Метрологическое обеспечение на железнодорожном транспорте



Метрологическое обеспечение в локомотивном хозяйстве, а также весовое хозяйство в железнодорожной отрасли должны развиваться и совершенствоваться, что позволит обеспечить безопасность движения железнодорожного транспорта.

Ключевые слова: метрологическое обеспечение на железнодорожном транспорте, система развески локомотивов.

На сегодняшний день, одним из безопасных, удобных методов коммуникации между городами, регионами, странами мира является железнодорожный транспорт. Железнодорожный транспорт предназначен для перевозки пассажиров, и различных грузов. В России – обладательнице одной из наиболее протяженных сетей железных дорог в мире – главным представителем этой отрасли является Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»).

Железнодорожный комплекс Компании имеет особое стратегическое значение для России. Он служит связующим звеном единой экономической системы, обеспечивает стабильную деятельность промышленных предприятий, своевременную доставку жизненно важных грузов в самые отдаленные уголки страны и является самым доступным транспортом для миллионов граждан в части пригородного сообщения.

Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» входит в мировую тройку лидеров железнодорожных компаний, что определяется следующими факторами:

 объемами грузовых и пассажирских перевозок;

 высоким финансовым рейтингом;

 квалифицированными специалистами;

 развитой научно-технической базой;

 проектными и строительными мощностями;

 значительным опытом международного сотрудничества.

Таблица 1

Технические характеристики ОАО «РЖД»

Наименование	Значение
Эксплуатационная длина железных дорог	85,2 тыс. км
Протяженность электрифицированных линий	43,3 тыс. км
Доля в грузообороте транспортной системы России	45,3%
Доля в пассажирообороте транспортной системы России	26,4%

Таблица 2

Парк подвижного состава

Вид	Количество, тыс.
Грузовые локомотивы (электровозы и тепловозы)	11,1
Грузовые вагоны всех типов*	242,2
Маневровые локомотивы (тепловозы)	6,1
Пассажирские локомотивы (электровозы и тепловозы)	3,1
Пассажирские вагоны дальнего следования	24,1
Пассажирские вагоны пригородных поездов	15,6

Миссия компанииОАО «РЖД»заключается в эффективном развитии конкурентоспособного на российском и мировом рынках транспортного бизнеса, а значит в эффективном выполнении задач национального железнодорожного перевозчика грузов, пассажиров и владельца железнодорожной инфраструктуры общего пользования.

Главные цели деятельности Компании – обеспечение потребностей государства, юридических и физических лиц в железнодорожных перевозках, работах и услугах, оказываемых железнодорожным транспортом при безусловном обеспечении безопасности движения.

Деятельность железнодорожного транспорта в целом контролируют государственные органы:

1) Министерство транспорта Российской Федерации (Минтранс РФ);

2) Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ);

3) Росстандарт (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии);

4) Росжелдор (Федеральное агентство железнодорожного транспорта);

5) Федеральная служба по надзору в сфере транспорта (Ространснадзор).

Они осуществляют следующие функции государственного регулирования:

Министерство транспорта Российской Федерации разрабатываетгосударственную политикуи вопросы нормативно-правового регулированияв сфере аэронавигационного обслуживания пользователей различного вида транспорта, в том числе железнодорожного, и обеспечения транспортной безопасности.

Ространснадзор и Росжелдор относятся к подведомственным органам исполнительной власти Минтранса. Ространснадзор является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по контролю и надзорув сфере железнодорожного и другого транспорта, а также функции понадзору за обеспечением транспортной безопасности.

Росжелдор (Федеральное агентство железнодорожного транспорта) – федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по оказанию государственных услуг, управлениюгосударственным имуществом, а также правоприменительные функциив сфережелезнодорожного транспорта.

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации разрабатывает государственную политику и обеспечивает нормативно-правовое регулирование в сфере промышленного и оборонно-промышленного комплекса, а также в области технического регулирования. Подчиненное ему Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии осуществляет Федеральный государственный метрологический надзор и другие виды деятельности по обеспечению единства измерений.

К основным правовым документам, регулирующим метрологическую деятельность ОАО «РЖД», относятся Федеральные законы «О техническом регулировании» [3]; «Об обеспечении единства измерений» [4]; «О железнодорожном транспорте в Российской Федерации» [5]. Вступили в действие Технические регламенты Таможенного союза «О безопасности железнодорожного подвижного состава» [6], «О безопасности инфраструктуры железнодорожного транспорта» [7]; «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта» [8].

В качестве нормативных документов применяются документы ОАО «РЖД»: Положение о метрологической службе ОАО «РЖД» [9], стандарты организации ОАО «РЖД»: «Система калибровки средств измерений в ОАО «РЖД» [10], стандарты организации (СТО) по метрологическому обеспечению ОАО «РЖД», Соглашение о взаимодействии между Росстандартом и ОАО «РЖД» [11].

Организация деятельности метрологической службы в ОАО «РЖД» в целом представлена на рис. 1.

На сегодняшний день в ОАО «РЖД» действуют 16 центров метрологии, парк обслуживаемых средств измерений составляет: 1 872 375 единиц. К ним относятся средства измерений, применяемые в сервисных локомотивных и ремонтных депо, при ремонте и обслуживании путевого хозяйства, а также на тяговом подвижном составе и других хозяйствах ОАО «РЖД».

Рис. 1. Организация деятельности метрологической службы в ОАО «РЖД»

Требования указанных выше технических регламентов [6–8] обязательны при проектировании (включая изыскания), производстве, строительстве, монтаже, наладке, приемке и вводе в эксплуатацию объектов инфраструктуры высокоскоростного железнодорожного транспорта, строительство которых закончено, а также при оценке соответствия продукции. В техническом регламенте «О безопасности железнодорожного подвижного состава» [6] говорится, что железнодорожный подвижной состав включает в себя:

1) локомотивы;

2) мотор-вагонный подвижной состав и его вагоны;

3) пассажирские вагоны локомотивной тяги (далее – пассажирские вагоны);

4) грузовые вагоны;

5) специальный железнодорожный подвижной состав.

На локомотиве применяются различные типы средств измерений: средства измерения электрических величин, теплотехнических и давления, которые подлежат калибровке в Дорожных центрах метрологии.

Средства измерения с локомотивов обслуживаются в соответствии со сроками калибровки, регламентированными нормативной документацией.

На все виды ремонта и технического обслуживания локомотива имеются руководства по ремонту и руководства по эксплуатации.

Локомотив во время ремонта подвергается определенному количеству испытаний, и регламентированным видам контроля качества ремонта.

Одним из таких элементов контроля является развеска локомотивов, которая проводится на развесочной станции. Система развески предназначена для определения осевой нагрузки и колес тягового подвижного состава (ТПС) на рельсы, что напрямую влияет на безопасность движения состава.

На сегодняшний день, на Свердловской железной дороге выполняется текущий ремонт электровозов ТР-3 (при достижении 600 тыс. км. пробега) в соответствии с нормативной документацией. Одним из элементов контроля ремонта ТР-3, является развеска локомотива на развесочной станции.

В связи с тем, что происходит увеличение парка локомотивов, и в эксплуатацию поступают новые локомотивы типа 2ЭС6, 2ЭС10, актуальна разработка более совершенных систем развески электровозов, что позволит обеспечить высокую точность процесса, качество измерений, сократить время на осуществление процесса развески и обеспечения технической независимости системы.

Корректное взвешивание и получение точных данных системы развески позволят решить ряд важных задач, в том числе:

1. Своевременно выявить и отрегулировать положение локомотива относительно горизонта, что позволит минимизировать риск опрокидования на опасных участках рельсового пути.
2. Значительно снизить износ бандажей и увеличить ресурс износа колесных пар, так как при неравномерном распределении нагрузки, бандажи колесных пар стачиваются неравномерно, что влечет за собой дополнительные расходы на обточку бандажей колесных пар и обслуживание локомотива в целом.
3. Снизить степень разрушения верхнего строения пути.

На сегодняшний день существует несколько типов вагонных весов: механические, тензометрические и электронные.

Вагонные весы, установленные на железной дороге, трудноприменимы для взвешивания локомотивов, в связи со сложностью и масштабностью их монтажа.

Монтаж вагонных весов производится на фундаментном основании, тогда как развеску локомотива необходимо производить на канаве для обслуживания локомотива. Локомотив должен быть обесточен, что возможно реализовать на территории цеха. При возникновении необходимости в регулировке пружин, локомотив поднимают на домкратах, чтобы высвободить тележку.

Все вышеперечисленное подчеркивает необходимость разработки и внедрения новых видов весов для использования в локомотивном хозяйстве.

Существующие виды развески локомотивов достаточно трудоемкие: время развески одной секции локомотива занимает от 3-6 часов, что значительно снижает производительность.

Сегодня, зачастую, используют для развески локомотивов дорогостоящие вагонные весы типа ВД-30 производства компании ООО «Авитек-Плюс». Монтаж осуществляется путем замены рельсов существующего пути на измерительные рельсы с тензоизмерительными элементами.

Мы предлагаем более простую по монтажу и эксплуатации, низкую по себестоимости и более подходящую по техническим характеристикам конструкцию системы развески локомотивов. Схема расположения датчиков в рельсе приведена на рис. 2.

Принцип действия предлагаемой системы. В системе используются конические тензометрические датчики упругой дефформации. Для взвешивания каждого колеса, предусмотрены отрезки рельса длиной 1000 мм, в которые вмонтированы два конических датчика. Каждый отрезок считается независимой весовой системой.

Расстояние между центрами двух колесных пар в тележке локомотива составляет 3000 мм, между соседними весовыми отрезками рельса – 2000 мм. Расстояние между центрами колесных пар соседних тележек ломотива 6400 мм, между весовыми отрезками – 5400 мм. Исходя из этого, можно предположить,что влияние соседних весоизмерительных отрезков рельса друг на друга – минимально.

Погрешность одного датчика системы составляет ±100 кг; в предположении о равномерном распределении погрешности двух датчиков на одном отрезке рельса, их общая погрешность также не превысит ±100 кг. Таким образом, погрешность в колесной паре не будет превышать ±200 кг. По техническим требованиям разность нагрузки от колес в одной колесной паре не должна превышать 5 кН (или 500 кг). Следовательно, погрешность ±200 кг является допустимой.

Рис. 2. Схема расположения датчиков в рельсе

Длинный отрезок рельса – 1000 мм, позволяет выставлять колесо локомотива не точно по центру весоизмерительного отрезка рельса, а в определенном диапазоне.

Максимальный предел измерений нашей системы достигает 320 тонн. Класс точности каждого датчитка 0,5; более подробные характеристики датчиков приведены в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики датчика тензометрического

Характеристика	Значение	Характеристика	Значение
Наибольший предел измерения, т	20	Рабочий диапазон температур, ⁰С	(-30)…(+70)
Рабочий коэффициент передачи, мВ/В	1,7±0,1	Предельно допустимая нагрузка, %	150
Класс точности, %	0,5%	Разрушающая нагрузка, %	200
Ползучесть за 30 мин, %	0,1%	Рекомендуемое напряжение питания, В	не более 12
Баланс нуля, %	1	Максимальное напряжение питания, В	15
Входное сопротивление, Ом	383±5	Класс защиты	IP67
Выходное сопротивление, Ом	352±3	Материал	Нержавеющая сталь

Развеску можно будет производить на канаве для обслуживания локомотивов, результаты развески будут выводиться на экран персонального компьютера системы развески (ПК), с возможностью печати протокола и пересылки данных по Wi-Fi системе, при наличии такой в производственном пространстве.

В случае выхода из строя одного из датчиков, это будет легко обнаружить на блоке вторичного преобразования. Блок вторичного преобразования имеет дисплей, на котором отображается оцифрованный электрический сигнал, полученный от каждой пары датчиков под колесом. Таким образом, возможно демонтировать один датчик и заменить его на исправный, для чего не понадобится менять весь отрезок рельса, как на весах типа ВД-30 компании ООО «Авитек-Плюс». Соответственно, затраты на ремонт предлагаемой системы будут значительно ниже.

Система будет применима в условиях ремонта локомотивов в сервисных локомотивных депо, позволить сократить финансовые затраты на ее внедреение и содержание, а также поможет повысить точность данной операции и сократить трудозатраты при проведении развески локомотивов.

Литература:

1. Постановление Правительства РФ от 18.09.2003 №585 (ред. от 01.04.2016) «О создании открытого акционерного общества «Российские железные дороги» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

2. Постановление Правительства РФ от 18.05.2001 №384 (ред. от 22.07.2009) «О Программе структурной реформы на железнодорожном транспорте» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

3. Федеральный закон от 27.12.2002 №184-ФЗ (ред. от 28.11.2015) «О техническом регулировании» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

4. Федеральный закон от 26.06.2008 №102-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Об обеспечении единства измерений» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

5. Федеральный закон от 10.01.2003 №17-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О железнодорожном транспорте в Российской Федерации» [Электронный ресурс]: с изм. и доп., вступ. в силу с 13.08.2015. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

6. ТР ТС 001/2011 Технический регламент ТС. «О безопасности железнодорожного подвижного состава» [Электронный ресурс]: утв. в г. Москве 15.07.2011 Решением 710 Комиссии Таможенного союза. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

7. ТР ТС 003/2011 Технический регламент ТС. «О безопасности инфраструктуры железнодорожного транспорта» [Электронный ресурс]: утв. в г. Москве 15.07.2011 решением 710 Комиссии Таможенного союза. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

8. ТР ТС 002/2011 Технический регламент ТС. «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта» [Электронный ресурс]: утв. в г. Москве 15.07.2011 решением 710 Комиссии Таможенного союза. Режим доступа: http://www.consultant.ru.

9. Положение о метрологической службе ОАО «РЖД» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rzd.ru.

10. Комплекс стандартов организации ОАО «РЖД» «Система калибровки средств измерений в ОАО «РЖД» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rzd.ru.

11. Соглашения о взаимодействии между Росстандартом и ОАО «РЖД» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rzd.ru.