Организация перевозок скоропортящихся грузов в заданном направлении

Количество «холодных» поездов  для каждого типа подвижного состава  определяется по формуле:

 

Nⁱ_xn = _,

где Q_бр - масса брутто поезда со скоропортящимся грузом (принять: для скорых поездов - 1200 т, для ускоренных - 1600 т, для поездов нормальной массы - 4000 т). На основании этих сведений формируем сборные «холодные» поезда для перевозки всего грузопотока, выделив среди них скорые (из термосов), ускоренные (из 5-вагонных секций, специализированных и крытых вагонов) и нормальной массы (из крытых вагонов).

1. Рыба замороженная:

N_xn = = 22 поездов

2. Фрукты, ягоды:

N_xn = = 145 поездов

3. Овощи свежие:

N_xn = = 61 поезд

4. Масло животное:

N_xn = = 19 поездов

5. Яйца куриные:

N_xn = = 24 поезда

6. Картофель:

N_xn = = 4 поезда

7. Консервы, пресервы:

N_xn = = 16 поездов

8. Молочные продукты:

N_xn = = 24 поезда

9. Вино, пиво, воды:

N_xn = = 42 поезда

4. Определение расстояния между станциями экипировки РПС, пунктами технического обслуживания и указание их на схеме заданного направления

В этом разделе необходимо определить пункты экипировки РПС расходными материалами, а также транзитные пункты технического обслуживания АРВ. Расстояние, которое может преодолеть РПС без дозаправки топливом дизель-генераторных установок, зависит от ёмкости топливных баков, суточного расхода топлива и маршрутной скорости «холодных» поездов и автономных рефрижераторных вагонов:

L = * v_m,

где G_o - вместимость топливных баков единицы РПС, л;

g_сут - суточный расход топлива всеми дизелями РПС при 20-часовой работе с полной нагрузкой, л/сут;

2g_сут - резервный (двухсуточный) запас топлива, л;

v_m - гарантированная (маршрутная) скорость, км/сут.

Таблица 8

Тип РПС	Go, л	gсут, л/сут	vm, км/сут
5-вагонная секция БМЗ	7400	720	500
5-вагонная секция ZB-5	1440	80	420
АРВ	1000	80	420

 

Для 5-вагонной секции БМЗ:

L = * 500 = 4139 км

Для 5-вагонной секции ZB-5:

L = * 420 = 6720 км

Для АРВ:

L = * 420 = 4410 км

Допустимое расстояние между смежными пунктами технического обслуживания АРВ  находится в пределах:

L_пто = ф_p * v_m,

где ф_p - продолжительность автономной работы оборудования вагона, ф_p = 24ч30 часов (1ч1,25 суток).

Рассчитаем максимальную L_пто:

L_пто = 1,25 * 420 = 525 км

Рассчитаем минимальную L_пто:

L_пто = 1 * 420 = 420 км

Пункты технического обслуживания АРВ:

Новороссийск - 434 - Куберле - 391 - Иловля I - 501 - Вольск II - 385 - Кротовка - 486 - Иглино - 495 - Утяк - 515 - Карбышево I - 329 - Барабинск - 459 - Юрга I - 413 - Ачинск I - 518 - Юрты - 26 - Тайшет - 539 - Черемхово - 123 - Иркутск-сорт.

Пункты экипировки АРВ:

Новороссийск, Мариинск, Иркутск-сорт.

Пункты экипировки 5-вагонных секций БМЗ:

Новороссийск, Юрга I, Иркутск-сорт.

Дополнительные экипировочные  пункты для 5-вагонных секций ZB-5 не требуются, так как расстояние Новороссийск - Иркутск-сорт. меньше L для этих видов  РПС.

5. Расчёт эксплуатационных  теплопритоков в рефрижераторный  вагон при перевозке заданного  груза летом при заданных параметрах  наружного воздуха и возможности  их подавления холодильными машинами; определение расхода технического ресурса энергетического оборудования

Определим теплопритоки Q_тп в грузовой вагон заданного типа РПС, перевозящий конкретный груз (см. таблицу 2) в наиболее тяжёлых условиях летнего максимума температур для принятого направления. Теплопритоки следует сопоставить с холодопроизводительностью Q_оэ оборудования, которым укомплектован рефрижераторный вагон, и определить возможность обеспечения необходимого температурного режима перевозки.

Полный набор теплопритоков в грузовое помещение вагона включает семь составляющих,

Q_тп = Q_i

Величины Q_i определяются следующим образом:

Q₁ - теплоприток через ограждения кузова вследствие разности температур t_н и t_в,

Q₁ = k_p F_p(t_p - t_в),

где F_p - средняя поверхность ограждений грузового помещения, м²

F_p = 184,97 м²

t_н и t_в - температуры воздуха снаружи и внутри вагона

t_н = 34єС, t_в = 9єС

k_p - коэффициент теплопередачи ограждений грузового помещения

k_p = 0,47 Вт/(м²К).

Q₁ = 0,47 * 184,97 (34 - 9) = 2174 Вт

Q₂ - теплоприток при принудительной замене воздуха грузового помещения наружным и за счёт естественного воздухообмена через неплотности кузова,

Q₂ = ,

где V_во - инфильтрация воздуха через неплотности кузова, м³/ч

V_во = 0,3 * V_полн

V_во = 0,3 * 432 = 129,6 м³/ч

с - плотность наружного воздуха  при заданных температуре t_н и относительной влажности ц_н,

с = (1 - ц_н) с_с + ц_в с_в,

где с_с, с_в - соответственно плотность сухого и влажного (насыщенного) воздуха при t_н;

с_с = 1,1798 кг/м³,

с_в = 0,0387 кг/м³

с = 0,50 * 1,1798 + 0,50 * 0,0387 = 0,60925 кг/м³

i_н, i_в - энтальпии воздуха, соответственно наружного и в грузовом помещении, при заданных температуре и влажности (принять ц_в = 0,9), кДж/кг, определяются по i, d-диаграмме влажного воздуха,

i_н = 76 кДж/кг,

i_в = 26 кДж/кг

3,6 - коэффициент перевода величин  кДж/ч в Вт.

Q₂ = = 1097 Вт

Q₃ - теплоприток, связанный с воздействием солнечной радиации

Q₃ = k_p F_с Д t_с ф / 24,

где F_с - эффективная поверхность облучения, принять F_с = (0,4…0,5) F_p;

F_с = 0,5 * 184,97 = 92,485 м²

ф - эффективная продолжительность  периода облучения (принять ф = 12…14 ч);

Д t_с - превышение температуры облучённой поверхности вагона над температурой необлучённой поверхности, єС,

Д t_с = ,

где I - средняя интенсивность солнечной  радиации за период облучения (принять I = 640 Вт /м²);

е - коэффициент поглощения солнечной  радиации поверхностью вагона (принять  е = 0,8);

б_н - коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к стенке вагона на стоянке (принять б_н = 23 Вт/(м²*К).

Д t_с = = 22єС

Q₃ = 0,47*92,485*22*12/24 = 478 Вт

Q₄ - теплоприток вследствие работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов в грузовом помещении,

 

Q₄ = N * ф_в / 24,

где N - суммарная мощность электродвигателей,

N = 10 к Вт;

ф_в - ожидаемое число часов работы вентиляторов-циркуляторов (принять 16 ч/сут);

Q₄ = 10000 * 16 / 24 = 6667 Вт

Q₅ - тепловой поток в грузовое помещение при оттаивании с помощью горячих паров хладагента снеговой шубы на испарителе. Поскольку интенсивность нарастания снеговой шубы прямо зависит от потока наружного воздуха, попадающего в вагон через неплотности кузова, можно принять

Q₅ = 0,3Q₂

Q₅ = 0,3 * 1097 = 329 Вт

Q₆ - теплоприток от охлаждаемых во время перевозки СПГ и тары, в которую они упакованы,

Q₆ = ,

где G_г, G_т - массы груза и тары в рассматриваемом вагоне (принять массу тары равной 15% общей массы груза);

G_г = 100 т; G_т = 15 т

с_г - теплоёмкость груза, для большей части плодоовощей с_г = 3,6 кДж/(кг*К);

с_т - теплоёмкость тары (принять с_т = 2,7 кДж/(кг*К);

t_гн, t_гк - начальная (в период массовой уборки урожая плодоовощей) и конечная (по условиям перевозки) температуры груза;

ф_охл - продолжительность охлаждения плодоовощей в гружёном рейсе,

Q₆ = = 715 Вт

Q₇ - биологическое тепловыделение плодоовощей,

Q₇ = G_г * q_б,

где q_б - удельная величина биологического тепловыделения,

q_б = 23 Вт/т

Q₇ = 100 * 23 = 2300 Вт

Q_тп = 2174 + 1097 + 478 + 6667 + 329 + 715 + 2300 = 13760 Вт

Холодопроизводительность располагаемого оборудования Q_оэ, Вт, находят по формуле:

Q_оэ = 2V_h л q_v в₀/3,6,

где 2 - число холодильных машин  в грузовом вагоне с индивидуальным охлаждением или в РПС с  центральным снабжением холодом;

V_h - объём, описываемый поршнями компрессора в одноступенчатой холодильной машине или в цилиндрах низкого давления двухступенчатой ХМ,

V_h = 82,5 м³/ч

л - коэффициент подачи,

л = 0,855 - 0,0425 * ,

q_v - объёмная Холодопроизводительность всасываемого компрессором хладагента, кДж/ м^3;

в₀ - коэффициент, учитывающий потери холода вследствие наличия снеговой шубы на трубах испарителя (принять в₀= 0,9).

Для определения значений л и q_v, зависящих от реальных условий эксплуатации, необходимо построить действительный цикл холодильной машины. Отправные требования при этом даются соотношениями, справедливыми для установившихся режимов работы оборудования:

t₀ = t_р - (10…12),

где t₀ - температура кипения жидкого хладагента в конденсаторе, єС;

t_р = t_в - температура, задаваемая режимом перевозки СПГ, єС;

t₀ = 9 - 10 = -1єС

t_к = t_н + (12…15),

где t_к - температура паров хладагента в конденсаторе, єС;

t_н - температура наружного воздуха, єС;

t_к = 34 + 12 = 46 єС

t_вс = t₀ + (10…15),

t_п = t_к - (4…5),

где t_вс - температура слегка перегретых паров хладагента, всасываемых компрессором, єС;

t_п - температура переохлаждённого жидкого хладагента перед дросселирующим устройством, єС,

t_вс = -1 + 10 = 9 єС,

t_п = 46 - 4 = 42 єС

По найденным температурам на диаграмме  состояний в координатах lg p-i определим  давления кипения p₀ и конденсации p_к хладона, все точки действительного цикла и отвечающие им значения энтальпий, а также удельного объёма всасываемых в компрессор паров хладагента v₁.

p₀ = 0,29 * 10⁶ Па

p_к = 1,3 * 10⁶ Па

i₁ = 549 кДж/кг

i₄ = 446 кДж/кг

v₁ = 0,080 м³ / кг

л = 0,855 - 0,0425 * = 0,665

q_v =

q_v = = 1288 кДж/ м³

Q_оэ = = 35331,45 Вт

Реализуемая холодопроизводительность Q_оэ^р будет меньше величины Q_оэ, ввиду технологического ограничения максимальной продолжительности непрерывной работы компрессора (22 ч/сут).

Q_оэ^р = Q_оэ * ,

Q_оэ^р = 35331,45 * 0,92 = 32504,934 Вт

Сопоставив Q_оэ^р и Q_тп найдём коэффициент рабочего времени холодильного оборудования

b =

b = = 0,4,

очевидное условие достаточной  мощности Q_оэ^р: b < 1. В этом случае время работы холодильных машин и дизель-генераторов в гружёном рейсе определяет расход их технического ресурса Т_р,

Т_р = 24b T_у,

где Т_у - уставный срок доставки СПГ, сут.

Т_р = 24 * 0,4 * 13,4 = 128,64 часа

6. Определение показателей работы парка изотермических вагонов и построение графика оборота заданного типа РПС

Расчёт проводится по следующим  формулам.

Норма парка вагона, ваг:

n_p = и * u_n,

где и - средний по парку оборот вагона, сут, который можно приближённо  оценить по формуле

и = Т_у * ,

где Т_у - уставный срок доставки СПГ, сут;

L_об = L_гр - протяжённость обратного рейса, км;

v_м - маршрутная скорость, км/сут;

и = 14 + 4283/500= 22.57 сут

u_п - суточная норма погрузки, ваг/сут,

 

u_п = ,

- годовое число загруженных  вагонов

u_п = 4086/365 = 9 ваг/сут

n_p = 22.57 * 11=249 вагонов

Средняя производительность вагона, т * км/(ваг*год)

W = ,

где - тонно-километры годового грузопотока  СПГ с учётом неравномерности  перевозок

= (L_гр * 340000+ L_об * 200000)* к_н^ср

к_н^ср = 340000/91080 = 3.7

=(4283*340000+4283*200000)*3.7=8557434000 т*км/год

W = 8557434000/249 = 34367204 т*км/(ваг*год)

Статическая нагрузка вагона, т/ваг:

= * к_н^ср

= 440841/4086*3.7 = 399.2 т/ваг

Динамическая нагрузка, т/ваг:

= ,

 

где l - пробег вагона;

nS_гр, nS_пор - общий пробег всех гружёных и порожних вагонов соответственно, км*ваг/год.

l = S_гр = S_пор = L

n_гр: 340000 - 4086

200000-х

х = 200000*4086/340000 = 2404 вагонов

n_пор = 4086-2404=1682 вагонов

= (2404+4086)*4283=27796670 ваг*км

= 1682*4283=7204006 ваг*км

=8557434000/(27796670+7204006) = 244.5 т/ваг

Коэффициент порожнего  пробега

б =

б = 7204006/35000676 = 0,2

Для заданного типа РПС построим график оборота:

Т_об = 8.5+0.5+1+1+0.5+0.5+1+8.5+1+0.5 = 22.5 суток

7. Разработка порядка приёма, погрузки, отправления, обслуживания в пути следования, выгрузки и выдачи груза получателю

В этом разделе необходимо разработать  порядок выполнения грузовых операций с РПС на принятом направлении  и составить перечень перевозочных документов в соответствии с правилами  перевозок грузов.

Приём грузов к перевозке производится при удовлетворении требований по качеству упаковки, установленный Правилами  перевозок СПГ. Станция имеет  право выборочно проверить качество предъявляемых к перевозке грузов, состояние тары и соответствие стандартам и данным, указанным в перевозочных документах. Отправитель обязан предъявить стандарты для проверки соответствия груза и тары установленным требованиям  по требованию железной дороги. Проверяется  груз непосредственно в камере хранения холодильника, складах, а также при  погрузке в вагон.

На СПГ, в зависимости от их рода и других условий, отправитель обязан, кроме комплекта перевозочных документов, состоящего из накладной дорожной ведомости, корешка дорожной ведомости и  квитанции о приёме груза, предъявить станции удостоверение о качестве, ветеринарное свидетельство, карантинный сертификат и акт экспертизы. Эти документы сопровождают груз до станции назначения.