ранспортно-технологические системы и принципы их формирования

Повышение эффективности работы транспортных систем тесно связано с двумя основными направлениями научно-технического прогресса:

— совершенствование управления транспортными процессами на базе широкого использования математических методов и информационных технологий;

— совершенствованием и изменениями технологии перевозочного процесса.

Под транспортно-технологической системой (ТТС) понимается комплекс согласованных и взаимосвязанных технических, технологических, экономических, организационных и коммерческо-правовых решений (мероприятий), позволяющих с максимальным эффектом и наименьшими трудовыми затратами обеспечить перевозки грузов на конкретных направлениях от отправителя до получателя. При этом судно, портовые устройства, подвижной состав других видов транспорта, складские устройства клиентуры рассматриваются как отдельные элементы ТТС с едиными требованиями к её параметрам.

Экономический эффект от внедрения прогрессивных ТТС может быть получен лишь при системном подходе к анализу всех элементов транспортного процесса на всём пути следования груза: от момента выпуска готовой продукции до момента её потребления. Это необходимо при взятом курсе на специализацию флота, как важнейшем условии эффективного применения прогрессивных ТТС. Теперь необходимы увязка и согласование мероприятий по внедрению прогрессивной технологии на пути следования груза с учётом условий работы конкретных поставщиков и потребителей, включаемых в ту или иную транспортно-технологическую систему.

12.1. Классификация транспортно-технологических систем

Поэтому в технологической цепи наука – производство после определения оптимальных параметров той или иной системы, установление сфер её применения, разработки необходимых конструкторских решений важное место должно найти конкретное проектирование прогрессивных ТТС с участием многих заинтересованных организаций (НИИ, КБ и др.).

Массовые грузы (сырье, топливо, материалы) занимают значительную долю в грузообороте транспорта. Их перевозки требуют сокращения транспортных затрат, что достигается путём специализации, увеличения грузоподъёмности транспортных единиц, а также комплексной механизации и автоматизации перегрузочного процесса. Перевозки этих грузов характеризуются большими объёмами, однородностью перерабатываемого груза и сравнительной простотой в организации перевозочного процесса.

Прогрессивные транспортно-технологические системы (рис. 12.1) можно подразделить на две группы: находящиеся в эксплуатации и находящиеся в стадии проектирования и поиска.

Все они характеризуются узкой специализацией технических средств и методов ведения перегрузочных операций, в максимальной степени приспособленных к приёму, транспортировке, перегрузке или передаче транспортных средств или оборудования с грузом или без него в стыковых пунктах нескольких видов транспорта.

Такие системы характеризуются тем, что заранее, до подхода подвижного состава в пункт передачи груза с одного вида транспорта на другой, подготавливается укрупнённая унифицированная грузовая единица. Это позволяет все разнообразие форм, размеров перевозимых грузов, свести к одной стандартной единице, обеспечивающей с помощью специализированной техники высокую интенсивность перегрузочных операций. Подготовка таких укрупнённых единиц может осуществляться непосредственно на складе готовой продукции отправителя или в порту перегрузки груза.

Для морского транспорта наибольший интерес представляют системы, когда в порт для отгрузки поступает готовая унифицированная единица. Практически все ТТС на той или иной стадии внедрения позволяют добиться осуществления этой цели, чему особенно способствует пакетирование перевозимых грузов, как первый, начальный этап укрупнения грузовой единицы.

Обработка подвижного состава в пунктах передачи груза с одного вида транспорта на другой может производится вертикальными и горизонтальными методами погрузки или их комбинацией в зависимости от конструкции подвижного состава и конкретных эксплуатационных условий. Вертикальный метод погрузки грузов чётко прослеживается в контейнерной системе при использовании ячеистых контейнеровозов, а горизонтальный — в паромной и ролкерной системах, однако возможны варианты их комбинированного применения.

Так, в контейнерной ТТС возможно использование контейнеровозов, специально приспособленных для загрузки контейнеров с помощью специальной системы конвейеров, которыми оборудовано судно и контейнерный терминал. В ролкерной системе широко используется вертикальный метод погрузки при установке контейнеров или другого оборудования на палубу судна. В паромной системе можно найти элементы вертикального метода, когда при загрузке вагонами верхней и нижней палуб судна используется система лифтов (паромная переправа Ильичёвск - Варна).

Переход от использования универсальных судов к специализированным позволяет по-иному ставить и решать вопросы технологии морской перевозки и перевалки грузов в портах.

Специализация — это создание судов, в максимальной степени приспособленных для эффективной перевозки данного груза. При проектировании такого судна предусматривается, что его конструктивный тип и оборудование должны обеспечить максимальную загрузку, хорошие мореходные качества, безопасность и сохранность перевозки данного груза, а также полную механизацию и максимальную интенсивность грузовых работ. Тем самым автоматически снимается необходимость проводить специальные дополнительные мероприятия в каждом отдельном рейсе и при каждой перевалке груза. Во всех случаях при создании того или иного типа специализированной транспортно-технологической системы (ТТС) вначале определяется оптимальная технология перевозки и перегрузки, затем совместно с грузоотправителем проводится работа по соответствующим изменениям транспортных характеристик груза и, наконец, создаётся специализированное судно и перегрузочная техника.

Понятие ТТС комплексное, оно включает выбор технологии перевозки и перевалки груза, типоразмеров транспортных средств и перегрузочной техники, разработку системы организационных, коммерческо-правовых документов и экономических мероприятий, обеспечивающих оптимальное функционирование всего транспортного конвейера в целом.

Изменение технологии перевозки грузов и создание специализированного флота позволили совершенно на иной базе решать вопросы сохранной перевозки грузов, исключили необходимость в использовании разнотипных грузозахватных приспособлений и трюмной механизации, применявшейся при переработке генеральных грузов.

Таким образом, действительно оптимальное направление совершенствования перегрузочного процесса было найдено только тогда, когда технология перевозки грузов, способ их перевалки и конструкция судна стали рассматриваться как составные звенья единой ТТС. Важным элементом ТТС является увязка материально-технической базы морского и смежных видов транспорта, а также согласование работы транспорта с предприятиями-изготовителями, получателями и отправителями грузов.

В основу новой технологии перевозки генеральных грузов положена стандартизация габаритов укрупнённых грузовых мест на основе единого модуля и выбора параметров транспортных средств и перегрузочной техники исходя из принятых стандартных размеров укрупнённых грузовых мест. Это обеспечивает максимальное использование провозных способностей подвижного состава и техническую производительность перегрузочных средств.

В зависимости от структуры грузопотока используемых смежных видов транспорта и степени концентрации перевозок на базовые терминалы применяют три типа ТТС для перевозки генеральных грузов: контейнерную, систему с использованием судов с горизонтальной погрузкой и лихтеровозную.

Эффективность работы специализированных ТТС достигается при технологическом соответствии и оптимальном сочетании подсистем груз - судно - порт. Любая диспропорция в развитии указанных подсистем приводит к потерям провозной способности флота или пропускной способности портов, а также к значительным трудностям в организации транспортного процесса.

Организация линейных перевозок с использованием специализированных ТТС требует создания в портах высокопроизводительных комплексов, обеспечивающих обработку судов с высокой интенсивностью. Основные линии, на которых эксплуатируются контейнеровозы, суда с горизонтальной погрузкой и лихтеровозы, замыкаются на хорошо оснащённые портовые комплексы.

Объём капиталовложений на оборудование специализированных портов в значительной мере зависит от условий организации перевозок, а именно:

— характеристик грузопотока (характеристики грузовых мест, объёмы и расстояния перевозок);

— схем перевозок ("дверь - дверь", "порт-порт");

— специализации системы "груз - порт- судно".

Суда с горизонтальной погрузкой обрабатывают на специализированных причалах, построенных как самостоятельные комплексы или как составные элементы крупных терминалов, рассчитанных на обработку всех типов специализированных судов, осуществляющих перевозку генеральных грузов укрупнёнными местами.

В зависимости от специализации ТТС существующие портовые комплексы можно разделить на три группы. В первую группу входят комплексы для перегрузки крупнотоннажных контейнеров с автоматизированными грузовыми системами, частично автоматизированными и неавтоматизированными. Во вторую группу входят комплексы для обработки различных типов судов с горизонтальной погрузкой: универсальных судов с горизонтальной погрузкой; судов-пакетовозов с использованием автоматизированных складов; судов-автомобилевозов; судов-паромов (морских и океанских). Третью группу составляют комплексы для обслуживания лихтеровозной системы: рейдовые причалы; береговые причалы выносного типа, причалы для обработки лихтеров.

В контейнерную ТТС входят:

· специализированный флот судов-контейнеровозов различной грузовместимости, приспособления для перевозки крупнотоннажных контейнеров в трюмах и на палубе;

· специализированные перегрузочные комплексы в портах, включающие

– причальные перегружатели, обеспечивающие скоростную обработку контейнеровозов;

– тыловые козловые контейнерные краны для обработки железнодорожного и автомобильного состава;

– складские машины напольного типа, включающие автоконтейнеровозы-штабелёры, автопогрузчики с фронтальным или боковым захватом, предназначенные для внутрискладского перемещения контейнеров и их штабелирования;

· специализированный железнодорожный или автомобильный подвижной состав;

· склады комплектаций или расформирования контейнеров;

· устройства и сооружения для технического обслуживания, ремонта контейнеров и средств механизации;

· система информационного обеспечения, включающая сеть вычислительных центров для контроля за продвижением контейнеров, оперативного планирования, регулирования и учета контейнерных перевозок и внутрипортового обслуживания перегрузочных систем;

· парк универсальных и специальных контейнеров.

Контейнерная система является оптимальной на направлениях, характеризующихся большим и устойчивым потоком ценных контейнерных грузов: готовая промышленная продукция, продовольственные и промышленные товары широкого потребления. Эти грузопотоки должны быть уравновешены по направлениям (экспорт - импорт), кроме того, необходимо наличие развитого сухопутного транспорта, обеспечивающего доставку грузов "от двери до двери", а также сети фидерных линий для концентрации океанских перевозок на базовые терминалы. В случае невыполнения этих условий возникают дополнительные затраты, связанные с необходимостью перевозки контейнеризируемых грузов на универсальном тоннаже, с доставкой порожних контейнеров, загрузкой-разгрузкой контейнеров в порту и т. д., что значительно снижает эффективность контейнерной ТТС.

Контейнерная система обличается высокой капиталоёмкостью, так как, помимо соответствующего флота, требует средств на закупку контейнерного парка и строительство специализированных терминалов.

Эксплуатация дорогостоящих океанских контейнеровозов экономически целесообразна только между базовыми портами, межконтинентальных линий с большим грузопотоком. Доставку контейнеров мелкими партиями между портами определённого региона осуществляют фидерные контейнеровозы. Особенность эксплуатации фидерных контейнеровозов (вместимостью до 300 контейнеров) — большая частота заходов в порты, а также обслуживание мелких портов, без использования специализированного перегрузочного оборудования.

Ролкерная ТТС включает в себя:

— ролкеры – суда с горизонтальной системой погрузки-выгрузки, приспособленные для транспортировки грузов укрупнёнными грузовыми местами, – крупнотоннажных контейнеров, трейлеров, ролл-трейлеров, пакетированных грузов, разнообразной колёсной техники;

— перегрузочные машины и механизмы, включающие различного рода тягачи, погрузчики и другое оборудование;

— средства укрупнения грузовых единиц – ролл-трейлеры, флеты, контейнеры, средства пакетирования груза;

— склады и устройства для формирования и расформирования укрупнённых грузовых единиц, прибывающих или отправляемых на ролкерах;

— систему информационного обеспечения перегрузочных операций в портах.

Транспортно-технологическая система с использованием судов -трейлеровозов (типа ро-ро) имеет ряд достоинств по сравнению с контейнерной системой. Основные достоинства — большая универсальность по грузу и обслуживаемым портам и меньшая капиталоёмкость.

Современные трейлеровозы обеспечивают эффективную перевозку и перевалку всех видов генеральных грузов и дают возможность принимать к перевозке различные виды укрупнённых грузовых мест (трейлеры, ролл-трейлеры, флеты, пакеты), а также контейнеры для перевозки на палубе и в трюмах, имеющих форму ячеек. Они также позволяют перевозить широкую номенклатуру крупногабаритных грузов отдельными местами. Таким образом, грузоотправитель и судовладелец свободны в выборе способа перевозки того или иного груза и могут выбирать тот или иной вариант укрупнения в зависимости от характера груза, смежных видов транспорта имеющихся в данном регионе, или обусловленных сроков доставки грузов.

Суда с горизонтальной погрузкой являются универсальными и в части возможности их обработки практически в любом порту. Они не требуют использования дорогостоящих специализированных перегрузочных комплексов, более того, для обработки судна достаточна ограниченная длина причала — до 50 м, а погрузка-выгрузка может осуществляться судовыми автопогрузчиками, входящими в штатное снабжение судов.

Новой, всё более расширяющейся сферой использования судов с горизонтальной погрузкой является перевозка промышленного крупногабаритного оборудования. Наличие кормовой аппарели, свободных для маневра, не разделённых на отдельные отсеки грузовых помещений, а также свободной верхней палубы без люковых комингсов и грузовых средств облегчает погрузку и размещение груза. Наличие штатных судовых креплений обеспечивает снижение трудоёмкости, сокращает время, необходимое для крепления и раскрепления груза, и снижает стоимость этих работ. С учётом всего сказанного использование судов с горизонтальной погрузкой предпочтительнее использования контейнеровозов на направлениях со сложной структурой груза, а также там, где перевозки рассредоточены между большим числом портов, и объём грузопотоков на них не оправдывает затрат на строительство специализированных контейнерных терминалов. Благодаря имеющейся возможности использования различных способов укрупнения груза эффективность трейлеровозов значительно меньше зависит от соотношения грузопотоков в прямом и обратном направлениях и от доли перевозок грузов по варианту "от двери до двери".

Применение ролкеров повышает эффективность и качество перевозок. Уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ при использовании этой ТТС обеспечивает в отдельных случаях, производительность грузовых работ до 1-1,5 тыс. т в час на одно судно или 40 т в час на одного работающего. Сокращается время доставки груза и в большей степени гарантирует его сохранность.

Таким образом, основные направления совершенствования судов-трейлеровозов заключаются в дальнейшем повышении их приспособленности под перевозку тяжеловесного и крупногабаритного оборудования, в увеличении массы укрупнённых грузовых мест с целью сокращения стояночного времени и в дальнейшем развитии универсализации как с точки зрения возможности, обслуживания в различных портах, так и расширения сферы обслуживаемого грузопотока.

В состав паромной системы входят:

— морские паромы для транспортировки железнодорожных вагонов, оборудованные системой их крепления на судне;

— береговые приёмные устройства в виде мостов, соединяющих рельсовую колею на пароме со стационарными путями;

— железнодорожные парки приёма, формирования и накопления железнодорожных составов;

— информационная система для организации транспортного процесса.

В состав технических средств лихтерной ТТС входят:

— специализированный флот судов-лихтеровозов, приспособленных для перевозки в трюмах и на палубе лихтеров, загружаемых различными видами грузов, включая и крупнотоннажные контейнеры. Лихтеровоз оборудован собственными перегрузочными устройствами, позволяющими загружать и разгружать лихтеры на плаву в условиях акваторий при умеренном волнении;

— комплект лихтеров, представляющих собой несамоходные баржи грузоподъёмностью от 200 до 1000 т, загружаемых различными видами грузов, включая и крупнотоннажные контейнеры. Баржи имеют герметичные люковые закрытия и устройства крепления на лихтеровозах;

— базы отстоя и накопления лихтеров;

— буксиры-кантовщики и буксиры-толкачи для приёма лихтеров от лихтеровоза и транспортирования составов из них по рекам;

— информационная система для контроля и слежения за движением лихтеров, оперативного планирования, регулирования и учёта лихтерных перевозок.

Рассмотрим некоторые ТТС, которые еще находятся в стадии разработки.

Кассетная ТТС, включающая в себя:

— флот специализированных судов-кассетовозов, предназначенных для перевозки в трюмах и на палубе унифицированных кассет различного типа;

— кассеты грузоподъёмностью от 200 до 2000 т, перегружаемые с помощью береговых или судовых перегрузочных средств;

— специальные устройства для перемещения кассет по территории порта;

— парк перегрузочных машин для обработки подвижного состава смежных видов транспорта, а также для погрузки и выгрузки груза из кассет.

Система судно – необорудованный берег, в состав которой входят:

— специализированный флот, приспособленный для работы в рейдовых условиях, несущий на себе средства доставки унифицированных грузовых мест на необорудованное побережье, включая амфибии, вертолёты, суда на воздушной подушке и др.;

— средства укрупнения грузовых мест – контейнеры, пакетирующие средства и другое оборудование.

Высокоскоростные ТТС, в состав которых входят:

— специализированный высокоскоростной флот (суда на подводных крыльях, на воздушной подушке), полупогружённые суда – трисеки, катамараны, а также экранопланы;

— береговые устройства для приёма и скоростной обработки судов указанного типа;

— скоростные системы движения на смежных видах транспорта;

— средства укрупнения грузовых единиц.

Создание технических средств ТТС осуществляется на базе комплексной стандартизации и унификации, предусматривающей оптимальные решения при выборе параметров технических средств ТТС во всех звеньях и элементах транспортного процесса, включая склады поставщиков и потребителей перевозимой продукции.

При формировании ТТС следует иметь в виду основные принципы, определяющие развитие транспортной техники на ближайшее будущее.

Комбинирование разных видов транспорта в процессе перемещения груза для того, чтобы ликвидировать лишние перегрузки его, сведя этот процесс к передаче в порту перевалки только транспортных единиц. Такой принцип использован в паромно-ролкерной и лихтерной системах, когда железнодорожный вагон, автоприцеп или лихтер закатывают или поднимают на морское судно. Транспортное средство на морском участке пути становится комбинированным, т. е. как бы составленным из подвижного состава различных видов транспорта.

Разделение на стоянке основных частей транспортного средства (грузового помещения, энергетической установки с двигателем, помещения для экипажа и вспомогательных устройств), чтобы под грузовые операции отвлекалась только грузовая часть и расходы по содержанию были бы минимальными. Этот принцип нашёл использование при формировании барже-буксирной, секционной и частично контейнерной систем. При этом баржа, секция или контейнер во время погрузочно-разгрузочных операций становятся временным складским устройством и не требуют стоянки для дорогостоящего контейнеровоза, буксира или секции с энергетической установкой, движителем и вспомогательными устройствами, которые это время могут использовать на операции по перемещению других транспортных единиц.

Укрупнение грузовых единиц для повышения интенсивности грузовых операций при наименьших материальных и трудовых затратах. Этот принцип используется почти во всех ТТС. При этом масса укрупнённого места может быть от 1,0-1,5 т (пакет с генеральным грузом) до 30 т (крупнотоннажный контейнер) и 500-1000 т (лихтер). Интенсивность грузовых операций возрастает почти в прямой пропорциональной зависимости от размера укрупнённой единицы.

Применение новых принципов движения с целью резкого повышения скоростей доставки ценных грузов.

Внедрение прогрессивных ТТС и их эффективное использование требуют создания специализированного флота, мощных и компактных энергетических установок нового типа, специализированных перегрузочных комплексов, способных перемещать укрупнённые грузовые единицы, такие, как контейнеры, блок-пакеты массой до 1000 т и более (кассетная система), различного рода вспомогательное оборудование (например, пакетирующие средства, контейнеры, флеты, ролл-трейлеры, лихтеры, кассеты и др.). В свою очередь внедрение ТТС оказывает глубокое влияние на всю работу морского транспорта. Изменяется технология работы портов, меняются условия работы судовых экипажей, возникают новые требования к обслуживанию флота, создаются новые судоходные линии, приобретают новые формы взаимоотношения между морским и смежными видами транспорта и т. д.

Отсюда сложность выбора эффективного варианта, заключающаяся в необходимости учёта большого количества факторов, влияющих на этот выбор. Эти факторы можно разделить на три группы.

1. Экономико-географические. Основными в этой группе являются: объём перевозок, структура грузопотока, расстояние перевозки.

2. Экономико-технологические, включая технико-экономические характеристики судов, технологию погрузочно-разгрузочных работ в портах, технологию хранения грузов в портах, способы унификации грузовых мест.

3. Факторы, определяющие качество перевозочного процесса, включая сохранность грузов при перевозке, скорость доставки, регулярность и частоту их движения.

Рис. 12.2. Схема тяготения основных видов перевозимых морем грузов к типам судов

Перечисленные факторы являются основными, они действуют при любой постановке задачи. При решении задачи в каких-то конкретных условиях может возникнуть необходимость учёта ряда других факторов, таких, как глубина акватории порта, ледовая обстановка в районе плавания, наличие рабочей силы и т. д. Эти факторы могут оказать большое влияние на выбор варианта перевозок и даже в определённых условиях стать решающими.

При сравнении эффективности применения технологических средств в определённых условиях работы следует учитывать разную степень их универсальности, например ролкеры могут перевозить более широкую номенклатуру грузов, чем контейнеровозы, лихтеровозы и т. д. На рис. 12.2 показана схема тяготения основных грузов к типам судов.

Необходимо сравнивать эффективность не отдельных типов специализированных судов при перевозке какого-либо груза, как это иногда делается (например, сравнивается эффективность перевозки контейнеров контейнеровозами и ролкерами), а эффективность всего грузооборота на рассматриваемом направлении с помощью новых прогрессивных типов судов.

Исходя из структуры грузооборота, следует определять, какие типы судов могут быть применены для данной перевозки, а затем варианты использования этих судов в данных условиях и производить сравнение вариантов. Например, грузопоток на данной линии состоит из контейнеров, пакетированного груза и колёсной техники. Для перевозки можно использовать контейнеровозы, ролкеры и обычные универсальные суда. В этом случае могут быть следующие варианты освоения грузопотока: контейнеры (контейнеровозы), пакеты и колесная техника (универсальные суда), контейнеры, пакеты и колесная техника (ролкеры).

Критерием для сравнения вариантов является уровень затрат на освоение всего грузопотока на рассматриваемом направлении. Эффективным считается тот вариант, который обеспечивает минимум затрат или максимум прибыли при заданном качестве перевозочного процесса (сохранность груза и скорость его доставки).