Залізничні ваги: особливості, розміщення та встановлення

Для правильної експлуатації рухомого складу, організації руху та для комерційних розрахунків велике значення має облік перевезених залізницею вантажів. Також він важливий в металургії, де вага доставляється прямо до доменових і мартенівських печей в залізничних вагонетках сировини відіграє значиму роль у технологічному процесі, і для внутрішньозаводського транспорту. Щоб забезпечити такий облік, і потрібні залізничні ваги.

Класифікація залізничних терезів

За допомогою залізничних терезів зважуються порожні і навантажені вагони, а отже, як різність цих величин визначається і маса вантажу, що перевозиться.

Перші ваги для зважування вагонів були механічні, в тому числі важелі, засновані на механізмі балансування. Потім з'явилися електромеханічні пристрої, що перетворюють механічний вплив сили тяжкості в електричний сигнал. До цього різновиду терезів належать і тензометричні ваги.

Сьогодні за допомогою залізничних терезів можна зважувати вагони, окремо стоять у статиці і в русі без розчеплення складу, тобто в динаміці. Автоматика сучасних виважувальних пристроїв розпізнає локомотиви, ідентифікує тип вагона, визначає нерівномірність його завантаження і напрямок руху.

Ваги вагонні залізничні бувають фундаментні і безфундаментні, для зважування в статиці і динаміці.

Статичне зважування

Зі статичного зважування починалися залізничні ваги. Зважування залізничного складу в статиці відбувається дуже повільно. Склад розчеплюється, і вагони один за одним подаються на ваги, зважуються із зупинкою на платформі, їх маса фіксується, потім склад формується і відправляється. Дорога і власники вантажів несуть колосальні втрати через простої.

Ця проблема постала особливо гостро з розвитком мережі залізниць і збільшенням вантажопотоків. Її спробували вирішити за допомогою тих самих статичних терезів, якими залізничний склад переміщувався дуже повільно, зі швидкістю 3 км/год. Була навіть розроблена спеціальна сигнальна система, яка допомагала машиністу цю швидкість витримувати. Час простоїв трохи скоротився, але процес зважування при цьому був досить складним, а похибка - високою, більше 1%.

Динамічне зважування

Для зважування рухомого складу використовуються автоматичні залізничні ваги. Зважування в динаміці, треба сказати, напрямок ваговимірювання перспективний, і не тільки на залізниці.

Процес полягає у визначенні за частки секунди маси вагона, що проходить по вантажопідйомній платформі, її реєстрації та передачі на керуючий комп'ютер або автоматизовану систему управління перевезеннями.

У процесі зважування визначаються типи вагонів, оскільки при поосному зважуванні важлива маса осей кожного вагона, і правильність завантаження, розпізнаються локомотиви, оскільки вони не зважуються.

Розпізнавання рухомого складу засноване на визначенні їх міжосевих і міжбазових відстаней.

Найбільш вразливим вузлом у системі зважування є подорожні сигналізатори, що видають сигнал у момент проходження над ними реборди колеса або осі вагона. До надійності цих пристроїв пред'являються дуже високі вимоги, а працюють вони у важких умовах, як експлуатаційних, так і кліматичних.

Вантажоприймальна платформа

Залізничні ваги для зважування вагонів відрізняються різноманіттям конструктивних рішень, але загальним для них є наявність однієї або декількох вантажоприймальних платформ. По них проходить вагон при зважуванні, і вертикальні сили, які на них діють, передаються на перетворювачі.

При прокатуванні вагона діють на платформу не тільки вертикальні сили, а й поздовжні, які створюють певні похибки при зважуванні. Щоб зменшити їх вплив, до складу вантажоприймальної платформи входять різні механічні та електронні пристрої. Це можуть бути обмежувальні упори, розтягуючі струнки, перехідні містки; силовимірювальні перетворювачі, що перетворюють силу на певний електричний сигнал; подорожні керуючі пристрої.

Електронні прилади, що керують процесом зважування, обробляють сигнал з перетворювача і видають результат на комп'ютер і для візуального відліку на табло. Комп'ютер за допомогою спеціального програмного забезпечення обробляє результати зважування і формує звіт.

Типи вантажоприймальних пристроїв

Ваги вагонні залізничні містять і механічні ваговимірювальні пристрої. Вони бувають двох типів:

- старі добрі важелі пристрої, в яких через підсумовуючі важелі навантаження сприймається одним силовимірювачем;

- безричажні пристрої з чотирма і більше силовимірювачами, на яких розташовується вантажоприймальна платформа.

Важелі - надійні, стабільні, досить просто регулюються за методикою для всіх видів важелів. Але великогабаритні важелі, по-перше, виготовляються за спеціальною технологією тільки на підприємствах з високим рівнем виробництва. А по-друге, для їхньої роботи потрібен дорогий спеціальний фундамент.

Безричажні пристрої в конструктивному виконанні прості. Їх можна виготовити в невеликих майстернях, та й фундамент може бути значно меншим.

Силовимірювачі залізничних терезів

Сьогодні вагонні залізничні ваги динамічні виготовляються з тензорезисторними або вібраційно-частотними перетворювачами в якості силовимірювачів.

Вібраційно-частотні перетворювачі з простотою ліній зв'язку та обробки вихідних сигналів, помехостійкістю, відсутністю втрат інформації, яке виключає додаткові похибки, переважно у вагах з важелевим пристроєм. Обсяг вторинної апаратури при цьому такий же, як при використанні тензорезисторів. Він значно зростає, якщо ці перетворювачі використовуються у вагах з безричним вантажоприймальним пристроєм, так як їх потрібно встановлювати чотири або більше і їх сигнали проходять автономно по різних каналах, а окремо отримані характеристики підсумовуються.

З тензорезисторами силовимірювальні перетворювачі з'єднуються паралельно або послідовно, а обробляється один загальний сигнал.

Всі пристрої монтуються в приямці фундаменту, на якому розташовуються залізничні ваги. На бетонну ж основу укладаються і рейки підвідних шляхів, щоб знизити вертикальні коливання складу в зоні зважування. У спеціальному приміщенні поруч з вантажоприймальною платформою встановлюють вторинну електронну апаратуру і комп'ютер.

Точність зважування

Ваги залізничні для зважування вантажних вагонів повинні забезпечувати точність зважування, що відповідає встановленим нормам, яких на сьогодні існує чотири: 0,1; 0,2; 0,5 і 1% від маси вантажу.

При статичному зважуванні на важелях виконуються лише дві останні норми точності. При зважуванні в динаміці на похибку пристрою накладається вплив автозчеплення, прискорення, способу зважування.

Практика показала, що норма точності 1% забезпечується для маси вантажу в кожному вагоні складу, 0,5% - для рухомих за інерцією розчеплених вагонів і сумарної маси складу, 0,1% - якщо в складі зчеплені не більше 20 вагонів.

Способи зважування на залізничних вагах

Вагонні залізничні ваги динамічні розрізняються за способом зважування. Його вибирають виходячи з декількох умов:

- необхідна точність зважування і пов'язана з нею максимальна швидкість руху складу;

- капітальні витрати на встановлення ваговимірювальної системи.

Повагонне зважування виконується на довгій платформі, на якій поміщається весь вагон. Такий спосіб зручний у тих випадках, коли весь рухомий склад складається з однакових вагонів.

При потележному зважуванні окремо зважується кожен візок вагона, їх маси запам'ятовуються і підсумовуються вимірювальним пристроєм, а підсумок вноситься в комп'ютер.

При поосному зважуванні зважуються і підсумовуються маси всіх осей з виведенням підсумку на табло і передачею в комп'ютер.

Переваги і недоліки способів

Всі способи зважування мають свої переваги і недоліки. Повагонний метод найточніший, але платформа повинна бути довгою, і можна зважувати тільки склад, зчеплений з вагонів одного типу, точніше однакової довжини. Навантаження при цьому методі вимірюється в межах від 80 до 160 тонн.

Потележечное взвешивание на одних весах возможно для большинства типов вагонов, но и для этого способа нужна достаточно длинная платформа. Навантаження на залізничні ваги при цьому змінюється в діапазоні від 40 тонн, якщо зважується чотириосний вагон, до 80 тонн, якщо вагон восьмиосний.

Для поосного методу зважування потрібна невелика платформа. Оскільки відстань між осями вагонів різних типів однакова, то і зважувати на одних вагах можна весь парк. Максимальне навантаження в цьому випадку становить 20 тонн.

Мінусом поосного зважування є висока ймовірність перерозподілу навантаження на осі. Знизити вплив цього фактору на достовірність і точність вимірювань можна, вибираючи більш жорсткі шляхи і більш ретельно укладаючи їх. У такому випадку поосне зважування виявляється найбільш вигідним як за витратами на встановлення, так і з обслуговування різних типів вагонів.

Встановлення залізничних терезів

Спосіб монтажу вагів залежить від їх типу. Наприклад, існують портативні залізничні ваги (фото див. нижче), які встановлюються з внутрішнього боку між рейками і зважують послідовно кожну вісь.

Ваги можуть встановлюватися на фундаменті і без нього. У різних типах терезів тензометричні датчики можуть вбудовуватися в рейки, в шпали або між ними.

Вибравши тип терезів, потрібно визначитися з місцем їх встановлення. По-перше, користуватися пристроєм має бути зручно. По-друге, ухил може бути не більше 1:2000, а прямолінійна ділянка - не менше трьох довжин вагона (фахівці радять по 15 метрів з обох сторін зважуваного вагона).

Перед монтажем потрібно з'ясувати, наскільки близько до поверхні підходять ґрунтові води і чи є в цій зоні підземні інженерні мережі, чи не збирається в ній дощова і тала вода.

Інструкція виробника містить досить докладні інструкції з монтажу, включаючи креслення бетонної основи і необхідні закладні елементи для фундаментної установки терезів.

При монтажі повинні бути витримані зазори між рейками вантажоприймача і основними.

Згідно з ГОСТ Р 53228-2008 повірка залізничних терезів для визначення похибки вимірювань повинна проводитися щорічно.

Ремонт залізничних терезів

При тривалій або неправильній експлуатації вагонних терезів можуть виникати механічні поломки елементів конструкції, несправності в електричному ланцюгу або збої в роботі програмного забезпечення.

Для усунення цих проблем потрібні різні фахівці, тому купувати вимірювальне обладнання краще в спеціалізованих компаніях, що мають ліцензію на ремонт терезів, які в подальшому можуть здійснювати ремонтні роботи, заміну вийшли з ладу деталей і вузлів і повірку.

Підбиваючи підсумки, можна сказати, що потрібно вибирати залізничні ваги, по-перше, за необхідною точністю; по-друге, за умовами експлуатації; по-третє, за фінансовими можливостями. І настільки ж прискіпливо слід вибирати компанію, в якій це обладнання буде купуватися. Низька стартова вартість може призвести до серйозних проблем в експлуатації та обслуговуванні терезів, які зрештою спричинять додаткові витрати.

Умови експлуатації - це не тільки кількість перевезених вантажів на добу. Це і наявність електрики, адже вона є не у всіх регіонах, а тензометричні датчики без неї працювати не можуть. У низьких температурах районів Крайньої Півночі краще і точніше працюють механічні силовимірювальні датчики.