Новости дня

Мероприятия

Задать вопрос участникам круглого стола
Закрыть
Вопрос участнику
Защита от автоматического заполнения   Введите символы с картинки*

Выбор оптимальных параметров хопперов на основе анализа терминальной инфраструктуры и номенклатурных групп грузов

Машиностроение | Вторник | 30.01.2018 | 15:06
 | Машиностроение
НПК ОВК
Одной из ключевых задач при разработке новых вагонов-хопперов в современной практике вагоностроения является определение оптимальной конструкции исходя из ограничений терминальной инфраструктуры и определения целевой номенклатурной группы перевозимых грузов. 

savu.jpg
Юлия Савушкина, кандидат экономических наук, вице-президент по науке НП «Объединение предприятий сталелитейной промышленности»

Насыпные грузы, перевозимые в вагонах-хопперах, занимают значительную долю в перевозках на пространстве 1520. Сегмент перевозок зерна и минеральных удобрений в настоящее время является одним из наиболее динамичных на железнодорожном рынке РФ.

Анализ перевозок насыпных грузов с точки зрения соответствия объема кузова параметрам перевозимого груза по сети РЖД за 2017 год. демонстрирует широкие номенклатуры перевозимых грузов с различными физико-химическими свойствами и отражает тенденцию сегментирования вагонов-хопперов для легковесных грузов с большим объёмом кузова и для тяжеловесных грузов с повышенной грузоподъемностью для достижения максимальной погрузки в вагон. Наглядным подтверждением такого разделения вагонов под легковесные и тяжёловесные грузы служит сложившаяся практика перевозок, представленная в табл.1. и соответствующая структура парка таких вагонов (см. рис.1.) 

Таблица 1. Структура погрузки насыпных минеральных удобрений, зерна и продуктов перемола в вагонах хопперах за 2017 год.

tabl41.jpg


Разнообразие моделей, имеющих различные объемы кузовов (см. рис.1) определяется возможностью реализации полной грузоподъемности вагона, исходя из насыпной плотности грузов.

Рис. 1. Структура парка хопперов-минераловозов (слева) и хопперов-зерновозов (справа) в зависимости от показателя объема кузова.


ris41.jpg
  


Оптимальный объем кузова вагона-хоппера для различных номенклатур грузов определяется значением максимально достижимой погрузки и зависит от свойств перевозимого груза, на рис. 2 и рис.3 приведены зависимости погрузки от объема кузова для различных видов минеральных удобрений (калий хлористый, карбамид, концентрат апатитовый).


Таблица 2. Расчет погрузки минеральных удобрений при заполняемости кузова на 90%.

ris43.jpg


Таблица 3. Характеристики грузов для расчета погрузки в вагон

tabl44.jpg

 
ris45.jpg

  Рис.2. Зависимость погрузки в вагон от объема кузова

ris46.jpg
   
Рис.3. Зависимость среднесетевой погрузки в вагон от объема кузова для указанных грузов с учетом их долей в перевозках.


В то же время при разработке вагона-хоппера помимо стремления к обеспечению максимальной погрузки необходимо обращать внимание на не менее важный аспект – обеспечение эффективной работы вагона на имеющейся инфраструктуре грузоотправителей и грузополучателей.  Как показывает практика, зачастую решающим фактором при выборе вагона-хоппера является удобство обслуживания и его совместимость на инфраструктуре, когда достигается наиболее быстрая обработка груза при минимизации затрат. 
Учитывая специфику технического оснащения и технологических операций на большинстве терминалов, работающих с насыпными грузами, можно выделить следующие ключевые факторы, влияющие на конструктивные особенности вагонов-хопперов (табл.4).  

Таблица 4. Взаимосвязь между особенностями инфраструктуры и параметрами вагонов хопперов на примере вагона-хоппера для перевозки минеральных удобрений.

ris47.jpg


hopper4.jpg
tabl48.jpg

  Рис.4. Вагон-хоппер нового поколения мод. 19-9549-03 


В качестве примера рассмотрено влияние особенностей инфраструктуры и груза на конструкцию вагона мод. 19-9549-03 (грузоподъёмность 76 т, объем кузова 120 м³, производство Тихвинского вагоностроительного завода) для перевозки насыпного груза – карбамида, насыпная плотность груза зависит от производителя минерального удобрения и варьируется в пределах 0,7-0,8 т/м3. 
 

Оптимальный объем кузова хоппера-минераловоза 19-9549-03 для эффективной перевозки легковесных грузов при коэффициенте использования объема в 0,85…0,9 составляет порядка 120 м3.  
Для обеспечения удобства погрузки необходимо изучить специфику данного процесса. Если с применением автоматизированных технологий (рис.5.), то необходимо предусмотреть количество люков, соответствующее количеству загрузочных рукавов, при этом геометрические размеры люков не должны быть больше защитных пластин со стороны рукавов. В рассматриваемом примере при проектировании мод. 19-9549-03 была учтена данная технология и загрузочные люка вагона полностью соответствуют загрузочной части терминала.

ris49.jpg
 
Рис. 4. Проекции загрузочных люков с учетом расположения загрузочных рукавов 

Вагон должен обеспечивать беспрепятственную проходимость по инфраструктуре как грузоотправителя, так и грузополучателя.  А также предусматривать безопасный и удобный доступ задействованного в погрузке персонала к элементам вагона.

ris499.jpg
 
Рис.5. Автоматизированная система при загрузке вагона-хоппера карбамидом.

В процессе следования вагон должен быть защищен от попадания влаги внутрь кузова, в противном случае физико-химические свойства груза приводят к тому, что он кристаллизуется, поэтому процесс выгрузки осложняется применением механизированных средств и необходимостью проникновения персонала внутрь кузова. Данное замечание также было учтено в конструкции загрузочных/разгрузочных люков вагона, а именно в наличии герметичной крыши, обеспечение герметичности сопряжения между разгрузочной крышкой и горловиной люка.
 
risss.jpg

Рис. 6. Кристаллизация груза «карбамид» в случае нарушения герметичности кузова

 При разгрузке конструкция вагона должна обеспечивать возможность применения вибраторов без нарушения ее целостности (рис.7), соответствовать параметрам разгрузочного бункера и не приводить к дополнительным манёвровым операциям. Рассматриваемая модель 19-9549-03 имеет усиленный часть кузова, имеющая подвибраторную плиту. 

ris411.jpg
 
Рис.7. Процесс разгрузки вагона хоппера в бункер с применением вибраторов

Таким образом, рассмотренное влияние инфраструктурных факторов на конструкцию вагона свидетельствует о необходимости эффективного взаимодействия вагоностроителей с клиентами при разработке новых вагонов, тщательного исследования их инфраструктуру, принимать во внимание планы по модернизации и открытию новых мощностей, учитывать химико-физические свойства производимых ими грузов. Выбор оптимальных параметров носит итерационный характер и представляет собой процесс по поиску компромисса между повышением эффективности перевозок и соответствием особенностям инфраструктуры всех загрузочно-разгрузочных пунктов.


Юлия Савушкина, кандидат экономических наук, вице-президент по науке НП «Объединение предприятий сталелитейной промышленности»

Cегодня в СМИ

Первые лица