VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В РФ в современных условиях рыночной экономики начинают осуществляться работы по развитию сети железных дорог, коренной реконструкции их материально-технической базы, внедрению более совершенных технологий эксплуатационной работы. Понятно, что железные дороги и в перспективе останутся основным видом транспорта, связывающим в единое целое промышленность, сельское хозяйство и регионы страны. Известно также, что важнейшей составной частью технических средств железнодорожного транспорта является подвижной состав, который предназначен для перевозки грузов и пассажиров по железным дорогам. Одним из важнейших критериев оценки эксплуатационной работы подвижного состава является безопасность движения. Поэтому все организационно-технические мероприятия на железнодорожном транспорте направлены на содержание в постоянной исправности всех железнодорожных сооружений, путей, подвижного состава, оборудования и механизмов, устройств СЦБ и связи путем их осмотров, предупредительного технического обслуживания и, конечно же, их постоянной модернизации за счет внедрения достижений науки и техники. Современный пассажирский вагонный парк включает в себя многообразие типов и конструкций такого рода подвижного состава, что обусловлено необходимостью удовлетворения различных требований предъявляемых к ним. Все типы пассажирских вагонов должны иметь высокую провозную способность, обеспечивать комфортные условия для пассажиров, обладать универсальностью, иметь высокий коэффициент использования и т. д. Перечисленные факторы определяют ряд требований к конструкциям вагонов, которые в основном заключаются в

Рис.1

оснащении их автоматически действующими тормозами,

использовании автосцепных устройств, в усовершенствовании и унификации ходовых частей, в применении современных систем отопления, кондиционирования воздуха, санитарно-технического оборудования, электрооборудования, вентиляции и т.д.

В настоящее время в конструкциях локомотивов и вагонов нашли широкое применение пневматические тормозные устройства (рис.1). Такие устройства носят название непрямодействующего пневматические тормоза, так как при разрыве поезда или тормозной магистрали, а так же при открытии крана экстренного торможения, автоматически приходят в действие. Благодаря более быстрому и эффективному действию, автотормоза увеличивают безопасность движения и позволяют значительно повысить скорости движения поездов. Однако, при длительных торможениях или стоянках поезда или одиночных вагонов в отцепленном состоянии от локомотива давление воздуха в тормозных цилиндрах и запасных резервуарах, вследствие имеющихся утечек, постепенно уменьшается, что приводит к истощению тормоза. Это является существенным недостатком не прямодействующего автоматического тормоза [1,2].

Анализ существующих тормозных систем отечественного и зарубежного подвижного состава показывает, что на сегодняшний день отсутствуют технические средства, позволяющие в случае утечки сжатого воздуха из запасных резервуаров вагонов и отсутствии тормозных башмаков, укладываемых на рельсах под их колёса, исключить самодвижение его как на станционных путях, так и на путях в пунктах отстоя.

На протяжении ряда лет в ЕГУ им. И. А. Бунина по заказу Елецкого отделения, а также Управления Юго-Восточной железной дороги филиал ОАО «РЖД» проводится НИР направленная на повышение эффективности и безопасности движения подвижного состава и его модернизации. Одним из разделов такой НИР является тема, связанная с разработкой технических средств, исключающих самодвижение подвижного состава, находящегося как на магистральных и станционных путях, так и на путях его отстоя. Учитывая это и анализируя многочисленные библиографические источники, а также отечественные и зарубежные патенты разработано перспективное техническое решение, признанное изобретением (RU2461476), которое исключает возможность самодвижения пассажирских вагонов в случае истощения пневматического тормоза.

На рис.2 показана принципиальная схема такого тормоза рельсового экипажа.

Тормоз рельсового экипажа снабжённого колёсами 1, перекатывающихся по рельсам 2 и взаимодействующих с тормозными колодками 3 при помощи рычажной системы 4 состоит из следующих конструкционных элементов. Так, рычажная система 4 шарнирно присоединена с помощью двуплечего рычага 5 с пустотелым штоком 6 поршня 7 подвижно расположенного в корпусе тормозного цилиндра 8. Поршень 7 подпружинен пружиной сжатия 9 относительно корпуса тормозного цилиндра 8. В поршне 7 выполнено пустотелое пространство 10, которое снабжено круговым выступом 11, и в нем подвижно расположен плунжер 12 подпружиненный пружиной сжатия 13 примыкающей к корпусу тормозного цилиндра 8. Корпус тормозного цилиндра 8 с помощью трубопровода 14 подключён

Рис.2

к воздухораспределителю 15, который связан трубопроводом 16 с главной тормозной магистралью 17. Воздухораспределитель 15 также с помощью трубопровода 18 соединён с запасным резервуаром 19, а он связан гибким трубопроводом 20 с пустотелым штоком 6. Корпус тормозного цилиндра 8 снабжён трубопроводом 21 связывающий его с атмосферой.

Работает тормоз рельсового экипажа следующим образом. В процессе режима движения рельсового экипажа главная тормозная магистраль 17 находится под давлением сжатого воздуха создаваемым компрессором локомотива (на чертеже он не показан), который поступает через трубопровод 16 в воздухораспределитель 15 и затем через трубопровод 18 в запасный резервуар 19. Но так как запасный резервуар соединён с полым штоком 6 при помощи гибкого трубопровода 20, то сжатый воздух поступает по стрелке А заполняя пустотелое пространство 10 поршня 7 и оказывает давление на плунжер 12, который перемещается также по стрелке А и заполняет крайнее правое положение сжав свою пружину сжатия 13.(см. рис.1) . В режиме торможения, после того как машинист снизит давление сжатого воздуха в главной тормозной магистрали 17 (этот режим также подробно описан в материалах аналога и прототипа), сжатый воздух поступает из запасного резервуара 19 через трубопровод 18 в воздухораспределитель 15 и затем по трубопроводу 14 в корпус тормозного цилиндра 8 при этом поршень 7 получает перемещение по стрелке В сжимая свою пружину сжатия 9, что обеспечивает движение в этом направлении пустотелого штока 6, поворот по стрелке С двуплечего рычага 5, а он приводит в движение рычажную систему 4, которая поджимает тормозные колодки 3 по стрелкам Е создавая усилие необходимое для торможения колёс. Одновременно с движением поршня 7 и совместно с ним в этом же направлении движется и плунжер 12 вытесняя тем самым сжатый воздух по полому штоку 6 в запасный резервуар 19. После того как отпадает необходимость торможения рельсового экипажа, давление сжатого воздуха в главной тормозной магистрали поднимают, воздухораспределитель срабатывает и соединяет трубопровод 14 с атмосферой, что позволит поршню 7 под действием усилия сжатой пружины 9 возвратиться в исходное положение такое как это показано на фиг.1. Рассмотрим теперь случай, когда рельсовый экипаж отцеплен от локомотива и его главная тормозная магистраль соединена с атмосферой. В этом случае поршень 7 под действием сжатого воздуха поступающего из запасного резервуара 19 перемещается по стрелке В, сжимая свою пружину сжатия 9 и приводя в действие рычажную систему 4, прижимает тормозные колодки 3 к колёсам 1 исключая тем самым возможность самодвижения рельсового экипажа. Однако по различным техническим причинам возможна утечка сжатого воздуха из тормозного цилиндра 4, тогда поршень 7 имеет возможность перемещения в обратном направлении стрелки В. Но по мере падения давления в запасном резервуаре 19, который питает сжатым воздухом корпус тормозного цилиндра 8, падает и давление в пустотелом пространстве 10 поршня 7, что позволяет плунжеру 12 перемещаться в направлении стрелки F под действием усилия создаваемого его пружиной сжатия 13. Тогда плунжер 12 упираясь в круговой выступ 11 поршня 7 будет препятствовать движению поршня 7 в направлении стрелки К, исключая тем самым растормаживание колёс 1 тормозными колодками 3, а следовательно, обеспечивая надёжное удерживание рельсового экипажа на месте его стоянки или отстоя. Когда же к рельсовому экипажу вновь подводят локомотив, главная тормозная магистраль 17 наполняется сжатым воздухом и через воздухораспределитель 15 последний поступает через запасный резервуар 19 в полый шток 6 и пустотелое пространство 10 перемещая тем самым плунжер 12 в направлении стрелки А сжимая его пружину сжатия 13, что способствует перемещению поршня 7 вправо за счёт того, что не него действует усилие сжатой пружины сжатия 9 и соединение воздухораспределителем 15 трубопровода 14 с атмосферой. Далее описанные процессы могут повторятся неоднократно.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения в сравнении с известными очевидна, так как оно позволяет повысить безопасность эксплуатации железнодорожного подвижного состава.

Для экономической оценки разработки использована методика финансово-инвестиционного анализа и аудита при внедрении новой техники [2]. Приведём пример определения прогнозируемой величины денежных потоков при модернизации пассажирского вагона, приписанного к вагонному депо Елецкого центра организации работы железнодорожных станций Белгородского региона ЮВЖД при установке на нём предложенного технического решения. Для этого воспользуемся базовыми данными, представленными в табл., которые характеризуются денежными потоками при изготовлении предложенного устройства для самоторможения колёс колёсных пар пассажирского вагона с использованием эскизного проекта, разработанного кафедрой ПМиИГ ЕГУ им. И.А. Бунина в 2012г согласно проведённой НИР по заказу Елецкого центра организации работы железнодорожных станций Белгородского региона ЮВЖД.

Таблица

Показатели	Обозначения	Серийный вагон	Модернизированный вагон
1.Приток наличности, руб.		138000,0	140000,0
2.Отток наличности, руб.	,	114000,0	97000,0
2.1. Инвестиции в основной капитал руб.		70000,0	85000,0
2.2. Вложения в оборотный капитал, руб.		54000,0	68000,0
2.3. Себестоимость продукции, руб.		200000,0	187000,0
2.4. Амортизационные отчисления, руб.		234000,0	254000,0
2.5. Налоги, руб.		4560,0	3600,0
Чистый денежный поток, руб.	,	140000,0	180000,0

Анализируя данные табл. видно, что прирост вложений обеспечивает наименьшую зависимость вагонного депо Елец, где проходят ремонтные работы такого подвижного состава, от поставок материалов и полуфабрикатов при разработке и внедрении устройства для самоторможения колёс в производство.

На увеличение денежных потоков связанных с такой модернизацией оказывает влияние снижение суммы налогов, которая сократилась на 4560,0-3600 = 960руб. В первую очередь, это произошло за счет уменьшения налогооблагаемой базы, несмотря на увеличение нормы прибыли на 30%. Снижение себестоимости в данном случае позволило сократить, в общем, величину налогов.

Следует также отметить, что в результате снижения себестоимости изготовления перспективного устройства для самоторможения вагона в случае истощения тормоза удалось повысить величину денежных поступлений за счет увеличения нормы прибыльности около 30% не наращивая производственных мощностей.

Кроме этого, для определения доходности (эффективности) внедрения инноваций можно также использовать ряд показателей:

Так для отражения разности между будущей и текущей стоимостью в экономической практике используется коэффициент дисконтирования, который определяется по зависимости:

,

где: Е- норма прибыли принимаем равной 30%;

t- количество лет работы инновации устанавливаем- 5 лет.

Полученный результат показывает, что через пять лет каждый рубль, вложенный в модернизацию пассажирского вагона увеличится до 3,71 руб.

Известно, что коэффициент дисконтирования должен также учитывать факторы инфляции и риска (если только они уже не включены в норму дисконтирования). Поэтому коэффициент дисконтирования с учетом инфляции, но без учета риска, определяется по формуле:

,

где: - прогнозируемая величина инфляции принята равной на текущий год 16%;

- норма дисконта с учётом инфляции.

Следовательно, =1,76-1=0,76

Видно, что величина дисконта с учетом риска меньше величины коэффициента дисконтирования без ее учета. Это связано с тем, что инфляция разъедает денежную массу. С учётом поправки на риск показатель коэффициента дисконтирования рассчитаем по зависимости:

,

где: - поправочный коэффициент, устанавливающий степень риска.

Так как модернизируется уже имеющийся в эксплуатации вагон самосвал, то выбираем минимальную ставку риска в размере 5% .

Показателем, характеризующим время окупаемости капитальных вложений, служит срок окупаемости проекта, который определим по зависимости:

где:- общая сумма инвестиций в инновациях;

.- суммарный результат (денежный поток).

На основании вышеизложенного видно, что в течение 0,54 года данный проект покроет все затраты, связанные с внедрением предложенной конструкции по исключению самодвижения пассажирского вагона в случае истощения тормоза на перегонах, станционных путях или в пунктах его отстоя.

Для автоматизации проведения расчётов по установлению экономической эффективности от использования предложенного технического решения, разработана методика выполнения расчетов на ЭВМ с использованием языка Delphi.

Результаты исследования переданы руководству Елецкого центра организации работы железнодорожных станций Белгородского региона ЮВЖД с целью изучения и в дальнейшем возможного внедрения разработки в практику. В тоже время предложенная конструкция рекомендуется научно-исследовательским и конструкторским подразделениям ОАО «РЖД», а также КБ заводов тяжёлого машиностроения для анализа работоспособности предложенного технического решения и возможного широкого использования его, как в нашей стране, так и за рубежом.

Библиография.

1. Железнодорожный транспорт: Энциклопедия/ Гл.ред. Н.С Конарев.-М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.-559 с.

2. Гиляровская Л.Т., Ендовицкий Д.А. Финансово-инвестиционный анализ и аудит коммерческих организаций. – Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 1997. – 336 с.

.

Код для цитирования: Скопировать