Что такое весовое хозяйство
Для взвешивания грузов, перевозимых в вагонах, и определения массы порожних вагонов на ж. д. применяются в основном автоматические рычажные весы, которые фиксируют массу каждого вагона и регистрируют ее на контрольном талоне. Все более широко внедряются электронные вагонные весы, позволяющие взвешивать вагоны в составе поезда при непрерывном его движении и получать автоматически регистрируемый результат при передаче данных на ЭВМ. При использовании таких весов выявляется общий перегруз вагонов, а также их неравномерная загрузка (по тележкам, осям, отдельным колесам и сторонам кузова), устранение которых положительно сказывается на повышении безопасности. Структура весового хозяйства и порядок метрологического контроля за весовыми приборами, технология взвешивания грузов, требования к содержанию и техническому обслуживанию весовых приборов определяются Министерством путей сообщения. Технические требования к весам и методика измерений и поверок установлены государственными стандартами (ГОСТ 29329-93 и ГОСТ 304114-96). К наиболее существенным метрологическим характеристикам, фиксируемым при поверке и калибровке весов, относятся: наибольший и наименьший пределы взвешивания, цена деления и допустимая погрешность измерения массы груза. При этом также проверяются чувствительность, независимость и непостоянство показаний весов.
Ведомственный контроль за весами в системе МПС осуществляется в виде годовых осмотров-проверок и инспекционных проверок правильности показаний весов, осуществляемых ревизорами. Обслуживание технических средств весового хозяйства, поверка и клеймение весов и весовых приборов производятся в мастерских и лабораториях для ремонта весов, оснащенных образцовыми средствами измерений, гирями и компараторами. Поверка и клеймение производятся при установке весов, после их контрольного и среднего ремонтов и периодически в установленные сроки. Взвешивание грузов на неисправных весах, а также на весах с просроченными датами поверки и клеймения не допускается. Железные дороги могут принимать на техническое обслуживание весы грузовладельцев. Организация взвешивания на весах и уход за ними возложены на приемосдатчиков груза и багажа (в местах общего пользования) или на работников грузовладельцев (в местах необщего пользования).
К 2000 г. на сети ж. д. насчитывалось св. 4500 весоизмерительных устройств, в т. ч. на станциях 3931 товарных и 443 вагонных весов, а также более 250 весоповерочных вагонов, весоизмерительных вагонов-лабораторий и вагонов-мастерских. Работает созданный на базе 4-осного полувагона весоповерочный вагон модели А-300 (ОАО «Алтайвагон»).
Admin добавил 23.08.2011 в 21:11
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор
Весовое хозяйство складов
Материальные ценности принимаются на складах по количеству и качеству, и эта операция является одной из важнейших на пути движения от производителя к потребителю. Количественная приемка материальных ценностей заключается в проверке соответствия количества поступившего материала данным, указанным в счете поставщика или железнодорожной накладной, или на упаковочных ярлыках и других документах, а также условиям договора.
Методы количественной приемки для различных материалов зависят от их физических свойств. Важнейшим складским процессом является взвешивание товаров на специально предназначенном для этого оборудовании разных типов и конструкции – весах. Средства измерения – важнейшая составная часть основных фондов предприятий. Только в России и странах СНГ выпускается более 600 наименований весоизмерительных приборов и устройств.
От того, насколько правильно сделан выбор типов весов для того или иного технологического этапа движения товара на складе, зависит эффективность учета товарно-материальных ценностей, возможность его механизации, снижение себестоимости операций по грузопереработке.
В соответствии с ГОСТ 29329–92 «Весы для статического взвешивания. Общие технические требования» весы классифицируют следующим образом:
Как мы уже отмечали в предыдущих статьях, механические весы уходят в прошлое, поскольку не обеспечивают необходимой точности и требуют для поддержания работоспособности тщательного ухода и чистки. У электронных весов есть все необходимые преимущества, и поэтому они позволяют реализовать на складе самые современные учетные системы на базе персональных компьютеров.
Основные характеристики весов
Абсолютно точно определить мaccy вещества в результате взвешивания невозможно. Результат измерения зависит от многих факторов: правильной установки весов, температурных условий, физического состояния оператора и др., поэтому масса всегда определяется с какой-то погрешностью. Погрешностью измерения (взвешивания) называют отклонение результата измерения (взвешивания) от истинного значения измеряемой величины. Погрешность, измеряемая в тех же единицах, что и измеряемая величина, называется абсолютной, однако по такому параметру трудно судить о точности взвешивания. Более ясное представление об этом дает относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины, выражаемое в долях или процентах.
Наибольший предел взвешивания (НПВ) и наименьший предел взвешивания (НмПВ) – это границы диапазона измерений; характеризуются значением массы материала, измеряемого на весах в нормальных условиях их применения, выше (или ниже) которого взвешивание невозможно, или погрешность его может быть более допустимой.
Диапазон взвешивания – область значений массы между наибольшим и наименьшим пределами взвешивания, для которой нормированы пределы допускаемых погрешностей.
Класс точности весов – обобщенная метрологическая характеристика весов.
Цена деления шкалы (е) – значение массы, соответствующее разности между двумя соседними отметками шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством или дискретности цифровых весов.
Чувствительность весов – это метрологическое свойство, отражающее отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. При поверке весов их чувствительность определяют не менее чем при трех значениях нагрузки, включая НмПВ и НПВ, путем плавного снятия или установки на грузоприемное устройство весов, находящихся в равновесии, груза массой, равной 1,4е, при этом первоначальное показание должно измениться не менее чем на 1е. Чувствительность также может быть абсолютной и относительной. Величина, обратная чувствительности, называется ценой деления шкалы. Цена поверочного деления шкалы – условное значение, выраженное в единицах массы и характеризующее точность оборудования. Она используется при классификации весов и нормировании требований к ним.
Важными показателями являются также показатели надежности (значения вероятности безотказной работы), срок службы, стойкость к внешним воздействиям, (температура окружающей среды), а для электромеханических (электронных) весов помимо этого – и параметры электропитания.
Основные типы весов
Так какие же электронные весы могут быть полезны в современных складских технологиях? Весовое оборудование можно классифицировать по разным признакам: назначению, принципу действия, способу установки, степени автоматизации, способу снятия показаний и др. По назначению весоизмерительные устройства подразделяются на оборудование общего назначения, технологическое, метрологическое, лабораторное и специальное. Самые простые и дешевые весы – лабораторные и фасовочные. Их применяют для взвешивания небольших грузов (массой до 1 и 25 кг соответственно). Ассортимент этих весов очень широк и различается таким образом:
Чаще всего на складе такие весы используют для контроля целостности груза при принятии и выдаче, поскольку у них высокая точность измерения.
Счетные весы избавят от ручного подсчета большого числа одинаковых предметов. Сначала с их помощью определяют массу одной единицы товара. Подсчет всего числа предметов после их взвешивания выполняется весами автоматически. Существуют и такие счетные весы, которые звуком сигнализируют о достижении заданного количества. Диапазон НПВ достаточно большой: от 2 до 150 кг. Это позволяет выбрать самую подходящую марку исходя из требуемой точности взвешивания.
Значительно чаще в складском хозяйстве применяют весы общего назначения. В эту группу входят настольные и платформенные (передвижные и стационарные) весы.
Напольные весы применяют для определения массы продукции в диапазоне НПВ от 30 до 300 кг. Они выполнены в едином корпусе (взвешивающая платформа и индикаторная головка), что позволяет легко переставлять их в любое место. Питание таких весов может быть также от сети и от батареек. Напольные весы могут быть выполнены во влагозащищенном исполнении, т. е. допускать прямое попадание воды при уборке в помещении склада. Напольные весы оснащают индикаторной головкой поворотного типа, позволяющей установить переднюю панель индикатора под углом, обеспечивающим наилучшую видимость цифрового табло.
Платформенные весы – наиболее распространенные весы на складах, поскольку позволяют взвешивать большие массы грузов. Разброс НПВ платформенных весов колеблется от 300 кг до десятков тонн. Взвешивающая платформа зачастую комплектуется въездным и выездным пандусом, если она не установлена в заглубленное место. Платформа чаще всего изготавливается из обычной стали, однако может выполняться и из нержавеющей стали, повышающей ее долговечность в условиях повышенной влажности или агрессивной среды. Корпуса тензодатчиков, установленных в таких весах, также могут быть выполнены из различных металлов: алюминия, обычной или нержавеющей стали. Весы комплектуют индикаторной головкой, которая соединяется с платформой гибким кабелем и крепится либо на стойке, либо на стенке рядом с платформой.
Крановые весы представляют собой устройства, которые подвешивают на крюк грузоподъемных механизмов. Диапазон НПВ крановых весов большой – от 100 кг до 50 т. Такие весы необходимы на складах, где хранят крупногабаритные и длинномерные грузы, металлопродукцию. Все крановые весы обязательно оснащены пультом дистанционного управления, а некоторые модели – радиомодемом, с помощью которого возможна передача результатов взвешивания в компьютерную систему предприятия. Питание крановых весов осуществляется от перезаряжаемых аккумуляторов, емкости которых хватает на длительное время. В комплект весов входит и зарядное устройство для аккумуляторов. Степень заряда аккумуляторных батарей индицируется на табло, что позволяет свое-временно производить их замену. Индикаторы в крановых весах, как правило, выполнены на светодиодах, обеспечивающих необходимую высоту и достаточную яркость символов. Это совершенно необходимое условие, поскольку результаты взвешивания обычно считывают на большом удалении от табло.
К специализированным весам относятся автомобильные (стационарные и передвижные) и вагонные весы, а также грузоподъемные механизмы, оснащенные весоизмерительными устройствами. Среди последних на складах весьма популярны весы-тележка или взвешивающие вилы для автопогрузчика. Весы-тележку удобно использовать в случаях, когда постоянное место для взвешивания грузов отсутствует, а возможность установки в эти весы принтера для печати этикетки с результатами взвешивания делает их достаточно универсальными. К этому же типу весов можно отнести и П-образные весы. Существенным их преимуществом также является мобильность, поскольку их легко переместить в любую точку склада, где требуется произвести взвешивание.
По степени автоматизации весовое оборудование может быть полуавтоматическим или автоматическим. Показания снимают двумя способами:
Кроме того, все описанные типы весового оборудования можно с успехом применять как самостоятельно, так и в рамках автоматизированных складских систем. В рамках этих систем существенное место занимает маркировка продукции с информацией о ее весе. Для этих целей весы объединяют с принтером этикеток. Если достаточно небольшой по размерам этикетки из термобумаги, то вполне можно применить разнообразные весы с печатью этикеток. В тех случаях, когда требуется этикетка большого размера, да еще и из полимерных материалов, без связки весы–термотрансферный принтер не обойтись. Программное обеспечение, загруженное в память принтера, позволяет печатать этикетку любого размера с графической и текстовой информацией, включая штрих-код.
Независимо от типа и марки весов обязательным условием для их подключения к компьютеру является наличие у них средств коммуникации. Общеизвестными средствами коммуникации являются последовательные порты RS-232, RS-422, RS-485. В настоящее время есть возможность подключать весовое оборудование через проводные (Ethernet) и беспроводные (Wi-Fi) сети. Все электронные весы имеют возможность запоминать массу тары и вычитать ее из общей массы груза, что существенно облегчает работу с ними.
Весы для статического взвешивания
По способу установки на месте эксплуатации все весовое оборудование делится на передвижное и стационарное. Если передвижное весовое оборудование можно перемещать с помощью установленного на нем привода, посторонних транспортных средств или вручную, то стационарное не подлежит перемещению без демонтажа. Из всех видов весов, применяемых в складском хозяйстве, весы для статического взвешивания получили наибольшее распространение.
Статические весы – устройства, на которых в процессе взвешивания груз не перемещается относительно грузоприемного устройства и масса груза на протяжении времени взвешивания остается неизменной. Эти весы должны соответствовать требованиям ГОСТ 29329–92. Наибольший предел взвешивания при размерности в граммах для весов данного вида следует выбирать из ряда: 200 г; 500 г; при размерности в килограммах выбирают НПВ: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 800. При размерности в тоннах ряд НПВ составляет: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 500. Наименьший предел взвешивания: 20е – для весов среднего класса точности; 10е – для весов обычного класса (где е – цена деления). Пределы допускаемой погрешности весов приведены в таблице.
Этим же стандартом регламентированы такие показатели весов, как чувствительность и требования к показателям их надежности.
| Интервал взвешивания для классов точности | Пределы допускаемой погрешности | ||
|---|---|---|---|
| среднего | обычного | при первичной поверке на предприятии-изготовителе и специализированном ремонтном предприятии | при эксплуатации и после ремонта на предприятии |
| От НмПВ до 500е включительно | От НмПВ до 50е включительно | ±0,5е | ±1е |
| Свыше 500е до 2000е включительно | от 50е до 200е включительно | ±1е | ±1,5е |
| Свыше 2000е | Свыше 200е | ±1,5е | ±2,5е |
Весы должны сохранять свои метрологические характеристики в следующих температурных диапазонах: –20. +45 °С для весов с неавтоматическим уравновешиванием; –10. +45 °С – для весов с автоматическим или полуавтоматическим уравновешиванием, в том числе +10. +40 °С для весов электромеханических (электронных) и устройств, устанавливаемых отдельно от весов в закрытых помещениях. Общие требования безопасности к ним определены ГОСТ 12.2.003–91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности».
Весовое хозяйство
ВЕСОВОЕ ХОЗЯЙСТВО представляет собой комплекс устройств для взвешивания подвижного состава с грузом, грузов и багажа.
Содержание
Назначение
Включает весы различных типов, контрольные весовые приборы и устройства, в том числе весоизмерительные вагоны-лаборатории и весоповерочные вагоны, а также производственно-ремонтную базу (вагоны-мастерские и стационарные мастерские). На ж. д. используются вагонные весы для определения массы грузов вместе с вагоном, в который они загружены, с наибольшим пределом взвешивания (НПВ) — 100, 150 и 200 т; автомобильные — для взвешивания грузов, перевозимых автомобильным транспортом (НПВ 10, 25, 30, 40 и 60 т); товарные (стационарные, врезные и передвижные) — для взвешивания тарных и штучных грузов (НПВ 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3 т); элеваторные бункерные (ковшовые), установленные на складах, элеваторах для взвешивания зерновых грузов (НПВ 5, 10 и 20 т), а также установленные там же элеваторные автоматические порционные весы (НПВ 0,5; 1 и 2 т). По принципу действия весы (весоизмерительные устройства) делятся на механические и электромеханические.
Принцип работы весов
Для взвешивания грузов, перевозимых в вагонах, и определения массы порожних вагонов на ж. д. применяются в основном автоматические рычажные весы, которые фиксируют массу каждого вагона и регистрируют ее на контрольном талоне. Все более широко внедряются электронные вагонные весы, позволяющие взвешивать вагоны в составе поезда при непрерывном его движении и получать автоматически регистрируемый результат при передаче данных на ЭВМ. При использовании таких весов выявляется общий перегруз вагонов, а также их неравномерная загрузка (по тележкам, осям, отдельным колесам и сторонам кузова), устранение которых положительно сказывается на повышении безопасности. Структура весового хозяйства и порядок метрологического контроля за весовыми приборами, технология взвешивания грузов, требования к содержанию и техническому обслуживанию весовых приборов определяются министерством путей сообщения. Технические требования к весам и методика измерений и поверок установлены государственными стандартами (ГОСТ 29329-93 и ГОСТ 304114-96). К наиболее существенным метрологическим характеристикам, фиксируемым при поверке и калибровке весов, относятся: наибольший и наименьший пределы взвешивания, цена деления и допустимая погрешность измерения массы груза. При этом также проверяются чувствительность, независимость и непостоянство показаний весов.
Техническое обслуживание весов
Ведомственный контроль за весами в системе МПС осуществляется в виде годовых осмотров-проверок и инспекционных проверок правильности показаний весов, осуществляемых ревизорами. Обслуживание технических средств весового хозяйства, поверка и клеймение весов и весовых приборов производятся в мастерских и лабораториях для ремонта весов, оснащенных образцовыми средствами измерений, гирями и компараторами. Поверка и клеймение производятся при установке весов, после их контрольного и среднего ремонтов и периодически в установленные сроки. Взвешивание грузов на неисправных весах, а также на весах с просроченными датами поверки и клеймения не допускается. Железные дороги могут принимать на техническое обслуживание весы грузовладельцев. Организация взвешивания на весах и уход за ними возложены на приемосдатчиков груза и багажа (в местах общего пользования) или на работников грузовладельцев (в местах необщего пользования).
Статистика
К 2000 г. на сети ж. д. насчитывалось св. 4500 весоизмерительных устройств, в том числе на станциях 3931 товарных и 443 вагонных весов, а также более 250 весоповерочных вагонов, весоизмерительных вагонов-лабораторий и вагонов-мастерских. Работает созданный на базе 4-осного полувагона весоповерочный вагон модели А-300 (ОАО «Алтайвагон»).
Весовое хозяйство железных дорог
Инфраструктура весового хозяйства железных дорог. Действующие стандарты в области измерения массы вагона. Определение погрешности весов при взвешивании в движении вагона в составе без расцепки и состава из вагонов. Поверка, калибровка и юстировка весов.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.08.2018 |
| Размер файла | 2,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Выпускная квалификационная работа.
Пояснительная записка: 58 страниц, 5 таблиц, 15 рисунков, 2 приложения, 4 плаката, 25 источников.
Графическая документация: 4 плаката А1.
ГРУЗ, ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ, ВАГОННЫЕ ВЕСЫ, ВЗВЕШИВАНИЕ В СТАТИКЕ, В ДИНАМИКЕ, ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, ВЕСОВОЕ ХОЗЯЙСТВО, ТЕНЗОМЕТРИЧЕСИКЕ ДАТЧИКИ, СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ПОВЕРКА, КАЛИБРОВКА, ВЕСОПОВЕРОЧНЫЙ ВАГОН, ГРУЗОПРИЁМНАЯ ПЛАТФОРМА, ВАГОННАЯ ТЕЛЕЖКА, ПОВАГОННЫЙ, ПОТЕЛЕЖЕЧНЫЙ И ПООСНЫЙ СПОСОБ ВЗВЕШИВАНИЯ, ПРЕДЕЛ ВЗВЕШИВАНИЯ, ПОГРЕШНОСТЬ ВЕСОВ, ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УЧАСТОК, КЛАСС ТОЧНОСТИ, РАЗГРУЖЕНИЕ, КОНТРОЛЬНЫЙ ВАГОН, ГИРИ.
В выпускной квалификационной работе описаны способы взвешивания на вагонных весах, сравнительный анализ РД и РД-Д вагонных весов, их технические характеристики, а также анализ весоизмерительных устройств и различных способов взвешивания.
Глава 1. Техническое обоснование необходимости измерения подвижных единиц на железнодорожном транспорте
1.1 Инфраструктура весового хозяйства железных дорог
1.2 Действующие стандарты в области измерения массы вагона
Глава 2. Способы взвешивания на вагонных весах
2.1 Динамическое взвешивание на вагонных весах
2.2 Статическое взвешивание на вагонных весах
2.3 Меры безопасности при взвешивании вагонов
2.4 Определение погрешности весов при взвешивании в движении расцепленных вагонов, вагонов без расцепки и состава в целом
2.4.1 Определение погрешности весов при взвешивании в движении расцепленного вагона
2.4.2 Определение погрешности весов при взвешивании в движении вагона в составе без расцепки и состава из вагонов в целом
2.5 Методы обработки информации
2.6 Структурная схема вагонных весов на примере весов ЗАО «Измерительная техника»
Глава 3. Сравнительный анализ РД и РД-Д вагонных весов
3.1 Вагонные весы РД. Повагонное или потележечное взвешивание вагонов в статике
3.2 Вагонные весы для взвешивания в движении РД-Д. Взвешивание вагонов в движении: поосное, потележечное, повагонное
Глава 4. Поверка, калибровка и юстировка весов
Глава 5. Электронные средства измерений Куйбышевского Центра Метрологии г. Сызрани
5.1 Весоповерочный вагон нового поколения ВПВ-135К
5.2 Весы вагонные для взвешивания в движении вагонов и железнодорожных составов «Рельс тензометрический взвешивающий (РТВ-Д)»
Глава 6. Анализ весоизмерительных устройств и различных способов взвешивания
6.1 Модернизация вагонных весов
6.2 Объём работ по доработке фундамента и монтажу весов
Учет грузов, перевозимых по железной дороге, имеет огромное значение как для организации движения и правильной эксплуатации подвижного состава, так и для коммерческих расчетов. Не меньшее значение учет перевозимых грузов на вагонных весах имеет для обеспечения качественного технологического процесса (например, при загрузке домен и мартенов) на подъездных путях промышленных предприятий и для внутризаводского транспорта. Такое же значение имеет взвешивание автомобильного транспорта.
Естественно, что уже несколько десятков лет назад инженеры пришли к решению о необходимости совмещения процессов взвешивания и движения объектов. При этом выявилась основная трудность, обусловленная динамическим характером процесса взвешивания, заключающаяся в том, что аппаратура регистрирует динамическую составляющую нагрузки, вызванную неизбежно присутствующими источниками (неровностью пути, овальностью колес, выбоинами в рельсах и колесах, ветровой нагрузки и т. д.). Эта динамическая составляющая представляет собой низкочастотную периодическую помеху, диапазон которой 3-10 Гц. Частотный диапазон этой помехи, по всей видимости, не зависят от конкретной конструкции вагонных весов, а зависит в основном от динамических свойств вагона. Тем не менее, амплитуда такой помехи зависит от жесткости весоизмерительной системы.
Первые устройства для взвешивания на ходу представляли собой по существу статические вагонные весы, а для уменьшения динамической составляющей состав перемещался очень медленно. Была разработана специальная система сигнализации, которая помогала машинисту поддерживать скорость до 3 км/ч. Несмотря на это, погрешность оставалась высокой (более 1%), а сам процесс взвешивания был сложным и длительным.
В дальнейшем, развитие систем для взвешивания в движении пошло по пути создания устройств со специальной обработкой результатов взвешивания с целью выделения постоянной составляющей (массы объекта) на фоне динамических помех. На сегодняшний день создано предостаточно различных моделей весов с дистанционным управлением, а так же передачей данных для обработки в программное обеспечение.
Глава 1. Техническое обоснование необходимости измерения подвижных единиц на железнодорожном транспорте
Существующий порядок взвешивания транспорта устарел и давно перестал удовлетворять требованиям современных систем по управлению производством. Взвешивание состава происходит на вагонных весах статически, для чего состав необходимо расцепить и, подавая на вагонные весы один вагон за другим, взвешивать их с остановкой на весах. Потери, которые несет дорога и владельцы грузов вследствие простоев, исчисляются сотнями миллионов рублей.
Ввиду резкого увеличения грузопотока, связанного с увеличением производства сырья и товаров, развитием железных дорог, проблема учета грузов, распознавания и регистрации вагонов стала первостепенной. Развитие промышленности выдвинуло в последнее время ряд новых задач, связанных с созданием автоматизированных систем учёта товарно-материальных запасов и управления производством.
История создания вагонных весов насчитывает более 100 лет. Поскольку перемещаемые по рельсам вагоны, имели свою специфику, то для их взвешивания конструкторами и инженерами был создан целый ряд разнообразных, и весьма интересных технических решений для вагонных весов.
Весы просты в монтаже, не требуют изготовления заливного бетонного фундамента, что сокращает время и стоимость установки оборудования. В качестве измерительных элементов весов используются тензорезисторные датчики, обеспечивающие высокую точность измерений и надежность работы весов даже в неблагоприятных условиях эксплуатации.
Ни один другой тип весов не имеет такого обилия различных принципов действия. Это и механические (рычажные), и электронные, и гидравлические, и пневматические, и электромеханические (гибридные), и тензометрические, и оптические вагонные весы. Однако, наибольшее распространение получили тензометрические весы, а именно, три основных типа:
Рис. 1. Платформенные весы
Для обеспечения точности в широком температурном диапазоне в таких вагонных весах применяются датчики со сферическими опорными поверхностями, благодаря которым обеспечивается «самоцентрирование» грузоприемной платформы. Платформенные (мостовые) вагонные весы применяются при статическом взвешивании вагонов, взвешивании вагонов в движении на скорости до 15 км/час, или в режиме универсальных вагонных весов, т.е. взвешивании, как в статике, так и в динамике;
Рис. 2. Весы «датчик-шпала»
Весы «датчик-шпала» представляют собой устройство взвешивания, не имеющее грузоприемной платформы. На специальные весовые опоры устанавливаются рельсы, что удешевляет всю весоизмерительную конструкцию. Такие весы применяются для взвешивания в движении на скорости следования до 60 км/час, однако, такая конструкция с успехом применяется, также, для взвешивания вагонов в статике;
Рис. 3. Весы «датчик-рельс»
В основном, весы «датчик-рельс» применяются для взвешивания в движении на скорости до 60 км/час. Для статического взвешивания применение таких весов весьма проблематично, т.к. «весовые участки» рельса очень коротки, а установить колеса вагонов над ними сложно, тем более, что разные модели вагонов могут иметь различную колесную базу и количество осей.
1.1 Инфраструктура весового хозяйства железных дорог
Вопрос модернизации существующего парка вагонных весов на каждой железной дороге рассматривался с учётом их физического использования, выработки ресурса и степени износа. Модернизация весов предусматривает замену рычажной системы взвешивания на систему с применением тензометрических датчиков. Принцип работы реконструируемых весов заключается в преобразовании нагрузки в электрический сигнал с последующей его обработкой на ПЭВМ и выводом в цифровом виде на табло. При проведении таких работ предусматривается использование существующей грузовой платформы, фундамента весов, здания весовой. Модернизированные весы представляют собой грузовую платформу механических рычажных вагонных весов, опирающуюся через узлы встройки и тензометрические датчики на бетонные опоры, выполненные на существующем фундаменте.
Основные технические характеристики применяемых на российских железных дорогах электронных весов следующие:
При работе вагона весы должны фиксировать следующую информацию:
— массу вагона (брутто, нетто, тара);
— трафаретное (паспортное) значение массы вагона;
— перегруз или недогруз.
Все применяемые и обслуживаемые средства измерений массы в соответствии с требованиями законодательства РФ и правил по метрологии должны быть удостоверены сертификатом об утверждении типы средств измерений массы. В соответствии с правилами по метрологии все приобретённые средства измерений массы должны пройти регистрацию в Реестре средств измерений, допущенных к применению на федеральном железнодорожном транспорте. Средства измерений массы должны иметь действующие поверительные клейма и свидетельства о поверке.
На железнодорожном транспорте для участия в поверке средств измерений массы, проведения их калибровки, монтажа и технического обслуживания организованы весовые бригады.
Весоповерочный вагон, предназначенный для поверки вагонных весов, оборудуется на базе шести- и четырёхосного полувагона. В весоповерочном вагоне устанавливаются балка, на которой монтируется стрела электротельфера с захватом, две самоходные весоповерочные тележки (рис. 4) и наборы гирь класса точности М1 и массой 2000 кг.
Рис. 4. Весоповерочная тележка
Для автоматизации процессов регистрации, учета и контроля движения груза «Промышленные системы» предлагает решения по внедрению систем комплексного учета. Используется система видеонаблюдения с автоматическим распознаванием регистрационных номеров вагонов (рис. 5).
Рис. 5. Схема учёта и контроля грузопотоков
1.2 Действующие стандарты в области измерения массы вагона
ГОСТ 14895-69 распространяется на вагонные образцовые весы с коромысловым указательным устройством и устанавливает методы и средства поверки весов, выпускаемых из производства, ремонта и находящихся в эксплуатации.
— ГОСТ 8.453-82 Весы для статического взвешивания. Методы и средства поверки;
— ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности;
— ГОСТ 7328-2001 Гири. Общие технические условия;
— ГОСТ 29329-92 Весы для статического взвешивания. Общие технические требования;
— ГОСТ 30414-96 Весы для взвешивания транспортных средств в движении. Общие технические требования.
Глава 2. Способы взвешивания на вагонных весах
При выборе вагонных (железнодорожных) весов важно определить, какой из методов наиболее подходит к конкретным условиям работы и специфики производства предприятия, а именно: традиционное взвешивание в статике или взвешивание в динамике. На весах, имеющих грузоприемную платформу длиной от 4,5 до 6,5 м, железнодорожные вагоны взвешиваются в два приема, а суммарная масса вагона определяется как сумма результатов взвешивания передней и задней вагонных тележек.
Многоплатформенная система позволяет производить как динамическое, так и статическое повагонное взвешивание. При применении таких весов ограничением является запрет на взвешивание жидких материалов, что оговорено действующими метрологическими стандартами. Многоплатформенные динамические весы, позволяющие проведение всех видов взвешивания, применяются на крупных предприятиях. Система управления и учета весов железнодорожных настолько совершенна, что при ее интеграции в локальную компьютерную сеть предприятия и соответствующем программном обеспечении оператор, используя кресло руководителя, может управлять процессом взвешивания практически не вмешиваясь в ход его выполнения, и покидая свое кресло руководителя только в личных целях или при форс мажорных ситуациях. А при определенном программном обеспечении можно с успехом комбинировать быстрое взвешивание по тележкам вагонов с взвешиванием целых вагонов или же совмещать с наиболее надежным статическим взвешиванием.
Тот или иной способ взвешивания на вагонных весах выбирается в зависимости от максимально возможной скорости движения состава во время взвешивания, исходя из необходимой точности взвешивания, а также из условия капитальных затрат на установку весоизмерительных систем. Наиболее перспективными являются потележечный и поосный способы.
При вагонном взвешивании длина платформы вагонных весов такова, что вагон помещается на ней полностью и происходит взвешивание вагона целиком.
Потележечное взвешивание железнодорожных вагонов производится в два приема. Сначала взвешивается первая тележка и её масса запоминается измерительным устройством, затем взвешивается вторая тележка, после чего измерительное устройство производит суммирование результатов, эта сумма принимается равной массе вагона. Масса вагона выводится на табло и запоминается в компьютере.
Поосное взвешивание вагонов в движении основано на том, что взвешивается каждая ось вагона и после суммирования массы всех осей результат выводится на табло и передается в компьютер.
2.1 Динамическое взвешивание на вагонных весах
Процесс динамического взвешивания на железнодорожном транспорте заключается в том, что масса грузовых вагонов определяется во время их перемещения по железнодорожным путям, уложенным на специальные грузоприёмные платформы, путём измерения силового воздействия на эти платформы (рис. 6).
Рис. 6. Определение массы вагонов в режиме взвешивания в движении
Важной задачей в процессе взвешивания является определение типов вагонов для соответствующего суммирования массы осей каждого вагона при поосном взвешивании и определения правильности загрузки вагона, а также для распознавания локомотивов, которые не подлежат взвешиванию.
При значительном разнообразии конструкций вагонных весов для каждых из них можно выделить основные узлы: одна или несколько грузоприемных платформ, по которым движется вагон при взвешивании. Эти платформы играют роль силопередающих устройств, с помощью которых вертикальные силы, действующие на платформы, передаются на преобразователи.
Грузоприемные платформы, как правило, содержат устройства для уменьшения влияния продольных сил на весовую платформу при прокатывании вагона. С помощью путевых устройств выдаются сигналы на светофор при превышении допустимой скорости во время взвешивания: вторичный электронный прибор, который управляет процессом взвешивания, ведет обработку измеряемого сигнала с преобразователя и выдает результат взвешивания на табло (для визуального отсчета), а также на компьютер. С помощью компьютера результаты взвешиваний записываются и на их основе формируются необходимые отчёты. Длительное время разрабатываются способы по идентификации вагонов или автомобилей. Например, фотометрический способ считывания со специальных пластин, различные радиомаяки, которые позволяют идентифицировать вагон или автомобиль, в том числе и характер груза.
При создании весов для взвешивания объектов в движении одной из главных задач, стоящих перед разработчиками, является выбор механического грузоприёмного устройства.
Существуют два типа таких устройств:
— рычажные устройства, у которых нагрузка через суммирующие рычаги воспринимается одним силоизмерителем;
— безрычажные устройства, у которых грузоприёмная платформа расположена на четырёх и более силоизмерителях.
2.2 Статическое взвешивание на вагонных весах
Платформенные весы, для статического взвешивания, являются наиболее точными. Например, на весах с наивысшим пределом взвешивания в 100 т, 150 т или 200 т, цена поверочного деления может быть равна 20 кг, 50 кг, 100 кг или 200кг. Т.е. самые точные вагонные весы могут иметь около 5000 поверочных делений. Причем, наиболее точный результат взвешивания на таких весах можно получить только при взвешивании расцепленных вагонов.
При определении массы в режиме статического взвешивания, точность весов «датчик-шпала», на сегодняшний день, несколько хуже, чем платформенных весов и не превышает 3 тыс. поверочных делений.
Расцепка вагонов связана с большими временными затратами и, в этом случае, многие предприятия отдают предпочтение взвешиванию вагонов в сцепленном состоянии. Однако, из-за влияния сцепок, точность взвешивания снижается.
При определении массы вагонов в сцепленном состоянии на весах для статического взвешивания необходима аттестация методики выполнения измерения массы вагонов.
Часто, при взвешивании сцепленных или расцепленных вагонов, применяются 2-х платформенные весы. При этом, каждая тележка вагона устанавливается на «свою» весовую платформу. Такие весы используются для взвешивания вагонов с небольшим разбросом габаритных размеров. При большом разбросе используются вагонные весы, имеющие 2 или 3 независимые весовые платформы. Также, такие весы могут быть использованы для обеспечения более точного повагонного взвешивания, или, при взвешивании сцепленных вагонов, для исключения заезда осей «соседних» вагонов на весовые платформы (рис. 7).
Рис. 7. Определение массы вагонов в режиме статического взвешивания
2.3 Меры безопасности при взвешивании вагонов
1. Проверку и техническое обслуживание весов и ремонтные работы можно производить только при отключенном электропитании.
2. Персонал, обслуживающий весы, должен быть проинструктирован в соответствии с действующими правилами техники безопасности.
3. Такелажные работы при монтаже весов должны проводиться в строгом соответствии с правилами техники безопасности для монтажных работ.
4. Токоведущие части весов должны быть изолированы от корпуса и иметь величину сопротивления изоляции не менее 20 МОм.
5. Сопротивление защитного заземления должно быть не более 4 Ом. Значение сопротивления между заземляющей клеммой и сборочной единицей, подлежащей заземлению, не должно превышать 0,1 Ом.
6. Электрическое сопротивление и электрическая прочность изоляции цепей питания соответствуют требованиям ГОСТ 12997.
7. Границы участка, требующего проследования его поездами с уменьшенной скоростью, указывают постоянные сигнальные знаки «Разрешается движение с уменьшением скорости и готовностью проследовать опасное место, ограждённое сигнальными знаками «Начало опасного места» и «Конец опасного места», со скоростью, указанной в приказе начальника дороги» и «Поезд проследовал опасное место», установленные на расстоянии в соответствии с «Инструкцией по сигнализации на железных дорогах РФ. ЦРБ-757 от 26 мая 2000г.».
2.4 Определение погрешности весов при взвешивании в движении расцепленных вагонов, вагонов без расцепки и состава в целом
2.4.1 Определение погрешности весов при взвешивании в движении расцепленного вагона
При поверке весов для взвешивания в движении отдельных расцепленных вагонов допускается использовать не менее пяти контрольных вагонов с диапазоном нагрузок от порожнего до полностью груженого вагона. Для определения погрешности весов фиксируют не менее пяти показаний или распечаток массы для каждого контрольного вагона. Движение вагонов проводится со стороны (сторон), указанной в эксплуатационной документации на весы конкретного типа.
Приведенную погрешность весов DXпрi при взвешивании каждого контрольного вагона в диапазоне от наименьшего предела взвешивания весов (НмПВ) до 35 % наибольшего предела взвешивания весов (НПВ) включительно в процентах рассчитывают по формуле:
Значение относительной погрешности DХo при взвешивании каждого контрольного вагона в диапазоне свыше 35 % НПВ в процентах рассчитывают по формуле:
Значения погрешностей, определенные по формулам (1) и (2) для весов при взвешивании в движении расцепленного вагона, не должны превышать пределов допускаемой погрешности весов, указанных в ГОСТ 30414.
2.4.2 Определение погрешности весов при взвешивании в движении вагона в составе без расцепки и состава из вагонов в целом
Весы для взвешивания в движении вагонов в составе без расцепки и состава в целом поверяют при использовании испытательного состава, состоящего из порожних, частично и полностью груженных контрольных вагонов. При этом все порожние вагоны должны находиться в конце испытательного состава. Испытательный состав должен включать в себя не менее пяти и не более 15 контрольных вагонов. Испытательный состав прокатывают через поверяемые весы с одной стороны или с двух сторон (при тяге локомотива в одну сторону и при толкании в другую, если это оговорено в эксплуатационной документации) для получения не менее 60 результатов взвешиваний контрольных вагонов. При числе контрольных вагонов меньше, чем общее число вагонов в испытательном составе, контрольные вагоны должны быть распределены по всему составу равномерно.
Скорость вагонов не должна превышать указанного в руководстве по эксплуатации значения. При превышении скорости соответствующие регистрируемые значения массы вагона и состава в целом должны маркироваться специальным знаком с указанием скорости проезда, и эти значения не должны приниматься для расчета погрешности.
Погрешность весов при каждом взвешивании каждого контрольного вагона в составе без расцепки определяют по формуле (1) или (2).
Значения погрешностей, определенные по формулам (1) и (2) для весов при взвешивании в движении вагона в составе без расцепки, не должны превышать пределов допускаемой погрешности весов, указанных в ГОСТ 30414.
Погрешность весов при взвешивании в движении состава из вагонов в целом рассчитывают:
В первом случае погрешность определяют по формуле (3), во втором случае погрешность весов определяют по формуле:
Значения погрешности весов, определенные по формулам (3), (4) или (5), не должны превышать пределов допускаемой погрешности весов, указанных в ГОСТ 30414.
2.5 Методы обработки информации
При создании автоматических весоизмерительных систем для взвешивания в движении железнодорожных вагонов в составе поезда необходимо, чтобы аппаратура могла обеспечивать высокую точность взвешивания в статике и подавлять низкочастотные колебания в измеряемом сигнале при взвешивании в динамике.
При взвешивании состава, движущегося со скоростью 10-15 км/ч, время, отведенное для обработки измеряемого сигнала, менее 0,8-0,4 сек. При движении тележки по грузоприемной платформе в измеряемом сигнале присутствуют значительные колебания, амллитуда которых составляет 10-20% от измеряемого сигнала. В результате обработки осциллограмм было определено, что частота этих колебаний (в дальнейшем будем называть ее частотой помехи) лежит в диапазоне от 3,5 Гц для восьмиосных вагонов, до 7 Гц для четырехосных вагонов (пустых) и не зависит от скорости движения вагона. Исходя из указанных параметров помехи, для обеспечения точности измерения сигнала 0,1-0,2% за ограниченное время (меньше секунды) регистрирующая аппаратура должна обеспечить фильтрацию постоянной составляющей с подавлением помех в 100-200 раз.
Такое ослабление помех может быть достигнуто применением определенных методов обработки измеряемого сигнала.
В настоящее время существуют следующие основные методы обработки сигнала:
— применение низкочастотных фильтров;
— интегрирование с весовой функцией.
Методы измерения постоянной составляющей с помощью фильтров основаны на том, что на входе регистрирующего устройства ставится фильтр низких частот, пропускающий постоянную составляющую сигнала и ослабляющий периодическую составляющую.
При использовании метода простого интегрирования (а также и во всех последующих методах интегрирования) на основании экспериментальных данных динамическая составляющая имеет синусоидальный вид.
Учитывая, что простое интегрирование не обеспечивает достаточную точность измерения, был предложен метод двукратного интегрирования. Сущность этого метода состоит в том, что окончательный результат измерения равен сумме двух интегралов, время интегрирования которых равно полутора периодам средней частоты диапазона динамических помех, а начало работы одного из них сдвинуто по отношению к другому на половину периода средней частоты помехи. Метод двукратного интегрирования дает относительно слабое подавление помех, особенно при большом диапазоне помехи, потому что сдвиг времени между интеграторами выбран жестко и является оптимальным только для определённых значений.
Тем не менее, недостаточная степень ослабления помех ограничивает возможности использования метода скользящего усреднения для построения аппаратуры.
Метод скользящего интегрирования принципиально не отличается от метода двойного интегрирования, так как обработка сигнала этими методами может быть интерпретирована как интегрирование с некоторыми весовыми функциями. Отметим, что весовые функции, соответствующие этим методам, не являются оптимальными и не обеспечивают необходимой точности. Это соображение естественным образом приводит к методу интегрирования с весовой функцией общего вида, который является обобщением методов, изложенных выше.
Метод интегрирования с весовой функцией является обобщенным методом изложенных выше, если обработку измеряемого сигнала проводить с весовой функцией, которую без ограничения общности можно представить тригонометрическим полиномом. Погрешность в определении может быть уменьшена за счет множителя, т.е. путем выбора коэффициентов и номеров гармоник весовой функции. Однако сделать ее малой величиной можно не в любом диапазоне помех. Таким образом, выбрав коэффициент, можно уменьшить погрешность. При интегрировании с весовой функцией в диапазоне от 2 до 5 (наиболее вероятный диапазон изменения частоты помехи) погрешность значительно меньше, чем при простом интегрировании. Эта погрешность может быть уменьшена еще больше соответствующим выбором коэффициента. При введении других гармоник весовой функции возможно еще большее ослабление помех. Например, если выбрать первую и седьмую гармонику, то погрешность в диапазоне от 2 до 5 не будет превышать 0,035%.
Таким образом, для получения высокой точности определения необходимо реализовать в регистрирующем приборе интегрирование с весовой функцией. Этот способ обработки сигнала является наиболее перспективным.
Программное обеспечение весов позволяет:
— обеспечивать температурную компенсацию по введённым коэффициентам ВР;
— определять направление движения;
— распознавать и не взвешивать локомотив;
— определять скорость движения при взвешивании с регистрацией недопустимого режима скорости;
— выдавать в процессе работы на экран дисплея диагностические сообщения;
— сохранять в памяти и выдавать на принтер дату и время взвешивания, порядковые номера вагонов в составе, № поезда;
— вычислять значения перегруза или недогруза вагона относительно массы, указанной в документах, или маркированного значения его грузоподъёмности, вводимого оператором;
— определять нагрузку каждого колеса, оси и тележки взвешиваемого вагона;
— определять распределение массы по бортам взвешиваемого вагона.
2.6 Структурная схема вагонных весов на примере весов ЗАО «Измерительная техника»
Весы вагонные ВВЭ предназначены для статического взвешивания и взвешивания в движении 2-, 4-, 6- и 8-осных вагонов в составе без расцепки.
Принцип действия весов основан на преобразовании деформации упругих элементов тензорезисторных датчиков (Д1…Д8, в зависимости от модификации весов), возникающей под действием силы тяжести взвешиваемого груза, в аналоговый электрический сигнал, изменяющийся пропорционально массе груза (рис. 8). Аналоговые электрические сигналы с датчиков проходят через клеммные коробки (КК1, КК2), распределительную коробку (РК), суммируются и поступают в весоизмерительный прибор (ВП), где суммарный сигнал преобразуется в цифровой код. Результаты взвешивания отображаются на мониторе, входящем в состав весоизмерительного прибора. По интерфейсу СОМ1 информация о массе груза может передаваться на ПЭВМ, где заносится в базу данных и выводится на монитор. Результат взвешивания может быть распечатан на принтере.
Рис. 8. Структурная схема вагонных весов ЗАО «Измерительная техника»
В зависимости от модификации грузоприёмное устройство может состоять из одной, двух, трёх или четырёх конструктивно разделённых грузоприёмных секций. Каждая секция устанавливается на четыре весоизмерительных датчика класса точности С3 по ГОСТ 30129-96 с наибольшим пределом измерения не менее 30 т.
При взвешивании в движении весоизмерительный прибор производит вычисление массы вагона, состава в целом, измерение средней скорости движения, определение направления движения, расчёт смещения центра тяжести груза и отбраковку результатов взвешивания, не удовлетворяющих условиям выполнения измерений. Результаты взвешивания выводятся в виде таблицы на мониторе. На мониторе также выводится статус процесса взвешивания (ожидание, взвешивание, остановлен и сброшен); порядковый номер взвешиваемого вагона, состава, нагрузка, приходящаяся на тележку, сторону вагона при взвешивании в движении.
Весы снабжены устройствами:
— сигнализации о перезагрузке вагонов;
— сигнализации о превышении предела допускаемой скорости движения;
— автоматической и полуавтоматической установки нуля в режиме взвешивания в движении;
— автоматического слежения за нулём;
— запоминания результатов взвешивания в электронной памяти;
— ввода номеров вагонов с клавиатуры;
— распечатки результатов взвешивания на принтере.
Глава 3. Сравнительный анализ РД и РД-Д вагонных весов
ООО «Инженерный центр «АСИ», АО «Тенросиб», ЗАО «Сибтензоприбор», ЗАО «Тензо-М» и ряд других фирм и заводов имеют лицензии на право изготовления весов в России и сертификаты об утверждении типа весов (табл. 1).
Таблица 1. Основные заводы изготовители вагонных весов