Logistyka szyn na nowym poziomie bezpieczeństwa

Wprowadzenie

Modułowe pociągi do transportu szyn (rys. 1) służą do transportu profili szynowych o częściowo znacznej długości na duże odległości. Już w 1964 roku firma Robel dostarczyła pierwszy pociąg do transportu szyn ówczesnym Niemieckim Kolejom Federalnym. Ze względu na długości szyn, które można było teraz transportować, oznaczało to pierwszą ewolucję techniczną w logistyce kolejowej. Zasada ta była przez dziesięciolecia rozwijana we współpracy z klientami w zależności od potrzeb [1]. Obecnie w produkcji znajduje się znacznie zmodyfikowana nowość w postaci zautomatyzowanego pociągu do transportu szyn Rorexs (Robel Rail Exchange System), który zapoczątkuje drugą ewolucję logistyki długich szyn.

Jednostka transportowa (Rotrans) (rys. 2) nie składa się ze specjalnych wagonów, ale ze specjalnych modułów konstrukcyjnych z 40-stopowymi ramami kontenerowymi, które są mocowane do standardowych wagonów nośnych za pomocą uchwytów kontenerowych. Robel zajmuje się konstrukcją i produkcją właściwych modułów roboczych, natomiast technika jezdna w postaci wagonów nośnych jest dostarczana przez dostawców lub jest już dostępna u klienta.

Manipulator (Roman) (rys. 3) umożliwia załadunek szyn na placu budowy, czyli zarówno układanie nowych długich  szyn, jak i odbieranie starych szyn.

Podstawowe elementy

Pociąg do transportu szyn składa się zazwyczaj z następujących elementów: jednostki ładunkowej na czele pociągu lub na placu budowy, a następnie wieloczęściowej jednostki transportowej. Manipulator porusza się na całej długości pociągu. W przypadku opcji pracy dwukierunkowej do ostatniej jednostki transportowej dołączana jest kolejna jednostka ładunkowa, a jednostka ładunkowa wyposażana jest w urządzenie obrotowe.

Nowy system to zespół kilku wagonów z modułowymi nadbudowami, którego podstawowe elementy — jednostka transportowa, manipulator i jednostka ładująca — charakteryzują się nowym poziomem automatyzacji. Całkowicie nowo opracowana, zdalnie sterowana jednostka załadowcza (Rochute) (rys. 4) jest następcą dotychczasowych, obsługiwanych przez personel zestawów wózków zsypowych. Umożliwia ona szczególnie delikatne układanie szyn na placu budowy, a dzięki konstrukcji opartej na ramie kontenerowej z trzema modułami pozwala zrezygnować ze specjalnych pojazdów.

Zautomatyzowana jednostka transportowa zwiększa bezpieczeństwo pracy

Hydraulicznie obracane stojaki do układania w rzędach służą do bezpiecznego i delikatnego przechowywania długich szyn na jednostce transportowej. W zależności od konstrukcji mogą one pomieścić do ośmiu lub dziesięciu szyn obok siebie i od dwóch do pięciu warstw jedna nad drugą. Każda komora na szyny składa się z rolki nośnej u dołu, aby umożliwić wyjmowanie długich szyn przy jak najmniejszym tarciu. Warstwy są układane w rzędach od dołu do góry i opróżniane od góry do dołu. Stojąca pionowo długa szyna jest prowadzona delikatnie i bezpiecznie podczas jazdy po łuku, zapewniając wymagany stopień swobody w kierunku wzdłużnym i poprzecznym. Nowością jest to, że rzędy podpór są hydraulicznie obrotowe. Umożliwia to dostęp do niżej położonych warstw w celu załadunku i rozładunku bez konieczności ręcznej manipulacji: nie ma już potrzeby wchodzenia do jednostki transportowej, co stanowi ogromny krok naprzód w zakresie bezpieczeństwa operatora. Proces obrotu i blokowania jest uruchamiany cyfrowo za pomocą pilota radiowego i monitorowany przez czujniki. Jednostka transportowa jest w całości sterowana przez dwóch operatorów manipulatora.

Zabezpieczenie transportowe

W jednym miejscu — w przypadku bardzo długich szyn w dwóch miejscach — profile należy zamocować wzdłużnie w celu zapewnienia bezpieczeństwa transportu. Zadanie to przejmuje rama zaciskowa (rys. 5) na odpowiednio wyposażonym module specjalnym. Mocuje ona każdą stopę szyny za pomocą bocznych, otwieranych hydraulicznie zacisków sprężynowych. Czujniki informują operatora o pomyślnym zamocowaniu każdej pojedynczej szyny na stopie szyny. Wszystkie dotychczas stosowane połączenia śrubowe do mocowania zostają wyeliminowane, co eliminuje zarówno ryzykowne chodzenie po ładunku, jak i wyczerpujące dokręcanie śrub (rys. 6).

Podobnie jak w przypadku podpórek rzędowych, poszczególne poziomy urządzenia zaciskowego można również hydraulicznie włączać i wyłączać. Każde zaciskanie jest zwalniane bezpośrednio przed rozładunkiem na placu budowy, każda komora do zaciskania szyn (slot) jest monitorowana przez czujniki i można ją indywidualnie wybrać za pomocą zdalnego sterowania.

Dodatkowe zabezpieczenie

Jako zabezpieczenie awaryjne zapewniające najwyższy poziom bezpieczeństwa transportu każdy pociąg Rorexs posiada na obu końcach ściankę odbojową (rys. 2), którą podczas załadunku można opuścić hydraulicznie o 90 stopni do pozycji pionowej i zablokować. Wszystkie ruchy ścianki odbojowej są zdalnie sterowane przez personel, monitorowane cyfrowo i uruchamiane hydraulicznie.

Zasilanie

Moduł wagonu pośredniego jest wyposażony we wszystkie agregaty niezbędne do zasilania całego systemu. Należą do nich:
- wszystkie elementy podpodłogowe zawieszone na ramie modułu i rozmieszczone w odpowiednich wolnych przestrzeniach wózka nośnego
- agregat dieslowski z generatorem, elektryczna pompa hydrauliczna, zbiorniki na środki eksploatacyjne oraz elektroniczne elementy sterujące, akumulator i wszystkie niezbędne połączenia przewodów. Obsługa agregatu prądotwórczego i pompy hydraulicznej odbywa się, podobnie jak całe sterowanie pojazdem, zazwyczaj za pomocą zdalnego sterowania radiowego, jednak w pobliżu agregatu prądotwórczego zamontowano również klasyczny pulpit sterowniczy, dostępny z jednej strony.

Manipulator do płynnego przemieszczania szyn

Manipulator szynowy, poruszający się wzdłuż modułów pociągu, przejmuje transport długich szyn przeznaczonych do rozładunku oraz odbieranie starych szyn. Wyposażony w niezależny hydrostatyczny napęd jezdny, manipulator porusza się po własnych szynach jezdnych na całej długości pociągu. Dwie hydrauliczne szczypce na końcu swobodnie poruszających się ramion obrotowych prowadzą szyny podczas załadunku i rozładunku. Kamery monitorują tylną część ładunkową — operator kontroluje w ten sposób wszystkie procesy robocze z kabiny.

Satelita ładujący na końcu składowania (rys. 7) zastępuje ukośne kanały prowadzące. Podstawowa konstrukcja na wózku nośnym zapewnia ponadto bardziej płaski przebieg, który jest jeszcze bardziej przyjazny dla szyn. Wszystkie funkcje hydrauliczne można sterować zdalnie. Nie jest wymagana żadna ręczna interwencja, dlatego do wszystkich czynności obsługowych wystarczy jeden operator.

Nowość: satelita ładujący

Satelita ładujący jest najbardziej charakterystyczną nowością w zautomatyzowanym pociągu do ładowania szyn. Znajduje się on na czele wagonu 1 jednostki, w miejscu, gdzie szyny są rozładowywane lub ładowane, i przejmuje prowadzenie szyny w kierunku wzdłużnym i poprzecznym przed czołem zderzaka. Ponadto zapewnia niezbędne podparcie profilu szyny w postaci trójwymiarowo regulowanego (w lewo/w prawo, w górę/w dół, wysuw wzdłużny) łożyska rolkowego. Podczas transportu i przejazdu satelita jest hydraulicznie wciągany, a jego element podparcia podnoszony o 90 stopni i blokowany. Satelita i związane z nim ramię hydrauliczne znajdują się w pozycji spoczynkowej całkowicie wewnątrz ramy modułu. Manipulator można bezpiecznie zaparkować na wózku 2 trzyczęściowej jednostki ładunkowej podczas transportu i przemieszczania, a wózek 3 służy do regulacji wysokości szyn na poziomach ładunkowych.

Zautomatyzowana jednostka ładująca obsługiwana przez jedną osobę

W nowej konstrukcji Rorex zrezygnowano z dotychczas stosowanych zestawów wózków zsypowych. Ich zadanie przejmują ramy modułowe ze specjalnymi nadbudówkami na wózkach nośnych o długości 60 stóp; elastycznie wysuwany.

Szczególne wyzwania związane z transportem długich szyn

Szyny są wytrzymałymi profilami walcowanymi o dużym momencie bezwładności powierzchniowej, a jednocześnie wysokiej wrażliwości. Jednak długie szyny są w niektórych obszarach elastyczne i giętkie. Tylko dzięki temu transport profili szynowych o długości do 500 m na wagonie kolejowym, a także przez łuki na trasie, jest w ogóle możliwy (rys. 8). Niemniej jednak podczas transportu należy zwrócić uwagę, aby długie szyny nie były nadmiernie obciążone i były gięte tylko w ramach swoich ograniczeń technologicznych i zawsze w pozycji pionowej, nie mogą się one przechylać ani przewracać.

Cała konstrukcja Rorexs spełnia wszystkie wymagania dotyczące wysokiej staranności podczas transportu i załadunku. Technologia zautomatyzowanego pociągu do transportu szyn umożliwia bezstresowy załadunek i rozładunek długich szyn [2,3] o dowolnej długości. Ma to duży wpływ na czas ich przechowywania i jest zatem istotnym czynnikiem zrównoważonego rozwoju. Stare szyny mogą być nadal odpowiednie do montażu na mniej obciążonych trasach, dlatego też należy je ładować i transportować w sposób zapewniający zachowanie ich wartości.

Przebieg pracy podczas załadunku długich szyn w walcowni lub spawalni

W zakładzie jednostka transportowa jest ładowana od góry, a każda szyna jest umieszczana na jednostce transportowej pojedynczo, na przykład przez kilka pracujących równolegle suwnic bramowych, slot po slocie. Ze strony Rorexs wymagany jest tylko jeden operator, który oprócz nadzoru zajmuje się jednoczesnym obracaniem poziomów ładunkowych wszystkich podpór rzędowych za pomocą zdalnego sterowania, a także mocowaniem szyny w uchwycie za pomocą jednego przycisku.

Przebieg pracy, rozładunek na placu budowy

Na placu budowy manipulator chwyta dwie szyny przeznaczone do rozładunku za ich końce, przenosi je przez jednostkę ładującą do satelity ładującego (rys. 7). Następnie wraca do jednostki transportowej, ponownie chwyta szyny i przesuwa je do przodu, aż znajdą się one 25–30 m w torowisku. Następnie cały pociąg jest wycofywany spod rozładowywanej pary szyn.

Jeśli manipulator nie może wjechać na jednostkę transportową, najpierw chwyta tylnymi ramionami leżącą tam parę szyn i przeciąga ją na jednostkę ładunkową, a następnie, po przełożeniu przednimi szczypcami do szyn, przenosi ją dalej przez satelitę ładunkowego na podkłady.

Przebieg pracy, podnoszenie starych szyn

Manipulator jedzie nad jednostką ładującą do czoła pociągu, chwyta dwa końce szyny, podnosi je i utrzymuje, aż cała jednostka ładunkowa zostanie przesunięta pod szynę przeznaczoną do załadunku. Jednocześnie porusza się z dokładnie taką samą prędkością jak pociąg ładunkowy w przeciwnym kierunku nad jego bocznymi szynami nośnymi, pozostając w tym samym miejscu w stosunku do otoczenia.

Konstrukcja dostosowana dobwarunków i zadania

Standardowym wymiarem jednostki transportowej i ładunkowej jest rama konstrukcyjna odpowiadająca kontenerowi 40-stopowemu. Dzięki modułowej konstrukcji wagonów nośnych system można dostosować nie tylko do nowych lub standardowych wagonów nośnych, ale także do wagonów kontenerowych już znajdujących się w taborze.

Liczba i masa profili szyn Jednostki transportowe do długich szyn mogą być zaprojektowane do przewozu różnej liczby profili szyn. Standardowo przewozi się 30 szyn ułożonych w trzech warstwach po dziesięć sztuk obok siebie, a maksymalna ładowność wynosi 50 szyn.

Waga metra bieżącego transportowanych szyn może wynosić do 60 kg/m. Dzięki dostosowaniu systemu do konkretnego projektu waga metra bieżącego może zostać zwiększona do 75 kg/m. Ponieważ zasadniczo w każdej komorze ładunkowej można załadować tylko jeden profil szyny, dopuszczalna masa całkowita jest zawsze przestrzegana. Przewążenie systemu jest wykluczone, należy jedynie przestrzegać klas tras, po których można się poruszać, oraz ewentualnych innych ograniczeń zewnętrznych.

Długość profili szyn

W Europie Środkowej standardowa długość długich szyn wynosi zazwyczaj 120 m. Zautomatyzowany pociąg do transportu szyn może być przystosowany do przewozu szyn krótszych, ale także znacznie dłuższych: zakres długości wynosi od 60 do 500 m. Oprócz odpowiedniej liczby wagonów z podporami rzędowymi, maksymalna długość wymaga jedynie drugiej ramy zaciskowej.

Rodzaj profili szyn

Obecnie na całym świecie stosuje się około 120 profili szyn. Wszystkie z nich mogą być wyposażone w urządzenia do transportu długich szyn, w szczególności w konstrukcje zaciskowe, i nadają się do kilku typów szyn jednocześnie. W praktyce będą to trzy do czterech różnych profili o podobnych wymiarach stopy szyny. Jest to korzystne dla operatorów, którzy wykorzystują swoje urządzenia transportowe w kilku krajach, gdzie mogą występować różne profile.

Maksymalna wydajność transportowa

Jak opisano powyżej, kilka modułów można połączyć w jeden pociąg transportowy. W ten sposób można zwiększyć zdolność transportową do 50 sztuk profili szynowych o długości 330 m lub do 100 sztuk długich szyn o długości 165 m. W razie potrzeby można również transportować szyny o innych długościach.

Mniej personelu, większe bezpieczeństwo

W porównaniu ze wszystkimi dotychczas znanymi pociągami do transportu długich szyn, zautomatyzowany Rorexs wymaga minimalnej liczby trzech osób do rozładunku lub załadunku szyn na placu budowy. Dwóch
operatorów steruje ruchami chwytaka do szyn na manipulatorze oraz funkcjonalnością jednostki transportowej, a trzeci operator znajdujący się na czele pociągu na torze budowlanym steruje rozładunkiem lub załadunkiem za pomocą jednostki ładującej. Zdalne sterowanie podporami szeregowymi i zaciskami należy do operatora manipulatora. Nie ma konieczności wyłączania prądu trakcyjnego w sieci trakcyjnej, ponieważ nikt nie porusza się po urządzeniu bez zabezpieczenia, czyli poza kabiną manipulatora. W przeciwieństwie do dotychczasowej sytuacji (rys. 6) żadna osoba nie przebywa już na urządzeniach ładujących ani obok pociągu do załadunku szyn, co stanowi duży plus dla bezpieczeństwa pracy na torach.                                                •

ŹRÓDŁA

[1] Klee, B.: Wymiana szyn jako wskaźnik stanu technicznego, EISENBAHNINGEt‹IEIJR KOMPENDIuM 2018, s. zz—47
[2] L-ischer, F. D.; Schreiner, ¥/.: Problem obciążenia pocztowego, Technische Mechanik, tom 22, zeszyt 4 (2002), s. J17—J21