Табл. 9.6. Платформенные вагоны
| пп | Показатель классификации | В а р и а н т ы |
| Назначение Осность Форма платформы Количество погрузочных платформ | 1) Универсальные 2) Транспортеры 3) Контейнеровозы 4) Специальные 5) Четырехосные 6) Многоосные 7) Плоская 8) Плоская изогнутая 9) Пространственная 10) Одна 11) Несколько этажей 12) Несколько сочлененных 13) Несколько составных | |
| Исполнение | ||
| Примечание. Platforme –фр. – плоская форма. Платформы допускают перевозку сосредоточенных по длине грузов: 45 т на длине 3 м и 60 т – на длине 4,3 м. |
Рис. 9. 16. Схематическое изображение классификационных признаков табл. 9.6
др.), которые по своим размерам и (или) массе не могут быть перевезены на других вагонах.
Различают платформенные, площадочные, колодцеобразные, сцепные и сочлененные транспортеры 7, 8, 9 (табл. 9.6, рис. 9.15 ÷9.19).
Площадочные транспортеры имеют мощную раму в виде изогнутой конструкции (рис.9.17), в нижней части которой располагается погрузочная площадка. Грузоподъемность таких транспортеров может составлять от 0,539 до 2,156 мН (в зависимости от числа осей, длины погрузочной площадки и ее высоты от головки рельса).
Платформенные транспортеры отличаются от площадочных только плоской рамой.
 |
|
Колодцеобразные транспортеры имеют раму, которая в средней междутележечной части образует нишу (колодец) между боковыми балками нижней части «колодца» расположены передвижные балки для опирания груза. Эти вагоны рассчитаны на грузоподъемность от 0, 588 до 1,176 мН.
|
|
Сцепные транспортеры (рис.9.18) состоят из двух опорных платформ с
|
турникетами для опирания и закрепления на них длинных тяжеловесных грузов и промежуточных платформ, увеличивающих общую длину вагона и для соединения опорных платформ в единый сцеп. Секции такого вагона соединены укороченными автосцепками без поглощающих аппаратов. Основные разновидности сцепных транспортеров: 12-осные (грузоподъемностью 1,176 мН),
16-осные (грузоподъемностью 2,352 мН) и 32-осные (грузоподъемностью 4,704 мН).
Сочлененные транспортеры 12 (табл. 9.6, рис.9.16, 9.19) состоят из двух
|
секций, имеющих рамы в виде консолей, которые через систему балок опираются на ходовые части. Груз располагается между консолями обычно на вспомогательных несущих балках (иногда и без них). В нижней части груз (или вспомогательные балки) соединяются с консолями при помощи специальных соединений в виде проушин и валиков. Вверху груз (или балка) защемляются между опорами консолей под воздействием силы тяжести. Сочлененные транспортеры оборудованы системой гидравлических подъемников для погрузки-разгрузки и поддержания консолей при разведении секций транспортера. Находят применение 5, 6 (табл. 9.6, рис.9.15, 9.16) 16-осные (грузоподъемность 2.156 мН), 20-осные (грузоподъемность 2.94 мН), 28-осные (грузоподъемность 3,92 и 4,9 мН) сочлененные транспортеры.
К специализированным этажные 11 (табл. 9.6, рис. 9.16, 9.20) платформенным вагонам относятся также контейнеровозы для универсальных большегрузных контейнеров, автомобилей и автомобильных полуприцепов (см. также рис. 9.20).
|
|
Специализированная платформа для большегрузных контейнеров 3 (табл.9.6, рис. 9.15, 9.16) отличается от универсальной длиной, соизмеримой с размерами и массой контейнера; более мягким рессорным подвешиванием в ходовых частях, так как в контейнерах часто перевозятся грузы, нуждающиеся в защите от вибрации; наличием на боковых балках рамы фиксаторов крепления контейнеров при перевозках, а также из-за ненадобности отсутствием бортов и настила пола.
|
Для автомобильных полуприцепов предназначены платформы типа «кенгуру», которые подобно колодцеобразным транспортерам в средней части имеют «карман-сумку» для размещения в нем ходовой части полуприцепа. Это позволяет понизить общий центр тяжести вагона и придать большую устойчивость грузу при перевозках. Длина таких вагонов должна согласовываться с размерами полуприцепов; при этом на вагоне должно размещаться не более двух полуприцепов.
Обычно платформенные вагоны имеют одну погрузочную платформу 10 (табл. 9.6, рис. 9.16). Однако при перевозках легких, но объемных грузов встает проблема более полного использования грузоподъемности вагона. Так, при перевозках легковых автомобилей используются специализированные двухэтажные платформы (рис. 9.20), а для перевозок длинномерных грузов предлагаются универсальные сочлененные вагоны из нескольких платформ.
|
|
За платформенными вагонами, предназначенными для перевозок грузов в универсальных 20 футовых контейнерах, мы видим большое будущее (об этом будем говорить позднее).
9.4.5. Изотермические вагоны
Под термином «изотермический» (греч. isos равный, одинаковый, подобный + греч. thermē жар, тепло – поддерживающих постоянную температуру) подразумевается большой класс специальных вагонов для перевозок, в первую очередь, грузов при определенной заданной температуре. Тем не менее, когда говорят об изотермических вагонах, то обычно подразумевают перевозку скоропортящейся продукции. Для ее сохранения нужно исключить микробиологическую порчу. Этого проще всего достигнуть за счет использования низких температур, при которых нет размножения микроорганизмов. Его не наблюдается, если использовать естественное охлаждение смесью водного льда с солями NaCl, МgCl2, СaCl2.
Приоритет в создании изотермических вагонов принадлежит России. Первые изотермические вагоны-ледники появились в России в 1862 году. Кузова ледников имели теплоизоляцию, а для охлаждения использовался водный лед [9.1].
Затем, позднее нашло применение охлаждением за счет отбора тепла при кипении низкотемпературных веществ. Это достигалось механическим способом в холодильниках. В 1868 году американец Уильям Дэвис (1812-1868) получил патент на железнодорожный вагон с морозильной установкой. С этого времени началось использование механического охлаждения при перевозках грузов – началась эра рефрижераторных (франц. refrigerateur охлаждать – часть холодильного устройства, где происходит испарение жидкости и получается низкая температура; так по имени лишь одной, но важной составляющей холодильную машину сначала стали называть по-новому, а затем это название перекинулось и на специальный железнодорожный подвижной состав) вагонов. В нашей стране расцвет использования механического охлаждения пришелся на середину 60-х годов ХХ века. Наряду с механическим охлаждением, на железнодорожном транспорте используются также все известные виды получения низких температур [9.10].
Изотермические вагоны (их сейчас около 6 тыс. шт.) классифицируем по следующим признакам (см. табл.9.7, рис. 9.21):
- разновидности: термосы, ледники, рефрижераторы, отапливаемые и специальные вагоны;
- термосы: с обычной и усиленной теплоизоляцией;
- ледники: классов А. В и С;
- рефрижераторы: с регулируемой (классы А. В и С) и постоянной (классы D, E и F) температурой;
- отапливаемые вагоны: категорий А и В;
- по создаваемому холодильному эффекту за счет: фазовых переходов, расширения газов и паров; эффекта Пельтье; сорбции и десорбции; магнитного охлаждения и других способов;
- составности использования: автономные вагоны, секции, поезда и контейнеры.
По международной классификации [10], изотермические вагоны относятся к категории изотермических транспортных средств (ИТС) и представляют собой тип железнодорожного подвижного состава, предназначенный для качественной перевозки грузов при определенной температуре. Это:
- термосы 1 (табл. 9.7, рис. 9.21, 9.22) – ИТС без приборов охлаждения и отопления, у которых теплообмен груза с окружающей средой ограничивается только теплоизоляцией грузового помещения. Термосы бывают с обычной 6 (коэффициент теплопередачи ограждения около 0,6 Вт/(м2×К) и усиленной 7 (коэффициент теплопередачи ограждения менее 0,29 Вт/(м2×К) теплоизоляцией (табл.9.7).
Вагоны-термосы (греч. thermos теплый, горячий – специальный сосуд, предназначенный для хранения содержимого при постоянной температуре), как и вообще термосы поддерживают внутри состояние содержимого в определенных пределах изменения (от 15 до 40 0С) температуры за счет теплоизоляции от окружающей среды. Пределы, в которых происходит изменение температуры внутри термоса,
Рис. 9. 21. Изотермические вагоны (слева-напрво и сверху-вниз): вагоны-ледники с пристенными и потолочными «карманами» охлаждения; автономные: рефрижераторные вагон и контейнер, вагон-термос; рефрижераторные секции и поезда.
Табл. 9.7. Изотермические вагоны
| пп | Показатель классификации | В а р и а н т ы |
| Разновидности Термосы Ледники Рефрижераторы: - с регулируемой t 0С - с постоянной t 0С Холодильный эффект от Отапливаемый вагон Отопление Составность использования Основные части вагона | 1) Термосы 2) Ледники 3) Рефрижераторы 4) Отапливаемый вагон 6) С обычной изоляцией 7) С усиленной изоляцией 8) Категория А(менее 7оС)9) Категория В(менее -10 оС) 10) Категория С(менее -20 ОС) 11) Категория А (от 12 до 0 оС) 12) Категория В (от 12 до -10ОС) 13) Категория С(от 12 до -20 оС) 14) Категории D (около 2 ОС) 15) Категории Е(около -10 оС) 16) Категории F(около -20 оС) 17) Фазовых 18) Расширения газов 19) Эффекта Пельтье 20)Сорбции- 21) Магниного 22) Других методов превращений и паров десорбции охлаждения 23) Категории А(при наружной температуре -10 оС) 24) Категории В(при наружной температуре -20 оС) 25) Электрическое отопление 26) Печное отопление 27) Автономные вагоны 28) Секции 29) Поезда 30) Контейнеры 31) Основные вагонные части 32) Специфические изотермические части | |
| Исполнение | ||
| Примечание: ИТС –изотермическое транспортное средство |
Рис. 9. 22. Схематическое изображение классификационных признаков табл. 9.7.
должны соответствовать температурному диапазону хранения груза. История появления вагонов-термосов на наших железных дорогах связана с эксплуатацией автономных рефрижераторных вагонов, АРВ. По мере их использования АРВ выходили из строя по причинам, связанным, прежде всего с кражами дефицитных и дорогостоящих элементов холодильных машин из-за их недостаточной защиты вагонов от злоумышленников. Дальнейшая эксплуатация АРВ зависела от затрат на восполнение комплектности вагонов. Порой их не хватало. Для недопущений простоя таких вагонов появилось предложение об их использовании как термосов. Полученный опыт эксплуатации таких термосов послужил даже заказу в Германии партии специальных вагонов-термосов. Однако дальнейшего распространения вагоны-термосы у нас не получили.
Опыт применения термосов накоплен в мире большой: в домашнем, в сельском хозяйстве, промышленности и т.д. Так, Греция для экспортирования клубники использует термосы с предварительной заморозкой ее в «сухом льде» [9.11]. Они добились того, что без размораживания клубнику удается сохранить в течение не менее 50 дней при любой внешней температуре, т.е. предложить ее практически всему миру. Как оказалось, дальность, и длительность перевозок определяются глубиной заморозки, надежностью теплоизоляции и хорошей герметизацией термоса.
Ледники 2 (табл. 9.7, рис. 9.21, 9.22) – ИТС, в которых при помощи источников холода (за исключением холодильных машин) внутри пустого грузового помещения при наружной температуре +30 0С можно поддерживать меньшую температуру: ледники категории А, (8) – до 7 0С, категории В, (9) – до минус 10 0С и категории С, (10 табл. 8. 7)– до минус 20 0С.
Хотя этот тип подвижного состава в нашей стране не выпускается с 1965 года и не используется в настоящее время, трудно согласиться с его подобной участью. За ледники «голосуют» особые климатические условия нашей страны, бесплатный природный источник энергии – холод, неисчерпаемые его ресурсы (почти 9 месяцев в году) и умение нашего народа рационально обращаться с ним. Мы верим, что ледники в нашей стране возродятся, и благодаря ним, стоимость перевозок, а, следовательно, и стоимость перевозимых в них продуктов может быть значительно понижена. Простота конструкции, надежность «холодильной машины» и небольшая начальная стоимость будут тому надежной порукой.
Все выше сказанное относится к ледникам с льдосоляной системой охлаждения 19 (табл.9.7), в которых за счет таяния механической смеси водного и различных солей можно понижать температуру до -21,2 оС при использовании 22,4% NaCl; до -33,6 оС при использовании 20% MgCl2 и до -55 оС, если в водном льде будет находиться 29,9% CaCl2.
На зарубежных железных дорогах используется в ледниках сухой лед – твердая углекислота. Такие ледники называют зероторами (фр. zero – нулевое очко, нуль). Внутри грузового помещения в них можно получать температуру при сублимации (возгонке) сухого льда до -78 оС, а при использовании его в смеси с серной кислотой – до -82 оС. Однако экономика использования таких ледников уже совершенно другая: технология получения сухого льда пока еще достаточно дорога и широкое использование таких вагонов, как видно, - не близкая перспектива.
Рефрижераторы (‹лат. refrigerateur охлаждать – часть холодильного устройства -испаритель, где происходит испарение жидкости и получается низкая температура) 3 (табл. 9.7, рис. 9.21, 9.22) – ИТС, в которых при помощи холодильной машины можно понижать температуру внутри пустого грузового помещения и поддерживать ее в дальнейшем на постоянном уровне при средней наружной температуре +30 оС. При этом различают рефрижераторы: с регулируемой внутренней температурой - А (+12 …0 оС), В (+12 … -10 оС), С (+12 … -20 оС)и с постоянным уровнем температуры - D (t ≤ +2 оС), E (t ≥ -10 оС), F (t ≥ -20 оС).(Отметим здесь следующую трансформацию. Как известно, в холодильной машине среди прочих есть две части: морозильник – испаритель и холодильная камера. Название первой, - «рефрижератор» постепенно перешло на обозначение всей холодильной машины).
В настоящее время относительное разнообразие рефрижераторного подвижного состава (РПС) на наших железных дорогах свелось к использованию автономных рефрижераторных вагонов (АРВ) вагоностроительного завода Дессау (ГДР-ФРГ), пятивагонных рефрижераторных секций производства Брянского машиностроительного завода (5БМЗ) и ГДР (ZB5). Они воплотили в себе наиболее перспективные и эффективные технологии в холодильном транспортном машиностроении и сохраняют неизменными характеристики подвижного состава на достаточно длинном временном промежутке.
Рис. 9.23. Схема автономного рефрижераторного вагона
Автономный рефрижераторный вагон (АРВ) относится к универсальному типу подвижного состава, предназначенному для перевозок скоропортящихся грузов между станциями с объемом погрузки-выгрузки до 3000 тонн в год на специально выделенных маршрутах без сопровождения человеком.
АРВ (рис. 9.23) оборудованы двумя энергохолодильными установками, которые размещаются в торцевых отсеках вагона.
Каждая такая установка состоит из дизель-генератора, холодильной машины с приборами отопления и системы автоматического управления ее работой. Один из дизель-генераторных агрегатов работает в постоянном режиме, другой – автоматически включается в работу по мере необходимости.
Холодильная установка блочная, съемная. Все ее элементы смонтированы на одной раме.
Кузов вагона выполнен цельнонесущим, имеет подкрепленную цельнометаллическую наружную оболочку толщиной до 2,5 мм, теплоизоляцию из пенополистирола толщиной до 300 мм и внутреннюю гигиеническую оболочку из алюминия толщиной до 2 мм. За счет вспененных материалов теплоизоляции вся конструкция кузова объединяется в одно целое, в единую трехслойную оболочку, называемую «сэндвич». Это значительно повышает несущую способность конструкции.
На боковых стенах вагона имеются шиберные двери прислонного типа.
Равномерность распределения температур по объему грузового помещения достигается специальной системой циркуляции. Для сбора и удаления конденсата из вагона в углах грузового помещения установлены спускные трубы с гидравлическими затворами; снаружи - они закрыты специальными крышками.
При перевозках грузов температура в вагоне может поддерживаться автоматически в пределах от +14 до – 20 оС при температуре наружного воздуха от минус 45 до +40 оС.
Охлаждение свежих овощей и плодов происходит в таком вагоне не более чем за 60 часов.
Пятивагонная рефрижераторная секция БМЗ, 5 БМЗ, (рис.9.24) состоит из четырех грузовых и одного служебного вагонов. Она предназначена для перевозок разнообразных скоропортящихся грузов в пределах от +12 до – 20 оС при температуре наружного воздуха от -45 до +36,6 оС между станциями с объемом погрузки-выгрузки до 8000 тонн в год.
Конструктивные особенности кузова 5БМЗ принципиально не отличаются от кузова АРВ. Основные отличия заключены в компоновке внутреннего оборудования грузового вагона.
Грузовой вагон секции 5 БМЗ имеет одно машинное отделение, в котором помещаются один над другим два компрессорно-конденсаторных агрегата и пускорегулирующая аппаратура. Испарители обеих холодильных машин выведены в грузовое помещение с одной стороны вагона и объединены в общий воздухоохладитель, над которым размещены электрические печи обогрева грузового помещения, а печи для снятия «снеговой шубы» - под ним. Температурный режим в вагоне может регулироваться автоматически и вручную дистанционно из служебного вагона.
В служебном вагоне установлено две дизель-генераторные установки мощностью по 75 кВт каждая. Они обслуживаются двумя механиками, для работы и отдыха которых выделены специальные зоны.
|
 |
В топливных танках помещается до 7,5 тонн топлива в расчете на работу дизель-генераторных установок в течение восьми суток.
Пятивагонная рефрижераторная секция ZB 5 по схеме состава аналогична секции БМЗ. Имеет подобный ей служебный вагон (исключение: в вагоне есть вспомогательный дизель-генераторный агрегат мощностью около 15 кВт). Все грузовые вагоны по конструкции, теплотехническим характеристикам и холодильному оборудованию унифицированы с АРВ (исключение: в машинном отделении нет дизель-генераторных установок).
Регулирование температурного режима перевозки может осуществляться автоматически и вручную.
Как видно, охлаждающий эффект можно получить естественно (за счет теплообмена с окружающей средой) и искусственно (за счет использования холодильной машины) [9.10].
Колебания температуры в природных условиях создают возможность сохранения или аккумуляции естественного холода. Наиболее распространенным методом, сохраняющим естественный холод, является водный лед. Его охлаждающий эффект при плавлении составляет 335 кДж/кг.
В практических условиях для передачи холода применяют специальные устройства, работа которых осуществляется при дополнительной затрате энергии. Современная холодильная техника умеренно низких температур работает в диапазоне от близких к окружающей среде и ниже, до 273 0К. Для получения низких температур на железнодорожном транспорте используют фазовые переходы 17 (табл. 9.7) при плавлении солевых растворов в ледниках, расширение газов и паров 18 в рефрижераторах, полупроводниковый эффект Пельтье 19 в малых холодильных установках пассажирских вагонов, сорбционно-десорбционные явления 20. Магнитное охлаждение 21, эффект растворения 3Не в 4Не, кристаллизация 3Не и другие специальные методы 22 получения низких температурна железнодорожном подвижном составе пока не применяются.
Отапливаемые транспортные средства – это ИТС, в которых при помощи отопительной установки можно повышать температуру внутри пустого грузового помещения до +12 0С и выдерживать ее не менее 12 часов при минусовой окружающей температуре. В зависимости от этого, различают ИТС категории А (23) работающей при окружающей температуре до минус 10 0С и категории В (24) (табл. 9.7) - притемпературедоминус 20 0С.
Отопление в изотермических вагонах нечастое явление, так как не так много продуктов, требующих при перевозках положительных температур. Поэтому большого разнообразия в использовании отопительных приборов пока не наблюдается. Чаще всего используется в энергонесущих, рефрижераторных вагонах электрическое отопление 25 (табл. 9.7), а в ледниках – местное, печное 26 или же используется биологическое от тепловыделений перевозимых продуктов. Для перевозок в температурном диапазоне от +20 до -25 0С небольших партий груза имеется возможность использовать реверсивные кондиционеры с воздушным отоплением/охлаждением.
О составности использования мы уже говорили (см. табл. 2.1). Контейнеры – рассмотрим ниже.
Изотермические вагоны имеют:
- ходовые части, которые предназначены не только для направления движения, но и для создания необходимого уровня плавности хода в кузове вагона для обеспечения сохранности грузов;
- кузов с теплоизоляцией, в котором размещается груз и обеспечивается его сохранность;
- холодильное оборудование, которое обеспечивает создание внутри кузова температуры, необходимые для перевозок грузов;
- системы отопления для создания внутри грузового помещения в требуемых случаях температуры до +12 0С;
- энергосиловое оборудование для выработки энергии, питающей приборы и оборудование вагона;
- систему циркуляции для обеспечения равномерного распределения температур в грузовом помещении (колебания не более ±1,5 0С по всему объему);
- систему вентиляции для создания воздухообмена в грузовом помещении при перевозках «живых» грузов;
- систему контроля и автоматики для обеспечения работы оборудования в автоматическом режиме.
В настоящее время в эксплуатации находится около 6 тыс. изотермических вагонов, состоящих, в основном, в составе пяти вагонных рефрижераторных секций. Если следовать международной классификации ИТС, то у нас используются рефрижераторы с регулируемым уровнем температуры категорий В и С.
9.5. Специализированные грузовые вагоны
Первые грузовые вагоны были универсальными. Для грузов, боящихся атмосферных осадков, предназначались крытые вагоны, для других грузов - платформы. Однако быстро выявились преимущества вагонов, специализированных для перевозки отдельных грузов. Процесс насыщения вагонного парка специализированным подвижным составом продолжается в течение всего периода существования железных дорог. Эта тенденция сохранится и в перспективе. Специализированный вагон позволяет вместить больше груза. Например, для перевозки автомобилей созданы двухъярусные платформы, вмещающие значительно больше автомобилей, чем обычный вагон. Для легких, но объемных грузов созданы вагоны с увеличенным объемом кузовов. Например, объем котла цистерны для перевозки бензина намного больше, чем цистерны для перевозки сырой нефти.
Другое важное преимущество специализированных вагонов - дополнительные удобства для эффективного выполнения погрузо-разгрузочных и транспортных работ с грузами. Например, саморазгружающиеся вагоны для перевозки угля с открывающимися боковыми стенками кузова позволяют разгрузить 60 -70 т угля примерно за 1 мин.
Специализированные вагоны обеспечивают большую сохранность грузов. Для ценных хрупких грузов, которые боятся резких ударов, созданы вагоны с мощными амортизирующими устройствами (например, подвижные хребтовые балки), которые гасят удары, неизбежно возникающие при движении поезда и маневровых передвижениях на станциях.
Несмотря на дополнительные порожние пробеги специализированных вагонов, эти и ряд других преимуществ обеспечивают их эффективную эксплуатацию.
Для перевозки угля и других сыпучих грузов в 50-х годах прошлого века начали строить полувагоны, представляющие собой платформы с наращенными бортами и торцовыми стенками. Позднее для сыпучих грузов стали использовать вагоны-хопперы и думпкары с опрокидывающимися кузовами, а также специальные полувагоны, приспособленные для выгрузки на вагонно- опрокидывателях.
Большое число специализированных вагонов было создано для наливных грузов, поскольку число видов таких грузов постоянно росло. Сначала это была сырая нефть, потом прибавились многочисленные продукты ее переработки, различные химические грузы. В специализированных цистернах перевозится много пищевых продуктов - молоко, живая рыба, растительное масло, спирт.
Можно назвать более 100 типов специализированных вагонов. Это, например, крытые вагоны для перевозки живности, полувагоны для горячих окатышей, вагоны для перевозки контейнеров, рефрижераторные (в том числе и вагоны-термосы), вагоны для перевозки сажи, длинномерных рельсов, леса, цистерны для вязких жидкостей с обогревательными устройствами и т. д.