Железнодорожные (вагонные) весы

Железнодорожные (вагонные) весы — это специализированные измерительные устройства, предназначенные для определения массы железнодорожных вагонов с грузом или без него. Весы устанавливаются в пути следования состава или на специально оборудованных весовых постах.

Изготавливаются в соответствии с техническими требованиями государственных стандартов. Конструктивно весы представляют собой платформу, установленную на тензодатчики, соединённые посредством кабелей со считывающим устройством. На грузоприёмной платформе смонтированы рельсы, обеспечивающие въезд и сквозное движение вагонов и локомотивов.

Фундамент для установки весов может быть монолитным — поверхностным или заглублённым. Конструкция фундамента определяется характеристиками грунта на месте установки. Например

• На неустойчивых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод весы устанавливают на заглублённый монолитный железобетонный фундамент.
• При бесфундаментной установке роль несущей конструкции могут выполнять шпалы железнодорожного полотна, готовые железобетонные блоки или специальные заводские металлические конструкции.

Некоторые виды железнодорожных весов:

• Статические — взвешивание осуществляется при полной остановке вагона.
• Динамические (весы в движении) — позволяют производить измерения без остановки состава.
• Рельсовые (врезные) — встраиваются непосредственно в железнодорожный путь.
• Платформенные (площадочные) — имеют собственную платформу с установленными рельсами.

По типу конструкции

• Фундаментные вагонные весы. Классические вагонные весы, требуют заливки железобетонного фундамента, могут быть выполнены с котлованом и без. Монтаж весов занимает около 2 месяцев.
• Весы на сборном железобетоне. Вагонные весы устанавливаются на заранее изготовленных железобетонных конструкциях, что позволяет сократить сроки монтажа вагонных весов до 3 -5 недель.
• Бесфундаментные вагонные весы. Это новое поколение вагонных весов, может быть выполнено в различных конструкциях: на шпалах или металлическом фундаменте. Так как весы данного типа устанавливаются на щебеночное основание, обязательным требованием к данному типу вагонных весов является нечувствительность к просадкам грунта, что гарантирует стабильные метрологические характеристики. Основное преимущество – это коротки сроки монтажа, установка вагонных весов может быть выполнена за 2-3 рабочие смены.

По типу электроники

• Аналоговая тензометрическая система. Наиболее распространенная система, построенная на аналоговых тензометрических датчиках и балансировочной коробке. Основной недостаток – один канал на все датчики.
• Цифровая тензометрическая система. Получила распространение в последнее время. Может быть построена на цифровых тензодатчиках или аналоговых датчиках с цифровой распределительной коробкой. Основное преимущество – каждый датчик имеет отдельный канал, что позволяет производить легкую диагностику и настройку. Благодаря разделению каналов возможно определение продольного и поперечного смещения центра тяжести взвешиваемого вагона.

В динамических вагонных весах используются только аналоговые датчики.

Также необходимо разделить вагонные весы в зависимости от типа взвешиваемого вагона: четырех-осные, шести-осные или восьми-осные вагоны, а также базы (длины) вагонов и типу колеи (широкая или узкая)

Размещение и монтаж

Весы железнодорожные устанавливаются на прямолинейном горизонтальном нивелированном участке железнодорожного пути.

Фундаментные работы производятся на основании строительного задания, являющегося частью документации на вагонные весы. Конструкция фундамента определяется характеристиками грунта на месте установки железнодорожных весов. На неустойчивых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод вагонные весы устанавливают на заглубленный монолитный железобетонный фундамент. На его изготовление обычно требуется минимум 45 дней. Кабели от тензодатчиков и центральный кабель защищены от механических повреждений прокладкой в металлических трубах и металорукавах.

Поверхностный монолитный фундамент поставляется на место установки весов вместе с самими весами. Он представляет собой металлическую опалубку с металлокаркасом. Изготавливается на месте установки весов и требует остановки пути на 30 календарных дней.

Сборный фундамент для вагонных весов ни в чем не уступает монолитному по своим характеристикам, зато не требует длительной остановки пути. Весы с таким фундаментом обычно устанавливаются за 5-10 дней.

Бесфундаментные железнодорожные весы устанавливаются на железобетонные шпалы на щебеночном основании. Для корректной и стабильной работы необходимо, чтобы весы не изменяли свои метрологические характеристики при просадке грунта в пределах норм содержания железнодорожного пути.

Рельсы для железнодорожных весов (вагонных весов) имеют особенности, связанные с конструкцией, требованиями и правилами эксплуатации. Эти особенности касаются видов рельсов, требований к ним и правил работы с весами

Виды

Для железнодорожных весов используют рельсы, предназначенные для взвешивания вагонов и составов из них в движении. Например: 

• Рельсы с тензорезисторными датчиками деформации. Датчики установлены с обеих сторон на шейке рельса группами, образуют линию взвешивания, ортогональную направлению движения подвижного состава.
• Неразрезные рельсы — используются в некоторых типах вагонных весов, установленных на главных путях и станционных путях для контроля перегруза вагонов. Это позволяет не понижать транзитную скорость через весы, что важно для контроля перегруза.

Требования

Некоторые особенности рельсов для железнодорожных весов:

• Локализация рабочих напряжений под тензодатчиками в перемычке между отверстиями, что повышает точность измерений при взвешивании в движении. Однако применение такого устройства повышает риск усталостного разрушения рельса из-за высокой концентрации напряжений в зоне отверстий под действием циклических нагрузок при многократном проезде взвешиваемого подвижного состава.
• Одинаковая высота и ширина головки концов укладываемых рельсов с концами лежащих в пути рельсов, чтобы избежать образования вертикальных и горизонтальных ступенек при смене рельсов в процессе эксплуатации.

Правила эксплуатации

Некоторые правила эксплуатации рельсов для железнодорожных весов:

• Зазоры между рельсами на весовых платформах — должны составлять 7–8 мм.
• Вертикальность положения датчиков — допустимое отклонение от вертикальной оси нагружения — ±0,5°. Если отклонение превышает допустимые пределы, нужно восстановить исходное вертикальное положение
• При статическом взвешивании вагонов крайние колёсные пары должны находиться не ближе 300 мм от края весовой платформы.

Принцип работы

Определение массы грузов осуществляется за счёт тензодатчиков, на которые установлены грузоприёмные платформы. Под действием силы тяжести взвешиваемого транспортного средства происходит деформация упругого элемента тензодатчика, которая преобразуется в аналоговый электрический сигнал, пропорциональный его массе. Далее сигнал передаётся в весоизмерительный преобразователь (весовой индикатор), где происходит его преобразование в значение массы груза.

Требования

Некоторые требования к изготовлению железнодорожных весов:

• Точность взвешивания — весы должны обеспечивать точность, соответствующую установленным нормам. Например, норма точности 1% — для массы груза в каждом вагоне состава, 0,5% — для движущихся по инерции расцепленных вагонов и суммарной массы состава, 0,1% — если в составе сцеплены не более 20 вагонов.
• Автоматизация процесса взвешивания — в современных электронных весах используется специализированное ПО для автоматизации процессов взвешивания, сбора и анализа данных.

Стандарты

В России производство железнодорожных весов регламентируется рядом стандартов. Некоторые из них: 

• ГОСТ 29329-92 — определяет технические требования к весам для статического взвешивания, включая классы точности и диапазоны нагрузок.
• ГОСТ 8.647-2015 — устанавливает общие требования к вагонным весам в рамках Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

Для изготовления железнодорожных весов используют разные материалы, например:

• Литой алюминий. Из него делают платформы для весового оборудования.
• Конструкционная сталь. Например, для платформ вагонных весов применяют сталь Ст3пс
• Нержавеющая сталь. Из неё делают датчики весов, в том числе с высокой степенью пыле- и влагозащиты.
• Высокопрочный швеллер. Из него изготавливают грузоприёмную платформу весов.

Также для фундамента железнодорожных весов используют железобетон.

В зависимости от конструкции, для бесфундаментных весов в роли несущей конструкции могут выступать шпалы железнодорожного полотна, готовые железобетонные блоки или специальные заводские металлические конструкции.

Некоторые требования, которые предъявляются к материалам для фундамента весов:

• Прочность. Фундамент должен быть готов к постоянным динамическим нагрузкам, поэтому он должен быть прочным. 
• Устойчивость. Фундамент должен быть устойчивым к опрокидыванию и скольжению в плоскости подошвы, а также к воздействию атмосферных факторов и грунтовых вод.
• Долговечность. По сроку эксплуатации фундамент должен соответствовать вышерасположенным весам. 
• Точность установки. Разность высот закладных деталей не должна превышать 1 мм. 
• Горизонтальность. Фундамент должен быть идеально горизонтальным, так как малейшее отклонение от горизонтали приведёт к искажению измерения.
• Недеформируемость. Основное требование к основанию весов — способность сохранять положение точек опоры весоизмерительных датчиков. 

При конструировании фундамента обязательно учитываются будущие нагрузки и тип грунта.

На выбор материала для фундамента весов влияют следующие факторы:

• Тип весов. Например, для весов, которые будут подвергаться высоким нагрузкам, необходим более прочный фундамент. 
• Особенности грунта. Если грунт имеет низкую несущую способность, то рекомендуется использовать свайный фундамент, так как он позволяет распределить нагрузку на большую площадь. Если грунт обладает высокой несущей способностью, то монолитный фундамент может быть более подходящим вариантом. 
• Климатические условия. В зонах с холодным климатом, где возможно образование морозоупругих грунтов, необходимо предусмотреть утепление фундамента и установить дополнительные защитные мероприятия. 
• Интенсивность использования. Если весы будут эксплуатироваться в течение длительного времени, то нужно выбрать более прочный фундамент, чтобы обеспечить его долговечность и надёжность. 
• Требования заказчика. 

Наиболее распространённым и надёжным вариантом считается железобетонный фундамент. Он обеспечивает высокую прочность и устойчивость, а также защищает весы от воздействия вибрации и других внешних факторов.

Купить рельсы для железнодорожных вагонных весов возможно в ООО ПутьСтройКомплекте