Nader_Sala_Korzeb_Kostrzewski_Kolejowy_wagon_transportowy_do_przewozu_naczep_i_zestawow.pdf

(510 KB) Pobierz
Logistyka - nauka
Mirosław Nader
1
, Marian Sala, Jarosław Korzeb
2
, Arkadiusz Kostrzewski
3
Politechnika Warszawska, Wydział Transportu
Kolejowy wagon transportowy jako nowatorskie, innowacyjne
rozwiązanie konstrukcyjne do przewozu naczep siodłowych
i zestawów drogowych dla transportu intermodalnego
W
STĘP
Pomimo szerokiej dostępności technologii służących do przeładunku i przewozu naczep siodłowych
i zestawów drogowych, stosowanych skutecznie na europejskim rynku przewozów intermodalnych,
w Polsce dotychczas nie wdrożono na stałe
żadnego
z rozwiązań. Składa się na to wiele przyczyn. Jedną
z nich jest brak odpowiedniego wyposażenia lądowych terminali przeładunkowych w dodatkowy,
specjalistyczny sprzęt, który w zależności od zastosowanego systemu przeładunkowego, umożliwiłby
w sposób funkcjonalny jego obsługę. Wymaga to często poniesienia znacznych nakładów finansowych.
Rozwiązaniem jest zastosowanie takiej technologii przewozowo – przeładunkowej transportu
kombinowanego, która umożliwiałaby dokonywanie czynności ładunkowych z transportu drogowego na
wagon kolejowy bez konieczności użycia dodatkowego wyposażenia technicznego. W ramach istniejącego
zapotrzebowania opracowany został Patent nr 214797 na wynalazek pt: „Kolejowy
wagon Transportowy”,
który przedstawia taką technologię. Na podstawie przepisów ustawy z dnia 30 czerwca 2000 r., „Prawo
własności przemysłowej”, został on udzielony na rzecz wnioskodawców: Mirosław Nader (Profesor
Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej) oraz mgr inż. Marian Sala (Przedsiębiorca). Opisane
w nim innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne wagonu, z nisko położoną przesuwną w poziomie platformą
umieszczoną na obniżonej płycie ramy wagonu, stwarza możliwość łatwego i szybkiego dokonania
czynności ładunkowych na pojazdach ciężarowych (w tym głównie zestawach drogowych) oraz ich
przewozu na znaczne odległości w oparciu o transport kolejowy (intermodalny/kombinowany). Dzięki
zastosowaniu wspomnianej ruchomej platformy ładunkowej, przy załadunku/rozładunku nie trzeba
uwzględniać
żadnych
dodatkowych urządzeń ładunkowych. Po osiągnięciu przez platformę pozycji
ładunkowej na płycie peronu, pojazd ciężarowy najeżdża na nią i wraz z platformą przemieszczany jest do
pozycji transportowej na wagon kolejowy. Szczegółowy opis Systemu
Kolejowy Wagon Transportowy
oraz
procesu przeładunkowego znajduje się w dalszej części artykułu [2, 5, 6].
Nadrzędnym celem rozwiązania konstrukcyjnego jakim jest Kolejowy Wagon Transportowy jest
dostarczenie technologii alternatywnej do istniejących, służącej do przewozu i dokonania czynności
ładunkowych na pojazdach ciężarowych, w tym głównie zestawach drogowych, w ramach transportu
intermodalnego. Do jej kluczowych rozwiązań (cech), które mogą stworzyć przewagę nad istniejącymi
technologiami, można zaliczyć, [3, 4, 5]:
−
nieskomplikowaną budowę wagonu, oparta na ogólnie dostępnych materiałach, a przez to niski koszt
wykonania;
−
zastosowanie nisko położonej ruchomej w poziomie platformy ładunkowej, osadzonej w odpowiedniej,
dopuszczalnej wysokości nad główką szyny;
−
możliwość zastosowania standardowych wózków jezdnych (np. Y25), o
średnicach
kół tocznych 920
[mm], dzięki zastosowaniu obniżonej platformy ładunkowej,
−
spełnienie wymogów skrajni GB1;
−
zastosowanie korzystnego układu napędowego oraz lekkiej platformy ładunkowej, stwarzającego
możliwość dokonywania czynności ładunkowych w sposób efektywny;
1
2
mna@wt.pw.edu.pl
korzeb@wt.pw.edu.pl
3
a.kostrzewski@poczta.fm
Logistyka 4/2014
2272
Logistyka - nauka
możliwość dokonywania czynności ładunkowych indywidualnie dla każdego z wagonów, dzięki
zastosowaniu obustronnie wysuwanej platformie ładunkowej;
−
możliwość zastosowania od 4 do 6 osi jezdnych w zależności od modelu wagonu oraz jego obciążenia
jednostką ładunkową;
−
dopuszczalny nacisk na oś do 22,5 [t];
−
możliwość przewozu jednostki ładunkowej o masie własnej brutto 40 – 44 [t];
−
założenie prędkości maksymalnej z jaką może poruszać się wagon 100 – 120 [km/h].
Powyższe cechy są założeniami konstrukcyjnymi, które zostaną zrealizowane w ramach badań nad
technologią oraz przy opracowywaniu projektu prototypu
Kolejowego Wagonu Transportowego.
Niniejszy
artykuł opracowany został w oparciu o zgłoszenie patentowe na w/w wynalazek oraz zdobytą dotychczas
wiedzę jego autorów z zakresu podobnych technologii w ramach transportu intermodalnego.
−
1. O
GÓLNE ZASADY TWORZENIA TECHNOLOGII PRZEWOZOWO
–
PRZEŁADUNKOWEJ NA TLE
KLASYCZNEJ TEORII KONSTRUOWANIA
Projektowanie techniczne
Kolejowego Systemu Transportowego
stanowi proces tworzenia logicznej
podstawy do działania
środka
technicznego oraz wyznaczenia zarysu postaci konstrukcyjnej układów
materialnych, przy nadaniu jej odpowiednich cech. Wymaga to przestrzegania podstawowych zasad
konstruowania. Do najważniejszych z nich należą, [3, 4, 5]:
−
funkcjonalność;
−
nieskomplikowana budowa konstrukcji;
−
zachowania minimalnej masy, przy wymaganej wytrzymałości;
−
niezawodność;
−
trwałość;
−
optymalny rozkład obciążeń przenoszonych przez konstrukcję;
−
stosunkowo niskie koszty wykonania oaz eksploatacyjne;
−
zastosowanie ogólnodostępnych materiałów do budowy konstrukcji;
−
zgodność z obowiązującymi normami, aktami prawnymi oraz przepisami;
−
konkurencyjność w stosunku do istniejących rozwiązań
−
ergonomiczność;
−
zachowanie podstaw estetyki;
−
proporcjonalność konstrukcji;
−
intuicyjny oraz zapewniający bezpieczeństwo proces obsługi;
−
zapewnienie minimalnego czasu niezbędnego do przeprowadzenia czynności technologicznych
w ramach obsługi konstrukcji.
Proces projektowania i kształtowania nowatorskiego rozwiązania konstrukcyjnego dla
Kolejowego
Wagonu Transportowego
jest procesem interdyscyplinarnym. Wymaga to zastosowania i współdziałania ze
sobą różnych dziedzin wiedzy, poczynając od szeroko pojętej mechaniki, techniki wytwarzania, ekonomii,
organizacji transportu, wzornictwa przemysłowego oraz innych powiązanych. Projektowany obiekt
powinien spełniać założenia funkcjonalne określone przez konstruktora oraz osiągać wymagane parametry
techniczno – eksploatacyjne.
Proces wdrożenia gotowej technologii dla Systemu
Kolejowy Wagon Transportowy
przebiegać będzie
wieloetapowo. Pierwszym z etapów, który jest aktualnie realizowany, jest proces projektowania. Należy
w nim uwzględnić wiele koncepcji rozwiązań, które poddawane są analizie, z zastosowaniem odpowiednich
formuł matematycznych, funkcjonalnych oraz ekonomicznych. Na etapie projektowania należy również
uwzględnić obowiązujące przepisy, wymagania oraz akty prawne, tak aby projektowana technologia była
z nimi w pełni zgodna. Ponadto dla kolejnych koncepcji tworzony jest model obiektu, poddawany
symulacjom z wykorzystaniem wspomagania komputerowego. Za jego pomocą dokonuje się wyboru
wariantu realizacyjnego, dla którego opracowywany jest kolejny z etapów w postaci prac konstrukcyjnych.
Zakończone one zostaną opracowaniem dokumentacji konstrukcyjnej, technologicznej oraz odbiorczej.
2273
Logistyka 4/2014
Logistyka - nauka
Wymagane są one do wykonania prototypu
Kolejowego Wagonu Transportowego,
które stanowić będzie
kolejny z etapów wdrażania tej innowacyjnej technologii do seryjnej produkcji. Warunkiem koniecznym jest
poddanie prototypu szeregowi prób, badań i analiz, na podstawie których sporządzane zostaną wnioski,
uwzględnione przy wykonaniu finalnej wersji wynalazku o rzeczywistych wymiarach.
Badanie rynku oraz uzasadnienie podjęcia obszaru badań nad technologią dla transportu
intermodalnego pt: „Kolejowy wagon Transportowy”
Dokonanie przeglądu literatury dotyczącej zagadnienia oraz stanu istniejących rozwiązań dla
przeładunku i przewozu naczep siodłowych i zestawów drogowych w ramach transportu
intermodalnego
Badania patentowe oraz złożenie wniosku o jego uzyskanie
Opracowanie wielowariantowych koncepcji rozwiązań
Przyjęcie podstawowych parametrów
technicznych dla wagonu kolejowego
Badania analityczne i symulacyjne
dla poszczególnych wariantów,
wybór rozwiązania
Opracowanie założeń konstrukcyjnych Kolejowego Wagonu Transportowego
Opracowanie wstępnego projektu wykonania prototypu wagonu kolejowego
Opracowanie dokumentacji technicznej niezbędnej do wykonania prototypu
Wykonanie prototypu Kolejowego Wagonu Transportowego
Poddanie prototypu szeregom prób, badań oraz analiz
Analiza otrzymanych wyników badań oraz
sporządzenie na ich podstawie
odpowiednich wniosków
Przeprowadzanie nadzorowanej
eksploatacji próbnej
Opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej do seryjnej produkcji
Wystąpienie do UTK o uzyskanie
świadectwa
dopuszczenia wagonu
kolejowego do eksploatacji na sieci
kolejowej
Wystąpienie do UIC o uzyskanie
świadectwa
dopuszczenia do eksploatacji
wagonu kolejowego na sieci kolei
europejskich
Wykonanie serii informacyjnej o nowo
opracowanej technologii
Uruchomienie seryjnej produkcji dla
Kolejowego Wagonu Transportowego
Rys. 1. Ogólna postać algorytmu procedury projektowania i wdrożenia Kolejowego Wagonu Transportowego do
eksploatacji
Źródło:
opracowanie własne na podstawie
[3, 4, 5].
Logistyka 4/2014
2274
Logistyka - nauka
Na tym etapie wymagane jest również uzyskanie odpowiednich
świadectw
potwierdzających
niezawodność oraz dopuszczenie nowo wyprodukowanej technologii do eksploatacji, jako pojazdu
kolejowego. Jedną z nich stanowi
świadectwo
wydawane na podstawie pozytywnych wyników badań, przez
Urząd Transportu Kolejowego (UTK). Za racji tego, iż
Kolejowy Wagon Transportowy
jest elementem
taboru kolejowego w ramach technologii intermodalnej/kombinowanej, wymaga również uzyskania
świadectwa
dopuszczenia do eksploatacji na europejskiej sieci kolei, wystawianego przez Union
Internationale des Chemins de Fer (UIC). Ponadto kluczowym jest również fakt, iż zaproponowane
rozwiązanie musi spełniać m. in. zalecenia norm: PN-EN 12663-1:2010E oraz PN-EN 12663-2:2010E, [3, 4,
5, 7, 8].
Warto również nadmienić, iż zastosowane rozwiązania na każdym z etapów, decydują w znaczący
sposób o kosztach wytworzenia i ostatecznej cenie gotowego wyrobu. Wieloetapowość procesu
przedstawiona została na rys. 1.
2. O
GÓLNA CHARAKTERYSTYKA
K
OLEJOWEGO
W
AGONU
T
RANSPORTOWEGO
Nadrzędnym aspektem, który towarzyszy projektowaniu technologii do przeładunku i przewozu
pojazdów drogowych w ramach transportu intermodalnego jest konieczność zachowania skrajni kolejowej
GB1. Narzuca ona maksymalne wymiary zewnętrzne wagonów kolejowych wraz z jednostką ładunkową,
których obrys zewnętrzny podczas jazdy musi zostać zachowany zarówno podczas jazdy na odcinku
prostym jak również w łukach, gdzie następuje wychylenie jednostek transportowych. W przypadku
niezachowania skrajni kolejowej, wagon wraz z załadunkiem może zerwać trakcję elektryczną bądź nie
zmieścić się w tunelu czy przy pokonywaniu wiaduktów. Wnioskodawcy patentu nr 214797 wzięli pod
uwagę konieczność uwzględniania skrajni kolejowej GB1, stosując odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne,
opisane poniżej. Lista głównych elementów
Kolejowego Wagonu Transportowego
obejmuje:
−
podwozie jezdne o budowie kratownicowej (2);
−
wózki jezdne (np. Y25) o standardowych
średnicach
kół tocznych, tj. 920 [mm] (21), co stanowi
korzystne rozwiązanie wpływające na niezawodności oraz
żywotność
układu jezdnego, przekładające się
na częstotliwość przeprowadzania przeglądów technicznych (taką jak dla wagonów towarowych
posiadających tożsamą
średnicę
kół);
−
nisko położoną ruchomą platformę w centralnej części płyty wagonu (3), wyposażoną w grupę urządzeń
wsporczych, w postaci od dwóch do sześciu rzędów rolek (31);
Umiejscowienie rolek bezpośrednio pod platformą, w zadanej odległości od siebie, poczynając od jej
krańców, pełni rolę nie tylko podparcia, ale również umożliwia swobodny ruch platformy w poziomie,
względem płyty podłogowej wagonu oraz utwardzonej płyty peronu, podczas realizowania czynności
ładunkowych.
W ramach zastosowanego rozwiązania dla wynalazku pt.
Kolejowy Wagon Transportowy,
przeładunek
jednostki transportowej odbywa się w pozycji poziomej, przy wykorzystaniu jej własnego napędu.
Umożliwia to na dokonywanie czynność ładunkowych bezpośrednio pod siecią trakcyjną.
Opisywana technologia należy do tzw. systemów towarzyszących, w których ciągnik siodłowy
transportowany jest na wagonie razem z naczepą. Ponadto załadunek boczny umożliwia prowadzenie
czynności ładunkowych dla każdego z wagonów z osobna, [5, 6, 9]. Na rys. 2, 3, 4. przedstawiony został
Kolejowy Wagon Transportowy
dla poszczególnych widoków schematycznych.
Rys. 2. Kolejowy Wagon Transportowy według wynalazku w widoku schematycznym z boku
Źródło:
[5].
2275
Logistyka 4/2014
Logistyka - nauka
Rys. 3. Kolejowy Wagon Transportowy według wynalazku w widoku schematycznym z góry, w pozycji ustawienia go
wzdłuż rampy
Źródło:
[5].
Rys. 4. Kolejowy Wagon Transportowy według wynalazku w pozycji załadunkowo/wyładunkowej, w widoku
schematycznym z boku
Źródło:
[5].
Skład wagonowy złożony z Systemu
Kolejowych Wagonów Transportowych
posiadać będzie prostą
konstrukcję, posiadając przy tym dużą mobilność. Do przeprowadzenia czynności ładunkowych wymagany
jest jedynie utwardzony peron lub inne dogodne, płaskie miejsce, bez konieczność zastosowania dodatkowej
infrastruktury, jako elementu wyposażenia terminala przeładunkowego. Dla zwiększenie efektywności
załadunku, może on być przeprowadzany naprzemiennie co drugi wagon lub w sposób: platforma
pierwszego z wagonów zostaje wysunięta na lewą jego stronę, a drugiego z nich – na prawą stronę i tak
naprzemiennie. Proces załadunku lub wyładunku dla całego zespołu transportowego, złożonego np.
z kilkunastu wagonów transportowych według wynalazku, liczony będzie w minutach. Ponadto przy
opracowywaniu wymienionej technologii uwzględniono istniejące zaplecze infrastruktury kolejowej, [5].
3. P
ROCES ZAŁADUNKU ZESTAWU DROGOWEGO NA
K
OLEJOWY
W
AGON
T
RANSPORTOWY
Dzięki zastosowaniu ruchomej w poziomie platformy, która za pomocą rzędu rolek tocznych przesuwa
się po utwardzonej płycie peronu, dokonanie czynności ładunkowych odbywa się bez konieczności użycia
dodatkowych urządzeń pomocniczych. Proces załadunku zestawu drogowego na Kolejowy Wagon
Transportowy odbywa się w następujący sposób, [1, 5, 6, 9]:
1 Podstawienie na stałe uformowanego składu złożonego z określonej liczby
Kolejowych Wagonów
Transportowych,
na tor ładunkowy;
Logistyka 4/2014
2276

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin