Анализ требований к конструкции новых длиннобазных платформ для перевозки контейнеров и первые результаты их внедрения
Анализ требований к конструкции новых длиннобазных платформ для перевозки контейнеров и первые результаты их внедрения
Транспортировка контейнеров - наиболее динамично развивающийся сектор железнодорожных перевозок. В России стабильный рост объемов контейнерных перевозок по железной дороге наблюдается с 1995 года. Если в 1997-м в контейнерах перевозилось 7,2 млн т грузов, то в 2005 году - уже 20,8 млн т. А к 2010 году прогнозируется увеличение объемов перевозок до 30 млн т [3].
Данный процесс сопровождается появлением транспортных компаний, специализирующихся на перевозке контейнеров. На сегодняшний день наиболее крупными из них являются ОАО «ТрансКонтейнер», ООО «Модуль», группа компаний «Евросиб» и ЗАО «Северстальтранс». Преобразованный из филиала ОАО «РЖД» «ТрансКонтейнер» управляет парком из 23 тыс. контейнерных платформ и 177 тыс. контейнеров. Инвестиционная привлекательность рынка контейнерных перевозок инициирует появление новых специализированных компаний. Образованное в 2004 году ОАО «Русская тройка» уже через год имело парк в 420 платформ, а к концу 2006 года планировала расширить его до 1250 единиц.
Рост объемов железнодорожных контейнерных перевозок, конкуренция со стороны автомобильных перевозчиков и требования грузовладельцев по сокращению времени доставки груза создают предпосылки для поиска новых путей организации перевозок. Одним из них является организация маршрутных контейнерных поездов. В настоящее время контейнерные поезда осуществляют перевозки по направлениям Москва - Находка, Находка - Таганрог, Санкт- Петербург - Москва и др.
Постоянно увеличивающиеся экспортно-импортные и транзитные грузопотоки привели к изменению в структуре перевозимых крупнотоннажных контейнеров. Если в 1990-е годы основной объем составляли 20-футовые контейнеры, то в настоящее время 60-65% объема перевозок обеспечивают 40-футовые. На их долю приходится 90% российского импорта и 20-25% экспорта. В то же время основной парк специализированных контейнерных платформ в России - это 60-футовые. В результате как минимум в 50% случаев платформа загружается не полностью.
В парке ОАО «РЖД» простаивает большое количество универсальных платформ с погрузочной длиной 40 футов. Была предпринята попытка их модернизации для перевозки крупнотоннажных контейнеров, однако такое использование оказалось экономически невыгодным из-за низкой производительности платформы. Техническая сложность переоборудования обуславливалась первоначальным назначением платформы для перевозки тяжелой спецтехники и в связи с этим - отсутствием конструктивных элементов для восприятия сосредоточенных ударных нагрузок от упоров крепления контейнеров.
Поэтому уже к 2004 году актуальной стала задача создания вагона-платформы для эксплуатации в парке контейнерной компании, предназначенной для перевозки двух 40-футовых контейнеров. Такая платформа является наиболее востребованным типом грузового вагона на рынке подвижного состава. В зависимости от потребностей компаний-перевозчиков и с учетом условий эксплуатации определяют следующие требования к вновь создаваемым платформам. Основное назначение вагона - перевозка двух 40-футовых контейнеров. Возможна транспортировка до четырех 20-футовых с учетом того, что средняя масса брутто составит около 16 т, а часть контейнеров будет возвращаться в порожнем состоянии. Габарит вагона должен соответствовать стандарту 02-ВМ для возможности использования на железных дорогах сети 1520 мм и в перспективе - на железных дорогах ОСЖД. При этом габарит погрузки должен быть обеспечен не только для контейнера высотой 2,44 м, но и для 2,59 м.
Погрузочная длина такой платформы будет составлять около 24,5 м, база вагона - около 19 м. При такой длине должна быть обеспечена не только прочность, но и жесткость конструкции. При недостаточной жесткости рамы статические и динамические прогибы могут привести к выходу вагона из габарита и касанию пути и строений. Особое внимание должно быть уделено возможным резонансным колебаниям конструкции длиннобазной платформы. Главная задача, которая стоит перед создателем каждого вагона, - найти компромисс между требуемой грузоподъемностью с одной стороны и прочностью и жесткостью с другой.
Еще одной эксплуатационной особенностью контейнерной платформы является неравномерная нагрузка на тележки при погрузке контейнеров разной массы брутто. Для обеспечения эффективности торможения и в целях избежания юза колеса необходимо применение раздельного привода тормозов на каждую тележку с автоматической регулировкой силы нажатия в зависимости от нагрузки.
Вагоностроительные заводы России и Украины, проанализировав потребности рынка, уже разработали и поставили на производство ряд моделей платформ с погрузочной длиной 80 футов. В начале 2006 года АО «Крюковский вагоностроительный завод» начал выпуск платформы модели 13-7024, предназначенной для перевозки двух 40-футовых или четырех 20-футовых контейнеров (рис. 1). Грузоподъемность вагона 71,5 т, масса тары 22 т. В основных элементах рамы использована сталь с повышенным классом прочности. Длина вагона по осям сцепления автосцепок 25,62 м, база 18,5 м.
Рис. 1. Платформа модели 13-7024
Кемеровский филиал ОАО «Алтайвагон» поставил на производство 80-футовую платформу для перевозки крупнотоннажных контейнеров модели 13-2118 (рис. 2). Грузоподъемность вагона 70 т, масса тары 24 т. Рама платформы оригинальной конструкции: без хребтовой балки с несущими боковыми балками. Длина вагона по осям сцепления автосцепок 26,22 м, база 19,0 м.
Рис. 2. Платформа модели 13-2118
Энгельсский завод транспортного машиностроения ОАО «Трансмаш» производит платформу для перевозки крупнотоннажных контейнеров модели 13-9751 (рис. 3). Грузоподъемность вагона 69 т масса тары 27 т. Длина вагона по осям сцепления автосцепок 25,62 м, база 19,3 м.
Рис. 3. Платформа модели 13-9751
ОАО «Рузхиммаш» с 2005 года выпускает платформу модели 13-1281 (рис. 4) грузоподъемностью 69 т, массой тары 25 т, длиной по осям сцепления автосцепок 25,72 м, базой 19,7 м. Рама платформы, изготовленная с использованием катаных профилей и сварных конструкций, сочетает высокую жесткость и прочность с низкой трудоемкостью изготовления.
Многофункциональная платформа (МФП) разработана совместно МИИТом и ОАО «Абаканвагонмаш». Она может перевозить контейнеры и трубы большого диаметра. Принципиально новая схема несущей рамы позволяет существенно снизить прогиб данной длинномерной платформы.
Рис. 4. Платформа модели 13-1281
ОАО «БМЗ» разработана платформа модели 13-3124 (рис. 5) для перевозки двух 40-футовых контейнеров с погрузкой в два яруса. Грузоподъемность платформы 73 т, масса тары 27 т. Несущая рама в средней части выполнена с пониженным уровнем пола и оборудована несущими бортами. Длина вагона но осям сцепления автосцепок 20,22 м, база 16,0 м. Платформа может быть эффективно использована после проведения на сети комплекса мероприятий по увеличению габарита приближения строения в районе верхнего контейнера.
Рис. 5. Платформа модели 13-3124
В парке «Русская тройка», одного из самых динамично развивающихся перевозчиков контейнеров, наиболее широкое применение нашли 80-футовые платформы. В настоящее время вагонами этого типа осуществляется 85% перевозок компании. «Русская тройка» эксплуатирует платформы модели 13-1281, разработанные заводом «Рузхиммаш» Вагоностроительной компании Мордовии совместно с Инженерным центром Объединения вагоностроителей. Платформа отличается от вагонов-аналогов жесткой рамой с мощной хребтовой балкой, высокой для такого типа платформ грузоподъемностью, применением раздельного привода тормозов на каждую тележку с изменяемой в зависимости от нагрузки силой нажатия.
Уже более года платформы используются на нескольких маршрутах, включая направления Москва - Находка и Находка - Таганрог. Опыт эксплуатации 385 платформ подтвердил соответствие их технических характеристик условиям перевозки и погрузки контейнеров, а также удобство обслуживания и высокую надежность конструкции.
В то же время появление на сети ОАО «РЖД» нового типа вагона требует некоторого времени на адаптацию инфраструктуры к его эксплуатации. Существующая система эксплуатации не в полной мере готова к ремонту и обслуживанию системы раздельного торможения вагонов. Необходимо проведение комплекса мероприятий на сети для обеспечения обслуживания нового типа тормозной системы.
Технический уровень вагона во многом определяется нормативными требованиями к его конструкции. При проектировании длиннобазной контейнерной платформы разработчики столкнулись с тем, что ряд нормативных требований не учитывает специфики таких вагонов. Это выдвигает необходимость усовершенствовать нормативную базу в части расчетных нагрузок при установке 20- и 40-футовых контейнеров, а также нормирования параметров жесткости и частот собственных колебаний с учетом опыта проектирования, испытаний и эксплуатации длиннобазных платформ.
Получение максимально возможной грузоподъемности является основным критерием при разработке конструкции рамы длиннобазной платформы. При этом выигрыш в массе дает применение сталей повышенного класса прочности. Однако, как показывает опыт, использование новых марок сталей с улучшенными механическими характеристиками создает ряд проблем по усталостной прочности соединений основных несущих элементов. Необходимо исследование и нормирование параметров усталостной прочности для элементов конструкции, являющихся типовыми.
В части эксплуатации требуется некоторое переосмысление подхода к платформе как к многоцелевому вагону. Для получения наибольшего экономического эффекта от применения 80-футовых платформ их нужно использовать для перевозки 40-футовых контейнеров. Для перевозки 20-футовых больше подходят легкие 60-футовые платформы. Наиболее перспективным направлением является развитие сбалансированного парка, состоящего из платформ для перевозки 20-футовых контейнеров и платформ для 40-футовых контейнеров. Соотношение типов платформ может быть получено путем анализа статистики погрузок на характерных направлениях перевозок со стабильным распределением типажа контейнеров индивидуально для каждого перевозчика.
При вводе в эксплуатацию новых платформ все перевозчики столкнулись с необходимостью разработки временных технических условий на погрузку контейнеров. Поэтому актуальной становится задача внесения схем погрузки 80- футовой платформы в ТУ «Размещение и крепление грузов в вагонах и контейнерах».
Несмотря на некоторые сложности, как правило сопровождающие появление нового типа подвижного состава, 80-футовая платформа прочно вошла в число вагонов, эксплуатирующихся на магистральных путях стран СНГ, Латвии, Литвы и Эстонии. Серийно выпускаются несколько моделей 80-футовых контейнерных платформ. В результате Российские железные дороги получили новый тип вагона, который позволит им не только быть конкурентоспособными на рынке внутренних перевозок, но и привлекать международные грузопотоки.
В представленной статье рассмотрена динамика железнодорожных перевозок крупнотоннажных контейнеров. Выполнен анализ требований грузоперевозчиков к современным контейнерным платформам. Дан обзор новых вагонов-платформ для перевозки двух 40-футовых контейнеров. Проанализирован годовой опыт эксплуатации нового типа вагонов в парке компаний - перевозчиков контейнеров. Рассмотрен процесс адаптации системы перевозок к новому типу вагонов. Обозначены направления развития нормативной базы, обеспечивающие повышение технического уровня вновь создаваемых вагонов-платформ.
Литература
1. Алексеева, Ю. Новые фитинговые платформы выходят на рынок // Машины.Оборудование.Материалы: прилож. к журн. «РЖД-Партнер». - 2006. -№ 1.-С. 18-20.
2. Конструирование и расчет вагонов. - М.: Машиностроение, 2000. - 731 с.
3. Меркушева, В. Контейнерный рай не за горами? // РЖД-Партнер. - 2004.-№9. - С. 152-158.
4. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М.: ГосНИИВ- ВНИИЖТ, 1996.-317 с.
5. РД 24.050.37-95 Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. - М.: ГосНИИВ, 1995. - 86 с.
