К скоропортящимся грузам относятся продукты, которые при перевозке и хранении требуют защиты от воздействия на них высоких или низких температур и влажности наружного воздуха. По железным дорогам перевозят в основном следующие скоропортящиеся грузы: мясопродукты, рыбопродукты, плодоовощи свежие и картофель, масло животное и пищевые жиры, молочные продукты, консервы, фрукты, фруктовые соки, пиво, минеральные воды и др.

Основной задачей хранения и перевозки скоропортящихся грузов является обеспечение сохранности груза, что достигается соблюдением условий, при которых продукты не подвергались бы вредному воздействию физико-химических и биологических факторов. На сохранность скоропортящихся грузов оказывают большое влияние следующие факторы:

качество, состояние и подготовка продукта к хранению или перевозке, его тара и упаковка;

температура, влажность, циркуляция и вентиляция воздуха помещения, где хранится или перевозится продукт, а также чистота воздуха в камерах и вагонах;

санитарное состояние камер и вагонов, способы размещения в них продуктов и длительность перевозки.

Скоропортящиеся грузы перевозят по плану, разрабатываемому с учетом удовлетворения потребностей в перевозках продуктов питания, эффективного использования технических средств. Перевозки планируют по следующей номенклатуре:

мясо, молоко и молочные продукты;

рыба;

картофель, овощи и фрукты.

Основными условиями правильной организации перевозок скоропортящихся грузов, обеспечивающими доставку их в пункты назначения в установленные сроки и в полной сохранности, являются:

подготовка груза к перевозке отправителем полностью в соответствии с ППГ;

предъявления к перевозке только доброкачественных грузов в стандартной таре и упаковке;

выбор, подготовка и подача под погрузку исправных вагонов;

погрузка и укладка груза в вагоне в соответствии с ППГ;

отгрузка скоропортящихся грузов маршрутами и укрупненными группами вагонов;

ускоренное продвижение поездов и надлежащее обслуживание вагонов в пути.

Еще одной особенностью перевозок скоропортящихся грузов является резко выраженный сезонный характер предъявления их к перевозке.

В курсовой работе необходимо организовать перевозку скоропортящихся грузов, а именно выбрать способы их перевозки, рассчитать потребное количество подвижного состава, произвести теплотехнический расчет РПС, определить пункты экипировки РПС и осветить вопросы обслуживания и эксплуатации РПС

1 СПОСОБЫ ПЕРЕВОЗКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ

При подготовке и организации перевозок скоропортящихся грузов необходимо учитывать климатические условия района погрузки и предполагаемого направления перевозки. В зависимости от периода года (и направления перевозки) выбирается способ перевозки, порядок оборудования подвижного состава, допускаемое время перевозки и др.

По термической обработке скоропортящиеся грузы разделяются на мороженые, подмороженные, охлажденные и термически необработанные; в зависимости от этого, а также календарного периода года их перевозят с охлаждением (без вентилирования), без охлаждения (с вентилированием или без), с утеплением или отоплением вагонов.

При приеме к перевозке отдельных видов скоропортящихся грузов и обслуживания их в пути следования необходимо учитывать ряд специфических особенностей в части подготовки к перевозке, осмотра груза и проверки его качества, соблюдения требований, предъявляемых к таре и упаковке, а также способов погрузки в вагоны.

1.1.1 Перевозка мяса мороженого

Погрузка в вагоны мяса и мясопродуктов разрешается после осмотра их ветеринарным врачом органа Госветнадзора.

О назначенном времени погрузки мяса и мясопродуктов грузоотправитель уведомляет местный орган Госветнадзора не менее чем за 24 часа до подачи вагонов под погрузку.

Мясо и мясопродукты предъявляются грузоотправителем к перевозке только до той станции и в адрес того грузополучателя, которые указаны в ветеринарном свидетельстве. Изменение указанной в ветеринарном свидетельстве станции назначения и грузополучателя при погрузке (переадресовке) допускается только с согласия органа Госветнадзора.

Грузоотправитель обязан предъявлять к перевозке замороженное мясо, отвечающее следующим условиям:

- туши крупного рогатого скота и прочих крупных животных должны быть разделаны на продольные полутуши или четвертины; туши свиней - на продольные полутуши или целые туши без голов; баранина и мясо прочих мелких животных должны предъявляться к перевозке целыми тушами без голов;

- на тушах, полутушах и четвертинах не должно быть остатков внутренних органов, сгустков крови, бахромок, загрязнений, а также льда и снега. Туши, полутуши и четвертины не должны иметь повреждений поверхности, выхватов подкожного жира, кровоподтеков и побитостей. У замороженного мяса, выпускаемого для реализации, допускается наличие зачисток, выхватов подкожного жира на площади, не превышающей 15% поверхности.

Температура мяса говядины, баранины и козлятины в толще мышц у костей при погрузке в рефрижераторные вагоны и в рефрижераторные контейнеры должна быть не выше минус 8 ^oС, а мяса свинины - не выше минус 10 ^oС.

Замороженные мясные блоки должны быть завернуты в пергамент, под пергамент, целлофан или другие полимерные пленки, упакованы в ящики из гофрированного картона или специализированные изотермические картонные контейнеры, размещенные на стоечных или плоских поддонах.

Температура в толще блока при предъявлении к перевозке должна быть не выше: блоков из мяса на костях - минус 8 ^oС, блоков из жилованного мяса и субпродуктов мяса и птицы - минус 12 ^oС, блоков из мяса птицы механической обвалки и из мясной массы - минус 18 ^oС.

Отгружаемое на экспорт с перегрузкой на пограничных станциях замороженное мясо и мясные блоки предъявляются в упаковке и перевозятся в рефрижераторных вагонах и рефрижераторных контейнерах. Допускается отгрузка замороженного мяса в тушах и полутушах без упаковки. При этом грузоотправитель обязан застилать пол и стены вагона на высоту погрузки чистой бумагой и одновременно вкладывать в вагон не менее 8 кг бумаги для застилки пола и стен иностранных вагонов. Температура мяса на экспорт должна быть не выше минус 10 ^oС, а температура блоков от минус 12 до минус 18 ^oС в зависимости от вида продукции.

Замороженное мясо в тушах, полутушах и четвертинах, перевозимое без упаковки, укладывают в изотермические вагоны плотным штабелем с предварительной застилкой напольных решеток и стен на высоту погрузки бумагой с оставлением щелей между решетками и стенами вагона для циркуляции холодного воздуха.

Четвертины укладывают, начиная от торцевых стен вагона. В первом ярусе размещают передки шейными зарезами к торцевым стенам, а наружной поверхностью - к напольным решеткам, во втором ярусе - задки, в третьем - опять передки шейными зарезами в сторону междверного пространства и так далее. В междверном пространстве укладка производится от противопогрузочной двери шейными зарезами в сторону продольной оси вагона.

1.1.2 Перевозка мяса охлажденного

Охлажденное мясо принимается к перевозке с послеубойным сроком хранения не более 4 суток. При погрузке оно должно иметь температуру в толще мышц у костей от 0 до +4 ^oС, сухую поверхность и корочку подсыхания без следов плесени, ослизнения и увлажнения. Общий срок его накопления и перевозки в летний и зимний периоды года не должен превышать 12 суток, а в переходный период - 14 суток.

Перевозка обрезной свинины в охлажденном состоянии не допускается.

Мясо, охлажденное и остывшее перевозится в рефрижераторных вагонах в подвешенном состоянии на балках с крючьями так, чтобы туши, полутуши и четвертины не соприкасались между собой, с полом и со стенами вагона, правые половины полутуш и четвертин находились в одной стороне вагона от двери, а левые - в другой и их внутренние стороны были обращены к торцевой стене, на которой установлены приборы охлаждения. Четвертины говядины и туши баранины подвешивают в два яруса, нижний ярус подвешивают к верхнему на веревках. Полутуши или четвертины большого объема подвешивают на крючья в шахматном порядке. Охлажденную свинину, разрубленную на продольные полутуши, и мясо всех прочих животных в зависимости от объема мест подвешивают так же, как говядину и баранину.

1.1.3 Перевозка овощей свежих (картофель)

К изотермическому подвижному составу относятся специальные вагоны грузового парка, предназначенные для перевозки СПГ. На сети железных дорог страны эксплуатируются пяти-вагонные секции трех типов: ZA-5, ZB-5, БМЗ-5, а также автономные рефрижераторные вагоны (АРВ), вагоны-термосы и крытые.

Секция ZA-5 состоит из пяти вагонов с кузовом длиной 17 м, имеющими грузовое помещение и машинное отделение. Третий вагон имеет помещение дизель-электростанцию. Второй вагон - служебное помещение. Они соединены переходной площадкой с защитной гармоникой. Пятый вагон имеет тормозную площадку. Секция ZA-5 имеет грузоподъемность 178 т, погрузочный объем грузового помещения 318 м³, погрузочную площадь 145 м², температуру в грузовом помещении -15°с. Холодильное оборудование каждого вагона состоит из двух компрессионных установок. Производительность каждой из них обеспечивает 75% максимальной потребности в холоде и составляет при перевозке мороженого груза 5500 Вт, при охлаждении плодоовощей - 12800 Вт. Средний коэффициент теплоотдачи 0,35 Вт/(м²,°С). Служебное помещение рассчитано на три человека.

Секция ZB-5 состоит из четырех грузовых вагонов с кузовом длиной 21 м, имеющих два машинных отделения, и центрального вагона с дизель электростанцией и служебным помещением с кузовом длиной 17 м. Грузоподъемность секции 164 т, погрузочный объем грузового помещения 400 м³, погрузочная площадь 182 м², температура в грузовом помещении -20°с. Средний коэффициент теплопередачи с учетом старения 0,45 Вт/(м²,°С). Холодильная установка может работать с температурой испарения от -45° до +5°С при максимальной температуре наружного воздуха +50°С и конденсации +65°С.

Секция БМЗ-5 состоит из четырёх грузовых вагонов с кузовом длиной 21 м, имеющих одно машинное отделение и вагона с дизель электростанцией и служебным помещением, расположенного в середине секции, имеющего кузов длиной 16м. Дизельный вагон оборудован стоп-краном. Грузоподъемность секции 168 т, погрузочный объем 433 м, погрузочная площадь 180 м², температура в грузовом помещении -20°С. БМЗ предназначены для перевозки СПГ, требующих поддержания температуры в грузовом помещении от-20° до +12°С, а также для охлаждения свежих плодоовощей от +25° до +4°С в течение 60 часов.

Автономные рефрижераторные вагоны (АРВ) по конструкции кузова, ходовых частей, тормозного и сцепного оборудования, приборов отопления, охлаждения и вентилирования аналогичны грузовым вагонам секции ZB-5 и отличаются от них только тем, что машинные отделения имеют дизель генераторные установки. Вагон рассчитан на поддержание температуры в грузовом помещении от +14 до -18°С при температуре наружного воздуха от -45 до +40°С. Предусмотрена возможность автоматического или ручного управления работой холодильных машин. Температуры устанавливают в зависимости от условий перевозки конкретного груза с помощью специального переключателя, расположенного в машинном отделении. Мощность холодильного оборудования достаточна для охлаждения свежих плодоовощей в течение 60 часов. АРВ с кузовом 19 м имеет грузоподъемность 40 т, объем погрузочный 88 м³, погрузочную площадь 40 м², температура в грузовом помещении -18°С. В таком вагоне можно перевозить грузы в сопровождении бригады механиков, находящихся в служебном помещении в конце вагона.

Вагон-термос, предназначенный для перевозки термически обработанных грузов, не выделяющих тепла дыхания, может эксплуатироваться в диапазоне температур наружного воздуха от +50 до -50⁰С. допускаемый срок перевозки зависит от исходной температуры груза, а также от температуры наружного воздуха. Объем грузового помещения - 126 м³, тара вагона - 33,5 т, грузоподъемность - 60 т.

Стены, пол, двери вагона выполнены в конструкции «сендвич», а крыша облегченной стальной конструкции.

По диагонали пола грузового помещения вагона предусмотрены два устройства удаления промывочных вод с гидрозатворами. Напольные решетки выполнены из оцинкованных стальных конструкций.

В зависимости от рода груза, его термической подготовки и срока доставки производится выбор подвижного состава. Для перевозки скоропортящихся грузов предназначен парк изотермических вагонов. В зависимости от рода перевозимого груза все изотермические вагоны подразделяют на универсальные и специализированные. По способам охлаждения грузового помещения они подразделяются на рефрижераторные, вагоны-ледники и вагоны, имеющие только тепловую изоляцию.

Перед приемом груза к перевозке необходимо сравнить технологический , уставной и предельный сроки доставки.

Технологический срок доставки определяется сроком, в течение которого груз при выполнении условий, установленных Правилами перевозок, может находится в пути следования без понижения качества. На стадии планирования перевозок технологический срок доставки не учитывают.

Уставной срок доставки определяется по формуле:

, сут, (1.1)

где - тарифное расстояние между начальным и конечным пунктами; - маршрутная скорость следования “холодного поезда”; - дополнительное время на операции в пунктах прибытия и отправления.

По Тарифному руководству №4: км;

По ППГ: тк , то км/ч; - 2 суток на операции связанные с отправлением (1 сутки) и прибытием грузов (1 сутки) и 2 суток на пограничный, таможенный и ветеринарный контроль на станциях Локоть (Казахской ж/д) и Джамбул (Узбекской ж/д).

суток.

Предельный срок доставки определяется на основании Правил перевозок.

Скоропортящийся груз можно принять к перевозке при соблюдении условия

. (1.2)

Расчет по выбору подвижного состава сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Выбор подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов

Из таблицы следует, что нельзя перевозить мясо охлажденное, т.к. его возможный срок доставки меньше, чем срок перевозки. Следовательно, его можно исключить из дальнейших расчетов.

1.3 Определение парка подвижного состава

1.3.1 Расчет парка вагонов

Расчет ведется в соответствии с выбранным типом подвижного состава.

Потребное количество вагонов (секций) для перевозки каждого вида груза в год определяется

 , ваг (секц), (1.3)

где Р - процент груза от общего грузопотока; G_i - годовой грузопоток, т; V - погрузочный объем вагона (секции), м³; - погрузочный вес груза, т/м³.

Для мяса мороженного:

Из задания P=10%;тыс.т в год;

По технической характеристике подвижного состава: V_ZA5=318 м³;

Из ППГ: =0,28 т/м³, тогда

секций.

Результаты расчетов по остальным грузам сводим в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Расчет потребного количества подвижного состава

1.3.2 Определение числа “холодных поездов”

К числу специальных поездов для перевозки скоропортящихся грузов относятся:

ускоренные “холодные”, обращающиеся с унифицированной весовой нормой 1600 т на всем пути следования, отправляемые со станций формирования независимо от количества вагонов со скоропортящимися грузами;

“холодные” с весовой нормой, установленной с изменением веса по участкам в соответствии с графиком движения;

скорые грузовые, обращающиеся с унифицированной весовой нормой 1200 т;

рефрижераторные, назначаемые в обращение для маршрутной перевозки скоропортящихся грузов и, обычно, имеющие постоянный состав;

молочные, обращающиеся на участках, прилегающих к крупным административным и промышленным центрам.

Скорые поезда формируют из рефрижераторных вагонов, живорыбных вагонов. Они следуют от пункта формирования до пункта назначения без переработок и технологических остановок.

Ускоренные поезда формируются из рефрижераторных вагонов, специальных крытых вагонов для перевозки живности, крытых вагонов со СПГ, разных изотермических вагонов. До установленной весовой нормы дополняются другими вагонами, и имеют в пути следования технологические остановки.

Число “холодных поездов” определяется:

, поезд/год, (1.4)

где - объем перевозок, т/год; - вес подвижного состава, участвующего в перевозках, т/год; 1600 - унифицированная масса “холодного поезда”, т.

поездов/год,

Следовательно, для удовлетворения заданных объемов перевозок в графике движения поездов необходимо предусмотреть 3 нитки графика.

2.1 Расчет теплопритоков в рефрижераторный подвижной состав

Цель теплотехнического расчета - определить количество тепла, поступающего в грузовое помещение вагона при работе приборов охлаждения и теряемого при отоплении вагона, а также холодопроизводительность установки и мощность приборов отопления.

Теплотехнический расчет производится графоаналитическим методом, для чего строится график расхода холода, в котором на осях откладываются схема железнодорожного направления в масштабе 1 см: 50 км и количества тепла Q - 1 см: 100 кВт.

Расчет производится для перевозки яблок в АРВ.

2.1.1 Расчет температур наружного воздуха для промежуточных пунктов

Время хода по каждому участку между сортировочными станциями, обслуживающими РПС, определяется:

, час, (2.1)

где - расстояние между соседними станциями, км.

Время отправления с каждой станции определяется сложением времени отправления с предыдущей станции, времени хода между станциями и временем простоя на станции под экипировкой РПС (простой вагона без переработки - 1..3 ч, простой вагона с переработкой - 6..12 ч).

Время отправления из Ташкента: 1⁰⁰.

Ташкент - Джамбул: часов.

Время отправления из Джамбул: 1+24+6=7⁰⁰.

Джамбул - Чу: часов.

Время отправления из Чу: 7+13+2=22⁰⁰

Чу - Алма-Ата: часов.

Время отправления из Алма-Ата: 22+17+7=22⁰⁰.

Алма-Ата - Коксу: часа.

Время отправления из Коксу: 22+16+2=16⁰⁰.

Коксу - Актогай: часов.

Время отправления из Актогай: 16+16+8=16⁰⁰.

Актогай - Чарская: часов.

Время отправления из Чарская: 16+20+1=13⁰⁰.

Чарская - Локоть: часов.

Время отправления из Локоть: 13+13+10=12⁰⁰.

Локоть - Барнаул: часов.

Время отправления из Барнаул: 12+17+2=7⁰⁰

Барнаул - Новосибирск: часов.

Время прибытия в Новосибирск: 7+12=19⁰⁰.

Расчетные температурные параметры определяются по данным материалов метеостанций для 1 ч (ночная температура) и 13 ч (дневная температура). Эти параметры используются для построения расчетной диаграммы температурного режима, которая является неотъемлемой частью графоаналитического метода определения теплового баланса.

Для каждого из пунктов направления в соответствии со временем проследования определяется расчетная наружная температура

– с 1 часа до 13 часов включительно:

, (2.2)

– с 13 до 1 часа включительно:

, (2.3)

где - расчетные температуры в пунктах на 1 и 13 часов; _i - время, для которого производится расчет, ч.

Определение наружной температуры:

Джамбул:

Расчет температуры воздуха сведем в таблицу 2.1

Таблица 2.1

Расчет температуры наружного воздуха

2.1.2 Расчет количества тепла, поступившего в вагон за счет разницы с температурой наружного воздуха

Теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения через ограждение кузова

, Вт (2.4)

• где k₁, k₂ - коэффициент теплопередачи соответственно наружного ограждения и внутреннего контура машинного отделения, Вт/м^{2 0}С; F₁, F₂ - средняя площадь теплопередачи соответственно наружного ограждения и внутреннего контура машинного отделения, м²; ₁, ₂ - разница температур наружного воздуха и воздуха в грузовом помещении, воздуха в грузовом помещении и в машинном отделении, ⁰С; Т - время движения по участку, ч.

Из технической характеристики рефрижераторного подвижного состава:

F₁=67,5+107,2+59,3=234 м²;

F₂=19 м²;

₂=45-3=42⁰С;

k₁=k₂=0,35.

Ташкент - Джамбул:

=31-3=28⁰С;

кВт.

Расчеты сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха

2.1.3 Теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации и от неплотностей в дверях и люках

По рекомендации Н.В.Демьянкова: теплоприток от воздействия солнечной радиации Q₂ принимают равным 0,2Q₁, а тепло, поступающее через неплотности вагона Q₃ принимают равным 0,15 Q₁.

В сумме эти теплопритоки составляют 35% количества тепла, поступающего за счет разницы с наружной температурой:

. (2.5)

Для участка Ташкент - Джамбул:

77,2=27,0 кВт

Данные по остальным участкам приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3

Теплопритоки от солнечной радиации и через неплотности кузова вагона

2.1.4 Теплоприток при вентилировании вагона

Рабочая холодопроизводительность нетто компрессора определяется

, кВт. (2.10)

Для участка Ташкент - Джамбул:

кВт.

Остальные результаты расчетов приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Рабочая холодопроизводительность нетто компрессора

В качестве трудного участка принимается участок с наибольшей холодопроизводительностью нетто - Ташкент-Джамбул с кВт.

Рабочая холодопроизводительность брутто компрессора определяется только для трудного участка по формуле

, кВт, (2.11)

где - коэффициент, учитывающий непредвиденный теплоприток.

По рекомендации преподавателя =1,1, тогда

кВт.

Стандартная холодопроизводительность:

, кВт, (2.12)

где q - объемная производительность хладагента для стандартных и рабочих условий; - коэффициент подачи хладагента для номинальных и рабочих условий.

Стандартные условия:

t₀= -15⁰C, t_к=+30⁰C, t_п=+25⁰C, q=1339 кДж/кг, =0,72;

Рабочие условия:

t₀=-10⁰C, =32+5=37⁰C, t_к=37+3=40⁰C, t_п=32+2=34⁰C, q=1486 кДж/кг, =0,70,

тогда

кВт

- такое количество энергии должен вырабатывать компрессор.

Исходя из стандартной холодопроизводительности, по технической характеристике компрессоров выбираем компрессор типа ФУ-12. Его основные характеристики сведены в таблицу 2.8.

Таблица 2.8

Технические характеристики компрессора ФУ-12

2.3 Расчет теплообменных аппаратов