CC BY
36
УДК 622.692.6
https://doi.org/10.24411/0131-4270-2020-6-85-89
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ИНДУСТРИИ
SYSTEM ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF RAILWAY TRANSPORTATION OF HYDROCARBON RAW MATERIALS IN THE DOMESTIC INDUSTRY
И.И. Хасанов1, Р.А. Шакиров2
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, г. Уфа, Россия
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3422-1237, E-mail: ilnur.mt@mail.ru
2 Филиал ПАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Новойл», 450037, г. Уфа, Россия
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7017-081X, E-mail: rshakirov.02@gmail.com
Резюме: Статья представляет собой исследование развития строения вагонов-цистерн, задействованных для транспорта нефти и нефтепродуктов на территории России с конца XIX века. Авторами статьи приведена статистика, демонстрирующая важную роль вагонов-цистерн в нефтеперевозках до начала стремительного развития трубопроводного транспорта. Хронология эволюции вагонов-цистерн представлена на временной ленте, наглядно отражающей основные события в цистерностроении.
Ключевые слова: нефть, нефтепродукты, железнодорожный транспорт, грузоподъемность, вагон, цистерна
Для цитирования: Хасанов И.И., Шакиров Р.А. Системный анализ развития железнодорожного транспорта углеводородного сырья в отечественной индустрии // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2020. № 5-6. С. 85-89.
D0I:10.24411/0131-4270-2020-6-85-89
Ilnur I. Khasanov1, Ruslan A. Shakirov2
1 Ufa State Petroleum Technological University, 450062, Ufa, Russia
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3422-1237, E-mail: ilnur.mt@mail.ru
2 PJSC ANK Bashneft Bashneft-Novoil
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7017-081X, E-mail: rshakirov.02@gmail.com
Abstract: The article is a study of the development of the structure of tank cars used for the transport of oil and oil products in Russia since the end of the 19th century. The authors of the article provide statistics demonstrating the important role of tank cars in oil transportation before the rapid development of pipeline transport. The chronology of the evolution of tank cars is presented on a temporary tape, which clearly reflects the main events in the tank building.
Keywords: oil, petroleum products, railway transport, carrying capacity, wagon, tank.
For citation: Khasanov I.I., Shakirov R.A. SYSTEM ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF RAILWAY TRANSPORTATION OF HYDROCARBON RAW MATERIALS IN THE DOMESTIC INDUSTRY. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2020, no. 5-6, pp. 85-89.
DOI:10.24411/0131-4270-2020-6-85-89
С ростом добычи нефти увеличивались объемы транспортировки нефтепродуктов, совершенствовались способы доставки. Долгое время это делалось весьма примитивно, караванным способом. Деревянные бочонки и бурдюки наполнялись нефтью или керосином, грузились на повозки и таким образом доставлялись до места. Или же по воде -в дубовых, а позже стальных бочках. Такой способ транспортировки был слишком дорог, стоимость нефтепродуктов была очень высока [1].
До появления железных дорог все грузоперевозки в мире преимущественно осуществлялись гужевым транспортом.
В средневековых рудниках существовали дороги, состоящие из деревянных рельсов, по которым передвигали деревянные вагоны. Постепенно рельсовые пути выходили за пределы рудничного двора. Их стали прокладывать до реки или канала, где груз перекладывался на суда и дальше перемещался водным путем.
В 1878 году с целью удовлетворения стремительно растущего спроса на нефтепродукты был издан указ о создании железнодорожной ветки Баку-Сураханы-Сабунчи длиной 20 км. Ее строительство было закончено 20 января 1880 года [2]. Нефть впервые стали перевозить в специальных цистернах. География железнодорожных нефтепере-возок от мест добычи на нефтеперерабатывающие заводы,
в хранилища или потребителям, привязана к так называемых нефтегазовым бассейнам. Некоторые железнодорожные направления, такие как уральское, нефтекамское, восточносибирское, бакинское, практически полностью загружены подвижными составами с грузами нефти.
Внедрение первых железных дорог в начале XIX века послужило значительным толчком к развитию техники и технологий во многих отраслях, открыв больше возможности для транспорта сырья и готовой продукции [3].
В период Гражданской войны одной из главных проблем нефтедобывающей отрасли России являлся транспорт нефти и нефтепродуктов к местам потребления, связанный со сосредоточением производственной базы на юге страны (Баку, Грозный). Для увеличения вывоза нефти и нефтепродуктов из Грозного, объем которого в 1921 году составлял 671 580 т., в том же году были заказаны новые канадские (подъемная сила 27 т) и англо-германские четырехосные цистерны, поступившие на железные дороги России в течение нескольких месяцев. После переделки последних, осуществленной в 1928-1930 годах в Тихорецких главных мастерских, грузоподъемность таких цистерн повысилась с 30 до 40 т.
Увеличение грузоподъемности цистерн предопределило дальнейшее развитие железнодорожного транспорта
нефти и нефтепродуктов, что отражается в увеличении объема перевозок по сравнению с царской Россией (рис. 1). В то же время увеличение числа месторождений и объемов добытого сырья, открытие новых месторождений в Поволжье и развитие промышленности в целом привели к необходимости обеспечения бесперебойного снабжения отдаленных регионов продуктами нефтепереработки. К концу 1927 года были оформлены предположения о нефтяном грузообороте по железным дорогам и закончены подсчеты необходимого количества вагонов-цистерн специального подвижного состава [4].
В начале 1930-х годов были построены первые электровозы, используемые при транспорте нефти и нефтепродуктов. Особую роль они играли при передвижении вагонов-цистерн через горные участки, где движение паровозов затруднялось ввиду рельефа местности. К этому времени железнодорожные перевозки по-прежнему продолжали занимать одно из ведущих мест по снабжению нефтепродуктами внутреннего рынка. Существующий парк вагонов-цистерн начинал использоваться для развозки нефтепродуктов на малые расстояния на склады-распределители и непосредственно потребителям. Исключительное значение имело решение задачи транспортирования нефтегрузов по железной дороге для обеспечения горючим и маслами весенней посевной кампании, так как навигация открывалась уже в момент ее полного разгара.
В результате создания новых отраслей промышленности (авиационной, автотракторной и др.) в стране значительно возросло потребление новых нефтепродуктов - автобензина, тракторного керосина, лигроина и автотракторных масел (рис. 2).
В период Отечественной войны в результате временной оккупации ряда экономических районов страны, несмотря на резко возросший объем воинских перевозок за счет увеличения производства топлива, общие размеры перевозочной работы транспорта значительно снизились по сравнению с довоенным периодом. Динамику грузооборота по видам транспорта в военные годы иллюстрирует рис. 3, отражающий изменение грузооборота в годы Великой Отечественной войны как для железнодорожного транспорта, так и для других видов (морской, речной,трубопроводный, автомобильный, воздушный).
Причиной сокращения перевозочной работы транспорта явились снижение объемов общественного производства и потери материально-вещественных ценностей, которые понес Советский Союз в результате навязанной фашистами войны. Вместе с тем приведенные данные показывают рост перевозочной работы всеми видами транспорта (за исключением речного в 1945 году), начиная с 1943 года. В этом отразилось создание слаженного военного хозяйства, обеспечение новых устойчивых межпроизводственных связей, рост военно-экономического потенциала Советского Союза [5].
Рис. 1. Вывоз нефтепродуктов различными видами транспорта с южных месторождений
Железнодорожные перевозки по всей сети
Вывоз морем в Астрахань
Вывоз по Волге из Астрахани
1909-1913 гг. "1926-1927 гг.
В годы отечественной войны около 40% вагонного парка было разрушено и повреждено. Одна из важнейших задач состояла в возобновлении и расширении отечественного вагоностроения, создании новых, более совершенных вагонов различных типов. В 1945 году была выпущена первая партия цистерн на Мариупольском заводе им. Ильича, ранее не занимавшемся вагоностроением. В последующие годы (1949-1957) там же, на Мариупольском заводе строились четырехосные цистерны с объемом котла 50 м3. От аналогичных цистерн довоенной постройки они отличались усовершенствованным котлом: вместо пяти поперечных обечаек имелось три продольных листа. Все листы цилиндрической части котла были соединены сваркой стыковыми швами, выгодно отличающимися от соединений внахлестку, что позволяло получить такие преимущества, как лучший контроль качества швов, меньшая масса котла, меньшие напряжения в зоне швов.
В 1959 году строительство цистерн с объемом котла 50 м3 было прекращено в связи с переходом на изготовление цистерн с объемом котла 60 м3. В этой цистерне цилиндрическая часть котла была составлена из броневого листа
Рис. 2. Выполнение плана железнодорожных перевозок в цистернах в 1931 г.
Всего
Масла и газойль Бензин Лигроин Керосин Черная смазка Топливный мазут Нефть
1
0
50000
100000 150000
Число цистерн, ед.
действительное количество цистерн
требуемое количество цистерн для выполнения плана
7
6
0
| Рис. 3. Грузооборот в период Великой Отечественной войны
600
500
400
300
200
100
Ч \ \ \ \ \ \ \
\ \ \ N \ N к._—* г
1940 1941 1942 1943 1944 1945
Годы
—•—все виды транспорта —•—железнодорожный —остальные
толщиной 11 мм и четырех верхних листов толщиной 9 мм. При изготовлении котла все листы сваривали автоматически под слоем флюса в одно полотнище, которые затем подвергали вальцовке; в результате этого образовывался цилиндр, у которого по образующей производили сварку замыкающего шва.
Существенным недостатком цистерн, предназначенных для перевозки нефтепродуктов, являлась недостаточная величина удельного объема котла, в результате чего недоиспользовалась грузоподъемность вагона. На этот недостаток обращали внимание авторы исследований по выбору оптимальных параметров вагонов, однако увеличение удельного объема котла было осуществлено лишь при проектировании восьмиосной цистерны, а затем при постройке четырехосной цистерны с объемом котла 72 м3. Котел такой цистерны окрашивали в палевый цвет и снабжали трафаретом «Бензин». Это означало,что цистерна предназначена для перевозки светлых нефтепродуктов, но по своему устройству допускала транспортирование и темных нефтепродуктов.
Для увеличения провозной способности железных дорог созданных в конце 1950-х годов. Ждановским заводом тяжелого машиностроения, сосредоточившим к тому моменту производство всех цистерн в стране, в 1969 г. была создана восьмиосная цистерна [6]. От ранее строившихся цистерн она отличалась большей грузоподъемностью (120 т), увеличенным удельным объемом (1,17 м3/т), повышенной погонной нагрузкой (8 т/м). Для снижения тары цистерна имела безрамную конструкцию. Котел цистерны, имеющий замкнутый контур, цилиндрическую форму и сравнительно толстые стенки, в большей мере, чем кузова других типов вагонов, мог быть использован в качестве цельнонесущей (безрамной) конструкции.
В период с 1945 по 1987 год в СССР создано несколько десятков типов специальных цистерн, имеющих свои характерные для каждого типа особенности. Так, цистерны для перевозки высоковязких нефтепродуктов имели наружный подогревательный кожух (рубашку). Таким же кожухом оборудовались цистерны, перевозящие патоку. Подогрев пасты сульфанола осуществляется при помощи змеевика, размещенного внутри цистерны, котел которой снабжен наружной изоляцией. Все цистерны для кислот были четырехосными и отличались конструкцией котла, а также металлом, применяемым при производстве котлов. Так, котел цистерны грузоподъемностью 63 т для перевозки улучшенной серной кислоты отличался конструктивно от котла для серной кислоты только отсутствием колпака, а котлы цистерны для азотной кислоты сваривали из алюминия (АД0) или нержавеющей стали (12Х18Н10Т) по сравнению с котлами для серной кислоты (ВСтЗспб).
Развитие магистрального транспорта во второй половине XX века наглядно отражается на изменении доли железнодорожных перевозок нефти и нефтепродуктов, что отражено на рис. 4. Несмотря на общий рост проятженности основных путей дальнего и сверхдальнего транспорта нефтегрузов в период с 1940 по 1975 год в полтора раза, доля магистрального транспорта за этот период значительно вырастает, что связано с разработкой месторождений, удаленных от железнодорожного сообщения. Тенденция увеличения доли трубопроводного транспорта будет сохраняться на протяжении долгих лет. По данным
0
Рис. 4. Протяженность основных путей дальнего и сверхдальнего транспорта нефтегрузов в СССР в 1940-1975 гг.
1940 год 1965 год 1975 год
1,9
ж/д транспорт
водный транспорт
транспорт по магистральным трубопроводам
I Таблица 1
Характеристика сертифицированных моделей цистерн [7]
Параметр Тип
15-150-04 | 15-5103-07 | 15-2132 | 15-5157-03 | 15-5157-05 | 15-9993
Осность вагона 4
Нормативный срок службы, лет 32
Грузоподъемность, т 66 66 66 68 73 73,3
Объем, м3 85,6 85,6 85,5 87,1 87,1 88
Габарит по ГОСТ 9238-2013 1-ВМ 1-ВМ 1-Т 1-ВМ 1-ВМ 1-Т
Год начала серийного производства 2004 2007
Таблица 2
Даты, отражающие основные события в развитии ж/д транспорта нефти и нефтепродуктов c 1940-х гг. по настоящее время
Год Событие
1945 Первые цистерны на Мариупольском заводе им. Ильича
1958 Создание Ждановского завода тяжелого машиностроения
1959 Переход на производство четырехосных цистерн объемом котла 60 м3
1969 Создание первой восьмиосной цистерны
1943 Принятие ГОСТ 9238-83
2004 Начало производства цистерн 15-150-04
2013 Введение ГОСТ 9238-2013
2016 Начало производства цистерн 15-9993
на 2017 год, доля трубопроводного транспорта в грузообороте (47,7%) превышает любой другой вид транспорта, в частности железнодорожный (45,5%).
В 90-е годы ХХ столетия в связи с необходимостью увеличения провозной способности железных дорог проводятся работы для увеличения допускаемой статической нагрузки от колесной пары на рельс. В это время создаются и осваиваются в производстве цистерны с максимально возможными габаритами подвижного состава (1-Т и 1-ВМ). Среди них следует отметить восьми- и четырехосную цистерны для светлых нефтепродуктов моделей 15-500 и 15-1547, 15-1443. В этих цистернах впервые в практике отечественного и мирового цистерностроения применены котлы диаметром 3200 мм, что обеспечивало увеличение погонной нагрузки нетто на 14-16% и соответствующий рост провозной способности (табл. 1-2).
К 2017 году к сертифицированным (табл. 2) моделям цистерн для нефти и светлых нефтепродуктов (рис. 5)
2010 2015 2015 2016
| Рис. 5. Вагон-цистерна 15-5103-07
на территории России относятся 15-5103-07, 15-150-04, 15-5157-03, 15-5157-05 (все - Уралвагонзавод), 15-9993 (ТихвинХимМаш) и 15-2132 (Алтайвагон).
Несмотря на удобство железнодорожного способа перевозки нефтепродуктов на большие расстояния, нефтепродукты - такие как бензин, дизельное топливо, или сжиженный газ - на небольшие расстояния до места реализации оптимально доставлять автоцистернами. Перевозка топлива таким способом заметно повышает его потребительскую стоимость. Рентабельность автоперевозок ограничивается расстояни-емв 300-400 км, что определяет их локальный характер - от нефтебазы до заправочной станции и обратно. У каждого вида транспортировки имеются свои плюсы и минусы. Опыт прошлого в области техники нужно максимально использовать, заставляя работать на будущее. Исследуя развитие любого механизма или машины в исторической и хронологической последовательности, можно установить определенные закономерности и тенденцию развития.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Безнощенко Д.В. Способы транспортировки газа и нефти // Булатовские чтения, 2018. Т. 4. С. 41-43.
2. Смирнова А.В. Особенности развития перевозки нефти и нефтепродуктов различными видами транспорта // Вестник КТУ, 2012. Т. 15. № 8. С. 303-307.
3. Молочников Р., Дорошенко Я. Нормальная цистерна // Моделист-Конструктор, 1993. № 10. С. 24-27.
4. Нурисламов Р.С. Развитие технических средств транспортировки нефти и нефтепродуктов в России и СССР: автореф. дис. канд. техн. наук: 07.00.10. Уфа, 2006. 24 с.
5. Советская экономика накануне и в период Великой Отечественной войны. URL: https://history.wikireading. ru/322155 (дата обращения 24.08.2020).
6. Харитонов М.И. Грузовые вагоны. Ч. 2: учеб. пособие. Хабаровск: ДВГУПС, 2006. 134 с.
7. Сайт о вагонном парке и вагонном хозяйстве: URL: https://vagon.by (дата обращения 29.08.2020).
8. Мастобаев Б.Н., Бахтизин Р.Н., Пережогин Ю.Д., Макаренко О.А. Становление и развитие железнодорожного транспорта нефти и нефтепродуктов. СПб.: Недра, 2020. 540 с.
9. 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.
REFERENCES
1. Beznoshchenko D.V. Methods of transportation of gas and oil. Bulatovskiye chteniya, 2018, vol. 4, pp. 41-43 (In Russian).
2. Smirnova A.V. Development features of the transportation of oil and oil products by various types of transport. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2012, vol. 15, no. 8, pp. 303-307 (In Russian).
3. Molochnikov R., Doroshenko YA. Standard tank. Modelist-Konstruktor, 1993, no. 10, pp. 24-27 (In Russian).
4. Nurislamov R.S. Razvitiye tekhnicheskikh sredstv transportirovki nefti i nefteproduktov v Rossii i SSSR. Diss. kand. tekhn. nauk [Development of technical means for the transportation of oil and oil products in Russia and the USSR. Cand. tech. sci. diss.]. Ufa, 2006. 24 p.
5. Sovetskaya ekonomika nakanune i v period Velikoy Otechestvennoy voyny (The Soviet economy on the eve and during the Great Patriotic War) Available at: https://history.wikireading.ru/322155 (accessed 24 August 2020).
6. Kharitonov M.I. Gruzovyye vagony. Chast 2 [Freight cars. Part 2]. Khabarovsk, DVGUPS Publ., 2006. 134 p.
7. Sayt o vagonnom parke i vagonnom khozyaystve (Site about the car fleet and car facilities) Available at: https:// vagon.by (accessed 29 August 2020).
8. Mastobayev B.N., Bakhtizin R.N., Perezhogin YU.D., Makarenko O.A. Stanovleniye i razvitiye zheleznodorozhnogo transporta nefti i nefteproduktov [Formation and development of railroad transportation of oil and oil products]. St. Petersburg, Nedra Publ., 2020. 540 p.
9. Ivanov A.I., Khusainov R.M., Bakhtizina A.R. Formation of railway transport in Russia in 1800-1930. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya, 2016, no. 4, pp. 70-72 (In Russian).
Шакиров Руслан Азатович, оператор, Филиал ПАО АНК «Башнефть» Ruslan A. Shakirov, Operator, Branch of PJSC ANK Bashneft Bashneft-
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Хасанов Ильнур Ильдарович, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Ilnur I. Khasanov, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University.
«Башнефть - Новойл».
Novoil.
