Введение
Перевозки массовых грузов всегда осуществлялись железнодорожным транспортом. С развитием сети трубопроводов часть наливных массовых грузов перешла с железнодорожного транспорта. Но железнодорожный транспорт остается единственным возможным транспортом, с экономической и технологической стороны, для перевозки угля и других массовых насыпных низкодоходных грузов
В ближайшие годы и в перспективе, - на начало следующего столетия, угольная промышленность будет развиваться за счет увеличения добычи угля наиболее эффективным и прогрессивным открытым способом на базе широкого внедрения высокопроизводительной циклично-поточной технологии и горной техники, включающей роторные экскаваторы и комплексы производительностью 1250-12500 т/ч, большегрузный автомобильный транспорт грузоподъемностью 110-200 т и более, карьерные экскаваторы с ковшами вместимостью 15 и 20м3 и др.
Техническое перевооружение угольной промышленности и применение мощной техники будут способствовать увеличению запыленности воздуха в рабочих зонах, достигающей в настоящее время 2000 мг/м и более. Поэтому борьба с пылью на угольных разрезах вошла в число наиболее важных народнохозяйственных проблем, предусматривающих необходимость разработки комплекса эффективных мероприятий, направленных на обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий труда и защиту окружающей среды от вредного воздействия угольной и породной пыли в условиях положительных и отрицательных температур и создание, в конечном счете, "экологически чистого разреза".
Полувагон. Конструкция и назначение.
Полувагоны предназначены для перевозки массовых сыпучих и навалочных грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков,-- руды, леса, угля, металла, а также автомашин, сельскохозяйственной техники и др. Этот тип вагона позволяет широко применять механизированную погрузку и выгрузку, в том числе и на вагоноопрокидывателях. Перевозка таких массовых грузов, как руда, каменный уголь, лес и др., осуществляется маршрутами. Практика показала, что для маршрутных перевозок массовых тяжелых грузов, особенно на грузонапряженных направлениях, нужны большегрузные восьмиосные полувагоны с повышенными нагрузками на 1 м пути.
Универсальные четырёхосные полувагоны модели 12-753 спроектированы по габариту 0-ВМ и предназначены для перевозки сыпучих, крупнокусковых, штучных и других грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. Кузова этих полувагонов цельнометаллические, выполнены из типовых профилей.
Полувагоны оборудованы подножками и поручнями, необходимыми для безопасной работы составителей, а также наружными и внутренними лестницами, расположенными по диагонали на боковых стенах с внутренней и наружной сторон кузова. Для навески поездных сигналов кузова снабжены кронштейнами, а для увязки и крепления груза снаружи и внутри кузова оборудованы скобами и кольцами.
Для возможности перевозки лесоматериалов с "шапкой" предусмотрены скобы для установки лесных стоек. Для подтягивания вагона с помощью лебёдки снаружи кузова приварены чалочные приспособления.
Полувагон - наиболее универсальный тип вагона. Он предназначен для перевозки угля, руды, щебня, леса, металлопроката, а также других сыпучих (не пылевидных) и штучных грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. Полувагоны характеризуются самой высокой степенью использования на магистральном и промышленном транспорте. Перевозки таких грузов, как уголь и руда от мест добычи к потребителям осуществляются только полувагонами.
Как известно, четкая и ритмичная работа ключевых отраслей экономики страны во многом зависит от своевременной доставки на предприятия угля и руды. Ежесуточная производительность полувагонов более чем в два раза превышает производительность других типов вагонов. Полувагоны обеспечивают около 70% объема перевозок, осуществляемых железнодорожным транспортом.
Универсальный полувагон имеет открытый сверху кузов (нет крыши), благодаря чему можно механизировать погрузочные работы с помощью экскаваторов, кранов, конвейеров и других погрузочных устройств. Выгрузка сыпучих грузов механизированным способом осуществляется на вагоноопрокидывателях. Полувагоны разделяются по осности на четырех-, шести- и восьмиосные.
Четырехосный цельнометаллический полувагонс (рисунок 1) грузоподъемностью 63 т с объемом кузова 72,5 м3 выпускается серийно Крюковским вагоностроительным заводом с 1969 г.
Рисунок 1 – Четырехосный полувагон
Кузов полувагона цельнометаллический, сварной конструкции, состоит из двух боковых стен и двух торцовых дверей со створками (см. рис. 1), открывающимися внутрь вагона. Боковая стена (рис. 3) включает в себя верхний (5) и нижний (9) обвязочные пояса, две угловые (1) и (8), две шкворневые (2) и четыре промежуточные (3) стойки, а также верхний (4) и нижний (6) листы обшивки. К листам обшивки снаружи приклепаны ступеньки-лестницы (7). Внутренние поверхности боковых стен оборудуются увязочными устройствами для закрепления перевозимых грузов, а также скобами для установки лесных стоек. 
Рисунок 2 – Боковая стена четырехосного цельнометаллического полувагона
Верхний обвязочный пояс выполнен из гнутого профиля толщиной 6 мм, нижний - из прокатного уголка (160Х X100Х9 мм), шкворневые и промежуточные стойки - из омегообразного специального проката. Расстояния между стойками равны расстояниям между соответствующими поперечными балками рамы полувагона. Верхний лист обшивки толщиной4 мм имеет два сплошных по длине гофра, нижний лист толщиной 5 мм имеет один гофр. Гофры листов обращены выпуклостью внутрь кузова.
Каждая створка торцовой двери состоит из каркаса и обшивки в виде гофрированного листа толщиной 4 мм. В закрытом положении двери фиксируются верхним клиновым и нижним запорами.
Типы полувагонов
В зависимости от формы и конструкции кузова полувагоны для перевозки сыпучих материалов делятся на несколько типов:
Люковый. Наиболее распространенный тип полувагона. Он оборудован разгрузочными люками на днище кузова и дверями с торцов вагона. Такая конструкция позволяет транспортировать как сыпучие грузы, так и готовую штучную продукцию.
Специальный. Данный тип имеет глухие стены кузова, в котором люки и двери отсутствуют. Используется на закрытых маршрутах для транспортировки специальных грузов.
Конструктивные особенности универсальных полувагонов
Подавляющее большинство грузовых перевозок осуществляют универсальные полувагоны, имеющие люковый тип исполнения. Конструкция кузова состоит из обшивки и усиленной рамы. Схема конструкции рамы представляет собой два "Z" образных профиля, сваренных между собой крест-накрест. Борта укреплены металлическим каркасом, состоящим из вертикальных стоек и обвязки. Устанавливается кузов на ходовую платформу, к которой крепятся оси. На платформе размещены элементы сцепления и тормозное устройство. На правой передней и левой задней части кузова монтируются трапы.
Разгрузка полувагонов осуществляется через 14 (16) люков, расположенных в днище кузова. При разгрузке вагон подгоняется к специальным приемникам, расположенным по обе стороны путей. После чего сбиваются держатели крышек; груз высыпается в приемник. Разгрузка штучной продукции осуществляется через торцевые двери.
Некоторые модели оборудованы боковыми люками и съемными крышами, которые открываются при погрузке сыпучих материалов. Преимуществом данного типа является защищенность груза от воздействия осадков, а также защита от краж штучной продукции во время стоянки железнодорожного состава.
Технические характеристики
Производительность грузоперевозок зависит от того, какие технические характеристики имеет полувагон. Основными критериями оценки являются: грузоподъемность, вес тары, объем и размеры полувагона.
Грузоподъемность
Этот термин обозначает наибольшую массу перевозимого груза. Чем больше ее показатель, тем меньше себестоимость перевозки. На сегодняшний день по железным дорогам курсирует по большей части четырехосный вид полувагона, грузоподъемность которого от 65 до 75 тонн. В настоящее время повышение грузоподъемности вагонов достигается путем увеличения количества осей. Так, модели, оборудованные восьмью осями, имеют грузоподъемность от 100 до 130 тонн.
Тара
Под понятием тары полувагона понимается вес (брутто) порожнего транспорта. Масса 4-осных вагонов составляет (в зависимости от модели) от 22 до 29 тонн, 8-осных – 30-35 тонн.
Размеры полувагона
Объем перевозимых грузов напрямую зависит от размеров кузова вагона. В зависимости от модели этот показатель существенно варьируется. Так, у модели 12-753 объем кузова 73 м3, а у полувагона типа 12-196 – 95 м3. Сравнивая габариты разных моделей можно заметить значительную разницу параметров:
Длина полувагона (внутренние размеры). Модель 12-283 – 15 м, 12-1000 – 12,6 м.
Ширина полувагона (внутренние размеры). Модель 12-757 – 2,93 м, 12-196 – 2,78 м.
Высота полувагона (от днища до верхнего края стенки). Модель 12-119 – 2,27 м, 12-283 – 3,07 м (максимальный габарит, который имеет высота полувагона).
Данные параметры важны для перевозки легких сыпучих и штучных материалов, но бесполезны для транспортировки тяжелых (руда, горная порода) грузов. Так, большие размеры полувагона типа 12-283 (15х2,88х3,07 м) дают возможность увеличить объем полезного пространства до 135 м2
Ремонт кузова полувагона
Торцевую стену осматривают на наличие дефектов. Трещины в сварных швах разделывают и заваривают независимо от длины по ГОСТ 14771-76.
1 - обвязка верхняя; 2 - пояс; 3,4,5 - стойка; 6 - обвязка нижняя; 7,8 - лист обшивки; 9 - скоба лесной стойки; 10 - поручень - ступенька; 11 – лестница
Рисунок 3 – Стена торцевая
Излом верхней обвязки или нижней обвязки заваривают, устанавливают накладки, которые должны перекрывать место дефекта не менее 30 мм и обваривают сплошным швом по всему периметру.
Допускается ремонтировать не более двух изломов или трещин на всю длину обвязки. Допускается перекрывать рядом находящиеся изломы одной накладкой с усилением электрозаклепками не менее 2-х диаметром 20±1 мм.
Допускается ремонтировать излом верхней обвязки вставками длиной не менее 500 мм.
Трещины в верхней и нижней обвязках, поясах, стойках, швеллерах разделывают, заваривают, зачищают до основного металла. Трещины перекрывают накладкой и обваривают по периметру сплошным швом.
Пробоины в обшивке вырезают, острые кромки обрабатывают и ремонтируют сваркой с постановкой накладки с внутренней стороны, которая должна перекрывать пробоину не менее 50 мм, заварку производят с обоих сторон сплошным швом.
Прогиб верхней обвязки без усиления устраняют правкой. Допускается оставлять без ремонта прогиб не более 10 мм на всю длину верхней обвязки. При одновременном изгибе верхней и нижней обвязок стены не более 10 мм на 1 м длины, металлическую обшивку по стойкам на высоту прогиба срезают, выправляют обвязки и устанавливают новую вставку металлической обшивы с последующей приваркой её катетом 5.
Нижнюю обвязку, имеющую коррозионные повреждения более 1/3 толщины элемента ремонтируют сваркой с последующим усилением мест односторонними накладками, перекрывающими места повреждения на 50 мм на сторону. При ремонте нижней обвязки в месте установки и приварки накладки.
Лучевые трещины вырезают и устанавливают накладку с внутренней стороны, перекрывающую дефектное место не менее 30 мм и обваривают по периметру сплошным швом.
Коррозионные повреждения глубиной более 30% толщины листа и на площади более 30% ремонтируют путем вырезки дефектного места и постановкой вставки с приваркой ее к поясам или к поясам и к верхней или нижней обвязки. Заварку производить с обеих сторон вставки.
Полная замена обшивки торцевой стены производится:
1. при наличии более двух трещин, суммарной длины более 1000 мм;
2. при наличии пробоин, суммарная площадь более 0,5м2;
3. коррозионные повреждения листа толщиной более 1 мм на площади более
30% листа;
4. при наличии вмятин глубиной более 30 мм на площади более 30%листа.