Анализ систем электроснабжения рефрижераторных контейнеров для перевозки скоропортящихся грузов

 

Систему электроснабжения называют комплекс оборудования, который специализирован для выработки и распределения электрической энергии к потребителям.

Передача электрической энергии осуществляется на постоянном и переменном токе.

Постоянный ток целенaпрaвленно иcпользовaть в том случaе, когдa требуются электродвигaтели co знaчительным пусковым вращающим моментом и регулировать чaстоту врaщения в широком диaпазоне. В передаче, работaющей нa постоянном токе, отсутствуют недостaтки, связанные с коэффициентом мощности cos φ. Но такaя передaча требует более cложной конструкции генераторов и электродвигателей, чтo пoвлечет к увеличению их мaссы и cнижению нaдежности рaбoты.

Переменный трехфазный ток следует применять, когда потребители не требуют больших пусковых моментов и работают при постоянном вращающем моменте и при этом частота вращения не изменяется. Генераторы и электродвигатели, работающие на переменном трехфазном токе проще по конструкции и более надежны в работе [11].

Скоропортящиecя грузы – это грузы, требующие защиты от вoздействия выcoких и низких темперaтур, то еcть трeбуют специальные условия трaнспортировки и хранения. CПГ, перевозимые железнодорожным трaнспортом, подразделяются:

– по происхождению – растительные и животные;

– способу обработки – натуральные и переработанные;

– состоянию термической обработки – мороженые, охлажденные и неохлажденные.

Согласно Правилам перевозок железнодорожным транспортом скоропортящихся грузов все СПГ разделены на номенклатурные группы:

– мясо и мясопродукты;

– рыбу и рыбопродукты;

– плодоовощи свежие;

– продукцию молочной, маслосыродельной и жировой промышленности, яйца;

– прочие СПГ.

Данные группы сформированы из грузов со сходными признаками или свойствами [12].

Транспортировка скоропортящихся грузов осуществляется железнодорожным, водным (речным и морским), автомобильным и в меньшей степени воздушным транспортом. Скоропортящиеся грузы, большая часть которых составляет продукты питания, являются социально важными. Перевозка их железнодорожным транспортом играет огромную роль при снабжении народонаселения страны продовольствием.

Для выполнения данной задачи железные дороги используют специализированный подвижной состав, который состоит из группового рефрижераторного подвижного состава (ГРПС), включающий рефрижераторные секции разной составности. Они состоят из грузовых вагонов и служебного вагона с дизель-электростанцией и одиночные изотермические вагоны (ОИВ) –автономные рефрижераторные вагоны (АРВ и АРВ-Э), вагоны-термосы (ВТ), грузовые вагоны рефрижераторных секций, переоборудованные для перевозки СПГ в режиме «термос» (ИВ-термос), и некоторые другие одиночные изотермические вагоны.

Железнодорожному транспорту принадлежит ведущая роль в транспортировке скоропортящихся грузов, поскольку по сравнению с остальными способами перевозка менее затратная и высококачественная.

В зависимости от количества рефрижераторных вагонов различают автономный рефрижераторный вагон (1 вагон), секции (пяти- и двенадцативагонные) и рефрижераторные поезда более 21 вагона. Рефрижераторные вагоны оборудуются системами автономного и централизованного электроснабжения. Автономными системами оборудованы вагоны АРВ. Централизованными системами оборудуются рефрижераторные секции, к которым относятся и предложенные для рассмотрения 5-вагонные секции. Все рефрижераторные вагоны применяют трехфазное переменное напряжение (220/380В) частоты (50Гц) [11].

Автомобильный транспорт применяется при перевозки скоропортящихся грузов от мест изготовления или хранения, которые оснащены холодильным оборудованиям, в места их реализации или продажи. Помимо этого, транспортировка скоропортящихся грузов на дальние расстояния.

Автомобильный состав состоит из автомобилей-полуприцепов и прицепов-рефрижераторов, теплоизолированных кузовов которые устанавливаются на шасси автомашины, полуприцепа или прицепа. Для коммерческих целей необходимо изучить основные показатели, которые влияют на качество продукта. К таким показателям относятся: производительность холодильной установки, подбор аппаратов и другого оборудования. Также при выборе изотермического подвижного состава учитывается вместимость кузова, площадь поверхности приборов охлаждения. Данные характеристики определяются расчетным путем.

Водный транспорт перевозит скоропортящиеся грузы в больших объемах. Прямое смешанное железнодорожное водное сообщение может существенно снизить стоимость транспортировки скоропортящихся грузов. В некоторые сезоны водное сообщение бывает особенно интенсивным, что существенно разгружает железнодорожный и автомобильный хладотранспорт.

Морской хладотранспорт может быть предназначен для термической обработки рыбы и других морепродуктов, доставки их в места переработки и потребления, а также хранения груза. При перевозке грузов водным транспортом следует обратить внимание укладке и закреплению грузов в трюмах с учетом условий перевозки (сильное волнение, качка). Обычно грузы укладываются очень плотно, проходы в данном случае не предусматриваются.

Воздушный транспорт относительно других видов транспорта имеет некоторые преимущества в перевозке скоропортящихся грузов.

Транспортировка воздушным транспортом не требует специального охлаждения продуктов, так как перевозка осуществляется на большие расстояния за короткий срок. Низкая температура в грузовом помещении, необходимая для соблюдения условий перевозки, достигается за счет циркуляции холодного наружного воздуха. К перевозке воздушным транспортом допускаются только доброкачественные скоропортящиеся грузы, которые при транспортировке в сроки, предусмотренные расписанием движения ВС или обусловленные договором, не потеряют своих качеств.

Авиатранспортом перевозят не только продукты, но и биологические, медицинские и другие препараты, требующие поддержки температурного режима.

Под влиянием внутрироссийских и мировых макроэкономических факторов в 2008 г. на рынке перевозок СПГ произошла реформа, поэтому, перевозка скоропортящихся грузов в России осуществляются автомобильным и железнодорожным транспортом. Вследствие этого, рынок перевозок скоропортящихся грузов представлен двумя сегментами:

а) сегмент, занимаемый автомобильными перевозчиками;

б) сегмент, обслуживаемый железнодорожным транспортом, (изотермический подвижной состав ОАО «Рефсервис»; компании-операторы, имеющие изотермический подвижной состав, в том числе и рефрижераторные контейнеры в собственности или арендующие его в странах СНГ; универсальный подвижной состав, включающий крытые вагоны и контейнеры). При этом доля автомобильного транспорта на рынке перевозок СПГ составляет 85 %, а остальная часть рынка приходится на железнодорожный транспорт.

Железнодорожный транспорт по сравнению с другими способами транспорта при перевозке скоропортящихся продуктов имеет следующие преимущества:

а) широкая номенклатура скоропортящихся грузов позволяет перевозить данные грузы в больших объемах, используя большое количество транспортных средств;

б) централизованный контроль за техническим состоянием изотермического подвижного состава;

в) недорогой по сравнению с автомобильным транспортом.

В соответствие с указаниями МПС РФ от 16 июня 1997 года [14] перевозку скоропортящихся грузов (СПГ) на Российских железных дорогах было поручено проводить государственному унитарному предприятию «Рефсервис МПС» (ГУП «Рефсервис МПС»). В связи с этим предприятию был передан весь рефрижераторный подвижной состав, числящийся на балансе железных дорог, в том числе и в холодном отстое [13].

Для транспортной системы Дальнего Востока характерно использование многих видов транспорта. Большая часть грузов доставляется от поставщика к потребителю в регион несколькими способами транспорта.

Морской транспорт обеспечивает северные и островные районы Дальнего Востока, а также обслуживает внешнеторговые связи не только Дальневосточного региона, но и всей страны. Морские торговые порты Владивосток, Находка, Восточный, Ванино и Посьет, расположенные на материке, являются важнейшими элементами транспортной системы Дальнего Востока. Эти порты имеют железнодорожные подходы и обслуживаются станциями Дальневосточной железной дороги (ДВостЖД). Железнодорожный транспорт обеспечивает связь Дальнего Востока с другими районами страны и перевозки грузов внутри региона. Основной объем отечественных продовольственных грузов ввозится на территорию Дальневосточного региона по Транссибирской магистрали.

По статистическим данным ДВостЖД половину грузооборота дороги составляют внутрирайонные перевозки, так как города и поселки в регионе удалены друг от друга на значительное расстояние.

Соотношение объемов прибывающих и отправляемых продуктов значительно различается по четырём основным группам СПГ в зависимости от происхождения продуктов. Объемы отправленной замороженной рыбы и рыбной продукции (III группа) составляют в разные годы 60–90% от общего объема погрузки. Это свидетельствует о том, что большая часть рыбопродуктов вывозится с Дальнего Востока в Центр России, Сибирь и страны СНГ в основном железнодорожным транспортом. Наибольший объем погрузки СПГ по дороге приходится на станцию Мыс Чуркин.

Плодоовощей и грузов растительного происхождения (II группа) выгружается на дороге в 2–3 раза больше, чем грузится. Грузы двух других групп ввозятся с других дорог или поступают на Дальний Восток через морские порты.

Станции Хабаровского отделения (НОД-1) принимают и отправляют СПГ всех четырех групп. Выгрузка продовольственных грузов по отделению превышает погрузку в 3–3,5 раза. От общего объема выгрузки в среднем около 30% приходится на грузы II и IV группы, а погрузка грузов III группы составляет около 60 %. Станция Хабаровск-2 принимает и распределяет две трети всех поступающих на отделение СПГ.

Город Хабаровск является распределительным центром пищевых продуктов по Хабаровскому краю, Амурской области и др.

Здесь располагаются крупные оптовые базы, торговые центры и один из крупнейших на Дальнем Востоке холодильный склад. Объемы погрузки СПГ на Владивостокском отделении (НОД-3) почти в 3 раза превышают суммарную погрузку этих грузов на отделениях ДВостЖД.

Погрузка грузов II группы составляет 82% от общего объема погрузки СПГ. НОД-3 в основном принимает к перевозке импортные СПГ, входящие в I, II и IV группы. Это объясняется расположением на территории данного отделения крупных торговых портов, имеющих причальные комплексы, специализирующиеся на перевалке импортных скоропортящихся грузов.

Cобственное производство пищевых продуктов в Дальневосточном экономическом районе не обеспечивает потребности населения, поэтому основные продовольственные грузы завозятся на Дальний Восток из других регионов страны и из-за рубежа. Дальневосточная дорога отправляет СПГ в адреса более чем 20 дорог России и других стран. В вывозе железнодорожным транспортом скоропортящихся грузов из региона преобладает рыба и рыбопродукты. Свыше 80% от общего объема погрузки СПГ по ДВостЖД приходится на Владивостокское отделение, где располагаются крупные морские порты Владивосток, Восточный, Находка и Посьет. Выгружаются СПГ в основном на Хабаровском отделении, так как город Хабаровск является крупным региональным центром распределения пищевых продуктов. От общего объема погрузки СПГ на Владивостокском отделении в среднем 15% приходится на импортные продовольственные грузы, т. е. около 105 тыс. т.

Мерой качества прогнозов (их точности) является информация об истинных значениях величин, которые могут быть оценены в ходе разработки прогнозов [12].

Сегодня перевозки скоропортящихся грузов в России осуществляются железнодорожным транспортом с использованием следующих технологий формирования поездов:

– рефрижераторные контейнеры перевозятся только на сцепах по 12 специализированных электрифицированных фиттинговых платформ с вагоном-дизель-электростанцией;

– технология формирования сцепов из 4-5-ти специализированных рефрижераторных секций с вагоном-дизель-электростанцией обслуживаемая рефрижераторной бригадой (технологии ГРПС);

– рефрижераторные контейнеры перевозятся в сцепах до 6 вагонов на электрифицированных фитинговых платформах, которые оборудуются дизель-генераторной установкой в качестве источника питания в составе сцепов ГРПС обслуживаемых рефрижераторной бригадой;

– технология перевозки скоропортящегося груза в ИВ-термосах, в контейнерах-термосах с обеспечением температурного режима на короткие расстояния в пределах сроков доставки установленных правилами перевозки для данных грузов [15].

Одна из важных проблем всех перевозчиков железнодорожного сегмента – это изношенность рефрижераторного контейнерного парка и слабая динамика их обновления. К настоящему времени средний возраст вагонов более 20 лет, при нормативном сроке службы – 25 лет и в ближайшем будущем предстоит их списание, а новые рефрижераторные вагоны в России не производятся.

Помимо этого, существуют и другие недостатки:

– значительные затраты на обслуживание вагона ДЭС (заработная плата, механиков, обслуживающих вагон, расходы на приобретение, затраты на плановые ТО и ремонты вагона ДЭС;

– транспортировка КРК в сцепах с вагоном ДЭС имеет огромные временные затраты для накопления необходимого количества КРК с целью формирования сцепа из 8-12 фитинговых платформ. Применение сцепов из меньшего количества фитинговых платформ приводит к увеличению затрат на перевозку одного КРК, поскольку издержки на эксплуатацию вагона ДЭС не изменяются при уменьшении фитинговых платформ в сцепе;

– эксплуатация контейнерных поездов показала, что скорость движения не превышает 80 км/ч, что является недостаточной для перевозки СПГ на дальние расстояния [11].

В зарубежных странах для перевозок СПГ большую популярность получила технология интермодальных перевозок называемая «от двери до двери», при которой погрузка осуществляется на складе отправителя, а выгрузка – на складе получателя, что исключает размораживание груза.

Географическое положение России позволяет ей получать значительные доходы от экспорта транспортных услуг, в том числе и от осуществления транзитных перевозок зарубежных стран по своим транспортным коридорам. В настоящее время по территории России проходят три общеевропейских транспортных коридора. Международный транспортный коридор № 2 (Берлин – Варшава – Минск – Красное – Москва – Нижний Новгород) создан в целях согласованного развития транспортной инфраструктуры в Европе. Продление МТК № 2 до Екатеринбурга с последующим выходом коридора на Транссибирскую магистраль создаст сухопутный маршрут обеспечения связей между Европой и странами Азиатско-Тихоокеанского региона и создаст серьезную конкуренцию морскому транспортному коридору.

Транссибирская магистраль, минуя с востока на запад три широтных хода: Екатеринбург – Пермь – Нижний Новгород – Москва, Екатеринбург – Казань – Москва, Челябинск – Уфа – Сызрань – Москва, – выходит на развитую сеть железных и автомобильных дорог, речных портов и аэропортов европейской части России.

Согласно транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года предусматривается развитие транзитных перевозок СПГ между Атлантическим Транспортным Регионом (АТР) и Западной Европой, а для увеличения объемов, перевозимых СПГ с помощью Российских железных дорог, предполагается обеспечить переключение скоропортящихся грузов из крытых вагонов в рефрижераторные контейнеры.

В соответствии с планами развития железнодорожного транспорта России до 2030 года проводится работа по освоению просторов восточных районов Сибири и западно-арктических морей.

Трансконтинентальные транспортые коридоры представлены на рисунке 2.1.

 

 

1 – существующие; 2 – Транссибирская магистраль; 3 – Северно морской порт; 4 – Северно-Российский ТК; 5 – планируемый до 2025 г; 6- планируемый после 2025 г 7 – Золотой стык

Рисунок 2.1 – Трансконтинентальные транспортые коридоры

 

Транспортировка скоропортящихся грузов в рефрижераторных контейнерах является не только альтернативой транспортировкам в рефрижераторных вагонах, но и конкурентоспособной технологией в этом сегменте рынка.

Возможность организации одиночных отправок вагона в адрес получателя фитинговых платформ модернизированных системой автономного энергоснабжения позволит сократить простой в ожидании погрузки-выгрузки, расширить географию перевозок, обеспечить правильный температурный режим для данного груза, а также уменьшить затраты [16].

Еще одним источником привлечения дополнительных объемов контейнерных перевозок на железную дорогу является привлечение рефрижераторных контейнеров с автомобильного транспорта. В условиях острой конкуренции автомобильных перевоз­чиков и железных дорог на рынке контейнерных перевозок, большое значение приобретает формирование конкурентоспособной по сравнению с автомобильными перевозчиками сквозной тарифной ставки и сокращение сроков доставки грузов в контейнерах «до двери получателя».

Это позволяет сократить затраты на перевалку грузов в портах и железнодорожных станциях, исключить порчу груза и одновременно уменьшить сроки их доставки. Такая технология базируется на известном факте, что рефрижераторный контейнер при помощи различных перегрузочных средств можно переставить с одного вида транспорта на другой (например, с автомобиля в вагон, из вагона на палубу морского или речного судна), что делает рефрижераторный контейнер вездеходным средством доставки ценных товаров в различные населенные пункты Обычно от железных дорог опорной сети обычно строятся так называемые «транспортные коридоры», которые обеспечивают применение эффективных систем бесперегрузочных технологий.

В наше время действуют несколько транспортно-технологических схем доставки и распределения СПГ по Дальневосточному региону. Схема доставки мяса, масла животного и некоторых видов плодоовощной продукции от производителей или поставщиков Новой Зеландии, Южной Кореи, Северной и Южной Америки показана на рисунке 2.2, а. В соответствии с этой схемой грузы прибывают на рефрижераторных судах в дальневосточные порты, где поступают в перегрузочные холодильники или непосредственно в рефрижераторные вагоны. К месту назначения в населенные пункты потребления СПГ доставляются или железнодорожным хладотранспортом (5-вагонные секции, АРВ-Э, вагоны-термосы, ИВ-термосы), или авторефрижераторами. В пунктах доставки пищевые продукты поступают в холодильные склады кратковременного хранения или распределительные холодильники. До потребителя СПГ доставляются автомобильным хладотранспортом и до продажи хранятся в реализационных холодильниках.

Продовольственные грузы, поступающие на Дальний Восток через сухопутные переходы (например, через станцию Гродеково из Китая), доставляются к месту назначения рефрижераторными вагонами либо автомобильным хладотранспортом. Грузы автомобильным транспортом доставляют в города и поселки, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга и от станции назначения только при наличии распределительных холодильников. Схема поставки продовольственных грузов показана на рисунке 2.2, б.

Схема доставки замороженной рыбы в Центральные районы страны, на Урал и в Сибирь показана на рисунке 2.2, Но в этой схеме материальные потоки груза зарождаются на рыболовецких судах или плавбазах, которые предназначены замораживать рыбу, находясь в море. Приведенные схемы можно рассматривать как элементы непрерывной холодильной цепи (НХЦ) продвижения потоков пищевых продуктов.

 

 

 

 

а – импортные СПГ, поступающие морским путем; б – импортныеСПГ, поступающие через сухопутный пограничный переход; в – замороженная рыба; ГО – грузоотправитель; РС – рыболовецкое судно для добычи рыбы и рыбной продукции; ГП – грузополучатель; АХТ – автомобильный хладотранспорт; ЖХТ – железнодорожный хладотранспорт; МХТ – морской хладотранспорт; ПБ – плавбазы, предназначенные для замораживания рыбы в море; РХ – реализационный холодильник; Р_СХ – распределительный холодильник;
П_ГХ – перегрузочный холодильник

Рис. 2.2 – Традиционные транспортно-технологические схемы доставки

 

Данные схемы показывают традиционную технологию доставки СПГ, для реализации которой имеются средства хладотранспорта (морского, железнодорожного и автомобильного) и перегрузочные устройства в портах, на станциях, на распределительных базах и др. Поскольку груз за время транспортировки претерпевает от 2–8 и более перегрузочных операций, то на качество СПГ большое влияние оказывают перепады температуры: наружного воздуха на станциях погрузки, выгрузки и перегрузки, а также различные температурные режимы перевозки на морском, железнодорожном и автомобильном транспорте.

Изменение температурного режима отрицательно сказывается не только на качестве, но и на товарном виде продукции, перегрузка и промежуточное хранение резко снижает среднесуточную скорость доставки груза. Все это влечет за собой уменьшение реализационной цены пищевых продуктов и высокие количественные потери этих продуктов из-за порчи, которые составляет около 40 - 50% общей массы перевозимого груза.

В настоящее время при планировании доставки груза от производителя до получателя не уделяется внимание разработкам рациональных способов управления операциями движения товаров и способам продвижения их по цепи.

Составляющие НХЦ функционируют несогласованно, и между ними нет соответствия друг другу информационных потоков, контроля за материальным потоком и передачей данных в единый центр. Это осуществляется только на каждом магистральном транспорте. Транспортно-экспедиционные предприятия (фирмы-операторы) вынуждены на договорной основе получать данную информацию [12].