Этот многоликий пневмотранспорт

Новые виды транспорта, в том числе и трубопроводные контейнерные пневмотранспортные системы (ТКПС), начинают развиваться лишь тогда, когда назревает объективная необходимость в их появлении (старые традиционные виды транспорта по техническим, экологическим, экономическим, социальным и другим соображениям перестают отвечать новым изменяющимся требованиям). Кроме того, необходимо, чтобы общий уровень техники, используемой для реализации новых транспортных систем, был современным, соответствующим новизне самих систем.

Существует ряд особенностей, выдвигающих ТКПС из общего числа традиционных и новых транспортных систем, прежде всего особенности, обусловленные использованием в этом виде транспорта трубопроводов, ибо оболочка трубопровода обеспечивает высокую сохранность транспортируемых грузов. Устраняются, таким образом, предпосылки для исчезновения груза в дороге. В процессе транспортирования груз не контактирует с окружающей средой. Это идет не только на пользу грузу (что уже отмечалось), но и среде: соблюдаются условия экологической чистоты ТКПС. Трубопровод, являясь одновременно и дорогой, и галереей, и крышей путепровода, надежно защищает груз и подвижной состав от ветра и атмосферных осадков (порчи). Он же выполняет роль своеобразного теплового экрана, ибо бесперебойная транспортировка грузов (как показывает опыт) производится от минус 40 до плюс 40° С. Последняя особенность чрезвычайно важна для создания транспортных магистралей и обеспечения инфраструктуры промышленных регионов нашей страны, расположенных в различных климатических полосах. Этот транспорт "всепогоден" и "вседорожен". Возможность прокладки трубопроводной трассы в горах или болотистых местностях, т. е. в условиях полного бездорожья, когда сооружение автомобильных или железнодорожных магистралей связано с повышенными техническими трудностями или значительными капитальными затратами, способствует широкому распространению ТКПС.

Очевидным достоинством ТКПС является возможность достижения высокой степени автоматизации. Опыт эксплуатации систем различного типа и назначения убедительно доказал, что для управления транспортным процессом и обслуживанием элементов и подсистем этого вида транспорта требуется во много раз меньше обслуживающего персонала, чем на автомобильном и железнодорожном транспорте. Эта особенность создает предпочтительные условия применения ТКПС в районах с ограниченными трудовыми ресурсами, именно эта особенность определяет интерес к этому виду транспорта в свете решений транспортных проблем районов Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока.

Возможность достижения больших грузопотоков при высокой производительности трубопроводного транспорта, сравнительно низкие эксплуатационные затраты предопределяют его использование, даже несмотря на значительные капиталовложения при строительстве трубопроводной магистрали. Комплексным технико-экономическим анализом установлено, что в широком диапазоне производительности и дальности транспортирования приведенные затраты на этот вид транспорта ниже, чем на другие.

В этой связи хотелось бы остановиться на одном немаловажном обстоятельстве. Сегодня мы достаточно отчетливо понимаем, что поиски универсальных видов транспорта, одинаково эффективных при любых условиях эксплуатации, любых значениях грузопотоков, различных расстояниях транспортирования, не могут увенчаться успехом. Такие транспортные средства попросту не существуют, и попытки создать их подобны поискам философского камня или конструированию вечного двигателя. Эффективность различных транспортных систем (как по принципу действия, конструктивным особенностям, так и по назначению) проявляется лишь при определенных грузопотоках, дальностях транспортирования, экологических ограничениях и т. д. Одна из важнейших задач, стоящих перед специалистами при создании единой транспортной системы страны,- изыскание областей рационального использования каждого вида транспорта, разработка оптимальных схем взаимодействия этих видов.

Принцип работы ТКПС - перемещение штучных грузов (отдельных контейнеров-тележек или составов-сцепок из них) внутри трубопровода под давлением воздуха, нагнетаемого воздуходувными станциями. Как уже отмечалось, существуют схемы, при которых движение контейнеров внутри трубопровода обусловливается не режимом компрессии (нагнетания), а режимом вакуумирования (разрежения).

На участке загрузки с помощью специальных устройств, конструкцию которых определяют вид груза, требования производительности и т. д., заполняют контейнер. После завершения процесса транспортирования внутри трубопровода на участках (или участке) разгрузки опорожняют транспортные емкости подвижного состава.

Эксплуатация ТКПС позволила выявить широкие транспортные возможности этих систем. Способы прокладки трубопроводов могут быть весьма разнообразными: опыт создателей нефте- и газопроводов (поистине бесценный опыт) показал, что климатические условия районов, где прокладывают трубопроводы, топографические особенности трассы, водные преграды, магистрали иных видов транспорта не являются непреодолимыми препятствиями для сооружения трубопровода. Хорошо известны решения, где использованы наземные, подземные, надземные (эстакадные) способы прокладки, укладки трубопроводов по дну рек и озер с помощью дюкеров и т. д.

В зависимости от назначения ТКПС может быть одно и многоадресной, т. е. существуют проекты, в том числе и реализованные, когда груз из нескольких участков погрузки, расположенных в разных местах, транспортируют к одному участку выгрузки. Вместе с тем в ряде случаев конкретные условия диктуют необходимость транспортирования груза из одного места погрузки к различным участкам выгрузки. Принципиальные схемы ТКПС позволяют успешно решать и эти задачи. Конечно, для разветвленных многоадресных систем необходимо большое количество специализированных устройств и механизмов: запорной арматуры, задвижек, кранов, стрелочных переводов, систем автоматизированного управления транспортным процессом.

Для обеспечения нормального бесперебойного функционирования ТКПС предусмотрены участки технического обслуживания, на которых осуществляют ввод контейнеров в транспортные трубопроводы, формирование составов, технический осмотр и ремонт, очистку и мойку подвижного состава.

Схемы ТКПС разнообразны, ибо обусловлены различными транспортными задачами. Если ставится задача обеспечения бесперебойной доставки груза от участка погрузки лишь по одному адресу - до участка выгрузки, то возможны несколько вариантов. Самый простейший - однотрубные системы (рис. 3, а, б), в транспортном трубопроводе которых курсирует лишь один контейнер или состав. В этом случае воздух подают поочередно две воздуходувки, расположенные на конечных участках трассы. Возможен вариант, когда перепад давления создает лишь одна воздуходувка, работающая попеременно в режиме нагнетания и разрежения. Из-за ограниченного перепада давления и высоких газодинамических потерь вакуумные системы эффективны при сравнительно небольшой протяженности трассы (до 5 км). Производительность однотрубных систем (иногда их называют системами челночного типа) может быть существенно повышена, если на участке погрузки создать разъезд (рис. 3, в), оснащенный стрелочным переводом и соответствующей запорной арматурой. Такие устройства позволяют осуществлять транспортный процесс уже с помощью двух контейнеров (или составов). Экономия времени на погрузочных операциях налицо: когда один из порожних составов от участка разгрузки, прибывший на одну из ветвей разъезда, заполняется грузом, то со второй ветви другой груженый состав отправляется в путь.

Рис. 3. Схемы однотрубных ТКПС: 1 - погрузочная станция; 2 - разгрузочная станция; 3 - воздуходувная станция, напорная; 4 - то же вакуумная; 5 - разъезд

Увеличить производительность ТКПС можно также созданием одного (рис. 3, г, д) или нескольких разъездов (рис. 3, е) вдоль трассы транспортного трубопровода (с соответствующим числом воздуходувных станций): в такой системе функционируют уже несколько составов - по одному на каждом участке между разъездами. Однако производительность однотрубных систем довольно ограничена. При грузопотоках более 1 млн. т/год такие системы перестают быть эффективными. Для повышенных грузопотоков необходимы автоматизированные двух- и трехтрубные системы. В двухтрубных системах (рис. 4, а, б) по одной ветви от станции погрузки движутся груженые составы, которые после разгрузки направляются по другой ("порожней") ветви вновь к станции погрузки. Схемные решения двухтрубных систем могут быть различными: в каждой ветви предусмотрено по 2 тупиковых участка, и состав после разгрузки (загрузки) с помощью специальных механических устройств переводится с грузовой ветви на "порожнюю" в замкнутой кольцевой схеме (рис. 4, б). Перед участком погрузки и непосредственно вслед за участком выгрузки предусмотрены так называемые радиусные участки. Последняя схема более предпочтительна, так как в этом случае обеспечивается непрерывность транспортного процесса, что обусловливает проведение погрузочно-разгрузочных работ на ходу, без остановки подвижного состава. В целях дальнейшего повышения производительности ТКПС разработаны так называемые трехтрубные схемы (рис. 5), в которых две ветви - 1 и 3 - от узла погрузки к узлу разгрузки "груженые", а одна 2 - в противоположном направлении - "порожняя". Такая схема, кроме большой производительности грузопотоков, отличается и повышенной надежностью. В самом деле, при аварии в одном трубопроводе перевозка грузов не прекращается, оставшиеся два трубопровода вполне могут справиться с транспортной задачей: система временно (до устранения отказа) станет двухтрубной.

Рис. 4. Схемы двухтрубных ТКПС

Рис. 5. Схема трехтрубного ТКПС