Как выбрать вагонные весы?


Техническая литература

О.В.Шубин,  к. т.н.,  ЗАО  "КЕМЕК ИНЖИНИРИНГ",  г.Москва
С.А.Павлов,  к. т.н.,   ФГУП  "ВНИИМС"

История создания вагонных весов насчитывает более 100 лет. Специфика взвешивания вагона, перемещаемого по рельсам, оказалась весьма "плодородной" для конструкторов, которые создали целый ряд разнообразных, и весьма хитроумных технических решений взвешивающих устройств.
Такого обилия предложенных принципов действия для другого типа весов вы не найдете:

Механические (рычажные), пневматические, гидравлические, электромеханические (гибридные), оптические и тензометрические вагонные весы.

На современном мировом рынке вагонных весов наибольшее распространение получили три основных типа тензометрических весов - Весы платформенные, весы "датчик-шпала" и "датчик-рельс"
Как выбрать нужные?

Прежде чем ответить на поставленный вопрос, рассмотрим конструктивные особенности.

I) Вагонные весы платформенные.

Платформенные или мостовые тензометрические вагонные весы являются прямыми "наследниками" рычажных механических весов. В этих весах грузоприемная платформа - "мост" устанавливается на тензометрические датчики (Рис.1).

Для обеспечения точности в широком температурном диапазоне применяют датчики со сферическими опорными поверхностями, которые обеспечивают "самоцентрирование" грузоприемной платформы. Платформенные (мостовые) вагонные весы применяют для статического взвешивания вагонов, взвешивания в движении в диапазоне скоростей до 15 км/час, а также для построения универсальных вагонных весов, которые позволяют взвешивать как в режиме статического взвешивания, так и в режиме взвешивания в движении.  

 

 

 

 

 

II) Вагонные весы "датчик-шпала"

Первые конструкторские разработки были сделаны в 60-х годах XX столетия, но удачные промышленные образцы появились сравнительно недавно - в начале XXI столетия (Рис.2)

Весы "датчик-шпала" это устройство взвешивания без грузоприемной платформы. Рельсы устанавливаются на специальные весовые опоры. Весы применяют в основном для взвешивания в движении в диапазоне скоростей до 60 км/час, но эта конструкция может быть с успехом применена и для статического взвешивания вагонов.

 

 

 

 

 

III) Вагонные весы "датчик-рельс"

Весы "датчик-рельс" это преобразование участка железнодорожного рельса в двухопорный датчик силы. Первоначально эти весы была сконструированы Джеком Калдикоттом (Jack Caldicott) сотрудника компании Weightronix и установлены на медных рудниках Чили (Рис.3).

Весы "датчик-рельс" применяют в основном для взвешивания в движении в диапазоне скоростей до 60 км/час. Использование этих весов для статического взвешивания весьма проблематично, т.к. "весовые участки" рельса очень короткие и установить колеса вагонов над ним сложно, а при взвешивании вагонов с разной базой и практически невозможно.

Мы кратко рассмотрели наиболее часто применяемые конструкции вагонных весов, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, и имеет свою нишу применения. Ниже приведены рекомендации использования этих конструкций в разных приложениях.

 

 

 

Фундаментное основание

Часто в рекламной продукции встречается термин - "бесфундаментные весы". Как показывает практика эксплуатации, весы без фундамента не могут долго сохранять свои метрологические характеристики и требуют дополнительных затрат на ремонт и внеочередную поверку. Это обусловлено проседанием шпал при интенсивном движении и пучением грунта в осеннее-весенние периоды.

Многие авторы подобной "рекламы" говоря об отсутствии бетонного фундамента умалчивают о необходимости устройства, как минимум, гравийного основания с послойным уплотнением, что . Строго говоря, отсутствие фундамента допустимо только в случае, если в месте установки - скальный грунт, либо иной, эквивалентный.

В условиях России основная масса железнодорожных путей проходит по заболоченным участкам. Поэтому строительство фундамента абсолютно необходимо для надежной и точной работы весов.

Определение массы вагонов в режиме статического взвешивания

Наиболее точными являются платформенные весы для статического взвешивания. Например, на весах с НИВ - 100 т, 150 т и 200 т, цепа поверочного деления может быть равна 20 кг, 50 кг, 100 кг и 200кг. Таким образом, наиболее точные вагонные весы могут иметь до 5000 поверочных делений. Наиболее высокие метрологические характеристики таких весов реализуются в эксплуатации только при взвешивании расцепленных вагонов. Точность весов "датчик-шпала" при определении массы в режиме статического взвешивания на сегодняшний день несколько хуже, чем у платформенных весов и не превышает 3000 поверочных делений.

Расцепка вагонов сопряжена с большими временными затратами и многие предприятия предпочитают взвешивать вагоны в сцепленном состоянии. В этом случае, из-за влияния сцепок, снижается точность взвешивания.

Для определения массы вагонов без расцепки на весах для статического взвешивания требуется аттестация методики выполнения измерений массы вагонов.

При взвешивании сцепленных/расцепленных вагонов часто применяют 2-х платформенные весы. В этом случае каждая тележка вагона устанавливается на "свою" платформу. Такие весы можно использовать для взвешивания вагонов с небольшим разбросом геометрических размеров. При большом разбросе нужны весы с двумя или тремя независимыми весовыми платформами. Это может быть необходимо для обеспечения повагонного взвешивания, а также для исключения заезда осей "соседних" вагонов при взвешивании сцепленных вагонов (Рис.4).

Определение массы вагонов в режиме взвешивания в движении

При большом грузопотоке и невысокой стоимости взвешиваемых материалов целесообразно использование вагонных весов, предназначенных для взвешивания вагонов в движении. В движении вагон можно взвесить поосно, потеле-жечно или повагонно (на полной длине).

С каждым годом поосное взвешивание применяется все реже, как не имеющее преимуществ.

Потележечное взвешивание, в основном применяется для взвешивания сыпучих и жидких грузов с вязкостью не менее 59 мм2/с (Рис.5).

Повагонное взвешивание является наиболее точным и удобным в эксплуатации. Весы, обеспечивающие повагонное взвешивание также могут быть использованы и для определения массы вагонов с жидкими грузами с вязкостью менее 59 мм2/с в движении. Рисунок 4 служит хорошей иллюстрацией повагонного взвешивания в движении.

Кроме перечисленных выше, может применяться "смешанное" взвешивание на универсальных весах. То есть, на одних и тех же весах осуществляется и статическое взвешивание и взвешивание в движении, потележечное для одних моделей вагонов и повагонное для других,

Выводы:

  • При необходимости взвешивания разнородных грузов как по вязкости (менее 59 мм2/с), стоимости и т.д. целесообразно использование универсальных платформенных вагонных весов, у которых имеется режим статического взвешивания вагона в целом, и режим повагонного взвешивания в движении.
  • При взвешивании в движении со скоростью до 10-15 км/ч малоценных грузов и грузов с вязкостью не менее 59 мм2/с можно использовать весы для потележечного взвешивания. В качестве таких весов можно использовать любые из вышеуказанных конструкций.
  • Если необходимо взвешивать вагоны на более высоких скоростях, то для этого можно использовать весы "датчик-рельс" или "датчик-шпала" с установкой бесстыкового рельса. При увеличении скорости движения по весам класс точности весов может быть хуже 2,0 по ГОСТ 30414-96.
  • При необходимости определения осевых нагрузок вагона могут использоваться все три конструкции весов, при наличии соответствующего программного обеспечения.
  • Одной из задач безопасности эксплуатации железных дорог является определение положения проекции центра масс вагона на горизонтальную плоскость. Для этого можно использовать весы "датчик-рельс" или "датчик-шпала", оснащенные соответствующим программным обеспечением. Одновременно с этим также решается задача, приведенная в п.З.