Разработка и внедрение нового типажа вагонов-цистерн для повышения эффективности перевозки нефтепродуктов
Разработка и внедрение нового типажа вагонов-цистерн для повышения эффективности перевозки нефтепродуктов
Специфика перевозок наливных грузов железнодорожным транспортом, в том числе и нефтепродуктов, предъявляет особые требования к вагонам- цистернам. Во-первых, это неуклонное соблюдение предписаний органов государственного надзора для обеспечения безопасной эксплуатации вагонов- цистерн, а во-вторых, повышение экономической эффективности перевозок в условиях постоянной конкуренции между операторскими компаниями.
Таким образом, все более актуальной становится задача улучшения технико-экономических параметров и потребительских свойств вагонов-цистерн, перевозящих нефтепродукты, при безусловном выполнении действующих требований безопасности при транспортировке опасных грузов.
Одним из путей решения данного вопроса является расширение парка специализированных вагонов. Разработка новых видов данного подвижного состава должна сопровождаться созданием новых типоразмерных рядов цистерн, отличающихся диаметром котла и длиной. Это становится возможным при выборе рационального сочетания таких параметров, как максимальная грузоподъемность, объем котла, длина вагона по осям сцепления, и коэффициент тары (отношение массы нетто вагона к массе брутто).
Повышение безопасности эксплуатации вагонов-цистерн при перевозке нефтепродуктов требует также соблюдения таких условий, как обеспечение надежности и прочностных характеристик отдельных узлов и вагона в целом, выполнение экологических требований, а также обеспечение безопасности обслуживающего персонала при эксплуатации и ремонте и др.
Используемые в настоящее время для транспортировки нефтепродуктов цистерны являются универсальными и перевозят широкую номенклатуру грузов, плотности которых (а соответственно и масса груза) отличаются на 10- 23%. Кроме того, принятая в СССР унификация параметров привела к тому, что большинство вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов имеют одинаковую длину по осям сцепления, равную 12020 мм, что не позволяет в полной мере реализовать максимальную грузоподъемность [5, 6].
Типоразмерные ряды для разработки данных вагонов-цистерн создавались при участии МИИТа, ВНИИВа, «Азовмаша» [3], однако в настоящее время произошло изменение номенклатуры перевозимых грузов. Помимо этого в условиях рыночной экономики принципиально изменился подход к экономическому аспекту транспортировки нефтепродуктов и сформировался новый комплекс требований, предъявляемых к вагонам. Специалистами Инженерного центра Объединения вагоностроителей был выполнен комплекс исследований по разработке нового типажа вагонов-цистерн, обеспечивающих эффективность и конкурентоспособность перевозок. При этом решались следующие задачи:
- определение номенклатуры перевозимых грузов;
- формирование номенклатурных групп грузов;
- проведение обзора и анализа существующих и перспективных моделей вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов;
- разработка модельного ряда и технико-экономических параметров новых вагонов цистерн;
- выполнение технико-экономического обоснования типажа вагонов- цистерн.
На первом этапе работы был проведен анализ структуры и объемов транспортировки грузов операторских компаний, перевозящих нефтепродукты. Исследование показало, что в каждой компании сложилась оригинальная номенклатура грузов, устойчиво сохраняющаяся в течение последних пяти лет (рис. 1). Это объясняется следующими двумя факторами. Во-первых, тем, что значительная часть перевозчиков образовалась на базе железнодорожных подразделений нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий. А во-вторых, сложившиеся транспортные связи от поставок сырья до вывоза готовой продукции требуют конкретных типоразмеров вагонов-цистерн, а также специальной подготовки и аттестации кадров, наличия необходимых разрешений и лицензий.
Рис.1. Номенклатура перевозимых нефтепродуктов
На втором этапе при формировании номенклатурных групп производился анализ показателей и свойств грузов, а также их совместимости [1,4], параметров и конструкции вагонов-цистерн [2].
В результате была разработана таблица совместимости (табл. 1) перевозимых грузов в соответствии с ГОСТ 1510-84 и проведено их разделение по плотности:
- группа 1 - грузы плотностью от 0,7 до 0,8 г/см3 при 20° С, светлые нефтепродукты и бензины;
-группа 2 - грузы плотностью от 0,8 до 0,96 г/см3 при 20° С, вязкие нефтепродукты.
В завершение второго этапа на основании таблицы совместимости и разделения грузов были определены окончательные номенклатурные группы:
- группа 1: топливо для реактивных двигателей, бензин стабильный газовый, уайт-спирит и бензины автомобильные;
- группа 1 А: стабильный газовый конденсат;
- группа 2А: судовое маловязкое топливо;
- группа 2: остальные грузы.
Таблица 1
Совместимость перевозимых грузов
Проведенный на третьем этапе обзор параметров вагонов-цистерн, используемых для перевозки нефтепродуктов (рис. 2), показал, что для номенклатурных групп 1, 1А, 2А наиболее перспективным вариантом из существующего парка являются вагоны-цистерны модели 15-1547 и 15-1443, для номенклатурной группы 2 - вагоны-цистерны модели 15-740 и 15-150.
Рис.2. Удельная грузоподъемность вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов в зависимости от модели вагона
На четвертом этапе разработаны предложения по модельному ряду новых вагонов-цистерн. Для улучшения технико-экономических показателей и полного использования допускаемой нагрузки на ось было рекомендовано внедрение групповой специализации вагонов-цистерн для перевозки грузов групп 1 и 2.
Каждый вагон-цистерна, предназначенный для перевозки основной группы грузов (1, 2), может изготавливаться для номенклатурных групп (1А, 2А). Они не совместимы с основной группой грузов, но имеют схожие характеристики. Единственным отличием для вагонов станут трафареты, соответствующие виду перевозимого груза.
Повышению эффективности перевозок способствует также внедрение современных технологий контроля налива на основе организации повагонного взвешивания (налив на весах), использования поплавковых или бесконтактных (емкостных) уровнемеров. Этот путь позволит повысить эффективность перевозок дополнительно на 10-13% за счет рационального наполнения вагона в зависимости от температуры и вида груза. Дифференцированный налив широко применяется в мировой практике перевозок грузов по железным дорогам наливом в вагонах и контейнерах-цистернах. Предварительная оценка показала, что установка современных электронных бесконтактных уровнемеров окупается за 2 года эксплуатации вагона [2].
В ходе работы выбраны наиболее рациональные технико-экономические параметры новых вагонов-цистерн (табл. 2), которые позволили определить экономию затрат в процессе эксплуатации новых вагонов-цистерн по сравнению с вагонами-аналогами при перевозке четырех групп грузов. Расчет выполнен для двух вариантов конструктивного исполнения новых вагонов-цистерн (рамное и безрамное) при фиксированном (А) и дифференцированном (В) способах налива груза (рис. 3).
Таблица 2
Параметры перспективных вагонов-цистерн
Рис.З. Экономический эффект использования двух вариантов исполнения новых вагонов-цистерн для грузов группы 1
По результатам расчетного анализа определен оптимальный вариант нового вагона-цистерны, обеспечивающий максимальный экономический эффект. Им является цистерна безрамного исполнения с дифференцированным способом налива груза. Сокращение затрат за срок службы составит не менее 0,5 млн рублей на одну цистерну. Применение дифференцированного способа налива груза позволит увеличить экономический эффект на 8-12%. Использование безрамного варианта исполнения конструкции нового вагона-цистерны повысит эффективность на 10-13%.
В результате проведенных исследований сформированы номенклатурные группы грузов, установлены вагоны-аналоги для каждой группы и предложен типаж новых вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов, обеспечивающих существенное повышение экономической эффективности эксплуатации по сравнению с аналогами.
Совместно с заводом «Рузхиммаш» созданы вагоны рамной конструкции для перевозки светлых и вязких нефтепродуктов, отвечающие современным технико-экономическим требованиям и требованиям безопасности перевозок (рис. 4).
В настоящее время опытная партия новых вагонов моделей 15-1219 и 15-1221 в количестве 100 единиц заканчивает годовой цикл эксплуатационных испытаний.
Рис.4. Вагоны-цистерны производства завода «Рузхиммаш»: а) модель 15-1219 для перевозки легкой нефти; б) модель 15-1221 для перевозки авиационного топлива
Литература
1. ГОСТ 1510-84. Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение. - Взамен ГОСТ 1510-76; введ. 1986-01-01. -М. : Изд-во стандартов, 1986. - 33 с.
2. Вагоны пассажирские и грузовые колеи 1520 мм: отраслевой каталог. - М.: Желдориздат, 2004. - 192 с.: ил.
3. Пояснительная записка к Типажу перспективного подвижного состава. Раздел 4. Грузовые вагоны. - М.: ФГУП «ВНИИЖТ МПС РФ», 2002 г. - 60 с.
4. Правила перевозки железнодорожным транспортом грузов наливом в ва¬гонах-цистернах и вагонах бункерного типа для перевозки нефтебитума. Утв. Приказом МПС России № 25 от 18 июня 2003 г.
5. Предпроектные исследования по разработке типажа новых вагонов-цистерн для перевозки широкой гаммы нефтепродуктов для перевозки на маршрутах НК «ЮКОС»: отчет о НИР (заключ.) / Инженерный Центр Объединения вагоностроителей; рук. Соколов А.М. - СПб., 2002. - 89 с.
6. Разработка типажа и программы внедрения новых вагонов для транспортных компании России. Часть 1. Сбор и анализ информации о парке вагонов, маршрутах перевозки и номенклатуре грузов транспортных компаний России. Анализ технологий перевалки грузов, эффективности использования существующего парка и разработка путей повышения его эффективности: отчет о НИР (промежуточ.) / Инженерный центр Объединения вагоностроителей; рук. Соколов А.М. - СПб, 2005. - 266 с.
