томобильным транспортом, так как обеспечивает привлечение на железную дорогу дополнительных объемов груза. В перспективе каждая из систем контейнерных, пакетных и контрейлерных перевозок грузов на взаимодействующих и конкурирующих видах транспорта должна иметь экономически целесообразные сферы применения в единой контейнерно-пакетно-контрейлерной транспортной системе страны.
Глава 27. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ И УСИЛЕНИЯ ПУТИ И ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА
27.1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПУТИ И ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА
Путевое хозяйство является одной из важнейших отраслей материальнотехнической базы железнодорожного транспорта, в которой сосредоточено более 50% стоимости всех основных фондов железных дорог и около 18% эксплуатационного контингента. На ремонт и содержание технических средств путевого хозяйства приходится более 21% эксплуатационных расходов. Затраты материалов на капитальные работы в путевом хозяйстве составляют более 50% от соответствующих затрат всех хозяйств железных дорог. Таким образом, путевое хозяйство железных дорог является наиболее капиталоемкой, трудоемкой и материалоемкой отраслью железнодорожного транспорта.
Повышение эффективности и качества перевозок грузов и пассажиров в большой степени будет зависеть в дальнейшем от усиления мощности верхнего строения пути и его технического состояния. Планомерный рост и постоянное совершенствование технической вооруженности пути и сооружений, их технического обслуживания обеспечивают безопасность и бесперебойность движения поездов, способствуют улучшению эксплуатационных и экономических показателей и, в конечном счете, повышают эффективность и конкурентоспособность перевозочного процесса.
С 1995 г. в путевом хозяйстве железных дорог происходят изменения, направленные на повышение качества ремонта пути, увеличение скоростей движения пассажирских поездов, обеспечение безопасности движения и снижения эксплуатационных расходов.
657
Системой ведения путевого хозяйства установлена классификация путей в зависимости от грузонапряженности (группы путей) и скорости движения (категории и классы путей). Основными направлениями назначения путевых работ при текущем их планировании являются: для обновления пути и капитального ремонта – одиночный выход рельсов, для среднего ремонта – загрязненность балласта. В зависимости от класса пути – по грузонапряженности и скорости движения – установлены нормативы по этим показателям.
Классификация путей имеет важное экономическое значение, что позволяет дифференцировать нормативы затрат труда, нормативы на укладку новых и старогодных материалов. Так, разработанные и применяемые на железных дорогах нормативы затрат труда на текущем содержании пути отражают указанные особенности, принципы ведения путевого хозяйства, объемы работ, сложность труда, уровень квалификации работников.
Для обеспечения бесперебойного и безопасного движения поездов с установленными скоростями планируется перейти на наиболее экономичные и прогрессивные технологии, направить ресурсы на техническое перевооружение путевого хозяйства (в том числе – на укладку бесстыкового пути, применение высокопроизводительных машин для проведения ремонтов), что позволит снизить затраты на технологические процессы, внедрить ресурсосберегающие технологии при сохранении достаточной надежности технических средств и высокого качества перевозок.
Главными направлениями реконструкции технических средств путевого хозяйства в современных условиях и на дальнейшую перспективу являются:
•усиление мощности верхнего строения пути;
•повышение надежности и долговечности всех технических средств путевого хозяйства;
•улучшение системы состояния контроля пути;
•комплексная механизация и автоматизация работ по текущему содержанию и ремонту пути.
К основным мероприятиям по усилению мощности верхнего строения пути относятся: укладка рельсов тяжелых типов, укладка длинномерных рельсов
ибесстыкового пути; укладка щебеночного и асбестового балластов; укладка
658
новых стрелочных переводов более пологих марок и смягчение радиусов кривых в целях повышения скоростей движения поездов.
Развитие путевого хозяйства намечено осуществлять по следующим направлениям.
1.Повышение качества рельсов и расширение полигона бесстыкового пути со сверхдлинными рельсовыми плетями. Увеличение объемов сварки и реновации старогодных рельсов.
2.Увеличение полигона пути на железобетонном основании. Запланированы доведение к 2010 г. протяженности главных путей на железобетонных шпалах до 70%, а также полный переход с начала 2006 г. на укладку новых железобетонных шпал только с упругими скреплениями.
3.Переход на укладку в путь щебня, обеспечивающего долговременную стабильность пути.
4.Увеличение объемов капитального ремонта пути на старогодных рельсах для сокращения протяженности пути с рельсами, пропустившими сверхнормативный тоннаж.
5.Оздоровление земляного полотна и искусственных сооружений.
6.Оснащение сети современными путевыми машинами, технологическим
идиагностическим оборудованием; обеспечение их ремонта.
7.Развитие систем управления путевым хозяйством на основе информационных технологий.
Для развития путевой инфраструктуры железных дорог России на период до 2010 г. планируются следующие мероприятия.
1.Строительство дополнительных главных путей. Прогнозируемый на перспективу рост объемов перевозок потребует в период до 2010 г. осущест-
вить строительство дополнительных главных путей общим протяжением
415км на следующих направлениях:
−Карасук–Иртышское–Омск для обеспечения вывоза угля из Кузбасса и частичной разгрузки Главной Сибирской магистрали;
−Сызрань–Саратов–Волгоград–Котельниково и Тимашевская–Краснодар для обеспеченияперевозокнаподходахкморскимпортамЧерноморскогобассейна;
−Тобольск–Сургут, обеспечивающем завоз грузов в районы севера Западной Сибири для освоения и эксплуатации нефтегазовых месторождений.
659
2.Развитие станций и удлинение приемо-отправочных путей. Это позволит значительно повысить производительность работы подвижного состава, уменьшить потребность в подвижном составе и сократить эксплуатационные издержки; потребует, наряду с совершенствованием системы управления перевозочным процессом, удлинить и уложить дополнительные приемо-отправочные пути на важнейших направлениях сети для повышения средней массы поезда, организации вождения тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов.
3.Модернизация и реконструкция инфраструктуры на направлениях международных транспортных коридоров. Включает в себя: повышение скорости движения поездов; организацию скоростного и высокоскоростного движения пассажирских поездов; электрификацию отдельных направлений; реконструкцию существующих и строительство новых пограничных и припортовых станций, подходов к строящимся и существующим портам; совершенствование информационных и других сервисных служб.
4.Унификация железнодорожной колеи. В настоящее время Сахалинская железная дорога переводится с колеи 1067 мм на колею общесетевого стандарта (1520 мм). Реализация данного проекта позволит значительно снизить себестоимость перевозок на Сахалинской железной дороге за счет унификации подвижного состава. Кроме того, заключено соглашение о прокладке ширококолейной дороги через Польшу и Чехию до Богумина, что позволит связать Европу с Транссибирской магистралью, ускорить доставку грузов по ней.
27.2. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УСИЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ И ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ЕЕ ОЦЕНКИ
Основными техническими характеристиками мощности верхнего строения пути являются: масса 1 м погонной длины рельсов, количество шпал на 1 км пути и род балласта. Они дифференцируются в зависимости от грузонапряженности и скорости движения поездов.
На железных дорогах России укладывают в путь рельсы массой 74,4 (Р75), 64,7 (Р65) и 51,7 (Р50) кг/м. Более тяжелые рельсы укладывают на участках с большой массой поездов, высокими скоростью и частотой обращения поездов. Современные рельсы отечественного производства по качеству и эксплуатаци-
660
онной износостойкости не уступают рельсам, производимым в США, и существенно превосходят рельсы, изготавливаемые в странах Западной Европы.
Экономический эффект от укладки рельсов тяжелых типов связан с увеличением срока их службы и, следовательно, пропускаемого по ним тоннажа брутто. Причем пропускаемый тоннаж растет быстрее, чем сама масса рельса. Поэтому удельный расход металла, приходящийся на 1 млн т·км брутто/км, с увеличением массы рельса уменьшается: у рельсов Р65 он на 15–20% меньше, чем у Р50, а у рельсов Р75% – на 5–6% меньше, чем у Р65. Для термически упрочненных рельсов пропускаемый тоннаж примерно в 1,5 раза больше, чем для «сырых» рельсов. В настоящее время на железных дорогах России суммарная протяженность участков с рельсами Р75 и Р65 составляет более 70% развернутой длины главных путей.
Вместе с тем, стоимость рельсов тяжелых типов выше, первоначальные затраты на укладку – больше. Но в связи с увеличением объема пропускаемого тоннажа при росте срока службы рельсов существенно сокращаются удельные капитальные вложения, а значит, и текущие расходы по амортизации на единицу тоннажа брутто.
Расходы по планово-предупредительному ремонту в расчете на 1 млн т·км брутто/км рельсов Р65 и Р75 соответственно на 13 и 24% меньше, чем рельсов Р50. Расходы по текущему содержанию пути сокращаются в разных конкретных условиях на 1–1,5% при увеличении массы рельса на каждый 1 кг.
Технико-экономический эффект при укладке рельсов тяжелых типов связан с уменьшением стрелы прогиба под давлением движущихся поездов и соответственно с уменьшением удельного сопротивления движению. В результате сокращается объем механической работы подвижного состава, что снижает расход энергоресурсов на тягу поездов, а также износ подвижного состава и затраты на его ремонт. Повышается уровень комфорта при поездке пассажиров в связи с уменьшением динамических колебаний пассажирских вагонов при движении поездов.
При укладке тяжелых типов рельсов значительно сокращается потребность в выделении окон для выполнения работ по текущему содержанию и ремонту пути, так как увеличиваются межремонтные сроки и уменьшается трудоемкость этих работ.
661
По нашим расчетам, капитальные вложения в укладку рельсов тяжелых типов окупаются за 3–4 года только за счет экономии эксплуатационных расходов на содержание, ремонт и амортизацию пути. Если же дополнительно учесть экономию от сокращения расходов на энергоресурсы и ремонт подвижного состава, а также экономию от возможного повышения массы и технической скорости движения поездов, то сроки окупаемости снижаются до 2–3 лет.
Отечественная промышленность уже более 30 лет выпускает рельсы стандартной длины 25 м вместо 12,5. В большом объеме проводились также работы по сварке рельсов, лежащих в пути, в более длинные плети. Отечественная рельсосварочная техника всегда занимала ведущее место в мире. Применяется наиболее прогрессивный по технико-экономическим показателям и качеству связанных стыков электроконтактный способ сварки рельсов, который позволяет механизировать и автоматизировать сварочный процесс, вести сварку рельсов любой длины, различных марок стали и способов закалки.
Технико-экономический эффект от укладки длинномерных рельсов получается, в основном, за счет сокращения числа стыков – самых напряженных элементов пути. На содержание в исправности стыков приходится свыше 40% расходов по текущему содержанию пути. Около 25–30% выходящих из строя рельсов имеют дефекты в стыках. Стыки вызывают около 10% дополнительного сопротивления движению, вследствие чего значительно возрастают затраты энергоресурсов. На участках укладки длинномерных рельсов общие эксплуатационные расходы на текущее содержание пути сокращаются на 10–12%. Кроме сокращения расходов на энергоресурсы, уменьшаются износ подвижного состава и расходы на его ремонт. На главных путях основных направлений сети, где уложены длинномерные рельсы, повышается плавность движения, что особенно важно для пассажирских поездов.
В современных условиях и на перспективу по мере нарастания грузонапряженности и пассажиропотоков, увеличения массы, длины и скорости движения поездов становится особенно эффективным применение бесстыкового пути со сваркой рельсов в единые плети длиной 850 м и более на перегонах и главных путях станции; целесообразна укладка бесстыкового пути и на других станционных путях. Возможно и экономически оправдано более широкое вне-
662
дрение бесстыкового пути с рельсовыми плетями длиной, равной протяженности блок-участка и перегона (1200–2000 м).
Общая протяженность бесстыкового пути на российских железных дорогах в 2003 г. составила более 50 тыс. км.
Многолетний отечественный опыт эксплуатации бесстыкового пути показал его неоспоримые преимущества перед звеньевым путем. Основными из них являются: сокращение расходов на ремонт и текущее содержание пути, повышение его надежности и уменьшение затрат на ремонт ходовых частей подвижного состава. Но работа бесстыкового пути происходит на железных дорогах России в более сложных условиях, чем в США и Западной Европе – при резких температурных колебаниях и большой грузо- и пассажиронапряженности. В связи с этим на отечественных железных дорогах внедряется бесстыковой путь только температурно-напряженного типа.
Применение бесстыкового пути повышает эффективность и конкурентоспособность перевозок по сравнению с применением звеневого пути. Дополнительная прибыль получается, в основном, за счет экономии эксплуатационных расходов по текущему содержанию бесстыкового пути. Эти расходы уменьшаются на 25–30%; на 15–20% возрастает срок службы рельсов и на 5–6% – срок службы шпал. Существенно сокращаются удельные затраты металла: на 4– 5 т·км при текущем его содержании.
Однако при бесстыковом пути усложняются сплошная смена и частичная замена дефектных частей рельсов. Дополнительные капиталовложения в бесстыковой путь температуронапряженного типа окупаются за 1–1,5 года при грузонапряженности 40 млн т·км брутто/км и за 3–4 года при грузонапряженности 10 млн т·км брутто/км. Наибольшая эффективность достигается при укладке бесстыкового пути на железобетонных шпалах.
Способы усиления шпального основания пути зависят от конструкции пути, грузонапряженности, осевых и погонных нагрузок, а также от условий работы пути при разных скоростях движения поездов. Мощность шпального подрельсового основания, экономичность его использования зависят от типа и количества шпал на 1 км пути. Чем больше шпал уложено в путь, тем лучше работают рельсы, более равномерно передается нагрузка на балласт и земляное полотно.
663
Впрошлом на отечественных железных дорогах укладывались в путь только деревянные пропитанные шпалы преимущественно из хвойных пород, срок их службы составлял в среднем 12–18 лет в зависимости от породы леса, качества пропитки шпал и интенсивности напряжения поездов.
За последние 30 лет на отечественной и мировой сети железных дорог все большее распространение получают железобетонные шпалы. Применение их вместо деревянных пропитанных шпал обеспечивает более высокую надежность пути, снижение на 15–20% расходов по текущему содержанию пути и замене шпал, так как срок их службы в 2–3 раза больше. Однако железобетонная шпала на 10–15% дороже пропитанной деревянной. Кроме того, путь на железобетонных шпалах отличается большей жесткостью, что увеличивает выход рельсов из строя, вызывает рост расходов на капитальный ремонт пути и ходовых частей подвижного состава. Но все эти дополнительные затраты перекрываются экономией эксплуатационных расходов. С увеличением грузонапряженности и при условии разработки действенных мер для уменьшения жесткости пути на железобетонных шпалах суммарная экономия эксплуатационных расходов возрастает.
Для железных дорог каждой страны полигоны экономически целесообразного применения железобетонных шпал определяются рядом специфических условий. Наиболее эффективно укладывать их в безлесных районах, так как здесь из-за большой дальности подвоза деревянные пропитанные шпалы нередко становятся дороже железобетонных. На линиях с большой грузонапряженностью
ивысокоскоростным пассажирским движением в любых районах чаще всего так же экономически целесообразна укладка только железобетонных шпал.
В2005 г. протяженность пути на железобетонных шпалах составила более 60 тыс. км.
Внастоящее время российские железные дороги уложены, в основном, на щебеночном, асбестовом и гравийном балласте, из которых наиболее эффективны щебеночный и асбестовый. На 35 тыс. км этих путей был уложен асбестовый балласт. Данный вид балласта хорошо предохраняет путь от засорения и увлажнения, уменьшает расходы на текущее содержание пути на 20–22% по сравнению с щебеночным балластом, при этом выход из строя шпал снижается на 10–15%. Капитальный ремонт пути на асбестовом балласте дешевле на 24%,
664
а средний и подъемочный – на 10–15% по сравнению с щебеночным. Стоимость асбестового балласта франко-карьер в 2–3 раза меньше, чем щебеночного. Применение асбестового балласта, производимого из промышленных отходов, экономически целесообразно даже при больших расстояниях (1000– 1500 км) подвоза его к местам укладки.
В мировой и отечественной практике в последнее время все большее внимание уделяется разработке новых перспективных конструкций подрельсового основания пути на железобетонных плитах или блоках. Его назначение – обеспечить надежный пропуск поездов по самым грузонапряженным линиям с более высокими скоростями и с меньшими эксплуатационными расходами, чем на линиях со шпальным основанием. Путь на плитах в сравнении с путем на шпалах более стабилен в профиле и плане, практически отсутствует износ щебеночного основания под плитами и бетона самих плит. Плитные основания пути практически полностью обеспечивают защиту балластного слоя от засорения, в 1,5–1,6 раза сокращаются затраты на текущее содержание пути. Укладка такого подрельсового основания пути особенно целесообразна на угольно-рудных направлениях с высокой грузонапряженностью и большой степенью загрязнения балласта сыпучими грузами.
Укладка новых стрелочных переводов, внедряемых одновременно с укладкой более мощных рельсов, особенно эффективна для повышения скоростей движения поездов. Основными для грузового движения ранее внедрялись стрелочные переводы марок 1/9 и 1/11 с рельсами типов Р50 и Р65. В настоящее время укладываются стрелочные переводы марки 1/18 с рельсами типов Р65 и Р75, допускающие скорость движения поездов на боковой путь 80–120 км/ч. Для главных путей на линиях особо высокой грузонапряженности, а также для высокоскоростных пассажирских магистралей созданы конструкции специальных стрелочных переводов, допускающих еще более высокие скорости движения поездов на боковой путь – (160–200 км/ч). Эти специальные конструкции обеспечивают лучшую комфортность при поездке пассажиров и имеют в 3– 4 раза больший срок службы, чем обычные стрелочные переводы новой конструкции. Сферы эффективного применения новых стрелочных переводов на железных дорогах России сравнительно невелики. Доля их на ряде направлений
665
не превышает 1–1,5%, но она будет постепенно возрастать по мере развития высокоскоростного движения пассажирских и грузовых поездов.
Стрелочные переводы являются наиболее сложной и дорогостоящей конструкцией верхнего строения пути. Дополнительные капиталовложения на укладку новых стрелочных переводов окупаются за 5–6 лет только за счет экономии эксплуатационных расходов по механической работе подвижного состава. Если же дополнительно учесть экономию от сбережения вагоно-часов, локомо- тиво-часов, бригадо-часов, а также эффект от ускорения грузовой массы на колесах и уменьшения пассажиро-часов в пути, то сроки окупаемости сократятся примерно в 2 раза.
Важной технико-экономической задачей в современных условиях и на перспективу является повышение надежности и долговечности всех технических средств путевого хозяйства, упрочнение рельсов путем термической обработки (закалки), что позволяет увеличивать срок их службы в 1,5–2 раза, при этом сокращаются расходы на ремонты пути, уменьшается одиночный выход рельсов по дефектам. Термоупрочненные (закаленные) рельсы Р75 и Р65 в 1,3– 1,5 раза более износостойки, чем сырые рельсы тех же типов.
Высокую надежность и износостойкость имеют рельсы, сваренные в длинные плети бесстыкового пути. Выход из строя рельсов по дефектам сварки на отечественных дорогах в 10 раз меньше, чем на зарубежных. В местах контактной сварки наблюдается в 7 раз меньше разрушений при эксплуатации, чем при болтовых стыках.
На железных дорогах России применяются и другие эффективные способы повышения качества рельсов. Эффективная технология изготовления рельсов из стали электрошлакового переплава может увеличить срок службы рельсов в 1,5 раза по сравнению с термоупрочненными рельсами из обычной стали, при этом сокращаются расходы на эксплуатацию и содержание пути, повышается безопасность движения поездов.
Большой эффект дает повышение надежности конструкций более распространенных стрелочных переводов марок 1/9 и 1/11, упрочнение всех их деталей и особенно – интенсивно работающих крестовин, остряков и рамных рельсов. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы нормативный тоннаж для стрелочных переводов и рельсов, лежащих на перегонах, был одинаковым. По-
666