
штоковую полость тормозного цилиндра.
Чтобы привести замедлитель в исходное (опущенное) положение,
из штоковых полостей выпускают сжатый воздух. При этом поршень
воздействует через шток на рычаги 7 и 8, которые, поворачиваясь
вокруг осей 9 и 10, отжимают роликами запорные шарики стопоров 21
и 22. Одновременно с этим тормозные балки '1 и 2 раздвигаются и
опускаются вниз. После этого сжатый воздух выпускается и из порш-
невых полостей.
Подъем тормозной системы ВЗП в верхнее положение производит-
ся только в начале роспуска составов. По окончании роспуска эта
система переводится в нижнее положение для обеспечения пропуска
через замедлитель маневровых локомотивов.
В целом в отличие от традиционно применяемых систем управле-
ния пневматическими замедлителями, когда затормаживание сопро-
вождается подачей Сжатого воздуха в цилиндры, а оттормаживание -
его выпуском, у ВЗП рассматриваемые операции выполняются наобо-
рот. Это должно способствовать снижению времени оттормаживания,
так как процесс наполнения воздухом цилиндров происходит более
интенсивно, чем его выпуск.
Порядок включения соленоидов (Т, О) электропневматических
клапанов в схеме управления ВЗП приведен в табл. 7.8. •
Таблица 7.8
Положение замедлителя Tj (впуск воздуха) О[ (выпуск воздуха) Тц (впуск воздуха) Оц (вы- пуск воз- духа)
Опущенное положение — + +
Подъем + — + ч»
Подготовленное положение + — — +
Торможение + — + —
Подготовленное положение + — —
Опускдоие — + — +
Опущенное положение — + + —
Примечание. Плюс — соленоид включен, минус — соленоид выключен.
211
В опущенном положении замедлителя соленоиды Ц и Тп его
управляющей системы находятся под напряжением, т. е. клапаны
открыты и давление воздуха в обеих полостях пневмоцилиндра
отсутствует. ’ '
Для перевода замедлителя в подготовленное положение оператор
нажимает кнопку ’’Подъем” на пульте управления, тем <;амым обесто-
чивается соленоид Т], а соленоид 7ц остается включенным на время
задержки реле Pi (примерно 3 с). Таким образом, балки замедлителя
сначала поднимаются в заторможенное положение, а затем автомати-
чески с помощью реле времени Pi переходят в подготовленное поло-
жение.
Торможение осуществляется группой электропневматических
клапанов соленоидов Оц и Т'ц, а также регулятором давления (РД).
Клапаны этой группы выполняют, как отмечалось, обратные функции:
с помощью клапана сброса осуществляется торможение, а с помощью
впускного - оттормаживание.
Перевод замедлителя из подготовленного в опущенное положение
осуществляется включением соленоидов Ц и Оц. Выпуск воздуха из
фалыптоковой полости после опускания балок замедлителя осуществ-
ляется автоматически с помощью реле Рг с выдержкой времени около
5 с.
Осциллограмма процессов затормаживания и оттормаживания
приведена на рис. 7.18.
Согласно заданию на проектирование замедлителя ВЗП сферой его
применения в перспективе должны быть в основном горки, располо-
женные в наиболее холодных IV-VIТЗ (38 % общего числа). В осталь-
ных рациональнее использовать ВЗПГ, но это деление не является
абсолютным, так как и ВЗПГ показал свою работоспособность в слож-
ных климатических условиях.
Регулировочные размеры замедлителя приведены в табл. 7.9.
Таблица 7.9
Регулировочные размеры Значение показателя при положении замедлителя, мм:
опущенном подготовленном заторможенной
Между тормозными шинами 196±3 140+3 116*4
От верха шин до УГР, не более: снаружи колеи 55+5 110+5 ЮТ*8
внутри " 55+5 115 П7+8
От внутренней тормозной шины до рабочего канта рельса • 70+3 i 44,5 33,5
212
Рис. 7.18. Осциллограмма процессов заторма-
живания и оттормаживания:
а — срабатывание соленоидов; б — изменение
давления воздухаРв в цилиндрах
Настройка управляющей аппаратуры и выбор ступеней торможе-
ния ВЗП осуществляются по аналогии с замедлителями ВЗПГ.
Характеристика замедлителя ВЗП
Расчетная тормозная мощность, тс-м/тс...................... 1>3
Время, с:
затормаживания........................................ 0,8
оттормаживания......................................... 0,6
Допускаемая скорость входа, м/с............................. 8,5
Время одного обслуживания, мин ............................. 55
Расход воздуха на одно срабатывание, м....-................ 0,4
Число звеньев в кинематической цепи ........................ 5
Удельная металлоемкость, т/м ............................... 21
По сравнению с существующими пневматическими замедлителями
ВЗП имеет значительное преимущество по таким показателям, как
тормозная мощность, экономичность по энергоресурсам, простота
кинематической схемы. Наличие параллельной сдвижки тормозных
шин обеспечивает их хорошее прилегание к колесам и способствует
стабилизации тормозного эффекта (коэффициент вариации тормозной
мощности уЛ = 0,18+0,20 по сравнению с 0,22 у замедлителя КНП-5). Это
повышает точность в реализации скорости выхода отцепов из ТП.
Показатели быстродействия замедлителей оказались на практике
хуже, чем ожидалось согласно предварительному расчету. С увеличе-
нием давления воздуха в цилиндрах, соответствующего выбранной
ступени торможения, время на их наполнение при затормаживаниях
тэт и оттормаживаниях тот достигало 1 с (рис. 7.19). Это свидетельствует
о необходимости изменения размеров условных проходов отдельных
Рис. 7.19. Изменение времени затормаживания и оттормаживания
213
элементов пневмопривода (включая управляющую аппаратуру).
Необходимые предпосылки для их малых значений были заложены
при проектировании (расход воздуха в 2,5 раза меньше, чем у Т-50, и в
4,5 раза, чем у КВ-3).
Параметр потока отказов А.о (1/неделя) замедлителя: Хо = А.ом +
+Х0Пн = 0,032, причем Хопн = 0,65 Хо, т. е. является основным источником
отказов и главным объектом дальнейшего совершенствования конст-
рукции. Соответствующее значение наработки на полный отказ То = 31
неделя, а Ро = 0,96.
Распределение времени обслуживания описывается формулой
/(^б) = 0129е-°’92‘об,
причем время собственно устранения повреждения = 0,71^.
Возможные потери перерабатывающей способности станций (для
среднесетевых условий) из-за отказов ВЗП примерно аналогичны
потерям при эксплуатации КНП-5 и составляют 6N= 0,04 N.
Допустимая скорость входа на замедлитель 4>х < 8.5 м/с, глубина
заложения от УГР 0,9 м, длина 12,5 м, масса 27 т (без рельсов и шпал).
Обобщенный показатель качества нового замедлителя при достиг-
нутом уровне быстродействия 54 балла, а при его повышении до
проектного уровня составит около 59 баллов. Это соответствует
уровню известных зарубежных замедлителей с гидроприводом и
превосходит то, что достигнуто при использовании пневматического
привода (у замедлителей Е-160, типа М и др.). Замедлитель в основном
соответствует требованиям, предъявляемым к перспективным тормоз-
ным механизмам.
Экономический эффект рассматриваемой конструкции замедлите-
ля по сравнению с базовой (замедлителем КНП-5) при внедрении на
сортировочных горках большой мощности (с 12 замедлителями на
спускной части) превышает 80 тыс. р./год. В расчете на один замедли-
тель экономический эффект Эт = 7 тыс. р.
7.3. Обоснование параметров и разработка устройств
для подгорочных парков
К числу исполнительных устройств для подгорочных путей наряду
с парковыми замедлителями относятся вагоноосаживатели (ВО) для
принудительного воздействия на отцепы на пути их движения в
подгорочном парке, заграждающие устройства (ЗУ) для остановки
отцепов в конце подгорочных путей, замедлители-ускорители и др.
Постепенное улучшение ходовых свойств вагонов в связи с переходом
на роликовые буксы привело к тому, что возросли дальность неконт-
ролируемого прохода части бегунов в глубь сортировочного парка и
число случаев опасных соударений, ухода их за пределы этого парка.
В связи с этим ведется разработка устройств, обеспечивающих повы-
шение перерабатывающей способности и качества сортировочной
работы.
214
Вагоноосаживатели. Один из первых образцов ВО, как отмечалось,
был разработан в нашей стране, однако из-за ряда конструктивных
недостатков и сложности привода распространения не получил. За
рубежом к разработке ВО приступили позднее, но уже накоплен
богатый опыт их изготовления и промышленного внедрения.
Наиболее распространенный вариант вагоноосаживателя - это
тележка, располагаемая внутри рельсовой колеи в пределах габарита
приближения строений, перемещающаяся по внутренней части подо-
швы рельсов подгорочных путей с помощью канатной тяги и имеющая
выдвижные рычаги для воздействия на гребень или (реже) поверх-
ность катания колес.
Применяются дополнительно на более мощных горках ВО кареточ-
ного типа с зоной действия 30- 60 к, оборудуемые за парковой тормоз-
ной позицией. Электродинамические конструкции, работающие по
принципу линейного двигателя, распространения не получили, так
как способны реализовать только малое тяговое усилие.
Сравнительные характеристики ВО канатного типа приведены в
табл. 7.10, из которой видно, что ВО ограничиваются тяговым усилием
около 3-4 тс и имеют максимальную зону регулирования (исходя из
возможностей канатного привода) до 600 м.
Проанализируем наиболее рациональные значения некоторых
показателей назначения ВО применительно к нашим условиям. С
учетом зарубежного опыта канатный привод длиной до 600 м целесо-
образно применять. Поскольку длина подгорочных путей, как прави-
ло, не превосходит 1250 м, то после накопления половины состава она
осаживается (или подтягивается со стороны выходной горловины
Таблица 7.10
Значение показателя для вагоноосаживателей
Показатель хиит (СНГ) Хаухинко|Хаухинко (Германия) ДБП Гарбере ФЕВ АСЕА (Швеция)
Тип исполнения Тег шжка Каретка Гележ Каретка Тел емка
Масса, т 0,8 1,0 0,6 ка 1,0 0,6 1,0 1,о
Длина, мм 1200 1400 400 1450 400 1300 1800
Ширина, мм 450 1300 150 1300 150 1200 1300
Возвышение над УГР, 140 140 150 150 145 150 140
ММ Тяговое усилие, тс 3,0 3,0 2,5 3,0 2,5 2,5 2,5
Скорость перемеще- ния, м/с: рабочий ход 1,5 1,25 1,4 1.25 1,25 1 1
обратный ” 3 2,5 1,4. 2,5 2,5 2 2
Число секций 1 1 4 1 20 1 1
Зона перемещения м, 400 500 15 500 15 400 350
” осаживания, м 400 500 60 500 300 400 350
215
сортировочного парка) один раз маневровым локомотивом в глубь
парка, а на освободившееся место с помощью ВО накапливается
вторая часть состава.
При оценке потребного продольного тягового усилия, развиваемо-
го приводом ВО, учтено, что колесо порожнего вагона не должно
отрываться от рельса и перескакивать через воздействующий на него
подвижный ролик. Известно, что в груженом состоянии нижний уро-
вень тормозной колодки колеса расположен на высоте 170 мм от УГР.
Поэтому возвышение подвижного ролика над УГР для расчетов прини-
мается 150 мм. Для недопущения отрыва колеса от рельса необходимо,
чтобы вертикальная составляющая - сила тяги Fy не превышала
нагрузки на ось q, равной 2,7 т для порожнего вагона (рис. 7.20).
Горизонтальная сила Fx:
Fx = fyctga.
где « — угол между силой F и ее горизонтальной составляющей; F — результирующая сила.
При R = 475 мм и высоте гребня Ьб = 28 мм имеем ctga = 1,09, Fy =
= 2,5 тс, Fx = 2,7 тс, тогда тяговое усилие F, на колесную пару:
^t = 2Fx/kH(W = 3,0,
где к над—коэффициент надежности 1,8, учитывающий динамическое воздействие рабоче-
го органа ВО на ось (по аналогии с замедлителями).
Проектируемый темп осаживания должен выбираться с учетом
того, что допустимая скорость соударения вагонов 1,4 м/с. Следова-
тельно, максимальная скорость осаживания отцепов на подгорочных
путях не должна превышать 1,4 м/с (5 км/ч).
Скорость холостого возвращения в исходное положение vo6 можно
определить из условия безопасности работающих в парке при неблаго-
приятных атмосферных условиях (видимость до 10 м). Чтобы среагиро-
вать в этих условиях на приближающийся объект повышенной опас-
ности, каким является ВО, необходимо 3-4 с. Отсюда vo6 * 3 м/с (11
км/ч).
Рис. 7.20. Схема взаимодействия рабочего
органа вагоноосаживателя с колесом вагона
216
При возвратном движении тележки со скоростью до И км/ч она
может встретиться с вагонами, выходящими из парковых замедлите-
лей со скоростью 5+1 км/ч, т. е. максимальная относительная скорость
безопасного взаимодействия подпружиненных рабочих органов ВО с
колесами вагонов составит 17 км/ч (4,7 м/с).
Средняя продолжительность технологических ремонтных ’’окон”
на станции 40 мин, или 0,7 ч. Целесообразно, чтобы за это время в
случае повреждения конструкции ВО он был бы полностью отремонти-
рован. При этом время восстановления работоспособности конструк-
ции должно составлять 30 мин, так как необходимо еще 10 мин на
подготовительно- заключительные работы.
Лимитирующим элементом ВО является его привод (лебедка и
канат). Если в среднем на путь поступает 160 вагонов в сутки, т. е. 80
отцепов, то за год nOT - 29 тыс.
Средняя продолжительность цикла (при движении туда и обратно),
если максимальная длина осаживания /щах 6б0 м (средняя в 2 раза
меньше), мин,
f« = 2imM/(Voc + vo6)60“6.
где и »0(j — скорость осаживания и воаврашеиия тележки, м/с.
Ресурс серийных тяговых лебедок составляет примерно Тр = 35
тыс. ч. Тогда общий срок их службы
Tc-Tv/(n„T^-l2ner.
Мощность привода лебедки рассчитана исходя из заданного
тягового усилия и выбранной скорости движения тележки (22 кВт).
Уровень шума определен нормами отраслевого стандарта (82 дБ), а
трудоемкость обслуживания - требованиями к этому показателю,
предъявляемыми к парковым исполнительным устройствам, работаю-
щим во взаимодействии с ВО.
В обобщенном виде эксплуатационно-технические требования к
перспективным ВО формулируются следующим образом.
По конструктивному исполнению они должны: выполняться в
виде путевых устройств, располагаемых, как правило, внутри рельсо-
вой колеи и воздействующих на гребни колес или поверхность ката-
ния, а также другие допускаемые стандартами части вагонов; состоять
из механической системы, воздействующей на осаживаемые отцепы и
перемещающейся вдоль рельсового пути (в том числе несущей тележ-
ки, опорных роликов, выдвижных рычагов для взаимодействия с
вагонами, захватов для сцепления тележки с приводом и др.); привода
(как правило, канатного), обеспечивающего работу механической
системы (постановку ее в рабочее положение, уборку элементов
взаимодействия с вагонами за пределы габарита приближения строе-
ний и др.); механических устройств, на которые опираются подвижные
217
несущие детали механической системы (ролики, колеса); сооружений,
предназначенных для размещения привода; иметь исходное (нерабо-
чее) положение, при котором все части конструкции не выходят за
пределы габарита приближения строений; рабочее положение, при
котором происходит взаимодействие ВО с движущимися по сортиро-
вочным путям вагонами; обеспечивать возможность свободного
пропуска скатывающихся отцепов через находящийся в рабочем
положении ВО при его возвращении после осаживания предыдущих
отцепов или случайной остановки; устанавливаться на прямых участ-
ках путей с рельсами Р50 и Р65 на деревянных (желательно и железо-
бетонных) шпалах; допускать пропуск и осаживание в глубь парка
всех видов подвижного состава с осевой нагрузкой от 5 до 28 тс; иметь
систему дистанционного управления приводом; иметь контроль
прибытия в исходное (нерабочее) положение и его остановки; обеспе-
чивать свободный доступ к элементам крепления узлов ВО, а также
элементам пути в зоне их установки; иметь электрический привод
постоянного или переменного тока, устанавливаемый в котловане
ниже уровня головки рельсов.
' По показателям назначения и надежности они должны обеспечи-
вать перемещение вагона по сортировочным путям на расстояние до
600 м; воздействовать на колеса вагонов с продольным усилием не
более 3 тс по условиям недопущения выжимания колесных пар легко-
весных вагонов; иметь скорость осаживания не более 1,5 м/с (5 км/ч),
возвращения в исходное положение около 3 м/с (11 км/ч); переводить-
ся из нерабочего положения в рабочее и наоборот за время не свыше 5
с; обеспечивать наработку на отказ не менее 50 тыс. осаживаемых
вагонов; иметь средний ресурс до списания 12 лет; обладать трудо-
емкостью обслуживания не.более 40 чел-ч в месяц; не создавать при
работе эквивалентный уровень звука свыше 82 дБ. Для перемещения
ВО наиболее целесообразно использовать подошвы рельсов на внут-
ренней части сортировочных путей бесстыкового типа.
Эксплуатация горочнух сортировочных систем с ВО позволяет
коренным образом менять ситуацию с сохранностью вагонного парка
на станциях. Об этом свидетельствует зарубежный опыт: на станции
Машен (Германия) при N = 6400 вагонов в сутки за 3 года не было
зафиксировано повреждений вагонов из-за превышения скоростей их
соударения.
Комплексная оценка вагоноосаживателя на соответствие сформу-
лированным требованиям выполнена с использованием методики,
разработанной для замедлителей. Шкала оценок, а также коэффициен-
ты к,н приведены в табл. 7.11.
В настоящее время в соответствии с требованиями изготовлен и
испытан образец перспективного ВО для подгорочных путей.
Новое устройство состоит из тележки, перемещающейся по внут-
ренней стороне подошвы рельсов, лебедки, тягового троса. * В его
комплект входят поддерживающие трос ролики, натяжное устройство
и шкаф для аппаратуры.
Таблица 7.11
Показатели Оценка Коэффи- циент кзн
5 4 3
Технические Масса тележки, т <1 1-2 >2 0,7
Тяговое усилие, тс >2,0 1.0-2,0 <1.0 1.0
Зона осаживания, км >0,4 0,2-0,4 <0,2 0,9
Эксплуатационные Скорость перемещения, м/с: рабочий режим >1 0,8-1 <0,8 1.0
обратное движение >2,5 1,5-2,5 <1,5 0,9
Вероятность безотказной pataM за неделю >0,98 0,94-0,98 <0,94 0,8
Срок службы, годы >10 5-10 <5 0,7
Трудоемкость обслужкымк ММ, <10 10-15 >15 0,8
на 1,0 тс Потребляемая мощность, «Ж <10 10-15 >15 0,7
Уровень шума, дБ <82 82-92 >92 0,6
Экономически Стоимость, тыс. руб. <3 3-5 >5 0,7
Основная часть ВО “ тележка (рис. 7.21), которая имеет защитный
кожух 1, раму 2 кв двух парах ходовых колес 3, четыре подпружинен-
ных роликовых опоры 4 и кронштейны 5, 6, снабженные щетками для
отвала снега.
219
Рабочие органы тележки выполнены в виде рычагов 7 с роликами-
толкателями 8, взаимодействующими с гребнями колес движущихся
отцепов. Валы рычагов 7, крепящиеся к раме тележки через подшип»
никовые опоры 10 с помощью двух кулачковых узлов 11 жестко
связаны через поворотную трубу 9, расположенную поперек рамы'
тележки.
Во фланец каждого кулачкового узла запрессован конический
стержень 14, который соединяется с одним концом двуплечего рычага
16 посредством регулируемого по длине штока 13 с шайбами на конце.
Шток через два подшипника скольжения 15 крепится к пластине,
жестко соединенной с коротким плечом рычага 16, а другой конец
штока охватывает с зазором конический стержень.
Длинное плечо рычага крепится по свободной посадке к продоль-
ной тяге 17, которая в свою очередь соединяется с пружинным демпфе-
ром 18 и регулируемым упором-ограничителем 19, жестко связанным с
тросом 20, уложенным на направляющие ролики.
После включения двигателя лебедка начинает перемещать трос 20
с продольной тягой 17 влево до момента начала взаимодействия
демпфера 18 с поперечной балкой рамы тележки. Одновременно с
тягой 17 перемещается двуплечий рычаг 16, который посредством
штока 12 поворачивает конический стержень 14. Сам шток при этом
получает поступательное и вращательное движения. Затем начинает
поворачиваться кулачковый механизм и жестко связанные с ним
труба 9, рабочие рычаги 7, переводя ролики-толкатели 8 из исходного
в рабочее положение.
Только после поднятия рабочего органа начинается движение
тележки, которая своими роликами-толкателями начинает осаживать
вагон. Пружины демпфера 18 сжимаются на величину, пропорциональ-
ную сопротивлению перемещению вагонов. Наличие демпфера позво-
ляет обеспечить плавность взаимодействия с вагонами в процессе их
трогания.
Четыре подпружиненных упорных ролика позволяют тележке
реагировать на уширение или сужение рельсовой колеи и избежать
заклинивания устройства. Упорные ролики являются направляющими
для тележки при ее движении как на бесстыковом пути, так и на
стыковом со снятыми внутренними рельсовыми накладками. Упи-
раясь в шейки рельсов и создавая при этом дополнительное сопротив-
ление перемещению тележки, ролики дают возможность надежнее
решить задачу подъема и опускания рабочего органа тележки.
В режиме холостого хода (при возврате тележки) ее тяговый трос
20 получает натяжение, передающееся на продольную тягу 17, что
заставляет ее перемещаться вправо (в противоположную осаживанию
сторону) до упирания ограничителя 19 в раму тележки. Одновременно
с тягой 17 передвигается двуплечий рычаг 16, который поворачивает
конический стержень 14 через шток 12. Сам шток при этом получает
поступательное и вращательное движения.
220
Стержень поворачивает трубу 9 с рабочими рычагами 7 и роликами-
толкателями 8, переводя из рабочего положения в исходное место под
стоящими на подгорочном пути вагонами. Все части конструкции при
этом не выходят за пределы габарита приближения строений.
Разработанный ВО отличается простотой, надежностью, удобством
обслуживания и отвечает предъявляемым требованиям.
С использованием табл. 7.11 получено. что для разработанного
образца ВО комплексный показатель качества, (баллы),
О{ = 5-0,7 + 5-1 + 5-0,9 + 5-1 + 4-0,8 + 5-0,7 + 4-0,8 + 4-0,7 + 5-0,6 - 36,9.
Это составляет 84 % наивысшего уровня (44 балла) и примерно
столько же, сколько у ВО на мощной станции Цюрих-Лимматаль.
Переход на принудительное, регулирование скорости движения
отцепов с использованием ВО означает для железных дорог начало
внедрения принципиально новой системы расформирования-формиро-
вания составов, обеспечивающей существенно более высокие качает*
венные показатели.
На первом этапе целесообразно начать их эксплуатацию в (1-П) ТЗ,
где средняя толщина снежного покрова в неблагоприятные периоды
времени соответственно 30 и 50 см. При атом независимо от темпера-
турной зоны ВО должны оборудоваться приспособлениями для автома-
тического (в процессе движения тележки) отвала снега за пределы
рельсойой колеи. Успешный опыт использования ВО со снегоочистите-
лями накоплен в Японии.
Внедрение вагоноосаживателей на подгорочных путях обеспечит
экономический эффект порядка 120 тыс. р./год на одну станцию с 32
подгорочными путями.
Заграждающие устройства. Наибольшую известность и применение
на зарубежных дорогах получили заградители балочного типа, взаимо-
действующие с колесами вагонов. Самыми эффективными являются те
Из них, в которых в качестве тормозного органа используется положен-
ный на бок рельс. Они имеют небольшую металлоемкость, малую
глубину заложения, сравнительно просты в обслуживании.
Принцип балочных ЗУ нажимной. Первые их модели были не-
управляемыми (пассивный вариант)^ раствором шин (из рельсов),
меньшим ширины обода колес. Прижатие шин к колесам осуществля-
лось с помощью пружин и обеспечивало на длине 12 м погашение 1,1 м
эн.в. при воздействии на полногрузный вагон, входящий со скоростью
до 4,5 м/с. Опыт показал, что такая скорость может быть принята в
качестве максимально возможной для любой сортировочной станции.
Заграждающие устройства обеспечивают плавную остановку
вагона в пределах некоторого участка торможения. Его тормозная
мощность должна рассчитываться из необходимости остановки полно-
грузного восьмиосного вагона с перспективной нагрузкой от оси до
25 т. В качестве расчетной скорости принимается значение, соответст-
вующее максимально допустимой по условиям прочности перспектив-
ной автосцепки, т. е. 3,35 м/с.
221
Соответствующий этой скорости расчетный тормозной эффект ЗУ
hp = / 2# = 0,6 тс-м/тс.
Применительно к нашим условиям, когда > ЗУ наряду с другими
моделями могут иметь конструкцию кареточного (башмачного) типа,
для которых допустимой является скорость 4,5 м/с, ее целесообразно
сохранить в качестве максимальной. Запас по допустимой скорости
входа по сравнению с расчетным режимом 1,15.
Время перевода ЗУ из рабочего в нерабочее положение не являет-
ся определяющим параметром из-за особенности их работы. Как
правило, ЗУ располагаются не ближе 70 м от стрелочных переводов
выходной горловины парка. За время проследования этого расстоя-
ния маневровым локомотивом со скоростью 7 м/с (согласно ПТЭ, п.
15.16) устройство должно быть переведено в нерабочее состояние, т. е.
^>н = Ю с.
По аналогии с требованиями к балочным замедлителям для
парковых замедлителей трудозатраты на техническое обслуживание
следует ограничить 30 чел-ч/мес на 1 м эн.в. Для ЗУ вследствие пони-
женного износа и меньшего числа циклов нагружения по сравнению с
замедлителями (с учетом зарубежного опыта) трудозатраты в 1,5 раза
меньше (20 чел-ч/мес). Срок службы ЗУ ограничен 16 годами, что
соответствует периоду морального старения напольных исполнитель-
ных механизмов сортировочных станций.
Ожидаемый годовой экономический эффект одного ЗУ на пути
2330 р., в том числе 24 % - за счет сокращения простоя вагонов на
станции, 8 % - сокращения штата, 4 % - снижения затрат локомотиво-
часов, остальное - в результате сохранности вагонов и грузов.
Обобщая приведенные данные, можно сделать вывод, что заграж-
дающие устройства, устанавливаемые в конце сортировочных путей,
должны удовлетворять следующим требованиям.
По конструктивному исполнению они должны выполняться в виде
путевого механизма, воздействующего на колеса вагонов; иметь
рабочее положение, при котором обеспечивается остановка и удержа-
ние вагона, и нерабочее, при котором обеспечивается свободный
пропуск через них подвижного состава; вписываться в нижнее очерта-
ние габаритов приближения строений (ГОСТ 9238-83); сохранять
рабочее положение при отключении энергопитания для системы
дистанционного управления; приводиться в рабочее или нерабочее
положение как при отсутствии, так и при наличии на нем вагонов;
допускать прохождение и торможение всех типов подвижного состава
с нагрузкой на ось до 28 т без опасности схода с рельсов порожних
вагонов; иметь, как правило, весовой принцип работы при взаимо-
действии с вагонами. По показателям назначения и надежности за-
граждающее устройство должно обеспечивать погашение не менее 0,6
м эн.в. при воздействии на полногрузный одиночный вагон; перево-
диться из рабочего положения в нерабочее и обратно не более чем за
10 с; допускать скорость входа вагонов при рабочем положении до
222
4,5 м/t (16 км/ч); иметь наработку на конструкционный отказ не менее
200 сут; иметь полный срок службы 16 лет.
В соответствии с требованиями изготовлено заграждающее уст-
ройство кареточного типа (рис. 7.22) весового принципа действия. ЗУ
кареточного типа представляет собой механизм, где в качестве тор-
мозного элемента используется устанавливаемая на рельс подвижная
тормозная колодка, с которой взаимодействуют колеса вагонов.
Нормальное положение устройства - рабочее (т. е. заторможен-
ное). При наезде колеса колодка 1 воспринимает его нагрузку и
перемещается по рельсу в направлении отогнутого конца рельса 2
(наподобие известного башмакосбрасывателя). Если участка пути от
места стоянки колодки до отогнутого рельса оказалось недостаточно
для полной остановки отцепа, то после освобождения от первого
колеса колодка автоматически устанавливается под второе или
последующие колеса, пока вагон не остановится. Возвращение колод-
ки к исходному положению производится с помощью комплекта
винтовых пружин 3.
Установка или уборка колодки с рельса осуществляется стрелоч-
ным или другим типом привода 4, воздействующим на направляющий
вал колодки 1 по командам системы дистанционного управления.
Если колесо остановившегося вагона взаимодействует с колодкой,
то для перевода ЗУ в нерабочее положение надо осадить отцеп с
помощью тепловоза и освободить колодку.
Полигонные испытания экспериментального образца показали его
работоспособность и соответствие требованиям, однако конструкция
нуждается в совершенствовании отдельных узлов. Ведется разработка
ЗУ также в НПО ’’Союзжелдоравтоматизация”.
Рис. 7.22. Схема кареточного заграждающего устройства
Рис. 7.23. Тормозной элемент
фирмы Даути:
1 — корпус; 2— капсула
223
Внедрение заграждающих устройств в сочетании с парковыми
замедлителями и вагоноосаживателями позволяет реализовать прин-
цип поточной сортировки вагонопотока без применения ручного труда
и при существенно более высоком качестве сортировки вагонопотока.
Это отвечает перспективным условиям работы сортировочных стан-
ций.
Устройстве квазинепрерывного регулирования скорости движения
отцепов. Наряду с замедлителями для прицельного регулирования
cKopocrg движения вагонов на подгорочных путях зарубежных желез-
ных дорог применяются элементы точечного типа (домкратовидные,
винтовые) для систем квазинепрерывного регулирования скорости
(КРС) на всем протяжении сортировочных парков. Такие системы
работают на дорогах Европы, Азии, Африки, Австралии. Наиболее
известными из них являются элементы английской фирмы Даути (рис.
7.23) и созданные на их базе аналоги (Тиссен, ТДИ) в других странах.
Эти устройства устанавливаются в большом числе на путях, имеющих
уклон до 4-6 %о, который является ускоряющим для основной массы
вагонов, и обеспечивают при наличии горки высотой Нт равномерное
заполнение парка путем периодического и» подтормаживания для
обеспечения допустимой скорости соударения и сцепления (рис. 7.24).
Стоимость оборудования путей точечными тормозными (или
тормозными-ускорительными) устройствами выше, чем парковыми
замедлителями, но в результате почти полностью исключается повреж-
1 ТП
ЛТП
ШТП
то
Рис. 7.24. Схемы размещения*, на профиле
подгорочных путей тормозных элементов (а)
и диаграмма изменения скорости движения
отцепов (б) при движении хорошего (О и
' плохого (2) бегунов
S)
100 200 300 400 500 600 ТОО 800 900 10001,М
224
даемость вагонов и грузов, резко снижается потребность в маневро-
вых передвижениях по осаживанию.
Системы КРС с замедлителями обеспечивают роспуск без специаль-
ного автоматизированногсгуиравяетя скатыванием вагонов, практи-
чески не требуют затраты внешней анергии, обеспечивают режим
"самонастройки” в достижении нужной скорости вагонов. В то же вре-
мя их применение может снижать скорость маневровых Передвижений,
вызывать осложнения при очистке путей от снега и др., требует повы-
шенной точности регулирования переменной скорости роспуска
составов.
Возможная сфера применения точечных исполнительных элемен-
тов по опыту зарубежных дорог приведена в табл. 7.12.
Таблиц! 7.12
На спускной части горок На подторочим» путях Страна
ТЗ ТЗ.ТЗУ ТЗ.ТЗУ ТЗ + БЗ, ТЗУ Англия, Австрия Венгрия Япония, КНР
БЗ ТЭ + ВЗ + ВО Германия
РТ ТЗ КНР
Примечание. ТЗ — точечные (домкратовидные) замедлители; ТЗУ - замедлите-
ли-ускорители; БЗ — балочные аамедлители; РТ — ручное торможение.
Выбор наиболее рациональной сферы механизации горок при
использовании ТЗ Определяется технико-экономическими расчетами и
местными условиями. Применительно к нашим железным дорогам
их наиболее рациональной сферой представляются ГММ и подгороч-
ные пути (в сочетании с балочными парковыми замедлителями).
Необходимое количество тормозных элементов КРС на пути
пт = плЧт/Qip
где ип — необходимое число' для вытормаживания легких вагонов; qT, qn — нагрузки на
ось вагонов тяжелой и легкой весовых категорий.
Для условий наших дорог сформулированы следующие требо-
вания к устройствам для квазинепрерывного регулирования скорости:
Расчетные нагрузки на ось, тс:
легкие...................................... 5,5
тяжелые..................................... 30
Скорости входа вагонов, м/с:
минимальные................................. 1,25
максимальные.............................. 5,0
225
Погашаемая энергетическая высота тяжелых вагонов, м »«•,
не менее........................................... 0,006
Тип рельсов на путях ........,.....,............... Р50, Р65
Эквивалентный уровень шума, дБ, не более '. ....... 82
Наработка на отказ, млн. осей....................... 1
Срок службы, годы................................... 8
Лимитная цена, руб...............,................. 300
Рекомендуемые ТЗ.................................... I — П
Для сравнительной эконбмической оценки КРС выбраны следую-
щие варианты механизации: на подгорочном пути по три замедлителя
РНЗ-2; на подгорочном пути по одному замедлителю РНЗ-2, по 150
замедлителей ТДИ-302 и 50 ускорителей ТДИ-102.
Годовой экономический эффект от использования домкратовид-
ных замедлителей и ускорителей
П*(Э'+ О,1К} - (Э + 0,1К) + Ээк, (7.6)
где Э и К'— эксплуатационные и капитальные затраты при использовании замедлителей
РНЗ-грЭиК' — то же при точечных (домкратовидных) устройствах; Ээк — экономия эксп-
луатационных расходов за счет улучшения качества сортировочного процесса.
Годовой экономический эффект от использования домкратовил-
ных замедлителей и ускорителей с учетом достигаемой экономии
вагоно-часов, локомотиво-часов и снижения себестоимости состав-
ляет 200 тыс. р. Срок окупаемости капитальных затрат Т= 1,4 года.
Указанные результаты свидетельствуют о высокой эффективности
применения систем КРС с домкратовидными замедлителями и ускори-
телями.
7,4. Эффективность совершенствования горочных
устройств
Согласно эксплуатационно-техническим требованиям к числу
наиболее значимых показателей относятся быстродействие (особен-
но при оттормаживании) тормозных исполнительных устройств и
стабильность тормозного эффекта, которые влияют на точность тормо-
жения, обеспечивая заданную скорость выхода отцепов из тормозных
позиций.
Оттормаживание отцепов с учетом инерционности замедлителей
при регулировании по опережению должно начинаться при скорости
vOT=vs+AvOm (7.7)
где »3 — заданная скорость выхода; Д»оп ~ требуемое опережение скорости оттормажива-
ния по отношению к скорости »3.
226
Тогда средняя квадратичная погрешность в реализации заданной
скорости выхода
0з.с = /оот+Оуп+olr, (7.8)
где °от> °уп> °А» — средние квадратичные погрешности в определении соответственно
скорости в момент оттормаживания,,скорости отцепа, зависящей от реакции системы
управления, опережения по скорости.
Погрешность Од, может быть представлена в виде
°д»у= у[ (вщ °t0I)2 + (Лэт (7,9)
где a^j - замедление отцепа, м/с ; j количество одновременно тормозимых тележек
отцепа; 'от - время оттормаживания, ?; д, — средам квадратичное отклонит* времени
<о^с; - среднее квадратичное отклонил*» замедления при отто; мвжхвании отцепа,
Теоретические значения о,/ и 0,^ для любой ТП:
®а/“ 1*т+ h (’тп ” коб) 1 ’J ^K0Mg //#;
%- ’ V + + От got • 1 О’"3)2 +
HUoviry^W^-lO"’)2] Kt>Mg /is»
причем
/т = /3 +/с, если/э > /б;
/т = 2/3, если/, </б,
где I,— длина вони торможения замедлителем, м; itn — крутизна эоны торможения, %>;
»об ” общее удельное сопротивление движению отцепов, кгс/тс; w0 — основное удельное
сопротивление, кгс/тс; — сопротивление от воздушной среды и ветра, кгс/тс; "одл”
коэффициенцзависящий от числа одновременно тормозимых тележек (квдл - 0,5 при/ 1
иКод.т“1 при/” 2); I, • рабочая длина замедлителя, м; — длина базы вагона по шквор-
ням тележек, м; о — среднее квадратичное отклонение величин, указанных с индексами.
Кроме того, на основе свойства случайных факторов
где ->• среднее квадратичное отклонение тормозной мощности нажимных замедлите-
лей, зависящее от изменения массы отцепа в пределах каждой весовой категории.
Величина 0^ получена при условии постоянства коэффициента
вариации тормозной мощности (% = 0,22), а Оь - на основе предполо-
227
жения о равновероятном распределении массы (ofцепов) в пределах
весовых категорий. Отклонения о (^.найдены на основе опытных
значении (у^ = 0,15). Расчеты показали, что og, О/, oWe и ow<,b несущест-
венно влияют на Од,В связи с этим
аДту-код.тЯ'Хср 1/1^+^+^,.
где Хер — удельная тормозная мощность для четырехосного вагона; ty, - коэффициент
вариации, соответствующий значению о^.
Для сравнения результатов наряду с пневматическими использо-
ваны гидравлические замедлители с ОСМ, имеющие меныпее значение
Анализ результатов расчетов (табл. 7.13) показал преимущество
нового замедлителя с точки зрения точности реализации скоростей
выхода бтцепов од> из тормозных позиций.
Таблица 7.13
Исходные и расчетные параметры Значения параметров для замедлителей
КВ-3 Т-50 КНП-5 Гидрав- лический
^.м 6,8 14,4 12,1 2,4
h, м 1,10 0,90 1,20 0,28
Oh,M 0,22 0,20 0,26 0,06
0,16 0,07 0,08 0,09 0,13 - п 0,11
OeU+2).^c 0,31 Мб 0,26 0,22
вз(1).м/с 0,78 0,40 0,62 0,56
«з(1+2).м/с 1,55 0,80 1,23 1.12
*от>с 0,80 1,30 1,20 0,30
°<Ьт’ с 0,07 0,13 0,11 0,04
°Д»(1).м/с 0,12 0,12 0,16 0,04
ОД» (1+2)’ «/с 0,24 0,23 0,31 0,07
Примечание. Индексы (1) и (1+2)пок азывают, что тормо зятся СОО1 ветственнс
одна или две тележки вагона.
При оттормаживании одной тележки гидравлическим замедлите-
лем о д, = 0,04 м/с, что меньше требуемого для парковой позиции
уровня 0,05 м/с, тогда как у пневматических Од» = 0,012+0,16 м/с, т. е.
в 3-4 раза больше. Аналогичное преимущество имеют быстродейст-
вующие пневмогидравлические замедлители.
228
При оперативных включениях под колесами вагонов мощность,
реализуемая на ШТП от момента подачи команды на включение до
выхода из ТП,
^р=^~ А^НС-_Х vbxJbk>
где А ЬдС — неиспользованная мощность, зависящая от степени задержки момента включе-
ния замедлителя под вагоном; tBK—продолжительность включения замедлителя.
При таком режиме скорость выхода vBKnr при условии, что Гдк-* О,
была бы равна заданной величине, т. е.
VBbix.3=/S+2g'Z/I(i- Woej lH- гИь- AhH(j.
Фактическая скорость выхода с учетом реального значения tBK
______________. _ wN*.HL-’1--f • r.
увых.ф = + ЗД 0 ~ w66) НГ3 - - ДЛщ. - Х^х»вк).
Максимальная погрешность скорости выхода вагона
Av = увых.ф ~ Vbmx.s * Зод».
С учетом приведенных формул определено, что одт для вагонов
тяжелой весовой категории в процессе включения замедлителей под
колесами находятся в пределах: 0,1-0,2 м/с для КВ-3; 0,05-0,10 м/с
для Т-50; 0,11-0,25 м/с ДЛЯ КНП-5. Наибольшие погрешности возникают
при работе КВ-3. >
Полу ценные значения 1^ых.ф и ад», используются для определения
фактический погрешностей Дгвых с учетом величин второго порядка
малости; тогда, имеем
А'ёых “ 6vOA»j + 9oLj
где »вых - средняя скорость выхода отцепов из 1ШП, м/с.
При обеспечении требуемого условия Av2 < 9 (м/с)2 получаем, что
на каждый 1 (м/с)2 прироста отклонений Av2 вагона приходится 0,36 м
’’окна” и 0,075 м/с средней скорости vc. Эти данные позволяют перей-
ти к оценке повреждаемости вагонов.
Число возможных повреждений вагонов пп.в при различных
значениях vc (на 1 млн переработанных вагонов)
Пп.в-562^.
Для каждого замедлителя, рассчитав пп.в ПРИ vc и vc + Avc. и вычис-
лив их разность, получим число дополнительных повреждений Пп_в по
отношению к идеальному замедлителю, для которого од»; -» 0.
229
Рис. 7.25. Зависимость /(Уь ):
1 - КНП-5; 2 - КВ-3; 3 - Т-50; 4 - РНЗ-2;
5 — гидравлический
Рис. 7.26, Изменение уровня средней (-.—)
и максимальной (— -) скоростей соударе-
ния отцепов при V ь “ var в интервале
5 < »с <.»ПП1/цифрами обозначена высота
горок, м)
Значение пп.в на 1 млн переработанных вагонов для разных замед-
лителей (т. е. различных t^) и при коэффициенте yh = var представлено
графически на рис. 7.25. При фиксированном значении у,; величина п„л
интенсивно увеличивается при переходе к более инерционным испол-
нительным устройствам.
Одновременно; как это видно из рис. 7.25, большое влияние на
показатель пп.в,а значит, скорость соударения отцепов vc оказывает
уровень стабильности тормозной характеристики. Снижение коэффи-
циента у/, с 0,27 до 0,15 сокращает повреждаемость вагонов в 3 раза.
Из анализа зависимостей для ГСМ и ГБМ при разных коэффициен-
тах yh следует (рцс. 7.26), что их уменьшение резко отражается на
снижении Ус, даже если средняя мощность hep на ТП будет меньше. Если
же уь повышается, то даже увеличение не позволяет устраййт1|
возрастания скоростей соударения. Это показывает эффективность
использования замедлителей с более стабильной тормозной характе-
ристикой.
Зависимость vc f (у h) при заданной надежности Р— = 0,95 подтверж-
дает, что при уменьшении yh от 0,27 до 0,15 (т. е. в 1,о раза) максималь-
ные скорости соударения vc снижаются в 1,6 раза.
Значение затрат на один базовый замедлитель для повышений
стабильности его тормозных характеристик (снижения yh от 0,22 до
0,15), при котором обеспечивается минимальное значение зависящих
от этого годовых приведенных расходов на горке, составляет пример-
но 1300 р. При этом получено, что если стоимость применяемых длй
230
снижения мер, например, усовершенствованных тормозных шин с
полимерными вставками будет в 2,5 раза дороже обычных металли-
ческих (как это получилось по калькуляции завода-изготовителя), а
периодичность их замены на 20 % чаще, все же конечный достигаемый
эффект высокий.
Эффективность мер по снижений) t„ и подтверждает необходи-
мость дальнейшей работы в этом направлении.
Значения *оти yh влияют в эксплуатационных условиях на факти-
чески реализуемую мощность (Ьф ° h, - Ah*) тормозных средств. С
учетом этого установлено, чТо ппл - 445 Гчх- (h*- ДЛ*)11,М-
На рис. 7.27 приведены значения пп _ в расчете на 1 млн перерабо-
танных вагонов при vBX = 5м/с (кривая I) и 7 м/с (Кривая 2).
Изложенная методика позволяет также оценить эффект, достигае-
мый за счет уменьшения ’’окон” loj при снижении /ог Эта экономий
складывается из сокращения локомотиво-часов' работы Эд<>п..й и
вагоно-часов простоя Эд»,,.^
эДе л.-ч = wcn тсп А/о/ Й-+ -Л),
’ос ’л»
^Де в.-ч ~ Д^сп^пД ев.-ч +
где ~ суточный съем вагонов е одного сортировочного пути; — число сортировоч-
ных путей; ел-^, sM - стоимость соответственно 1 локомотиво-ч работы и 1 вагоио-ч
простоя; Тгп “ скорости соответственно осаживания (0,8 м/с) и подтягивания составов
(2,0 м/с); Ji и /а - удельный мс Осаживаний и подтягиваний (0,8 и 0,2).
Экономия от уменьшения чис*
ла ремонтируемых вагонов Дпр,
Эдп₽ “ 3654(Гв Д Прйп,
где еп — стоимость ремонта поврежденного
вагона.
При снижении числа ремонти-
руемых вагонов получается эко-
номия от снижения их простоя
ЭдПм = ЗбЫ(Г6ДПрГрвем,
где Трв — время простоя поврежденных
вагонов (примерно 40 ч).
Рис. 7.27. Изменения повреждаемости
вагонов при = var и скорости входа на ТП,
равной 5 м/с (1) и 7 м/с (2)
231
Более высокая точность работы быстродействующего ® 0,3 с)
замедлителя при оттормаживании при =» 0,18 дает годовую эконо*
мию на каждом парковом пути по сравнению с КВ-3 540 р., КНП-5 г- 950
р., Т-50 - 490 р. и всего на парк из 32 путей - 15-30 тыс. р; Аналогич-
ные результаты получаются при ниже 0,18.
На основе положений методики исследования операций с после»,
дующим нахождением искомого минимума функционала выполнен,
комплексный экономический анализ эффективности мероприятий пед
повышению работоспособности тормозных исполнительных устройств
на горках. В их число входят способы и средства повышения надеж-»
ности этих устройств (замедлителей), влияющих на перерабатываю-
щую способность горок, производительность трудам простой вагонов»
сохранность подвижного состава и грузов. В конечном счете это
отражается на годовых приведенных расходах, связанных с эксплуа-
тацией тормозных устройств на горке.
Внедрение каждого из мероприятий требовало дополнительных
капитальных затрат К, но приводило к снижению годовых эксплуата-
ционных затрат Э в результате улучшения показателей сортировочно-
го процесса. Капитальным затратам соответствовало снижение пара-
метра потока отказов, поэтому минимум функционала определялся
зависимостью
П/(Ло),
где П — годовые приведенные расходы; \j — параметр потока отказов замедлителя,
соответствующий изменению вероятности безотказной работы от Ро=0,90 (базовый уровень)
до Ре = 0,98+0,99 (реально достижимый верхний предел).
Изучение закономерностей изменения капитальных затрат и
эксплуатационных расходов в расчете на один замедлитель показало,
что между составляющими годовых приведенных затрат и к0 сущест-
вует нелинейная зависимость вида:
(q + bf A.of + qA,2);
Z = I (q + ft A. of + gt А.о,),
/
где Kf—приведенные к одному году капитальные затраты на совершенствование устройст-
ва (с коэффициентом 0,10).
С учетом этого можем записать
Л= К} + £ = Е (of + b,A.o + qA.$ + q+/j А.о+
м м
+ & A-ib = £ [(af + q) + (bf + /,) A.o + (cf + gt)
232
Эти зависимости отражают тот
факт, что достижение высокой
безотказности средств механиза-
ции горок (замедлителей) по мере
приближения к предельному
значению требует все более
значительных капитальных затрат
(тренд роста ускоренный).
Оценка всех мероприятий в
количественном выражении в
диапазоне 0,02 < А.о < 0,08 опреде-
ляется выражениями:
I 0,5-84Х0 +3646 *£
I Э = 20 - 490 Л о+ 2974 A.
Рис. 7.28. Изменение затрат AkQi) и ЛЭ (2)
при разной надежности средств механизации
сортировочных горок
Сложив левые и правые части указанных равенств и продифферен-
цировав результат По Ло> получаем
= - 574 + 2-6620 *0-
dXo
Отсюда находим, что минимум годовых приведенных расходов на
горке nmin соответствует Х0.0П1 = 0|043, при этом вероятность безотказ-
ной работы (рис. 7.28)
Ро.опт = е-°’043 = 0,96.
Потребные удельные приведенные затраты в расчете на один
замедлитель П = 10,8 тыс. р./год.
Согласно приведенному расчету годовой экономический эффект
мероприятий по совершенствованию горочной техники при полном их
внедрении составляет:
на механизированной горке с нажимными замедлителями 3 = 126
тыс. р./год, в том числе за счет совершенствования исполнительных
механизмов * 15 тыс. р.» использования индустриальных методов
обслуживания - 67 тыс. р., методов диагностирования - 13 тыс. р.,
снижения параметрических отказов - 10 тыс. р.;
на механизированной горке с Весовыми замедлителями 3 = 158
тыс. р./год, в том числе за счет методов диагностирования - 25 тыс. р.,
обеспечения сохранности рефрижераторного подвижного состава - 20
тыс. р.
Дополнительная экономия годовых приведенных расходов в
сумме 40 тыс. р. достигается при организации на станции объединен-
ной системы воздухоснабжения.
Следует отметить, что при повышении цен, расценок экономичес-
кий эффект от рассмотренных выше мероприятий будет увеличиваться.
233
ПРИЛОЖЕНИЕ I,
ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
До наступления зимы, особенно в Й1 - (Vтемпературных зонах, на механизирован-
ной горке должен быть закончен ремонт замедлителей, компрессоров, стрелочных алектро-
приводов и других устройств, должны быть утеплены краны и продувные трубы в возду-
хосборниках, что исключит возможность замерзания в них воды (конденсата). Перед
наступлением зимы необходимо проверить уклоны разводящей воздушной сети, плотность
прилегания эЛектропневматических клапанов, установить электрообогреватели. От каж-
дого замедлителя необходимо обеспечить надежный отвод талой воды предварительным
устройством водоотводов.
Для обеспечения бесперебойной работы горки необходимо иметь запас шин для
замедлителей и тормозных башмаков (согласно нормам); создать запас графита, мазута,
угольной пыли, битума, сухого песка в районе помещения для регулировщиков скорости
движения вагонов и около тормозных позиций; проверить наличие приспособлений для
нанесения на рельсы материалов, нормализующих условия торможения, плужков для
очистки рельсов от ската; отремонтировать или заменить горочный инвентарь (тормозные
башмаки, ломы, аншпуги и пр.).
В подгорочном парке необходимо оборудовать (отремонтировать, утеплить) помеще-
ние для обогрева регулировщиков скорости движения в перерывы между работой и
принятием пищи, у горба горки - помещение для составителей горки и помощников соста-
вителей.
. С наступлением зимы ухудшаются условия скатывания некоторых вагонов. Для
уменьшения сопротивления при скатывании вагонов с горки необходимо привести в
полный порядок все стыковые крепления в горловине горки н в пределах тормозных
позиций иа подгорочных путях. Недопустимо наличие в горловине сортировочной горки
разнотипных рельсов, разнотипных накладок и неполное количество болтов в стыках.
Комплекс зимних приемов и технологических процессов работы (по механизирован-
ной снегоуборке, сочетанию ее с работой по роспуску составов и др.) разрабатывают и
примешают с учетом местных условий каждой горки. Это позволяет в значительной степени
преодолевать трудности, возникающие в зимний период.
При необходимости следует изменить специализацию путей сортировочного парка с
тем, чтобы выделить Наиболее прямые пути (с меньшим числом кривых и стрелок) для
струй вагонопотоков с большой долей неполногрузных и порожних вагонов, часть иа
которых оказывается плохими багунами.
На горке должно быть предусмотрено несколько вариантов оперативного изменения
специализации сортировочных путей в период снегоуборки. В зависимости от обстановки
необходимо использовать тот вариант, который окажет меньшее влияние на выполнение
графика движения поездов.
Рабочее место следует своевременно очищать от снега и льда, посыпать песком или
просеянным шлаком. Для обеспечения операторам хорошей видимости скатывающихся
отцепов и управления напольными устройствами необходимо протирать стекла горочных
постов с наружной и внутренней сторон н следить за исправным действием междурамных
электрообогревательных приборов.
Зимой в зависимости от температуры воздуха следует регулировать степень тормо-
жения вагонов замедлителями: при сильных морозах уменьшать торможение средних
бегунов и пропускать, как правило, без торможения плохие бегуны (из числа порожних и
легковесный вагонов), при снегопаде, когда поверхность катания рельсов покрыта снегом,
уменьшать Силу торможения первых отцепов, пока они не очистят рельсы от снега.
Пневматическую очистку стрелок следует производить с таким расчетом, чтобы
давление в воздушной магистрали к моменту подачи состава на горку было не ниже
0,65 МПа. Очистку стрелок прекращают за 2-3 мин до начала роспуска.
Для бесперебойной работы стрелочных электроприводов необходимо:
при резких изменениях температуры следить за правильностью регулировки фрик-
ционных сцеплений;
234
при температурах ниже -20 "С Смазывать Все сочленения рабочих и контрольных
тяг, а также замыкатели осевым или веретенным маслами;
При очень низких температурах (ниже *41 *0 смазывать стрелочные подушки.
Для о‘ течения бесперебойной работ замедлителей, необходимо: .
уделять особое внимание работе электройиеамаптческих клапанов, проверяя их не
менее двух раз в смену;
не реже четырех раз в смену продувать малые К большие воздухосборники и водо-
отделители;
регулярно чистить замедлители от смета как воздухом, так и вручную;
смазывать наружные сочленения замедлителя.
Во избежание забивания замедлителей снегом, Льдом и их заклинивания рекомен-
дуется чаше приводить балки замедлителей а движение. В особо сложных условиях
рекомендуется (при отсутствии работ) балки замедлителей держать преимущественно в
сдвинутом положении.
В промежутках между роспусками составов рекомендуется также периодически
переводить централизованные стрелки И проверять бОООТИЫИОеть ии М0ОТЫ.
В период подготовки станции к зиме оопавлиая оперативные планы уборки снега. В
них предусматриваются: подготовка путей и «МГОуборочМЙ нимош| расстановке испол-
нителей; порядок руководства работами; технология уборми и вывозки extra; порядок
работы снегоуборочной техники - снегоочистителей, «трутов, снегоуборочных машин.
Составляются грг ики очередности уборки «нага о путей. Уетанавливава*я очередность
очистки горловин и парков станции а учетам, условий движения поездов и маневровой
работы: в первую очередь Предусматривается очистка горок, сортировочных парков и
горловин, во вторую •“ парков приема и отправления, в третью - остальных парков и
соединительных путей. При очистке горок и поДгорочиых путей от снега необходимо
сочетание работ горки По роспуску составов с работой снегоуборочной техники. Так,
пропуск снегоуборочшх машин СМ-2 по Подгорочному пути осуществляется, как правило,
вслед за выставляемым в отправочный парк составом, и в первую очередь предусматрива-
ется очистка тормозных позиций горки.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПНЫВПЛ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ по техническому
ОВСЛУЖИВАЩН0 ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ
Пример 1
МПС РФ вниижт Технологическая карта № П
Замедлитель КВ-3
Наименование работ Периодичность Профессия исполнителей Выполняемые работ
Проверка наличия ве- На I и П ТП-один раз Старший электро- Работу слесарь МСР сового режима торможе- в неделю, на I ТП— механик, электро- и электромеханик ния один раз в двенеде- механик, слесарь выполняют вместе ли МСР — 1 человек
235
Для работы необходимы: раздвижной телескопический шаблон (индикатор); гаеч-
ные ключи; носимая радиостанция для переговоров с дежурным по горке.
Проверка весового режима осуществляется установкой в средней части замедлителя
тележки 4-осного вагона массой 90 т и фиксацией отрыва колес при последующем ее
затормаживании. Давление воздуха в пневмосистеме при этом должно быть не менее
0.7 МПа. Отрыв колес должен быть не менее 5 мм. Он фиксируется с помощью раздвиж-
ного телескопического шаблона (индикатора) с иглой-отметчиком.
Индикатор устанавливают вертикально между вторым и третьим цилиндрам
замедлителя на твердое основание, по возможности ближе к замедлителю. На боковой
поверхности кузова вагона на высоте не более 2 мм от поверхности опоры индикатора
выбирают ровную вертикальную поверхность и острием иглы-отметчика наносят риску. Не
меняяя точку опоры индикатора, затормаживают замедлитель вместе с находящимся на
нем вагоном и вторично наносят риску. Замер повторяется дважды.
После этого замедлитель оттормаживается, локомотивом откатывают вагон с тормоз-
ной позиции и линейкой измеряют расстояние между первой и второй рисками. Расстояние
это должно быть в среднем не менее 5 мм.
При отсутствии отрыва колес от рельсов принимаются меры к устранению люфтов в
'шарнирах силовой системы, включению зазоров между вертикальными стенками тормоз-
ных балок и головками регулировочных болтов, устранению просадок. Если после этого не
обеспечивается отрыв колес, необходимо заложить прокладку размером 2000x6x120 мм
между колесами тележки и наружной тормозной шиной н повторить проверку весового
режима, добиваясь Нормативного отрыва, а затем провести повторную регулировку замед-
лителя. Результаты проверки весового режима фиксируются электромехаником в^журнале
формы ДУ-46. Если замедлитель после всех регулировок не обеспечивает весовой режим,
он подлежит замене.
Пример 2
МПС РФ вниижт Технологическая карта № 10
Замедлители КНП-5, Т-50, ВЗПГ, РНЗ-2
Наименование работы Периодичность Профессия исполнителя Выполняемые работы .
Проверка усилий нажа- На I н П ТП — один Старший электро- Работу слесарь МСР тия тормозных шин раз в неделю, ШТП— механик, электро- и электромеханик один раз в две не- механик, слесарь выполняют вместе Дели МСР V разряда — 1 человек
Работа выполняется с использованием индикатора усилия нажатия тормозных шин
типа ИУН и гаечных ключей 41x36 мм.
Усилия нажатия тормозных шин замедлителей повторяются индикатором усилия
нажатия типа ИУН при давлении воздуха 0,65 МПа. При этом индикатор последовательно
устанавливается по оси всех рычагов на холодный рельс замедлителя, находящегося в
подготовленном положении. При каждом измерении замедлитель поочередно переводится
в заторможенное положение. Измеряемое усилие нажатия Тизм определяется по шкале
манометра по развиваемому давлению Ризм:
гизм = fcnp fизм>
где кпр - коэффициент пропорциональности; fcnp = 0,1.
236
Это усилие нажатия тормозных шин, измеренное при давлении 0,65 МПа, должно
быть 125+5 кН — для замедлителей КНП-5; 85+0,5 кН — для замедлителей Т-50; 150+5 кН —
для замедлителей ВЗПГ и не менее 150 кН — для замедлителей РНЗ-2. В случае отсутствия
требуемых усилий нажатия осуществляется регулировка замедлителя регулировочными
болтами или заменой тормозных шин, устранением люфтов.
Если при измерениях фактическое давление воздуха в магистрали отличается от
0,65 МПа в большую или меньшую сторону, необходимо полученные значения усилия
нажатия соответственно уменьшить или увеличить в к раз, где к — отношение фактического
Давления воздуха Рфде к 0,65. Результаты проверки фиксируются в журнале формы ШУ-2,
ПримерЗ
МПС РФ
ВНИИЖТ
Технологическая карта К* 32
Выполняемые
' ОабШ?
Полная разборка и про- На I и П ТП — о дан Электромонтер V Работу слесарь МСР
мывкагидравлического раз в год, на ШТП — разряда—1 человек, и электромонтер
цилиндра один раз а два года слесарь МСР V раз- СЦБ выполняют
ряда—1 человек вместе
Наименование работы
Периодичность
Профессия
з&пблиителай
Для выполнения работы необходимы: пневмогайковерт ИП3106; молоток; керосин;
смазка ЖТКЗ-65 и ЖТ-79Л- (для холодных IV—VI зон); тележка; смазка ЦИАТИМ-ЭЛ;
полотно обтирочное.
Для ревизии гидравлического цилиндра отключают замедлитель, отсоединяют рукав
высокого давления (РВД) от гидроцилиндра. Устанавливают заглушку на РВД и на штуцер
гидроцилиНдра. Выбивают шплинт пальца штока гидроцилиндра и вынимают палец
столовника. •
Пневмогайковертом вывертывают винты, фиксирующие гидроцилиндр в рычагах,
вынимают его из болта рычагов. На место снятого гидроцилиндра устанавливают другой,
заранее подготовленный, вставляют палец в оголовник и зашплинтовывают его. Затем
винтами фиксируют гцДроцилиндр в блоке рычагов, снимают заглушку с РВД и плотно
соединяют его со штуцером гидроцилиндра. После этого производят дозаправку замедли-
теля маслом и включают его в действие.
Снятый гидроцилиндр доставляют на механизированную площадку, где очищают от
грязи все наружные поверхности. Пневмогайковертом отворачивают стопорные винты
оголовника, вынимают его. Затем снимают заднюю крышку гидроцилиндра. Из корпуса
гидроцилиндра вынимают поршень со штоком, проверяют резиновые уплотнения, дефект-
ные заменяют.
Детали гидроцилиндра промывают в керосине, снимают стопорные кольца, вывора-
чивают штифт и отделяют поршень от штока. Дефектные стопорные кольца заменяют.
Производят сборку пары шток—поршень, ввертывают штифт и устанавливают стопорные
кольца и уплотнительные элементы. Смазывают детали гидроцилиндра и устанавливают их
в корпус. ДелЗют егоопрессовку, устанавливают заднюю крышку и закрепляют ее винтами.
Оголовник гидроцилиндра наворачивают на шток и устанавливают стопорный винт. На
штуцер подводящего шланга устанавливают заглушку. Результаты выполненной работы
фиксируются в журнале ШУ-2.
237
Пример 4
МПС РФ вниижт Технологическая карта № 33
Замедлитель ВЗПГ
Наименование работы Периодичность Профессия исполнителей Выполняемые работы
Полная разборка и про- На 1-и Н ТП - один Электромонтер V Работу слесарь МСР мывка цилиндра при- раз в год, на ШТП — разряда 1 человек, и электромонтер вода один раз в два года слесарь МСР V раз- выполняют вместе ряда — 1 человек
Для выполнения работы необходимы: кран железнодорожный грузоподъемностью
15 т; пневмогайковерт ИП3106; молоток; керосин; масло; смазка ЖТКЗ-65 и ЖТ-79Л (для
холодных IV — VI зон); емкость для слива масла; тележка.
Отключают замедлитель и перекрывают вентиль подводящего воздухопровода.
Отсоединяют цилиндр от гидросистемы и сливают масло в специальную емкость. Кроме
того, цилиндр отсоединяют от обратного клапана и гидравлического трубопровода, снимают
с него рым-болт, сливную пробку и сливают масло в емкость. Пневмогайковертом отвора-
чивают болты крепления цилиндра привода от рамы, грузят краном на тележку и достав-
ляют его на механизированную площадку.
На место снятого цилиндра устанавливают другой, заранее подготовленный, восста-
навливают фланцевые соединения цилиндра с обратным клапаном и гидравлическим
трубопроводом, а также с трубопроводом сжатого воздуха и закрепляют его болтами на
раме привода. Затем производят дозаправку гидросистемы маслом, открывают вентиль на
воздухопроводе, подают напряжение в цепь управления и проверяют четкость работы
привода.
На механизированной площадке у цилиндра привода пневмогайковертом отвора-
чивают болты крепления корпуса и крышки цилиндра, снимают крышку, предварительно
разметив боковые поверхности крепежных фланцев. Вынимают поршень из корпуса,
снимают уплотнительные элементы, дефектные заменяют.
Керосином промывают внутреннюю полость цилиндра и поршень, устанавливают
уплотнительные элементы. Затем производят смазку поршня и внутренней поверхности
цилиндра, устанавливают поршень в цилиндр и в соответствии с предварительной размет-
кой, ставят крышку цилиндра так, чтобы не было перекосов. Пневмогайковертом завора-
чивают болты крышки, на корпусе цилиндра устанавливают сливную пробку.
Заправляют маслом цилиндр привода, устанавливают рым-болт и заглушку на
соединительный гидравлический фланец, опрессовывают его на стенде и ставят на место
хранения для последующего использования. Результаты выполненной работы фиксируют-
ся в журнале ШУ-2.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................. 3
1. Современное состояние механизат сортировочных горок5
1.1. Роль сортировочных горок в системе переработки вагонов на
станции..................,................................ ®
1.2. Требования к конструкциям горочных сортировочных устройств
1.3. Показатели работы механизированных горок,............ 32
1.4. Зарубежный опыт разработки и эксплуатации горочных меха-
низмов .............................................. 30
2. Cj цп. i механизация я автоыалмцяя горок............. «
2.1. Классификация горочных мхяхчмкях ормств............... **
2.2. Путевые средства регулирования скорости............... ••
2.3. Технические средства у правления горочными механизмами ..., fl
3. Надежность горочных мсхСТКнм ............................. **
3.1. Влияние надежности технических средств на переработку вето-
нопотоков..................................................
3.2. Совершенствование конструкции исполнительных устройств... я*
3.3. Улучшение качества изготовления исполнительных устройств .. %
4. Эксплуага ониые пошатали тормозных средств............... 104
4.1. Обеспечение безопасного взаимодействия тормозных средств с _
подвижным составом........................................... *04
4.2. Стабилизация тормозных характеристик.................... 109
4.3. Оптимизация сроков службы горочных механизмов........... 118
, _ 124
5. Внадрв|пи аффективной системы эксплуатации................... ***
5.1. Показатели системы технического обслуживания горочных
устройств..................................................
5.2. Оптимальные технологические ’’окна”...................
5.3. Использование механизированных площадок и оценка качества
технического обслуживания..................................
5.4. Нормирование расхода запасных частей..................
124
129
135
147
6. Системы воздухоснабжения и приводы горочных устройств... 154
6.1. Характеристика приводов и нормирование расхода энероресур-
сов......................................................... 154
6.2. Расчет производительности и использование систем воздухо-
снабжения ...................................................' 162
6.3. Применение эффективных по энергозатратам тормозных средств 172
239
6.4. Совершенствование пневмосистем для транспортировки докумен-
тов....................................................... .179
7. Совершевствоваввенрвзвятжесреяствмехаешзв1ЭП1Юрок. • • • . 183
7.1. Требования к перспективным тормозным средствам.........цз
7.2. Разработка и анализ конструкций новых замедлителей....19$
7.3. Обоснование параметров и разработка устройств для подгороч-
ных парков.................................'..............214
7.4. Эффективность совершенствования горочных устройств....226
Приложение 1. Эксплуатация устройств в зимних условиях .......234
Приложение 2. Примеры технологических карт по техническому обслу-
живанию замедлителей...................................... 236