Понятие метода определения массы груза. Информация Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

1. Амплитудно Частотная Характеристика (АЧХ)
   ​

   Амплитудно-частотная характеристика - (сокращенно АЧХ, на английском - frequency response) - зависимость амплитуды колебания (громкости) на выходе от частоты воспроизводимого гармонического сигнала.

   Термин “амплитудно-частотная характеристика ” применяется только в отношении устройств для обработки сигнала и датчиков - т.е. для устройств, через которые проходит сигнал. Когда говорят об устройствах, предназначенных для генерации сигналов (генератор, музыкальные инструменты и т.п.), правильнее использовать термин “частотный диапазон”.

   Начнём из далека .

   Звук - это особый вид механических колебаний упругой среды, способный вызывать слуховые ощущения.

   Основой процессов создания, распространения и восприятия звука являются механические колебания упругих тел:
   - создание звука - определяется колебаниями струн, пластин, мембран, столбов воздуха и других элементов музыкальных инструментов, а также диафрагм громкоговорителей и прочих упругих тел;
   - распространение звука - зависит от механических колебаний частиц среды (воздуха, воды, дерева, металла и др.);
   - восприятие звука - начинается с механических колебаний барабанной перепонки в слуховом аппарате, и только после этого происходит сложный процесс обработки информации в различных отделах слуховой системы.

   Поэтому, чтобы понять природу звука, надо прежде всего рассмотреть механические колебания.
   Колебаниями называются повторяющиеся процессы изменения каких-либо параметров системы (например, перепады температур, биение сердца, движение Луны и т. д.).
   Механические колебания - это повторяющиеся движения различных тел (вращение Земли и планет, колебания маятников, камертонов, струн и др.).
   Механические колебания - это прежде всего движения тел. Механическим движением тела называется «изменение его положения с течением времени по отношению к другим телам».

   Всякие движения описываются с помощью таких понятий, как смещение, скорость и ускорение.

   Смещение -это путь (расстояние), пройденный телом за время его движения от какой-то точки отсчета. Любое движение тела можно описать как изменение его положения во времени (t) и в пространстве (х, у, z). Графически это может быть представлено (например, для тел, которые смещаются в одном направлении) в виде линии на плоскости х (t) - в двухмерной системе координат. Смещение измеряется в метрах (м).

   Если за каждый равный промежуток времени тело смещается на равный отрезок пути, то это равномерное движение. Равномерное движение - это движение с постоянной скоростью.

   Скорость - это путь, пройденный телом в единицу времени.
   Она определяется как «отношение длины пути к промежутку времени, за который этот путь пройден»
   Скорость измеряется в метрах в секунду (м/с).
   Если смещение тела за равные промежутки времени неодинаково, то тело совершает неравномерное движение. При этом скорость его все время изменяется, т. е. это движение с переменной скоростью.

   Ускорение - это отношение изменения скорости к промежутку времени, за который это изменение произошло.

   Если тело движется с постоянной скоростью, то ускорение равно нулю. Если скорость меняется равномерно (равноускоренное движение), то ускорение постоянно: a = const. Если скорость меняется неравномерно, то ускорение определяется как первая производная от скорости (или вторая производная от смещения): a = dv I dt = drx I dt2.
   Ускорение измеряется в метрах на секунду в квадрате (м/с2).

   Простые гармонические колебания (амплитуда, частота, фаза).
   ​

   Для того чтобы движение было колебательным (т. е. повторяющимся), на тело должна действовать возвращающая сила, направленная в сторону, противоположную смещению (она должна возвращать тело назад). Если величина этой силы пропорциональна смещению и направлена в противоположную сторону, т. е. F = - кх, то под действием такой силы тело совершает повторяющиеся движения, возвращаясь через равные промежутки времени в положение равновесия. Такое движение тела называется простым гармоническим колебанием . Этот тип движения лежит в основе создания сложных музыкальных звуков, поскольку именно струны, мембраны, деки музыкальных инструментов колеблются под действием упругих возвращающих сил.

   Примером простых гармонических колебаний могут служить колебания массы (груза) на пружине.

   Амплитудой колебаний (A ) называется максимальное смещение тела от положения равновесия (при установившихся колебаниях она постоянна).

   Периодом колебаний (T ) называется наименьший промежуток времени, через который колебания повторяются. Например, если маятник проходит полный цикл колебаний (в одну и другую сторону) за 0,01 с, то его период колебаний равен этой величине: T = 0,01 с. Для простого гармонического колебания период не зависит от амплитуды колебаний.

   Частота колебаний (f ) определяется числом колебаний (циклов) в секунду. Единица ее измерения равна одному колебанию в секунду и называется герц (Гц).
   Частота колебаний - это величина, обратная периоду: f= 1/Т.

   w - угловая (круговая) частота. Угловая частота связана с частотой колебаний по формуле со = 2Пf, где число П = 3,14. Она измеряется в радианах в секунду (рад/с). Например, если частота f = 100 Гц, то со = 628 рад/с.

   f0 - начальная фаза. Начальная фаза определяет положение тела, с которого началось колебание. Она измеряется в градусах.
   Например, если маятник начал колебаться из положения равновесия, то его начальная фаза равна нулю. Если маятник сначала отклонить в крайнее правое положение и затем толкнуть, он начнет колебания с начальной фазой 90°. Если два маятника (или две струны, мембраны и др.) начнут свои колебания с задержкой во времени, то между ними образуется сдвиг фаз

   Если задержка во времени равна одной четверти периода, то сдвиг фаз - 90°, если половине периода -180°, трем четвертям периода - 270°, одному периоду - 360°.

   В момент прохождения положения равновесия тело имеет максимальную скорость, и в эти моменты кинетическая энергия максимальна, а потенциальная равна нулю. Если бы эта сумма была постоянна всегда, то любое тело, выведенное из положения равновесия, колебалось бы вечно, получился бы «вечный двигатель». Однако в реальной среде часть энергии расходуется на преодоление трения в воздухе, трения в опорах и т. д. (например, маятник в вязкой среде колебался бы очень короткий отрезок времени), поэтому амплитуда колебаний становится все меньше и постепенно тело (струна, маятник, камертон) останавливается - происходит затухание колебаний.
   Затухающее колебание графически можно представить в виде колебаний с постепенно уменьшающейся амплитудой.

   В электроакустике, радиотехнике и в музыкальной акустике для определения процессов затухания часто используется величина, называемая добротно- стью системы - Q .​

   Добротность (Q ) определяется как величина, обратная коэффициенту затухания:

   т. е. чем меньше добротность, тем быстрее затухают колебания.
   

   Свободные колебания сложных систем. Спектр
   ​

   Колебательные системы, описанные выше, например маятник или груз на пружине, характеризуются тем, что они имеют одну массу (груз) и одну жесткость (пружины или нити) и совершают движение (колебания) в одном направлении. Такие системы называются системами с одной степенью свободы.
   Реальные колеблющиеся тела (струны, пластины, мембраны и др.), создающие звук в музыкальных инструментах, представляют собой значительно более сложные устройства.
   

   Рассмотрим колебания систем с двумя степенями свободы, состоящих из двух масс на пружинах.

   При реальном возбуждении струны в ней обычно возбуждается несколько первых собственных частот, амплитуды колебаний на остальных частотах очень малы и не оказывают существенного влияния на общую форму колебаний.
   ​

   
   ​

   Набор собственных частот и амплитуд колебаний, которые возбуждаются в данном теле при воздействии на него внешней силы (ударом, щипком, смычком и др.), называется амплитудным спектром .
   Если представлен набор фаз колебаний на этих частотах, то такой спектр называется фазовым.
   Пример формы колебаний струны скрипки, возбужденных смычком, и ее спектр показаны на рисунке

   Основные термины, которые используются для описания спектра колеблющегося тела, следующие:
   первая основная (низшая) собственная частота называется фундаментальной частотой (иногда ее называют основной частотой ).
   Все собственные частоты выше первой называются обертонами , например на рисунке фундаментальная частота 100 Гц, первый обертон - 110 Гц, второй обертон - 180 Гц и т. д. Обертоны, частоты которых находятся в целочисленных соотношениях с фундаментальной частотой, называются гармониками (при этом фундаментальная частота называется первой гармоникой ). Например, на рисунке третий обертон является второй гармоникой, поскольку его частота равна 200 Гц, т. е. относится к фундаментальной частоте как 2:1.

   Продолжение следует... .
   На вопрос: "зачем же уж так из далека?". Отвечу сразу. Что график АЧХ не так прост, как многие его представляют. Главное понять, как он формируется и о чём он нам скажет.

2. Так уж повелось, что среднестатистическое человечье ухо различает сигналы в диапазоне от 20 до 20 000 Гц (или 20 кГц). Этот довольно солидный диапазон в свою очередь делится обычно на 10 октав (можно поделить на любое другое количество, но принято именно 10).
   В общем случае октава – это диапазон частот, границы которого вычисляются удвоением или ополовиниванием частоты. Нижняя граница последующей октавы получается удвоением нижней границы предыдущей октавы.
   Собственно, зачем нужно знание октав? Оно необходимо для того, чтобы прекратить путаницу в том, что надо называть нижним, средним или еще каким басом и тому подобное. Общепринятый набор октав однозначно определяет, кто есть кто с точностью до герца.

   Последняя строка не нумерована. Это связано с тем, что в стандартную десятку октав она не входит. Обратите внимание на столбец "Название 2". Здесь содержатся названия октав, которые выделяются музыкантами. У этих "странных" людей нет понятия глубокого баса, зато есть одна октава сверху - от 20480 Гц. Поэтому такое расхождение в нумерации и названиях.​

   Теперь можно говорить более предметно о частотном диапазоне акустических систем. Следует начать с неприятной новости: глубокого баса в мультимедийной акустике нет. 20 Гц подавляющее большинство любителей музыки на уровне -3 дБ попросту никогда не слышало. А теперь новость приятная и неожиданная. В реальном сигнале таких частот тоже нет (за некоторым исключением, естественно). Исключением является, например, запись с судейского диска IASCA Competition. Песенка называется "The Viking". Там даже 10 Гц записаны с приличной амплитудой. Этот трек записывали в специальном помещении на огромном органе. Систему, которая отыграет "Викингов", судьи увешают наградами, как новогоднюю елку игрушками. А с реальным сигналом все проще: басовый барабан – от 40 Гц. Здоровенные китайские барабаны – тоже от 40 Гц (есть там среди них, правда, один мегабарабан. Так он аж от 30 Гц начинает играть). Живой контрабас – вообще от 60 Гц. Как можно заметить, 20 Гц здесь не упоминаются. Поэтому можно не расстраиваться по поводу отсутствия настолько низких составляющих. Они для прослушивания реальной музыки не нужны.​

   Вот ещё довольно таки познавательная страничка где можно наглядно (при помощи мыши), более подробнее, разглядеть вот эту табличку​

   Зная азбуку октав и музыки, можно приступить к пониманию АЧХ.
   АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) – зависимость амплитуды колебания на выходе устройства от частоты входного гармонического сигнала. То есть системе подают на вход сигнал, уровень которого принимается за 0 дБ. Из этого сигнала колонки с усилительным трактом делают, что могут. Получается у них обычно не прямая на 0 дБ, а некоторым образом изломанная линия. Самое интересное, кстати, заключается в том, что все (от аудиолюбителей до аудиопроизводителей) стремятся к идеально ровной АЧХ, но "пристремиться" боятся.
   Собственно, в чем польза АЧХ и зачем с завидным постоянством стараются замерить эту кривую? Дело в том, что по ней можно установить настоящие, а не нашептанные "злым маркетинговым духом" производителю границы частотного диапазона. Принято указывать, при каком падении сигнала граничные частоты все-таки проигрываются. Если не указано, то считается, что были взяты стандартные -3 дБ. Вот здесь и кроется подвох. Достаточно не указать, при каком падении были взяты значения границы, и можно абсолютно честно указывать хоть 20 Гц – 20 кГц, хотя, действительно, эти 20 Гц достижимы при уровне сигнала, который сильно отличается от положенных -3.
   Также польза АЧХ выражается в том, что по ней, хотя и приблизительно, но можно понять, какие проблемы возникнут у выбранной системы. Причем системы в целом. АЧХ страдает от всех элементов тракта. Чтобы понять, как будет звучать система по графику, нужно знать элементы психоакустики. Если коротко, то дело обстоит так: человек разговаривает в пределах средних частот. Поэтому и воспринимает их же лучше всего. И на соответствующих октавах график должен быть наиболее ровным, так как искажения в этой области сильно давят на уши. Также нежелательно наличие высоких узких пиков. Общее правило здесь такое: пики слышны лучше, чем впадины, и острый пик слышен лучше пологого.

   На шкале абсцисс (синяя ) расположены частоты в герцах (Hz)​

   На шкале ординат (красная ) расположен уровень чувствительности (dB)​

   Зелёная - сама АЧХ​

   При проведении измерений АЧХ в качестве тест-сигнала используют не синусоидальную волну, а специальный сигнал, который называется “розовый шум”.
   Розовый шум - это псевдослучайный широкополосный сигнал, в котором суммарная мощность на всех частотах в пределах любой октавы равна суммарной мощности на всех частотах в пределах любой другой октавы. По звучанию он очень напоминает водопад.

   Громкоговорители представляют собой направленные устройства, т.е. они фокусируют излучаемый звук в определенном направлении. По мере удаления от основной оси громкоговорителя, уровень звука может уменьшаться, а его АЧХ становится менее линейной.
   Громкость

   Часто термины “громкость” и “уровень звукового давления” используют как взаимозаменяемые, но это неправильно, так как термин “громкость” имеет свое определенное значение. Уровень звукового давления в дБ определяют с помощью измерителей уровня звука.

   Кривые равной громкости и Фоны

   Будут ли слушатели воспринимать тестовые шумоподобные или синусоидальные сигналы с линейной АЧХ во всем диапазоне звуковых частот, направленные на усилитель мощности с линейной АЧХ, а затем на громкоговоритель с линейной АЧХ, одинаково громкими на всех частотах? Дело в том, что чувствительность слуха человека имеет нелинейный характер, и поэтому звуки равной громкости на разных частотах слушатели будут воспринимать как звуки с разным звуковым давлением.

   Это явление описывается, так называемыми “кривыми равной громкости” (рисунок), которые показывают, какое звуковое давление требуется создать на разных частотах для того, чтобы для слушателей громкость этих звуков была равна громкости звука с частотой 1 кГц. Чтобы мы воспринимали звуки более высоких и более низких частот, такими же громкими, что и звук с частотой 1 кГц, они должны иметь большее звуковое давление. И чем меньше уровень звука, тем менее чувствительно наше ухо к низким частотам.

   Выставляется уровень звукового давления эталонного звука на частоте 1000 Гц (например, 40 дБ), затем испытуемому предлагается прослушать сигнал на другой частоте (например, 100 Гц), и отрегулировать его уровень таким образом, чтобы он казался равногромким эталонному. Сигналы могут предъявляться через телефоны или через громкоговорители. Если проделать это для разных частот, и отложить полученные значения уровня звукового давления, которые требуются для сигналов разной частоты, чтобы они были равногромкими с эталонным сигналом - получится одна из кривых на рисунке.
   Например, чтобы звук с частотой 100 Гц казался таким же громким, как звук с частотой 1000 Гц с уровнем 40 дБ, его уровень должен быть выше, около 50 дБ. Если будет подан звук с частотой 50 Гц, то, чтобы сделать его равногромким с эталонным, нужно поднять его уровень до 65 дБ и т.п. Если теперь увеличить уровень эталонного звука до 60 дБ и повторить все эксперименты, то получится кривая равной громкости, соответствующая уровню 60 дБ…
   Семейство таких кривых для различных уровней 0, 10, 20…110дБ показано на рисунке. Эти кривые называются кривыми равной громкости . Они были получены учеными Флетчером и Мэнсоном в результате обработки данных большого числа экспериментов, проведенных ими среди нескольких сотен посетителей Всемирной выставки 1931 года в Нью-Йорке.
   В настоящее время в международном стандарте ISO 226 (1987 г.) приняты уточненные данные измерений, полученные в 1956году. Именно данные из стандарта ISO и представлены на рисунке, при этом измерения выполнялись в условиях свободного поля, то есть в заглушенной камере, источник звука располагался фронтально и звук подавался через громкоговорители. Сейчас накоплены новые результаты, и предполагается в ближайшем будущем уточнение этих данных. Каждая из представленных кривых называется изофоной и характеризует уровень громкости звуков разной частоты.

   Если проанализировать эти кривые, то видно, что при малых уровнях звукового давления оценка уровня громкости очень сильно зависит от частоты - слух менее чувствителен к низким и высоким частотам, и требуется создать гораздо большие уровни звукового давления, чтобы звук стал звучать равногромко с эталонным звуком 1000 Гц. При больших уровнях изофоны выравниваются, подъем на низких частотах становится менее крутым - происходит более быстрое нарастание громкости звуков низкой частоты, чем средних и высоких. Таким образом, при больших уровнях низкие, средние и высокие звуки оцениваются по уровню громкости более равномерно.
   

   Итак. Мы имеем снятый при помощи измерительного оборудования уровень звукового давления и громкость, которую физически воспринимает человек.​

   
   По этому возникает вопрос! Снимая АЧХ динамика при помощи измерительного оборудования мы что получаем? Что слышит НАШЕ ухо? Или какие показания снимает микрофон своим чувствительным элементом измерительного оборудования? И какой вывод из этих показаний можно сделать?

3. По этому возникает вопрос! Снимая АЧХ динамика при помощи измерительного оборудования мы что получаем? Что слышит НАШЕ ухо? Или какие показания снимает микрофон своим чувствительным элементом измерительного оборудования? И какой вывод из этих показаний можно сделать?

Методы измерения масс грузов изложены в ГОСТ 8.424-81, ГОСТ 8.484-83. Рассмотрим некоторые из них.

Определение массы грузов при статическом взвешивании груженого и порожнего вагонов, автомобиля, прицепа или полуприцепа с расцепкой

Массу груза «нетто» Мн находят как Мн = Мб — Мт, где Мб - масса «брутто» груженого автомобиля, вагона, прицепа, полуприцепа; Мт - масса порожнего автомобиля, вагона, прицепа, полуприцепа. Значения погрешности определения Мн принимают по таблице 1

Таблица 1. Предельные погрешности определения значения Мн на автомобильных весах

В зависимости от цены деления весов, от значений Мт, Мб, Мн для автомобилей, прицепов, полуприцепов и по таблице 2 для вагонов.

Таблица 2. Предельные погрешности определения значения Мн на вагонных весах

С расцепкой при загрузке на весах

Порожний вагон, автомобиль, прицеп или полуприцеп помещают на платформу весов. Массу Мт компенсируют, после чего загружают их и измеряют массу Мн. Предельные погрешности измерения массы груза Мн в зависимости от цены деления весов, значений Мн и Мб для автомобильных весов приведены в таблице 3,

Таблица 3. Предельные погрешности определения значения Мн при загрузке на автомобильных весах

а для вагонных весов - и таблице 4.

4. Предельные погрешности определения значения Мн при загрузке на вагонных весах

Взвешивание без расцепки

Массу Мн находят как Мн = Мб - Мт.

Значения Мб и Мт определяют при непосредственном измерении. Предельные погрешности измерения масс Мн в зависимости от цены деления весов и значений масс Мн, Мб, Мт определяют для автомобильных весов по таблице 5, а для вагонных - по таблице 6 (ниже).

Без расцепки при загрузке на весах

Порожний автомобиль, прицеп, полуприцеп устанавливают на платформу весов, затем массу Мт компенсируют с помощью устройства для компенсации тары. После этого загружают их и измеряют массу груза Мн. Предельные погрешности измерения масс Мн в зависимости от цены деления весов, значений масс Мн, Мб для автомобильных весов приведены в таблице 7.

Взвешивание груженого вагона с расцепкой

Массу груза находят как Мн = Мб — Мт где Мт - масса, указанная на трафарете вагона. Предельные погрешности в зависимости от загрузки вагона при ценах деления весов 50… 100 кг определяют исходя из графиков (рис. 1).

Взвешивание груженого вагона без расцепки

Выполняют аналогично тому, как это указано в пункте 5, используя при этом графики (рис. 1). Сказанное справедливо для составов с числом вагонов, не превышающим 25.

Таблица 5. Предельные погрешности определения значения Мн на автомобильных весах при взвешивании без расцепки

Вопросы:

1. Кем обеспечивается взвешивание груза?

2. Описать способы определения массы груза по трафарету, стандарту, расчетным путем, обмеру.

3. Как определяется масса наливных грузов?

4. Имеет ли право перевозчик проверять массу груза? Ответственность грузоотправителя за искажение в накладной информации о грузе?

Литература:

1. Перепон В.П. «Организация перевозок грузов». Маршрут 2003 г. (стр. 131)

2. Устав ж.д. транспорта РФ. М. Транспорт 2003 г.

3. Правила перевозок грузов. М. 2003 г.

При предъявлении грузов для перевозки грузоотправитель указывает в накладной их массу и предельную погрешность ее измерения, а при предъявлении тарных и штучных грузов также количество грузовых мест. Значение предельной погрешности указывается в графе «Способ определения массы». Предельная погрешность измерений при определении массы груза посредством обмера, по трафарету и стандарту не указывается.

«Статья 26. При предъявлении грузов для перевозки грузоотправитель должен указать в транспортной железнодорожной накладной их массу, при предъявлении тарных и штучных грузов также количество грузовых мест.

При предъявлении грузобагажа для перевозки отправитель должен указать в заявлении его массу и количество мест.

Определение массы грузов, грузобагажа, погрузка которых до полной вместимости вагонов, контейнеров может повлечь за собой превышение их допустимой грузоподъемности, осуществляется только посредством взвешивания. При этом определение массы грузов, перевозимых навалом и насыпью, осуществляется посредством взвешивания на вагонных весах.

Взвешивание грузов, грузобагажа обеспечивается:

- перевозчиками при обеспечении ими погрузки и выгрузки в местах общего пользования;

- грузоотправителями (отправителями), грузополучателями (получателями) при обеспечении ими погрузки и выгрузки в местах общего и необщего пользования и на железнодорожных путях необщего пользования. Осуществляемое перевозчиком взвешивание грузов, грузобагажа оплачивается грузоотправителем (отправителем), грузополучателем (получателем) в соответствии с договором». Масса грузов, перевозимых в контейнерах, во всех случаях определяется грузоотправителем.

Опре­деление массы предъявляемых к перевозке грузов может производить­ся разными способами: путем взвешивания на товарных, вагонных и элеваторных весах, по трафарету, по стандарту, расчетным путем и по­средством обмера. Определение массы груза согласно трафарету, в со­ответствии со стандартом, расчетным путем, посредством обмера про­изводится только грузоотправителем.

Общая масса груза согласно трафарету опреде­ляется путем суммирования массы, указанной на каждом грузовом мес­те, по стандарту - суммарная масса груза нетто при способе по «стандарту» определяется путем умножения количества мест на массу брутто одного грузового места.

Расчетным путем целе­сообразно определять массу изделий, имеющих одинаковую массу шту­ки или погонного метра.

По обмеру может определяться масса грузов, имеющих относительно небольшую объемную массу, путем умножения объема заполненной грузом части кузова вагона на его объемную массу.

Не допускается определение массы груза посредством обмера грузов или расчетным путем, если их погрузка до полной вместимости вагонов, контейнеров может повлечь за собой превышение допустимой грузоподъемности вагонов и разнице между максимальной массой брутто и массы тары контейнера.

При перевозке грузов со съемным оборудованием и реквизитами крепле­ния, а также материалов для утепления вагонов, которые при выдаче груза снимаются с вагона и выдаются грузополучателю вместе с грузом, масса указанных приспособлений, материалов входит в массу груза, а те, кото­рые не выдаются грузополучателю, включаются в массу тары вагона. Масса несъемного оборудования включается в массу тары вагона.

Определение массы грузов , перевозимых наливом в цистернах , производится путем взвешивания, динамическим измерением (преобразователи массового и объемного расхода, поточные преобразователи плотности) или расчетным путем замера высоты налива и объема налитого груза отправителем на основе применения таблиц калибровки железнодорожных цистерн. Грузоотправитель обязан также указать в накладной под наименованием груза высоту налива, температуру груза в цистерне и плотность продукта.

Способ определения массы груза, а также кем была определена масса груза, указываются в соответствующих графах накладной.

Результаты производимых перевозчиком взвешиваний грузов на вагонных весах, а также на товарных весах регистрируют соответ­ственно в Книгах перевески (формы ГУ-36 и ГУ-107).

«Статья 27. Перевозчик имеет право проверять достоверность массы грузов, грузобагажа и других сведений, указанных грузоотправителями (отправителями) в транспортных железнодорожных накладных (заявлениях на перевозку грузобагажа).

За искажение наименований грузов, грузобагажа, особых отметок, сведений о грузах, грузобагаже, об их свойствах, в результате которого снижается стоимость перевозок или возможно возникновение обстоятельств, влияющих на безопасность движения и эксплуатацию железнодорожного транспорта, а также за отправление запрещенных для перевозок железнодорожным транспортом грузов, грузобагажа грузоотправители (отправители) несут ответственность, предусмотренную статьями 98 и 111 Устава».

Определение массы с помощью весоизмерительных прибо­ров - это наиболее точная, но довольно трудоемкая операция, вызывающая существенные простои подвижного состава. Поэтому на практике чаще применяют расчетные способы определения массы груза. Массу груза в пункте назначения определяют тем же способом, каким ее устанавливают в пункте отправления.

В речных портах для взвешивания грузов в основном применяют рычажные весы, работающие по принципу равновесия рычагов, из которых на один помещают груз, на другой - гири. К таким механизмам относятся весы товарные передвижные и стационарные, автомобильные, вагонные и ковшовые элеваторные.

Условия равновесия рычажных весов выражено формулой

Pl= P 1 l 1

где Р, P 1 - силы, приложенные на концах рычага (гири и взвешиваемый груз);

l, l 1 - длина плеч рычага от точки опоры до точки приложения сил.

На основе указанного принципа работают рычажные весы различных типов. Взвешивание (сравнение массы взвешиваемого тела с массой гирь) производится с учетом длины плеч рычагов.

Для взвешивания грузов в процессе перемещения их краном или транспортером служат транспортерные и крановые электромеханические весы. Количество груза, находящегося на платформе весов, в зависимости от их конструкции устанавливают подсчетом условно-номинальной массы уравновешивающих гирь или по показаниям на шкале, циферблате, дискретно-цифровом устройстве.

Схема действия рычажных весов

Для весов с показаниями на шкале не требуется накладных гирь. Их равновесие достигается перемещением по шкале передвижной гири (что изменяет плечо рычага), результат взвешивания виден непосредственно на шкале. На циферблатных весах массу груза определяют по углу отклонения коромысла от положения первоначального равновесия. На дискретно-цифровых весах результат взвешивания фиксируется на специальном табло с помощью электронного устройства.

Основными свойствами всяких весов являются чувствительность, устойчивость; верность и постоянство показаний веса.

Чувствительностью весов называется отношение массы добавочного груза, вызвавшего отклонение коромысла на 2-5 мм из положения равновесия, к массе основного груза на площадке весов. Чем меньше это отношение; тем чувствительнее весы и точнее результат взвешивания. Чувствительность весов зависит от длины коромысла, расстояния между центром тяжести весов и точкой подвеса коромысла, от сил трения в точке подвеса коромысла.

Устойчивостью называется свойство весов возвращаться в первоначальное положение равновесия после нескольких плавных колебаний коромысла, выведенного из состояния равновесия.

Верность, т. е. точность показаний весов, зависит от правильного соотношения плеч рычага и силы трения, возникающего в опорных деталях механизма. Вследствие невозможности устранить влияние трения и достичь абсолютно точного соотношения рычагов для всех весов, ГОСТами установлены допустимые погрешности.

Постоянством называется неизменяемость показаний весов при повторных взвешиваниях одного и того же груза. Постоянство во многом зависит от соблюдения правил содержания весов.

Товарные весы имеют устойчивое расположение грузоприемной платформы. Их изготовляют грузоподъемностью 1000, 2000, 3000 кг. Товарные стационарные весы углубляют в пол склада так, чтобы грузоприемная платформа находилась на уровне пола. Правильность установки товарных весов проверяют по уровню или отвесу, находящемуся на колонке весов.

Автомобильные весы имеют наибольшие пределы взвешивания 10 -150 т. Их устанавливают на прочном фундаменте не в складе, а на территории порта на пути движения автотранспорта. Весы предназначены для взвешивания грузов вместе с автомобилями и автопоездами.

Массу груза определяют как разность между массой груженого и порожнего автомобиля.

Вагонные весы могут быть одинарными и двойными. Наиболь­ший предел взвешивания 60, 150 и 200 т. Двухплатформенные весы предназначены для взвешивания разных по длине вагонов как на одной, так и на двух площадках. Две площадки разной длины (15,5 и 3,7м) устанавливают на общем фундаменте. К одному общему коромыслу присоединены все подплатформенные рычажные механизмы. Подключение к коромыслу каждой платформы отдельно или двух вместе производят с помощью специального приспособления.

При взвешивании грузов на вагонных весах надо соблюдать следующие правила: взвешивать каждый вагон в отдельности; подавать вагоны на весы (при закрепленном весовом коромысле) со скоростью не более 5 км; вагоны расцепить, чтобы они находились в свободном состоянии (взвешивать вагоны без расцепки не разрешается, кроме случаев, предусмотренных правилами); при определении массы ценных грузов проверить массу тары вагонов;

при определении массы навалочных грузов тару вагона принимают по надписи-трафарету на швеллерном брусе вагона.

Железнодорожные тензометрические весы ВЖТД-ЭЛКОМ-150.

Весы предназначены для поосного взвешивания движущихся вагонов в составе. Взвешивание осуществляется без расцепки состава с регистрацией массы каждого вагона и массы состава в целом.

Ковшовые автоматические весы применяют для взвешивания насыпных грузов, в частности зерна на элеваторах. Весы изготовляют двух типов: с опрокидывающимся ковшом и с открывающимся днищем ковша. На автоматических весах с открывающимся днищем ковша зерно взвешивают следующим образом: подвешенный к концу коромысла гиредержатель под действием веса гирь опускается вниз, а ковш, закрепленный на противоположном конце коромысла, поднимается вверх и открывает заслонку бункера. Зерно из бункера поступает в ковш, который под его тяжестью опускается. При достижении равновесия коромысла заслонка бункера закрывается, а ковш, продолжая по инерции опускаться вниз, достигает упора. При этом его днище, удерживаемое щеколдой, открывается и зерно высыпается в приемник. Освобожденный от груза ковш снова поднимается вверх, его откидное днище закрывается, открывается заслонка бункера, и цикл, взвешивания повторяется.

Расчетный способ

5.3.1 По стандартной массе места.

При перевозке тарно-штучных грузов в стандартной таре (сахар, мука, крупа в мешках, кондитерские и макаронные изделия в коробках, ткань, трикотаж в тюках и кипах, цемент и удобрения в бумажных и полиэтиленовых пакетах, напитки в бочках и др.) количество груза определяют по стандартной массе одного грузового места и общему количеству мест.

где: G гр – масса партии груза, т;

q гр – масса одного стандартного места груза, т;

n гр – количество мест в партии груза, ед.

5.3.2 По условной массе места.

По трафаретной массе, указываемой на грузовых местах, пе­ревозят: масло сливочное, маргарин, сыры, консервы и напитки в стеклотаре, рыбные изделия, пищевые концентраты, обувь, одежду, металлоизделия, приборы, оборудование, станки и т. п.

По условной массе перевозят крупногабаритные штучные грузы в таре и без упаковки (автомобили, сельскохозяйствен­ные машины, землеройную технику, обечайки, реакторы, трубы больших диаметров и т.п.). Условная масса отдельных штучных грузов приведена в Тарифном руководстве 1-Р, Прейскурант 14-01 Тарифы на перевозки грузов и буксировку плотов речным транспортом (приложение 5 Условная масса отдельных штучных грузов).

5.3.3 По объему партии груза.

При определении массы насыпных и навалочных грузов, лесоматериалов и дров путем обмера груз укладывают на береговом складе в штабеля правильной и удобной для обмера формы. Установленный обмером объем груза в кубометрах умножают на массу I м 3 данного груза, указанную в Тарифном руководстве № 1-Р (приложение 6. Перевод объемных мер в меры веса). Произведение выражает массу груза в тоннах. Объем груза определяют в зависимости от геометрической формы, которую он образует при складировании, пользуясь известными формулами геометрии (см. табл.).

Лесоматериалы учитывают объемным измерением в кубометрах, а экспортные лесоматериалы - стандартами. Для определения массы лесоматериалов используют коэффициенты перевода из объема в массу, зависящие от породы леса, его влажности (свежесрубленного и воздушно-сухого круглого леса).

Масса круглого леса определяется также по маркировке каждого бревна, на торцах которого проставляется диаметр.

Например:

Таблица 16

Формулы для расчета объема основных форм груза

5.3.4 По осадке судна.

В основу такого способа определения массы положен принцип расчета водоизмещения судна при изменении его осадки в результате загрузки или разгрузки. Способ применяют в тех случаях, когда груз не взвешен на весах, или его масса определена отправителем условно (по обмеру), или для расчета провозной платы необходима контрольная проверка массы.

Для определения водоизмещения необходимо знать главные его размеры в метрах: расчетную длину L р корпуса по ватерлинии, расчетную ширину В р по мидель-шпангоуту на уровне ватерлинии, максимальную осадку Т г для данного района плавания, порожнюю осадку Т о, коэффицент б полноты водоизмещения, коэффициент у плотности воды. Водоизмещение D с определяют как произведение этих величин:

,

Для пресной воды =1. Плотность морской воды изменяется в зависимости от температуры и солености.

Грузовая шкала морских судов рассчитана на среднюю плотность воды 1,026.

Водоизмещение судна в груженом (D г ) и порожнем (D o) состояниях определяют по аналогичным формулам с учетом соответствующих осадок и коэффициентов полноты водоизмещения.

где Т н , Т с, Т к - осадка соответственно носовой, средней и кормовой частей судна по правому борту, м;

Т" н, Т" с, Т" к - то же, по левому борту, м.

Аналогично определяют осадку судна после погрузки, рассчитывают .

Грузовая шкала судна (таблица грузового размера) приведена

в табл. 5.1

Таблица 5.1

Грузовая шкала для теплохода

проекта № Р25 А класса «0», Q=1500 т

Примечание: За исходное водоизмещение судна D=560 т принято водоизмещение судна порожнем с полными запасами без балласта.

5.3.5 Определение массы нефтеналивных грузов

Нефть и нефтепродукты на речном транспорте перевозятся в специализированном самоходном и несамоходном подвижном составе. Погрузка и выгрузка нефтепродуктов наливом производится на специализированных причалах нефтебаз, оборудованных специальными насосами для перекачки.

Определение массы нефтепродуктов производится двумя способами:

первый – по замерам береговых резервуаров нефтехранилищ, имеющих калибровочные таблицы, или по специальным счетчикам нефтебаз;

второй – по замерам высоты налива или слива в грузовом помещении речного судна.

Береговые резервуары должны иметь стандартные калибровочные таблицы, при отсутствии которых устанавливаются счетчики, которые должны обеспечивать производительность налива судов не ниже установленных норм. На причалах нефтепродуктов должны применяться технически исправные инструменты.

На судне для определения высоты применяют рулетку с лотом или измерительную рейку с укрепленной на них водочувствительной лентой. На судне должны быть калибровочные таблицы, по которым определяется объем налива или слива. Порядок выполнения операции по Правилам перевозок грузов и соответствующих ГОСТов.

Безошибочное измерение и своевременная регистрация весо-габаритных характеристик (ВГХ) грузов на разных этапах их обработки крайне важны для высокоэффективной работы любого склада. ВГХ ложатся в основу вычисления таких важных параметров, как, например, оптимальное использование складских площадей, максимальная загрузка транспортных средств (ТС) и, самое главное, безошибочное выставление счетов за перевозку транспортными компаниями. Пренебрежение подобной информацией или ошибки на этапе измерения могут стать причиной роста операционных расходов или упущенной прибыли.

Преимущества использования систем автоматического измерения ВГХ

Системы автоматизированного измерения (САИ) ВГХ грузов различаются по размерам измеряемых грузов, пропускной способности, вариантам монтажа, могут позволять измерять груз в статике или в процессе движения по конвейеру.

Потенциальными заказчиками САИ ВГХ являются логистические и транспортные компании, распределительные центры, склады ответственного хранения, дистрибьюторы, 3PL- и 4PL-операторы и производители негабаритного товара.

Остановимся более подробно на основных прикладных логистических и складских задачах, решаемых с помощью статических, динамических и портальных САИ ВГХ грузов.

Обычно вопрос о модернизации складов возникает при необходимости увеличить их пропускную способность, не задействуя дополнительные площади. Модернизация складов с использованием автоматизированных систем в таких прецизионных процессах, как измерение ВГХ, наравне с использованием конвейерных и сортировочных линий, может многократно увеличить мощность склада.

Системы автоматической регистрации ВГХ в зоне приемки позволяют:

• моментально идентифицировать груз;
• избавиться от ручного ввода данных, что дает увеличение общей производительности;
• автоматизировать процесс выставления счетов;
• избавиться от различных операционных ошибок, включая проблемы хищения.

Определение недовложений и избытка товара в зоне отгрузки осуществляется за счет сравнения фактического объема и веса отгружаемого товара и его программных аналогов. Полное соответствие между заказом и отгружаемым заказчику товаром является одной из приоритетных задач для компаний, работающих в области интралогистики, и позволяет сохранить репутацию надежного поставщика.

Совместное использование САИ ВГХ и аналитических мощностей систем управления складом (Warehouse Management System, WMS) на складе позволяет:

• обеспечить оптимальный оборот груза;
• оптимизировать заполнение ТС, исключить его перегрузки и спланировать безопасные перевозки негабаритных грузов;
• увеличить полезную площадь склада (так, для разгрузки складских пространств в первую очередь целесообразно вывозить крупногабаритные грузы);
• оптимизировать хранение (с целью исключить, например, давку груза и свисание его с паллет и т. п.).

Кроме того, заказчик системы получает визуальное отображение загрузки склада в онлайновом режиме, включая приход/ расход товара и загрузку каждого ТС.

Обзор систем автоматизированного измерения ВГХ грузов

САИ ВГХ различаются в зависимости от габаритов и формы грузов, например: только кубических объектов; паллет; объектов любой формы (таблица).

Модельный ряд систем находится в широком стоимостном диапазоне, а наличие дополнительных опций и широкий выбор вариантов установки (потолочная, настенная, свободно стоящая конструкция, мобильная) позволяют подобрать решение для любых логистических задач. Рассмотрим возможности представленных в таблице САИ ВГХ подробно.

Измерение грузов в статике

Sensotec VolumeOne (Россия)

Рис. 1. Sensotec VolumeOne

Промышленная система SENSOTEC VolumeOne (рис. 1) отлично зарекомендовала себя как система стабильного измерения ВГХ грузов кубической формы. В сложившейся экономической ситуации в стране смещение акцентов в сторону российского производства позволило ей занять нишу самого бюджетного решения на отечественном рынке.

SENSOTEC VolumeOne разработана для осуществления ручной приемки груза и легко интегрируется в системы аналитического управления. Отправитель помещает груз на измерительный стол, а система автоматически считывает штрих-код, обрабатывает и система автоматически обрабатывает и передает полученные данные в WMS. Система осуществляет сбор следующих аналитических данных: общее количество измерений; количество ошибочных измерений; график загруженности системы в течение дня; удельное время на измерения; производительность и т. д. Подключение осуществляется по RS-232, питание - от сети 220 В или аккумулятора (12 В).

Дополнительные модули и возможности SENSOTEC VolumeOne:

• порт ввода/вывода для подключения принтера этикеток;
• беспроводное подключение считывателя штрихкода (Bluetooth);
• цветная HMI-панель для автономной работы;
• вывод на дисплей информации о заряде батареи;
• индикация статуса работы системы;
• звуковая сигнализация о перегрузке системы.

На сегодня основными потребителями системы являются интернет- магазины, оптово-розничные склады, компании–перевозчики, экспедиторские и курьерские службы.

Рис. 2. ExpressCube 165R

ExpressCube 165R/265R, ExpressCube 480R (Канада)

Системы ExpressCube 165R (рис. 2) отлично зарекомендовали себя среди экономичных решений для измерения ВГХ объектов небольшой кубатуры. Режимы работы - через систему локального управления (ExpressCube контроллер) и внешний ПК, позволяющий интегрировать ExpressCube в имеющуюся WMS.

Дополнительные технические характеристики:

• время измерения - 2 с;
• принцип измерения - фотоэлектрика;
• подключение - USB, Serial (RS-232, RS-422);
• визуализация результатов - LCD-экран (опционально);
• питание - 95–250 B переменного тока, 50–60 Гц;
• диапазон рабочих температур –10…+40 °C.

APACHE Parcel 510/520 Static (Германия)

Системы APACHE Parcel 510/520 Static компании AKL-tec обладают средней пропускной способностью до 500 единиц грузов в час и предоставляют все необходимые данные для грузовых расчетов или оформления транспортной документации одним нажатием кнопки. Каждая система состоит из лазерного сканера для определения ВГХ, прочной статической системы взвешивания и ручных устройств считывания штрихкодов, объединенных в крепком механическом корпусе.

Принцип работы систем следующий. Установленная на линейной оси сканирующая головка со встроенной функцией оценки перемещается над неподвижным объектом, измеряет его, формирует плоскость сканирования и за счет линейного движения вдоль объекта получает его трехмерную модель и предоставляет информацию о длине, высоте и ширине кубовидного груза. Это позволяет надежно определять габариты грузов размерами не менее 50?50?50 мм.

Используемый в системе принцип действия обеспечивает ее высокую надежность. Так, например, отклонение от горизонтали на ±5° не приведет к получению ошибочных показателей. Весь процесс измерения запускается при сканировании штрихкода на объекте. Как только ручной сканер считывает действительный код, система использует результат взвешивания для запуска привода линейной оси и измерения объема объекта.

Системы APACHE могут оснащаться как одним сканером (510 Static) для измерения кубических объектов, так и двумя сканерами (520 Static), для измерения объектов неправильной формы.

Интеграция осуществляется через программный модуль AKL APACHE Cubidata. Компактный контроллер поддерживает интерфейсы RS-232, TCP/IP, ODBC, XML и др.

Динамическое измерение груза

APACHE Conveyor Checker, Parcel Conveyor и APACHE Conveyor

Конвейерные системы измерения габаритов и веса AKL-tec (Германия) определяют ВГХ и объем упаковок произвольной формы в движении, без остановки конвейера. Дополнительная функция APACHE также позволяет выполнять фотосъемку объекта. Во время движения объекта создается его полное 3D-изображение, которое используется системой определения объема (VMS), а также применяется при определении иных основных характеристик грузов, например их длины, ширины, высоты и фактического объема.

Системы могут оснащаться:

• одним лазерным сканером с видимым красным светом 650 нм (APACHE Parcel Conveyor Checker) для измерения только кубовидных объектов;
• двумя сканерами (APACHE Parcel Conveyor) для измерения объектов произвольной формы;
• двумя инфракрасными сканерами для измерения паллетизированного груза (APACHE Conveyor).

Идентификация груза выполняется путем ручного или автоматического считывания штрихкодов, а также с использованием транспондеров (RFID) или прямого подключения к системе управления конвейера.

После измерения и регистрации системой APACHE полученные данные передаются в аналитические системы управления складом для дальнейшей обработки через соответствующие интерфейсы. Регистрация данных выполняется непрерывно при скорости перемещения грузов? 2 м/с (APACHE Conveyor Checker) и? 3 м/с (APACHE Parcel Conveyor). Интеграция - со стандартными транспортерами для поддонов, напольными непрерывными конвейерными системами, использующими грузоподъемники с платформами низкого подъема.

Портальные системы измерения грузов

APACHE Portal

Рис. 3. Измерение ВГХ с помощью системы Apache Portal movable

Система APACHE Portal представляет собой пункт проверки грузов, оснащенный средствами измерения объема, взвешивания и фотографирования. Система доступна в стационарном (APACHE Portal) или мобильном исполнении (Apache Portal movable, рис.3), или в версии MULTI-ZONE (зоны измерения могут выбираться свободно, а грузы на них - обрабатываться независимо друг от друга).

Принцип работы следующий. Груз перемещается в контрольный пункт с помощью вилочного погрузчика, тележки для поддонов или электронного вилочного погрузчика. Затем груз помещается на площадку для взвешивания, где подвергается комплексным измерениям системы APACHE Portal за счет установленных над грузом двух инфракрасных сканеров, перемещающихся на двух линейных направляющих. Движение отслеживается с помощью инкрементального датчика перемещения. На всем протяжении выполняется бесщелевое сканирование. ВГХ объекта, а также его фотографии автоматически отображаются, сохраняются и документируются. Возможно измерение только непрозрачных объектов и объектов с постоянными размерами/постоянной формой.

Широкий выбор вариантов установки (потолочная, настенная или свободно стоящая конструкция), простота эксплуатации и наличие дополнительных программных и аппаратных модулей, а также специально разработанные интерфейсы для внешних систем гарантируют успешную интеграцию АРАСНЕ Роrtal в любые системы управления складом (WMS).