Container and fitting platform design model

Cover Page

Cite item

Abstract

Background: Research in the direction of creating new technologies for loading and unloading bulk cargo is caused by market demand to reduce the cost of container transportation.

Aim: Formation of an original technology for unloading bulk cargo transported in containers, on the example of railway transport.

Methods: Theoretical methods of scientific research were used to achieve the goal: analysis, synthesis and modeling.

Results: An original model of design a container and a fitting platform for railway transport is offered. The appearance of the design and the device of the container are shown, and the stages of unloading the cargo are explained.

Conclusion: The practical significance is in the fact that the proposed model increases the competitiveness of railway transport.

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Развитие отечественной, межгосударственной и мировой систем производства и потребления требует от грузового транспорта организации перевозок, когда торговые и транспортные связи изменяются по направлениям и объемам.

Мировая глобализация влияет на экономику каждой страны, открывает возможности рыночным агентам использовать различные виды транспорта, конкурирующие между собой. И особая роль в этом процессе принадлежит железнодорожному транспорту, который круглосуточно и круглогодично перевозит грузы получателям, независимо от климатических условий или геологических особенностей.

Конкуренция между различными видами подвижного состава на железнодорожном транспорте направлена на предоставление рынку новых моделей перевозок, формируемых в вагонах и контейнерах, имеющих технологические преимущества, которые обеспечивают снижение стоимости перевозки грузов. Одной из таких новых и перспективных моделей является модель сопряжения контейнера и фитинговой платформы.

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗОВ ПО ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ

Прототипом железных дорог были конные пути для перевозки тяжелых грузов. Первоначально колейные дороги появились на перевозках камня, в угольных шахтах и рудниках. Первые упоминания о них относятся к середине XVI в. Первые рельсы представляли собой деревянные брусья – лежни. По такому колейному пути лошадь могла везти груз в 4 раза больший, чем по обыкновенной грунтовой дороге. Однако деревянные лежни быстро изнашивались, повозки сходили с пути. Чтобы уменьшить износ деревянных лежней, их стали укреплять железными или чугунными полосами.

В 1763 году К.Д. Фролов построил на Колываново-Воскресенских заводах лежневый путь с желобчатыми чугунными полосами, по которому перевозили руду в вагонах, приводимых в движение от гидросиловой установки – вагонетках [1].

Одна из первых чугунных дорог протяженностью 174 м была построена на Александровском артиллерийском заводе в Петрозаводске (Онежский завод) в 1788 г. под руководством А.С. Ярцева. Ширина колеи была около 0,8 м, рельс – уголковым. Движение по этому пути было в 12 раз легче, чем по обыкновенным грунтовым дорогам [1].

В 1806-1809 гг. П.К. Фролов построил на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов на Алтае первую в мире железную дорогу длиной 1,8 км для перевозки руды со всеми ее основными элементами [1].

В Соединенных Штатах, первым обосновал идею строительства железной дороги в 1812 году полковник Джон Стивенс, в сборнике работ под названием «Документы, доказывающие превосходящие преимущества железных дорог и паровых вагонов перед судоходством по каналам» [2].

Первым регулярным перевозчиком пассажиров и грузов была железная дорога Балтимора и Огайо, построенная 28 февраля 1827 года. Перевозки начались в 1830 году на 14-мильном участке пути между Балтимором и Элликоттом, штат Мэриленд [3].

Открытие первой в России железной дороги на участке Санкт-Петербург – Царское Село, состоялось 11 ноября 1837 года, эта дата считается днем создания Российских железных дорог [4].

Началась эра конкуренции моделей грузовых железнодорожных перевозок, которая переносила внимание с вопроса: «Что возить?» на «Как возить?».

Промышленный подъем обусловил ускоренное развитие отечественного вагоностроения. Совершенствовалась конструкция, увеличивалась грузоподъемность двухосных грузовых вагонов. Получили применение новые разновидности вагонов грузового парка.

Как одна из первых и новых моделей перевозок в России проектируется и производится в 1901 г. цистерна-платформа, имеющая квадратный котел, над которым установлена платформа для обратной загрузки (инженера Бранта) [5].

Другим типом модели перевозок являлась созданная в 1901 г. конструкция вагона-цистерны, предназначенная для перевозки спирта. Цилиндрический котел объемом 15,5 м3 со своими опорами размещали внутри кузова нормального крытого вагона, что предотвращало интенсивный нагрев груза солнечными лучами. Цистерну заполняли через колпак, выступающий над крышей кузова и защищенный специальной надстройкой, которая запиралась крышкой. Разгружали цистерну при помощи насоса также через колпак. Тара такого вагона составляла      9,5–10,5 т. Отличительным признаком этого вагона была белая полоса с надписью «Спиртовый» [6].

Важно подчеркнуть, что выбору целесообразных значений основных параметров грузовых вагонов, принимаемых при их проектировании, предшествовали теоретические разработки и исследования. При этом конструкторы стремились уменьшить тару вагона, приходящуюся на единицу его грузоподъемности (коэффициент тары), иметь объем кузова, позволяющий в наибольшей степени использовать грузоподъемность вагона (характеризуется рациональным удельным объемом, т. е. отношением объема кузова вагона к его грузоподъемности).

В дальнейшем, рост объемов грузовых перевозок обусловил не только количественное увеличение вагонного парка, но и его совершенствование, прежде всего за счет повышения грузоподъемности вагонов – важного средства увеличения массы (веса) поездов, роста провозной способности железных дорог.

КОНТЕЙНЕРНЫЕ ПЕРЕВОЗКИ, КАК СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ПЕРЕВОЗОК

Контейнеризация – это способ перевозки грузов путем погрузки в крупногабаритные контейнеры, разработанный в XX веке. В начале века использовались автомобильно-железнодорожные контейнеры, герметичные ящики стандартных размеров; но только в 1960-х годах контейнеризация стала основным элементом морских перевозок, что стало возможным благодаря новым судам, специально предназначенным для перевозки контейнеров. Большие и быстрые контейнеровозы перевозят контейнеры, как над палубой, так и под ней; грузы легко загружаются и выгружаются, что делает возможным более частые рейсы и минимальные потери времени в порту. Портовые сооружения для быстрой обработки контейнеров сложны и дороги, обычно оправданы только при наличии большого потока грузов в обоих направлениях. Контейнер может покинуть завод на грузовике и быть перегруженным в железнодорожный вагон, далее на судно; такие перевозки неконтейнерного груза существенно увеличили бы стоимость [7].

Новые разработки при контейнерных перевозках грузов патентуются во всем мире, в том числе российскими учёными и исследователями.

Известен способ загрузки и разгрузки  контейнеров, перевозимых железнодорожными платформами. Техническим результатом изобретения является получение технологии мультимодальной перевозки штучных грузов на экспорт в 40-футовых контейнерах международного стандарта со складов предприятий, не имеющих оборудование для перегрузки груженых контейнеров. Затаривают 40-футовые контейнеры международного стандарта непосредственно на четырехосных платформах для крупнотоннажных контейнеров, состоящих в сцепке железнодорожного состава однотипных платформ с такими же контейнерами [8].

Известен способ установки контейнеров для перевозки железнодорожным транспортом. Изобретение относится к перевозке контейнеров железнодорожным транспортом. На платформе для перевозки контейнеров размещают нижние контейнеры, устанавливают штыковые упоры в верхние фитинги нижних контейнеров, закрепляют нижние контейнеры посредством стяжек на платформе и размещают на штыковых упорах верхние контейнеры [9].

Известен способ выгрузки сыпучего груза из гибкого контейнера. Изобретение относится к разгрузке груженых гибких контейнеров, используемых для перевозки сыпучих грузов в железнодорожных полувагонах. Для выгрузки сыпучего груза используют гибкий контейнер, выполненный в виде вкладыша, размещенного в полувагоне. Способ выгрузки включает удаление скопившихся осадков с верха вкладыша, срезание верха вкладыша, раскрытие разгрузочных люков в нижней части полувагона, разрезание дна вкладыша через проемы разгрузочных люков и гравитационное высыпание сыпучего груза в зарельсовое пространство в приемный бункер [10].

Во всем мире активно выводят на рынок новые продукты и услуги, основой которого являются новые идеи и модели, оформленные патентами. В 2020 г. общемировые темпы заявительской активности вновь начали расти после первого за прошедшее десятилетие спада в 2019 г., который был во многом вызван снижением числа заявок в Китае. В 2020 г. Национальное управление интеллектуальной собственностью Китая сообщило о вновь наметившемся росте заявительского интереса, результатом которого стали 1,5 млн. патентных заявок. Это в 1,5 раза больше, чем число заявок, полученных патентным ведомством Соединенных Штатов Америки, второй страны в списке лидеров (ВПТЗ США; 597 172). За США следовали Япония (ЯПВ; 288 472), Республика Корея (KIPO; 226 759) и Европейское патентное ведомство (ЕПВ; 180 346). В итоге на эти пять ведомств приходилось 85,1% общемирового объема заявок [11].

В 2020 г. среди десяти ведущих ведомств лишь в трех был зафиксирован рост числа заявок – речь идет о Китае (+6,9 %), Индии (+5,9 %) и Республике Корея (+3,6 %), тогда как в Германии (–7,9 %) и Японии (–6,3 %) аналогичный показатель заметно снизился. В десятку ведущих ведомств также вошли Германия (62 105), Индия (56 771), Российская Федерация (34 984), Канада (34 565) и Австралия (29 294) [11].

Система PATENTSCOPE (Всемирной организации интеллектуальной собственности) позволяет производить поиск в 101 млн. патентных документов, включая 4,3 млн. опубликованных международных заявок на патент (PCT), и более 2500 международных заявок по теме железнодорожных контейнеров на английском языке [12].

Мы живем в мире, где решения принимаются на основе актуальной информации, и новые модели помогают планировать будущее.

МОДЕЛЬ СОПРЯЖЕНИЯ

Контейнерные перевозки позволяют выполнять доставку товаров от отправителя к получателю без перегрузки, тем самым значительно сократив объём промежуточных погрузочно-разгрузочных работ.

В настоящее время производится перевозка отдельных насыпных грузов в универсальных 20 футовых контейнерах, с загрузкой в лайнер-беги. И такая технология требует снятия контейнера с фитинговой платформы при выгрузке.

Для целей данного исследования, принимаем, что к насыпным грузам относятся сахар, соль, мелкий гравий, а к навалочным – зерновые (пшеница, рожь) и незерновые (уголь, руда). При этом навалочные грузы – это отдельная группа насыпных.

Для выгрузки насыпных грузов из грузового контейнера (далее – контейнера) без крановых операций или привлечения вилочного погрузчика или иных устройств или механизмов по перемещению контейнера к месту выгрузки, предлагается внести изменения в конструкцию контейнера – установить люки на крыше для погрузки груза и выгрузочные люки вдоль боковых стен контейнера. Кроме того, предусмотреть конструкцию фитингового упора платформы с возможностью откидывания и фиксирования в рабочем положении (перед погрузкой контейнера) перпендикулярно длинной стороне платформы. Кроме того, соединить на время выгрузки каждый контейнер и фитинговую платформу (например двумя шарнирными соединениями) таким образом, чтобы выгрузка контейнера (на сторону соединения/сопряжения) осуществлялась под углом к плоскости пола платформы, подъемом за край внешней части пола контейнера по длинной стороне контейнера слева или справа с помощью стационарного или съемного подъемного механизма (например винтового домкрата), установленным между полом платформы и контейнером посередине поднимаемого края контейнера при открытом выгрузочном люке на противоположной боковой стене контейнера (на стороне соединения/сопряжения).

«Модель сопряжения контейнера и фитинговой платформы» (или модель сопряжения) – это оригинальная и новая конструкция, позволяющая выгружать насыпные и навалочные грузы из грузового контейнера в зарельсовое пространство без снятия выгружаемого контейнера с фитинговой платформы.

Модель сопряжения представлена на Рис. 1.

 

Рис. 1. Макет фитинговой железнодорожной платформы, груженной двумя 20 футовыми контейнерами (вид сверху)

 

Элементы 1, 2, 3, 4 – места соединения (сопряжения) грузового контейнера и фитинговой платформы, которые позволяют поэтапно выгружать контейнер, могут быть представлены шарнирным соединением фитинга контейнера и фитингового упора платформы, установленным на базе фитингового упора платформы. Элементы 5 и 6 – могут быть представлены подъемным устройством (например, винтовым домкратом). Места установки подъемных устройств и элементов соединения (сопряжения), а также их количество не ограничены данным рисунком.

Этапы выгрузки модели сопряжения представлены на Рис. 2–5 (виды макетов с торца контейнера и платформы).

 

Рис. 2. Вид модели сопряжения перед выгрузкой (этап выгрузки № 1)

 

Рис. 3. Вид модели сопряжения после выгрузки груза через боковые выгрузочные люки контейнера (этап выгрузки № 2)

 

Рис. 4. Вид модели сопряжения при подъеме нижней части пола контейнера под углом для полной выгрузки груза (этап выгрузки № 3)

 

Рис. 5. Вид модели сопряжения после выгрузки (этап № 4)

 

После подачи контейнера под выгрузку, основная часть насыпного груза высыпается равномерно через боковые люки контейнера, показано на Рис. 3. Остаток груза выгружается подъемом пола контейнера под углом к плоскости пола платформы, подъемом за край внешней части пола контейнера по длинной стороне контейнера слева с помощью подъемного механизма, показано на Рис 4. Кроме того предлагаются варианты расположения боковых выгрузочных люков контейнера на время выгрузки: свободное расположение в открытом положении (Рис. 4) или с фиксированием люков в открытом положении к боковой стене контейнера.

Для исключения опрокидывания контейнера при выгрузке, при необходимости, следует предусмотреть конструкцию упоров к раме платформы в необходимом количестве.

 

Преимущества представленной модели сопряжения:

  1. снижение стоимости перевозки груза на величину конечных операций при выгрузке контейнера (крановые операции погрузки-выгрузки, затраты на автотранспорт).
  2. увеличение скорости выгрузки.
  3. попеременная перевозка тарно-штучных и насыпных грузов в одном контейнере.
  4. снижение порожних пробегов подвижного состава;
  5. предоставление контейнеров для экспортных грузов в периоды нехватки вагонов, например для перевозки зерновых (пшеница, рожь).

Согласно «ГОСТ Р 52202—2004 КОНТЕЙНЕРЫ ГРУЗОВЫЕ. Термины и определения», грузовой контейнер: единица транспортного оборудования. Согласно Федерального закона «О транспортной безопасности» от 09.02.2007 N 16-ФЗ, фитинговая платформа – транспортное средство, устройство, предназначенное для перевозки грузов. И грузовой контейнер, как транспортное оборудование, и фитинговая платформа, как устройство имеют в модели сопряжения внешний вид (дизайн), на каждом этапе выгрузки груза.

Согласно ч. 1 ст. 1259 ГК РФ дизайн «Модели сопряжения контейнера и фитинговой платформы», являясь разновидностью произведения науки, литературы и искусства, относится к объектам авторских прав и охраняется как результат интеллектуальной деятельности на территории Российской Федерации и на территории государств, принявших Бернскую конвенцию по охране литературных и художественных произведений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Глобализация мировой экономики и торговли превратила контейнерную транспортную систему в транспортную индустрию. Контейнеризация охватила не только генеральные грузы, но и навалочные, насыпные и наливные. Некоторые аналитики обращают внимание на порожний пробег контейнеров, при перевозке грузов [13–14], а также на особенности конкуренции на рынке железнодорожных перевозок на сети ОАО «РЖД» [15]. Контейнерные перевозки стали важной частью глобальных перевозок, и проблема перемещения порожних контейнеров приобретает особое значение [14].

Современные транспортные схемы перевозок невероятно усложнились, стали взаимозависимыми. Для России с ее огромной территорией роль железнодорожной отрасли имеет стратегическое значение для устойчивого экономического роста. От эффективности железнодорожного транспорта зависит эффективность работы других отраслей промышленности, следовательно, и экономическая безопасность страны.

Авторы заявляют что:

  1. У них нет конфликта интересов;
  2. Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.
×

About the authors

Viacheslav V. Yushchenko

Researcher

Author for correspondence.
Email: v.yushchenko.arctic@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6982-1910
SPIN-code: 1212-9307
Scopus Author ID: 57210914630

researcher

Russian Federation, Murmansk

Vladimir E. Khrapov

Luzin Institute for Economic Studies – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”

Email: Khrapov00@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1982-7724
SPIN-code: 4562-5595
Scopus Author ID: 57206731069

Associated Professor, Doctor of Economics

Russian Federation, Apatity

References

  1. Инновационный дайджест. История развития железнодорожного пути. [Innovacionnyj dajdzhest. Istorija razvitija zheleznodorozhnogo puti. [Internet]. (In Russ.)]. Ссылка активна на 05.02.2022. Доступно по: http://www.rzd-expo.ru/history/history_of_railway_track/
  2. Stevens J. Documents tending to prove the superior advantages of rail-ways and steam-carriages over canal navigation [Internet]. NY: T&J Swords; 1812. [cited 2022 February 5]. Available from: https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=mdp.39015076463952&view=1up&seq=1
  3. Baltimore & Ohio railroad [Internet]. [cited 2021 February 12]. Available from: https://case.edu/ech/articles/b/baltimore-ohio-railroad
  4. Фадеев Г.М., Анисимов П.С., Богданов Г.И. Железные дороги России. История и современность в фотодокументах. – СПб: Петро-Ньюс, 1996. – 285 c. [Fadeev GM, Anisimov PS, Bogdanov GI. Zheleznye dorogi Rossii. Istoriya i sovremennost v fotodokumentakh. St. Petersburg: Petro-Nyus, 1996. 285 p. (In Russ.)].
  5. Иванов А.И., Хусаинов Р.М., Бахтизина А.Р. Становление железнодорожного транспорта России 1800–1930 годы // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 2016. – № 4. – С. 70–72. [Ivanov AI, Khusainov RM, Bakhtizina AR. Stanovlenie zheleznodorozhnogo transporta Rossii 1800–1930 gody. Transport i khranenie nefteproduktov i uglevodorodnogo sirya. 2016;4:70-72. (In Russ.)]. Ссылка активна на 22.02.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29334850
  6. О железных дорогах России и Советского Союза. Грузовые вагоны постройки 1892–1917 г. [O zheleznykh dorogah Rossii i Sovetskogo Soyuza. Gruzovye vagony postroiki 1892-1917 g. [Internet]. (In Russ.)]. Ссылка активна на 06.02.2022. Доступно по: https://www.1520mm.ru/railcars/wagons-1892-1917.phtml
  7. Containerization transport [Internet]. [cited 2022 February 12]. Available from: https://www.britannica.com/technology/containerization
  8. Патент РФ на изобретение № 2127703/ 20.03.99. Бюл. № 11. Альтшуллер А.А., Глухов Г.А., Лимонов Э.Л., Масловский А.П. Способ загрузки и разгрузки контейнеров, перевозимых железнодорожными платформами. [Pat. RUS № 2014712/ 15.06.94. Byul. № 11. Altshuller AA, Glukhov GA, Limonov EL, Maslovskii AP. Sposob zagruzki i razgruzki konteinerov, perevozimykh zheleznodorozhnymi platformami. (In Russ.)]. Дата обращения: 12.02.2022. Режим доступа: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2127703&TypeFile=html
  9. Патент РФ на изобретение № 2644056/ 07.02.18. Бюл. № 11. Носырев С.В. Способ установки контейнеров для перевозки железнодорожным транспортом. [Pat. RUS № 2644056/ 07.02.18. Byul. № 11. Nosyrev SV. Sposob ustanovki konteinerov dlya perevozki zheleznodorozhnym transportom. (In Russ.)]. Дата обращения: 12.02.2022. Режим доступа: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2644056&TypeFile=html
  10. Патент РФ на изобретение № 2657798/ 15.06.18. Бюл. № 11. Постовалов Б.В. Способ выгрузки сыпучего груза из гибкого контейнера. [Pat. RUS № 2657798/ 15.06.18. Byul. № 11. Postovalov BV. Sposob vygruzki sypuchego gruza iz gibkogo konteinera. (In Russ.)]. Дата обращения: 12.02.2022. Режим доступа: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2657798&TypeFile=html
  11. World Intellectual Property Indicators Report: Worldwide Trademark Filing Soars in 2020 Despite Global Pandemic [Internet]. [cited 2022 February 12]. Available from: https://www.wipo.int/pressroom/ru/articles/2021/article_0011.html#patents
  12. Railway container [Internet]. [cited 2022 February 12]. Available from: https://patentscope.wipo.int/search/en/result.jsf?_vid=P21-KZK133-40887
  13. Miloslavskaya S, Panychev А, Myskina А, et al. Organization of export transportation of goods from Russia to China. 2019. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 698 066065. doi: 10.1088/1757-899X/698/6/066065
  14. Kuzmicz KA, Pesch E. Approaches to empty container repositioning problems in the context of Eurasian intermodal transportation. Mega-international journal of management science. 2019;85:194-213. doi: 10.1016/j.omega.2018.06.004
  15. Pittman R, Diaconu O, Sip E, et al. Competition in freight railways: “above-the-rail” operators in central Europe and Russia. Journal of Competition Law and Economics. 2017;3(4):673-687. doi: 10.1093/joclec/nhm028

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Fig. 1

Download (32KB)
2. Fig. 2

Download (32KB)
3. Fig. 3

Download (38KB)
4. Fig. 4

Download (50KB)
5. Fig. 5

Download (39KB)

Copyright (c) 2022 Yushchenko V.V., Khrapov V.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

link to the archive of the previous title

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies