Совершенствование вагонов на основе использования съемных кузовов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Даукша, Анфиса Сергеевна

• Даукша, Анфиса Сергеевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Даукша, Анфиса Сергеевна

Оглавление

Введение

1. Обзор конструкций съемных кузовов, подвижного состава для их перевозки, способов и устройств крепления съемных кузовов на железнодорожных платформах

1.1 Обзор конструкций и исследований съемных кузовов и анализ опыта их применения за рубежом

1.2 Выводы по обзору конструкций съемных кузовов вагонов и железнодорожных контейнеров

1.3 Обзор способов и устройств крепления съемных кузовов вагонов и контейнеров на подвижном составе

1.4 Выводы по обзору конструкций устройств крепления съемных кузовов вагонов и контейнеров

1.5 Постановка задач в диссертации

2. Выбор модельного ряда съемных кузовов и их линейных размеров

2.1 Анализ объемов и структуры перевозимых грузов железнодорожным транспортом

2.2 Выбор модельного ряд съемных кузовов

2.3. Анализ влияния изменения линейных размеров съемных кузовов на показатели грузоподъемности вагона и выбор основных линейных размеров съемных кузовов

3. Выбор конструктивных решений и определение технико-экономических характеристик съемных кузовов, разработка устройств их крепления на

железнодорожных платформах

3.1. Выбор конструктивных решений съемного кузова закрытого типа

3.2 Выбор конструктивных решений съемного кузова открытого типа

3.3 Выбор конструктивных решений съемного кузова-цистерны

3.4 Выводы и сравнительный анализ технико-экономических характеристик съемных кузовов

3.5 Разработка конструктивного решения крепления съемных кузовов на железнодорожном подвижном составе

3.6 Разработка конструктивных решений платформ для съемных кузовов

4. Разработка методики расчета потребного парка подвижного состава и оценка эффекта от использования съемных кузовов

4.1 Расчет потребного парка подвижного состава

4.2 Расчет экономии инвестиционных вложений

4.3 Расчет экономии затрат на ремонт подвижного состава

5. Выбор конструктивных решений устройств крепления контейнеров и

съемных кузовов на железнодорожных платформах

5.1. Проверка устойчивости от опрокидывания порожних контейнеров и съемных кузовов в поперечном направлении по действующим правилам крепления грузов в вагонах

5.2 Оценка устойчивости контейнеров и съемных кузовов на основе уточнения аэродинамических сил

5.3 Выбор конструктивных решений устройств креплений съемных кузовов и контейнеров на подвижном составе

5.4 Разработка методики расчета и способа экспериментальной проверки креплений съемных кузовов и контейнеров от опрокидывания на железнодорожных платформах при действии порывов ветра более 30 м/с

5.5 Результаты экспериментальных исследований

Заключение

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование вагонов на основе использования съемных кузовов»

Введение

Актуальность проблемы

Мировой тенденцией развития грузового подвижного состава является специализация вагонов. Существует более тысячи разновидностей специализированных вагонов, их общее число в парках железных дорог ряда стран достигает до 90% от всего парка подвижного состава. Специализация вагонов позволяет сократить время и трудоемкость погрузочно-разгрузочных операций, обеспечить сохранность продукции. Но одновременно увеличивается и тара вагонов, порожний пробег, растут простои при сезонных колебаниях отправки различных товаров. У вагоностроителей возрастают расходы на испытания и сертификацию вагонов, и из-за малых объемов серий себестоимость специализированных вагонов выше универсальных.

Основной причиной длительного простоя являются периодические спады спроса на определенные виды грузов, что значительно снижает эффективность перевозок. Существенные колебания объемов погрузки в течение года наблюдаются как на отдельных железных дорогах, так и в целом по общей сети железных дорог. В связи с сезонными колебаниями отправки груза многие узкоспециализированные вагоны (например, для леса, зерна, минеральных удобрений), длительно простаивают, занимая дефицитные железнодорожные пути, а от вложенного в вагоны капитала нет отдачи.

Для повышения эффективности железнодорожного транспорта предлагается разработать вагоны со съемными кузовами увеличенной вместимости, в которых основная и наиболее дорогая часть (рама с ходовыми частями, тормозами и автосцепным устройством) будет постоянно эксплуатироваться, а съемные кузова будут меняться в зависимости от типа перевозимого груза. Внедрение такой гибкой грузовой системы позволит значительно сократить простои при сезонных колебаниях отправки грузов и повысить эффективность эксплуатации вагонов.

Целью работы является разработка научно обоснованных технических решений нового специализированного грузового вагона со съемными кузовами, обеспечивающего сокращение простоев подвижного состава при сезонных колебаниях объемов отправки грузов, и пригодного для эксплуатации в существующих условиях железнодорожных предприятий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Провести обзор конструкций съемных кузовов, подвижного состава для их перевозки, способов и устройств крепления съемных кузовов на железнодорожных платформах.

2) Провести анализ номенклатуры грузов, перевозимых железнодорожным транспортом и определить перспективный модельный ряд съемных кузовов.

3) Изучить влияние линейных размеров съемных кузовов на технико-экономические показатели вагонов, провести выбор основных типов кузовов и их линейных размеров.

4) Разработать конструкции съемных кузовов предназначенных для перевозок различных видов грузов, пригодных для эксплуатации в существующих условиях железнодорожных предприятий, провести оценку прочности конструкций разработанных моделей съемных кузовов.

5) Разработать устройства крепления съемных кузовов на подвижном составе, обеспечивающие надежность крепления и безопасность перевозок.

6) Разработать методику расчета потребного парка платформ и съемных кузовов, учитывающую сезонные колебания объемов перевозимых грузов.

7) Разработать методику расчета и экспериментальной проверки креплений съемных кузовов от опрокидывания при действии поперечных сил.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) Изучено влияние линейных размеров съемных кузовов на технико-экономические параметры вагона, проведен выбор основных типов кузовов и их линейных размеров.

2) Разработана методика расчета потребного парка платформ и съемных кузовов, отличающаяся учетом сезонных колебаний отправки грузов, проведена оценка эффекта от использования съемных кузовов.

3) Предложены новые конструктивные решения вагонов со съемными кузовами увеличенного объема и грузоподъемности, защищенные патентами на полезные модели (патент на съемный кузов закрытого типа № 172999 от 03.08.2017, МПК B65D88/12; патент на съемный кузов-цистерну № 175966 от 25.12.2017, МПК B65D88/12;, патент на съемный кузов для грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков № 180453 МПК B65D88/12 от 14.06.2018).

4) Предложены новые конструктивные решения устройств креплений съемных кузовов на железнодорожных платформах защищенные патентами на полезные модели (патент на вагон-платформу со съемными кузовами № 177592 от 01.03.2018, МПК B61D3/08, B61F1/00; патент на платформу для перевозки съемных кузовов № 174473 от 16.10.2017, МПК B61D3/20, B61D3/08, B60P7/13), и изобретения (заявка на патент № 2016150959 от 23.12.2016 на способ автоматического крепления съемных кузовов к раме платформы и устройство для его осуществления).

5) Предложен способ и устройство для экспериментальной проверки креплений съемных кузовов и контейнеров от опрокидывания на железнодорожных платформах при действии штормовых порывов ветра и разработана методика расчета прилагаемых нагрузок при проведении испытаний. Предложенные решения защищены патентом на изобретение (заявка на патент № 2017144577 от 19.12.2017).

Практическая значимость работы.

Предложен новый для колеи 1520 мм вид грузового подвижного состава -вагоны со съемными кузовами, который обеспечит универсализацию специализированного подвижного состава за счет оперативной замены съемных кузовов в соответствии с типом перевозимого груза. Применение съемных кузовов позволит сократить простои и обеспечит максимальную эксплуатацию вагона на протяжении всего жизненного цикла без спада спроса при сезонных колебаниях отправки грузов. При закупке подвижного состава (с учетом съемных кузовов) капиталовложения сокращаются до 50 %, потребный парк подвижного состава сокращается до 30% за счет оптимизации количества съемных кузовов и платформ для их перевозки.

Разработан перспективный модельный ряд съемных кузовов, позволяющий расширить номенклатуру перевозимых грузов. Конструкция предложенных съемных кузовов предусматривает складирование ярусами на отдельных площадках, что позволит освободить железнодорожные пути и сократить затраты на оплату простоя подвижного состава на железнодорожных путях.

Разработаны устройства крепления, обеспечивающее надежную фиксацию съемного кузова на раме вагона-платформы при увеличенной грузоподъемности съемного кузова, и способ экспериментальной проверки устройств креплений контейнеров и съемных кузовов при действии поперечных сил.

Положения, выносимые на защиту:

1) Новые конструктивные решения вагонов со съемными кузовами увеличенного объема и устройств креплений съемных кузовов на железнодорожных платформах.

2) Методика расчета потребного парка платформ и съемных кузовов, отличающаяся учетом сезонных колебаний отправки грузов.

3) Методика расчета и способ экспериментальной проверки креплений съемных кузовов и контейнеров от опрокидывания на железнодорожных платформах при действии порывов ветра ураганной силы.

Степень достоверности

Обоснованность новых технических решений в части увеличения объема и грузоподъемности вагонов со съемными кузовами подтверждается сравнением технико-экономических параметров зарубежных аналогов и прототипов. Достоверность результатов работы в части расчета и экспериментальной проверки креплений съемных кузовов и контейнеров от опрокидывания на железнодорожных платформах при действии поперечных сил подтверждаются сравнением результатов расчетов с протоколами испытаний.

Реализация результатов работы

Результаты исследований по выбору параметров и типоразмеров использованы при создании вагона-платформы со съемными кузовами в ПАО «Научно Производственная Корпорация» Объединенная Вагонная Компания». Результаты исследований по действиям ветровых нагрузок применены в Тихвинском испытательном центре железнодорожной техники».

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на научно-технических советах АО «НВЦ «Вагоны» и ВНИЦТТ, на научных семинарах кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС (2015, 2016 гг.), на научно-технических конференциях, а именно:

- «Подвижной состав XXI века (идеи, требования, проекты)», ПГУПС, 2015, 2016, 2017, 2018 гг.;

- «Неделя науки», ПГУПС, 2015, 2016, 2017 гг.;

- «Системы автоматизированного проектирования на транспорте», ПГУПС, 2014;

- «Контейнеры и контейнерные перевозки. Проблемы, решения, перспективы», Российский морской регистр судоходства, 2017 г.;

- «Подвижной состав для химических грузов» CREON Chemicals, Москва, 2017;

- «Роль научных организаций, образовательных организаций высшего образования и профессиональных образовательных организаций в формировании проектов и инициатив в рамках НТИ», Политехнический университет, 2017 г.

- «Fourth International Conference on Railway Technology: research, development and maintenance», Barcelona, Spain, 2018. («Четвертая международная конференция по железнодорожным технологиям: исследования, разработки и эксплуатация»)

Публикации

Основные положения диссертации опубликованы в 17 научных работах, из них 2 - в печатных изданиях, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа включает в себя введение, пять глав, заключение, и изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 43 таблицы и 80 рисунков. Список использованных источников насчитывает 71 наименование.

1. Обзор конструкций съемных кузовов, подвижного состава для их перевозки, способов и устройств крепления съемных кузовов на железнодорожных платформах 1.1 Обзор конструкций и исследований съемных кузовов и анализ опыта их применения за рубежом 1.1.1 Автомобильные съемные кузова и железнодорожные контейнеры Первые съемные кузова применялись на автомобильном транспорте. Конструкция таких съемных кузовов предусматривала снятие кузова с шасси, и установку на откидных опорах. Автомобили оснащались пневматической подвеской, что позволяло изменять дорожный просвет и осуществлять погрузку съемного кузова без дополнительного грузоподъемного оборудования (рисунок 1.1) [22, 61].

Рисунок 1.1 - Съемный кузов автомобиля, установленный

на откидных опорах

При осуществлении перевозок кузов автомобиля снимался с шасси, перевозился по железной дороге, а затем устанавливали на другое шасси для доставки в место назначения. Начиная с 1980-х гг. съемные кузова автомобилей начали оснащать фитингами и их применение распространилось на железнодорожный транспорт [24]. Постепенно конструкция съемных кузовов приблизилась к контейнерам стандарта ISO, которые широко применяются в настоящее время [29-42, 52]. По назначению контейнеры подразделяются на универсальные (предназначенные для перевозки тарно-штучных грузов) и специализированные (контейнер-цистерна, контейнер-платформа, изотермический контейнер, рефрижераторный контейнер). По

конструкции контейнеры могут быть открытого и закрытого типа, водонепроницаемые и негерметизированные, металлические и изготовленные из полимерных материалов, имеющие металлический каркас. По массе различают малотоннажные (до 3 т), среднетоннажные (от 3 т до 10 т) и крупнотоннажные контейнеры (более 10 т). Длина контейнеров ISO серии 1 составляет 20-45 футов (от 6,058 м до 13,716 м), грузоподъемность, в зависимости от типа, составляет от 21,7 до 40,5 т. В конструкции контейнеров типа 1ЕЕ, 1ЕЕЕ, длина которых составляет 45 футов в верхней и нижней частях помимо четырех угловых фитингов установлены четыре промежуточных фитинга (рисунок 1.2) [30].

Рисунок 1.2 - Сорока пяти футовый контейнер

Недостатком данной конструкции является то, что при соударении вагонов не все фитинги одновременно воспринимают нагрузки, поэтому, несмотря на увеличение количества фитингов, грузоподъемность контейнера не увеличена в сравнении с контейнерами, имеющими только четыре фитинга.

Существуют контейнеры, габариты которых больше контейнеров ISO. Длина таких контейнеров составляет от 45 до 53 футов (от 13,716 до 16,154 м), позволяющая полностью использовать разрешенную длину автопоезда. Преимуществом контейнеров в сравнении с вагонами является возможность быстрой перевалки с одного вида транспорта на другой, применение в мультимодальных перевозках. Недостатком контейнеров является их

ограниченная грузоподъемность 21,7-40,5 т.

Существуют контейнеры, технические характеристики которых не уступают техническим характеристикам инновационных вагонов. Компанией Stora Enso были разработаны контейнеры SECU (Stora Enso Container Unit) (рисунок 1.3) для интермодальных морских перевозок [20], особенностью которых является увеличенная до 80 т грузоподъемность при таре 26,5 т и большая вместимость до 179 м2.

Рисунок 1.3 - Контейнеры Stora Enso грузоподъемностью 80 т: а - контейнер SECU (по центру) в сравнении с контейнерами стандарта ISO; б - контейнер SECU установленный на железнодорожную платформу

Длина контейнера SECU составляет 45 футов (13,8 м), ширина - 12 футов (3,6 м), высота - 12 футов (3,6 м). Данные контейнеры имеют увеличенную массу тары, их геометрические параметры больше габарита погрузки, поэтому они перевозятся только на подъездных железнодорожных путях в морских портах и на некоторых участках железных дорог, где нет габаритных ограничений.

1.1.2 Съемное оборудование вагонов и съемные кузова увеличенной вместимости

Известно техническое решение Украинской компании «Глория» [19], предполагающее оснащение платформ различных моделей съемными кассетами (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Железнодорожные платформы, оборудованные съемными

кассетами компании «Глория»

Данные съемные кассеты применяются для перевозки труб диаметром от 0,53 до 1,42 м, лесоматериалов длиной от 2,5 до 24 м и штрипса шириной 4,450 м, грузоподъемность платформ составляет от 57 до 65 т.

Вагоны-платформы, оснащенные съемным оборудованием, имеют схожую идею с платформами со съемными кузовами: вагон является

специализированным, но при этом значительно расширяется спектр перевозимых грузов, однако все же номенклатура перевозимых грузов весьма ограничена, данные платформы не предназначены для перевозок грузов других видов.

Компании WASCOSA разработала съемные кузова различных типов, при этом габариты съемных кузовов соответствуют размерам кузова автомобильного прицепа (рисунок 1.5) [2, 43, 71].

Рисунок 1.5 - WASCOSA flex freight system (гибкая грузовая система

компании WASCOSA)

На рисунке 1.6 показан съемный кузов открытого типа (E-type swap body) компании WASCOSA установленный на платформу.

Рисунок 1.6 - Съемный кузов с открытого типа компании WASCOSA

Тара съемного кузова открытого типа составляет 13,00 т;

-5

грузоподъемность - 59,61 т; максимальный объем - 85,72 м ; длина - 18,32 м; ширина - 2,43 м.

Съемный кузов для перевозки леса Timber cassette swap body (рисунок 1.7) устанавливается на платформу в виде 3-х кассет, тара 1 кассеты (на 1 пачку леса) составляет 2,13 т; грузоподъемность - 17,87 т; погрузочная площадь -5,00 м ; длина - 6,09 м; ширина - 2,43 м.

Рисунок 1.7 - Съемный кузов для перевозки леса компании WASCOSA

Для компании BASF (Badische Anilin- & Soda-Fabrik), которая является крупнейшим в мире химическим концерном, разработан сорока пяти футовый съемный кузов-цистерна (рисунок 1.8).

а)

б)

в)

Рисунок 1.8 - Съемный кузов-цистерна: а - кузов, установленный на платформу; б - кузов, установленный на автомобильный транспорт; в - кузов, установленный на раму

Данный съемный кузов-цистерна имеет грузоподъемность 66 т и вместимость 63 тыс. литров. Для сравнения на рисунке 1.8а показан сорока пяти футовый съемный кузов-цистерна и двадцати футовый контейнер.

Для установки и съема кузова-цистерны с автомобильного транспорта применяется специальное устройство в виде рамы (рисунок 1.8 б, в). С помощью пневматической подвески автомобиля уменьшается дорожный просвет, и автомобильная платформа перемещается под кузов.

Компания WASCOSA имеет специальные платформы длиной 20 м (по буферам) для перевозки съемных кузовов (рисунок 1.9) [43].

Рисунок 1.9 - Платформа для съемных кузовов компании WASCOSA

Грузоподъемность данных платформ составляет 72,6 т, тара - 17,4 т, суммарный вес брутто 90 т. На платформе установлено 28 откидывающихся упора для крепления съемных кузовов и контейнеров различной длины.

Преимуществами данной платформы являются низкий вес тары чуть более 17 тонн, а также широкое использование в интермодальных перевозках, за счет наличия универсальных устройств для крепления съемных кузовов и стандартных контейнеров.

Достоинством съемных кузовов компании WASCOSA является обеспечение замены съемного кузова, что позволяет перепрофилировать вагон в соответствии с типом перевозимого груза. Недостатками являются отсутствие возможности многоярусного складирования, малая ширина съемного кузова (до 2,43 м), недоиспользование габарита подвижного состава и высокая масса тары съемного кузова (до 13 т).

Съемные кузова компании Innofreight имеют длину 3,048 м; 6,096 м; 9,144 м (10, 20, 30 футов) и ширину до 2,9 м, [2, 64].

Съемный кузов для транспортировки сыпучих материалов [44] оснащен карманами для вилочных погрузчиков, верх съемного кузова выполнен открытым (рисунок 1.10 а).

а)

Рисунок 1.10 - Съемные кузова открытого типа компании Innofreight: а - Платформа со съемными кузовами; б - Способы разгрузки кузовов

Во время транспортировки сыпучего материала съемный кузов может быть накрыт брезентом или иным подобным покрытием, в альтернативном варианте может быть предусмотрена стационарно установленная закрывающаяся и запирающаяся крышка.

Длина съемного кузова для транспортировки сыпучих материалов составляет 3,72 м или 6,058 м, высота - 2,9 м, ширина - 2,9 м, грузоподъемность съемного кузова - до 36 т. Съемный кузов разгружается при помощи вилочного погрузчика (рисунок 1.10б). Другие съемные кузова с открытым верхом компании Innofreight оборудованы торцевыми дверьми. Также разгрузка съемного кузова может производиться посредством наклона через откидную крышку, расположенную в нижней части торца съемного кузова [67].

Компанией Innofreight разработана конструкция крытого съемного кузова [45] (рисунок 1.11 а, б).

а)

Рисунок 1.11 - Съемные кузова закрытого типа компании Innofreight: а - Железнодорожные платформы со съемными кузовами; б - Съемные кузова; в - Способ разгрузки съемного кузова

При проведении разгрузки вилочный погрузчик поднимает съемный кузов с помощью карманов, расположенных в нижней части съемного кузова, затем снимает крышу съемного кузова посредством карманов, встроенных в крышу, после чего опрокидывает съемный кузов с помощью поворотного устройства, которым оборудован погрузчик (рисунок 1.11 в).

Съемный кузов-хоппер Innofreight для сыпучих грузов [68] (рисунок 1.12а) оборудован системой гравитационной разгрузки.

Рисунок 1.12 - Съемные кузова-хоппер Мшй^Ы:: а - Железнодорожные платформы со съемными кузовами; б - Способы разгрузки кузовов

В зависимости от конструкции, разгрузка съемного кузова осуществляется либо через люки, оборудованные пневматическими

цилиндрами, расположенные в духсекционном бункерном отсеке кузова, створки которых расположены в центре или в боковой стене, либо через верх съемного кузова путем подъема съемного кузова вилочным погрузчиком и опрокидыванием (рисунок 1.12б). Конструкция такого съемного кузова также имеет уширение в поперечном направлении, длина составляет 30 футов. Кузов фиксируется на платформе посредством восьми фитингов.

Тридцатифутовый кузов типа «цистерна» под названием 1ппоТапк (рисунок 1.13) предназначен для перевозки жидких грузов, имеет конструкцию двух конусов. Грузоподъемность данного съемного кузова составляет 69 т.

Рисунок 1.13 - 1ппоТапк компании Innofreight

Съемный кузов для перевозки леса и прочих длинномерных материалов длиной 3, 4 или 6 м (рисунок 14а) состоит из кассет. Количество кассет на платформе варьируется в зависимости от длины груза. Погрузка и выгрузка груза может производится механизированным способом с применением погрузчиков и других машин, и механизмов, оснащенных специальными грузозахватными устройствами (рисунок 14б).

а)

б)

Рисунок 1.14 - Съемные кузова Innofreight для перевозки длинномерных грузов: а - платформа со съемными кузовами для перевозки леса; б - осуществление погрузки лесоматериалов на платформу

На рисунке 1.15 представлены платформы, оборудованные съемными кузовами для перевозки стали.

Рисунок 1.15 - Съемные кузова Innofreight для перевозки стали: а - платформы для перевозки стали; б - погрузка грузов металлургической

промышленности

Съемные кузова компании Laude Smart Intermodal (рисунок 1.6, 1.7) предназначены для перевозки сыпучих грузов железнодорожным и автомобильным транспортом. Для закрепления съемного кузова на

транспортном средстве применяются фитинги. Длина таких съемных кузовов

-5

составляет 20 футов, объем - 45 м , грузоподъемность - 33 т. [65]

Рисунок 1.16 - Съемные кузова для сыпучих грузов компании Laude

Погрузка таких съемных кузовов осуществляется через верхние люки. Разгрузка проводится через откидную торцевую дверь путем наклона контейнера (рисунок 1.17). Наличие откидной торцевой двери позволяет также использовать вкладыши для перевозки грузов.

Рисунок 1.17 - Способы разгрузки контейнеров Laude Smart Intermodal: а - с помощью спредера; б - с помощью автоподъемника

Съемные кузова RailMotion (рисунок 1.18) открытого типа имеют

"5

объем кузова до 36 м3. Длина таких съемных кузовов составляет 5,95 м, ширина - 2,5, высота - от 1,65 до 2,61 м.

Рисунок 1.18 - Съемные кузова компании RailMotion

-5

Съемные кузова закрытого типа имеют объем до 44 м , ширина таких съемных кузовов составляет 2,95 или 2,55 м, длина - 6.42 или 5,95 м, высота -2,9 или 2,55 м.

Достоинством съемных кузовов компании Innofreight, RailMotion и Laude Smart Intermodal является возможность подъема съемного кузова в груженом состоянии, возможность применения в интермодальном движении. Недостатками данных съемных кузовов является малый объем, малая грузоподъемность в сравнении со стандартными вагонами, недоиспользование габарита подвижного состава.

1.2 Выводы по обзору конструкций съемных кузовов вагонов и железнодорожных контейнеров

Проведенный обзор показал, что достоинством съемных кузов автомобилей и железнодорожных контейнеров является возможность применения в мультимодальных перевозках с участием различных видов транспорта.

Главным достоинством съемных кузов автомобилей является доставка "от двери до двери" ^оог-Ш^оог) которая обеспечивает доставку груза непосредственно на склад конечного грузополучателя.

Недостатком съемных кузовов автомобилей и контейнеров является то, что при их перевозке железнодорожным транспортом не в полной мере используется допустимая погонная нагрузка, их технические характеристики хуже в сравнении с грузовыми вагонами, что отрицательно влияет на экономическую эффективность. Необходимость подъема съемного кузова автомобиля или контейнера в груженом состоянии существенно ограничивает их грузоподъемность.

В обзоре было представлено конструктивное решение компании «Глория», позволяющее расширить номенклатуру перевозимых грузов с помощью применения съемного оборудования, однако, номенклатура перевозимых грузов таким способом все же ограничена такими грузами как трубы, штрипс, лес и лесоматериалы.

Технические характеристики большегрузных контейнеров компании Stora

-5

Enso (грузоподъемность 80 т, объем - 179 м ) не уступают техническим характеристикам вагонов, а опыт их применения показывает возможность и перспективность увеличения грузоподъемности и объема съемных транспортных единиц. Однако в связи с тем, что их параметры выходят за пределы габарита подвижного состава, такие контейнеры ограничены в применении на общей сети железных дорог.

За рубежом уже внедряются съемные кузова вагонов. Достоинством съемных кузовов зарубежного производство является возможность

механизированной перегрузки с железнодорожных платформ на автомобильный транспорт, складирование на отдельных площадях, при ожидании погрузочно-разгрузочных операциях или при отсутствии востребованности. Съемные кузова позволяют сократить простои, увеличить эффективность вагонов.

Недостатками существующих съемных кузовов является небольшая ширина съемного кузова, не превышающая 2,5 м, связанная с обеспечением возможности перевозок железнодорожным, морским и автомобильным транспортом, малая грузоподъемность, в связи с ограниченными возможностями грузоподъемного оборудования [9]. Поэтому при перевозке зарубежных съемных кузовов железнодорожным транспортом их эффективность значительно хуже вагонов по объему и грузоподъемности, не используется допускаемая погонная нагрузка и ширина габарита.

1.3 Обзор способов и устройств крепления съемных кузовов вагонов и контейнеров на подвижном составе

Крепление контейнеров на железнодорожных платформах в основном осуществляется фитинговыми упорами [5] без непосредственной фиксации (рисунок 1.19а). Существующие конструкции фитингового упора спроектированы с учетом динамического воздействия от гружёных контейнеров, унифицированную конструкцию, которая на протяжении многих лет не совершенствовалась.

Рисунок 1.19 - Устройства крепления контейнеров: а - упор фитинга; б - упор фитинга с затвором для фиксации от перемещений; в, г- откидные упорки-защелки; д, е - винтовые автоматические

поворотные замки

В зарубежной практике применялись крепежные устройства, отличающиеся от стандартных упоров, представляющие собой замки, содержащие подвижные элементы, имеющие фиксацию при помощи ручного труда (рисунок 1.19б), автоматические и полуавтоматические замки (рисунок 1.19 в, г, д, е), обеспечивающие автоматическую фиксацию при опускании контейнера на платформу [63]. Замки-защелки оборудованы пружинными фиксаторами, обеспечивающими автоматическую фиксацию контейнера на четырех углах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Даукша, Анфиса Сергеевна, 2018 год

Список использованных источников

1. Анисимов П.С., Испытания вагонов. - М.: Маршрут, 2004. - 197 с.

2. База патентной информации Европейского патентного ведомства: [Электронный ресурс]. 1996-2017 URL: http://ru.espacenet.com. (Дата обращения: 25.11.2016).

3. Галлагер Р., Метод конечных элементов. - М.: Мир, 1984. - 428 с.

4. Газета «Гудок», Грузовые перевозки: [Электронный ресурс]. URL: http://www.gudok.ru/freighttrans/?ID=1325695. (Дата обращения: 18.05.2017).

5. ГОСТ Р 20527-8. Фитинги угловые крупнотоннажных контейнеров. Конструкция и размеры. Введ. - 1983-01-01 - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 10 с.

6. ГОСТ Р 51891-2008. Контейнеры грузовые серии 1. Фитинги. Технические условия. Введ. - 2008-06-23 - М.: Стандартинформ. - 2008. - 31 с.

7. ГОСТ 9238-2013. Габариты железнодорожного подвижного состава. - М.: Стандартинформ, 2014. - 173 с.

8. ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам Введ. - 2016-07-01- М.: Стандартинформ. - 2016. -54 с.

9. Даукша А. С., Совершенствование вагонов на основе использования съемных кузовов / А. С. Даукша, Ю. П. Бороненко // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: сб. тр. X международ. науч.-технич. конф. -СПб: ПГУПС, 2015. - С.45 - 53.

10. Даукша А. С., Съемные кузова - инновационный вариант совершенствования конструкции вагонов / А. С. Даукша // Системы автоматизированного проектирования на транспорте: сб. тр. V международ. науч.-практич. конф. - СПб: ПГУПС, 2014. - С. 50 - 52.

11. Даукша А. С., Разработка вагонов со съемными кузовами увеличенной грузоподъемности / А. С. Даукша, Ю. П. Бороненко // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: сб. тр. XII международ. науч. -технич. конф. - СПб: ПГУПС, 2017. - С.48 - 52.

12. Даукша А. С., Вагоны со съемными кузовами увеличенной грузоподъемности / А.С. Даукша, Ю.П. Бороненко, Т.С. Титова // Перспективы будущего в образовательном процессе: сборник тезисов национальной науч. -технич. конф. - СПб: ПГУПС, 2017. - С.28 - 32.

13. Даукша А. С., Преимущества и перспективы внедрения съемных кузовов вагонов / А.С. Даукша, Ю.П. Бороненко // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: сб. тр. XI международ. науч. -технич. конф. - СПб: ПГУПС, 2016. - С.12 - 14.

14. Даукша А. С., Съемные кузова-цистерны - инновационный вариант подвижного состава для перевозки химических грузов / А.С. Даукша, Ю.П. Бороненко // Подвижной состав для химических грузов 2017: сб. тр. спец. науч.-технич. конф. сайт организатора конф.: [Электронный ресурс]. URL: www.creonenergy.ru. (Дата обращения: 15.06.2017).

15. Даукша А. С., Перспективы внедрения вагонов со съемными кузовами увеличенной грузоподъемности / А.С. Даукша, Ю.П. Бороненко // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб: ПГУПС, том № 14, выпуск № 3, 2017. - С.437 - 451.

16. Даукша А. С., Выбор конструктивных решений устройств крепления контейнеров и съемных кузовов на железнодорожных платформах /

A.С. Даукша, Ю.П. Бороненко // Транспорт Российской Федерации. - СПб: ПГУПС, ООО «Т-ПРЕССА», выпуск № 2 (69), 2017. - С. 29 - 33.

17. Заявка 2016150959 Российская Федерация, МПК B68D 88/14. Способ автоматического крепления съемных кузовов к раме платформы и устройство для его осуществления / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 23.12.2016. (РФ) - 10 с.: ил.

18. Заявка 2017144577 Российская Федерация, МПК B65D 88/12. Способ экспериментальной проверки креплений контейнера от опрокидывания на железнодорожных платформах при действии бокового ветра и устройство для его осуществления / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 19.12.2017 (РФ) - 10 с.: ил.

19. Заявка 98117351 Украина, МПК B61D 3/08. Способ размещения и крепления труб на железнодорожном транспортном средстве / Петрухина Т.И., Петрухин В.Н. (UA); заявитель - Частное предприятие "Фирма "Глория". заявл. 27.06.2000 (UA) - 1 с.: ил.

20. Карта. Районирование территории российской федерации по средней скорости ветра: [Электронный ресурс]. - режим доступа http: //saitinpro .ru/glavnaya/raschety/klimatologiya/karta2/

21. Котуранов В.Н. Нагруженность элементов вагонов. / Котуранов

B.Н., Хусидов В.Д., Устич П.А., Быков А.И. // М.: Транспорт, 1991. - 232 с.

22. Леншин И.А. Логистика. / И.А. Леншин, Ю.И Смоляков // Ч. 1 - 2. -М.: Машиностроение. - 2002. - 424с.

23. Лукин В.В., Конструирование и расчет вагонов: учебник / В.В. Лукин, П.С Анисимов, В.Н. Котуранов и др. // М.: ФГОУ «Учебно-метадический центр по образованию на железнодорожном транспорте». - 2011. - 688 с.

24. Лукинский В. С., Логистика автомобильного транспорта: Учеб. Пособие / В. С. Лукинский, В. И. Бережной, Е. В. Бережная // М.: Финансы и статистика. - 2004. - 368 с.

25. Нормы для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)» - ГосНИИВ - ВНИИЖТ. - М., 1996. -319 с.

26. Нурмамбетов С.М., Разработка новой конструкции фитингового упора для перевозки железнодорожных контейнеров в условиях сильного ветра // С.М. Нурмамбетов, А.К. Кайнарбеков, А.Т. Сериккулова - Режим доступа: http: //www.rusnauka. com/14_ENXXI_2013/Tecnic/4_137863.doc.htm.

27. Отчет о научно-исследовательской работе «исследование причин опрокидывания порожних контейнеров с платформ при движении в составе

поезда. Этап 2. Технический отчет. «Разработка и обоснование исходных данных и вариантов для расчетов и испытаний порожних контейнеров на устойчивость с учетом аэродинамического воздействия и влияния скорости ветра в процессе перевозки на вагонах-платформах различных моделей в различных условиях эксплуатации, в том числе при встречном движении со скоростными поездами», АО «ВНИИЖТ», 24.03.2017.

28. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование причин опрокидывания порожних контейнеров с платформ при движении в составе поезда». Этап 3. Технический отчет. «Проверочный расчет фитинговых упоров порожних контейнеров для различных условий эксплуатации», АО «ВНИИЖТ», 24.03.2017.

29. Пат. 124251 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Крупнотоннажный контейнер / Банников Н. В., Митяшин О. С. (РФ); заявитель Открытое акционерное общество "Центр по перевозке грузов в контейнерах "ТрансКонтейнер"; заявл. 10.10.2012; опубл. 20.01.2013, Бюл. № 2; приоритет 10.10.2012, № 2012143324/12 (РФ) - 9 с.: ил.

30. Пат. 139281 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Крупнотоннажный контейнер / Квитко В. В. (РФ); заявл. 13.12.2013; опубл. 10.04.2014 Бюл. № 10 ; приоритет 13.12.2013, № 2013155501/12 (РФ) - 7 с.: ил.

31. Пат. 137870 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Крупнотоннажный контейнер для перевозки широкой номенклатуры грузов / Квитко В. В., Мажукин В. А., Квитко В. В. (РФ); заявл. 31.10.2013; опубл. 27.02.2014, Бюл. № 6; ; приоритет 31.10.2013, № 2013148595/12 (РФ) - 8 с.: ил.

32. Пат. 76639 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Крупнотоннажный контейнер / Кузнецов А. П., Кузнецов А. А., Иконников Е. А. (РФ); заявитель ОАО "РЖД"; заявл. 30.04.2008; опубл.27.09.2008, Бюл. № 27; приоритет 30.04.2008 № 2008116705/22, (РФ) - 6 с.: ил.

33. Пат. 75182 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Крупнотоннажный контейнер / Кузнецов И. Н. (РФ); заявл. 29.02.2008; опубл. 27.07.2008 Бюл. № 21 ; приоритет 29.02.2008, № 2008107605/22 (РФ) - 7 с.: ил.

34. Пат. 122371 Российская Федерация, МПК B65D88/00. Грузовой крупнотоннажный контейнер с открытым верхом / Тебеньков С. А. (РФ); заявитель ОАО "ТрансКонтейнер"; заявл. 19.01.2012; опубл: 27.11.2012 Бюл. № 33; приоритет 19.01.2012, № 2012101741/12, (РФ) - 9 с.: ил.

35. Пат. 2234446 Российская Федерация, МПК B65D88/00, B65D88/12. Цистерна-контейнер/ Цыплаков О.Г., Колганов В.И. (РФ); заявл. 27.02.2004 Бюл. № 6; опубл 20.08.2004 Бюл. № 23; приоритет 26.12.2001, №2001136056/13 (РФ) - 7 с.: ил.

36. Пат. 130976 Российская Федерация, МПК B65D88/00. Цистерна-контейнер / Бубнов В. М., Гуржи И. В., Тисенко А. И. (РФ); заявл. 6.01.2013, Бюл. № 22; опубл 10.08.2013; приоритет 16.01.2013, № 2013102053/12 (РФ) - 9 с.: ил.

37. Пат. 140511 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Цистерна-контейнер/ Сучков Д.Н. (РФ); заявитель: Закрытое акционерное общество

Производственная компания "ДИТЭКО"; заявл. 02.12.2013; опубл. 10.05.2014, Бюл. № 13; приоритет 02.12.2013, № 2013153364/12 (РФ) - 6 с.: ил.

38. Пат. 160546 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Цистерна-контейнер/ Сиенко О. В., Шленский А. А. (РФ); заявитель: АО "Уралвагонзавод"; заявл. 24.07.2015; опубл. 20.03.2016, Бюл. № 8; приоритет

24.07.2015, № 2015130986/12 (РФ) - 10 с.: ил.

39. Пат. 166539 Российская Федерация, МПК B65D88/12. Цистерна-контейнер/ Ершов А. А., Васильева И. Ю., Кромов А. Ю. (РФ); заявитель: ПАО "Криогенмаш"; заявл. 24.05.2016; опубл. 27.11.2016, Бюл. № 33; приоритет

24.05.2016, № 2016120100/12, (РФ) - 8 с.: ил.

40. Пат. 35790 Российская Федерация, МПК B65D88/12, F17C13/00. Цистерна-контейнер/ Лапандин В. Д., Танадай А. А., Гаевец С. П., Гуляев В.В. (РФ); заявл. 11.07.2003; опубл. 10.02.2004, Бюл. № 4; приоритет 11.07.2003, № 2003120659/20, (РФ) - 8 с.: ил.

41. Пат. 44595 Российская Федерация, МПК B60H1/32. Контейнер-термос с охлаждением/ Ворон О.А., Губарева Н.Н., Губарев Д.О., Науменко С.Н., Резников А.Г.; заявл. 03.11.2004; опубл. 27.03.2005, Бюл. № 9; приоритет 03.11.2004, № 2004131756/22, (РФ) - 5 с.: ил.

42. Пат. 132762 Российская Федерация, МПК B60P3/20, B65D88/74. Изотермический контейнер-термос / Балалаев А. Н., Мокшанов А. С.; заявл. 19.12.2012; опубл. 27.09.2013 Бюл. № 27; приоритет 19.12.2012, № 2012155385/11, (РФ) - 8 с.: ил.

43. Пат. № CH 700850 Европейское патентное ведомство, МПК B61D3/00 / Railway freight wagon has fasteners at the sub-frame for an empty container or superstructure to be attached or removed/ опубл. 29.10.2010, Бюл. № 7; приоритет 14.09.2011, № 2015189526/12 (EP) - 9 с.:

44. Пат. 1690809 Европейское патентное ведомство, МПК B61D9/00; B65D88/00; B65D88/12; B65D88/56; B66F9/18; Swap Body/; заявитель: Innofreight; опубл. 16.08.2006, Бюл. № 8; приоритет 14.12.2006, № 2015130986/12 (EP) - 10 с.: ил.

45. Пат. 2080732 Европейское патентное ведомство, МПК B66F9/12; Swap Body/; заявитель: Innofreight; опубл. 22.07.2009, Бюл. № 8; приоритет 24.12.2009, № 2015130986/12 (EP) - 10 с.:

46. Пат. 222188 Российская Федерация, МПК B61D3/18, B60P7/13/ Способ крепления контейнеров на раме платформы и устройство для его осуществления / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 29.12.2016; опубл.

10.02.2017, Бюл. № 22; приоритет 29.12.2016, № 2016152492 (РФ) - 9 с.: ил.

47. Пат. 172999 Российская Федерация, МПК B65D 88/12/ Съемный кузов закрытого типа / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 29.12.2016; опубл. 03.08.2017. Бюл. № 22; приоритет 29.12.2016, № 2016152492 (РФ) - 9 с.: ил.

48. Пат. 175966 Российская Федерация, МПК B65D 88/12 / Съемный кузов-цистерна / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 13.03.2017; опубл. 25.12.2017, Бюл. № 36; приоритет 13.03.2017, № 2017108170, (РФ) - 8 с.: ил.

49. Пат. 174473 Российская Федерация, МПК B61D 3/20, B61D 3/08, B60P 7/13. Платформа для перевозки съемных кузовов / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 30.12.2016; опубл. i6.10.2017 Бюл. № 29; приоритет 30.12.2016, № 2016152689, (РФ) - 12 с.: ил.

50. Пат. 180453 Российская Федерация, МПК B65D 88/12/ Съемный кузов для грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков / Бороненко Ю. П., Даукша А. С. (РФ); заявл. 13.03.2017; опубл. 14.06.2018. Бюл. № 17; приоритет 13.03.2017, № 2017108176 (РФ) - 10 с.: ил.

51. Положение о системе технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов, допущенных в обращение на железнодорожные пути общего пользования в международном сообщении УТВЕРЖДЕНО: Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества Протокол № 57 от «16-17» октября 2012 г. - М.: ВНИИЖТ, 2012.

52. Полнотекстовая база данных Федерального института промышленной собственности: [Электронный ресурс]. 1996-2016 URL: http://www1.fips.ru. (Дата обращения: 18.02.2017).

53. Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Приложение 14 к Соглашению о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС), ОСЖД.

54. Соколов А.М. Next generation // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: сб. тр. XI международ. науч.-технич. конф. - СПб: ПГУПС, 2016. - С.11 - 18.

55. СТО РЖД 10.002-2015 Вагоны грузовые инновационные. Правила оценки экономической эффективности. - М.: ВНИИЖТ, 2015.

56. Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах, утв. Министерством путей сообщения РФ 27 мая 2003 г. № ЦМ-943. - М.: Юртранс, 2003 - 544 с.

57. Шадур Л.А., Большегрузные восьмиосные вагоны: учебник / Л.А. Шадур, Б.С. Евстафьев, В.В. Лукин, В.И Кириллов, В.Н. Котуранов, Э.И. Ридель, Я.Ф. Гриненко, В.К. Бруякин, Р.В. Голубева, Р.С. Глазкова // М.: Транспорт. - 1968. - 288 c.

58. Шадур Л.А., / Расчет вагонов на прочность / С.В. Вершинский, Е.Н. Никольский, Л.Н. Никольский, А.А. Попов, Л.А. Шадур // М.: Машиностроение, 1971. - 432 с.

59. Шадур Л.А., Вагоны: Конструкция, теория и расчет / Л.А. Шадур, Челноков, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский, П.Г. Проскурнев, В.Н. Котуранов и др.; под ред. Л.А. Шадура. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт.

60. Шпур Г., Краузе Ф. Автоматизированное проектирование в машиностроении / Г. Шпур, Ф. Краузе. // Пер. с нем. Г.Д. Волковой и др.; Под ред. Ю.М. - М.: Мир, 1991. - 648 с.

61. Шуркина В. С., Краткий автомобильный справочник / В. С. Шуркина, И. Д. Тузовский // М.: Транспорт. - 1979. - 464 c.

62. Экономическое регулирование и конкурентоспособность перевозок. - М.: ЦНТБ МПС РФ «Железнодорожный транспорт», 1994. - 132 с.

63. Pat Kentner, The Car & Locomotive Cyclopedia / Pat Kentner, Brian Brundige, J. Craig Thorpe, John Winfield, William W. Kratville, Laura J. O'connor // Hardcover, 1136 Pages, Published - 1997.

64. Homepage of Innofreight: Logistics solutions: from the idea itself to its implementation and much beyond that: [Электронный ресурс]. 2016 URL: http://www.innofreight.com/de/index.php. (Дата обращения: 20.05.2016).

65. Laude Smart Intermodal: [Электронный ресурс]. - режим доступа http: //www.laude.pl/pl/kat_ 1,8_O_firmie.html.

66. SECU-Box for Better utilization of Load Capacity. Advantage Environment: [Электронный ресурс]. 2009 URL: http://advantage-environment.com. (Дата обращения: 25.03.2016).

67. The Professional Two-Monthly Magazine of Rail Transport Worldwide «Railvolution», Volume 17, № 5/17 - 66 p.

68. The Professional Two-Monthly Magazine of Rail Transport Worldwide «Railvolution», Volume 16, № 6/16 - 74 p.

69. UIC CODE 592-4. Swap bodies for grab handling and spreader gripping. Technical conditions. Intr. - 2007-05-03 - Paris-France - 44 p.

70. OPERATING CONCEPTS INNOWAGGON Specific construction of 2 x 4-axled flat wagon Type: Sggrrs, page 10 of 168.

71. WASCOSA's flex freight system. Edition. Switzerland: [Электронный ресурс]. 2012 URL: http://www.wascosa.ch/data/uploads/pdf. (Дата обращения: 19.03.2015).