Анализ технического состояния подвижного состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ технического состояния подвижного состава

В связи со снижением грузооборота, которое произошло после 1988 г., на железных дорогах страны оказались невостребованными около 60 % грузовых вагонов. Наряду с этим происходило и естественное сокращение парка вагонов из-за исключения их из инвентаря по достижению нормативного срока службы. Согласно статистическим данным Департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД» к настоящему времени выработали нормативный срок службы и подлежат исключению из инвентарного парка 12 % грузовых вагонов. Сейчас уже ощущается дефицит вагонов-цистерн для перевозки опасных грузов, и закупаются они лишь незначительными партиями. Прогноз потребности в вагонах для перевозки опасных грузов показывает, что железнодорожный транспорт не сможет обеспечить нужды страны в перевозках, и уже после 2005 г. потребуются ежегодные закупки порядка 30 тыс. новых грузовых вагонов.

Следует констатировать, что на сегодняшний день парк вагонов неуклонно уменьшается, причем достаточно большое число грузовых вагонов вынужденно работают за пределами нормативного срока службы в нарушение действующих норм и правил. Отсюда следует, что экономическая эффективность вагонов снижается, при этом ухудшаются показатели безопасности, увеличивается вероятность возникновения аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте. Одним из решений указанных проблем является управление ресурсом грузовых вагонов в эксплуатации на основе расчетно-экспертно-статистического метода (РЭС), позволяющего продлевать сроки полезного использования вагонов.

Понятие ресурса можно интерпретировать по-разному. Основным понятием применительно к эксплуатационным условиям является индивидуальный остаточный ресурс вагона, т.е. продолжительность эксплуатации от конкретного момента времени до достижения некоторого предельного состояния. С этим понятием тесно связано и другое - ресурсный отказ. Под ресурсным подразумевается отказ, в результате которого вагон достиг предельного состояния. Однако характеристики предельных состояний вагона могут иметь различную природу и количественные параметры. Поэтому были введены следующие категории: назначенный, технический, экономический, маркет-ресурс, экологический и морально-эстетический ресурс.

Назначенный ресурс связан с назначенным сроком службы вагона, который определяется как календарная продолжительность эксплуатации вагона до перехода в предельное состояние, когда эксплуатация становится невозможной по тем или иным причинам. Этот вид ресурса устанавливается директивно-нормативными документами, ГОСТами, техническими условиями при изготовлении вагона.

Технический ресурс регламентируется предельным износом или ухудшением физических свойств материалов базовых конструктивных элементов вагона до предельно допустимых значений, а также отказом одного или нескольких компонентов, восстановление которых не предусмотрено нормативной документацией.

Экономический ресурс характеризует превышение установленного уровня суммарных эксплуатационных затрат на техническое обслуживание и ремонт, расходов на перевозку грузов над уровнем доходов и другие признаки, ограничивающие эксплуатацию вагона.

Маркет-ресурс связан с рыночной востребованностью грузового вагона для перевозки того или иного вида груза. Часто имеет место ситуация, когда некоторые типы вагонов, будучи в нормальном техническом состоянии, прекращают работу из-за отсутствия грузов для перевозки. Приходится решать задачу продления ресурса вагона за счет его перепрофилирования (модификации).

Экологический ресурс отражает экологические требования к вагону, связанные с воздействием на окружающую среду из-за утери, утечки, выброса части перевозимых грузов. Эти требования постоянно нормативно ужесточаются, и вполне технически исправные вагоны часто не допускаются для эксплуатации на тех или иных дорогах.

Морально-эстетический ресурс вытекает чаще всего из требований потребителей транспортной продукции и связан с технологией изготовления, ремонта и эксплуатации вагонов.

В связи с чрезвычайной сложностью и разнохарактерностью различных показателей главное внимание сосредоточено на вариантах увеличения первых четырех видов ресурсных возможностей вагонов: назначенного, технического, экономического и маркет-ресурса.

Сущность решения проблемы управления индивидуальным ресурсом вагона состоит в том, чтобы, применив определенные экономически оправданные технологические решения, увеличить ресурс или снизить темп его расходования в эксплуатации.

В связи с этим становится актуальной задача разработки метода управления индивидуальным ресурсом (ИР) вагонов в эксплуатации с учетом того, что окончательный выбор рационального варианта осуществляет лицо, принимающее решение.

2. Планируемый новый выпуск вагонов и локомотивов

Новый отечественный магистральный грузовой тепловоз 2Т-70 стал лучшим не только в России, но и во всей Европе. Об этом не без гордости заявляет сегодня президент акционерного общества "Российские железные дороги" Геннадий Фадеев на торжественном митинге, посвященном выходу с конвейера первого образца нового локомотива.

Спроектированный и изготовленный исключительно из деталей отечественного производства - Коломенским тепловозостроительным заводом, новый тепловоз мощностью до 8 тысяч лошадиных сил предназначен для перевозки грузовых составов общим весом до шести тысяч тонн.

Рисунок 1- Тепловоз 2ТЭ-70-001

На рисунке 2 показаны этапы развития вагоностроения, внедрения новых материалов и технологий. Из рисунка видно, что уже несколько лет существует метод, получивший название гибридного. Он подразумевает использование различных технологий, например обработки новых материалов (полимеров, в том числе армированных стекловолокном, пенопластов и т. д.), соединения элементов конструкции (лазерная сварка, клеевая технология), а также принципов конструирования (модульный, комбинированный).

Рисунок 2 -Этапы развития технологии вагоностроения

Основные требования, предъявляемые к железнодорожному подвижному составу. При производстве железнодорожного подвижного состава необходимо учитывать:

- высокий уровень внутриотраслевой конкуренции в международном масштабе в результате того, что предложение превышает спрос, а также конкуренцию с другими видами транспорта: автомобильным и воздушным;

- мелкосерийность рынка подвижного состава, разнообразие новых требований к нему, выдвигаемых большим числом заказчиков;

- глобализацию рынка и влияние политического фактора на размещение заказов;

- тенденцию к увеличению мощности, снижению уровня излучаемого шума, повышению уровня безопасности и комфортности поездки;

- затраты жизненного цикла и ремонтопригодность.

Таким образом, приоритетным пунктом при выполнении технических требований должна стать высокая экономическая эффективность. Материалы, технологии их обработки и соединения (синтетические материалы) . Главным аспектом в комбинированных или гибридных конструкциях является использование различных полимеров и других продуктов органической химии, а также таких материалов, имеющих преимущества по сравнению с металлами, как легкие и высокопрочные углеродные волокна. Синтетические материалы хорошо поддаются объемной формовке. Они широко используются для облицовки поверхностей и отделки интерьеров. Недостатком пока еще остается их высокая стоимость.

В качестве материала несущих конструкций они пока не нашли широкого применения, хотя отдельные примеры уже можно назвать: некоторые элементы ходовой части в разработках бывшей компании Adtranz (ныне Bombardier), узлы двухэтажных вагонов компании Alstom и элементы кузовов компании Schindler изготавливают из полимеров, армированных стекловолокном.

Большой опыт применения синтетических материалов в несущих конструкциях накоплен в самолетостроении. Следует надеяться, что в перспективе эти материалы найдут широкое применение и в конструкциях железнодорожного подвижного состава.

Сталь и новые материалы на ее основе. На протяжении десятилетий сталь оставалась доминирующим материалом в производстве железнодорожного подвижного состава. Ярким примером традиционной сварной стальной конструкции являются кузова двухэтажных вагоновбывшей DWA (ныне Bombardier) и вагонов дизель-поезда VT 628 компании Siemens TS.

Следует отметить, что высокая степень облегчения конструкции обеспечивается использованием специально подобранных сортов стали и применением современных технологий, включающих такие, как точечная сварка, специальные методы штамповки стоек боковых стенок, лазерная сварка листов наружной обшивки и т. д. Несмотря на это, с 1980-х годов существует тенденция постепенного вытеснения стали при создании пассажирского подвижного состава и замены ее алюминиевыми сплавами и полимерами, армированными стекловолокном.

При этом сталь остается одним из наиболее удобных материалов для создания облегченных конструкций. Она обладает следующими качествами:

- относительно невысокой стоимостью;

- прочностью, в том числе усталостной, и пластичностью;

- высоким модулем упругости;

- хорошей обрабатываемостью и свариваемостью;

- ремонтопригодностью;

- экологичностью и утилизируемостью;

- высоким потенциалом создания облегченных конструкций.

Сталь и впредь будет играть ведущую роль в конструкции подвижного состава. За последнее время металлургическая промышленность разработала и освоила выпуск новых сортов стали. Уже созданы новые, более рациональные методы обработки (в частности, высокоточная лазерная резка и сварка). Разработаны также принципиально новые методы соединения элементов конструкции. Особый интерес представляют холодные методы, позволяющие избавиться от такого недостатка цельносварных конструкций (например, каркасов кузовов), как усадочные деформации. Это должно существенно упростить применяющуюся систему допусков и упростить работы по обмеру.

Глобализация и возрастающая мобильностиь населения ставят перед железнодорожной промышленностью новые задачи по преодолению существующих различий в стандартах путем рационального подхода к решению проблем и использования соответствующих общедоступных материалов, к которым относится сталь.

Примером может служить перспективная нержавеющая сталь аустенитного класса марки H400, обладающая чрезвычайно высокой прочностью, которая повышается даже при небольших деформациях в холодном состоянии. Это свойство стали Н400 вызывает большой интерес у разработчиков автомобильного и железнодорожного подвижного состава, в частности, относительно создания облегченных конструкций. Сталь обладает хорошей свариваемостью, особенно при использовании лазерной сварки. Высокие показатели предела текучести при растяжении, конечно, требуют большого усилия деформации, а также учета и компенсирования отдачи. Химическая стойкость Н400 такая же, как у известной нержавеющей стали марки 4301.

Эта сталь нового типа, вероятно, станет доступной по цене, так как значительная доля никеля в ней заменена марганцем и азотом. Кроме того, она изготавливается в виде ленты литейным способом на специально разработанной машине с низким энергопотреблением.

Сталь этой марки выпускается также в виде трехслойной ленты. Наружные слои выполнены из листа толщиной от 0,15 до 0,3 мм, а внутренний -- из полипропилена толщиной 0,5 - 1,3 мм. Материалы соединены между собой высококачественным клеем, исключающим возможность сдвига слоев. Эта лента в будущем должна найти широкое применение в конструкции подвижного состава.

Еще одной удачной разработкой является панель типа Borit. Она состоит из наружных, отбортованных по длинной стороне стальных листов, между которыми заключены два объемноштампованных из листовой стали элемента, образующих при наложении сотовую конструкцию. Как и в трехслойной ленте, здесь использованы клеевые соединения. Плиты Borit имеют малую массу, высокие показатели прочности и жесткости, а также обладают звуко- и термоизолирующими свойствами.

Комбинированные конструкции. В современном конструировании большую роль играют комбинированные конструкции, которые, как правило, объединяют основную металлическую структуру с другими, иногда несущими элементами. Примером могут служить региональные поезда RegioSprinter компании Siemens TS и RegioShuttle компании Bombardier.

На основании применения в конструкциях разнородных материалов и методов их соединения обеспечиваются следующие положительные результаты:

- оптимальное использование особых свойств каждого из материалов;

- небольшие затраты на инструмент и станочное оборудование; незначительные деформации благодаря применяемым холодным методам соединения.

Комбинирование металлических структур с элементами из полимерных материалов широко используется в конструкции лобовых частей концевых вагонов или боковых стенок.

2.1 Перспективы развития отечественного парка подвижного состава

Анализ рынка подвижного состава и ситуации в железнодорожной промышленности показал, что качество подвижного состава повышается не только с целью привлечения пассажиров на железнодорожный транспорт, но и для обеспечения максимальной экономической эффективности его эксплуатации. В любой технической разработке должны быть учтены и оценены решения, дающие наибольшую экономическую выгоду. Последняя получается в результате использования новых видов материалов и технологий обработки, а также современных принципов конструирования и производства.

Каждый новый шаг в развитии разработок подвижного состава во многом базируется на достижениях предыдущего периода. Это развитие, скорее всего, следует оценивать как поэтапно структурированный эволюционный процесс со всеми его достижениями, а также промахами и тупиками. Тем не менее современный уровень разработок позволяет надеяться, что уже имеющиеся и разрабатываемые технические решения повысят экономическую эффективность производства подвижного состава.

2.2 Специализированные грузовые вагоны

Эксплуатация специализированных грузовых вагонов является средством повышения доходов железных дорог и снижения транспортных издержек грузоотправителей. Основную конкуренцию железным дорогам в современных условиях составляют автомобильный и водный транспорт.

Грузовые автомобили строят серийно, они не подвергаются действию продольных сил, как вагоны в поезде, имеют относительно простую конструкцию и небольшую массу, поэтому достаточно дешевы. Простота загрузки предопределяет интенсивное использование годовой пробег обычно достигает 400 тыс. км. Средний срок службы грузового автомобиля в развитых странах составляет около 4 лет, что способствует постоянному совершенствованию их конструкции и технологии производства.

Эксплуатация водных путей субсидируется государством; баржа грузоподъемностью, аналогичной 15 - 25 вагонам, имеет мало изнашиваемых деталей. Невысокая скорость движения не представляет проблемы в случае перевозки массовых грузов. Вместе с тем в ряде случаев по скорости доставки, например угля, этот вид транспорта может конкурировать с железными дорогами.

Конкурентную способность железных дорог можно повысить за счет ряда технологий. Одну из наиболее эффективных возможностей предоставляет выбор для перевозок конкретных грузов имеющихся или вновь проектируемых вагонов с заданными характеристиками. Однако имеет место разное понимание необходимых изменений в конструкции грузовых вагонов. Иллюстрируют их следующие примеры.

Принцип стандартизации вагонов удобен тем, что вероятность загрузить универсальные вагоны в обратном рейсе гораздо выше. Некоторые железные дороги доводят долю груженого пробега до 80 % общего. Однако такие железные дороги, утрачивая монопольное положение, теряют и долю на транспортном рынке. Ни один грузоотправитель не решится отправлять телевизоры в угольном вагоне или платить за полную грузоподъемность, загружая вагон частично.

Ограничения осевой нагрузки обычно обусловлены требованиями служб пути и искусственных сооружений. На практике же допустимая осевая нагрузка превышается ежедневно отдельными перегруженными вагонами или дефектными колесами с некруглостями и ползунами.

На ряде железных дорог мира действуют стандарты, введенные в действие с момента постройки первых линий: в Европе вагоны имеют стандартные буферные устройства, подвижной состав на железных дорогах Индии отличается колесами большого диаметра и повышенной высотой сцепных устройств. Этот перечень можно продолжить. Такой подход оставляет мало шансов железным дорогам на рынке. Конструкции используемых вагонов должны учитывать специфические потребности грузоотправителей. Так, в Северной Америке 35 лет назад эксплуатировали вагоны пяти основных конструкций, в настоящее время их более 100.

2.3 Повышение осевой нагрузки

Самый важный фактор в вагоностроении -- осевая нагрузка. Ее повышение с 22,5 до 30,5 т снижает затраты на перевозки на 40 %, причем благодаря модернизации технологий текущего содержания можно снизить и снизить расходы на путь.



Рисунок 3 - Вагон Coalporter компании Johnstown America

Вагоны-платформы с центральной балкой. Такие грузы, как лес и пиломатериалы, грузят на платформы с помощью погрузчиков с боковой стороны. Чтобы предотвратить изгиб хребтовой балки, необходимо усиливать раму и концевые элементы с соответствующим увеличением массы вагона. Конструкция вагона-платформы компании Gunderson отличается простотой и меньшей массой.Вагон при длине между торцовыми стенками 22 м имеет грузоподъемность 100 т (рисунок 4).

Рисунок 4- Вагон-платформа компании Gunderson

Скелетные контейнерные вагоны. Многие железные дороги используют стандартные вагоны-платформы грузоподъемностью примерно 50 т, приспособленные для перевозок любых грузов. Однако при перевозке контейнера длиной 12,2 м и массой 37 т они используются неэффективно. Стандартный морской контейнер имеет грузоподъемность, сравнимую с грузовым автомобилем, но перевозка на обычном вагоне-платформе обходится слишком дорого.

Рисунок 5- Скелетный вагон-платформа компании Trinity Industries

Для платформы скелетного типа достаточно хребтовой балки и тележек (рис. 6). В современных условиях при высокой допустимой осевой нагрузке достаточно двух осей. На платформе массой 11,3 т можно перевозить один контейнер длиной 12,2 м или два длиной 6,1 м.

Вагоны-цистерны. Первоначально вагон-цистерна представлял собой резервуар на платформе. В современных тележечных вагонах-цистернах применяют около 10 типов внутреннего покрытия котла для защиты продуктов в цистерне, разработаны многочисленные устройства безопасности, минимизирующие последствия при крушениях. Вагоны-цистерны во все большей степени специализируются на перевозках конкретных грузов (рисунок 6).

Рисунок 6 - Вагон-цистерна с погрузочным объемом котла 95 м3, построенный компанией DWA Waggonbau Niesky для Rexwal AG

3. Отечественный и зарубежный опыт организации контейнерных перевозок

С 1992-1993 гг. с отменой государственной монополии на внешнюю торговлю и государственного планирования перевозок грузов железнодорожный транспорт России находится в конкурентной среде и перестал быть монополистом перевозок контейнеров и контейнеропригодных грузов. Развиваясь лишь в техническом отношении, в условиях становления рыночной экономики система управления контейнерными перевозками в отрасли практически не изменилась. На верхнем уровне управленческие и хозяйствующие структуры железнодорожного транспорта технологически разобщены, не нацелены на конечный результат. В связи с этим не обеспечивается эффективное использование контейнеров и специализированных платформ для их перевозки.

На станциях полностью отсутствуют консолидация транспортно-экспедиционных услуг перед клиентурой, унифицированные структуры, отвечающие за весь перечень транспортно-экспедиционного обслуживания при перевозке грузов в контейнерах. На различных станциях транспортно-экспедиционные услуги выполняются либо непосредственно станцией, либо механизированной дистанцией погрузочно-разгрузочных работ, либо коммерческими структурами. На некоторых станциях дело дошло даже до создания коммерческих филиалов товарных контор.

В МПС России нет структуры, которая могла бы быть субъектом транспортного рынка и вступить в рыночные отношения с аналогичными структурами автомобильного и морского транспорта. Отсутствуют заинтересованность и прямая ответственность на дорожном и линейном уровнях системы фирменного транспортного обслуживания хозяйств грузового и перевозок за эффективность контейнерных перевозок. Из-за низкой управляемости контейнерными перевозками в целом, отсутствия достоверного учета наличия контейнеров на станциях, в поездах и у клиентуры и необходимой информации о принадлежности контейнеров различным владельцам действующие железнодорожные структуры не способны оперативно реагировать на внешние и внутренние факторы изменения конъюнктуры и направленияперевозок.

В связи с передачей части функций по организации контейнерных перевозок на ЦФТО МПС России, по существу, были возложены задачи, близкие к хозяйственной деятельности, характерной для предприятий, занятых организацией и управлением функциональными системами контейнерных перевозок именно в условиях конкурентной среды и получающих от этой деятельности доходы. Вместе с 1ем многие недостатки прежней системы управления контейнерными перевозками преодолеть не удалось.

Различные аспекты технологической и коммерческой деятельности по контейнерным перевозкам все еще разделены по нескольким департаментам МПС России. В ЦФТО оказались сосредоточенными основные позиции организации перевозок, такие как планирование, договорная работа с экспедиторами международных прямых и не прямых, а также смешанных перевозок, оперативное управление организацией перевозок и контейнерным парком, контроль платы за пользование контейнерами за пределами российских железных дорог и возврата контейнеров. Но оперативное управление специализированным подвижным составом, выполнение погрузочно-разгрузочных работ и транспортно-экспедиционных операций с контейнерами, закупки, ремонт и исключение их из инвентарного парка, контроль доходных поступлении по-прежнему находятся в ведении других департаментов. На линейном уровне организации перевозок грузов в контейнерах имеет место дробление транспортной услуги на составляющие, что не только не способствует привлечению клиентуры, но и повышает эксплуатационные расходы дорог.

В результате управленческая вертикаль в сфере контейнерных перевозок пока не создана и кроме того из-за наличия на местах нескольких параллельных хозяйствующих структур, таких как отделения дороги, районные филиалы дорожных центров фирменного транспортного обслуживания, станции и механизированные дистанции, управленческой вертикалью требуемого качества не располагает даже сама дорога. В связи с этим передачу функций оперативного управления контейнерными перевозками из Департамента грузовой и коммерческой работы МПС в ЦФТО, а также образование на дорогах отделов организации перевозок грузов в контейнерах (НКП) можно рассматривать как первый шаг по разделению государственных и хозяйственных функций в этой сфере деятельности.

4. Рефрижераторные вагоны и поезда в перспективном развитии

Рефрижераторы. В Северной Америке был период, когда решили отказаться от строительства новых рефрижераторных вагонов как дорогих, имевших ограниченную вместимость и в отличие от автомобилей-рефрижераторов не имевших устройств регулирования температурного режима во время рейса. Современные рефрижераторные вагоны полезным объемом 225 м3 оснащены устройствами дистанционного контроля и регулирования температуры, а также точного определения местоположения. Железная дорога Burlington Northern & Santa Fe приобрела 500 таких вагонов (рисунок 7).

Рисунок 7- Рефрижераторы компании Trinity Industries

Подвижной состав РФ включает все типы изотермических вагонов: рефрижераторные секции, автономные рефрижераторные вагоны АРВ и АРВЭ, вагоны-термосы и ИВ-термосы. В этом специализированном подвижном составе клиенты могут отправлять любые грузы, хранение и транспортировка которых требует поддержания стабильного температурного режима в диапазоне от - 18° до +18°С. Рефрижераторная секция состоит из нескольких (от одного до восьми) грузовых рефрижераторных вагонов и служебно-дизельного вагона.

Рефрижераторные вагоны оснащены автоматическими холодильными установками и системами отопления, позволяющими устойчиво поддерживать температуру в грузовом помещении в диапазоне от - 18° до +18°С (грузоподъемность 42-50 т., объем грузового помещения 100-111 куб.м).

Рефрижераторную секцию в пути следования сопровождает бригада механиков, которая обеспечивает работоспособность, контролирует поддержание необходимого температурного режима, следит за сохранностью груза. Грузоподъемность рефрижераторной секции зависит от модели Подвижной состав включает все типы изотермических вагонов: рефрижераторные секции, автономные рефрижераторные вагоны АРВ и АРВЭ, вагоны-термосы и ИВ-термосы. В этом специализированном подвижном составе клиенты могут отправлять любые грузы, хранение и транспортировка которых требует поддержания стабильного температурного режима в диапазоне от - 18° до +18°С.

Автономный рефрижераторный вагон (АРВ) оснащен оборудованием, которое автоматически поддерживает температуру в грузовом помещении на постоянном уровне в диапазоне от - 18° до +18°С. в течение 60 часов. АРВ не сопровождается бригадой механиков (грузоподъемность 40-44т., объем грузового помещения - 99 куб.м.) Автономный рефрижераторный вагон со служебным помещением (АРВЭ) отличается от АРВ тем, что оборудован служебным помещением и сопровождается в пути бригадой механиков, которая обеспечивает работоспособность оборудования на протяжении всего пути следования на любых дальностях (грузоподъемность - 28т., объем грузового помещения - 68 куб.м.).

Вагоны-термосы и ИВ-термосы (изотермический подвижной состав), в отличие от рефрижераторных вагонов, не оснащены холодильными и нагревательными установками. Поддержание температурного режима в пути следования в необходимом диапазоне обеспечивается за счет теплоизоляции грузового помещения и существующего при погрузке запаса тепловой энергии груза. Вследствие этого вагоны-термосы и ИВ-термосы имеют ограничения по срокам и дальностям перевозки в них грузов.

В изотермических вагонах могут перевозиться различные скоропортящиеся грузы за исключением свежих овощей и фруктов (пиво, соки, напитки и другие скоропортящиеся и термочувствительные грузы). Грузоподъемность вагонов-термосов и ИВ-термосов соответственно - 30т. и 50-53 т.

5. Используемые газовые регулируемые средства для перевозки скоропортящихся грузов

Воздушная турбохолодильная машина ВТХМ-11.

ВТХМ-11 является экологически чистой озонобезопасной холодильной установкой, с которой хладагентом является атмосферный воздух и предназначена для оснащения морозильных и скороморозильных камер Техническое описание ВТХМ-11 Воздушная турбохолодильная машина ВТХМ-11 предназначена в качестве холодильного агрегата для установки в рефрижераторных вагонах, авторефрижераторах, стационарных хладохранилищах для получения температуры внутри охлаждаемого объема в диапазоне регулирования от +16° до -70°С. ВТХМ может быть использована в промышленных установках для получения низких температур.

Состав оборудования: турбоомпрессор, редуктор, теплообменник, электродвигатель привода. В качестве хладоагента используется атмосферный воздух. Принцип работы ВТХМ: Атмосферный воздух сначала сжимается в лопастном компрессоре с повышением температуры.

Затем воздух проходит в теплообменник, где охлаждается и поступает в детандер. В детандере он расширяется и охлаждается до температуры - 80°С.



Рисунок 8- Воздушная турбохолодильная машина ВТХМ-11

Новая технология перевозки плодоовощей в рефрижераторных вагонах с регулируемой атмосферой. Назначение: новая технология позволяет перевозить нежные и ценные плоды и ягоды (сливы, персики, абрикосы, черешню, клубнику и др.) на расстояния 5-9 тыс.км с сохранением их качества и товарного вида.

Рисунок 9- Установка РА

Суть и основные технические данные разработки: регулируемая атмосфера (РА) - это воздух с пониженным содержанием кислорода ( 1- 5 % ) и повышенным содержанием азота ( 92 - 98 % ) и углекислого газа ( 1 - 7 % ) .

Такая инертная атмосфера снижает интенсивность дыхания плодоовощей в 2,0 ё 2,5 раза и препятствует развитию и размножению микробов. Регулируемая атмосфера создается в грузовом помещении рефрижераторного вагона с помощью установки, состоящей из воздушного компрессора , блока очистки и подготовки воздуха , газоразделительного модуля и блока контроля и управления. Грузовое помещение вагона предварительно герметизируется ( уплотняется ) . Вагон оборудуется системой дистанционного контроля состава газовой среды внутри грузового помещения. Установка работает на принципе разделения атмосферного воздуха в половолоконных или плоских мембранах, обладающих селективной проницаемостью для различных газов. Она размещается в машинном отделении грузового вагона, снабжается электроэнергией от штатного дизель-генератора 5-вагонной секции или автономного рефрижераторного вагона и обслуживается штатной бригадой механиков. Масса установки 200 - 300 кг , потребляемая мощность 5-7 кВт .

Особенности эксплуатации: рефрижераторные вагоны с РА не теряют универсальности и могут перевозить любые скоропортящиеся грузы , кроме грузов , требующих вентилирования. Требуемый состав газовой среды в грузовом помещении вагона создается в течение суток и затем поддерживается периодическим включением установки РА.

Экономическая эффективность: метод РА экологически чист и эффективен. Регулируемая атмосфера позволяет :

- сократить потери от порчи и понижения качества плодоовощей в 3-5 раз и сохранить в первоначальном состоянии товарный вид продукции

- увеличить предельные сроки и предельную дальность перевозки нежных ценных плодов в 1,5 - 3,0 раза ;

- уменьшить продолжительность работы энергохолодильного оборудования вагонов на 10-30 % , его износ и расход дизтоплива и смазки;

- выиграть конкурентную борьбу с автотранспортом на рынке транспортных услуг по перевозке плодоовощной продукции;

- получить от сохранения качества плодоовощей и реализации их по более высокой цене значительный экономический эффект.

Опытные испытания:

Сконструированы и изготовлены установки РА различных модификаций, оборудованы впервые в мире под новую технологию 5 вагонная секция и автономные рефрижераторные вагоны, проведены опытные перевозки различных плодоовощей, разработана техническая документация для серийного внедрения. Опытные перевозки показали высокую эффективность новой технологии , особенно для нежных и ценных плодов.

6. Современные методы слежения за перемещением грузов

Разработки систем автоматической идентификации ведутся в различных странах мира с 60-х годов.

В настоящее время МПС России приняло решение о внедрении на всей сети Российских железных дорог системы «Пальма» в качестве основного средства автоматической идентификации железнодорожных транспортных средств. В ней использован принцип радиочастотной модуляции сигнала.

Рисунок 10- Пункт считывания системы «Пальма»

Система автоматической идентификации (САИ) «Пальма» работает на основе СВЧ-технологии с применением частот 865, 867 и 869 МГц, что позволяет считывать информацию на больших расстояниях и при высоких скоростях движения. Базовый уровень системы образует облучающая считывающая аппаратура. В ее состав входят считыватель с антенной (рис. 1) и кодовый бортовой датчик (рис. 2). Датчик представляет собой пассивный элемент, не содержащий источника питания; необходимая для его работы энергия поступает от считывателя в виде электромагнитного сигнала. Дальность работы напрямую зависит от мощности считывателя. Преимуществом пассивных кодовых бортовых датчиков перед активными, имеющими источник питания, является практически неограниченный срок службы -- не требуется замена элемента питания.

Кодовый бортовой датчик КБД-2 относится к категории RW-датчиков (с возможностью многократной записи и считывания информации).

Имеется возможность перезаписывать данные до пяти раз, однако для предотвращения несанкционированного перекодирования предусматриваются меры, не допускающие повторной записи.

Это достигается благодаря особой конструкции датчика, позволяющей устанавливать его на борт транспортного средства только один раз. При попытке снять датчик, что необходимо для перекодирования, его внутренние элементы разрушаются.

Рисунок 11 -Кодовый бортовой датчик

В ходе системы автоматической идентификации для Российских железных дорог, помимо СВЧ-технологии, рассматривались и другие технические решения: оптическое считывание -- визуальное распознавание бортового номера, нанесенного на транспортное средство; использование поверхностных акустических волн; штриховое кодирование и др.

Однако радиочастотная идентификация (СВЧ-технология) имеет следующие преимущества по сравнению с этими техническими решениями: в радиочастотный датчик можно записать, причем значительно быстрее, гораздо больше данных; такие датчики долговечны (средний срок службы не менее 10 лет); расположение датчика не имеет особого значения для считывателя; датчик лучше защищен от воздействия окружающей среды.

6.1 Структура системы (САИ)

При проходе поезда мимо пункта считывания (ПСЧ) системы «Пальма» срабатывают датчики фиксации прохода колес, что приводит к излучению питающего СВЧ-сигнала. Считанная информация вместе с данными о срабатывании колесных датчиков передается в станционный концентратор информации линейного уровня (рисунок 12).

Рисунок 12- Структура системы «Пальма»

Важным компонентом САИ являются средства, фиксирующие проход подвижных единиц через зону считывания.

Еще в 60-х годах МСЖД разработал технические требования к системе автоматического считывания информации с подвижного состава, одно из которых предусматривает распознавание вагонов с поврежденными датчиками или без датчиков. Система «Пальма» позволяет определить порядковый номер транспортного средства в составе поезда, что дает возможность выявлять вагоны или локомотивы с неисправными бортовыми датчиками. При выходе из строя бортовых датчиков на вагонах или их отсутствии в автоматизированную систему организации управления перевозками (АСОУП) будут поступать данные о количестве проходящих через пункт считывания транспортных средств в составе поезда, а при формировании сообщения о проходе поезда считанные идентификационные номера вагонов соотносятся с порядковыми номерами подвижных единиц в составе поезда.

В сообщение о проходе транспортного средства входят:

- информация о дате и времени прохода поезда или маневрового состава через пункт считывания;

- порядковый номер подвижной единицы в поезде и привязанная к этому номеру информация, считанная с кодового бортового датчика.

Информация по отдельной станции, собираемая на станционном концентраторе линейного уровня, передается с использованием протокола TCP/IP по внутренней сети МПС (система передачи данных отраслевого назначения СПД ОТН) на концентратор информации дорожного уровня, установленный в информационно-вычислительном центре (ИВЦ) дороги. Сведения со всех станций дороги, оборудованных системой идентификации, хранятся в дорожном концентраторе в виде сообщений 266-го формата и передаются в АСОУП.

Счет вагонов и, соответственно, определение их порядковых номеров в составе поезда производятся во многих системах, применяемых на железнодорожном транспорте (например, обнаружения нагрева букс ПОНАБ, определения дефектов колес). С этой целью создаются специальные комплексы счета вагонов с использованием различных аппаратных и логических средств.

В процессе становления системы автоматической идентификации для определения порядкового номера был разработан специализированный контроллер напольного считывающего устройства (КНСУ). Принцип работы системы состоял в следующем: при заходе поезда в зону действия короткой рельсовой цепи (15 -- 20 м в обе стороны от пункта считывания) контроллер приходил в рабочее состояние и передавал в установленный на станции концентратор информации линейного уровня (КЛУ) информацию о том, что перегон занят. Считыватель включал СВЧ-излучение при появлении подвижной единицы в зоне считывания, а выключал при ее выходе из этой зоны, т. е. в межвагонные промежутки. Это исключало считывание данных с кодового бортового датчика на подвижной единице, находящейся на соседнем пути. От использования контроллера пришлось отказаться из-за частых сбоев, возникавших от высокочастотных наводок в применяемых рельсовых цепях. Это приводило к нарушениям в работе пункта считывания при выходе поезда из зоны его действия, в результате чего терялась вся информация о составе, включая считанные данные и сведения о проходе вагонов.

6.2 Спутниковая навигация и управление движением на малодеятельных линиях

В настоящее время, характеризуемое непрерывным сокращением сроков внедрения новых технологий, промышленность и компании-операторы транспортных систем обязаны следить за передовыми техническими разработками и проверять возможность их использования в своей сфере деятельности. Важнейшими критериями оценки являются при этом сокращение эксплуатационных расходов и повышение привлекательности транспортной системы для пассажиров без ущерба для безопасности перевозок. Примером может служить применение системы спутниковой навигации GPS. На рынке предлагаются недорогие приемники, при помощи которых любое транспортное средство может определять свое местоположение в пространстве. Необходимая для этого инфраструктура предоставляется бесплатно во всех регионах мира. Стоимость приемников системы GPS непрерывно снижается благодаря серийному оснащению ими автотранспортных единиц.

Рассмотренная ниже система управления движением поездов с использованием спутниковой навигации разработана фирмой Alcatel SEL для пассажирских поездов, обращающихся на линиях, которые не оборудованы техническими средствами регулирования движения поездов. Система предназначена прежде всего для стран третьего мира, поскольку ее можно внедрить с минимальными затратами и в короткие сроки, обеспечив предотвращение аварий, обусловленных неправильным восприятием устных команд и извещений при обмене информацией между машинистом и диспетчером.

6.3 Упрощенные системы регулирования движения поездов

Европейские системы СЦБ продолжают развиваться в направлении дальнейшего повышения производительности. При этом зачастую забывают, что большая часть железнодорожных перевозок в мире осуществляется без использования сложной аппаратуры обеспечения безопасности. На однопутных линиях с низкой интенсивностью движения (1 - 2 поезда в сутки) безопасность обеспечивают только устройства блокировки на перегонах. На малых станциях за безопасность движения несет ответственность только машинист. При этом старая технология, при которой дача согласия на движение по участку пути сопровождалась передачей машинисту на станции жезла, сменилась устной передачей разрешения по поездной радиосвязи от дежурного по станции машинисту, который регистрирует его в своем журнале. Процедура обеспечения безопасности сводится к дублированию машинистом этой записи. Такая технология принята в англоязычных странах. Железные дороги Германии (DBAG) регламентируют перевозочный процесс на подобных линиях инструкцией DS 436, которая предусматривает наличие диспетчера, отвечающего за всю линию и обменивающегося с машинистом устными сообщениями, такими как запрос на движение, разрешение движения, извещение о прибытии и т. д.

Недостатком обеих технологий является возможность ошибок в восприятии устных сообщений, что может приводить к авариям. Улучшить это положение может система управления с использованием спутниковой навигации.

6.4 Концепция системы

В состав системы входят центральный компьютер с прибором передачи данных по радио и бортовые устройства в поездах, которые находятся в контролируемой зоне или въезжают в нее. Бортовое устройство непрерывно принимает излучаемые спутниками системы GPS сигналы и определяет свое местоположение в геодезической системе координат. Эти координаты бортовое устройство заносит в атлас пути, и при проследовании поездом заданных пунктов, в которых производится сеанс связи, координаты местоположения вместе с данными о направлении движения передаются по каналу цифровой радиосвязи в центральный компьютер. Центральный компьютер назначает поезду следующий свободный блок-участок или выдает сведения о месте остановки.

Скрещение двух поездов:

Рассмотренные ниже технологические операции предполагают наличие цифровой радиосвязи стандарта GSM для передачи данных между поездами и центральным компьютером.

Рисунок 13- Организация скрещения поездов

На рисунке 13 показан процесс скрещения двух поездов. Станция скрещения оборудована стрелками с автовозвратом, установленными в положение, при котором поезд 1 проследует станцию по главному, а поезд 2 по боковому пути. Как только поезд 1 прибывает в место сеанса связи, бортовое устройство устанавливает соединение с центром управления и передает координаты своего местоположения. Ранее центр управления уже назначил поезду 2 блок-участок за станцией скрещения, поэтому сейчас центральный компьютер предписывает поезду 1 остановку на границе блок участков. Аналогичные операции выполняются и для поезда 2. Торможение поезда 1 до полной остановки контролируется бортовыми средствами. Бортовой компьютер проверяет, не превышает ли фактическая скорость поезда значений максимальной скорости, которые внесены в таблицу для четырех заданных точек на линии. При превышении допустимой скорости бортовой компьютер инициирует включение экстренного торможения. Благодаря такой технологии охранный отрезок за местом остановки сокращается примерно до 50 м и заканчивается перед выходной стрелкой.

Если оба поезда в нормальном режиме остановились, то они передают сведения о своем местоположении в центр управления, который снимает запрет на движение для каждого поезда, после чего они могут продолжить поездку.

Если необходимо учитывать длину поезда, то центр управления выдает разрешение на движение только после того, как хвост встречного поезда освободит входную стрелку. Условиями выполнения этого требования являются более высокая точность определения местоположения и возможность задания длины поезда в центре управления. Введение машинистом данных о длине поезда вручную по экономическим соображениям не предусмотрено.

Если не требуется контроль со стороны системы управления на базе спутниковой навигации за действиями машиниста в станционной зоне, то можно отказаться от рассмотренной технологии контроля скорости. В этом случае поезд 1 въезжает на станцию, не проводя сеанса связи с центром управления. Только после остановки поезда и последующего проезда границы между блок-участками (т. е. при движении по перегону) поезд 1 устанавливает связь с центром управления, который в случае занятости пути выдает команду экстренного торможения. После этого центр управления передает на поезд 2, занимающий блок-участок, команду принудительной остановки. При такой технологии в неблагоприятном случае может возникнуть ситуация, когда оба поезда встанут друг против друга на однопутной линии и потребуется возврат поезда 1 на станцию скрещения.

Движение по линии с несколькими остановочными пунктами:

Рисунок 14 -Организация движения по однопутной линии с несколькими остановочными пунктами

На рисунке14 показана однопутная линия с несколькими остановочными пунктами между конечными станциями или станциями скрещения поездов. Для всей линии центром управления установлено одно направление движения с тем, чтобы исключить встречные рейсы. При этом направление движения задает первый поезд, въезжающий на линию. В зависимости от требуемой максимальной плотности движения линию делят на блок-участки, причем поезд может въезжать только на свободный блок-участок. При проследовании границы блок-участка поезд устанавливает связь с центром управления, который назначает этому блок-участку статус свободного. Эта процедура может выполняться как с учетом длины поезда, так и без него. Если поезд вопреки запрету въезжает на занятый блок-участок, принудительно тормозятся оба поезда. Контроль скорости в пунктах остановки в данном случае не нужен, поскольку встречное движение поездов исключено и принимается, что невозможна ситуация, когда поезд останавливается сразу после отправления с остановочного пункта без извещения машинистом центра управления о неисправности.

Существующие системы находят все большее распространение в железнодорожных приложениях, не связанных с обеспечением безопасности, например в системах управления парками подвижного состава и информационного обслуживания пассажиров.

За счет конструктивных решений и организационных мероприятий в спутниковой системе нового поколения Galileo, рассчитанной на гражданских пользователей, устранены недостатки, присущие существующим системам. Поэтому система Galileo в значительно большей степени пригодна для ответственных железнодорожных приложений с функциями определения местоположения подвижного состава. Становится также возможной реализация на основе Galileo системы сигнализации, спецификации для которой разрабатываются в настоящее время МСЖД в рамках проекта ERTMS.

Комбинация из систем GPS и Galileo способна еще более повысить точность и эксплуатационную готовность системы определения местоположения поездов.

До планируемого в 2008 г. ввода в эксплуатацию системы Galileo функции спутниковой навигации в системах обеспечения безопасности движения поездов могут быть реализованы с использованием информации от европейской службы EGNOS. Кроме того, хорошим дополнением к спутниковым системам могут оказаться новые технологии определения местоположения с использованием сетей сотовой радиосвязи стандарта GSM/UTMS.

груз вагон контейнерный перевозка

7. Транспортный коридор транспортировки грузов “ Восток - Запад”, “Юг - Север” и их альтернативы

На рубеже третьего тысячелетия качественно меняется роль транспортного комплекса государств Содружества. В силу объективных предпосылок он превратиться в "локомотив", способный увлечь за собой по пути развития большинство отраслей промышленности, активизировать хозяйственную деятельность, поднять уровень жизни во многих регионах России. Обеспечить решение глобальных социально-экономических проблем способна стратегия развития международных евроазиатских транспортных коридоров.

Это связано с тем, что последние десятилетия мирохозяйственная система переживает стремительный рост массовых производств: глобализацию мирового разделения труда и соответственно кардинальное увеличение объемов товарообмена между государствами, крупными мировыми регионами и континентами; обострение ресурсного обеспечения промышленности; ожесточение конкуренции за овладение масштабными рынками сбыта; ускорение движения капитала.

Как следствие этого процесса с особой остротой встала проблема - доставлять грузы "от двери до двери" с максимальной надежностью при минимальных сроках и затратах. Поэтому идет естественный, целенаправленный процесс перегруппировки мировых грузопотоков, включая евроазиатские, на маршруты, в большей степени отвечающие складывающимся условиям.

Сейчас грузоперевозки между Азией и Европой осуществляются, в основном, морским путем через два-три океана: Тихий, Индийский и Атлантический.

Длительность плавания от Японии до Европы с прохождением Суэцкого канала доходит до 35 суток. Надежность и своевременность доставки грузов зависит от превратностей морской стихии. Не удивительно, что в настоящее время грузовладельцы усиленно ищут маршруты, альтернативные южному трансокеанскому.

Общий мировой внешнеторговый грузооборот превышает 4-5 трлн. долларов. Только у Японии уже в 1997 году он доходил до 0,88 трлн. долларов. Объем внешней торговли стран АСЕАН на тот же период оценивался в 0,72 трлн. долларов. Еще больший внешнеторговый оборот у Объединенной Европы и особенно США, являющихся главными мировыми экспортерами. При этом половина мировых грузоперевозок приходится на товарообмен между Европой и Азией. Только в 1998 году между Европой и Юго-Восточной Азией было перевезено 6 млн. условных 20-футовых контейнеров. Становится объяснимой повышенная активность многих стран, стремящихся формировать новые транспортные коридоры.

Почти все евроазиатские транзитные сухопутные и комбинированные евроазиатские маршруты проходят по транспортным сетям стран-участниц СНГ, и в первую очередь - России. Поэтому выработка единой транспортной политики Содружества в отношении международного транзита имеет важное значение для них самих и для большинства стран мира. Практически каждое из государств СНГ имеет значительные перспективы развития при тесном взаимодействии друг с другом. Следует, однако, иметь в виду, что все привлекательные для грузовладельцев маршруты проходят через Россию.

Благодаря своему выгодному географическому положению, наличию мощного транспортного комплекса с разветвленными системами железнодорожных и автомобильных магистралей и водных путей, она способна к 2010 году переключить на себя основную долю евроазиатских международных грузопотоков.

Особая актуальность проблемы побудила приступить к разработке федеральной целевой программы России "Развитие международных транспортных коридоров". В ее рамках предполагается сформировать два базовых шир-окоформатных международных евроазиатских транспортных коридора "Восток-Запад" и "Север-Юг", а также - "Большое европейское водное кольцо", международный транспортный коридор "Северный морской путь", другие важные транспортны направления.

Транспортный коридор "Восток-Запад":

Основным маршрутом между Европой и Азией является широкоформатный транспортный коридор "Восток-Запад". В него входят отдельные транспортные участки и ответвления, но в целом он имеет широтную направленность. Центральным участком этого коридора является транспортная сеть России от дальневосточного побережья до ее западных сухопутных и морских границ.

Восточный участок коридора составляют транспортные сети Китая, Кореи и подходные морские пути из Японии и других государств Азиатско-Тихоокеанского региона. Западный участок коридора приходится на сеть европейских транспортных коридоров и водные пути Балтийского, Северного, Черного и Средиземного морей, рек Дуная и Рейна. Для увеличения возможностей переработки грузов, идущих из России или через нее, обеспечения транзитной независимости страны ведется ускоренное расширение, модернизация действующих и активное строительство новых отечественных портов на Балтике, Азовском и Черном морях. Становым хребтом международного коридора "Восток-Запад" является Транссибирская магистраль. На нее в Чите выходит железнодорожная магистраль из северо-восточных провинций Китая, в Улан-Удэ к Транссибу через Монголию подключается другая железнодорожная магистраль, уже из внутренних районов Китая.