777

В.А.Каргин,А.Д.Абрамов,А.Г.Бондаренко

По результатам проведенных научно-исследовательских работ в НИЛ ТТМ

иРПС определен круг технологий, требующих глубокого анализа в плане их энергоемкости и использования технологического оборудования.

Поэтому необходимо классифицироватьрассмотренные технологиине только поспособам воздействия наобрабатываемую заготовку, но ипо ихэнергоемкости. На рис. 1 приведена такая классификация, включающая в себя 21 технологию. Каждую из них можно отнести не только к определенному виду обработки, но

испособу деформирования обрабатываемого материала или заготовок, определяющему энергоемкость.

Большинство рассмотренных технологий (1–16) может быть реализовано с использованием одной низкочастотной электромагнитной машины ударного действия. Для реализации этих технологий энергия удара должна достигать 30– 40 Дж. Такая энергия может быть получена электромагнитной низкочастотной машинойударного действия, отличающейся высокойудельной энергией[3]. При массе 6 кг она обладает энергией единичного удара до 45 Дж, что в 3–4 раза превышает энергетические показатели существующих аналогов. Поверхностная обработка деталей (технологии 17–21) может быть реализована с использованием высокочастотной малогабаритной машины с энергией удара 4–6 Дж, что позволяет устанавливать ее вместо резцедержателя на токарном станке. Для наиболее энергоемких технологий, связанных с пластическим деформированием материала, требуется энергия единичного удара, достигающая 60 Дж.

Рассмотренная проблема может быть решена созданием размерного ряда машин: 5–25 Дж; 25–45 Дж; 45–60 Дж; которые могут обеспечить как большую энергию единичного удара при малой частоте, так и малую при сравнительно большой частоте.

На основании проведенных в 2000–2005 гг. фундаментальных исследований выполнены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по некоторым технологиям.

1.Виброударное пластическое упрочнение (ВПУ), которое обеспечит повышение механической прочности поверхностного слоя деталей после их восстановления, в том числе и в труднодоступных местах, при виброударном воздействии индентора.

Воснове метода ВПУ лежит многократное точечное воздействие на упрочняемую деталь посредством ряда повторяющихся ударов, регулирования энергии единичного удара, частоты вращения заготовки и подачи виброударной машины. Это предоставляет возможность управлять геометрическими и физико-механи- ческими характеристиками поверхности.

Метод ВПУ может быть реализован с использованием в качестве генератора ударных воздействий электромагнитной машины ударного действия, отличающейся простотой конструкции и невысокой стоимостью. Он приобретает особую значимость для ремонтного производства, так как не требует сложного и дорогостоящего оборудования и осуществляется установкой малогабаритной машины ударного действия на резцедержателе токарного станка как сменной оснастки, что показано на рис. 2.

221

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Рис. 1. Классификация технологий по способам воздействия на обрабатываемую заготовку и по энергоемкости

222

В.А.Каргин,А.Д.Абрамов,А.Г.Бондаренко

4

3

Рис.2. Установка для виброударного пластического упрочнения:

а— принципиальная схема, б — вид общий;

1— виброударная машина; 2 — резцедержатель; 3 — суппорт; 4 — направляющий швеллер

2.Оконцевание проводов и кабелей при ремонте (замене) энергетических установок путевых машин и другой техники, межвагонных перемычек, аккумуляторных клемм путем опрессования на многопроволочных жилах сечением 16– 120 мм2 трубчатых наконечников. При этом качество получаемых неразъемных контактных соединений соответствует всем требованиям действующих ГОСТов, что позволяет увеличить срок их службы, а соответственно и надежность работы самих энергетических установок. Для реализации технологии оконцевания многопроволочных жил проводов и кабелей создан малогабаритный опрессователь контактных соединений, отличающийся высокой надежностью и не имеющий аналогов в отечественной и зарубежной практике [3].

3.Изготовлениеэлементов щеточныхустройствпутем опрессованиястальных втулок на стальных канатах роторных питателей снегоуборочных машин и электробалластеров.

По результатам испытаний заводских образцов оконцованных тросов выяснено, что сила удержания втулки, а соответственно и качество выполнения технологической операции напрямую зависит как от силы опрессования, так и от формы сечения втулки после опрессовки.

При ремонте щеточных узлов операцию оконцевания стальных канатов выполняют несколькими способами. Один из способов — нарезка стальных втулок, их нагрев в кузнечном цехе с последующим обжатием гидравлическим или механическим прессом, развивающим усилие 70–200 кН. Очевидно, что необходимое усилие в контактной зоне, при котором начинается пластическое деформирование заготовки, может быть достигнуто при многократном динамическом нагружении.

Разработанная технология опрессовки и электромагнитный пресс для ее реализации позволяют повысить надежность и долговечность работы канатов, используемых в рабочих органах путевой техники, что способствует экономии сырья, уменьшению объемов ремонта путевой техники, улучшению условий труда за счет повышения уровня механизации. Образцы оконцованных стальных канатов показаны на рис. 3.

223

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Рис. 3. Элементы щеточных устройств:

а —элемент, изготовленныйс использованиемразработанной технологии и электромагнитного инструмента; б — элемент, изготовленныйв условияхремонтного предприятия

4. Виброударная осадка деталей — перспективная ремонтная технология, предназначенная для восстановления изношенных поверхностей деталей типа «вал» или «втулка». В настоящее время для их восстановления используется наплавка или напыление, что требует сложного дорогостоящего оборудования, устанавливаемого на специализированных участках.

Раздача заготовок стержнями в холодном или горячем состоянии является новой технологией, которая может быть реализована только в виброударном режиме.

Вотличие от осадки деталей восстановление изношенного объема металла может быть осуществлено засчет стержня, забиваемого в торец деталивращения. Восстановленная таким образом деталь может рассматриваться как составная, а соответствующий подбор материала стержня может придать ей новые, улучшенные механические свойства.

Предлагаемый технологический процесс можно использовать для восстановления пальцев шарнирных соединений тормозных тяг путевых машин.

Врычажной системе тормозов путевых машин используются пальцы различной длины от 63 до 120 мм и диаметров, соответственно от 26 до 55 мм. Износ пальцев приводит к увеличению зазоров в подвижных соединениях тормозных тяг, следствием чего является увеличение времени срабатывания тормозов. Различные диаметры и длины пальцев обусловлены разными типами тормозного оборудования, используемого на путевой технике. В результате анализа данных по параметрам выбракованных пальцев было выяснено, что основным дефектом пальцев, как это показано на рис. 4, является изменение геометрических параметров на участке А свыше предельно допустимого износа.

На сегодняшний день на большинстве ремонтных предприятий при ремонте тормозного оборудования производят замену изношенных элементов новыми. Это обусловлено тем, что применение технологиинаплавки изношенных пальцев подвижных соединений тормозных тяг требует больших затрат, что экономически невыгодно.

Наименее затратным является способ пластической раздачи деталей, не требующий высокой квалификации персонала и наличия дорогостоящего обору-

224

В.А.Каргин,А.Д.Абрамов,А.Г.Бондаренко

дования. Очевидно, что участок А подлежит восстановлению до номинального диаметра, для чего сверлится направляющее отверстие по всей длине детали. На участке А отверстие имеет установленный диаметр, меньший чем диаметр забиваемого в палец стержня, а на участках Б и В отверстие имеет диаметр, равный диаметру стержня, и является направляющим. При этом соотношение диаметров стержня и отверстия на восстанавливаемом участке существенно влияет на уровень энергии единичного удара и величину раздачи детали, что являетсяопределяющимдлякачественноговыполнениятехнологическойоперации.

А

Рис. 4.Износ трущейсяповерхности пальца:

а— схема изношенного пальца; б — изношенный палец путевой машины.

Сдостаточной для практики точностью задачи динамического деформирования могут решаться с использованием моделей, отображающих поведение материалов при упругопластических деформациях. Наиболее сложным вопросом приэтом является построение модели, соответствующейреальному деформационному процессу, зависящему от структуры материала, способа нагружения, скорости деформации, количества циклов нагружения. График изменения усилия при погружении стержня имеет нелинейный вид, так как увеличение силы трения не пропорционально величине погружения стержня вследствие увеличения диаметра стержня при его нагревании по мере погружения.

Экспериментально установлено оптимальное соотношение диаметра отверстия на участке деформирования и диаметра стержня в зависимости от диаметра восстанавливаемой детали, позволяющее произвести раздачу на этом участке детали без деформирования детали и стержня в продольном направлении.

Приведенные выше технологии являются наиболее проработанными и готовыми к реализации. Имеющийся научный задел представляет собой теоретический и практический опыт в разработке и использовании ряда новых процессов и оборудования для реализации основных операций, выполнение которых связано с виброударным деформированием материалов.

225

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Литература

1.КаргинВ.А.Низкочастотныеэлектромагнитныедвигатели//Электромагнитныеимпульсные системы. Новосибирск: СО АН СССР, 1989. С. 27–33.

2.КаргинВ.А.,АбрамовА.Д.Виброударнаятехнологияиинструментдляжелезнодорожного транспорта // Современные технологии строительства, ремонта и эксплуатации путевого хозяйства Зап.-Сиб. ж. д.: Сб. тр. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2001. С. 116–123.

3.АбрамовА.Д., МанаковА.Л., БондаренкоА.Г.Виброударныетехологии втранспортном машиностроении и строительстве // Строит. и дор. машины. 2007. № 9. С. 38–42.

226

А.М.Островский,Л.А.Гребенюк

Островский Анатолий Михайлович — заслуженный работник транспорта,академикРАТ,научныйруководительНаучно-внедрен- ческогосертификационногоцентра(НВСЦ«Трансгруз»).Авторболее 200научныхработ,более20патентовиавторскихсвидетельствна изобретениявобластиорганизацииперевозокгрузов,втомчисле взрывчатых,легковоспламеняющихся,ядовитыхидругих,обладающихвысокойстепеньюопасности.

Гребенюк Леонид Александрович — в 2003 г. с отличием окончилСибирскийгосударственныйуниверситетпутейсообщения поспециальности«Информационные системынатранспорте»и был оставленвуниверситетедлявыполнениянаучнойработыпотематике НВСЦ«Трансгруз».В2006г.защитилкандидатскуюдиссертациюна тему:«Совершенствование управлениябезопасностьюперевозок опасныхгрузовсиспользованиеминформационныхтехнологий».

УДК 656.225.073.436:681.3

А.М. ОСТРОВСКИЙ, Л.А. ГРЕБЕНЮК

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

С ОПАСНЫМИ ГРУЗАМИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ ПРИ ПОМОЩИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

На основании выполненных научных разработок предлагается использовать информационную систему, позволяющую дать достоверные сведения об опасном грузе, который находится в зоне аварии, обеспечить автоматическую передачу сведений аварийно-спасательным формированиям и ускорить процедуру принятия эффективных мер по ликвидации аварийных ситуаций и их отрицательных воздействий на окружающую среду.

Современная жизнедеятельность человека привела к резкому увеличению номенклатуры и объема химических, радиоактивных и других веществ, несущих в себе потенциальную опасность. С каждым годом появляется все больше предприятий, которые используют в своем производственном процессе радиационные, взрывоопасные, пожароопасные, ядовитые и едкие вещества. Потребителями веществ, изделий и материалов, обладающих опасными свойствами, являются все отрасли промышленности, что вызывает необходимость в их практически непрерывной перевозке на сети железных дорог. Поэтому доля веществ, изделий и материалов, обладающих указанными свойствами, в общем грузопотоке, перевозимом железнодорожным транспортом, будет постоянно увеличиваться.

Сами по себе эти вещества не могут стать причиной аварии, но в процессе транспортировки они могут попадать под воздействие внешних сил, таких как удар, трение, высокая температура, и др.

215

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Важнейшим фактором при перевозке опасных грузов является соблюдение всех условий перевозочного процесса, отвечающих требованиям нормативнотехнической документации, но даже в этом случае никто не может обеспечить 100 %-ю гарантиюбезаварийного перевозочного процесса.В системебезопасности перевозок опасных грузов требуются квалификационные действия и высокие знания правил обращения с опасными грузами каждого участника процесса по кругу его профессиональных обязанностей. Однако объем всейэтойинформации очень большой и постоянно возрастает. Причем информация представлена по современным меркам весьма нерационально — в виде большого числа «бумажных» документов и инструкций. Для того чтобы разобраться в них и найти нужную информацию, требуется много времени, нехватка которого в оперативной работе всегда ощутима.

Для снижения риска аварийных ситуаций при перевозке опасных грузов, обеспечения принятия быстрых и эффективных мер при их возникновении НВСЦ «Трансгруз» разработал ряд нормативных актов и положений [1, 2, 3]. Аварийные карточки, четкая классификация опасных грузов по видам опасности, требования к таре и транспортным средствам, совершенствование условий перевозки — все это позволило значительно сократить вредные воздействия транспорта на окружающую среду. Однако полностью предотвратить аварийные ситуации еще не удается и они приводят к тяжелым последствиям.

Аварийные ситуации при перевозке по железным дорогам опасных и особо опасных грузов приводят к отравлению, облучению, ожогам, обморожениям, заболеваниям, поражению токсичными веществами, гибели людей или животных, опасным последствиям для природной среды, к значительным разрушениям, заражению местности. Оперативность и правильность принятия решений по ликвидации последствий аварийной ситуации играют в данном случае особо важную роль.

При аварийной ситуации с опасными грузами в существующей схеме оповещения (рис. 1) локомотивная бригада или другие работники, обнаружившие инцидент, являются единственными источниками информации о наличии и количестве опасного груза в зоне аварии.

Рис 1. Существующая схема оповещения при возникновении аварийной ситуациис опасными грузами

При возникновении аварийных ситуаций на перегоне машинист локомотива сообщает об этом установленным порядком по поездной радиосвязи или любым другим возможным в создавшейся ситуации видом связи поездному диспетчеру и дежурным по ближайшим станциям, ограничивающим перегон. Далее инфор-

216

А.М.Островский,Л.А.Гребенюк

мация поступает дежурному по отделению железной дороги, председателю отделенческой комиссии по чрезвычайным ситуациям (НОДКЧС), по необходимости работникам других служб железной дороги. На основании переданной информации принимается решение по спасению пострадавших, о порядке ликвидации и необходимости привлечения различных аварийно-спасательных формирований. Поэтому от полноты, конкретности и сроков представления передаваемой информации во многом зависят успех проведения аварийноспасательных работ, своевременность оказания помощи пострадавшим.

Анализ ликвидаций последствий аварий и катастроф на железнодорожном транспорте показал, что основной проблемой при принятии и реализации эффективных решений напроведение аварийно-спасательных и других неотложных работ является недостаток информации и нерациональность форм ее представления, в результате чего теряется драгоценное время, масштабы последствий от аварийной ситуации стремительно растут.

В связи с этим для повышения безопасности перевозок опасных грузов, скорейшего решения оперативных вопросов, точности действий причастных работников при возникновении и ликвидации аварийных ситуаций с опасными грузами с участием авторов в Научно-внедренческом сертификационном центре «Трансгруз» при Сибирском государственном университете путей сообщения разработана автоматизированная информационно-справочная система «Ликвидация чрезвычайных ситуаций с опасными грузами» (АИСС «Ликвидация чрезвычайных ситуаций»). На данную информационную систему Федеральным агентством по образованию выдано Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 6414 от 19 июня 2006 г.

Главными функциями АИСС «Ликвидация чрезвычайных ситуаций» являются [4]:

—выдача информации о физико-химических, взрыво-, пожаро- и других опасных свойствах груза;

—разработка оперативного плана проведения эффективных мероприятий, направленных на ликвидацию последствий аварийной ситуации;

—выдача информации о средствах индивидуальной защиты, рекомендуемых к использованию в процессе ликвидации возникшей аварийной ситуации;

—выработка рекомендаций по привлечению сил и средств Железнодорожной транспортной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЖТСЧС) и Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), необходимых для ликвидации последствий аварии;

—определение необходимых и наиболее эффективных способов и средств нейтрализации опасного груза;

—формирование и печать протокола о выполненных работах в процессе ликвидации аварийной ситуации с указанием временных отрезков их проведения;

—анализ статистических данных об аварийных ситуациях, возникающих при перевозке опасных грузов.

Для выполнения этих задач была разработана база данных «Ликвидация аварийных ситуаций», каждый блок которой несет в себе информацию об отдельно взятом критерии, характеризующем составляющие возникшей аварийной ситуации или действий, необходимых для ее ликвидации.

217

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Взаимосвязь хранящейся в базе данных информации осуществляется за счет алгоритмов, рассматривающих всевозможные аварийные ситуации (взрыв, пожар, утечка, сход и другие) и предполагаемые направления их развития. Эти алгоритмы являются основополагающейчастью АИСС «Ликвидация чрезвычайных ситуаций» и служат базисом для разработки плана ликвидации последствий аварии, а также для выдачи рекомендаций по привлечению к работам аварийновосстановительных формирований в зависимости от их численного состава и технической оснащенности. Выбор программой необходимого алгоритма происходит в автоматическом режиме, в зависимости от поступившей первичной информации (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма потоков данных«Ликвидация аварийныхситуаций сопасными грузами»

В качестве минимальной информации выступают следующие исходные данные:

—наименование опасного груза;

—вид произошедшей аварийной ситуации;

—количество опасного груза в зоне аварии;

—наличие пострадавших.

При использовании этой информационной системы сообщение локомотивной бригады или других работников, обнаруживших инцидент, может дать сведения только о характере аварийной ситуациии наличиипострадавших (это становится особенно актуальным, если перевозочные документы по какой-либо причине не доступны, например, пострадали в результате аварии).

Таким образом, нет необходимости определять наличие опасного груза в зоне аварии, его наименование и аварийную карточку на него. Информационная система автоматически, опираясь на данные из автоматизированной системы

218