722

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

приняты дополнительные требования к перевозке радиационных грузов. Не до конца унифицированы национальные правила по оформлению сертификатов соответствия нормам безопасности упаковочных комплектов и упаковок и т.д. В ряде стран требуется, чтобы страховые полисы по радиационным грузам были подписаны также и национальными страховыми компаниями, в результате чего на одну партию груза приходится оформлять - не сколько страховых полисов, что ведет к задержкам в пути следования. Все это создает определенные трудности в применении международных правил перевозки радиоактивных веществ и не способствует повышению безопасности.

На данный момент общее состояние нормативной базы в области транспортирования радиоактивных грузов нельзя оценивать как удовлетворительное. Поэтому в качестве приоритетной задачи требуется разработка новых правил транспортирования радиоактивных материалов в соответствии с требованиями ст. 45 Федерального закона «Об использовании атомной энергии».

Не лучше обстоят дела и с материально-технической базой. Упаковки первой, второй и третьей транспортных категорий,перевозимые грузобагажом или мелкими отправками, транспортируются, как правило, в обычном железнодорожном подвижном составе, принадлежащем предприятиям железнодорожного транспорта. Последняя модель багажного вагона серии51-624 выпущена в 80-х гг. ХХ в. Другой тип багажного вагона, используемого под перевозки ядерных материалов, – модель В-60 (и его модификации), который не имеет простейших устройств сигнализации и купе для перевозки охраны. Он может использоваться для перевозок только в сцепке с вагоном модели51-624, в котором размещается охрана. Эти вагоны по своим характеристикам обеспечивают безопасность перевозок, но износ такого подвижного состава составляет около80 %, а это означает, что необходимо его обновление.

Существуют серьезные проблемы и со складами временного хранения радиоактивных грузов. Эти склады должны находиться на станциях, постоянно принимающих и отправляющих такие грузы, а также осуществляющих их временное хранение. Помещения площадью не менее10 м2 для хранения радиоактивных упаковок могут выделяться на складах общего пользования.

101

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Ограждение выделенного места должно быть выполнено из кирпича или бетона и иметь высоту более 2 м. Кроме того, склады временного хранения товаров, содержащих радиоактивные материалы, должны отвечать требованиям безопасности. Однако таких специализированных помещений нет, а выделение секций на складах общего пользования не всегда возможно.

Принимая во внимание вышесказанное, мы считаем, что для временного хранения радиоактивных материалов при их перевозке могут применяться схемы складов с камерами и с заглубленной траншеей для радиационных упаковок.

Склад с камерами (рис. 1) может работать с упаковками I и II транспортных категорий.

Рис. 1. Схема склада с камерами для радиационных упаковок: 1 – кирпичные стены; 2 – внутренние перегородки

(высотой более 2 м); 3 – подвесные двери; 4 – радиационные упаковки

Такой склад должен располагаться на территории станции.Радиоактивные упаковки завозятся на него и вывозятся автотранспортом. Погрузка в зависимости от массы упаковки производится вручную или с помощью электропогрузчика. На территории склада упаковки сортируются. В одной камере хранятся упаковки на одно назначение либо принадлежащие одному грузоотправителю (грузополучателю).

Траншейный склад (рис. 2) работает с упаковками транспортных категорий III и III c повышенным уровнем излучения и транспортируемыми на условиях «исключительного использования» транспортными категориями. Склад предпочтительно располагать вне территории станции, на подъездном пути грузовла-

102

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

дельца. Он должен быть удален от жилых и производственных строений, грузовых складов, общих мест погрузки, выгрузки и хранения грузов, а также от главных станционных путей.

Рис. 2. Схема-разрез склада с заглубленной траншеей для радиационных упаковок:

1 – мостовой кран; 2 – кирпичные стены; 3 – пол; 4 – крышка траншеи; 5 – траншея; 6 – упаковочный комплект;

7 – высокая платформа

Погрузка и выгрузка упаковочных комплектов осуществляется только с использованием средств механизации. Упаковочные

комплекты могут перегружаться из автотранспорта в вагон по одному из следующих вариантов. Первый (прямой) способ предусматривает перегрузку мостовым краном из автотранспорта на высокую платформу, затем с помощью электропогрузчика груз перемещается в вагон. Прямой вариант возможен при согласованном завозе радиоактивных упаковочных комплектов и подаче вагонов под погрузку. Этот способ является предпочтительным.

Если по каким-либо причинам прямой вариант неосуществим, то возможен способ с временным хранением упаковочного комплекта в траншее склада. При завозе радиационной упаковки мостовой кран убирает крышку с траншеи на высокую платформу, затем перемещает груз из автотранспорта в траншею, после чего закрывает ее крышкой. При подаче вагона под погрузку мостовой кран убирает крышку с траншеи на низкую платформу,

перемещает груз на высокую платформу и снова закрывает ее крышкой. Радиационную упаковку с высокой платформы электропогрузчик перемещает в вагон.

103

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Если необходимо перемещение груза из железнодорожного на автомобильный транспорт, то обе технологии повторяются в обратном порядке.

Таким образом разработанные схемы и технологии работы складов обеспечивают поточность выполнения операций, кроме того, обеспечивается безопасность работ на складах временного хранения.

На основании вышеизложенного можно сделать ряд выводов.

1.Необходимо совершенствование нормативно-технической документации на перевозку радиоактивных материалов и технологии их транспортировки, а также согласование их с международными документами.

2.Требуется значительное обновление подвижного состава для перевозки упаковок первой, второй и третьей транспортных категорий.

3.Необходимо развитие складского хозяйства с целью обеспечения безопасности хранения радиоактивных материалов.

Список литературы

1.Андросюк В.Н. Перевозки радиоактивных материалов железнодорожным транспортом. М.: Маршрут, 2004. 345 с.

2.Нормы радиационной безопасности(НРБ–99). СП.2.6.1.758–99. М.: Минздрав.

3.Островский А.М., Лисютин А.М. О разработке нормативной документации в сфере перевозок опасных грузов// Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. № 2. С. 9–12.

4.Правила перевозок опасных грузов по железным .дорогам Новосибирск: Манускрипт, 2009. 484 с.

5.Правила перевозок опасных грузов. Часть II. Приложение 2 к Соглашению о международном железнодорожном грузовом сообщении. М.: ОСЖД-МПС РФ, 1998. 440 с.

6.Ostrovsky A. Means of safety improvement for hazardous freight transportation including international transportation. Corporation between Korea and Russia for the Eurasian Railroad Revival. Korea, 2009. P. 5–10.

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. А.М. Островский

104

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

В.В. Михайлов

(факультет «Строительство железных дорог»)

СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СКРЕПЛЕНИЯ

СПОСЛЕДУЮЩИМ АНАЛИЗОМ

ЕЕНАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Рассмотрим использование конечно-элементного комплекса SolidWorks для многовариантного моделирования напряженнодеформированного состояния деталей и узлов промежуточного рельсового скрепления.

Основным элементом рельсового скрепления, определяющим его упругие характеристики, является прутковая клемма. Моделирование упругих прутковых клемм типа КН, изготовленных из пружинной стали 60С2А, проводилось для половины клеммы с соответствующими граничными условиями. Для правильного расположения клеммы в пространстве использовался стенд, моделирующий подкладку и рельс. При расчетах модель клеммы была разбита на 40 тыс. элементов и содержала 60 тыс. узлов. На рис. 1 приведена сетка конечно-элементной модели.

Рис. 1. Сетка конечно-элементной модели прутковой клеммы

Для обеспечения стабильного положения бесстыковой плети относительно железобетонных шпал необходимо, чтобы погонное сопротивление смещению плети составляло25 кН/м, что определяет усилие прижатия упругих клемм– 20 кН. Для половины клеммы усилие прижатия составляет10 кН. На рис. 2 и 3

105

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

приведены модели клеммы для наглядного представления перемещения (упругого хода) усов упругой клеммы от приложения силы по оси закладного болта.

Рис. 2. Вид модели упругой клеммы	Рис. 3. Деформированный вид
до приложения силы	модели упругой клеммы
по оси закладного болта	от приложения силы по оси
	закладного болта

Определим основные параметры клеммы КН, влияющие на ее напряженно-деформированное состояние (рис. 4).

Рис. 4. Чертеж пружинной прутковой клеммы КН

На конструкцию упругих клемм и их напряженно-деформи- рованное состояние оказывает влияние ряд параметров, например:

−диаметр прутка клеммы;

106

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

−радиус сопряжения участков клеммы;

−габаритные размеры клеммы и др.

Рассмотрим влияние некоторых из параметров на напряжен- но-деформированное состояние клеммы.

В результате многовариантных расчетов на конечноэлементном комплексе SolidWorks получаем значения интересующих параметров работы клеммы под нагрузкой. Так, на рис. 5 и 6 соответственно приведены распределение интенсивности напряжений на поверхности клемм и распределение интенсивности перемещений клеммы при приложении силы 20 кН по оси закладного болта.

Полученные в ходе расчетов значения напряжений сравниваются с пределом прочности пружинной стали60С2А – 1 570 МПа. Так, для рассмотренной на рис. 5 клеммы стандартной геометрии максимальное напряжение, возникающее от приложенной силы 20 кН, составляет 1 139,7 МПа, что не превосходит предела прочности для применяемой стали. Максимальный упругий ход конца клеммы при данной нагрузке составляет 6,35 мм.

Рис. 5. График максимальных напряжений при сжимающей силе 20 кН

Как видно из рис. 5, максимальные напряжения в клемме при приложении стандартной нагрузки возникают в ее изгибах и практически равны нулю в прямолинейных элементах.

107

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 6. График перемещений при сжимающей силе 20 кН

Для определения влияния радиуса прутка клеммы на напря- женно-деформируемое состояние и упругий ход клеммы - рас смотрим четыре диаметра: 13, 15, 17, 19 мм. Максимальные напряжения и перемещения представлены в табл. 1.

Таблица 1

Влияние диаметра прутка клеммы при сжимающей силе 20 кН

Максимальное напряжение, МПа,				Максимальное перемещение, мм,
при диаметре прутка клеммы, мм				при диаметре прутка клеммы, мм
19	17	15	13	19	17	15	13
866,2	1 139,7	1 548,5	2 158,2	4,3	6,4	9,9	15,6

По данным табл. 1 построим графики влияния диаметра прутка клеммы на максимальные напряжения и перемещения в клемме (рис. 7, 8).

Рис. 7. График влияния диаметра прутка клеммы на максимальные напряжения

108

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 8. График влияния диаметра прутка клеммы на максимальные перемещения

В соответствии с расчетами было определено, что для клеммы КН оптимальный размер диаметра прутка составляет 17 мм (существующий размер). При применении меньшего диаметра увеличивается параметр упругого хода,но при этом возрастают максимальные напряжения, достигая предела прочности стали (1 570 МПа). При увеличении диаметра прутка значения максимальных напряжений уменьшаются, однако вместе с ними уменьшаются упругие свойства клеммы,являющиеся основными ее па-

раметрами.
Рассмотрим влияние ра-
диуса	сопряжения прямоли-
нейных	участков		клеммы.
При	этом	изменять	будем
второй	и	третий	радиусы
клеммы, а первый радиус за-
фиксируем на значении 17 мм
для огибания реборды под-
кладки (рис. 9).				Рис. 9. Радиусы сопряжения
Для определения влияния				элементов
радиуса сопряжения			прямо-

линейных участков рассмотрим пять радиусов сопряжения: 13, 15, 17, 19, 21 мм. Определим для данных радиусов максимальные значения напряжений и перемещений. Полученные данные представлены в табл. 2.

109

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Таблица 2

Влияние радиуса сопряжения участков клеммы при диаметре прутка клеммы 17 мм

Максимальное напряжение, МПа,					Максимальное перемещение, мм,
при радиусе сопряжения, мм					при радиусе сопряжения, мм
13	15	17	19	21	13	15	17	19	21
1 132,5	1 135,2	1 139,7	1 152,1	1 159,9	5,94	6,16	6,35	6,62	6,78

По данным табл. 2 построим графики влияния радиуса сопряжения участков клеммы на максимальные напряжения и -пе ремещения (рис. 10, 11).

Рис. 10. График влияния радиуса сопряжения участков клеммы на максимальные напряжения

Рис. 11. График влияния радиуса сопряжения участков клеммы на максимальные перемещения

110