2. Выбор типа подвижного состава и расчет потребного количества вагонов и поездов

Подвижной состав необходимо выбирать исходя, прежде всего из обеспечения сохранности груза. В крытом вагоне можно перевозить поздний картофель, вино, напитки, консервы, минеральную воду, стойкие виды плодоовощей (лук, яблоки, груши осенние, зимние, виноград, морковь, свеклу, капусту), бахчевые, и некоторые другие грузы в летний период и переходный период без ограничения или на ограниченные сроки перевозки, в зависимости от наименования груза.

Колбасы сырокопченые, рыба вяленая и холодного копчения, плодоовощи, неохлажденные яйца перевозятся в крытых вагонах и вагонах-ледниках в летний и переходный периоды до наступления заморозков могут без охлаждения с непрерывной вентиляцией на всем пути следования. Плодоовощи и другие скоропортящиеся грузы, подморозка которых не допускается в переходные и зимний периоды допускается перевозка в изотермических вагонах без отопления.

Рефрижераторные вагоны следует использовать в первую очередь для перевозки низкотемпературных мороженых, охлажденных и наиболее ценных малостойких грузов на дальние расстояния. В них разрешается перевозить все скоропортящиеся грузы за исключение соленой рыбы и сельди в бочках, а также плодов, овощей и картофеля, не упакованных в тару.

Рефрижераторный подвижной состав следует использовать в первую очередь для перевозки наиболее ценных грузов (мороженных, охлажденной рыбы) составляющих 90% от общего годового грузопотока. В крытых вагонах перевозят 10% грузов (овощи, консервы). При этом следует учитывать распределение грузопотока по типам рефрижераторного подвижного состава: 60% - 5 вагонные секции; 25% - АРВ; 15% - остальные (12-ти вагонные секции и специализированные вагоны).

Пятивагонная секция Брянского машиностроительного завода (БМЗ) предназначена для перевозки скоропортящихся грузов, требующих поддержания температуры в грузовом помещении от –20 до +12оС при температуре наружного воздуха от +30 до –45оС, а также для охлаждения свежих плодоовощей от +25 до +4оС в течение 60 часов. Она состоит из четырех вагонов-холодильников и одного специального, размещенного в середине секции. Длина грузового вагона 21м. Наружная обшивка стен и крыши выполнена из стального гофрированного листа толщиной 2 мм; внутренняя обшивка – из алюминиевых листов толщиной 2 мм с вертикальными гофрами, а обшивка потолка – из древесноволокнистых плит толщиной 44 мм.

Данные о характеристике грузов и технико – эксплуатационной характеристике подвижного состава сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Выбор типа подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов

Наименова- ние груза	Режим перевозки			Возможный подвижной состав		Маршрутная скорость, км/сут		Срок доставки, сут				Рекомендованный вагон		Принятый вагон
	t, °С	вентилир	Технологич.					Предельный	уставный
1	2	3	4		5		6		7	8	9		10
Мясо моро-женое	от -9 до -12	нет	БМ3 АРВ-19		340		-		30	9	+ +		75% 25%
Рыба моро-женая	от -9 до -12	нет	БМ3 АРВ-19		340		-		30	9	+ +		25% 75%
Овощи све-жие	от +2 до +5	Да	АРВ-19 БМЗ		340		-		25	9	+ +		40% 60%
Масло животное	от +2 до +5	нет	ZB-5 БМ3		340		-		30	9	+ +		50% 50%
Яйца	от+2 до +5	нет	ZA-5 ZB-5		340		-		25	9	+ +		45% 55%
Молочные продукты	от +2 до +5	нет	ZA-5 ZB-5		340		-		25	9	+ +		50% 50%

Для определения маршрутной скорости необходимо определить тарифное расстояние Белгород- Екатеринбург.

Рисунок 2.1 – Схема для определения тарифного расстояния.

Белгород

Екатеринбургинбург

2333

Из таблицы норм суточного пробега по видам отправок при таком расстоянии маршрутная скорость равна 340 км/сут.

После определения маршрутной скорости находим уставный срок доставки по формуле 2.1.

, (2.1)

где - время на операции связанные с отправлением и прибытием грузов на станции, сут;

– тарифное расстояние, км;

– среднесуточная скорость, км/сут;

- время на дополнительные операции, сут.

После распределения груза по типам вагонов необходимо сделать расчет потребного количества вагонов и количества «холодильных» поездов в сутки для обеспечения перевозки заданного количества груза.

Найдем проценты грузов от общего грузопотока на заданном направлении:

1)Мясо мороженое:

P= ;

2)Рыба мороженая:

P= ;

3)Овощи свежие:

P= ;

4)Масло животное:

P= ;

5)Яйца:

P= ;

6)Молочные продукты:

P= ;

Количество вагонов для обеспечения погрузки определяется по формуле:

(2.2)

где P – процент данного груза от общего грузопотока на заданном направлении;

- годовой грузопоток скоропортящихся грузов на заданном направлении;

V – погрузочный объем вагонов, , берется из технико – эксплуатационной характеристики вагонов;

- погрузочная масса груза, т/ , берется из характеристики грузов.

1)Мясо мороженое:

2) Рыба мороженая:

3) Овощи свежие:

4) Масло животное:

5) Яйца:

6)Молочные продукты:

Результаты расчетов количества подвижного состава сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Расчет потребного количества подвижного состава

Наимено-вание груза	Кол-во груза, Тыс. т/год	Характеристика подвижного состава				Погрузочная масса, т/	Кол-во секц., вагонов	Тара вагон., тыс.т
		тип	Погрузочный объем,	% освоения	Тара, т
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Мясо морож.	114	БМЗ АРВ19	433 88	75 25	226 44	0,65	1520 499	68704 21956
Рыба морож.	85,5	БМЗ АРВ19	433 88	25 75	226 44	0,33	750 2209	33900 97196
Овощи свежие	85,5	АРВ19 БМЗ	88 433	40 60	44 226	0,34	1144 1745	50336 78874
Масло животное	57	ZB-5 БМЗ	400 433	50 50	237 226	0,54	660 610	31284 27572
Яйца	142,5	ZA-5 ZB-5	318 400	45 55	217 237	0,32	3155 3065	136927 145281
Молочные продукты	85,5	ZA-5 ZB-5	318 400	50 50	217 237	0.8	845 670	36673 31758
Всего	570000	-	-	-	-	-	-	760461

Количество поездов определяется по формуле

(2.3)

где - объем перевозок, тонн в год;

- масса подвижного состава, участвующего в перевозках, тонн /год;

- масса состава брутто, т

Определим количество поездов

3. Теплотехнический расчет и подбор холодильно – энергетического оборудования вагона

Теплотехнический расчет производится графоаналитическим методом. По оси абсцисс наносится в масштабе схема железнодорожного направления. По оси ординат, вверх от схемы направления, откладывается показатель Q, вниз – показатель t – расчетные температурные параметры железнодорожного направления, которые определяются на основании материалов метеостанций для 1 ч (ночная температура) и 13 ч (дневная температура). Эти параметры используются для построения расчетной диаграммы температурного режима, которая является неотъемлемой составной частью графоаналитического метода определения теплового баланса. Необходимо помнить, что изотермические вагоны за время груженого рейса находятся не только на участках в пути следования, но и простаивают на станциях, где не прекращается процесс теплообмена. Поэтому для отражения этих явлений на диаграмме время простоя на станциях добавляется к времени следования поезда по одному из участков.

Для каждой станции на соответствующих осях-ординатах, вниз от общей линии направления, откладываются в масштабе данные температурного режима на 1 ч – н1 13 ч н13 t t и (см. рис. 3.1). Затем найденные точки соединяются и образуются две (на 1 и 13 ч) кривые температур, которые используются для дальнейших расчетов.

Под основной линией направления компонуются некоторые подсобные рабочие графы.

1. Графа £ – наименование станций и расстояний (в км) между ними принимаются согласно схеме железных дорог.

2. Графа Т – время следования поездов между станциями и простоев на станциях.

3. Графа τi – время отправления с начальной станции и время проследования других станций.

4. Графа ti – расчетные температуры с учетом временных и пространственных факторов.

5. Графа Δt – данные о разности температур внутри вагона и наружного воздуха на участке.

Рисунок 3.1. График расхода холода

Определение расчетной наружной температуры

а) в период с 1 до 13 ч включительно:

, (3.1)

б) в период с 13 до 1 ч включительно:

, (3.2)

где - расчетная температура пунктов, для которых производится расчет.

- время, для которого производится расчет.

Понятно, что при следования по участку вагон находится какое-то время под воздействием температур одного пункта, а какое-то время – под воздействием температур другого пункта, ограничивающих этот участок.

Расчеты:

Белгород:

Рассказово:

Городище:

Уфа:

Бакал:

Карабаш:

Екатеринбург:

Теплотехнический расчет вагона производится отдельно для летнего и зимнего периодов. На его основании определяется количество энергии, поступающей в вагон, которую необходимо компенсировать соответственно холодильной машиной или нагревательными приборами. Согласно методикам общий теплоприток составляет, Вт

, (3.3)

где - теплоприток в грузовое помещение грузового вагона (или пассажирского вагона) через ограждение кузова;

, (3.4)

где - коэффициент теплопередачи ограждения кузова, Вт/( ), принимается на основе технической характеристики вагона;

- площадь ограждения кузова, находящаяся в контакте с наружным воздухом, определяется на основе геометрических размеров кузова;

, - температуры соответственно наружного воздуха, внутри вагона, в машинном отделении или в тамбуре пассажирского вагона, °С; эти температуры устанавливаются на основании справочных данных исходя из района эксплуатации вагона и температурных режимов перевозимого груза или пассажира. Температура в машинном отделении принимается +45 … + 50°С, в тамбуре пассажирского вагона на 5-10°С выше температуры наружного воздуха в летний период и на 5-10°С ниже – в зимний период.

Теплоприток в помещении вагона от воздействия солнечной радиации

, (3.5)

где - наружная поверхность освещаемой солнцем части вагона, принимается 30 - 40% для грузовых вагонов, для пассажирских, с учетом наличия окон , - 70%;

- коэффициент поглощения солнечной энергией, принимается 0,6-0,8 в зависимости от окраски кузова вагона;

- среднесуточная интенсивность солнечного облучения, в среднем принимается 100-250 Вт/( ) в зависимости от периода и географических широт эксплуатации вагона;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, Вт/( ), принимается в пределах 0,25-0,35, в зависимости от частоты и «зеркальности» кузова вагона.

Теплопритоки через неплотности в дверях, люках и т.п.

, (3.6)

Где -теплоприток в грузовое помещение грузового вагона (или пассажирского вагона) через ограждение кузова.

Теплоприток от вентилирования внутреннего помещения вагона, Вт:

, (3.7)

где - кратность вентилирования, объем/ч;

- объем воздуха, подлежащей замене, ;

1,3 – теплоемкость воздуха, кДж/кг;

, - температура воздуха соответственно снаружи и внутри вагона, °С (К);

- скрытая теплота парообразования, кДж/кг;

, – относительная влажность воздуха, % или доли ед.;

Теплоприток, выделяемый электродвигателями циркуляров (вентиляторов) воздуха, Вт:

, (3.8)

где 1000 – коэффициент перевода кВт в Вт;

- мощность электродвигателя, кВт, принимается в соответствии с технической характеристикой вагона;

- число электродвигателей;

- КПД электродвигателей;

– продолжительность работы вентиляторов за сутки, принимается 5-9 часов;

24 – коэффициент перевода часов в сутки.

Теплоприток от перевозимого груза, тары или пассажиров, Вт:

, (3.9)

где , - масса соответственно груза и тары , кг или т . Масса груза – это статическая загрузка вагона, масса тары – 2-4 т;

, - теплоемкость соответственно груза и тары, кДж/кг;

, - температура груза соответственно при погрузке в вагон и установленная режимом перевозки, °С (К);

- время установленное « Правилами перевозки» на охлаждение груза до требуемого режима перевозки, 60-70 часов;

- биологическое тепло, выделяемое продуктами или пассажиром в результате его жизнедеятельности, Вт/т, Вт/чел., принимается согласно справочным данным;

- масса груза или количество пассажиров в вагоне;

3,6; 1000 - коэффициенты, которые следует использовать при переводе соответственно кДж в Вт, в зависимости от принятых справочных данных.

При расчете теплоприток в пассажирский вагон первый член формулы - не учитывается.

Рисунок 3.2. Принципиальная схема теплопритоков в грузовых помещениях 5-вагонной секции БМЗ.

Следует помнить, что произведенный выше расчет не учитывает всевозможных других теплопритоков, а также имеет неточности принятых справочных данных и т. п., поэтому принято считать полученный результат нетто. Для проведения расчетов оборудования необходимо знать максимальные значения теплопритоков-брутто

(3.10)

где - коэффициент перевода следует принимать 1,1-1,2.

Расчеты:

Мясо мороженое:

БМЗ:

АРВ-19:

Рыба мороженая:

БМЗ:

АРВ-19:

Овощи свежие:

АРВ-19:

БМЗ:

Масло животное:

ZB-5:

БМЗ:

Яйца:

ZA-5:

ZB-5:

Молочные продукты:

ZA-5:

ZB-5: