Введение к работе
Актуальность проблемы. Несмотря на устойчивый рост объемов перевозок грузов железнодорожным транспортом, нарастает конкуренция между железнодорожным и автомобильным транспортом особенно при перевозках грузов в транспортных пакетах.
Для сохранения темпов роста перевозок таких грузов необходимо сохранять имеющихся клиентов и привлекать новых. Это может быть достигнуто повышением качества предоставляемых железнодорожным транспортом услуг, что напрямую связано с обеспечением максимальной сохранности груза как от несанкционированного доступа, так и от механических повреждений.
Перевозка транспортных пакетов железнодорожным транспортом осуществляется, как правило, в крытых универсальных вагонах. При перевозке груза по железной дороге, в том числе в крытых вагонах, груз подвергается значительным динамическим воздействиям, величина которых может достигать 4g и более. В результате воздействия динамических нагрузок транспортные пакеты могут смещаться и опрокидываться. При этом может нарушаться целостность транспортного пакета, груз может получать механические повреждения. Для обеспечения механической сохранности транспортных пакетов важно правильно закрепить груз в вагоне.
В зависимости от схемы размещения транспортных пакетов в крытом вагоне, свойств самого пакета, для их крепления применяются различные средства и способы. Как показал анализ, наиболее часто применяемым и наиболее универсальным является способ крепления распорной объемной конструкцией.
Для обеспечения механической сохранности большое значение приобретает использование наиболее совершенных методик расчета распорных элементов крепления транспортных пакетов в крытом вагоне.
Существующая методика главы 1 Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах (ТУ) не совершенна, в ней имеются неточности, а именно: методика не отражает особенности перевозки штабельных грузов. При любом количестве ярусов груз рассчитывается как монолит, что влечет за собой получение неточного значения усилий в распорных элементах крепления по ярусам и приводит либо к избыточному креплению, либо к недостаточности крепления; не учитываются де-формативные свойства самих грузов.
Для осуществления перевозки транспортных пакетов в крытом вагоне грузоотправителем разрабатывается эскиз, который не предполагает расчет крепления, а основывается только на требованиях главы 11 ТУ. Поэтому особенно важно, чтобы у грузоотправителя была возможность правильного выбора параметров крепления при разработке эскиза.
Изложенное свидетельствует о необходимости дополнения и уточнения существующей методики расчета средств крепления применительно к грузам в транспортных пакетах при перевозке их в крытых вагонах.
Эта проблема является также актуальной и потому, что наибольшее количество таких погрузок происходит на местах необщего пользования, где не всегда имеется возможность осуществить должный контроль со стороны работников железной дороги.
Неправильное крепление груза или отсутствие крепления приводят к развалу груза и его повреждению.
Целью диссертации является разработка методики определения нагрузок в распорных элементах крепления транспортных пакетов в крытых вагонах для каждого яруса при многоярусной погрузке с целью обеспечения безопасности движения, сохранности груза и подвижного состава с учетом различных факторов, воздействующих на груз и крепление при соударении вагонов.
Для достижения поставленной в диссертационной работе цели были решены следующие задачи:
дан обзор существующих способов размещения и крепления транспортных пакетов в крытых вагонах, произведен анализ типов и особенностей конструкций крытых вагонов, рассмотрены типы транспотрных пакетов по способности воспринимать и передавать динамические нагрузки;
выполнен анализ факторов и выявлены среди них наиболее влияющие на работоспособность крепления транспортных пакетов в крытых вагонах;
составлена математическая модель системы «груз-крепление-вагон» с использованием современных положений теоретической механики, сопротивления материалов и теории колебаний, проведены теоретические исследования уровня нагружения распорных элементов крепления;
проведена оценка достоверности разработанной математической модели на основании данных лабораторных исследований и натурных испытаний;
разработана методика и предложены нормативы усилий в распорных элементах крепления транспортных пакетов по ярусам на основании расчетных данных с учетом результатов натурных испытаний в сходных условиях.
Методика исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов теории колебаний, математического моделирования процессов взаимодействия груза в транспортных пакетах в системе «груз-крепление-вагон» на основе положений теоретической механики, сопротивления материалов.
Вычислительные эксперименты и визуализация результатов по математической модели проводились в современной среде MATLAB.
Лабораторные исследования процессов взаимодействия транспортных
пакетов с креплением при воздействии динамических нагрузок выполнены на лабораторном стенде. Разработка лабораторного стенда проведена с использованием теории подобия и размерностей. Научную новизну представляют:
комплексное исследование проблем крепления транспортных пакетов с учетом конструктивных особенностей новых типов подвижного состава в условиях интенсификации перевозочного процесса;
математическая модель системы «груз-крепление-вагон» применительно к условиям перевозки в крытом вагоне;
классификация транспортных пакетов в зависимости от жесткости пакета и способа передачи нагрузки между пакетами и способов крепления транспортных пакетов в крытых вагонах;
физическая модель для проведения исследований процессов в системе «груз-крепление-вагон» применительно к крытому вагону.
Практическую ценность работы представляют:
- разработанные нормативы для расчета усилий в распорных элемен
тах крепления транспортных пакетов в крытых вагонах в условиях интен
сификации перевозочного процесса. Данные нормативы одобрены ЦМ
МПС и включены в действующую редакцию 2003 года Технических усло
вий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах, глава 11 и
используются при составлении эскизов размещения и крепления грузов в
транспортных пакетах в крытых вагонах для перевозки по сети железных
дорог;
- могут быть использованы при проектировании многооборотных
средств крепления транспортных пакетов в крытых вагонах и оказаться
полезными при проектировании новых моделей крытых вагонов.
Реализация результатов работы. Разработанные с участием автора диссертации нормативы одобрены ЦМ МПС и включены в действующую
редакцию ТУ 2003 года, глава 11.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на:
- Сетевом семинаре по обеспечению безопасности движения поездов
в хозяйстве коммерческой работы в сфере грузовых перевозок (г. Магни
тогорск, Южно-Уральская железная дорога, 2005 г.);
-Сетевом семинаре по обеспечению безопасности движения поездов в хозяйстве коммерческой работы в сфере грузовых перевозок (г. Сочи, Северо-Кавказская железная дорога, 2007 г.);
- УШ научно-практической конференции "Безопасность движения
поездов" (г. Москва, МИИТ, 2007 г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 9 работах, в том числе 2 работы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 105 наименований, содержит 139 страниц основного текста, 39 рисунков и 4 приложения на 11 страницах.
