Вагонные весы. Виды. Характеристики. Выбор.

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.

Ни один другой тип весов не имеет такого обилия различных принципов действия. Это и механические (рычажные), и гидравлические, и пневматические, и электромеханические (гибридные), и тензометрические, и оптические вагонные весы.

Однако, наибольшее распространение получили тензометрические весы, а именно, три основных типа - Весы платформенные, весы «датчик-шпала» и весы «датчик-рельс».

Вагонные весы платформенные
Платформенные или мостовые тензометрические вагонные весы – это прямые «наследники» механических рычажных весов. Конструкция весов, грубо говоря, представляет собой тензометрические датчики, на которые устанавливается грузоприемная платформа - «мост». (Рисунок 1).

Рисунок 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, то есть взвешивании, как в статике, так и в динамике.

Вагонные весы «датчик-шпала»
Первые конструкторские разработки таких весов появились ещё в 60-х годах 20 века, однако широкое применение нашли лишь сравнительно недавно - в начале 21 века. (Рисунок 2)

Рисунок 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.

Вагонные весы «датчик-рельс»
Весы «датчик-рельс» представляют собой переоборудованный в двухопорный датчик силы участок железнодорожного рельса. Такие весы были сконструированы сотрудником компании Weightronix - Джеком Калдикоттом (Jack Caldicott) и установлены на медных рудниках Чили (Рисунок 3).

Рисунок 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.

Также, при выборе вагонных весов, следует обратить внимание и на некоторые другие моменты:

• Фундаментное основание.
  Очень часто в рекламных проспектах встречается такой термин, как «бесфундаментные весы». На практике, весы без фундамента не могут долго сохранять свои метрологические характеристики и требуют дополнительных затрат на ремонт и внеочередную поверку. Это обуславливается проседанием шпал при высокой интенсивности движения и пучением грунта в осенне-весенние периоды.
  
  Говоря об отсутствии необходимости в бетонном фундаменте, авторы такой «рекламы» умалчивают о необходимости устройства, как минимум, основания из гравия с послойным уплотнением, что тоже, не гарантирует сохранения точности взвешивания. Однако, отсутствие фундамента допустимо только в случаях, когда вагонные весы устанавливаются на местности со скальным грунтом, либо иным, эквивалентным.
  
  В Российских реалиях, основная масса железнодорожных путей пролегает по заболоченным участкам. Именно поэтому фундамент является абсолютно необходимым условием для надежной и точной работы весов.
   
• Определение массы вагонов в режиме статического взвешивания.
  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 200 кг. 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.4).

Рисунок 4. Определение массы вагонов в режиме статического взвешивания

• Определение массы вагонов в режиме взвешивания в движении.
  На практике, при большом грузопотоке и невысокой стоимости взвешиваемых материалов, взвешивать вагоны целесообразнее на специальных весах в движении. В движении вагон можно взвесить поосно, потележечно или повагонно (на полной длине).
  
  С каждым годом, поосное взвешивание применяется все реже, поскольку не имеет преимуществ.
  
  Потележечное взвешивание, в основном, используется для взвешивания сыпучих и жидких грузов, имеющих вязкость не менее 59 мм²/с (Рис.5).

Рисунок 5. Определение массы вагонов в режиме взвешивания в движении

Повагонное взвешивание является самым точным и удобным в эксплуатации способом. Весы с повагонным взвешиванием также могут быть использованы и для определения массы вагонов с жидкими грузами с вязкостью менее 59 мм²/с в движении. На рисунке 4 изображена иллюстрация повагонного взвешивания в движении.

Помимо перечисленных выше способов взвешивания, часто встречается «смешанное» взвешивание на универсальных весах. То есть, одни и те же весы имеют возможность взвешивать и в статике и в движении, потележечно для одних моделей вагонов и повагонно для других.

Итак, при взвешивании разнородных грузов по вязкости (менее 59 мм²/с), стоимости и т.д. лучше использовать универсальные платформенные вагонные весы, которые имеют режим повагонного взвешивания в движении, и режим статического взвешивания вагона в целом,.

При взвешивании в движении со скоростью до 10-15 км/ч малоценных грузов и грузов с вязкостью не менее 59 мм²/с рекомендуется использовать весы для потележечного взвешивания.

При необходимости взвешивания вагонов на более высоких скоростях, обычно используют весы «датчик-шпала» или «датчик-рельс» с установкой бесстыкового рельса. При увеличении скорости движения по весам класс точности весов снижается до 2,0 по ГОСТ 30414-96.

Для определения осевых нагрузок вагона, при условии наличия соответствующего программного обеспечения, может использоваться любая из трех конструкций весов.