Рынок ждет новых цистерн. "Моя колея 1520". 18 октября 2016

Новые модели специализированных вагонов-цистерн в ближайшее десятилетие должны прийти на замену морально и физически устаревшему подвижному составу.
Железнодорожный транспорт занимает ведущее место при перевозке жидких грузов и, несмотря на интенсивное развитие других видов, остается основным средством обеспечения массовых перевозок опасных грузов как во внутригосударственном, так и в международном сообщении. Ведущая роль железных дорог на транспортном рынке страны обусловлена следующими преимуществами:
- массовостью перевозок и высокой провозной способностью;
- независимостью от климатических условий, что обеспечивает ритмичность перевозок и регулярность отправок;
- большой грузоподъемностью и вместимостью подвижного состава;
- наличием специализированных вагонов-цистерн для перевозки грузов, требующих применения особых устройств, например, с теплоизоляцией и (или) системой разогрева;
- возможностью реализации прямой схемы доставки "от двери до двери" для крупных промышленных и перерабатывающих предприятий.
Для перевозки наливных грузов используются вагоны-цистерны различных моделей и назначения, которые условно разделены на универсальные, применяемые для перевозки широкой номенклатуры грузов, в первую очередь — нефтепродуктов, и специализированные, предназначенные для одного или нескольких грузов. В рамках развития производства грузовых вагонов Научно-производственная корпорация "Объединенная Вагонная Компания" запустила новое предприятие — ЗАО "ТихвинХимМаш", основным профилем которого являются вагоны-цистерны специального назначения. Эта продукция должна завоевать ключевые позиции на рынке благодаря использованию новых научно-технических и технологических достижений.
В настоящее время для грузовых перевозок на железнодорожном транспорте все шире используются вагоны нового поколения. Такой подвижной состав с существенно улучшенными технико-экономическими показателями отличается увеличенными грузоподъемностью и объемом перевозимого груза, повышенной эксплуатационной надежностью, сниженным воздействием на путевую инфраструктуру, повышенными пробегами между ремонтами, применением новых технических решений и конструкционных материалов. Использование данных грузовых вагонов позволяет осуществить потребный объем перевозок меньшим количеством подвижного состава, что способствует увеличению пропускной способности железных дорог и снижению нагрузки на инфраструктуру.
Так, полувагоны нового поколения производства АО "Тихвинский вагоностроительный завод" находятся в массовой эксплуатации с 2013 г., а вагоны-хопперы — с 2014 г. За прошедшее время грузоотправители и перевозчики на практике подтвердили значительный экономический эффект от использования инновационной продукции. В то же время, перевозки химических грузов осуществляются в вагонах-цистернах старого поколения, разработанных более 40 лет назад, а покупатели вагонов не имеют альтернативы инвестированию в морально устаревшие технические средства. Таким образом, на рынке подвижного состава есть потенциальный спрос на вагоны-цистерны нового поколения для перевозки химических грузов.
Перед специалистами ООО "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" ("ВНИЦТТ") поставлена задача создания модельного ряда перспективных вагонов-цистерн, которые в ближайшее десятилетие должны прийти на замену морально и физически устаревшим вагонам-цистернам эксплуатационного парка. Кроме опытно-конструкторских работ по разработке, испытаниям и приемке опытных образцов, специалисты "ВНИЦТТ" выполнили комплекс работ по выбору оборудования, проектированию технологических линий и оснастки для производственных линий "ТихвинХимМаш".
Так как железнодорожный транспорт — наукоемкая отрасль экономики, при­нятию решения о создании нового вагоностроительного предприятия предшествовал всесторонний анализ ситуации на рынке перевозок, качественного и количественного состава вагонов эксплуатационного парка.
Для достижения поставленной цели выполнены:
- обзор и анализ структуры перевоз­ки наливных грузов железнодорожным транспортом;
- обзор и анализ существующего парка вагонов-цистерн;
- формирование номенклатурных групп массовых наливных грузов, в том числе анализ:
- требований нормативных документов к условиям перевозки и конструкции вагона-цистерны, применяемого для транспортировки каждого груза;
- свойств грузов;
- сложившейся практики перевозки грузов и конструктивных особенностей вагонов-цистерн, задействованных в перевозочном процессе. Массовые грузы, перевозка которых осуществляется в наиболее изношенном парке цистерн, на основе обзора и анализа свойств, требований нормативных документов к условиям перевозки и конструкции вагонов-цистерн, а также существующей практики перевозки данных грузов, объединены в номенклатурные группы грузов;
- разработка типоразмерного ряда перспективных вагонов-цистерн для перевозки номенклатурных групп грузов на основе определенных конструктивных признаков и рассчитанных основных технико-экономических параметров;
- оценка экономической эффективности эксплуатации вагонов-цистерн разработанного типоразмерного ряда в сравнении с вагонами-аналогами с использованием численного моделировании перевозок грузов в условиях реальной эксплуатации.
На следующем этапе были определены виды вагонов-цистерн, имеющих более высокую востребованность и подлежащих разработке, запуску в производство в первую очередь. К таким продуктам можно отнести следующие:
- вагон-цистерну для едкого натра (каустика) и других химических грузов;
- вагон-цистерну для расплавленной серы;
- вагон-цистерну для перевозки широкой номенклатуры химических грузов с котлом из коррозионно-стойкой стали.
При постановке задачи создания специализированной цистерны для перевозки каустика одним из существенных требований было недопущение застывания груза при транспортировке в зимний период. Для определения оптимальных параметров теплоизоляции были рассмотрены варианты теплоизоляционных материалов и выполнены сравнительные расчеты теплотехнических характеристик с использованием программного комплекса Siemens NX.
В итоговой конструкции вагона-цистерны модели 15-6900 с наружной стороны котел покрыт теплоизоляцией толщиной 200 мм, конструктивно состоящей из матов супертонкого базальтового волокна, что позволяет до 10 суток сохранять едкий натр в жидком состоянии при транспортировке в зимних условиях.

Основные параметры вагона-цистерны модели 15-6900

Грузоподъемность, т	73
Тара, т	26,5
Объем, м3	54,5
Максимальная нагрузка на ось, тс	25,0
База вагона, мм	7 800
Габарит	1-ВМ

На следующем этапе была разработана вагон-цистерна для перевозки широкой номенклатуры химических грузов с котлом из коррозионно-стойкой стали модели 15-6900-01. Особенностью конструкции данного вагона является сравнительно низкая толщина корпуса котла. Для обеспечения прочности и эксплуатационной надежности на этапе моделирования, проводившегося также в среде Siemens NX, было выработано оригинальное решение, позволяющее соединить потребителями по обследованию пунктов кронштейны крепления котла к раме с кольцевыми шпангоутами и обеспечивающее восприятие и передачу эксплуатационных нагрузок.

Основные параметры вагона-цистерны модели 15-6900-01

Грузоподъемность, т	77
Тара, т	23
Объем, м3	54,5
Максимальная нагрузка на ось, тс	25,0
База вагона, мм	7 800
Габарит	1-ВМ

Для определения исходных технических требований при создании вагона-цистерны для расплавленной серы модели 15-6913 до начала проектирования была выполнена работа с погрузки-выгрузки. В результате были получены полные и достоверные данные о возможных габаритных ограничениях, присоединительных размерах и особенностях конструкции устройств слива и налива, специфике работы системы разогрева, коррозионном воздействии перевозимого груза на вагон-цистерну.
С учетом замечаний к существующим конструкциям аналогичных вагонов-цистерн, полученных от потенциальных потребителей, для наружного кожуха данной цистерны была выбрана корро­зионно-стойкая сталь ввиду возможного загрязнения поверхности химически активным грузом.
Для минимизации массы и получения высоких технико-экономических показателей, соответствующих инновационным вагонам, была использована конструкция котла с минимальной толщиной оболочки и кольцевыми шпангоутами. Особенностью является совмещение функций элемента, обеспечивающего устойчивость и прочность цилиндрической оболочки, и крепления внутреннего кожуха системы разогрева и внешнего покрытия теплоизоляции.
В конструкции теплоизоляции применены маты толщиной 200 мм из гидрофобизированного супертонкого базальтового волокна, что позволяет до 10 суток сохранять перевозимую расплавленную серу в жидком состоянии при транспортировке в зимних условиях. Теплоизоляция имеет двойной кожух, обеспечивающий воздушный зазор между теплоизоляцией и котлом, позволяющий равномерный разогрев перевозимого груза горячим воздухом. Нагрев воздуха в зазоре осуществляется трубчатыми электрическими нагревателями, расположенными под котлом. На раме цистерны смонтированы секции нагревательных элементов, панель управления, розетки питания и панель предохранителей. Температура нагрева груза контролируется термодатчиком, расположенным на котле цистерны.

Основные параметры вагона-цистерны модели 15-6913

Грузоподъемность, т	72,0
Тара, т	28,0
Объем, м3	44
Максимальная нагрузка на ось, тс	25,0
База вагона, мм	7 800
Габарит	1-ВМ

Сравнение с находящимися в эксплуатации аналогами показало, что полезный объем и грузоподъемность вагона нового поколения увеличены не менее чем на 10%.
Таким образом, в результате совместной работы специалистов «ВНИЦТТ» и завода-изготовителя «ТихвинХимМаш» на новой площадке создано производство специализированных вагонов-цистерн, разработаны и серийно изготавливаются новые модели инновационного подвижного состава для перевозки наиболее востребованных жидких химических грузов. В настоящее время ведется изготовление промышленной партии цистерн для перевозки едкого натра, а до конца 2016 г. типоразмерный ряд вы­пускаемых вагонов-цистерн будет расширен до 10 моделей.