Там, где проложен путь…

Система ведения путевого
хозяйства в России базируется
на инновационных технологиях.

Путевой комплекс российских железных дорог является определяющим звеном железнодорожного транспорта, существенно влияющим на себестоимость перевозок, скорость и безопасность движения поездов. Путевое хозяйство должно удовлетворять потребности в грузовых и пассажирских перевозках, обеспечивать повышение уровня безопасности движения при снижении вредного воздействия на окружающую среду. При этом необходимо минимизировать эксплуатационные затраты через снижение стоимости жизненного цикла железнодорожного пути и искусственных сооружений. Сегодня основой поступательного развития путевого хозяйства являются инновационные решения.

Без стыков

Более 50% основных фондов, около 25% расходов, около 20% штата ОАО «РЖД» составляет путевой комплекс. В сравнении с железными дорогами США первой категории, осуществляющими грузовые перевозки, доля затрат и штат путевого хозяйства находятся на этом же уровне. Такие данные были приведены в ходе заседания научно–технического совета ОАО «РЖД», посвященного комплексной программе повышения эффективности эксплуатации железнодорожного пути и инновационных технологий его технического обслуживания.
Специфика работы железнодорожного пути в российских условиях – это отсутствие дифференциации линий для пассажирского и грузового движения, определяющая доля грузового движения, суровые климатические условия. Основной продукцией путевого хозяйства являются допускаемые скорости движения поездов. На сети железных дорог целенаправленно проводится работа по улучшению состояния железнодорожного пути и инженерных сооружений, что позволяет последовательно повышать допускаемые скорости движения грузовых и пассажирских поездов.
Стоит отметить, что участковая скорость грузовых поездов росла в течение 2004–2009 годов. Средневзвешенные скорости пассажирских поездов по сети составляли в графике 2004 года 86,7 км/ч, грузовых –70,8 км/ч, в графике 2013 года соответственно 93,1 км/ч и 74,3 км/ч, то есть средневзвешенная скорость пассажирских поездов увеличилась на 6,4 км/ч (на 7,4%), грузовых – на 3,5 км/ч (на 4,9%). А вот увеличения допускаемых скоростей в последние годы не происходит.
Основой усиления путевого хозяйства является перевод пути на железобетонное основание и использование упругих рельсовых скреплений. А также увеличение протяженности бесстыкового пути, в том числе и за счет расширения сферы его применения в кривых малого радиуса и в регионах с суровым климатом.
Напомним, бесстыковой путь содержит сварные рельсовые плети, длина которых настолько велика, что температурные силы, возникающие в них при максимальных годовых колебаниях температуры, не в состоянии преодолеть силы сопротивления продольному сдвигу по всей длине плетей. Именно поэтому он является наиболее прогрессивной конструкцией железнодорожного пути. Отсутствие стыков – самых слабых и напряженных мест – практически исключает какие–либо динамические воздействия на пассажиров, гарантируя полную комфортность путешествия. Кроме того, уменьшает (по сравнению с конструкциями пути с короткими рельсами) удельное сопротивление движению поезда (до 15%), сокращает расходы на ремонты подвижного состава и пути (на 10% и более), продлевает сроки службы элементов верхнего строения пути (до 20–25%), снижает уровень шума (на 5–15 дБ).
Протяженность бесстыковой колеи по главным путям России ежегодно увеличивается на 3,0–3,5 тыс. км, и к концу 2012 года она составляла 83,5 тыс. км, или 67,1% от развернутой их длины.
Стоит отметить, что в нынешнем году сняты ограничения применения бесстыкового пути по климатическим условиям. Ранее было ограничение по годовой амплитуде температур 112о С. Также разрешена укладка его в кривых радиусами до 250 м включительно (было 350 м). В основном сняты ограничения по применению бесстыкового пути на мостах, в том числе и на новых металлических. Снятие этих ограничений привело к практически полной ликвидации барьерных мест укладки бесстыкового пути, что в перспективе расширит полигон укладки этой конструкции еще на 7,5 – 8 тыс. км и позволит перекрыть плетями главный ход без вставок звеньевого пути.
За последние годы железнодорожникам удалось улучшить состояние пути. На сети сформировалась устойчивая тенденция снижения балловой оценки состояния пути с 66 баллов в 2004 году до 32 в 2012 году, количество неудовлетворительных километров сократилось соответственно с 2408 до 509.
Общее количество предупреждений об ограничении скорости движения поездов с 2004 по 2010 год существенно уменьшилось. Однако в 2011 и 2012 годах оно опять выросло. Это вызвано рядом факторов. Во–первых, были ужесточены нормативы по боковому износу рельса, соответственно, возник дефицит рельсов в прошедшем году. Во–вторых, из–за так называемой оптимизации путейских «окон» увеличились сроки выполнения путевых работ.
Одним из ключевых показателей уровня безопасности движения в части путевого хозяйства является количество изломов рельсов. С 2004 по 2011 год их число на российских железных дорогах сокращено со 152 до 41 или в 3,6 раза. Однако в 2012 году количество изломов увеличилось до 48.
Таким образом, в 2012 году показатели по балловой оценке, количеству предупреждений, изломам рельсов находились на уровне 2011 года и даже несколько ухудшились. Это свидетельствует о том, что действующая система ведения путевого хозяйства исчерпала свои возможности, и требуются новые подходы и решения.

Объективный фактор

Путевое хозяйство работает в условиях постоянного роста грузонапряженности, с одной стороны, и снижения численности монтеров пути – с другой. С 2004 по 2012 год численность монтеров пути на текущем содержании была сокращена с 86,2 тыс. человек до 76,8 тыс. человек при росте грузонапряженности с 29,1 млн тонн брутто до 34 млн тонн брутто.
Что касается финансирования, общие расходы на путевой комплекс в 2012 году несколько превысили докризисный уровень 2008 года в основном за счет текущей эксплуатации. А лимиты на обновление основных средств – инвестиции и капитальный ремонт – всего лишь достигли уровня 2008 года и не позволяют в необходимых объемах производить оздоровление основных фондов в условиях роста объема перевозок.
Можно привести яркий пример, к чему приводит такое положение дел. До 2009 года имелась явно положительная динамика снижения дефектности земляного полотна. В 2009 году финансирование инженерных сооружений сократилось в 2,5 раза по сравнению с 2008 годом и до сих пор практически не увеличивается. Это повлияло на ухудшение показателей дефектности в последние годы. Несмотря на то, что они лучше, чем в 2004 году, тенденция роста дефектности за последние три года требует принятия действенных мер.
Уровень технологического развития и технических решений в области путевого хозяйства российских железных дорог по ряду позиций соответствует или превышает зарубежные достижения. У нас применяются путевые машины последнего поколения. Отечественная рельсовая дефектоскопия самая развитая в мире. Однако по некоторым вопросам наш путевой комплекс уступает мировому уровню. В частности, трудоемкость работ на текущем содержании пути в несколько раз выше, а межремонтные сроки в 1,5 – 2 раза меньше, чем в развитых зарубежных странах.
Среди главных причин этого – недостаточная несущая способность земляного полотна, низкое качество материалов верхнего строения пути и ремонтов, устаревшая конструкция и низкий уровень технического состояния ходовых частей грузовых вагонов и старых локомотивов, что определяет повышенное воздействие на путь. Кроме того, суровые климатические условия на большей части сети, что при недостатках подвижного состава приводит к интенсивному дефектообразованию (в том числе зимой в рельсах) и расстройству пути в периоды обводнения балластной призмы и земляного полотна. Играет свою роль и смешанное движение грузовых и пассажирских поездов, что требует повышенного уровня надежности.
И если два последних фактора практически не-устранимы, то первые три – прямая задача железнодорожников. Да и состояние подвижного состава – тоже управляемый процесс.
Для освоения перспективного объема перевозок, планомерного внедрения тяжеловесного движения грузовых поездов, развития скоростного и высокоскоростного движения пассажирских поездов на железных дорогах России система ведения путевого хозяйства базируется на инновационных решениях, направленных на создание малообслуживаемого железнодорожного пути с высокой и долговременной стабильностью.
Мероприятия инновационного развития путевого хозяйства исходят из основополагающих документов, определяющих научно–техническое развитие ОАО «РЖД»: Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года; Концепции Единой технической политики холдинга «Российские железные дороги»; Стратегических направлений научно–технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015 года (Белая книга ОАО «РЖД»); Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года; Экологической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года.
На этой основе в хозяйстве пути разрабатываются собственные программы и документы, которые последовательно актуализируются. На данном этапе предлагаются следующие основные целевые показатели путевого хозяйства на 2015 и 2030 годы: увеличение межремонтного срока между капитальными ремонтами пути до 1500 млн тонн брутто (в 2015 году) и до 2500 млн тонн брутто (в 2030 году) (700 – 1100 млн тонн брутто в 2012 году); увеличение срока службы стрелочных переводов до 500 и 1000 млн тонн брутто (350 млн тонн брутто в 2012 году); сокращение протяженности участков с ограничениями скоростей по состоянию пути и сооружений до 1% и до 0,5% от развернутой длины главных путей; снижение к уровню 2012 года стоимости жизненного цикла верхнего строения пути в 1,2 и 1,3 раза; снижение к уровню 2012 года периодичности диагностики верхнего строения пути в 1,5 и 3 раза; исключение сверхнормативных платежей за воздействие на окружающую среду.

Идеальное скольжение

Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года предполагает увеличение до 40% объема перевозок грузов, строительство новых и реконструкцию существующих железнодорожных линий для развития скоростного, высокоскоростного и тяжеловесного движения.
В настоящее время межремонтный период бесстыкового пути составляет 700 млн тонн брутто, звеньевого 600 млн тонн брутто. При применении рельсов мирового уровня качества и других эффективных элементов верхнего строения пути межремонтный срок достигает 1100 млн тонн брутто.
При условии сохранения или незначительного повышения технического уровня конструкции пути и эффективности его технического обслуживания выполнение целевых показателей стратегии будет сопряжено с серьезными недостатками: ростом не менее чем на 30–40% годовых объемов технического обслуживания пути и расходов на него; уменьшением выработки машинизированных комплексов. Соответственно, все это потребует увеличения парка путевых машин, численности персонала, занятого на техническом обслуживании пути, материальных ресурсов, количества «окон», расширения и развития производственной базы и др.
Поэтому наиболее эффективным мероприятием, обеспечивающим инновационный подход к решению задач, поставленных стратегией, является повышение технического уровня верхнего строения пути, и особенно рельсов, для обеспечения срока службы конструкции пути не менее 1,5 млрд тонн брутто.
Таким образом, рост межремонтного срока за счет повышения качества элементов конструкции пути, и прежде всего рельсов, во многом будет способствовать устранению вышеуказанных последствий при повышении объемов перевозок, скоростей движения, масс и осевых нагрузок грузовых поездов.
Для обеспечения нормативного срока службы рельсов 1,5 млрд т брутто, а в перспективе и 2,5 млрд т брутто необходимо уже в ближайшей перспективе разработать и начать производство рельсов нового поколения. В том числе с улучшенным профилем, включая увеличение высоты головки рельса, дифференцированную прочность. В 2010 году ВНИИЖТ разработал, а РЖД утвердили технические требования к рельсам с новым профилем. В 2012 году были утверждены технические условия на выпуск опытной партии таких рельсов.
Необходимо разработать и внедрить систему ведения рельсового хозяйства. Без этого невозможно обеспечить длительный срок эксплуатации рельсов (даже при очень хорошем их качестве). Также необходимо ввести практику учета рельсов за счет электронного паспорта на каждый рельс, который позволит отследить жизнь рельса от выпуска на заводе до отправки в металлолом, организовать правильную систему шлифования. При этом необходимо учитывать опыт передовых стран Европы и США.
Дело в том, что в последнее время железнодорожными компаниями стран Европы и США усиливается внимание к шлифованию с точки зрения не только продления срока службы рельсов, но и улучшения условий взаимодействия в системе колесо–рельс. Оптимизация условий взаимодействия колеса и рельса, снижение динамического воздействия на путь позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы и затраты на содержание пути.
Необходимо определить экономическую целесообраз-ность ремонта рельсов в стационарных условиях в зависимости от их фактического состояния и спрогнозированного ресурса на второй срок службы.
Для увеличения сроков службы верхнего строения пути до 1,1 –1,5 млрд тонн брутто пропущенного тоннажа сегодня выполняются и намечены к выполнению в перспективе такие мероприятия, как укладка рельсовых плетей длиной до перегона из рельсов мирового уровня качества. Кроме того, применение железобетонного подрельсового основания с упругими скреплениями, в том числе применение шпал с повышенным сопротивлением сдвигу и применение щебеночного балласта с большей несущей способностью.
Эффективно также усиление земляного полотна  укладкой инновационных
георешеток и защитного подбалластного слоя из песчано–гравийной смеси. А укладка стрелочных переводов с гибкими остряками и крестовинами с рельсовыми окончаниями позволяет производить сварку всех стыков, обеспечивая непрерывную поверхность катания.

Перевести стрелки

Стратегией развития железнодорожного транспорта предусмотрено увеличение срока службы стрелочных переводов до 500 млн тонн брутто к 2015 году и до 1000 млн тонн брутто к 2030 году.
Роль стрелочного хозяйства в инфраструктуре железных дорог магистрального железнодорожного транспорта определяется тем, что на каждые 700 метров развернутой длины железных дорог приходится в среднем один стрелочный перевод. Ежегодные затраты ОАО «РЖД» на закупку стрелочной продукции, ее укладку в путь и ведение стрелочного хозяйства превышают 10 млрд рублей.
Ввиду дефицита производственных мощностей у производителей стрелочной продукции и отсутствия гибких технологий длительное время стрелочное хозяйство дорог формировалось на основе принципа унификации конструкций. В результате этого в настоящее время на многих важных линиях стрелочное хозяйство не отвечает требованиям стратегических задач освоения перевозок ОАО «РЖД».
Целью разработок в области стрелочного хозяйства сегодня является его оснащение технической, технологической и нормативной базой, выполнение программ освоения возрастающих перевозок, запуска скоростного и тяжеловесного движения при одновременном снижении затрат на ведение стрелочного хозяйства.
В области создания новых стрелочных переводов необходимо основываться на принципе разработки конструкций, наилучшим образом соответствующих конкретным условиям эксплуатации. В этом плане в ближайшие годы следует разработать полный модельный ряд криволинейных стрелочных переводов; стрелочные переводы для высоких скоростей движения по основному и ответвленному путям; горочный перевод на современной элементной базе; стрелочный перевод для крупных станций и узлов, а также для пути с межремонтным ресурсом до 5 млн тонн брутто.
В сфере совершенствования типовых конструкций массовых стрелочных переводов нужно опираться на максимальное использование в модернизированных проектах новых конструкторско–технологических решений, освоенных стрелочными заводами.
Требуется разработать модернизацию скоростного стрелочного перевода для повышения скоростей движения с 200 км/ч до 250 км/ч; разработать и реализовать конструкции, позволяющие регулировать ширину колеи; разработать мероприятия и конструкции, позволяющие уменьшить боковой износ рельсовых элементов упорной нити ответвленного пути; оснастить переводы элементами, обеспечивающими повышение безопасности движения.

Инновации для безопасности

Система ведения путевого хозяйства должна базироваться на инновационных решениях, направленных на создание малообслуживаемого железнодорожного пути с высокой и долговременной стабильностью.
Для того чтобы прийти к малообслуживаемому пути в будущем, нужно уже сейчас принять к руководству и неукоснительному исполнению следующие подходы к планированию и организации ремонтно–путевой программы. Это переход от сезонных летне–путевых работ к путевым работам круглогодичного выполнения. Выполнение не менее 50% объемов, предусмотренных директивным планом–графиком, до начала летних пассажирских перевозок на путях 1 и 2 класса. Максимально возможное выполнение ремонтно–путевых работ на закрытых перегонах с одновременным выполнением комплекса работ всеми инфраструктурными хозяйствами. Завершение в полном объеме всего комплекса ремонтно–путевых работ до 1 ноября.
Наряду с внедрением новейших материалов верхнего строения пути есть необходимость разработки и внедрения комплекса инновационных технологий, позволяющих осуществлять постоянный контроль состояния объектов путевого хозяйства. При этом они должны выявлять и предупреждать причины, вызывающие неисправности и расстройства с последующим выполнением необходимого комплекса оздоровительных работ.
Мировая практика показывает, что наиболее эффективно выстраивать комплекс таких технологий можно, опираясь на возможность формирования единого координатно–временного пространства. В нем на основе проведения высокоточных съемочных работ описывается весь жизненный цикл объектов путевого хозяйства, от проектирования, инженерных изысканий и строительства до эксплуатации, ремонта и реконструкции.
Создание высокоточной координатной системы и проведение высокоточных съемочных работ с применением инновационных технологий создают основу для перехода к координатным методам содержания пути.
Важную роль сегодня приобретает объективная оценка состояния технических объектов инфраструктуры в целом и путевого хозяйства в частности, а также оптимизация затрат на контроль пути и других объектов инфраструктуры. Как показывает мировой опыт, для комплексной оценки состояния объектов инфраструктуры и назначения работ по содержанию и ремонту на зарубежных железных дорогах широко используются автоматизированные диагностические комплексы и системы обработки данных контроля.
С этой целью, а также для снижения эксплуатационных расходов на диагностику объектов инфраструктуры изготовлены автоматизированные многофункциональные диагностические комплексы. Трехвагонный комплекс «ИНТЕГРАЛ» позволяет заменить работу вагона–путеизмерителя, вагона–дефектоскопа, тоннелеобследовательской станции, вагонов измерения контактной сети, автоматики и телемеханики, радиосвязи.
А каждый из вагонов–лабораторий двухвагонного комплекса «ЭРА» является самостоятельным измерительным модулем, предназначенным для решения задач расширенного контроля состояния технических объектов инфраструктуры, контактной сети, систем автоматики и связи. Каждый из вагонов–лабораторий может работать автономно.
Реализация программ внедрения средств и систем диагностики нового поколения позволяет осуществить поэтапный переход от ручного контроля к компьютеризированным комплексным технологиям диагностики состояния технических объектов инфраструктуры и сократить эксплуатационные расходы на проведение контроля пути и рельсов, гарантируя при этом высокий уровень безопасности движения поездов, снижение числа отказов при возрастающих объемах перевозок.

Инга ДМИТРИЕВА

12.09.2013