Выбор системы обеспечения микроклимата в помещениях подвижного состава для летного режима эксплуатации

Железные дороги России являются ведущим видом транспорта страны, выполняющим свыше 80% грузооборота и более 40% пассажирооборота транспорта общего пользования.

Перспективными планами развития железнодорожного транспорта является широкая программа работ по созданию новых видов тягового и мотор-вагонного подвижного состава, а также путевой техники. Это связанно с постоянно увеличивающимся грузооборотом и пассажиропотоком на сети железных дорог страны.

Одним из основных направлений плана научно-исследовательских и опытно-консгрукторских работ на 2001;2005 гг. является ориентация на повышение безопасности движения поездов. Целый ряд работ направлен на обеспечение охраны здоровья работников отрасли, а также на стандартизацию и сертификацию подвижного состава железнодорожного транспорта.

За последние годы российскими конструкторами и специалистами ж. д. транспорта созданы новые локомотивы, электропоезда, пассажирские вагоны, средства автоматики для управления движением поездов, машин для механизации ремонтных работ, имеющие по сравнению с эксплуатируемой техникой более высокую производительность, лучшие тягово-энергетические характеристики, компьютерные системы управления и диагностики. Новые образцы техники, значительно отличаются друг от друга своими конструктивными характеристиками и мощностями.

В тоже время вопросы, связанные с улучшением условий труда локомотивных бригад (бригад путевых машин) и их оптимизации, остаются актуальными. Так, в частности одним из важнейших вопросов был и остаётся вопрос о поддержании оптимальных микроклиматических условий (температуры воздуха и стен помещения кабины, движение воздуха и его влажность). Как известно, температура на рабочем месте в значительной степени определяет надёжность работы операторов, в том числе и машиниста. При повышении температуры воздуха в помещении от 25 °C до 45 °C увеличивается возможность аварийной ситуации до 150%. Это прежде всего связано с тем, что работа в некомфортных условиях сильно влияет на внимание и самочувствие машинистов (операторов), что приводит к снижению производительности труда на 40%.

Для обеспечения требуемого комфорта необходимо применение систем кондиционирования воздуха в кабинах и помещениях подвижного состава ж. д. транспорта в теплый период года.

Несмотря на то, что в последние годы кондиционирующими установками оснащались кабины локомотивов, вагоны служебные, дальнего следования, межобластные, микроклиматические условия на рабочих местах не всегда соответствовали параметрам комфорта.

Это объясняется такими причинами как:

— значительное несоответствие тепловых нагрузок помещений от внешних воздействий мощностям установленных в них систем кондиционирования;

Такая ситуация возникает из-за того, что на подвижном составе в связи с отсутствием транспортного кондиционера, часто эксплуатируются кондиционеры, которые рассчитаны на работу в стационарных условиях и предназначены для зданий и сооружений. Подвижной состав заметно отличается своими теплотехническими и конструктивными характеристиками от зданий: это прежде всего большая остекленность, не всегда удачно подобрана и положена теплоизоляция, плохая герметизация, смена климатических районов.

— неэффективность использования существующих установок кондиционирования;

Наибольшее количество помещений подвижного состава было оборудовано компрессионными кондиционерами (фреоновыми) украинского производства (КТА, КТГ), не являющимися транспортными, следовательно ненадежными в эксплуатациипосле распада СССР связи с заводом были утеряны. Прошли испытания опытные образцы термоэлектрических кондиционеров (БТК, Россия), но не налажен серийный выпуск. По результатам испытаний вихревые и турбо-детандерные (воздушные) кондиционеры недостаточно эффективны. Прекращены разработки водоиспарительных кондиционеров. В последнее время используются импортные кондиционеры, в основном фреоновые, такие как КК7 (Германия), ЕЬЕСТЛА (Япония), Ш1Ю8Т (Китай). Такие кондиционеры нуждаются в испытаниях на эффективность и надежность.

За последние годы значительно увеличился выпуск специального подвижного состава (путевых машин, СПС) для текущего ремонта пути и коммуникаций и их обслуживанию, а также перевозки бригад до места работы. Так как, некоторые виды машин должны обслуживать большие районы, возникла необходимость работы вахтовым методом. С этим связано оснащение помещений СПС необходимыми бытовыми удобствами. Также повышение общего уровня требований к условиям труда и отдыха обслуживающего персонала путевых машин требует внедрение в помещения и кабины СПС в том числе и кондиционирующих установок.

Целевая установка работы по оптимизации условий труда машинистов (операторов) локомотивов и путевых машин в настоящее время состоит в достижении стабильности гигиенических показателей качества каждой единицы подвижного состава путем их сертификации. На основании документов: Федеральный закон «О федеральном железнодорожном транспорте» от 25 августа 1995 г. № 153-ФЭположение о Министерстве путей сообщения Российской Федерации, утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 18 июля 1996 г. № 848- соглашение о взаимодействии Государственного комитета российской федерации по стандартизации, метрологии, и сертификации и Министерства путей сообщения Российской Федерации в области обязательной сетификации от 06. 09 96 г., Министерством путей сообщения Российской Федерации разработаны следующие документы:

— Номенклатура продукции и услуг (работ), в отношении которых Федеральным законом «О федеральном железнодорожном транспорте» предусмотрена их обязательная сетификация в Российской Федерации, 1999 г.

— Система сертификации на федеральном железнодорожном транспорте Российской Федерации (Порядок сертификации серийно выпускаемого подвижного состава и других железнодорожных технических средств) 2000 г.

Данное постановление дает возможность заказчику повысить уровень требований, направленных на обеспечение безопасности движения и работы, а также охраны здоровья работников отрасли. Как уже отмечалось выше, неблагоприятные микроклиматические условия на рабочих местах в значительной степени влияют на надежность работы машинистов (операторов). Исходя из данной ситуации, заказчик новой техники крайне заинтересован в установке и безотказной работе систем обеспечения микроклимата в помещениях подвижного состава.

В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является: Разработка метода расчета рекомендуемой холодопроизводительности систем охлаждения для каждого помещения подвижного состава (кабина локомотивов, кабина и служебно-бытовых помещений путевых машин), с учетом условий эксплуатации и его конструктивно-теплотехнические особенностей, а также разработка технических требований для возможности оптимального выбора микроклиматической установки при проектировании новой техники или оснащении эксплуатирующейся.

Для достижения поставленной проблемы необходимо решить следующие задачи:

1 провести анализ средств теплозащиты кабин и помещений на подвижном составе ж. д транспорта;

2 провести анализ конструктивных и технических характеристик систем кондиционирования, установленных в кабинах и помещениях- 8.

3 разработать математическую модель требуемой холодопроизводительно-сти системы охлаждения для любого помещения подвижного состава, учитывая его конструктивно-теплотехнические особенности- 4 провести экспериментальные испытания систем кондиционирования воздуха в различных помещениях подвижного состава и по результатам испытаний разработать математическую модель эффективной холодопроизводительности систем кондиционирования воздуха в помещениях подвижного состава, учитывая условия их эксплуатации (температуру и влажность наружного воздуха);

5. на основе математических моделей требуемой и эффективной холодопроизводительности разработать метод расчета рекомендуемой холодопроизводительности системы охлаждения для каждого помещения подвижного состава с учетом условий эксплуатации и его конструктивно-технических особенностей;

6. разработать рекомендации для возможности оптимального выбора микроклиматической установки при проектировании новой техники или оснащении эксплуатирующийся.

ВЫВОДЫ.

В диссертационной работе разработан метод расчета рекомендуемой холодо-производительности системы охлаждения для каждого помещения подвижного состава с учетом условий эксплуатации и его конструктивно-теплотехнических особенностей, а так же разработаны технические рекомендации для возможности оптимального выбора микроклиматической установки.

1. В связи с тем, что в последнее время увеличился парк подвижного состава, в частности путевых машин, вопрос о требуемой холодопроизводительности систем охлаждения для различных видов помещений остался открытым.

2. Анализ существующих методов расчета требуемой холодопроизводительности показал, что далеко не всегда из-за большого разнообразия кабин и других помещений подвижного состава, в расчетах учитываются их конструктивно-теплотехнические особенности. Предложенный в диссертации метод позволяет рассчитать по двум математическим формулам рекомендуемую холодопроиз-водительность системы кондиционирования для любого помещения подвижного состава, избегая объемных расчетов;

3. На основе теоретических исследований разработана математическая модель требуемой холодопроизводительности системы кондиционирования для любого помещения подвижного состава, учитывая его конструктивно-теплотехнические особенности;

4 Проведены экспериментальные испытания систем кондиционирования в разных помещениях подвижного состава. По результатам испытаний разработана математическая модель определения эффективной холодопроизводительности систем охлаждения в помещениях, которая учитывает условия эксплуатации данного подвижного состава (температуру и влажность наружного воздуха) — 5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований (математическая модель требуемой и эффективной холодопроизводительности систем охлаждения) позволили разработать метод расчета рекомендуемой холодопроизводительности системы охлаждения для каждого помещения подвижного со.

223 става с учетом эксплуатации и его конструктивно-теплотехнических особенностей;

6. Практическое применение полученного метода дало возможность разработать технические рекомендации для оптимального выбора микроклиматической установки при проектировании новой техники или оснащении эксплуатирующейся.