АРВ РусРефа прошел приемочную комиссию

30 лет спустя

14 июля прошла долгожданная приемочная комиссия по автономному рефрижераторному вагону (АРВ) модели 16-5213. Долгожданная не столько потому, что планировалась она изначально на июнь, но из-за ковида несколько раз переносилась, сколько потому, что более 30 лет мы не видели приемки новых АРВ. Просто не было таких проектов.

Комиссии были представлены два опытных образца, отличающихся установленным термическим оборудованием в кузове (в одном установлена холодильно-отопительная машина Thermo King SLXi-400-50, в другом - схожая по мощности машина от Carrier Transicold модели VECTOR HE 19).

Надо отметить неплохое общее качество исполнения опытных образцов. По моему дилетантскому мнению не превосходящее АРВ или вагоны-термосы производства ГДР, но в целом находящееся поблизости. К тому же новый АРВ имеет ряд решений в области телематики, управления термическим оборудованием и системой энергоснабжения, которых не было в немецких АРВ. Впрочем, тогда и времена были другие, техника была другой и задачи ставились несколько иначе.

Рекордно низкий коэффициент K

На мою скромную долю выпали теплотехнические испытания АРВ в объеме определения общего коэффициента теплопередачи кузова ("коэффициента K" на жаргоне специалистов). В условиях, когда СПС указано в пункте 4 Правил перевозок железнодорожным транспортом скоропортящихся грузов общая методология, можно сказать, предопределена. Однако для испытаний в строгом соответствии с СПС требуется специализированная климатическая камера, которая в настоящее время для железнодорожных вагонов на пространстве колеи шириной 1520 мм отсутствует. Потому указанные испытания проводились в соответствии с отдельно разработанной методикой, которая в максимально возможной степени учитывала методологию и требования СПС. Реальные значения параметров, которые выполнить без камеры невозможно, приводились к нормируемым значениям либо учитывались в итоговом значении коэффициента K как соответствующие составляющие неопределенности.

Испытания были проведены в г. Нижний Тагил Свердловской области на территории Уралвагонзавода, изготовившего опытные образцы. После обработки результатов даже с учётом всех основных составляющих неопределённости было получено рекордно низкое в истории новейшего российского вагоностроения значение коэффициента K - 0,18 Вт/(кв.м.K). Такое же значение коэффициента K было у новых вагонов-термосов, поставлявшихся на сеть железных дорог СССР в период с 1987 по 1991 гг. Однако в немецких вагонах-термосах термоизоляция представляла собой сэндвич-панели с пенополиуретаном в качестве наполнителя, вспенивание которого осуществлялось внутри панелей под давлением. В АРВ же пенополиуретан наносился послойно методом напыления. Технология напыления ППУ считается более сложной в плане возможности выдержать одинаковую плотность пены, потому тем более полученный результат удивителен, учитывая сравнительно невысокую толщину изоляции.

Впрочем, остаются вопросы как будет ввести себя термоизоляция в условиях эксплуатации, а также сможет ли производитель обеспечить схожее качество напыления при серийном изготовлении.

Нужен ли столь низкий коэффициент K?

Вопрос не праздный. Ранее я уже делал публикацию на этот счёт.

Низкое значение коэффициента K достигается в конечном счёте толщиной термоизоляции. Причем с ростом толщины коэффициент K уменьшается, увы, не линейно. То есть стоимость растет более быстрыми темпами, чем получаемый результат. Также к издержкам можно отнести более высокую стоимость монтажных работ, поскольку напыление ППУ на большую толщину является достаточно трудоемким процессом, а также более высокую стоимость перевозки тонны груза из-за уменьшения погрузочных размеров грузового помещения и уменьшения грузоподъемности.

С другой стороны, низкие значения коэффициента K способствуют существенному ослаблению теплопритока в грузовое помещение, который нейтрализуется работой термического оборудования. Как следствие, оборудование работает реже или менее интенсивно, уменьшается расход топлива, снижается общий износ (хотя тут вопрос спорный, если лезть в детали).

Поиск оптимума толщины термоизоляции затруднен, в свою очередь, значительной номенклатурой грузов и требуемых для их перевозки температурных режимов, а также различным температурным воздействием на кузов в зависимости от климатической зоны эксплуатации и периода года.

Общая рекомендация производителям кузовов как со стороны РГ.11 (рабочая группа по СПС), так и со стороны технического комитета TK 104, занимающегося ИСО 1496, сводится к тому, чтобы уменьшать коэффициент K до минимально обоснованных значений. Обоснованных, прежде всего, экономическими факторами конечно же. Однако на практике большинство кузовов изготавливаются со значениями коэффициента K вблизи 0,40 Вт/(кв.м.K), что не в последнюю очередь связано с особенностями контроля теплотехнических параметров транспортных средств в процессе их эксплуатации. Так, в СПС контроль в эксплуатации чаще всего осуществляется экспертами (без испытаний), хотя значение коэффициента K эксперт установить не в состоянии. В системе ИСО и вовсе отсутствует обязательный контроль теплотехнических параметров изотермических контейнеров в процессе эксплуатации.

Ещё один аргумент в пользу низкого коэффициента K

Ещё одним аргументом в пользу низкого коэффициента K у АРВ являются особенности эксплуатации.

Дальность перевозок скоропорта по железной дороге может достигать 6-9 тысяч километров, совершаемых, как следует из руководства по эксплуатации, без сопровождения механиками-проводниками. Причем значительная часть пути осуществляется, как правило, в труднодоступных местах без возможности оперативного отцепа вагона и его ремонта. Причем риск отказа оборудования есть всегда, это знает любой специалист в данной области, он не столь низок, особенно при эксплуатации в таких экстремальных условиях, которые предоставляют российские железные дороги, и повышается в процессе эксплуатации.

Что произойдет в случае отказа термического оборудования? То же, что и в бытовом холодильнике при отключении электроэнергии - температура в нем начнет повышаться и этот процесс нелинейно во времени будет продолжаться до тех пор, пока температура внутри не сравняется с температурой окружающей среды. Говоря иначе, после отказа оборудования груз начнет перевозиться в режиме "термос". Продолжительность этого режима "термос" без риска для качества груза может быть рассчитана по соответствующей методике. Приведем тут некоторые расчетные значения для сравнения.

Пример 1

Груз: Рыба мороженая (лосось с содержанием влаги 64 %) в мешках.

Начальная температура груза, когда произошел отказ термического оборудования: -20 гр. Цельсия.

Расчетная температура наружного воздуха: +25 гр. Цельсия.

Транспортное средство: АРВ модели 16-5213 с K = 0,18 Вт/(кв.м.K).

Для заданных условий груз без риска для качества может перевозиться еще целых 2 суток. За это время что-то предпринять, чтобы не потерять груз стоимостью несколько десятков миллионов рублей, реально можно. При повышении коэффициента K эта величина падает и можно попросту не успеть спасти груз.

Пример 2

Груз: Пиво пастеризованное в стеклянных бутылках.

Начальная температура груза, когда произошел отказ термического оборудования: +10 гр. Цельсия.

Расчетная температура наружного воздуха: -30 гр. Цельсия

Транспортное средство: АРВ модели 16-5213 с K = 0,18 Вт/(кв.м.K)

Для заданных условий груз без риска для качества может перевозиться еще 10 суток. При K = 0,40 Вт/(кв.м.K) - уже 6 суток. В принципе, 6 суток конечно тоже достаточно, чтобы спасти груз. Однако 10 суток может оказаться достаточно, чтобы довезти груз вообще до пункта назначения.

Резюме

Может 0,18 Вт/(кв.м.K) для АРВ немного чересчур, но только немного. В любых случаях, я бы не проектировал для российских условий безлюдный АРВ с коэффициентом K более 0,25-0,30 Вт/(кв.м.K). Тем более 0,25-0,30 сейчас достижимо без особых проблем. И не забываем, что через 10 лет эксплуатации реальное значение коэффициента K будет процентов на 50-70 больше первоначального.