Расширение сферы применения вагонов-термосов различных категорий

В последние годы на отечественных железных дорогах нарастает острый дефицит одиночных изотермических вагонов, особенно вагонов-термосов, спрос на которые существенно превышает возможности дорог.

В связи с тем, что с 1991 г. парк изотермических вагонов не пополнялся новым подвижным составом, его основу по-прежнему составляют 5-вагонные рефрижераторные секции общей грузоподъемностью 160-180 т (более 90%), одиночных изотермических вагонов в виде вагонов-термосов (постройки завода Дессау, Германия) в парке менее 10%. Структура же отправок скоропортящихся грузов (далее - СПГ) такова, что основной объем предъявляемых к перевозке по железной дороге СПГ (около 80%) должен перевозиться повагонными и мелкими или малотоннажными отправками.

Выходом из сложившейся ситуации может служить увеличение доли одиночных изотермических вагонов за счет постройки дополнительного количества вагонов-термосов, а также массового переоборудования в изотермические вагоны-термосы (далее - ИВ-термосы) грузовых вагонов 5-вагон-ных рефрижераторных секций из «холодного» отстоя, не выработавших срок службы, обеспечивающих безопасность движения и имеющих технически исправные кузова и двери грузовых помещений. Переоборудование началось в 1996 г. во исполнение Постановления Коллегии МПС РФ от 28.02.96 г. (протокол № 4) и указания МПС РФ от 28 марта 1996 г. № С-2570.

По разработанным ПКБ ЦВ МПС РФ Техническим условиям при переоборудовании осуществляется демонтаж всего оборудования (холодильно-отопительное оборудование, электрооборудование, межвагонные соединения, приборы контроля, системы циркуляции, вентилирования и освещения) грузовых вагонов, но не проводятся работы по улучшению теплотехнических качеств грузового помещения, поэтому коэффициент тепломассообмена таких вагонов превышает 0,6 Вт/(м^2оС), а сфера их применения очень ограничена.

Одно из направлений решения проблемы расширения сфер применения вагонов-термосов различных категорий сводится к задаче увеличения предельных сроков перевозки термосопригодных грузов в этих вагонах. Существуют два основных пути решения этой задачи:

- повышение теплотехнических качеств ИВ-термосов;

- увеличение запаса тепловой энергии, аккумулированной грузом перед погрузкой.

Для повышения теплотехнических качеств ИВ-термосов по Указанию МПС России от 10.05.01г. № Д-837у была разработана и внедрена в рефрижераторном вагонном депо Уссурийск усовершенствованная технология переоборудования грузовых вагонов 5-вагонных рефрижераторных секций с применением системы «Поиск», предусматривающая замену поврежденной изоляции в элементах ограждения грузового помещения. Коэффициент тепломассообмена вагонов, переоборудованных по этой технологии, не превышает 0,36 Вт/(м² °С), что значительно расширяет сферу их применения. В связи с внедрением новой технологии переоборудования ВНИИАС разработал Инструкцию о переоборудовании грузовых вагонов 5-вагонных рефрижераторных секций в ИВ-термосы (ЦМ-931 от 05 января 2003 г.) (далее - Инструкция), провел теплотехнические испытания ИВ-термосов, переоборудованных по новой технологии, и разработал условия перевозок скоропортящихся грузов в этих вагонах.

В соответствии с Инструкцией на первом этапе осуществляется отбор и предварительная диагностика грузовых вагонов, предназначенных для переоборудования в ИВ-термосы. При этом устанавливается срок службы и производится визуальный осмотр состояния наружной и внутренней обшивок, резинового покрытия пола, погрузочных дверей и их уплотнения. Кузов, пол и двери грузовых помещений должны быть технически исправны.

Грузовые вагоны, отобранные из «холодного отстоя» по результатам визуального осмотра кузова, проходят предварительную диагностику с обязательной проверкой состояния теплоизоляции и определением мест ее повреждения.

Для диагностики используются система «Поиск» или тепловизор.

С помощью системы «Поиск» можно диагностировать только продольные стены и крышу кузова вагона. Остальные элементы ограждения кузова (пол, торцовая стена, перегородки между грузовым помещением и машинным отделением (далее — перегородки) оцениваются визуально. Места повреждения теплоизоляции торцовой стены и перегородки устанавливают после демонтажа внутренней обшивки.

С помощью тепловизора места повреждения теплоизоляции определяются по всей площади каждого элемента ограждения кузова.

Критерием оценки состояния теплоизоляции грузовых вагонов при отборе для переоборудования в ИВ - термосы является величина глобального коэффициента теплопередачи (далее - коэффициент К), который определяется методом внутреннего обогрева при установившемся температурном режиме.

Переоборудованию подлежат грузовые вагоны, величина коэффициента К продольных стен и крыши которых не превышает 0,50 Вт/(м^2оС).

У отобранных для переоборудования в ИВ-термосы грузовых вагонов, в первую очередь, производится демонтаж оборудования в соответствии с Техническими условиями на переоборудование грузовых вагонов рефрижераторных секций постройки «Брянский машиностроительный завод» (далее - АО «БМЗ») для использования в режиме термосов (ТУ 32ЦВ-2435-96) и Техническими условиями на переоборудование грузовых вагонов рефрижераторных секций типа ЦБ-5 для использования в режиме термосов (ТУ 32 ЦВ-2434-96) (далее - Технические условия).

Для повышения теплотехнических качеств грузовых вагонов дополнительно к перечисленным работам в соответствии с Техническими условиями выполняются следующие операции:

-демонтируется внутренняя обшивка грузового помещения, полистирольные плиты проверяются на наличие механических повреждений и увлажнений;

- отбракованные плиты полистирола меняются на новые;

- проводится склеивание первого и второго слоев плит полистирола мастикой (смесь жидкого стекла с мелом) и замена трех слоев полиэтиленовой пленки;

- изолируются пеногерметиком отверстия и пустоты, образовавшиеся после демонтажа трубопроводов холодильных установок, вентиляционных каналов с заслонками, кабелей в боковой и торцовой стенах, в потолке грузового помещения в местах установки светильников, в полу для отвода промывочных вод и воды, образующейся при оттаивании инея с поверхности воздухоохладителя (испарителя);

- ремонтируются коррозионные отверстия и пробоины наружной обшивки стен, крыши и днища кузова, пробоины внутренней обшивки стен грузового помещения.

После выполнения этих работ проводится проверка качества их выполнения с применением системы «Поиск» или тепловизора. При коэффициенте К более 0,36 Вт/(м² °С) теплоизоляцию усиливают путем укладки сплошного дополнительного слоя ППЭ-утеплителя толщиной 10 мм в продольных и торцовых стенах вагона.

После окончания работ по укладке дополнительного слоя теплоизоляции и установки на место внутренней обшивки грузового помещения проводят повторную проверку коэффициента К с применением системы «Поиск» или тепловизора.

Качество выполненных работ считается положительным при коэффициенте К стен и крыши кузова вагона не более 0,32 Вт/(м^2оС).

По описанной выше технологии рефрижераторное вагонное депо Уссурийск переоборудовало партию грузовых вагонов 5-вагонных рефрижераторных секций в ИВ - термосы с улучшенной изоляцией (далее — ИВТ-У). ВНИИАС провел теплотехнические испытания четырех ИВТ-У, что составляет 1 % от общего числа переоборудованных вагонов, и согласно «Соглашению о международных перевозках скоропортящихся пищевых продуктов и о специальных транспортных средствах, предназначенных для этих перевозок (СПС)», результаты испытаний этих четырех вагонов правомерно отнести на всю переоборудованную партию.

До переоборудования испытываемые вагоны находились в составе 5-вагонных рефрижераторных секций РС-4 выпуска 1981,1982 и два вагона 1983 года. Коэффициент К кузова грузового вагона новой секции РС-4 при неработающих вентиляторах составляет 0,30 Вт/(м^2оС), после года эксплуатации - 0,36 Вт/(м^2оС).

В результате теплотехнических испытаний были получены следующие величины коэффициента К для каждого из четырех переоборудованных ИВТ-У - 0,36; 0,33; 0,33 и 0,32 Вт/(м^2оС), которые находятся в диапазоне значений его у новых грузовых вагонов и спустя год эксплуатации. Это подтверждает высокую эффективность новой технологии переоборудования грузовых вагонов 5-вагонных рефрижераторных секций в вагоны-термосы.

ВНИИАС по Методике расчета продолжительности перевозки СПГ в вагонах-термосах, разработанной в лаборатории «Перевозка скоропортящихся грузов» отделения грузовой и коммерческой работы (далее - Методика), выполнил расчет предельных сроков перевозки СПГв ИВТ-У, разработал условия и правила перевозок СПГ в этих вагонах. Выполненные исследования позволили значительно расширить сферу применения вагонов-термосов - предельные сроки перевозки СПГв ИВТ-У на 35-50% выше, чем в ИВ-термосах.

Вторым направлением увеличения предельных сроков перевозки скоропортящихся грузов в вагонах-термосах различных категорий является увеличение запаса тепловой энергии, аккумулированной грузом перед погрузкой. Это может быть достигнуто за счет снижения температуры мороженых грузов и повышения температуры грузов, боящихся подморозки, при подготовке их к перевозке, а также за счет компенсации тепловых потерь груза, которые возникают во время погрузки (при доставке грузов из камеры хранения к вагону для погрузки и потери через открытые двери вагона в процессе погрузки).

В практике железных дорог России чаще других используются следующие способы компенсации тепловых потерь термически подготовленных скоропортящихся грузов при погрузке и перевозке в вагонах-термосах: добавление сухого льда в грузовое помещение вагона после погрузки перед закрытием дверей; доведение температуры груза, погруженного в вагон, до требуемой величины с помощью специальных обогревателей или охладителей.

Исследования по увеличению предельных сроков перевозки СПГ в вагонах-термосах различных категорий за счет увеличения запаса тепловой энергии, аккумулированной грузом перед погрузкой, проводятся в два этапа. На первом этапе разрабатываются особые условия транспортировки СПГ в вагонах-термосах и по упомянутой выше Методике выполняется теоретический расчет предельных сроков перевозки этих грузов. На втором этапе разработанные условия транспортировки проверяются на практике путем проведения опытных перевозок.

По той же Методике были определены тепловые потери основных перевозимых железнодорожным транспортом СПГ (замороженное мясо всех видов в блоках, мороженая рыба, пиво, соки овощные и плодово-ягодные, минеральная вода), которые имеют место при погрузке, и разработаны рекомендации по компенсации этих тепловых потерь.

С учетом разработанных рекомендаций были разработаны следующие особые условия перевозки скоропортящихся грузов в вагонах-термосах различных категорий, которые позволяют увеличить предельные сроки перевозки СПГ в этих вагонах по сравнению с действующими нормативными документами:

- понижение до -20°С температуры мороженых грузов; повышение до +20...+25°С температуры грузов, боящихся подморозки, при подготовке к погрузке;

- для компенсации потерь холода при погрузке мороженых грузов в вагоны на поверхность штабеля груза должен укладываться сухой лед в летний период года в количестве 1,5-2,0 т, в переходный период года при положительных температурах наружного воздуха - в количестве 500-750 кг. Потери тепла при погрузке в зимний период года грузов, не допускающих подморозки, должны компенсироваться нагнетанием в ИВ-термос теплого воздуха температурой +20...+25°С;

- перед погрузкой ИВ-термосов должны закрываться крышки сливных труб и тщательно проверяться исправность дверных уплотнений;

- для уменьшения тепловых потерь в процессе перевозки сливные отверстия и дверные проемы ИВ-термосов должны обрабатываться снаружи пенистыми теплогерметиками.

По Методике был выполнен теоретический расчет и установлены предельные сроки перевозки СП Г в вагонах-термосах следующих категорий:

вагоны-термосы (далее - ВТ) - одиночные вагоны-термосы производства завода Дессау, имеющие панельную конструкцию кузова типа «сэндвич», которые поставлялись на наши железные дороги в период с 1988 по 1991 г.г., расчетное значение коэффициента К - 0,25 Вт/(м^2оС);

ИВ-термосы (далее — ИВТ) - одиночные изотермические вагоны, переоборудованные из грузовых вагонов 5-вагонных рефрижераторных секций производства АО БМЗ типа PC и завода Дессау и автономных рефрижераторных вагонов без проведения комплекса мер по улучшению теплотехнических параметров кузова с сохранением существующей теплоизоляции; расчетное значение коэффициента К - не более 0,6 Вт/(м^2оС);

ИВ-термосы с улучшенными теплотехническими качествами ИВТ-У, расчетное значение коэффициента К — не более 0,40 Вт/(м^2оС).

Для расчета были приняты следующие исходные данные:

- продолжительность погрузки - 2,25 ч;

- расчетные температуры наружного воздуха по периодам года, °С:

В действующих Временных условиях перевозки скоропортящихся и продовольственных грузов по железным дорогам России в ИВ-термосах (указание МПС РФ№ Д-2020у от 28.12.01 г.) предельные сроки перевозки перечисленных грузов в соответствующие периоды года устанавливались, исходя из следующих температур грузов при погрузке: говядина, свинина, мясо птицы в блоках замороженные, рыба, сельдь и рыбное филе мороженое - не выше -18°С; пиво пастеризованное со стабилизаторами — не ниже +12°С; соки овощные и плодово-ягодные стерилизованные в упаковке ТБА и минеральная вода - не ниже + 15°С.

По результатам выполненных расчетов предельной продолжительности перевозки СП Г установлено, что снижение начальной температуры мороженых грузов (мяса и рыбы) при предъявлении к перевозке с -18 до -20°С и повышение температуры грузов, боящихся подморозки, с +12...+15°С до +20...+25°С увеличивает предельный срок перевозки в среднем на 20%.

Более эффективной для увеличения предельных сроков перевозки исследуемых СПГ в вагонах-термосах различных категорий является компенсация тепловых потерь, имеющих место при погрузке СПГ.

Результаты теоретических исследований проверены в эксплуатационных условиях путем проведения опытных перевозок на особых условиях в летний и зимний периоды года, которые подтвердили возможность увеличения предельных сроков перевозки в вагонах-термосах различных категорий некоторых видов скоропортящихся грузов.

Разработанные ВНИИАС особые условия перевозки СПГ в вагонах-термосах различных категорий используются ОАО "РЖД" при решении вопросов выдачи разрешений клиентуре на перевозки грузов на особых условиях в соответствии со ст. 8 Федерального закона «Устав железнодорожного транспорта Российской Федерации».