Перевозки крупнотоннажных контейнеров на сети железных дорог СНГ осуществляются грузовыми поездами на четырехосных вагонах-платформах (далее — платформах) с допускаемой скоростью движения груженого поезда до 90 км/ч. Платформы являются изделиями отработанной конструкции, в которых сварная главная рама через пятники и боковые скользуны опирается на надрессорные балки двухосных трехэлементных тележек, которые через комплекты  пружин рессорного подвешивания передают нагрузку на боковые рамы тележек, а от них — на буксовые узлы колесных пар [1]. На этих платформах применяются тележки типовой модели 18-100 конструкции АО «Уралвагонзавод». Параметры эксплуатируемых моделей платформ (кроме длиннобазных) для контейнерных перевозок представлены в Таблице 1.

В настоящее время ОАО «РЖД» реализует комплекс мер по ускорению доставки контейнеров от портов Дальнего Востока к терминалам Европейской части России, доведя в 2015  г.  маршрутную  скорость  контейнерных  поездов  до   1100  км/сут.  в  рамках  проекта «Транссиб за 7 суток» [2,3]. В соответствии с «Программой действий по развитию железнодорожных контейнерных перевозок …» [4] ОАО «РЖД» предполагает увеличить маршрутную скорость этих поездов до 1500 км/сут. за счет их пропуска  по главному ходу между пассажирскими поездами со скоростью до 120 км/ч [5]. По мнению компетентных специалистов, организация и внедрение регулярных контейнерных поездов, обращающихся по «твердым» ниткам графика, будет способствовать развитию контейнерного  бизнеса  в холдинге ОАО «РЖД» [2-5].

Однако такие ускоренные перевозки проблемно возможно осуществить на платформах имеющегося парка грузовых вагонов в рамках сложившейся технологии перевозок, поскольку на путях ОАО «РЖД» лишь скорые пассажирские поезда массой до 1200 т (с осевыми нагрузками пассажирских вагонов до 18 те) могут эксплуатироваться со скоростями до 120 км/ч (при соответствующем состоянии пути) и до настоящего времени не было опыта эксплуатации с такими скоростями поездов массой 1500-2000 т, характерной для ускоренных контейнерных поездов.

Платформы действующего парка для перевозки контейнеров эксплуатируются на  сети ОАО «РЖД» с допускаемой скоростью движения до 90 км/ч. Ограничение скорости связано с техническими    возможностями    ходовых   частей   платформ    и   требуемыми    тормозными нажатиями на вагонах грузового поезда при скорости движения свыше 90 км/ч [6]. В связи с этим возникла необходимость проработать новые подходы для создания более скоростной платформы (табл. 1) в соответствии с техническими параметрами, необходимыми  для перевозок контейнеров со скоростью движения до 160 км/ч.

Для   реализации   этих   характеристик   по   техническому   заданию    ООО    «КСТ»    в АО «ВНИКТИ» спроектирована скоростная платформа  (модели  13-6954)  для   перевозки одного контейнера массой брутто 36 т из ряда грузовых крупнотоннажных контейнеров серии 1 типов l AAA, l AA, l A, l AX (длиной 40 футов), либо  l EEE,  l EE  (длиной  45  футов)  по ГОСТ Р 53350-2009, или морского контейнера 45-футов типа 45’HCPWRC, а также изотермических контейнеров по ГОСТ Р 50697-94, в т. ч. с автономным энергоснабжением (навесным контейнерным дизель-генератором типа «дженсет») в пределах погрузочной длины платформы и вписывания платформы  с контейнерами  высотой 9,5 футов в габарит  1-ВМ по Uост 9238-2013. На рис. 1 представлен вид вагона-платформы модели 13-6954 (с тележками  модели 18-6960).

Рисунок 1. Вагон-платформа модели 13-6954 (с тележками модели  18-6960)

При погрузке на платформы рефрижераторных контейнеров с навесными дизель­ генераторами («дженсетами»), выступающих с одной торцевой стороны контейнера, их ориентируют в составе поезда в одном направлении — для исключения их сближения над автосцепными устройствами. Конструкция платформы предусматривает беспрепятственную погрузку и выгрузку контейнеров с использованием имеющихся технических средств контейнерных терминалов (кранов и т.д.).

Платформа оборудована запорными устройствами для фиксации контейнера на раме после погрузки с целью исключения его опрокидывания при движении. Для обеспечения сохранности груза, содержащегося в контейнере, на  платформе  предусмотрены антивандальные запорные устройства, препятствующие открытию двери контейнера.

Движение скоростного контейнерного поезда (СКП) постоянного формирования  в составе 24-3О платформ (общей массой до 1800 т) предполагается под тягой пассажирским локомотивом со скоростями движения до 160 км/ч, либо грузовым локомотивом со скоростью до 120 км/ч в составе поезда до 65 платформ (массой поезда до 4000т). Основные технические параметры СКП представлены в табл. 2.

Таблица 2. Основные технические параметры скоростного контейнерного поезда*

*Примечания. Значения параметров уточняются при испытаниях.

Отдельные порожние платформы могут быть включены в грузовой поезд со скоростью движения грузовым или маневровым локомотивом не более 90 км/ч.

По расчетам, платформа в  составе СКП должна обеспечивать автоматическую сцепляемость на участке сопряжения прямой с кривой радиусом 135 м без переходного радиуса, прохождение в сцепе участка сопряжения прямой и кривой радиусом 80 м без переходного радиуса, S-образной кривой радиусом 120 м без прямой вставки и прохождение одиночной платформы в круговой кривой радиусом 80 м.

Платформа оборудуется устройством, обеспечивающим автоматическую идентификацию бортового номера и ящиком для установки автономного комплекта спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GРS для отслеживания местонахождения поезда.

Рисунок 2.  Тележка скоростная с люлечным центральным подвешиванием.

Конструкция платформы 13-6954 содержит главную раму, которая опирается на две двухосные тележки,  устройства  для  установки  контейнера,  автосцепные  устройства, тормозное оборудование со стояночным тормозом, навесное оборудование. Для служебных функций обслуживающего персонала имеются поручни на лобовых листах и подножки с горизонтальными поручнями на боковых балках  рамы, расположенные диагонально на концевых частях платформы.

Для реализации высоких скоростей платформы была выбрана тележка модели 18-6960 конструкции ОАО «Демиховский машиностроительный завод» (ОАО «ДМЗ>), прототипом которой является немоторная тележка электропоездов серий ЭД4/ЭД9. Аналогичные тележки применены на международном пассажирском вагоне габарита РИЦ с конструкционной скоростью 160 км/ч. Основные параметры тележки приведены в табл. 2 (в сравнении с упомянутой выше тележкой модели 18-100).

С новым комплектом пружин в буксовой и центральной ступенях  рессорного подвешивания (для получения статического прогиба не более 133 мм и повышения высоты расположения боковых скользунов) тележка получила номер модели 18-6960 (как тележка грузового вагона-платформы). Общий вид тележки модели 18-6960 приведен на рис. 3.

Рисунок 3. Устройство тележки модели  18-6960

Центральное подвешивание тележки — люлечное, с подвесками поддонов под комплекты пружин центральной ступени рессорного подвешивания, установленными под рамой тележки. На пружины центрального подвешивания установлен надрессорный брус с боковыми скользунами, на которые опираются опорные плиты шкворневой балки рамы платформы. Продольные поводки препятствуют перекосу надрессорного бруса в раме тележки и воспринимают продольные силы взаимодействия с рамой платформы. Комплект буксовых пружин размещен на крыльях букс колесных пар и центрируется  по  шпинтонам  рамы тележки, при этом внутренняя пружина комплекта воздействует на клиновые сектора фрикционного гасителя колебаний. Рычажно-тормозная передача тележки обеспечивает двустороннее нажатие композиционных тормозных колодок на колеса колесных пар и приводится в действие от тормозных цилиндров, закрепленных на раме тележки, через наклонный рычаг.

Для рессорного подвешивания тележки подобраны комплекты пружин, находящиеся в серийном производстве, обеспечивающие расчетные статические прогибы: под тарой платформы массой 24 т — 33 мм и под брутто платформы массой 60 т — 127 мм. Разность статических прогибов под нагрузкой тара-брутто составила 94 мм, которая не превышает ограничений по разности высот по осям автосцепок в грузовом поезде 100 мм.

Рама платформы является сварной несущей конструкцией, предназначенной  для размещения и закрепления на ней контейнеров 40 или 45 футов. Каркас рамы является конструкцией из сваренных между собой хребтовой балки, концевых, шкворневых и промежуточных   поперечных   балок,  замкнутых   на  боковых   укороченных   балках.   Стали, применяемые  в  несущих  элементах  конструкций,  не  ниже  14-й категории  и  соответствуют Гост 19281-2014.

Концевые части каркаса рамы представляют собой сварную конструкцию замкнутого сечения, состоящую из лобового листа, двух боковых балок из трубы квадратного  сечения 18Ох 18Ох 1О по ГОСТ 30245-2003, двух подкосов к хребтовой балке из  этих труб, между которыми вварены шкворневая и промежуточные балки с накладными верхними листами. Конструкция лобового листа усилена вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости.

В пятника-шкворневом устройстве предусмотрена установка шкворня, конструкция которого не позволяет пятнику рамы отрываться от надрессорного  бруса  тележки  при действии динамических, эксплуатационных и ремонтных нагрузок.

Платформа оснащена автосцепками СА-3 с контуром зацепления по ГОСТ 21447-75 и кронштейнами ограничения вертикальных перемещений. Тяговый хомут  оснащен поглощающим аппаратом класса Т2 по ГОСТ 32913-2014, его энергоемкость в 100 кДж соответствует нормативным значениям для грузового подвижного состава.

Платформа оборудуется автоматическим пневматическим и электропневматическим тормозами, стояночным тормозом с ручным приводом, воздействующим на тормозную рычажную передачу одной из тележек с двусторонним нажатием композиционных тормозных колодок. Тормозная система платформы рассчитана на обеспечение тормозной эффективности в порожнем и загруженном состоянии при безъюзовом торможении во всем диапазоне заданных скоростей и допускаемых загрузок.

Тормозные пути порожней или груженой платформы в составе поезда с конструкционной скоростью 160 км/ч при экстренном торможении на уклонах пути до 0,006 не должны превышать 1600 м.  Расчетный тормозной коэффициент (в пересчете на чугунные колодки) должен быть не менее 0,8.

Для исключения юза колес при торможении каждую тележку с   двухступенчатым рессорным подвешиванием обслуживает грузовой авторежим с передаточным механизмом, обеспечивающим соответствие статического  прогиба  рессорного  подвешивания  рабочему ходу демпферной  части  авторежима.  Необходимость  применения  авторежима, регулирующего величину давления в тормозном цилиндре в зависимости от загрузки, обусловлена значительной разницей масс платформы: для тары 24 т и брутто 60 т, а также возможной разницей нагрузок по тележкам после загрузки платформы.

Тормозные приборы — воздухораспределитель и авторежимы — выбраны с учетом минимального разброса выходного давления, поступающего в тормозные цилиндры. Наиболее полно отвечают этому требованию воздухораспределитель КАВ-60 и авторежим АКВ-1 с сохранением возможности применения электропневматического торможения с помощью электровоздухораспределителя усл. № 305. При этом в тормозной системе используется только один резервуар — запасной с двукратным резервированием объема сжатого воздуха. При служебных торможениях запасной резервуар восполняется воздухом из тормозной магистрали, обеспечивая неистощимость тормоза.

Электропневматический тормоз повышает тормозную эффективность  платформы, плавность и управляемость торможением, особенно на  скоростях,  близких  к конструкционной, за счет одновременности действий и сокращения времени наполнения тормозных цилиндров.

По своей прочности, устойчивости движения и динамическим качествам конструкция платформы должна удовлетворять требованиям Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) и РД 24.050.37-95 «Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества».

Несущие элементы платформы должны выдерживать расчетные нагрузки, включая нагрузки, возникающие при  проведении погрузочно-разгрузочных работ, без повреждения в период всего срока службы при условии соблюдения установленных условий эксплуатации и требований ГОСТ 22235-2010 по сохранности вагонов.

Платформа имеет исполнение «УХЛ» категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69, допускающему эксплуатацию при нижнем рабочем значении температур -60°С всех несущих элементов,   включая   раму.   Платформа   и   ее   составные   части   также   должны   сохранять работоспособность при повышении температур до пределов, указанных в ГОСТ 22235-2010. Допускается исполнение отдельных узлов в климатическом исполнении «У» категории размещения  1 по ГОСТ 15150-69.

Рекомендованный срок службы платформы — 32 года с периодичностью капитальног ремонта — 16 лет и периодичностью деповского ремонта — 210±20% тыс. км. пробега платформы. Заложенные в процессе проектирования показатели надежности платформы должны быть подтверждены в процессе испытаний и подконтрольной эксплуатации.