703

Рис. 8. Зависимость динамической нагрузки на кузов вагона Fв от кинетической энергии, воспринимаемой вагоном при соударении E

ных условиях в процессе роспуска вагонов фактические динамические нагрузки могут существенно превышать максимальные допустимые уровни динамических нагрузок. Это означает, что роспуск вагонов в таких условиях (прежде всего при сильном попутном ветре) статистически предопределенно будет приводить к повреждениям вагонов, обусловленным разностью фактических нагрузок и пределом прочности конструкции вагонов.

Вероятность появления ветровых условий, способствующих таким случаям, обычно незначительна. Однако с учетом рассмотрения возможности изменения нормативов и условий роспуска вагонов с опасными грузами можно констатировать, что в некоторых случаях на автоматизированных сортировочных горках, оборудованных тремя тормозными позициями, одна из которых парковая, нельзя гарантировать 100 %-ю надежность обеспечения допустимых динамических нагрузок при соударениях вагонов в сортировочном парке без реализации дополнительных технологических или технических решений.

Одним из способов снижения динамических нагрузок, действующих на вагоны в процессе роспуска с сортировочных горок, является оборудование автосцепных приборов специальными поглощающими аппаратами большой энергоемкости. Прежде всего, речь идет о современных эластомерных поглощающих аппаратах.

271

В связи с повышением требований безопасности, предъявляемых к вагонам, специализированным для перевозки опасных грузов (цистерны для перевозки нефти, нефтепродуктов, химических веществ и др.), Министерство путей сообщения Российской Федерации, выполняя Постановление Правительства Российской Федерации № 253 от 29 марта 1994 г., приняло решение о замене пружинно - фрикционных поглощающих аппаратов, таких как Ш-2В-90, Ш6-ТО-4, ПМК-110А, ПМК-110К-23, на современные эластомерные поглощающие аппараты с более высокой энергоемкостью.

На сегодняшний день разрешена установка на вагоны трех моделей эластомерных поглощающих аппаратов, а именно: 73 ZW, АПЭ-120-И и АПЭ-95-УВЗ (последние два — в опытном порядке).

Из этих моделей прошедшим все испытания, серийно производимым, не имеющим ограничений по производству и установке и сертифицированным МПС является только аппарат 73 ZW производства ООО «ЛЛМЗ-КАМАХ» (г. Москва), относящийся к классу Т2.

Основные параметры аппарата 73 ZW:

—конструктивный ход, мм, – 90;

—динамическая энергоемкость, кДж, – 130;

—сила начальной затяжки, кН, — 200;

—статическая сила сопротивления, кН, – 1000;

—номинальная скорость соударения вагонов массой 100 т, м/с (км/ч) – 3 (11);

—диапазон рабочих температур — от –60 до +50;

—установочные габариты — по ГОСТ 3475-81.

Одной из перспективных конструкций эластомерных поглощающих аппаратов является поглощающий аппарат АПЭ-120-И. Аппарат производится ОАО «Авиаагрегат» (г. Самара), по основным эксплуатационным техническим показателям относится к классу Т3. Номинальная энергоемкость аппарата АПЭ-120- И 160 кДж, максимальная – 200 кДж. Оборудование подобными аппаратами вагонов, прежде всего цистерн для перевозки опасных грузов, позволит существенно снизить риск превышения допустимых динамических нагрузок в процессе роспуска с сортировочных горок.

В то же время полученные результаты (см. таблицу) указывают на то, что даже энергоемкости перспективных эластомерных поглощающих аппаратов класса Т3 в ряде случаев может оказаться недостаточно для поглощения избыточной кинетической

272

энергии при соударении вагонов. Можно прогнозировать недостаточную эффективность таких устройств при роспуске с горки отцепов из крытых вагонов и особенно полувагонов тяжелой весовой категории, а также тяжелых отцепов, состоящих из вагонов различных типов.

Кроме того, учитывая тот факт, что основная часть вагонного парка, не предназначенная для перевозки опасных грузов, оснащается поглощающими аппаратами класса Т1, можно утверждать, что при определенных условиях в процессе роспуска составов существующее техническое оснащение сортировочных горок, в том числе современных автоматизированных не будет обеспечивать сохранность вагонного парка и безопасность процесса роспуска. Причина этого в превышении динамических нагрузок, возникающих в результате соударений отцепов в сортировочном парке, над максимально допустимыми, вследствие ускоренного движения части отцепов под действием ветровой нагрузки на сортировочных путях за парковой тормозной позицией.

Полученные результаты оценки динамических нагрузок, действующих на вагоны при соударениях на сортировочных горках, дают основания указать на необходимость разработки дополнительных технологических мероприятий, а также технических устройств, обеспечивающих регулирование скорости вагонов в сортировочных парках горочных станций, за парковой тормозной позицией. Возможность изменения условий и технологии роспуска вагонов, в том числе с опасными грузами, должна определяться по результатам оценки уровней динамических нагрузок на вагоны при рассмотрении различных вариантов совершенствования технического оснащения и технологии работы сортировочных горок, в том числе автоматизированных.

Литература

1.Жуков В.И., Карасев С.В., Куценко О.В. Имитация процесса заполне-

ния пути накопления вагонов в сортировочном парке // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сб. науч. тр. Новосибирск, 2002. С. 119–129.

2.Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520 мм. М., 2003. 168 с.

273

УДК 656.212.5 : 658.011.56

А.А. КЛИМОВ

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ РАСФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВОВ, В

ТОМ ЧИСЛЕ С ВАГОНАМИ, ЗАГРУЖЕННЫМИ ОПАСНЫМИ

ГРУЗАМИ, НА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СОРТИРОВОЧНЫХ

ГОРКАХ

В процессе эксплуатации сформировался ряд требований к конструктивным параметрам сортировочных устройств, которые должны обеспечивать эффективное и безопасное выполнение операций по расформированию составов. Работа горки будет эффективной при обеспечении динамичного скатывания отцепов по заданному маршруту и заполнения путей сортировочного парка с минимальным числом осаживаний. Согласно техническим требованиям условия эксплуатационной безопасности будут соблюдаться, если на спускной части скорость входа отцепов на замедлители не превысит нормативную при обеспечении необходимых интервалов между последовательно скатывающимися отцепами, а в подгорочном парке скорость соударения вагонов не превысит 5 км/ч.

Наличие в расформировываемом составе вагонов с опасными грузами приводит к необходимости принятия дополнительных мер, направленных на гарантированное обеспечение безопасности роспуска. В результате снижается перерабатывающая способность горки, возникают эксплуатационные расходы, связанные со снижением темпа технологического процесса и необходимостью выполнения дополнительных операций.

Порядок пропуска вагонов с опасными грузами через сортировочные горки устанавливается в соответствии со следующими документами:

—Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации [4];

—Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации [1];

—Правилами перевозок опасных грузов по железным доро-

гам [3];

—Типовым технологическим процессом работы сортировочной станции [5].

Согласно нормативным документам в зависимости от степени опасности расформирование вагонов с опасными грузами на

274

сортировочных горках может выполняться с применением трех основных вариантов технологии:

—роспуск в обычном режиме;

—роспуск с особой осторожностью;

—роспуск только с локомотивом.

Роспуск в обычном режиме (режим № 1) – технологический процесс скатывания вагонов с сортировочной горки, при котором должны выполняться следующие условия:

—создание необходимых интервалов между последовательно скатывающимися отцепами для обеспечения надежной работы системы торможения и возможности перевода стрелок;

—заполнение сортировочных путей с минимальным числом осаживаний;

—соблюдение максимально допустимой скорости соударения вагонов – не более 5 км/ч.

Роспуск вагонов с особой осторожностью (режим № 2) – технологический процесс скатывания вагонов с сортировочной горки, при котором должны гарантированно выполняться условия роспуска в обычном режиме за счет использования дополнительных организационных и технологических мер.

Организационные меры заключаются в дополнительном оповещении работников горочного комплекса (операторов исполнительных постов, регулировщиков скорости движения вагонов, дежурных стрелочных постов и др.) о скатывании вагонов, имеющих:

—штемпель «Спускать с горки осторожно»;

—красный штемпель «ВМ» (при отсутствии штемпеля «Не спускать с горки») и наличии в вагонном листе кода 6 в графе «Негабаритность, живность, ДБ, НГ».

Организационные меры направлены на обеспечение повышенного контроля за процессом скатывания рассматриваемых вагонов с целью соблюдения установленных требований безопасности.

Технологические меры заключаются в корректировке параметров процесса скатывания рассматриваемых отцепов с целью уменьшения скорости роспуска и создания больших интервалов между последовательно скатывающимися отцепами, в составе которых имеются вагоны со штемпелем «Спускать с горки осторожно». В частности, необходимо снижать скорость надвига

для отцепа с вагонами, имеющими рассматриваемый штемпель, а также для следующего за ним отцепа. Кроме того, предполагается регулировать скорость скатывания данных отцепов так,

275

чтобы между ними обеспечивались большие по сравнению с роспуском в обычном режиме временные интервалы. В результате уменьшается вероятность возникновения ситуаций, при которых будут нарушаться условия безопасности роспуска.

Роспуск только с локомотивом (режим № 3) производится с особой осторожностью, без толчков и резких остановок. При этом скорость сцепления таких вагонов не должна превышать 3 км/ч. Такой режим расформирования применяется при наличии в перевозочных документах штемпеля «Не спускать с горки» или красного штемпеля «Особо опасно, ВМ №...».

Из трех рассматриваемых режимов только режим № 3 (роспуск с локомотивом) позволяет управлять скоростью движения вагонов с опасными грузами на всем протяжении маршрута следования при расформировании.

При организации роспуска вагонов с опасными грузами по режимам № 1 и 2 вагоны скатываются самостоятельно, а скорость их движения можно регулировать только в районе расположения тормозных позиций. При этом вследствие воздействия на скатывающийся отцеп множества случайных факторов нельзя исключить возможность соударения вагонов при роспуске.

Технологический процесс самостоятельного скатывания вагонов с опасными грузами следует рассматривать как процесс, происходящий:

–на спускной части;

–в сортировочном парке (после проследования парковой тормозной позиции).

Соударения вагонов на спускной части горки наиболее опасны, так как на данном участке реализуются наибольшие скорости движения отцепов, однако при этом имеется возможность управления скоростью скатывания отцепов с помощью тормозных позиций.

Причины возникновения соударений на спускной части различные, однако для исключения возможности их возникновения можно установить технологические ограничения на процесс роспуска. В частности, самостоятельное движение отцепа (момент отрыва), в состав которого входят вагоны с опасными грузами, должно начинаться после того, как предыдущий отцеп прошел предельный столбик последней общей стрелки маршрутов скатывания рассматриваемых отцепов. Начало самостоятельного движения следующего отцепа должно определяться по аналогии. В результате маршруты скатывания впереди идущих и последующих отцепов разделяются, при этом исключается воз-

276

можность нагона одного отцепа другим, а значит и возможность их соударения.

Указанная технология может быть реализована с использованием переменной скорости надвига. Особенность данной технологии заключается в необходимости приостановки надвига до момента полного освобождения маршрута скатывания очередного отцепа. Технологическая схема роспуска с указанными ограничениями может быть представлена в виде следующей последовательности:

1)начало самостоятельного движения отцепа, следующего впереди отцепа, в котором имеются вагоны с опасными грузами;

2)остановка надвига и расцеп очередного отцепа, в котором имеются вагоны с опасными грузами;

3)проследование первым отцепом предельного столбика последней (от вершины горки) общей для маршрутов скатывания рассматриваемых отцепов стрелки;

4)надвиг и начало самостоятельного движения отцепа, в котором входят вагоны с опасными грузами;

5)остановка надвига и расцеп очередного отцепа;

6)проследование отцепом, в который входят вагоны с опасными грузами, предельного столбика последней (от вершины горки) общей стрелки для маршрутов скатывания рассматриваемых отцепов;

7)восстановление роспуска в обычном режиме.

Следует отметить, что указанная технология способствует повышению уровня безопасности процесса роспуска вагонов с опасными грузами, но при этом вызывает увеличение эксплуатационных расходов на переработку вагонов.

Процесс движения отцепов в сортировочном парке отличается меньшими скоростями (по сравнению со спускной частью горки), но после выхода отцепа с парковой тормозной позиции, как правило, отсутствует возможность регулирования скорости его движения. Вследствие этого не исключается вероятность соударения вагонов со скоростью, превышающей допускаемую скорость соударения.

Действующими Правилами и нормами проектирования сортировочных устройств [2] установлено, что основным способом регулирования скорости отцепов на автоматизированных сортировочных горках является прицельное регулирование, осуществляемое на парковых и частично на пучковых тормозных позициях.

277

Обеспечение выполнения условий безопасности в процессе роспуска вагонов с опасными грузами при заполнении путей сортировочного парка предполагает решение двух задач.

1.Обеспечение безопасного подхода скатывающегося отцепа, в состав которого входят вагоны с опасными грузами, к ближайшему, стоящему на пути вагону:

а) вариант 1: безударная технология, в случае остановки отцепа на сортировочном пути до места возможного соударения; б) вариант 2: гарантированное соударение вагонов со

скоростью не более 5 км/ч.

2.Обеспечение безопасного подхода очередного отцепа к стоящим на путях вагонам с опасными грузами.

В нормативных документах решение первой поставленной задачи не рассматривается. Обозначен конечный результат – не допустить соударения вагонов с повышенной скоростью. При этом конкретные способы достижения требуемого результата не регламентируются. Поскольку прицельное регулирование не всегда может гарантировать соблюдение допустимых скоростей при соударении вагонов, при реализации принципа прицельного торможения на парковой тормозной позиции при отсутствии средств регулирования скорости отцепов на сортировочных путях необходимо ориентироваться на безударную технологию (вариант 1).

Задачу обеспечения остановки отцепа, в состав которого входят вагоны с опасными грузами, до стоящих на сортировочных путях вагонов можно решить за счет ввода новых элементов технологического процесса. В частности, можно устраивать временные немеханизированные тормозные позиции перед стоящими на сортировочных путях вагонами с целью полной остановки скатывающегося отцепа, в состав которого входят вагоны с опасными грузами. Для этого регулировщики скорости движения должны уложить несколько тормозных башмаков на определенном расстоянии друг от друга, а также от вагонов, стоящих на сортировочном пути. Потребное число башмаков (мощность временной позиции), а также указанные расстояния должны быть определены для конкретных условий роспуска (профиль сортировочных путей, ходовые качества отцепов, скорости их движения и др.).

В нормативных документах установлен порядок технологических операций для решения второй рассматриваемой задачи обеспечения безопасного подхода очередного отцепа к стоящим на путях вагонам с опасными грузами. Следует отметить, что

278

соответствующий порядок определен только для категории опасных грузов, роспуск вагонов с которыми с горки запрещен (режим № 3). Для опасных грузов, пропускаемых через сортировочные горки в обычном режиме или с особой осторожностью (режимы № 1 и 2), безударная технология подхода отцепов к стоящим на сортировочных путях вагонам с опасными грузами может быть также реализована путем устройства временных немеханизированных тормозных позиций.

Следует отметить, что в нормативных документах не оговаривается порядок формирования отцепа из вагонов с опасными грузами. Возможны два варианта:

—в одном отцепе могут находиться как вагоны с опасными грузами, так и вагоны с обычными грузами;

—в одном отцепе могут находиться только вагоны с опасными грузами.

Необходимость определения порядка формирования отцепов обусловлена тем, что отцепы из нескольких вагонов отличаются от одиночных вагонов динамикой, имеют особенности скатывания и заполнения сортировочных путей, которые необходимо учитывать при решении указанных выше задач, в случае реализации режимов расформирования № 1 и 2.

В соответствии с режимом № 3 пропуск вагонов с опасными грузами через горку должен производиться только с локомотивом, при этом возможно использование двух вариантов технологии рассматриваемого процесса.

1. Осаживание вагонов с опасными грузами в сортировочный парк горочным локомотивом. При этом, кроме снижения перерабатывающей способности горки, возникают дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с движением:

а) осаживаемой части распускаемого состава в сортировочный парк;

б) оставшейся части состава (без оставленных на пути вагонов) назад (за горочный светофор).

2. Снятие локомотивом вагонов с опасными грузами со стороны подгорочного парка. Выполнение такой операции возможно при наличии свободного сортировочного пути, на который снимается рассматриваемая группа вагонов. После окончания роспуска указанные вагоны с опасными грузами необходимо переставить на соответствующий путь назначения. В результате возникают дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с движением как одиночного локомотива, так и локомотива с вагонами, загруженными опасными грузами.

279

Рассматриваемые варианты характеризуются: с одной стороны, приостановкой роспуска, снижением перерабатывающей способности горок и наличием дополнительных эксплуатационных расходов; с другой стороны, достаточно высокой надежностью обеспечения условий безопасности при движении вагонов с опасными грузами от вершины горки до места постановки в накапливаемый на сортировочном пути состав.

После постановки вагонов с опасными грузами на сортировочный путь, на котором накапливается состав, возникает задача недопущения соударения с ними последующих вагонов. В нормативных документах регламентируется порядок выполнения соответствующих технологических операций. В частности, при постановке на сортировочные пути вагонов с ВМ, а также цистерн со сжиженными газами или порожних цистерн из-под сжиженных газов в технологическом графике работы сортировочной горки должно быть дополнительно предусмотрено ограждение этих вагонов со стороны горки двумя охранными тормозными башмаками, укладываемыми на оба рельса, один из которых – на расстоянии не менее 25 м от стоящих вагонов с ВМ, другой — на расстоянии 25 м от этого тормозного башмака (на другой рельс ограждаемого пути), чтобы общее расстояние от ограждаемых вагонов с ВМ было не менее 50 м.

Последующие отцепы, направляемые на эти пути, должны быть остановлены до места расположения охранных тормозных башмаков. Следует отметить, что в нормативных документах не установлен способ остановки последующих отцепов. При режимах роспуска № 1 и 2 остановка последующих отцепов осуществляется за счет их прицельного торможения на парковой тормозной позиции. При этом нет гарантии того, что отцеп остановится до места расположения охранного башмака. Таким образом, может произойти смещение тормозного башмака в сторону ограждаемых вагонов. Из этого следует, что расстояние 50 м можно рассматривать как дополнительную тормозную позицию, мощность которой должна гарантированно обеспечивать остановку отцепа на протяжении ее длины.

При роспуске возможны нештатные ситуации, отказы в работе технических устройств, в том числе и систем торможения. Нельзя исключать вероятность возникновения ситуации, когда на путь, где стоят вагоны с ВМ, огражденные по указанной схеме, выйдет отцеп с большой скоростью, уменьшить которую смогут только охранные башмаки. Поэтому необходимо определять максимальную мощность данной тормозной позиции с

280