Организация перевозок угля автомобильным транспортом

Необходимо отметить, что при  перевозке угля различными видами автомобильного транспорта происходят его потери. Для их оценки были проведены наблюдения за перевозками угля автомобильным транспортом. Установлено, что потери распределяются по длине маршрута неравномерно, большие отмечаются в начале транспортирования, когда происходит «утряска» угля в кузове и ссыпание кусков угля и мелочи, находящихся на бортах кузова и оказавшихся там при погрузке [36, C. 134].

Наблюдения за перевозками  позволили выявить основные факторы, от которых зависят потери угля (Таблица 4), и оценить степень их влияния.

 

Таблица 4

Основные факторы, влияющие на потери угля при перевозках

 автомобильным транспортом

 

Факторы	Характеристика	Степень влияния*
Дорожные условия	Тип дорожного покрытия:
	асфальто- и цементобетонное	–
	сборное железобетонное	+
	щебеночное, гравийное, шлаковое и  грунтощебеночное	+
	укатанное грунтовое	+
	Состояние дорожного покрытия (ухабы, рытвины, ж/д переезды)	+
	План трассы (повороты, виражи)	+
	Профиль трассы (подъемы, спуски)	+
Подвижной состав	Тип подвижного состава:
	бортовой автомобиль	0
	прицеп	0
	полуприцеп	0
	Продолжение таблицы 4
	самосвал (без заднего борта)	+
	Техническое состояние подвижного состава:
	основных бортов и днища	+
	надставных бортов	+
	подвески	+
	Форма кузова	–
	Периметр кузова	0
Темперамент водителя	Сангвиник	+
	Флегматик	–
	Холерик	+
	Меланхолик	0
Груз и условия погрузки	Марка угля	–
	Гранулометрический состав	+
	Загрузка кузова:
	с «шапкой»	+
	без «шапки»	–
Погодные условия	Температура воздуха	–
	Ветер	+
	Осадки (дождь, снег)	0
	Влажность	0

 

^* Знак «–» соответствует слабому влиянию, «0» – среднему, «+» – сильному.

 

При рассмотрении фактора дорожных условий было установлено, что потери зависят не только от типа дорожного покрытия, но и очень сильно от его состояния [33, C. 118].

Потери угля на маршруте зависят также от подвижного состава. Ввиду небольшой объемной массы угля его обычно грузят с «шапкой». При движении от тряски и вибрации угол естественного откоса уменьшается, и уголь, находящийся в кузове, сдвигается к бортам, откуда и происходит его падение. Особенно большие потери наблюдаются при отсутствии заднего борта у автомобиля-самосвала.

Для уменьшения потерь, повышения  коэффициента использования грузоподъемности и оперативного реагирования на изменение объемного веса перевозимого груза была разработана конструкция кузова автосамосвала, которая позволяет менять высоту надставных бортов. Задний борт открывается автоматически при разгрузке с образованием увеличенного проходного сечения между днищем кузова и задним бортом, предотвращая тем самым возможные поломки заднего борта (Рисунок 6) [10, 11].

 

Рис. 6. Конструкция кузова автосамосвала с изменяемой высотой надставных бортов и автоматическим открыванием заднего борта (а.с. СССР№ 1637159; а.с. СССР № 1719254; заявитель: Минусинский региональный центр научно-технического творчества молодежи «Интеграл», автор: Кузнецов Сергей Александрович): 1 – боковой борт кузова; 2 – надставной борт; 3 – ось вращения надставного борта; 4 – задний борт; 5 – днище кузова; 6 – трос; 7 – регулировочное устройства троса; 8 – ось вращения кузова

 

Предложенная конструкция решает локальную задачу, однако в целом  проблема, связанная с потерями и  снижением качества топлива при  перевозке угля навалом, остается нерешенной.

Более сильное влияние на потери оказывает герметичность кузова и состояние подвески автомобиля [2, C. 144].

Для выявления количественных потерь угля при перевозке его автотранспортом были проведены экспериментальные исследования на грунтовой дороге. На ней было проведено более 300 наблюдений за перевозками угля автомобилями с замерами угольных потерь. Большая часть этих наблюдений носила вспомогательный характер. С их помощью было установлено следующее:

– сравнительно простому измерению  поддаются потери кусков угля размером не менее 1 см, т.к. улавливание угольной мелочи и пыли требует более дорогих и трудно выполнимых приемов;

– основная часть кусковых потерь угля приходится на участки с неровностями, на которых в отдельных случаях потери доходили до 6 кг;

– главными факторами, влияющими на потери угля на неровностях дороги, являются наличие заднего борта, наращенных бортов и манера вождения (темперамент) водителя [6, C. 12].

Анализ показывает, что потери кусков угля на неровностях дороги зависят, во-первых, от темперамента водителя и, во-вторых, от отсутствия заднего борта. Наличие наращенных бортов влияет на потери заметно меньше.

Выявлены особенности  потерь угля при перевозке его  речным транспортом, где разгрузка  в портах осуществляется на береговую  линию плавучими кранами. Затем бульдозерами и погрузчиками уголь перемещают от реки вглубь берега, формируя угольный бурт. При этом большое количество топлива измельчается, увлажняется при осадках и теряется, попадая в воду. «угольный след» образуется по длине перемещения угля от береговой линии и собственно в месте нахождения самого бурта. В то же время под воздействием ножа бульдозера часть грунта попадает в угольный бурт, разубоживая уголь и снижая его качество. С береговых угольных складов уголь грузится погрузчиками в автотранспорт и доставляется до места потребления со значительными потерями.

Особое место занимают потери угля от пыления при перевозках. Универсального метода расчета таких  потерь нет, хотя этому вопросу посвящено  много работ.

Котельным в черте  города уголь доставляется с угольного  склада автомобилями, при движении которых потери угля от пыления невелики из-за малого времени в пути и сравнительно невысоких скоростей. Однако угольная пыль наносит экологический вред [20, C. 120].

Перевозящий уголь автомобиль (например, КамАЗ-5511) высотой 3,5 м до верха угольной «шапки», шириной 2,310 м и длиной 4,525 м, двигающийся со скоростью 8 м/с (29 км/ч) при скорости ветра 6 м/с, оставляет за собой шлейф пыли с концентрацией 22,1 мг/м³ в середине шлейфа. Это превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) угольной пыли 4 мг/м³ в 5,5 раза. Концентрация пыли в центре шлейфа падает ниже предельно допустимых концентраций через 73 с. Это подтверждает наличие экологического вреда от существующего способа перевозок.

Математическая модель расчета угольных потерь при перевозках железнодорожным, водным и автомобильным транспортом дает возможность оценить потери на этапах транспортирования, сходимость которых подтверждается нормами естественной убыли, и определить экологический ущерб, наносимый такими потерями [34, C. 155].

Все рассмотренные виды потерь угля и связанный с ними экологический ущерб устраняются или уменьшаются при перевозках угля в контейнерах. При этом способе достигаются преимущества, которые позволяют:

Во-первых, контейнерный способ доставки даст возможность перевозить на одном транспортном средстве и хранить на одном складе угли различных марок [24, C. 445].

Во-вторых, требования пожарной безопасности при перевозках угля в  контейнерах сводятся к контролю температуры нагрева контейнера при погрузке. Ввиду относительно небольшого периода времени нахождения контейнера с углем на транспортном средстве, без попадания влаги и вентиляции, маловероятно, что окислительные процессы могут привести к нагреванию контейнера. Нагретые контейнеры к погрузке не допускаются, после их охлаждения подверженный окислению уголь реализуется на местном рынке.

В-третьих, контейнеры с  углем перегружаются с применением  грузоподъемного оборудования с  электроприводом. Это даст возможность значительно сократить время перегрузки, исключить из работы бульдозеры, избежать потерь угля и, как следствие, загрязнения окружающей среды [20, C. 121].

Таким образом, проведенные  теоретические исследования позволяют сделать вывод, что основным средством сохранения качественных и количественных характеристик сортового угля и брикетов, экологической безопасности является тарное перемещение их от момента переработки до использования.

 

2.2. Проектируемые  варианты доставки угля

 

Как было отмечено, тарное перемещение угля от его переработки  до использования, считается нами наиболее приемлемым видом перемещения данного груза. Это подтверждают исследования научных трудов, диссертационных работ, учебных пособий и монографий, в том числе использующихся в учебном процессе в ФГОУ ВПО «СФУ».

При контейнеризации минимизируется вред от хранения угля окружающей среде. Сокращается площадь, занятая угольным складом. Освобожденную территорию можно озеленить, что также будет способствовать улучшению экологии. Сводится к минимуму возможность самовозгорания и примерзания угля (качественных и количественных потерь), т.к. уменьшается влага и обеспечивается условие стационарности потока тепла, путем снижения объемов, которое достигается применением закрытых контейнеров. Контейнеры обладают невысокой стоимостью, поэтому данный способ доставки угля будет не менее экономичен, чем доставка навалом [7, C. 51].

К контейнерам для  перевозки угля предъявляются особые требования:

1. Простота конструкции и невысокая стоимость;
2. Высокая надежность и долговечность, обеспечивающая эксплуатацию контейнера не менее 10 лет;
3. Небольшая масса порожнего контейнера;
4. Удобство загрузки и выгрузки;
5. Обеспечение сохранности перевозимого угля при транспортировке и погрузо-разгрузочных операциях;
6. Габаритные размеры контейнеров должны соответствовать требованиям ИСО, и быть пригодны для перевозки железнодорожным, автомобильным и водным транспортом;
7. Объем контейнера должен быть по возможности полностью заполнен грузом;
8. На контейнере должно быть предусмотрено место для этикетки (бирки) с указанием разреза, где добыт уголь, характеристики топлива, даты добычи, бригады, производившей добычу, сортировку и погрузку;
9. Конструкция должна защищать уголь от осадков, а попавшая при погрузке влага должна отводиться;
10. Контейнеры должны быть снабжены угловыми фитингами для обеспечения закрепления их на транспортном средстве и автоматического захвата автостропом при разгрузке и опрокидывании, а так же скрепления нескольких контейнеров друг с другом в горизонтальной или вертикальной плоскости для обеспечения их блочно-модульной перегрузке в смешанном железнодорожно-водно-автомобильном сообщении [8, C. 51].

 Требование удобства  загрузки вполне очевидно связано  с верхней погрузкой в контейнер  и использованием сил гравитации  загружаемого угля. А требование  к соблюдению сохранности должно предусматривать крышку на загрузочный и разгрузочный (если такие предусмотрены) люки.

Известные конструкции универсальных  и специализированных контейнеров  в силу разных причин не пригодны для  их использования в перевозках сортового угля и брикетов. Поэтому для перевозки углепродукции повышенного качества в нашей работе рассмотрены новые конструкции специализированных контейнеров, систематизированных (Таблица 5) с учетом особенностей различных групп потребителей [12 – 16].

 

Таблица 5

Варианты конструкций специализированных контейнеров

для перевозки углепродукции повышенного качества

 

Класс, брутто	Назначение	Конструктивная особенность	Особенности разгрузки	Иллюстрация
Малотоннажные,   до 3 т	Индивидуальные потребители, котельные малой мощности	Разгрузочный  люк	Порционная, с принудительным наклоном днища	Приложение А
			С автоматическим наклоном днища в сторону разгрузки	Приложение Б
Среднетоннажные, от 3 до 10 т	Котельные малой и средней мощности	Крышка из двух половин, закрывающаяся крюком	Единовременная, опрокидыванием	Приложение В
Продолжение таблицы 5
Крупнотоннажные, свыше 10 т	Котельные средней мощности	Сдвижная крышка из двух половин	То же	Приложение Г
Средне- и крупнотоннажные	Для перевозки угле-продукции, cклонной к смерзанию	Мягкий контейнер в жестком каркасе	–«–	Приложение Д

 

В перевозке угля могут участвовать несколько видов транспорта. В пункте перегрузки угля с одного вида транспорта на другой неизбежно возникает угольный склад, объем которого зависит от всего комплекса возложенных на него задач. Часть этого объема будет связана с тем, что транспортные единицы этих двух видов транспорта заметно отличаются размерами [17, C. 128].