Можно ли везти скоропорт в неспециализированных транспортных средствах

Вместо введения

Недавно ЦФТО отметилось очередными телеграммами, разрешающими возить скоропорт (в том числе свежие плодоовощи!) в крытых вагонах универсального назначения и универсальных контейнерах (sic! в них же нет возможности вентилирования для тех же плодоовощей!) вообще без каких-либо ограничений. Аки гвозди или картон. Причем делается это до введения новых правил перевозок. Перевозчик, противодействуя усилиям операторов по выравниванию тарифов и продолжая взимать плату за невыполняемую им работу при перевозках скоропорта в специализированных транспортных средствах, такими действиями как бы "решает" проблему несоразмерно высоких тарифов для грузоотправителей. Статистический анализ в конце отчетного периода покажет снижение транспортной составляющей при перевозках широкой номенклатуры скоропорта. Что и требовалось доказать по мнению РЖД. О цене такого решения никто не думает. Прикрываются якобы порядочностью грузоотправителей. Но последние, во-первых, не имеют возможности в настоящее время оценить свои риски. А во вторых, еще у Маркса было написано, что если капиталист поставлен перед возможностью максимизации своей прибыли на 300 %, его ничто не способно остановить от правонарушений, чтобы достичь этой возможности. В нашем случае цена вопроса лишь чуть-чуть меньше, 200-250 %, логика Маркса будет, увы, прекрасно работать.

Так можно ли возить скоропорт в неспециализированных транспортных средствах? Можно было бы ответить одной фразой - везут же, значит можно. Но мы тут собрались, чтобы разобраться как правильно возить. Правильно с точки зрения обеспечения качества и безопасности груза. Среди операторов специализированных транспортных средств расхожим является мнение о недопустимости перевозки скоропорта в неспециализированных транспортных средствах. Среди грузоотправителей укоренилось прямо противоположное мнение - мол-де что этому скоропорту будет? возил же когда-то что-то там в тенте и все с грузом было прекрасно. Очевидно, все эти мнения в значительной степени продиктованы явно или неявно осознаваемыми интересами тех или иных участников транспортного процесса. Одним надо, чтобы их дорогостоящие рефы или термоса работали, другие хотят сэкономить. У каждого своя правда в тарифном кривозеркалье, но истина всегда конкретна, потому что определяется конкретными условиями. Вот давайте об этом и поговорим.

Оказаться в нужное время и в нужном месте

Ранее мы уже обсудили, что такое скоропорт с позиций его перевозки и в чем наш главный враг, с которым мы вынуждены по роду нашей профессиональной деятельности считаться и бороться.

Мир, в котором мы живём, очень разнообразен, и какие-либо термины описывают его лишь с известной степенью абстракции. Когда мы говорим "скоропорт", важно понимать, что под этим термином скрывается большая номенклатура грузов, обладающих различными сроками годности при различных температурных условиях их хранения/транспортирования (транспортирование это часть хранения). Температура наружного воздуха - основной негативно воздействующий фактор при перевозке - и вовсе зверь чрезвычайно разнохарактерный и непостоянный. При таком рассмотрении несложно представить ситуацию, когда на определенном направлении перевозки в определенный интервал времени температура наружного воздуха со всеми возможными ее колебаниями окажется внутри диапазона температур хранения/транспортирования, установленных производителем. В этот конкретный интервал времени на этом конкретном направлении перевозка конкретного груза становится возможной в неспециализированных транспортных средствах (обычных крытых вагонах, контейнерах и автомобилях с кузовом без термоизоляции).

Поскольку температура наружного воздуха предсказуема с учетом статистических метеоданных в виде кривой ее обеспеченности с заданной вероятностью, становится возможной оценка уровня риска. На кривой ниже для рассматриваемого уже ранее направления перевозки Шушары - Благовещенск с 16 мая по 8 июня уровень риска заложен 5% (обеспеченность представленных данных заложена, соответственно, 95%). Представим, что нам надо перевести какое-нибудь пиво пастеризованное с соблюдением установленных производителем границ температурных условий от плюс 5 до плюс 20 градусов Цельсия. Обозначим на этой кривой заданные уровни - плюс 5 и плюс 20 градусов - и обозначим заливкой красной (сверх верхней границы диапазона) и синей (сверх нижней границы диапазона) области превышения заданных температурных условий. В принципе величину "брака" можно даже количественно оценить в температуро-часах (найдя через интегрирование численными методами площади указанных зон заливки), произведя дальнейший анализ ее возможного воздействия на температуру груза в транспортном средстве. Но формально говоря, при таком заданном риске, 5 %, мы не обеспечиваем условий поддержания качества груза при перевозке.

Только при уровне риска 15 % по нижней границе диапазона и 25 % по верхней границе (то есть со средним риском 20 % или каждая пятая перевозка идет с нарушением температурных условий груза) мы выходим на выполнение того условия, о котором мы говорили выше:

Причем существуют варианты перевозок (и их будет на самом деле подавляющее большинство от всех остальных вариантов), когда перевозка того или иного вида скоропорта в неспециализированном кузове со 100%-ной вероятностью (точнее, 50 %, если говорить строго математически) будет вести к нарушению его заданных производителем температурных условий хранения/транспортирования. Например рассмотрим перевозку того же пива пастеризованного на направлении Ховрино - Злобино с 1 по 13 декабря. Сделаем прогноз температуры на данном направлении в конкретный указанный временной интервал с обеспеченностью прогноза 50 % (минимальный уровень обеспеченности):

Из представленной кривой видно, что ни на одном участке температура наружного воздуха не попадает в интервал заданных температурных условий хранения/транспортирования выбранного нами груза. Но ведь повезут, потому что дешево. И РЖД эти риски не волнуют, потому что сами с себя сняли всякую ответственность. И никакие государственные контролирующие органы ничего не проверят, потому что нет этих органов, осуществляющих контроль за такими продуктами. Все это прекрасно понимают и молчат. Расплачиваться за все придется потребителю, который будет пить несколько раз замороженное пиво или дополнительно пастеризуемое в процессе перевозки молоко. А производители начнут добавлять в продукты еще больше консервантов, стабилизаторов и прочей дряни, чтобы обеспечить их термоустойчивость.

Внутри как снаружи, но не совсем

Но вернемся к нашей теме. Если кузов транспортного средства не оборудован термоизоляцией, мы вправе ожидать установления внутри грузового помещения той же температуры, что и снаружи. Ведь тепловое сопротивление такого кузова может быть условно принято равным нулю. Однако это справедливо лишь при следующих условиях:

• транспортное средство порожнее;
• на кузов не воздействует тепловое излучение, то есть все тепло в кузов поступает вследствие теплопередачи (через ограждения кузова) и конвекции (через неплотности), и излучением в этом случае пренебрегаем.

Солнечная радиация

В последние месяцы после выхода шедевра HBO мини-сериала "Чернобыль" все только и говорят о радиации. Поговорим и мы. О солнечной радиации. Радиация - это поток заряженных элементарных частиц. Всякая элементарная частица (вспоминаем корпускулярно-волновой дуализм) проявляет себя в определенных условиях как волна (тогда говорим об излучении), а в определенных - как частица (тогда говорим о, собственно, радиации). Солнечная радиация (или коротковолновое излучение от Солнца) падает на Землю из космоса под различным углом (этот угол определяется изменяющимся в течение года углом наклона оси Земли и ее вращением).

Интенсивность солнечного излучения, падающего на перпендикулярную ему поверхность, определяется в значительной степени прозрачностью атмосферы (максимальное значение коэффициента прозрачности для земных условий - 0,90 или 90 %). При этом чем ниже солнце над горизонтом (то есть чем острее угол падения его лучей), тем непрозрачность атмосферы оказывает большее влияние на радиацию, в значительной степени поглощая ее или отражая обратно в космическое пространство. Потому в утренние и вечерние часы загорать безопаснее, чем днем;)

Если мы рассматриваем падение солнечных лучей на кузов транспортного средства, необходимо конкретизировать условия. Так, интерсивность падения солнечных лучей на крышу и на стены транспортного средства будет сильно разниться и определяться соответствующими тригонометрическими функциями угла падения солнечных лучей на эти поверхности. При этом, при падении на стены важным будет также являться и горизонтальный угол падения солнечных лучей, определяемый положением транспортного средства относительно меридиана и азимутом солнца в конкретный момент времени.

Чтобы нагляднее представить насколько сложно воздействие солнечного излучения на вертикальную поверхность транспортного средства, покажем эту зависимость в 3D для 5 июля 2019 года для различного времени суток и различного угла между осью транспортного средства и меридианом:

Для упрощения анализа суммарного воздействия солнечного излучения на крышу транспортного средства и боковую стену (считаем, что торец вагона или контейнера закрыт от солнечной радиации торцом другого вагона или контейнера, а вагон или контейнер в расчетных условиях находится в составе поезда) автор данных строк произвел анализ по схеме, приведенной ниже, для различных широт местности и дней года и разработал теоретическую зависимость определения расчетного угла транспортного средства и меридиана, когда воздействие солнечной радиации максимизировано. Для условий широты Москвы и сегодняшней даты, 5 июля, этот угол равен 0 при расчете среднесуточного воздействия солнечной радиации.

Рассмотрим физику процесса воздействия солнечной радиации на кузов транспортного средства. Потом заряженных частиц от солнца, в значительной степени отраженный защитными слоями Земли (магнитное поле, озоновый слой и т.п. - см. солнечная постоянная), а также уменьшенный на степень непрозрачности атмосферы (примем расчетное значение 0,85, что соответствует ясной погоде) падает на крышу и боковую стену, производя химические изменения, вследствие которых происходит нагрев этих поверхностей (а также ускоренная коррозия и т.п.). При этом часть солнечной радиации отражается обратно (коэффициент отражения для каждой поверхности, материала ее изготовления и степени обработки можно найти в соответствующих СНиП), а оставшаяся часть производит указанное воздействие. Вследствие нагрева наружной поверхности транспортного средства она сама начинает усиленно излучать как любое горячее тело (на самом деле горячим в физике называют любое тело с температурой отличной от абсолютного нуля, то есть выше минус 273 гр. Цельсия;) Это вторичное излучение (в области длинных волн) также характеризует соответствующий коэффициент. Оставшееся тепло вначале нагревает соответствующие поверхности кузова (количественно этот процесс определяется теплоемкостью соответствующих поверхностей). Тепловая энергия в виде волн распространяется ко внутренним поверхностям транспортного средства (количественно этот процесс определяется теплопроводностью соответствующих поверхностей), которые в итоге также начинают излучать длинные волны инфракрасного излучения внутрь кузова, нагревая воздух в нем и, далее, воздействуя на груз. Непросто? Вот полный перечень исходных данных для расчета (боюсь, легче не станет):

Нетрудно догадаться, что солнечная радиация будет производить нагрев и земной поверхности (или, точнее, поверхности железнодорожного полотна). Земля также начнем излучать длинные волны инфракрасного излучения, которое будет воздействовать на пол вагона (с соответствующими коэффициентами поглощения и отражения):

Наиболее сложным с точки зрения определения является коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кузова транспортного средства. Помимо описанного выше, на его величину будет влиять скорость омывания поверхности воздушными массами:

а также температура самой нагретой поверхности:

Впрочем на видео ниже видно, что температура поверхности очень незначительно влияет:

Коэффициент теплопередачи поверхности, определяющий интенсивность передачи внешнего теплового воздействия внутрь кузова, также в значительной степени зависит от скорости движения транспортного средства и скорости и направления ветра:

Потому в качестве расчетного (худшего варианта) принято, что вагон или контейнер находится в состоянии покоя (не движется) и погода безветренная.

Ниже привожу кривую среднего за световой день превышения температуры воздуха внутри неспециализированного порожнего вагона модели 11-280 (без фанерного подшива стен, с деревянным настилом пола), находящегося в условиях стоянки на широте Москвы в ясный солнечный день в зависимости от условного дня года:

Чуть усложним условия визуализации, добавив к условному дню года (от 1 до 366) широту местности:

Однако все это рассчитано как среднее тепловое воздействие за световой день, то есть от момента восхода солнца над горизонтом до его захода. Если мы хотим определить каким будет это тепловое воздействие с учетом ночных часов - следует интегрирование всех параметров произвести не от восхода до заката, а от -12 часов до +12 часов относительно солнечного полдня (солнечный полдень определяется условиями нахождения Солнца в зените и для Москвы, например, солнечный полдень относительно полдня смещен примерно на 1 с хвостиком часов). Получим, разумеется, меньшее значение. Так, для 5 июля 2019 года это превышение составит "всего" 9,4 градуса.

Однако можно оценить и экстремальное солнечное воздействие в час его максимальной активности [-0.5; 0.5] часа относительно солнечного полдня (0 UT). В этом случае для тех же условий нагрев воздуха внутри кузова будет выше температуры наружного воздуха на 18,8 градуса! То есть в полдень для описанных условий внутри вагона модели 11-280 между верхней поверхностью груза и крышей вагона воздушная прослойка нагреется до температуры на почти 19 градусов выше температуры окружающего воздуха. То есть если снаружи в полдень будет плюс 25 градусов, внутри - плюс 43..44 градуса!

В этой таблице я свел результаты расчетов по описанной методике превышения температуры воздуха внутри порожнего крытого вагона модели 11-280 во время его стоянки в безветренную погоду для каждой дороги или ее участка, а также месяца года. Расчетные данные приведены как средние за сутки, за световой день, а также пиковые значения в самый жаркий час (0 UT). При этом вагон ориентирован относительно меридиана для средних за сутки и за световой день условий на 0 градусов, для пикового значения - 90 градусов. Прозрачность атмосферы принята 0,85.

Если у кого-то есть потребность определить эти значения для других моделей вагонов или для контейнеров, пишите мне. Но разумеется, речь только о вагонах или контейнерах без изоляции. Изоляция полностью меняет весь процесс передачи тепла и все вышесказанное к специализированным вагонам и контейнерам не имеет отношения.

Тепловая инерция груза

Выше мы отметили, ход температуры внутри кузова повторяет ход температуры воздуха снаружи только внутри порожнего транспортного средства. Металлический (или из других нетеплоизоляционных материалов) кузов транспортного средства обладает малой теплоемкостью и его тепловой инерцией внешнему температурному воздействию можно пренебречь.

Совсем другое дело груз. В скоропорте, как правило, много влаги, а вода - основной аккумулятор тепловой энергии в природе. Даже самое мощное в условиях нашей планеты естественное температурное воздействие (от Солнца) не способно быстро изменить температуру больших масс воды (на этом, собственно, в значительной степени основано относительное постоянство климата на Земле). Таким образом, внешнее температурное воздействие, в том числе с учётом излучения, будет условно мгновенно нагревать воздушную прослойку между грузом и внутренней обшивкой грузового помещения. Но температура груза при этом будет расти много медленнее и экстремальное воздействие окажется в значительной степени смазанным последующим изменением температурного воздействия, характерного для суточного цикла.

Учесть фактическое изменение температуры груза с учётом неравномерности этого изменения по штабелю чрезвычайно сложно (задача нестационарной теплопроводности). Однако даже периферийное тепловое воздействие на груз не исключает претензий по качеству груза со стороны грузополучателя. Общим правилом записанным, например, в СПС (приложение 3), является:

... температура пищевых продуктов в любой точке груза в ходе погрузки, перевозки и разгрузки не должна превышать указанной величины

Потому для тарных и штучных грузов имеем следствие - любое температурное воздействие на груз свыше установленных пределов является потенциально опасным и может привести к претензиям грузополучателя (представим на секунду, что мы живем в стране, где получатель озабочен качеством груза). Единственное, где можно поступать иначе - перевозки жидких грузов наливом, где вследствие конвекции температурное поле груза будет быстро выравниваться. Но принцип учёта теплового воздействия и его количественная оценка в этом случае предоставляют предмет для отдельного исследования.

Выводы

Так можно возить скоропорт в универсальных транспортных средствах? Теоретически можно, но только в очень ограниченные периоды времени на конкретных направлениях и с рисками, значительно отличающимися от нуля. На практике эти ограничения (особенно если брать в расчет воздействие солнечной радиации) столь существенны, что общий ответ таков - скорее возить нельзя, чем можно. Однако, не сомневаюсь, со мной очень многие поспорят:)