Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Оценка состояния перевозок опасных наливных грузов по железным дорогам Российской Федерации 9
1.1 Перевозка опасных грузов по железным дорогам России 9
1.2 Особенности конструкции контейнеров-цистерн 17
1.3 Эксплуатация контейнеров-цистерн в России и за рубежом 20
1.4 Научные исследования в области перевозок наливных грузов в России 33
Выводы. Цели и задачи исследований 35
ГЛАВА 2 Основные направления совершенствования условий перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах 38
2.1 Анализ нормативно-технической документации на перевозку опасных грузов 38
2.2 Размещение и закрепление контейнеров-цистерн на открытом подвижном составе 44
2.3 Оптимизация транспортировки наливных грузов в прямом железнодорожно-водном сообщении с использованием контейнеров-цистерн 52
Выводы 68
ГЛАВА 3 Разработка основ нормативно-технического обеспечения перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах 71
3.1 Разработка основных направлений в сфере совершенствования перевозок опасных грузов 71
3.2 Разработка требований к подвижному составу, предназначенному для перевозки опасных грузов 76
3.3 Проверка способов размещения и крепления контейнеров-цистерн на открытом подвижном составе 79
3.4 Колебания жидкости и перераспределение нагрузок при входе в кривую платформ, загруженных контейнерами-цистернами 88
Выводы 98
ГЛАВА 4 Эффективность перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах и условия их применения 101
4.1 Технико-экономические расчёты по выбору оптимальных вариантов транспортировки грузов 101
4.2 Экологическая оценка перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах 108
4.3 Разработка условий перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах 114
Выводы 120
Заключение 121
Список использованной литературы 124
Приложение - Условия перевозок опасных грузов наливом в контейнерах-цистернах 136
- Эксплуатация контейнеров-цистерн в России и за рубежом
- Оптимизация транспортировки наливных грузов в прямом железнодорожно-водном сообщении с использованием контейнеров-цистерн
- Проверка способов размещения и крепления контейнеров-цистерн на открытом подвижном составе
- Экологическая оценка перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одними из немногих грузов, объёмы перевозок которых в последние годы являются относительно стабильными, являются наливные грузы. В настоящее время на отечественном рынке транспортных услуг появляются организации, которые для отправок по железным дорогам небольших партий наливных грузов используют контейнеры-цистерны, для которых отсутствуют утверждённые условия размещения и закрепления контейнеров-цистерн на открытом подвижном составе, правила перевозок наливных грузов в контейнерах-цистернах, а также технологии выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ. Поэтому такие перевозки нельзя считать безопасными, так как они могут привести к возникновению аварийной ситуации и не только поставить под угрозу жизни людей и сохранность окружающей среды, но и вызвать разрушение транспортных средств и сооружений.
Перевозки наливных грузов в контейнерах-цистернах имеют ряд преимуществ:
-возможность транспортировать их любым видом транспорта: железнодорожным, автомобильным и водным;
-отсутствие необходимости перегрузки груза при смешанных перевозках и переходе на другую колею при перевозке по железной дороге;
- возможность отправки небольших партий опасных наливных грузов,
в чём ощущают острую потребность представители малого и среднего
бизнеса.
В связи с отсутствием отечественных разработок, направленных на обеспечение безопасной технологии перевозки опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах при возрастающей потребности отдельных клиентов железных дорог в таких перевозках, вопрос исследования эффективности и условий перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах приобретает особую актуальность.
Целью диссертационной работы является обоснование эффективности использования контейнеров-цистерн для перевозок опасных наливных грузов и технических условий таких перевозок.
Достижение цели осуществляется последовательным решением ряда задач, основными из которых являются:
- анализ существующего положения с использованием контейнеров-
цистерн в международной и отечественной практике перевозок опасных
грузов;
- определение наиболее неблагоприятных нагрузок в системе «груз -
контейнер-цистерна - вагон-платформа» и разработка требований к
контейнерам-цистернам для использования их при массовых перевозках
опасных наливных грузов;
разработка условий эксплуатации контейнеров-цистерн и определение наиболее рационального варианта перевозки наливных грузов в контейнерах-цистернах в прямом смешанном железнодорожно-водном сообщении;
- экологическая оценка и разработка рекомендаций по использованию
контейнеров-цистерн на основании сравнительных технико-
экономических расчётов транспортировки опасных наливных грузов в
контейнерах-цистернах и вагонах-цистернах.
Методы исследования. Решение поставленных задач выполнялось с использованием методов теории вероятностей и математической статистики, теории прогнозирования, динамического программирования и имитационного моделирования, а также методов сравнительной типологии и экспертных оценок.
Научная новизна. В диссертации впервые в отечественной практике:
исследованы условия перевозок опасных грузов наливом в контейнерах-цистернах и определены требования к подвижному составу, предназначенному для перевозки таких грузов, в том числе в контейнерах-цистернах;
предложен метод расчёта поведения жидкого груза в контейнере-цистерне и алгоритм определения поперечной устойчивости вагона-платформы с контейнерами-цистернами;
исследованы параметры взаимодействия железнодорожного и водного транспорта при транспортировке контейнеров-цистерн в прямом смешанном железнодорожно-водном сообщении;
исследовано влияние перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах на экологию.
Практическая ценность исследования. Внедрение предлагаемых научно-технических мероприятий позволит:
повысить безопасность перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах как во внутреннем, так и в международном сообщении;
сократить материальные потери и предотвратить отрицательное воздействие на людей опасных грузов при возникновении и ликвидации аварийных ситуаций с такими грузами при их перевозке;
снизить издержки предприятий-производителей при перевозке опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах и обеспечить необходимый уровень безопасности;
повысить эффективность погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ с контейнерами-цистернами.
Реализация результатов исследования. Результаты, полученные в диссертации, нашли применение в научно-исследовательских разработках, выполненных по заказам Росжелдора, ОАО «РЖД» и Дирекции Совета по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества при непосредственном участии автора настоящего исследования:
при подготовке Правил перевозок опасных грузов, Алфавитного указателя опасных грузов, Правил перевозок жидких грузов наливом в вагонах-цистернах и вагонах бункерного типа для перевозки нефтебитума;
в Методических рекомендациях, необходимых для реализации Росжелдором функции компетентного органа Российской Федерации по перевозкам опасных грузов железнодорожным транспортом;
при разработке Условий перевозок опасных грузов наливом в контейнерах-цистернах, выполненных в рамках гранта Сибирского государственного университета путей сообщения.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на международных конференциях: «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему» (Новосибирск, 2007); «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2010); «Совершенствование системы управления, предотвращения и демпфирования последствий чрезвычайных ситуаций регионов и проблемы безопасности жизнедеятельности населения» (Новосибирск, 2010); всероссийских конференциях: «Транспорт 2008» (Ростов-на-Дону, 2008); «Транспорт 2009» (Ростов-на-Дону, 2009); окружных конференциях: «Проблемы совершенствования природной, техногенной и пожарной безопасности населения и территорий муниципальных образований субъектов РФ Сибирского федерального округа» (Новосибирск, 2008); «Базовые и приоритетные направления проведения научно-технической политики МЧС России на 2009-2010 годы» (Новосибирск, 2009); городских межвузовских конференциях: «Наука и молодежь XXI века» (Новосибирск, 2007, 2008, 2009).
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 13 печатных работах, общим объёмом более 8 п.л.,
из которых автору принадлежит 5,4 п.л. Три статьи опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК Российской Федерации.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных библиографических источников, включающего 119 наименований, и приложения. Содержание работы изложено на 135 страницах основного текста, включающего 14 таблиц и 24 рисунка, и 71 страницы приложения.
Эксплуатация контейнеров-цистерн в России и за рубежом
В нижней части заднего днища цистерны расположено устройство нижнего слива продукта (если не запрещено по условиям перевозки груза и установлено по требованию заказчика).
Торцовые рамы представляют собой силовые сварные конструкции, выполненные из балок коробчатого сечения, по углам которых закреплены типовые фитинги 3: верхние фитинги служат для строповки контейнера-цистерны при выполнении погрузочно-разгрузочных работ, а нижние — для закрепления контейнера-цистерны от смещений при перевозке на специализированных платформах (автомобильных или железнодорожных). В верхней части контейнера-цистерны имеется площадка обслуживания 5, в нижней - опорные площадки 9, используемые при транспортировке контейнера автомобильным транспортом.
Контейнеры-цистерны особенно удобны при участии в перевозке различных видов транспорта. Их можно перевозить в смешанном сообщении автомобильным, железнодорожным и водным транспортом «от двери до двери», без промежуточной перевалки груза в портах и на железнодорожных станциях, обеспечивая при этом сохранность и безопасность транспортировки грузов. Отсутствие перевалки груза сокращает время и стоимость транспортировки, существенно увеличивает безопасность такой перевозки, поскольку большинство инцидентов с опасными грузами происходит именно при перегрузке груза из одного транспортного средства в другое или в ёмкости временного хранения. Контейнеры-цистерны также удобны для стационарного хранения грузов.
Контейнеры-цистерны соответствуют международным и национальным требованиям к транспортным средствам, в том числе международному Кодексу морской перевозки опасных грузов (IMDG Code); международным Правилам перевозки опасных грузов по железным дорогам (RID); европейскому соглашению о международной дорожной перевозке опасных грузов (ADR); международной конвенции по безопасным контейнерам (CSC); международной таможенной конвенции (ССС); правилам изготовления контейнеров Российского морского Регистра судоходства. Это позволяет беспрепятственно перевозить грузы водными и наземными видами транспорта по всему миру.
Контейнеры-цистерны изготавливаются из материалов, устойчивых к воздействию перевозимых продуктов и не воздействующих на них, оснащены слоем теплоизоляции и системой пароподогрева, что значительно облегчает разгрузку застывающих грузов при низких температурах.
Конструкция контейнеров-цистерн предусматривает возможность постановки таможенных пломб (TIR), что позволяет перевозить груз транзитом через несколько государств без проведения промежуточных таможенных досмотров.
Контейнеры-цистерны предназначены для перевозки и хранения широкой номенклатуры грузов, которые можно разделить на две группы: — промышленные грузы (нефть и нефтепродукты, масла и смазки, сжи женные газы, химические вещества, краски, солевые растворы, жирные кисло ты и пр.); - пищевые грузы (спиртосодержащие жидкости, пищевые масла, пище вые добавки, концентрированные фруктовые соки, минеральные воды, молоко и т.д.). 1.3 Эксплуатация контейнеров-цистерн в России и за рубежом Прообразы первых контейнеров-цистерн (рис. 1.3) в нашей стране были разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом промышленного транспорта в 30-е годы XX века и предназначались для перевозки химических грузов [76]. С началом Великой Отечественной войны разработки в данном направлении были прекращены и возобновлены лишь через 50 лет, поскольку восстановление и послевоенное развитие страны предполагало использование наливных грузов в значительных объёмах, и основным звеном в доставке нефти и нефтепродуктов по железной дороге были вагоны-цистерны. В настоящее время различными предприятиями на территории Российской Федерации и других стран СНГ разработано и эксплуатируется более 40 типов контейнеров-цистерн, в то время как за рубежом их более 100.
Автором настоящего диссертационного исследования проведён анализ рынка перевозок наливных грузов в контейнерах-цистернах [40, 68], выявлены наиболее распространенные модели контейнеров-цистерн, эксплуатируемые на железных дорогах как стран СНГ, так и за рубежом, основные из которых с техническими характеристиками представлены в табл. 1.3. Анализ показал, что в числе контейнеров-цистерн отечественного производства наиболее распростра 21 нёнными являются модели с максимальной массой брутто 24 т, либо 30,48 т (реже - 25 т), габаритные размеры являются стандартными и составляют: ширина — 2 438 мм, высота - 2 591 мм, длина (в зависимости от грузоподъёмности) - соответственно 6 058 мм для 24...25-тонных и 12 192 мм - для 30-тонных. Общая вместимость — от 25 м до 45 м . Температурный диапазон эксплуатации колеблется в пределах от минус 40-50С до 55-60С. Наиболее распространёнными являются модели для перевозки сжатых и сжиженных газов (более 60% от всех контейнеров-цистерн). Стоит отметить, что в странах Европы и, США при схожих габаритах общая вместимость, максимальная масса брутто на 10-15% больше, а температурный диапазон эксплуатации в отдельных случаях достигает 200С. Это объясняется большим опытом в производстве, так как за рубежом контейнеры-цистерны серийно производятся и эксплуатируются с 1970-х годов.
Результаты исследований в области перевозок наливных грузов в контейнерах-цистернах по железным дорогам России [27] свидетельствуют о том, что уже в 2008 г. такие перевозки составляли около 6% от всего объёма перевезённых наливных грузов. Большинство контейнеров-цистерн используется для транспортировки сжиженных и сжатых газов. Это обусловлено тем, что рост цен на нефтепродукты за последние годы обострил спрос на альтернативные виды топлива, в частности, сжиженные природные газы (СГТГ) [2, 18, 38, 45].
Оптимизация транспортировки наливных грузов в прямом железнодорожно-водном сообщении с использованием контейнеров-цистерн
Следует учитывать, что ряд стран Восточной Европы располагает парком контейнеров-цистерн, выдерживающих действие собственных сил инерции, возникающих при движении платформы при ускорениях 2G в продольном и вертикальном направлениях и 1G в поперечном направлении, что не в полной мере соответствует особенностям эксплуатации железных дорог колеи 1520 мм. Для детализации проблемы рассмотрим существующие способы, размещения и крепления контейнеров-цистерн с грузом на платформах и автомобильных прицепах (рис. 2.1).
Устройство для закрепления (соединения с каждым фитингом) контейнера-цистерны на железнодорожной или автомобильной платформе представляет собой гладкий вертикальный упор прямоугольной формы (в плане), жестко приваренный к откидной площадке, которая, в свою очередь, соединена шар-нирно с опорной пластиной, жестко приваренной к опорной поверхности рамы платформы (рис. 2.2). В рабочем положении цилиндрический выступ опорной пластины устройства входит в соответствующее углубление откидной площадки, а нижнее горизонтальное отверстие фитинга контейнера-цистерны охватывает вертикальный упор свободно, с большими зазорами.
Таким образом контейнер-цистерна на платформе имеет возможность перемещаться в горизонтальной плоскости в пределах манипуляционных и конструктивных зазоров в соединениях фитингов с упорами. Поэтому энергия колебаний жидкости в ёмкости в значительной мере поглощается работой сил трения между опорными- поверхностями контейнера-цистерны и платформы, то есть колебания жидкости в котле в данном случае практически не влияют на поперечную устойчивость вагона в целом.
В то же время конструкции упоров предотвращают только горизонтальные сдвиги контейнеров-цистерн на платформах. Исключить же поперечные опрокидывания относительно платформ при неблагоприятных сочетаниях возмущающих факторов такие упоры не могут. Поэтому в отечественной практике контейнеры-цистерны от поперечного опрокидывания иногда дополнительно закрепляют проволочными растяжками за верхние фитинги контейнера-цистерны и за боковые увязочные устройства платформы (рис. 2.3). Такое закрепление достаточно надёжно для безопасности перевозок и сравнительно доступно для грузоотправителей. Но оно требует не только обязательного наличия боковых увязочных устройств платформы (не все типы платформ-контейнеровозов имеют такие устройства), но и связано с дополнительными материальными и трудовыми затратами на производство работ, включая предварительные единовременные затраты на оборудование спецплощадок или подмостей. В зарубежной практике оголовки фитинговых упоров имеют выступы (плечики) на боковых гранях, которые в какой-то мере препятствуют поперечному опрокидыванию контейнера-цистерны (рис. 2.4).
Наиболее надёжно и удобно в эксплуатации закрепление контейнера-цистерны на спецплатформах, снабжённых двумя торцевыми П-образными металлическими каркасами (в дополнение к фитинговым упорам), препятствующими опрокидываниям контейнера-цистерны.
Что касается автомобильных спецплатформ, то у них после установки контейнера-цистерны фитинговые упоры с Т-образным оголовком поворачивают вокруг вертикальной оси на 90 гаечным ключом, тем самым захватывая плечиками оголовка нижнюю горизонтальную пластину фитинга контейнера-цистерны; в таком случае фитинговые упоры удерживают контейнер-цистерну от всех видов перемещений.
Для использования подобной конструкции фитингов на железнодорожных платформах требуется тщательная конструкторская проработка не только этих устройств, но и самой рамы платформы. С большой степенью -надёжности обеспечить устойчивость контейнера-цистерны позволит применение фитинговых платформ с поворачивающимися фитинговыми упорами.
Схемы размещения и закрепления контейнеров-цистерн на вагонах-платформах, отражённые в ТУ были разработаны для определенных моделей спецконтейнеров и платформ и не могут применяться для ряда моделей контейнеров-цистерн и вагонов, выпускаемых со второй половины 2000-х гг. Для решения обозначенной проблемы необходимо разработать схемы размещения гружёных и порожних контейнеров-цистерн и схемы сочетаний масс брутто контейнеров-цистерн, размещаемых на одной платформе.Организация перевозок наливных грузов в прямом железнодорожно-водном сообщении
В соответствии со статьей 68 Устава железнодорожного транспорта Российской Федерации предъявление для перевозок в прямом смешанном сообщении грузов наливом в цистернах, за исключением железнодорожно-паромного сообщения не допускается, поэтому из морских портов экспортируемые наливные грузы отправляются грузополучателям танкерами. Для обеспечения своевременной погрузки танкеров должен быть определенный запас наливных грузов, который создается на терминале за счёт ёмкостного парка резервуаров баз.
Количество и ёмкость резервуаров на перевалочных терминалах различные и зависят от грузоподъёмности танкеров и объёма перевалки экспортных грузов. Ёмкостный парк терминалов составляют резервуары ёмкостью от 1 -5 до 20 и более тыс т. Для перевалки наливных грузов на танкеры в портах сооружены специальные гавани с причалами.
Спецпричалы соединяются с базой необходимым количеством трубопроводов. Перекачка грузов на танкеры производится с применением гибких рукавов или металлических шарнирных труб, которые обладают хорошей подвижностью и легко обеспечивают соединение причальных трубопроводов с судовыми. Производительность перевалки зависит от диаметра труб. При перевалке грузов на танкеры применяются автоматизированные системы производительностью от 3000-4000 т/ч до 6000 т/ч.
Таким образом, существующая технология транспортировки наливных грузов в прямом железнодорожно-водном сообщении сложна и требует значительных капиталовложений. Применение контейнеров-цистерн в таком сообщении позволило бы не только сократить средства на строительство и эксплуатацию пунктов перевалки, упростить технологию экспорта наливных грузов, но и ускорить процесс обработки судов в портах.
На основании анализа документации, регламентирующей работу морских портов и перевалочных пунктов по переработке наливных грузов [9, 21, 36, 41, 83, 92] в рамках настоящей диссертации разработана схема оптимизации транспортировки наливных грузов в прямом железнодорожно-водном сообщении с использованием контейнеров-цистерн.
Проверка способов размещения и крепления контейнеров-цистерн на открытом подвижном составе
Другие способы размещения и закрепления контейнеров-цистерн с опасными грузами на открытом подвижном составе без дополнительной конструктивной проработки, переоборудования платформ и экспериментальной проверки надёжности в натурных условиях на сети железных дорог недопустимы как угрожающие безопасности движения и экологии.
Схемы размещения и закрепления контейнеров-цистерн, отражённые в ТУ были разработаны для определенных моделей контейнеров и платформ и не могут применяться для ряда моделей контейнеров-цистерн и вагонов, выпускаемых со второй половины 2000-х гг. Для решения обозначенной проблемы необходимо разработать схемы размещения гружёных и порожних контейнеров-цистерн и схемы сочетаний масс брутто контейнеров-цистерн, размещаемых на одной платформе.
В связи с вышеизложенным при формировании перспективного рабочего парка платформ для перевозки опасных грузов в контейнерах-цистернах необходимо осуществлять заказы вагоностроительным предприятиям на постройку платформ с учётом не только технических характеристик контейнеров-цистерн, но и физико-химических свойств опасных грузов, перевозимых в данных контейнерах, и их удельного веса в объёме перевозок, современных требований экологической безопасности, отвечающих международным регламентам. Это позволит создать предпосылки для повышения доходности железных дорог от перевозок опасных грузовв контейнерах-цистернах и обеспечения эффективного использования платформ, безопасности и сохранности перевозок опасных грузові в условиях прогнозируемого роста объёмов перевозок.
В Сибирском государственном университете путей сообщения при непосредственном участии автора настоящей работы ведутся исследования по разработке нормативно-технической документации, содержащей требования к, железнодорожному подвижному составу, в частности, к платформам для перевозки крупнотоннажных контейнеров и контейнеров-цистерн с опасными грузами.
Результаты исследований нашли отражение в Методических рекомендациях по рассмотрению результатов испытаний специализированного подвижного состава и утверждению технических условий его эксплуатации на железнодорожных путях общего пользования, разработанных с участием автора настоящей диссертации в рамках государственного контракта с Федеральным агентством железнодорожного транспорта Министерства транспорта РФ [48].
Для дальнейшего развития и совершенствования перевозок наливных грузов в контейнерах-цистернах,необходимо разработать и утвердить правила или регламент их перевозок и особые технические условия размещения и крепления контейнеров-цистерн на открытом подвижном составе. При дальнейшем совершенствовании Правил перевозки опасных грузов в РФ целесообразно использовать зарубежный опыт.
В результате имитационного моделирования перегрузки контейнеров-цистерн с железнодорожного транспорта на водный и обратно на основе разработанного контактного графика обработки вагонов-платформ и судов установлены параметры наиболее эффективного использования складских комплексов и транспортных средств при перевозке наливных грузов в прямом же-лезнодорожно-водном сообщении, что приведёт к росту пропускной способности погрузочных фронтов, сокращению количества судов и вагонов, находящихся в портах под грузовыми операциями.
Одной из главных задач, решаемых в настоящей диссертационной работе, — разработке основ нормативно-технического обеспечения перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах - предшествовало выполнение ряда работ в области совершенствования условий перевозок опасных грузов широкой номенклатуры. Так, в рамках работы Совета по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества специалисты Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС) при непосредственном участии автора настоящего диссертационного исследования занимались подготовкой исходных данных и разработкой нормативно-технической документации на перевозку опасных грузов.
Перед коллективом специализированной лаборатории Научно-внедренческого сертификационного центра «Трансгруз» СГУПС была поставлена комплексная научно-техническая задача. Она включала актуализацию положений Правил перевозок опасных грузов по железным дорогам 1995 года издания; внесение изменений и дополнений, связанных, как с совершенствованием правовой и нормативно-технической базы, так и с развитием техники, технологии и получением новых результатов по существующим вопросам, а также отражение результатов научной деятельности, направленных на безопасность перевозок опасных грузов.
Основой для выполнения поставленной задачи являлся анализ международных регламентов по перевозке опасных грузов и новых законодательных и нормативно-технических актов, принятых в Российской Федерации. Работа выполнялась методом сравнительной типологии и экспертных оценок, с учётом теоретических и экспериментальных результатов коллектива, полученных ранее [1, 28, 46, 56-58, 67, 69, 70-72, 90, 104].
Одним из ключевых вопросов являлся пересмотр классификации опасных грузов по характеру опасных свойств, применяемой по ГОСТ 19433. В целях обеспечения единообразия правил, регулирующих деятельность различных видов транспорта на европейском уровне, в соответствии с положениями, рекомендуемыми Организацией Объединенных Наций [117] для применения-ко всем видам транспорта в порядке облегчения мультимодальных перевозок и содействия- международной торговле, было принято решение о применении классификации, изложенной в Правилах перевозок опасных грузов (Приложение 2 к Соглашению о международном железнодорожном грузовом сообщении) [80]. Данная классификация не противоречит Европейскому соглашению о международной дорожной перевозке опасных грузов (ДОПОГ), Европейскому соглашению о международной перевозке опасных грузов по внутренним водным путям (ВОПОГ) и Правилам международной перевозки опасных грузов по железным дорогам (МПОГ). В соответствии с этим специалистами СГУПС проведена работа по унификации Приложения 1 «Классификация опасных грузов по видам и степени опасности», в результате которой были сформированы новые классификационные таблицы опасных грузов. Алгоритм установления классификационных шифров базировался на анализе классификационных кодов и установлении соответствия свойств опасных грузов новым классификационным таблицам.
Экологическая оценка перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах
Чтобы получить более достоверные значения удельных инерционных сил апр, ап и ав для не полностью заполненных жидкостью контейнеров-цистерн, в соответствии с требованиями Технических условий [91] необходимы натурные испытания платформ (на соударение вагонов и поездные) с контейнерами-цистернами, загруженными жидкостью с различной степенью заполнения..
На. первом этапе экспериментальных работ при испытаниях на соударения вагонов и поездных (скоростных) испытаниях по методике и в соответствии с требованиями п. 12 главы 1 Технических условий [91] достаточно замерить ускорения контейнеров-цистерн в целом с различными степенями заполнения сосудов неопасной жидкостью, имеющей вязкость при 20С менее 26,2 Ст.
Для замера продольных ускорений при соударениях вагонов восемь датчиков ускорений с диапазоном чувствительности от 0,5 до 4 j/g размещают на обоих торцах каркасов контейнеров-цистерн, вблизи фитингов. Соударения испытываемых платформ производят в диапазоне скоростей от 4 до 9 км/ч. Для замера поперечных ускорений при поездных испытаниях восемь датчиков ускорений с диапазоном чувствительности от 0,1 до 1,0 j/g размещают на обеих боковых сторонах каркасов контейнеров-цистерн, вблизи фитингов. Замеры поперечных ускорений производят на стрелочных переводах и кривых участках железнодорожного пути при максимально допустимых скоростях движения поезда на рассматриваемом участке. После обработки и тщательного анализа результатов испытаний (например, сходимости их с нормативами [91]) принимают решение о проведении следующих этапов экспериментальных работ (если они потребуются), но уже по специально разработанным методикам. При перевозках по железным дорогам грузам необходимо придавать неподвижность по отношению к раме или кузову вагона. Это обусловлено не только коммерческой сохранностью груза, когда при перемещениях внутри вагона он может быть повреждён, но и тем, что смещения груза или его колебания могут оказать неблагоприятное воздействие на плавность хода и безопасность движения, создать перенапряжения в самой конструкции вагона или в верхнем строении пути, что может послужить причиной схода вагона с рельсов и повлечь негативные последствия. Однако жидкости являются грузами, которые нельзя закрепить при перевозке, потому они оказывают влияние на динамические процессы как в вагонах-цистернах, так и в контейнерах-цистернах. Особенно большое влияние на динамику транспортного средства может оказать жидкость, если она не полностью заполняет его котёл. В связи с этим исследование колебаний жидкости в контейнере-цистерне при перевозках по железным дорогам приобретает актуальность. Важным этапом такого исследования является решение задачи об определении параметров собственных поперечных колебаний жидкости при частичном заполнении котла жидкостью. Следует заметить, что поперечные колебания жидкости представляют интерес главным образом потому, что они влияют на боковые колебания контейнера-цистерны. И если колебания жидкости в цистернах исследуются давно, то проблемы транспортировки наливных грузов в контейнерах-цистернах остаются недостаточно изученными. Колебания жидкости в сосудах и сосудов с жидкостью в целом представляют собой целую отрасль в механике и гидродинамике. Впервые задача о движении твёрдого тела, внутренние полости которого полностью заполнены капельной жидкостью, рассматривалась Стоксом ещё в XIX веке, который выдвинул теорию о том, что движение твёрдого тела не изменится, если заменить в нем жидкую массу некоторым эквивалентным телом. В России решением задач о движении твердых тел с односвязной и многосвязными полостями различной формы, заполненными капельной жидкостью, впервые занялся проф. Н. Е. Жуковский [26]. Он исследовал движения тела с заполненными жидкостью полостями (эллипсоидальной формы, эллиптического цилиндра, треугольной призмы) и дал для них методы расчёта массы и момента инерции эквивалентного твёрдого тела, заменяющего жидкость.
Начиная с 1950 г. было выполнено значительное количество работ, посвященных движению тел с полостями, частично заполненными жидкостью [61, 103, 108-110].
Так, Д.Е. Охоцимский [74] исследовал движение вертикально расположенного кругового цилиндра и двух концентрических, цилиндров при частичном заполнении полостей идеальной капельной жидкостью (при вращении цилиндра и его поступательном движении). Он установил, что при наличии свободной поверхности у заполняющей цилиндр жидкости инерционность системы не может быть, сведена к величинам, аналогичным моменту инерции и массе, не зависящим от времени. Эти величины зависят от угловых ускорений вращения цилиндра, частоты вынуждающих колебаний и размеров цилиндра.
Д.Е. Охоцимский показал, что для гармонического колебания и импульсного действия сил можно использовать в расчётах понятие эквивалентного тела, т.е. ввести инерционные характеристики системы, аналогичные массе и моменту инерции, и использовать их для составления уравнений движения и анализа поведения системы под действием внешних сил.
И если задача о гармоническом осцилляторе с одной степенью свободы с прямоугольным сосудом, не полностью заполненным тяжёлой идеальной жидкостью при его поперечных колебаниях, была решена А.Н. Сретенским, то решение задачи о колебаниях системы с несколькими степенями свободы, каким и является контейнер-цистерна; не полностью заполненный жидкостью, представляет исключительную сложность.
