ДИСЦИПЛИНА: «Транспортное обеспечение коммерческой

деятельности»

ТЕМА № 19: ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ И АВТОМОБИЛЬНЫЙ

ХОЛОДИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ

Кемерово

2008

Вопросы, рассматриваемые на лекции:

1. Характеристика железнодорожного холодильного транспорта.

2. Особенности автомобильного холодильного транспорта.

Введение

Холодильный (рефрижераторный) транспорт является соединительным звеном в непрерывной холодильной цепи, от его функционирования во многом зависит сохранение качества, снижение потерь, равномерное потребление скоропортящихся продуктов питания в течение года по различным регионам, как отдельных стран, так и континентов. Скоропортящиеся пищевые продукты перевозят из районов их заготовки или производства различными видами холодильного транспорта (автомобильным, железнодорожным, водным и воздушным).

1. Характеристика железнодорожного холодильного транспорта

Ежегодный объем перевозок скоропортящихся грузов по желез­ным дорогам в нашей стране составляет десятки миллионов тонн, это – мясо и мясопродукты, рыба и рыбопродукты, молочные продукты, сыр, масло, животные жиры, яйца, вина и другие грузы. В изотер­мических вагонах перевозится около 80 % скоропортящихся грузов.

Изотермические вагоны по способу сохранения грузов бывают с искусственным охлаждением – рефрижераторные вагоны и неохлаждаемые – вагоны-термосы, а по назначению – универсальные и специальные.

Рефрижераторные вагоны могут компоноваться в виде реф­рижераторных поездов и секций, а также использоваться автономно. Промышленность осваивает выпуск изотермических вагонов, оборудованных системами охлаждения жидким азотом и диоксидом угле­рода. Большую часть находящихся в эксплуатации рефрижераторных вагонов составляет групповой подвижной состав, это – 5- и 12-вагонные секции, 21- и 23-вагонные поезда. В перспективе основу рефриже­раторного подвижного состава должны будут составлять 5-вагонные рефрижераторные секции и автономные рефрижераторные вагоны (АРВ).

В зависимости от способа охлаждения рефрижераторные вагоны бывают с центральным и индивидуальным охлаждением.

Групповой подвижной состав (21- и 23-вагонные поезда и 12-вагонные секции) имеет центральное охлаждение. Аммиачная холодильная машина расположена в вагоне, который является машинным отделением. Грузовые вагоны охлаждают раствором хлористого кальция, циркулирующим в батареях.

При индивидуальном охлаждении каждый вагон 5-вагонной секции и АРВ оборудованы холодильной машиной, работающей на хладагенте R12. Грузовой отсек вагона охлаждается воздухоохладителем непосредст-венного охлаждения.

Энергоснабжение для потребителей тока группового рефрижератор-ного подвижного состава осуществляется от дизель-электростанции, смонтированной в одном из вагонов поезда или секции. Каждый АРВ оборудован дизель-генераторной установкой.

В изотермическом парке страны доля рефрижераторного подвижного состава составляет 55–60 %.

Вагоны-термосы – наиболее экономичные изотермические вагоны. Степень загрузки таких вагонов выше, чем вагонов других типов, так как отсутствие приборов охлаждения и холодильных машин увеличивает их полезный грузовой объем. Кроме того, стоимость перевозок в вагонах-термосах ниже, чем в других вагонах в связи с отсутствием дорогостоящего холодильно-энергетического оборудования и расходов, связанных с его эксплуатацией и ремонтом. Вагоны-термосы рассчитаны на перевозку скоропортящихся грузов с изменением температуры хранения до 10 °С и более.

Универсальные вагоны – предназначены для перевозки любых видов скоропортящихся грузов в любое время года. Парк уни­версальных изотермических вагонов состоит полностью из рефриже­раторных вагонов, оборудованных холодильно-обогревательными установками.

Специальные вагоны – предназначены для перевозки одного или нескольких видов грузов, это, например, цистерны-термосы для перевозки молока и вина, вагоны для перевозки живой рыбы. Коли­чество специализированных вагонов равно 10–12 % общего парка изо­термических вагонов.

Изотермические вагоны должны удовлетворять следующим тре­бованиям:

- необходимая температура воздуха в грузовом помещении в про­цессе перевозки должна быть постоянной и равномерной по всему объему помещения;

- скорость охлаждения овощей и фруктов, загружаемых в местах заготовок, должна соответствовать заданной;

- коэффициент теплопередачи изолированного контроля грузового помещения должен быть минимальным и стабильным при возможно меньшей толщине стен, пола, крыши;

- применение изоляционных материалов с небольшим коэффициентом теплопроводности позволяет уменьшить толщину изолированного контура при сохранении рекомендуемого коэффициента теплопередачи, что увеличивает полезный грузовой объем вагона;

- плотность ограждений грузового помещения должна быть максимальной;

- конструкция центрального рессорного подвешивания должна иметь повышенную гибкость; резкие сотрясения могут привести к появлению трещин и разрушению теплоизоляции ограждений грузового помещения, нарушению герметичности системы хладагента и хла- доносителя;

- системы охлаждения, отопления и вентиляции, автоматика и контрольно-измерительные приборы должны быть надежны в работе и просты в обслуживании;

- напольные решетки и настенные бруски в грузовом помещении должны обеспечивать циркуляцию воздуха со всех сторон грузового штабеля;

- вагоны должны иметь возможно больший полезный объем грузового помещения, что обусловлено значительным погрузочным объемом скоропортящихся грузов.

Рефрижераторный подвижной состав. В грузовых помещениях большинства рефрижераторных вагонов в период перевозок приборы охлаждения и отопления обеспечивают температурный режим от - 20 до + 14 °С при температуре наружного воздуха (+35) – (- 45) С и продолжительность охлаждения в них плодов и овощей в течение 60 ч. Следует отметить, что использование 12-вагонных секций и рефрижераторных поездов ограничено в связи со спецификой перевозок скоропортящихся грузов.

Рефрижераторные вагоны имеют сварной цельнометаллический кузов длиной 21м, шириной 2,6 м, грузоподъемностью около 40 т, полы и напольные решетки рассчитаны на нагрузку от колеса электропогрузчика 12 кН при расстоянии между продольными осями колес 750 мм и площади опоры колеса 100×100 мм, ширина дверей 2,2 м, высота 2 м. Размеры конструктивных элементов грузового вагона позволяют механизировать погрузочно-разгруэочные операции и применять стандартные поддоны размером 800×1200 мм. Также применяется вагон с многослойным ограждением кузова типа «сандвич», который наряду с хорошими теплотехническими свой­ствами имеет высокую прочность, антикоррозионную стойкость и повышенную герметичность.

Производственное объединение «Брянский машиностроительный завод» (ПО БМЗ) выпускает 5-вагонные секции РС-4 и вагоны для пере­возки живой рыбы. Разрабатывается также новая секция РС-5.

Основные характеристики находящихся в эксплуатации 12-вагонных секций, 21- и 23-вагонных поездов приведены в табл. 1.

Таблица 1

В 21-вагонном рефрижераторном поезде имеются 18 грузовых вагонов, вагон с дизель-электростанцией, вагон-машинное отделение и служебный вагон для обслуживания бригады. Вагоны поезда (длина 17 м) изолированы плитами из полистирола. Грузовые вагоны отапливаются электропечами мощностью 4 кВт.

В вагоне-машинном отделении смонтированы две аммиачные холо­дильные установки двухступенчатого сжатия с конденсаторами воздушного охлаждения. Грузовые вагоны охлаждаются с помощью четырехсекционных рассольных потолочных батарей. Холодопроизводи-тельность установки при t₀ = - 20 'С и t_к = 49 °С составляет 87 кВт. Контроль температуры в грузовых вагонах осуществляется с помощью полупроводниковых термометров сопротивления (термисторов).

В вагоне с дизель-электростанцией установлены четыре основных дизель-генератора (мощность дизеля 103 кВт) и один вспомогательный (мощность дизеля 18,4 кВт). Генераторы основных дизелей вырабаты­вают трехфазный ток напряжением 225/390 В, частотой 50 Гц, мощностью 90 кВт каждый, вспомогательный генератор вырабатывает трех­фазный ток напряжением 390 В, мощностью 15 кВт.

В 23-вагонном рефрижераторном поезде, состоящем из 23 четырехосных цельнометаллических вагонов, имеются вагон с ди­зель-электростанцией, вагон-машинное отделение, служебный вагон для обслуживающего персонала и 20 грузовых вагонов-холодильников.

В вагоне с дизель-электростанцией размещены: два главных ди­зель-генераторных агрегата трехфазного тока напряжением 220/380 В, каждый из которых состоит из четырехцилиндрового дизеля мощ­ностью 74 кВт, генератора мощностью 60 кВт, комбинированных воздушных охладителей, имеющих поверхность для охлаждения воды 90 м² и масла 13м²; один вспомогательный дизель-генератор трехфаз­ного тока напряжением 220/380 В, мощностью 30 кВт с воздушным охладителем для воды поверхностью 43 м² и масла 4 м²; главный распределительный щит высокого и низкого напряжений; щит для дистанционного контроля за температурой в грузовых вагонах. Запас топлива и масла рассчитан на 8 суток работы.

В вагоне-машинном отделении размещена холодильная установка, состоящая из двух четырехцилиндровых компрессоров холодопроизво-дительностью 102 кВт каждый, воздушных конденсаторов из оребренных труб поверхностью 800 м², вентиляторов конденсаторов пода1ей 38 тыс. м³/ч, кожухотрубных испарителей для охлаждения рассола поверхностью 35,2 м², рассольных насосов подачей 35 м³/ч и другого оборудования.

Каждый холодильный агрегат рассчитан на работу как всего состава поезда, так и его половины (10 вагонов).

Вагон-холодильник оборудован четырехсекционными потолочны­ми рассольными батареями из оребренных труб поверхностью 200–220 м², двухсекционными электропечами общей мощностью 6 кВт, устройствами для циркуляции и вентиляции воздуха вагона.

В каждом грузовом вагоне установлен термистор, показания ко­торого снимают из вагона с дизель-электростанцией. Система охлаж­дения вагонов рассольная, в качестве теплоносителя служит раствор хлористого кальция. Рассолопроводы между нагонами соединены гибкими рукавами, имеющими специальные запорные клапаны, предупреждающие утечку рассола при расцепке вагонов. Магистральные рассолопроводы изолированы.

В 12-вагонной секции с машинным охлаждением имеются вагон с дизель-электростанцией и отделением для обслуживающего персонала, вагон-машинное отделение и 10 грузовых вагонов.

В вагоне с дизель-электростанцией размещены три дизель-генера­торных установки. Мощность каждого четырехкратного четырехци­линдрового дизеля при частоте вращения 16,6 с^-1 составляет 66,7 кВт. Мощность синхронного генератора трехфазного тока напряжением 220/380 В равна 56 кВт. Приборы управления и сигнализации дизель-генераторов установлены на распределительном щите. Служебное отделение рассчитано на восемь спальных мест.

Аммиачная холодильная установка включает: два агрегата, каж­дый из которых укомплектован двухцилиндровым вертикальным компрессором низкого давления с электродвигателем мощностью 20 кВт и двухцилиндровым вертикальным компрессором высокого давления с электродвигателем мощностью 14 кВт; конденсатор с воз­душным охлаждением поверхностью 540 м², вентилятор к нему пода­чей 50 тыс. м³/ч; кожухотрубный рассольный испаритель поверхностью 35 м²; рассольный насос подачей 35 м³/ч и др. Холодопроизводительность каждой холодильной установки 67 кВт в стандартном режиме работы, при этом включается компрессор высокого давления, когда температура наружного воздуха выше 20 °С.

Вагоны секции имеют длину кузова 17 м; изолированы плитами мипоры, обернутыми в перфоль.

Охлаждающие оребренные батареи имеют поверхность 220 м². Подача рассола в батареи осуществляется с помощью соленоидного клапана, управляемого вручную из вагона с дизель-электростанцией и автоматически (в зависимости от заданной температуры воздуха в грузовом вагоне). Для увеличения эффективности работы рассолъных батарей при перевозке грузов с отоплением, а также ускорения охлаждения фруктов и овощей предусмотрены устройства принудительной циркуляции воздуха.

Каждый вагон оборудован приборами для приточно-вытяжной вентиляции и электропечами общей мощностью 8 кВт.

Температуру в каждом грузовом вагоне измеряют из вагона с дизель-электростанцией с помощью дистанционных термометров. Секция обслуживается бригадой из пяти человек.

В 5-вагонных секциях перевозится основная масса рефрижератор­ных грузов. Основной поставщик 5-вагонных секций - ПО БМЗ, выпускающий секции РС-4. По сравнению с секцией FC-1 секция РС-4 имеет повышенные грузовместимость и грузоподъемность, небольшой коэффициент теплопередачи кузова, лучшие энергетические парамет­ры. Снижение коэффициента теплопередачи достигнуто за счет улуч­шения теплоизоляции и увеличения плотности кузова вагона.

В последние годы в вагоностроении внедряется конструкция ку­зовов изотермических вагонов из панелей типа «сандвич». Вагон типа «сандвич» унифицирован с серийным вагоном секции РС-4.

Панель представляет собой единую конструкцию, выполненную из наружной (стальные листы и гофрированный прокат) и внутренней (листовой алюминиево-магниевый сплав) обшивок, имеющих тепло­изоляционный слой между ними. В качестве изоляции применяют пенополиуретан, который обладает большой адгезией и не гигроскопи­чен. Кроме того, пенополиуретан служит антикоррозийным покрытием внутренних поверхностей обшивок кузова.

Крыша, стены, пол, перегородки кузова собраны из панелей, приваренных к раме вагона и сваренных между собой. Панели кузова, являясь несущими конструкциями, улучшают прочностные характе­ристики вагона и увеличивают его грузоподъемность. Стыки панелей уплотняют пенополиуретаном, улучшая герметичность кузова. Коэф­фициент теплопередачи панелей типа «сандвич» 0,28 Вт/(м²С) продолжительное время сохраняется неизменным.

В состав 5-вагонной секции входят дизельно-служебный и четыре грузовых вагона. Электростанция состоит из двух дизель-генератор­ных агрегатов ДГМА-75 номинальной мощностью 75 кВт при силе тока 135 А. В МО каждого грузового вагона размещены холодильно-нагревательные установки ВР-1М (или их модернизированный вариант ВР-18).

Автономный рефрижераторный вагон. Вагоны, находящиеся в эксплуатации, имеют длину кузова 19 и 21 м. Конструкция АРВ с кузовом длиной 21 м аналогична конструк­ции вагонов с кузовом длиной 19 м. Вагоны различаются по мощности установленного машинного оборудования.

Более совершенной конструкцией вагона с кузовом длиной 21 м являются АРВ с кузовом, выполненным из панелей типа «сандвич».

Кузов АРВ (длиной 19 и 21 м), несущий, цельнометаллический с наружной обшивкой из низколегированной стали повышенной проч­ности и инертной к коррозии. Внутренняя обшивка стен кузова из оцинкованной стали с вертикальными гофрами. Пол грузового помещения оклеен биологически нейтральным резиновым листом. На пол уложены оцинкованные металлические решетки. В качестве теплоизо­ляции применен пенополистирол толщиной слоя 200 мм в стенах, 250 мм в крыше и 140 м в полу.

Каждый АРВ имеет грузовое помещение и два МО, разме­щенных по торцам. В каждом МО расположены по одному дизель-ге­нераторному агрегату с топливным баком и холодильно-отопительной установкой. Дизель-генераторная установка трехфазного тока напряжением 380 В. Дизель четырехтактный с воздушным охлажде­нием мощностью 20,2 кВт при частоте вращения 25 с^-1. Каждый дизель-генераторный агрегат может работать на любую из двух холодильно-отопительных установок.

Генераторы предназначены для привода в действие электрообору­дования холодильно-отопительной установки, электродвигателей, вентиляторов МО и средств автоматизации, электрообогрева поддонов при оттаивании воздухоохладителей. При длительных стоянках пита­ние холодильно-отопительной установки электроэнергией предусмот­рено от внешней сети. Холодильно-отопительная установка включает два ребристых воздухоохладителя, компрессорно-конденсаторный агрегат, приборы автоматики, вентиляторы конденсатора и испарителя и т. д.

Бессальниковый двухступенчатый компрессор, работающий на хладагенте R12, имеет четыре V-образно расположенных цилиндра. Три цилиндра включены параллельно и являются ступенью низкого давления. Ступень высокого давления - четвертый цилиндр, в котором пары сжимаются от промежуточного давления после системы низкого давления до давления конденсации.

Оборудование АРВ, имеющего длину кузова 19 м, рассчитано на поддержание в грузовом помещении температуры от - 18 до + 14 °С при температуре наружного воздуха от + 40 до - 45 °С и охлаждении плодов и овощей от + 30 до + 4 'С за 60 ч. Конденсатор трехсекционный с воздушным охлаждением пластинчатого типа с площадью поверхно­сти 72 м². Воздухоохладитель четырехсекционный, его площадь поверхности 64 м². Мощность электродвигателя компрессора холодильно-отопительной установки 7,5 кВт. Холодопроизводительность установки 9300 Вт при t₀ = - 15 С и t_к = 50 С.

Холодопроизводительность установки АРВ с длиной кузова 21 м составляет 18,56 кВт при t₀ = - 15 С и t_к = 40 С, а потребляемая мощ­ность электродвигателя компрессора 16 кВт. АРВ с кузовом длиной 21 м могут включаться в состав 5-вагонной рефрижераторной секции. Для обоих типов АРВ мощность электрических печей 6 кВт.

Изотермические вагоны. Изотермические вагоны могут быть с охлаждением жидким азо­том и диоксидом углерода. Жидкоазотное охлаждение по сравнению с машинным имеет сле­дующие преимущества: простоту устройства и эксплуатации; высокую надежность; быстрое снижение температуры в грузовом помещении; положительное влияние охлаждающей среды на качество перевози­мых продуктов.

Опытные перевозки грузов показали, что максимальное отклоне­ние температуры в грузовом помещении от среднего значения через 28 ч после начала охлаждения составило 3,7 С.

Охлаждение продуктов для поддержания их заданной температу­ры при непосредственном контакте хладагента с их поверхностью имеет некоторые преимущества по сравнению с машинным охлажде­нием. Охлаждение жидким диоксидом углерода СО₂ экономически более целесообразно, чем охлаждение жидким азотом, так как стои­мость С0₂ как побочного продукта значительно ниже стоимости жид­кого азота.

В опытных перевозках грузов С0₂ из емкости подавался к форсун­кам, где происходило его дросселирование с образованием газообраз­ного и снегообразного С0₂. Снегообразный С0₂ непосредственно покрывал замороженные продукты. Контроль и оценка качества про­дуктов показали их хорошее состояние.

Вагоны-термосы. На скоропортящиеся грузы, перевозимые по железным дорогам в изотермическом подвижном составе, приходится до 60 % всего объе­ма перевозок. В настоящее время парк изотермических вагонов в ос­новном пополняется 5-вагонными рефрижераторными секциями и ав­тономными рефрижераторными вагонами. В перспективе парк будет пополняться также вагонами-термосами.

Для части предъявляемых к перевозке скоропортящихся грузов (25–30 %) допускается изменение температуры хранения до 10 °С и более и не требуется включения холодильно-отопительных установок в отдельные периоды года. Так, температура хранения овощных, фрук­товых и мясных консервов, соков, сгущенного молока установлена от 0 до + 20 С, рыбных пресервов от 0 до - 8 С.

Мороженые грузы (сливочное масло, маргарин, животные жиры, рыбные консервы в масле и мясные консервы), имеющие температуру от - 6 до - 18 °С, с наступлением зимнего периода перевозят в рефри­жераторном подвижном составе (РПС) с выключенными холодильны­ми установками.

Для грузов, составляющих 30 % общего объема отправлений ско­ропортящихся грузов, которые допускают при хранении значительные колебания температуры, а также при перевозках их на короткие рас­стояния экономически целесообразно использовать вагоны-термосы. Вагоны-термосы имеют ряд преимуществ по сравнению с АРВ: эконо­мятся топливно-энергетические ресурсы, от снижения массы тары повышается грузоподъемность вагона, увеличивается эксплуатацион­ный период до первого заводского ремонта (от 10 до 16–18 лет), воз­растает маршрутная скорость в груженом рейсе (при исключении тех­нического обслуживания в пути), сокращаются простои при погрузочно-разгрузочных операциях, увеличивается среднесуточный пробег вагонов.

Кузов вагона собирают из панелей типа «сандвич», теплоизоляция кузова выполнена из твердого полиуретана.

Основные характеристики вагона-термоса приведены ниже:

Наружные размеры кузова, м:

длина……………………………………………… 21

ширина. ………………. 3,094

Дверной проем в свету, м:

высота…………………………………………… 2,3

ширина ……………… 2,7

Объем грузового помещения при высоте

штабелирования 2,4 м,м³ ……………….. 126

Срок службы вагона, г ……………….. 28

Средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м²°С) . 0,2

Специальные изотермические вагоны предназначены для пере­возки молока, виноградного вина, живой рыбы и т. д.

Молочная цистерна представляет собой котел, изготовлен­ный из нержавеющей стали или алюминиевого сплава. Он разделен на три самостоятельные секции. Котел изолирован двумя слоями мипоры толщиной 300 мм, обеспечивающей допустимый нагрев молока летом с 4 до 6 С и охлаждение зимой с 8 до 4 °С при наружной температуре летом 30 С и зимой - 40 С. Коэффициент теплопередачи изолирован­ного ограждения 0,58 Вт/(м²°С).

Вагон-цистерна для перевозки вина оборудована дву­мя цистернами, покрытыми внутри эмалью. Цистерны емкостью 13,7 м расположены в вагоне в крайних отделениях. Среднее отделение – служебное помещение. Кузов вагона и перегородки служебного поме­щения изолированы мипорой. Коэффициент теплопередачи наружного ограждения кузова не превышает 0,6 Вт/(м²  С). Охлаждение вина летом производится льдом, размещенным в баках над цистерной. В зимнее время отделения с цистернами и служебное помещение обо­греваются котлом водяного отопления.

Вагон для перевозки живой рыбы имеет изолированный наружный контур. Стены и крыша изолированы мипорой, пол – мине­ральной пробкой или ватой. В кузове установлены два бака, которые вмещают 24 т воды и 8 т рыбы. Аэрация производится путем разбрыз­гивания воды форсунками.

ПО БМЗ на базе секции РС-4 создана специальная двухвагонная секция для транспортировки живой рыбы и рыбопосадочного мате­риала. В каждом вагоне установлены два бака из нержавеющей стали вместимостью 20 м³ каждый.

Жизнедеятельность рыбы обеспечивается тремя автономными системами: аэрационной для насыщения воды кислородом, циркуля­ционной для охлаждения воды и форсуночной для удаления из воды диоксида углерода.