Организация перевозок в рефрежераторном подвижном составе

ВВЕДЕНИЕ

 

     К скоропортящимся грузам (далее – СПГ) относятся грузы, которые в процессе перевозки и хранения требуют защиты от воздействия высоких или низких температур и влажности наружного воздуха. В силу своей подверженности порче понижению качества и естественной убыли они требуют особого подхода к решению технических, технологических, управленческих и экономических вопросов, возникающих на различных стадиях перевозки – от приема груза к перевозке до его выдачи.

     Сохранность скоропортящегося груза обеспечивается применением холодильной техники, т.е. совокупности специальных технических средств, обеспечивающих получение и использование искусственных и естественных низких температур для замедления биохимических процессов, вызывающих порчу.

     Железнодорожный транспорт является основным связующим звеном непрерывной холодильной цепи между потребителем и пунктом заготовки скоропортящейся продукции.

     На своевременность и качество доставки большое влияние оказывают:

- качество состояния и подготовки  продукта к перевозке;

- техническая, термическая и  санитарная подготовка вагонов  к транспортировке скоропортящегося  груза;

- способ размещения груза в  вагоне и срок доставки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  ВЫБОР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПОСОБОВ ПЕРЕВОЗКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ.

 

    При определении способов перевозки необходимо знать качественные характеристики и температурные режимы груза при приёме к перевозке и пути следования, подобрать необходимый вид тары.

    Описание условий перевозки каждого  вида продукции представлено в табл.1.

 

                       Таблица 1- Качественные характеристики груза и вид упаковки

Наименование продукта	Характеристики продуктов,  пригодных к перевозке	Температура                груза		Вид  тары (упаковки)
		При приёме	В пути следования
1.Мясо замороженное (говядина)	Туши, полутуши, четвертины. Без остатков внутренних органов, сгустков крови, загрязнения, льда и снега, без повреждений поверхности, выхватов подкожного жира, кровоподтеков и побитостей.	От –8°С До-18°С	От –10°С До -18°С	Завернутые в пергамент или полимерные материалы, помещаются в картонные ящики на стоечных поддонах
2.Рыба охлажденная	Поверхность тела- чистая, естественной окраски; жабры- светло-красные  или темно-красные; запах свежей рыбы без порочащих признаков	От-1°С До+3°С	От 0°С До-3°С	Бочки
3.Рыба мороженая	Признаками доброкачественности  рыбы являются: поверхность тела-чистая, естественной окраски; жабры-светло-красные  или темно-красные	Не выше -18°С	От-15°С До-18°С	Мешки хлопчатобумажные
4. Овощи свежие (капуста)	Корнеплоды свежие, чистые, без механических повреждений и без повреждения вредителями и болезнями	Не ограниченно	От +2°С До +5°С	Ящики
5.Фрукты и ягоды	Плоды свежие, чистые, без  механических повреждений и без повреждений вредителями и болезнями, однородные по степени созревания.	Не ограниченно	От +2°С до +5°С	Ящики и лотки
6.Масло животное.	Монолит или фасованное в алюминиевую кашированную фольгу или металлические банки	Не выше -6°С	Не выше -6°С	Дощатые ящики
7.молочные продукты (сметана)	Должно быть чистым, без  посторонних привкусов и запахов, однородной жидкостью без осадка, белого цвета со слегка желтоватым оттенком.	От +2°С До +6°С	От +2°С До +6°С	фляги

 

       СПГ могут перевозиться в универсальных изотермических вагонах (рефрижераторных, вагонах-термосах, ИВ-термосах), специальных изотермических вагонах (цистернах-термосах, вагонах-цистернах для вина, цистернах для молока, живорыбных вагонах), крытых вагонах, а также в изотермических и универсальных контейнерах.

      Выбор подвижного состава производится с соблюдением следующих условий:

    1. для перевозки каждого конкретного груза выбирается только один вид подвижного состава, учитывая при этом возможный температурный режим в грузовом помещении вагона;

    2. для перевозки охлажденного мяса можно выбирать только секции БМЗ, для перевозки живой рыбы – живорыбный вагон;

    3. количество единиц подвижного состава, предназначенного для перевозки конкретного скоропортящегося груза должно быть минимальным;

    4. перегруз или недогруз для выбираемого подвижного состава не должны превышать 0,5 тонны на один грузовой вагон.

       Суточный грузопоток скоропортящихся грузов Q_сут определяется по формуле:

                                                                                   (1)

где Q_год - годовой грузопоток скоропортящихся грузов, тыс. т (принимается из задания); a - доля данного скоропортящегося груза (из задания); k - коэффициент неравномерности (для заданного вида груза принимается из задания); п - число дней в рассматриваемом периоде на заданном направлении перевозок, принимаем 153 дня - период перевозки с мая по сентябрь включительно.

1) Мясо мороженное:

2) Рыба охлажденная:

3) Рыба мороженая:   

4) Овощи свежие:   

5) Фрукты и ягоды:

6) Масло животное:

7) Молочные  продукты:

       Суточная потребность в вагонах на станции погрузки определяется по формуле:

                                                                                                   (2)

где Р_тех - техническая норма загрузки принятого к расчёту типа подвижного состава для заданного вида скоропортящейся продукции.

     При отсутствии утвержденной технической нормы загрузки она рассчитывается по формуле:

                                                                                       (3)

где F_погр – погрузочная площадь вагона, м²; h_погр – допустимая высота укладки скоропортящихся грузов в вагоне, м; γ– погрузочная масса скоропортящихся продуктов, т/м³.

1. Мясо мороженное перевозится в АРВ (грузоподъемностью 40т, длиной 19м)

Недогруз на 1 вагон – 0,21т.

 

2. Рыба охлажденная перевозится в АРВ (грузоподъемностью 39т, длиной 21м):

Перегруз на 1 вагон – 0,8т.

 

3. Рыба мороженная перевозится в 12-вагонной секции ГДР:

Недогруз на секцию 7,9т, на 1 вагон – 0,65т.

 

4. Овощи свежие перевозятся в 12-вагонной секции ГДР:

Недогруз на секцию 1,48т, на 1 вагон – 0,12т.

 

5. Фрукты перевозятся в 5-вагонной секции БМЗ:

Перегруз на секцию 3,93т, на 1 вагон – 0,78т.

 

6. Масло сливочное перевозим в АРВ (грузоподъемностью 39т, длиной 21м)

_{Перегруз составляет 0,72т на один вагон.}

 

 

 

7. Молочные продукты перевозим в АРВ (грузоподъемностью 40т, длиной 19м)

Недогруз на 1 вагон – 0,39т.

 

Полученные результаты сведены  в таблицу 2.

 

                                            Таблица 2 – Результаты выбора подвижного состава

Наименование груза	Выбранный тип подвижного состава	Г/п подвижного состава, т	Техническая норма загрузки, т	Суточный грузопоток		перегруз (недогруз), т
				Масса, т	Едениц подвижного состава
1	2	3	4	5	6	7
Мясо мороженное	АРВ	40	21	335,79	16	-0,21
Рыба охлаженная	АРВ	39	27,03	271,22	10	+0,8
Рыба мороженная	12ваг.ГДР	399	395	387,45	1	-0,65
Овощи свежие	12ваг.ГДР	399	148	443,95	3	-0,12
Фрукты	БМЗ	168	131	398,75	3	+0,78
Масло сливочное	АРВ	39	72,8	219,56	3	+0,72
Молочные продукты	АРВ	40	36	251,84	7	-0,39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

 

Тепловой расчёт изотермических вагонов  производится для определения производительности холодильных машин. В курсовом проекте  рассмотрена перевозка фруктов (винограда) в 5-вагонной секции БMЗ-5.

Общее количество тепла, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения определяется по формуле:

                                                                         (2.1)

Теплоприток через ограждение кузова определяется по формуле

                                                               (2.2)

где F_р - поверхность теплопередачи грузового помещения вагона, м²;

к- коэффициент теплопередачи

t_н - расчётная температура на направлении перевозки, °С;

t_в- температура перевозки, +5°С;

F_м - площадь машинного отделения, м²;

t_м - температура машинного отделения, °С.

Величина F_р определяется по формуле

                                                                                                       (2.3)

где F_н и F_в - площади соответственно наружной и внутренней поверхностей вагона, м², определяются по формулам:

                                                                               (2.4)

- где  F_в^пс _,F_в^тс ,F_в^п, F_в^кр – внутренняя поверхность продольных, торцевых стен, пола и крыши, м²;

                                                                               (2.5)

- где  F_н^пс ,F_н^тс ,F_н^п, F_н^кр – наружная поверхность продольных, торцевых стен, пола и крыши, м².

При расчёте внутренних поверхностей необходимо использовать полную длину  грузового помещения, полную ширину грузового помещения и высоту по боковой стенке, а при расчёте наружных поверхностей используются величины полной длины вагона, полной ширины вагона и высоты грузового помещения посередине вагона. Используя все необходимые данные, получим следующие результаты:

                                                                                         (2.6)

где t_ср, t_max - соответственно среднемесячная и максимальная температура заданного периода на направлении перевозки, °С. Для расчёта этой величины на направлении следования груза выбираем помимо конечных пунктов ещё два транзитных пункта и определяем по всем месяцам расчётного периода (май-сентябрь) средневзвешенную среднемесячную и максимальную температуры. В качестве транзитных пунктов принимаем Новосибирск и Пензу.

 

               Таблица 2.1 – Средняя/максимальная температура транзитных пунктов

	Чита		Новосибирск		Пенза		Волгоград		Итого
	ср.мес	макс.	ср.мес	макс.	ср.мес	макс.	ср.мес	макс.	ср.мес	макс.
май	8,4	16,7	10	16,4	13,4	19	16,7	23,3	12,125	18,85
июнь	15,5	23,6	16,3	22,6	17,6	23,3	21,6	27,9	17,75	24,35
июль	18,8	25,8	18,7	24,4	19,8	25,2	24,2	30,5	20,375	26,475
август	15,6	22,3	16	21	18,1	23,5	22,7	29,2	18,1	24
сентябрь	8,2	15	9,9	15,4	11,8	16,7	16,1	22,2	11,5	17,325
Среднее за период	13,3	20,68	14,18	19,96	16,14	21,5	20,26	26,6	15,97	22,2

 

Теплоприток от солнечной радиации определяется по формуле

                                                                                           (2.7)

где F - площадь, подвергающаяся воздействию солнечной радиации, м²;

Z - продолжительность солнечного облучения, Z=10 ч.

Величина F принимается равной 70% от площади наружной поверхности вагона, то есть F=163,87 м².

Таким образом, получаем

Теплоприток через неплотности определяется следующим образом:

                                                                                                    (2.8)

где V - внутренний объём кузова вагона, м³;

p- плотность воздуха, равная 1,165 кг/м³;

i₁ и i₂ - теплосодержание соответственно наружного и внутреннего воздуха, кДж/кг, определяемое по диаграмме i-d.

   Q₄ – количество тепла поступающего в грузовое помещение при вентилировании вагона:

                                                               (2.9)

где n- кратность вентилирования, объем/ч, принимается равным 10-ти объёмам груз полный объём ового помещения вагона в сутки;

V-полный объем грузового помещения вагона, м³;

1,3 – теплоемкость  воздуха, кДЖ/м³;

r- теплота конденсации водного пара из наружного воздуха, кДж/ч, принимается для температуры перевозки выше 0°С – 2,55кДж/ч;

φ₁,φ₂ – относительная влажность воздуха поступившего в вагон и выходящего из него (доли единицы);

g₁,g₂ – абсолютная влажность воздуха поступившего в вагон и выходящего из него, г/м³.

  В летний период вентилирование вагонов не производится, Q₄=0.

 

   Q₅- количество тепла поступающего в вагон эквивалентное работе вентиляторов в грузовом помещении рассчитывается по формуле:

 

                                                                                         (2.10)

В летний период Q₅=0.

 

   Q₆- количество тепла поступающего в грузовое помещение от перевозимого груза и тары при охлаждении в вагоне рассчитывается по формуле:

                                                             (2.11)

где G_г,G_т- масса груза и тары, кг масса груза принимается равной Р_тех одного вагона, масса тары составляет для деревянной 10…15%, картонной 5% от Р_тех.

- теплоемкость груза и тары, кДж/кг*К;

- начальная (наружного воздуха) и конечная (перевозки) температура груза и тары, °С;

- продолжительность охлаждения;

q_б – биологическое тепло, выделяемое плодоовощами, кДж/т*ч.

    Общее количество тепла, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения определяется по формуле:

                                                                                                              (2.12)

 

Потребная рабочая холодопроизводительность компрессора при заданном режиме работы холодильной  установки для  выработки холода, необходимого для  обеспечения сохранности качества груза, определяется:

                                                                                                         (2.13)

где 22- количество часов работы компрессора.

Для того, чтобы сделать вывод о достаточности установленного компрессора, необходимо произвести сравнение холодопроизводительности при стандартных и рабочих условиях.

Перевод рабочей  холодопроизводительности в стандартную осуществляется по формуле:

                                                                                                  (2.14)

     где q_vст, q_vр - объемная холодопроизводительность при стандартных и рабочих условиях, кДж/м³;

λ_ст, λ_р - коэффициенты подачи при стандартных и рабочих  условиях.

При стандартных  условиях, фреоновый компрессор:

q_vст=1340,07 кДж/м³, l_ст=0,7.

При рабочих  условиях:

q_vр=1285,45кДж/м³, l_р = 0,67.

   Коэффициент использования компрессора определяется по формуле:

                                                                                                                 (2.15)

где Q_ст^факт - фактическая производительность компрессора, Q_ст^факт =17000 Вт.

 

Получим

следовательно, достаточно одного компрессора для обеспечения требуемой холодопроизводительности.

 

 Расчет конденсаторов:

                                                                                                      (2.16)

где   - тепловая нагрузка на конденсатор, Вт/м²;

К-коэффициент  теплопередачи, Вт/(м²К)

                                                                                                     (2.17)

где: - холодильный коэффициент,

- удельный тепловой поток,  равный 4000 Вт/м².

следовательно, достаточно 1 конденсатора для обеспечения требуемой холодопроизводительности.

 

 

 

 Расчет испарителей:

                                                                                                 (2.18)

где: - рабочая стандартная холодопроизводительность компрессора, Вт.

К- коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*К),

-средняя разность температур между хладогеном и омываемой средой,

- удельная тепловая нагрузка испарителя, Вт/м².

следовательно, достаточно 1испарителя для обеспечения требуемой холодопроизводительности.

 

Расчет воздухоохладителей:

                                                                                                (2.19)

где  - удельная тепловая нагрузка на воздухоохладитель, Вт/м²,

следовательно, достаточно 1 воздухоохладителя для обеспечения требуемой холодопроизводительности.

 

Расчет  рассольных батарей:

                                                                                         (2.20)                                                                                         

где  - удельная тепловая нагрузка на рассольную батарею, Вт/м²,

К- коэффициент теплопередачи, принимаемый в интервале 4,1-5,2Вт/(м²*К)

-средняя разность температур между рассолом и охлаждаемой средой (5°С).

 

 

 

 

 

3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПУНКТАМИ ЭКИПИРОВКИ.

       Экипировочные пункты рефрижераторного подвижного состава подразделяются на основные и вспомогательные. Основные пункты размещаются на крупных станциях с массовой погрузкой или выгрузкой скоропортящихся грузов. Они предназначены для снабжения рефрижераторных поездов, секций и АРВ дизельным топливом, смазкой, хладогентом, питьевой и дистиллированной водой, твердым топливом, обтирочными материалами, а также профилактического осмотра и текущего ремонта вагонов за время стоянки под экипировкой поезда, секций, АРВ.

     Вспомогательные пункты экипировки предназначены для снабжения РПС дизельным топливом, смазкой, водой.

    Пополнение технической и питьевой водой производится в пунктах экипировки, а также в пунктах снабжения водой пассажирских вагонов или на станциях и путях, предусмотренных для водопоя живности.

 

Определение тарифного расстояния перевозки.

 

С помощью  тарифных руководств и атласов железных дорог составляем расчетную схему перевозки  на заданном направлении для определения тарифного расстояния.

 

Тарифная  схема перевозки представлена на рисунке 1.

Рисунок – 3.1 – Тарифная схема перевозки

   

Расстояние перевозки на направлении Чита-1 –Волгоград-1 равно: = 6166 км.

 

   Расчет необходимости вспомогательного пункта экипировки РПС

Расстояние между вспомогательными пунктами экипировки рефрижераторного  подвижного состава (РПС) определяется по формуле:

                                                                                    (3.1)

где:  G₁ – емкость топливных баков, кг; G₂ – двухсуточный запас топлива, кг;  G₃ – суточный расход топлива, кг (значения параметров представлены в таблице 5); V_сут – норма среднесуточного пробега РПС.

   Так как АРВ следуют  без сопровождения, то для их  обслуживания предусмотрены ПТО  АРВ, расстояние между которыми  определяется по формуле:

                                                                                                          (3.2)

где τ_р-продолжительность работы оборудования (24-30ч);

ν – скорость следования АРВ, км/ч.

 

Для 5-вагонной секции БМЗ:

G₁=7400 кг;G₂=1440 кг;G₃=720 кг;V_сут=500 км/сут.

4135<6111 –требуется вспомогательный пункт экипировки.

 

    Рисунок – 3.2  Схема перевозки для 5-вагонной секции БМЗ по заданному маршруту.

 

Для 12-вагонной секции:

G₁=10400 кг;G₂=2160 кг;G₃=1080 кг;V_сут=500 км/сут.

3815<6111 –требуется вспомогательный пункт экипировки.

 

Для АРВ:

G₁=1440 кг; G₂=160 кг;G₃=80 кг;V_сут=500 км/сут.

8000>6111 – не требуется вспомогательный пункт экипировки.

 

    На станции (в парке отправления) располагают все обустройства пункта экипировки рядом с устройствами пункта технического обслуживания вагонов. На рис. 3.3. показан план основного пункта экипировки, совмещенного с ПТО универсальных вагонов, на крайних путях парка отправления.

Рис. 3.3 – План основного пункта экипировки РПС:

 

1 – асфальтированная дорога; 2 –  тупиковый путь; 3 – пункт технического  обслуживания; 4, 5 – резервуары смазочного  хозяйства ПТО, дизельного топлива  и рассола; 6 – здание пункта  экипировки; 7 – склад баллонов с хладагентом; 8 – склад угля и дров; 9 – экипировочные пути; 10, II, 12 – раздаточные колонки дизельного топлива, рассола и воды.

  

  Для хранения дизельного топлива и рассола используются наземные или подземные металлические или железобетонные резервуары. Для слива прибывающих в цистернах топлива и рассола и разгрузки других экипировочных материалов проложен тупиковый путь. На пункте предусмотрены два пути, на которых можно экипировать рефрижераторные поезда и секции. Для заправки дизельным топливом, рассолом и водой имеются раздаточные двусторонние колонки. Топливо и рассол подаются к ним насосами, установленными в насосном отделении здания пункта экипировки, по трубопроводам, проложенным под землей. Электротележки или погрузчики с баллонами, канистрами перемещаются по асфальтированным дорожкам.

    Экипировка на таких пунктах выполняется в любое время суток и года во время стоянки поезда по графику (рис. 3.4.). Экипировочные материалы отпускают по форменным требованиям за подписью начальника поезда (секции) и печатью депо приписки. Продолжительность экипировки не должна превышать 1 ч, а при дозаправке хладагентом и рассолом – 3 ч. Операции экипировки совмещают с техническим осмотром вагонов. При необходимости текущий ремонт неисправных деталей и узлов оборудования РПС может производиться в механических мастерских, расположенных в здании пункта экипировки.;

     Если пункт экипировки размещается не в парке отправления, то длина экипировочных путей должна быть не менее 450 м (длины 21-вагонного поезда).    Подача РПС на такой пункт возможна только после расформирования состава, в котором прибыли рефрижераторные вагоны.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ПАРКА РПС.

 

Рабочий парк  для транспортирования  заданного объема скоропортящихся  грузов определяется отдельно по каждому типу РПС по формуле:

                                                                                                              (4.1)

где Q - оборот вагона, сут;

 N_сут - суточная погрузка, ваг/сут.

Оборот - время обращения вагона от одной погрузки до следующей, рассчитывается по формуле:

                                              (4.2)

где: L – расстояние между пунктами погрузки и выгрузки, км; v_уч – участковая скорость, 45 км/ч; L_тех – расстояние между техническими станциями, 250 км; t_тех – среднее время стоянки на технических станциях, 1,0ч; L_доп – допустимое расстояние между пунктами экипировки ; t^т_эк – время экипировки транзитных вагонов, 10 ч; t_гр – время на погрузочно-разгрузочные операции, 15 ч; k_м – коэффициент местной работы, 1,5; t^м_эк – время экипировки местных вагонов на основных пунктах экипировки, 10 ч; k_эк– коэффициент местных вагонов, принимаем равным 1.

Для 5-вагонной секции БМЗ (перевозка фруктов):

Для 12-вагонной секции (перевозка овощей и рыбы мороженной):

Для АРВ (перевозка мясо мороженное, рыба охлажденная, масло животное и молочные продукты):

 

 

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ  СКОРОПОРТЯЩЕГОСЯ ГРУЗА.

 

Прием груза к перевозке:

Грузы принимаются к перевозке  в соответствии с согласованной  заявкой. В соответствии со статьёй 11 Устава ж.д. транспорта заявки на перевозку  грузов предоставляются грузоотправителем перевозчику в трёх экземплярах за его подписью и печатью не менее чем за 10 дней до начала перевозок в прямом железнодорожном сообщении и не менее чем за 15 дней – в международном или смешанном сообщениях.