Особенности перевозок

Общая характеристика.

Перевозки грузов составляют более 90% всей приведенной продукции железных дорог.

В общей структуре перевозок промышленных грузов важное значение имеют перевозки массовых грузов; каменный уголь, нефть и нефтепродукты, минеральные строительные материалы, чёрные металлы, руда и рудные концентраты, лесные. На долю этих грузов приходится более 63% объёма железнодорожных перевозок России.

Наиболее эффективны перевозки массовых грузов маршрутными отправками. Уровень маршрутизации разных массовых грузов неодинаков и колеблется в пределах от 12% — лесные, до 90% — руда железная.

Организация перевозок массовых грузов маршрутами требует создания мощных погрузочных и выгрузочных фронтов с высокой перерабатывающей способностью. Для этих целей применяется высокопроизводительные механизированные комплексы и устройства — экскаваторы, краны вагонопрокидыватели, эстакады и др.

Массовые грузы обладают различными специфическими свойствами: сыпучесть, влажность, смерзаемость, слеживаемость, самовозгорание, вязкость и др. Эти свойства требуют особых технических и коммерческих условий перевозки массовых грузов, а также проведения специальных мероприятий.

Перевозки каменного угля.Каменный уголь занимает первое место в грузообороте железных дорог — около 18% и второе место в перевозках — 21%. Почти весь добываемый уголь (свыше 95%) перевозится железнодорожным транспортом.

Все угли делятся на три основные категории: каменные, бурые и антрациты. Они отличаются физико-механическими свойствами и энергетическими характеристиками, которые в значительной степени зависят от элементного состава углерода С, водорода Н, кислорода О, азота N.

Антрацит является наиболее ценным энергетическим топливом, имеет наибольшую теплотворную способность (35 тыс. кДж/кг), и меньшую зольность. Он имеет высокую плотность, характерный металлический блеск и значительную твердость.

Каменный уголь имеет теплотворную способность 24 тыс. кДж/кг, меньшую объёмную массу и чёрный цвет.

Бурый уголь имеет сравнительно низкую теплотворную способность (4–18 тыс. кДж/кг), большую зольность, повышенную влажность. Отличается также гигроскопичностью, низкой термической устойчивостью и склонностью к самовозгоранию.

Важной характеристикой угля является гранулометрический состав. Чем крупнее отдельные куски, тем меньше содержание влаги и минеральных примесей и выше качество углей. После добычи производится сортировка угля по размерам отдельных кусков на специальных грохотах на сорта:

Сыпучесть, то есть подвижность частиц относительно друг друга под действием сил тяжести, характеризуется углем естественного откоса, составляющим 40–45°.

Существует достаточно много различных классификаций углей. При этом основными признаками служат выход летучих горючих веществ и свойств коксового остатка. Наиболее часто употребляется деление на марки: длиннопламенный, газовый, коксовый и др.

Различают два основных способа добычи углей: открытый в карьерах и подземный в шахтах — путём механизированной выемки или гидравлическим способом. После добычи осуществляется обогащение угля путем удаления минеральных примесей и серы на специальных обогатительных фабриках. На ряде фабрик изготовляют угольные брикеты.

Погрузка угля производится на подъездных путях предприятий угольной промышленности. Грузоподъёмность вагонов при этом используется, как правило, полностью. Бурые угли и легкие фракции каменных углей грузят в полувагоны с формированием «шапки» штабеля и последующим уплотнением специальными катками. После взвешивания вагонов производятся дозировочные операции. На крупных подъездных путях имеются углесборочные станций, на которых осуществляется объединение погруженных на нескольких шахтах групп вагонов и формирование маршрутов. Уровень маршрутизация перевозок угля составляет — 70%.

Объём погрузки па подъездных путях угольной промышленности в 7–8 раз превышает объём выгрузки, что требует проведения крупных регулировочных мероприятий по подводу порожних вагонопотоков.

Прибытие угля в сравнении с отправлением сконцентрировано в значительно меньшей степени: станций прибытия в пять раз больше станций отправления.

При открытом хранении уголь укладывается в штабели трапецоидной формы, высота их зависит от рода хранящихся углей и возможностей применяемых средств механизации.

Рядовые угли укладывается с послойным уплотнением. Сортированные угли и антрациты укладываются без уплотнения. Различные марки углей по-разному ведут себя в процессе хранения, поэтому не рекомендуется укладывать их в один штабель.

Ископаемые угли обладают способностью поглощать кислород воздуха, что приводит к самонагреванию и самовозгоранию.

В связи с этим в процессе хранения осуществляется наблюдение за температурой штабелей с помощью термометров, опускаемых в специально устанавливаемые железные трубы, термистров, термопар и других приборов. Критическая температура, при которой происходит самовозгорание, колеблется для различных углей в пределах 55–80°С. При повышении температуры угля принимается меры: дополнительное уплотнение штабеля; укрытие его материалами, снижающими доступ воздуха; перезакладка на ледяное основание и др.

Сроки хранения углей на складах железнодорожных станций не должны превышать пяти суток.

Перевозки нефти и нефтепродуктов.Более 90% объёма наливных грузов, перевозимых по железным дорогам, составляет нефть и нефтепродукты.

Нефть и продукты её переработки представляет обширную группу грузов с различными специфическими свойствами.

Указанные грузы можно разделить на три основные группы: сырая нефть, светлые нефтепродукты и темные нефтепродукты.

Нефть является одним из самых важных индустриальных грузов. Ее теплотворная способность в 1,5 раза превосходит теплотворную способность лучших сортов каменного угля.

Себестоимость нефти (в месте добычи) в 8–10 раз меньше, чем угля.

Нефть представляет собой сложную смесь различных веществ, её физические и химические свойства во многом зависят от месторождения. Средний элементарный состав нефти (в процентах): углерод – 86, водород – 13, (азот + кислород + сера + зола) – 1.

Специфические свойства нефтяных грузов в значительной степени определяет характер выполнения налива и слива, перевозки и хранения. К таким свойствам относятся: легкая воспламеняемость, повышенная вязкость и застывание при плюсовых температурах, высокая испаряемость, коррозирующее действие на металлы, вредное воздействие на организм человека, электризация, взрывоопасность, плотность.

Вязкость определяет подвижность (текучесть) нефтепродуктов и оказывает непосредственное влияние на выполнение операций по сливу и наливу, транспортированию и перекачке. Вязкость нефти и нефтепродуктов колеблется в больших пределах — относительно от 1 до 300) в зависимости от молекулярного веса и строения входящих в их состав углеводородов.

Наибольшую вязкость имеют темные нефтепродукты.

При возникновении затруднений слива вязких и застывающих грузов, которые делятся на четыре группы, в холодный период года (с 15 октября по 15 апреля) грузополучателям предоставляется льготное время на разогрев и слив.

Испаряемость нефтепродуктов происходит вследствие значительной плотности их паров, превышающей плотность воздуха. При этом испарение происходит как в статическом режиме — с неподвижной поверхности, так и в динамическом — при движении нефтепродукта относительно воздуха. Это приводит к количественным и качественным потерям нефтепродуктов, которые зависят от фракционного состава, вязкости, температуры, давления и других факторов.

Коррозийность — способность оказывать разрушавшее воздействие на металлы — обусловлена наличием в составе нефти и нефтепродуктов различных кислот, щелочей и сернистых соединений.

Содержание этих агрессивных веществ регламентируется специальными стандартами.

Токсичность действие паров нефтепродуктов на человеческий организм требует ограничения их допустимого содержания в воздухе рабочей зоны. В этих целях установлены предельно допустимые концентрации паров в мг/л для различных нефтепродуктов.

Электризация — способность нефти и нефтепродуктов, являющихся диэлектриками, накапливать и сохранять заряды статического электричества. Это создает опасность взрыва от воздействия искры, пламени. Особенно подвержены электризации светлые нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо.

Плотность нефти и нефтепродуктов зависит от их фракционного состава и температуры. Температурные поправки принимаются в соответствии с Таблицами калибровки железнодорожных цистерн. Плотность нефтепродуктов определяется денсиметром (ареометром) с точностью до 0,05%.

Масса налитого в цистерну продукта может быть определена по формуле:

Q = V [d ± (t_ф – 20) a],

где: Q — масса продукта, кг; V — объём налитого продукта, дм³; d — плотность нефтепродукта при + 20°С, кг/дм³; t_ф — фактическая температура в момент замера высоты налива, °С; a — температурная поправка плотности на 1°С разницы температуры.

При температуре выше 20°С температурная поправка вычитается, а при температуре ниже 20°С — прибавляется.

Основная масса нефти и нефтепродуктов перевозится наливом цистернах. Назначение и основные характеристики железнодорожных цистерн имеются в «Альбоме вагонов широкой колеи».

Следует отметить, что в условиях развития рыночных отношений значительно увеличивается объём отправления в цистернах, принадлежащих на правах собственности предприятиям.

Представляет интерес использование "температурного резерва" при наливе цистерн с целью улучшения использования их грузоподъёмности.

Большая часть продуктов заливается при достаточно высоких температурах — 75–85°С и выше. В пути следования продукт остывает, часть объёма цистерны оказывается свободной.

По расчетам НИИЖТа 1°С остывания освобождает объём для 40 кг продукта.

В общем дополнительная загрузка может составить 2…2.5 т на цистерну (четырёхосную). Для использования этого резерва необходимо производить налив продуктов, имеющих оптимальную температуру, например, 40–70°С для разных сортов мазута. В действующих же правилах перевозок установлен только верхний предел температуры — 100°С для цистерн и 150°С для бункерных полувагонов.

Расхода на охлаждение наливаемых продуктов, как показали расчёты, являются экономически оправданными.

Налив и слив грузов, перевозимых в цистернах и бункерных полувагонах, производятся на местах необщего пользования. Значительные осложнения вызываются трудностью организации контроля за полнотой слива и очисткой котлов цистерн. В этом отношении представляет интерес опыт совместного предприятия "Совфинамтранс", которое оснащает цистерны устройствами типа "Юнитемп". При этом время слива сокращается вдвое, а после слива в ёмкостях практически нет остатков вязких нефтепродуктов. Надежно обеспечивается экологическая чистота.

После слива порожние цистерны направляются в пункты налива по полным грузовым документам или по пересылочным накладным.

Для приёма, хранения и отпуска нефтепродуктов организуются специальные комплексы сооружений, включающие сливно-наливные эстакада, насосные установки, резервуарный парк, пенно-аккумуляторные станции и др.

При выполнении операций с нефтепродуктами и при их хранении необходимо строго соблюдать требования техники безопасности и противопожарных правил.

Перевозки минеральных строительных материалов.Строительные грузы минерального происхождения подразделяются на две большие группы — природные материалы и материалы промышленного (заводского) изготовления.

К природным относятся песок, гравий, щебень, глины, камень и др., к промышленным — кирпич, цемент, стекло, железобетонные изделия и др.

По объёму перевозок минеральные строительные материалы занимают на железнодорожном транспорте третье место, однако дальность их перевозок примерно в два раза меньше средней дальности.

Большая часть строительных грузов представляет собой навалочные грузы. Исключение составляет стекло и цемент, около 10% которого перевозится в таре.

Для перевозки используется универсальный подвижной состав, специальные вагоны и контейнеры. При этом грузоподъёмность вагонов используется, как правило, полностью.

Различные физико-химические и механические свойства минеральных стройматериалов оказывает весьма существенное влияние на выполнение отдельных операций перевозочного процесса.

К этим свойствам относятся: прочность, влажность, пористость, гигроскопичность, угол естественного откоса, сыпучесть, а также объёмно-массовые характеристики.

Цемент является одним из наиболее важных грузов, так как служит основой современной строительной индустрии.

Различают несколько видов цемента: портландцемент, гидрофобный, пуццолановый, дорожный и другие — всего около 30 видов. В зависимости от предела прочности цемент подразделяется на марки: 300, 400, 500 и т.д.

Свойства цемента, которые оказывают непосредственное влияние на его транспортабельность, следующие: гигроскопичность, распыляемость, слеживаемость при транспортировании и хранении.

Перевозят цемент в крытых вагонах (насыпью и в таре), в хопперах, в специальных цементных цистернах и контейнерах.

Не допускается его длительное хранение вследствие впитывания влаги из воздуха.

При легкой распыляемости цемент оказывает вредное воздействие на организм человека. Поэтому при выполнении операций с ним следует пользоваться респираторами или защитными приспособлениями.

Строительный кирпич перевозят в крытом и открытом подвижном составе обычным способом и на поддонах, снабженных приспособлениями для застропки.

Поддоны могут устанавливаться в два яруса. При перевозках их на платформах с торцевых сторон устанавливаются ограждающие щиты из досок. При загрузке платформ кирпичом без поддонов применяется уплотненная погрузка выше бортов платформы.

Листовое стекло, перевозимое в ящиках, при загрузке в вагоны устанавливают плотными рядами вдоль вагона на ребро и укрепляет так, чтобы не допустить его перемещений во время транспортирования.

Негашеная известь (комовая) перевозится навалом в крытых вагонах. Хранят её в закрытых складах с плотной крышей и стенами.

Значительная часть строительных грузов подвержена смерзаемости. Поэтому при перевозке в зимний период таких грузов как песок, глина, гравий, шлак применяют при погрузке профилактические мер и против смерзаемости (промораживание, просушка). Песок, гравий грузят в зимнее время из верхних, более сухих слоев карьеров.

Перевозки рудно-металлургических грузов.К ним относятся грузы, которые служат сырьем для чёрной и цветной металлургии, а также полуфабрикаты и готовая продукция.

Сырьевой массив образует руды — железная, марганцевая, цветные, кокс, уголь для коксования, металлический лом, флюсы.

В полуфабрикаты входят передельный чугун, стальные слитки, ферросплавы и прокатные заготовки.

К готовой продукции относятся литейный чугун, прокат чёрных и цветных металлов, трубы.

Наибольший удельный вес в перевозках рудно-металлургических грузов занимают сырьевые грузы — свыше 70%.

Большая часть руды (около 90%) перевозится отправительскими маршрутами.

На транспортабельность рудных грузов влияет основные физические свойства: насыпная масса, влажность, твердость, пористость, гранулометрический состав, абразивность, коррозийность.

Плотность разных руд характеризуется значительными колебаниями — от 1,2 до 3,4 т/м³, влажность изменяется в пределах от 4 до 25%.

Гранулометрический состав и пористость влияют на величину загрузки вагонов.

В целях более полного использования вместимости и грузоподъёмности подвижного состава, уменьшения потерь от выдувания встречными потоками воздуха в процессе перевозки рыхлые, высокопористые руды уплотняют.

Значительная часть обогащенных рудных материалов — концентраты, агломераты, окатыши — перевозится в специализированном подвижном составе.

Среди руд цветных металлов следует выделить марганцевые (ферромарганцевые), используемые в качестве добавки к шихте доменных печей. Перевозятся они навалом и относятся к смерзающимся грузам.

Медно-никелевые руды требуют соблюдения особых условий при хранении, так как под действием воздуха они интенсивно окисляются и самовозгораются.

В зависимости от специфических свойств и ценности концентраты цветных руд перевозятся в таре или навалом в крытых вагонах.

Основная масса чёрных металлов » 96% перевозится по железным дорогам.

Конечными продуктами доменного процесса являются чугун и ферросплавы.

По назначении чугуны делятся на передельные и литейные.

Передельные предназначены для последующей переработки в сталь.

Литейные чугуны применяются в машиностроении и на транспорте для получения чугунных отливок.

Ферросплавы используется в качестве специальных присадок при выплавке стали.

Стали по сравнению с чугуном имеют более внешне механические свойства (прочность, пластичность и ударную вязкость) и классифицируются по способу производства, методу придания формы, химическому составу и применению.

Основная классификация — по химическому составу — подразделяет стали на легированные и углеродистые.

Легированные стали содержат специально вводимые добавки (ванадий, молибден, кобальт, титан, вольфрам, и др.), которые существенно изменяют свойства стали в нужном направлении. Из углеродистых сталей изготовляется прокат, к которому относятся профильный металл, листовое железо и проволока.

Наибольший удельный вес в перевозках занимает профильный металл — балки, швеллеры, промышленные рельсы, сортовые и фасонные железо и сталь.

Способы размещения и крепления на открытом подвижном составе сортового и листового металла различных профилей, металлические слитков, труб, других видов металлопродукции установлены техническими условиями.

В зависимости от свойств и качества металлы и металлопродукция могут храниться в крытых складах, под навесами и на открытых площадках.

Перевозки лесных грузов.Перевозимые по железным дорогам лесные грузы включают довольно широкую номенклатуру: 50% составляют перевозки круглого леса, 20% — пиломатериалы, 10% — дрова, 8% — рудничная стойка, 5% — шпалы, 7% — остальные материалы и изделия из дерева.

Перевозки негабаритного леса следует считать нерациональными, так как для перевозки пиленого леса требуется на 40% меньше подвижного состава, чем для перевозки соответствующего круглого леса.

Дальность перевозок лесных грузов значительно — на 70% превышает среднюю.

Особенно велика дальность перевозок пиленого леса — более 2000 км. Уровень маршрутизации (отправительской и ступенчатой) сравнительно невелик — менее 40%.

Для лесных грузов характерна распыленность прибытия и отправления: отправляют их 2/3 от общего количества станций, открытых для грузовых операций, а прибывают они — на 95%.

Наиболее важными характеристиками лесоматериалов являются плотность, объёмная масса, влажность, гигроскопичность, прочность.

Средний элементарный состав абсолютно сухой древесины всех пород следующий (в процентах): углерод — 49,5, кислород + азот — 43,2, водород — 6,3 и минеральные вещества — 1,0.

Плотность вещества древесины всех пород почти одинакова и составляет — 1,5 г/см³.

Объём лесоматериалов измеряют в плотных кубометрах с помощью коэффициента полнодревесности, учитывающего зазоры между отдельными единицами.

Величина коэффициента полнодревесности зависит от вида лесоматериалов, породы древесины и колеблется в пределах от 0,64 до 0,93.

Одним из важных физических свойств древесины является влажность. Влажность W выражается в процентах от массы сухой древесины:

,

где: m₂ — масса влажной древесины; m₁ — масса абсолютно сухой древесины.

Для древесины различных город влажность колеблется от 25 до 35% и принимается в среднем 30%.

Древесина представляет собой капиллярно-пористый материал и обладает гигроскопичностью. При длительном нахождении древесины на воздухе с постоянными температурно-влажностными параметрами устанавливается состояние гигрометрического равновесия.

Механические свойства древесины существенно зависят от её влажности. Вследствие особенностей строения древесина является анизотропным материалом с высокой прочностью при сжатии вдоль волокон и относительно низкой прочностью (в 3–10 раз менее) поперёк волокон.

Эти особенности следует учитывать при проектировании и изготовлении реквизитов крепления грузов в подвижном составе.

Для перевозки лесных грузов использует четырёхосные полувагоны (главным образом), платформы, крытые, а также специализированные вагоны. При этом грузоподъёмность подвижного состава используется на уровне 60–70%.

Существенное увеличение загрузки вагонов достигается при использовании верхней суженной части габарита — так называемая погрузка с "шапкой", масса которой составляет 10…18 т, в зависимости от типа и длины лесоматериалов.

Крепление лесных грузов, погруженных на открытом подвижном составе, производится с помощью инвентарных стандартных металлических стяжек, предоставляемых грузоотправителям железной дорогой за плату.

Эффективным и прогрессивным способом доставки лесных грузов является пакетная перевозка. Пакетизация позволяет увеличить объём загружаемого в вагоны груза на 10…20 м³ и повысить коэффициент использования грузоподъёмности на 12–25%.

Для пакетирования лесоматериалов используются различные технические средства: полужесткие многооборотные стропы, ленточные, брусково-проволочные обвязки. Наиболее эффективна система пакетизации с применением полужестких многооборотных стропов, которые предоставляются грузоотправителям железной дорогой.

Целесообразно формирование пакетов на технологических линиях разделки древесины.

Короткомерные лесоматериалы (рудостойка, дрова и др.) перевозятся в контейнерах — обрешётках в полувагонах с закрытыми торцевыми дверями.

Лесоматериалы, как правило, хранят на открытых складских площадках с соблюдением правил противопожарной безопасности.

Пиломатериала нормируемой влажности хранят в закрытых складах.

Перевозки зерновых (хлебных) грузов.К хлебным грузам относятся зерновые, зернобобовые культуры и продукты их переработки. По условиям перевозок к ним приравниваются также семена масличных культур.

Основную массу хлебных грузов — свыше 70% — составляют зерновые культуры, а среди них — пшеница и рожь.

На условия перевозок и хранения зерновых грузов влияют их следующее свойства: сыпучесть, влажность, натурная масса, засоренность, заражённость амбарными вредителями.

Сыпучесть зависит от параметров отдельных частиц груза, влажности, скважистости и других факторов. Угол естественного откоса для разных видов зерна заключается в пределах от 14 до 45°.

Влажность зерна — процентное содержание гигроскопической влаги – является основным качественным показателем.

По степени влажности основные зерновке культуры делятся на 4 группы: сухие (до 14%), средней сухости (от 14 до 15,5%), влажные (от 15,5 до 17%), сырые (свыше 17%).

Повышенная влажность, особенно при отсутствии вентиляции, может вызвать перегревание и даже самовозгорание зерна.

Под натурной массой имеют в виду массу 1 л зерна в граммах. Она зависит главным образом от влажности, скважистости. В результате объёмная масса зерновых грузов колеблется в пределах от 0,3 до 0,9 т/м³.

Засоренность зерна посторонними примесями оценивается как процентное отношение массы примесей к общей его массе.

Различают примеси сорные и зерновые. В зависимости от вида и назначения зерна предельная засоренность составляет — 8%.

Зерно, заражённое амбарными вредителями, отгружается только на предприятия, специально выделенные для его переработки.

Зерновые грузы перевозят насыпью в крытых и специальных вагонах — зерновозах. Вследствие большой текучести зерна в крытые вагоны устанавливаются съёмные хлебные щиты (размером 1700 ´ 2130 мм), которые предоставляются грузоотправителям железной дорогой (бесплатно). Не требуется установка таких щитов в вагоны, имеющие самоуплотняющиеся цельнометаллические двери. Все вагоны, подаваемые под погрузку хлебных грузов, должны быть тщательно очищены, промыты, просушены и соответствовать установленными санитарно-гигиеническим нормам.

Погрузка хлебных грузов характеризуется значительной распылённостью на большом количестве станций со сравнительно небольшими объёмами отправления, поэтому уровень маршрутизации их невелик. При этом наиболее эффективна организация ступенчатых маршрутов.

При оформлении перевозочных документов отправитель должен предъявить сертификат хлебной инспекции или удостоверение о качестве, в которых указываются основные качественные признаки.

Определение массы груза и пломбирование вагонов осуществляется грузоотправителем. При перевозке большой части хлебных грузов (кроме легковесных культур) грузоподъёмность вагонов используется полностью.

Выгружают хлебные грузы на элеваторах, мельничных комбинатах, механизированных складах.