Тяжелый вес магистралям на пользу
Во всех странах, где есть железные дороги, на определенном этапе своего развития сталкиваются с ограничениями пропускной способности. Как один из выходов в Международном союзе железных дорог (МСЖД) рекомендуют в таком случае активизировать перевозки грузов тяжеловесными поездами. Об этом свидетельствуют недавние исследования практик различных железных дорог мира.
Мода на длинный шлейф
В разных странах системы перевозок тяжеловесными поездами развиваются по своим правилам. При этом, как полагает старший советник Дирекции МСЖД Марк Гюгон, проблемы железнодорожным администрациям приходится решать схожие. Поэтому может оказаться полезным обмен информацией.
В частности, для России пригодится опыт Европы, где немало усилий тратят на унификацию тяжеловесного движения для развития сквозных полигонных технологий в границах внутренних коридоров. Особенно если учесть, что некоторые из них могут быть состыкованы с российскими железными дорогами.
В недавно проведенном исследовании в МСЖД прежде всего постарались определить, какие именно поезда следует считать тяжеловесными. Оказалось, что ответить на этот вопрос непросто: в ЕС, в частности, нет унифицированных норм, устанавливающих зависимость между характеристиками конструкции пути и максимально допустимым количеством вагонов в железнодорожных составах.
В Европе всего лишь действуют ограничения по длине поездов. Причем даже в том случае, если железнодорожные администрации используют схожую инфраструктуру, все равно приходится сталкиваться с разными правилами, регулирующими длину отправляемых поездов. Например, в Испании и Португалии их длина ограничена 600 м, в Германии и Нидерландах – 740 м, во Франции, Бельгии, Швейцарии – 750 м. В Эстонии полагают, что их путевое хозяйство позволяет формировать поезда длиной 800 м, а в Дании – 835 м.
Первое, что попытались сделать в ЕС, как рассказал М. Гюгон, это выбрать полигоны для вождения поездов повышенной длины и соединить их в железнодорожные коридоры. Участки пришлось разделить на две категории. В первую вошли трассы, где разрешены перевозки составами 600–750 м. Доля таковых, как выяснилось, – около 40% от всей протяженности железнодорожных магистралей ЕС.
Ко второй категории были отнесены участки, по которым возможно проводить составы длиной свыше 750 м. Их доля оказалась примерно такой же (40%). В границах данных полигонов и было инициировано создание до 2020 года 9 коридоров для тяжеловесных перевозок, которые предполагается осуществлять без перелома трафика. Ожидается, что на отдельных направлениях удастся организовать движение сдвоенными поездами – то есть длиной более 1,5 км. При этом нормой должно стать использование подвижного состава с нагрузкой на ось 25 тс, что на 2,5 тс больше, чем в настоящее время. И это не предел, ведь, например, в Швеции на отдельных маршрутах водят поезда с вагонами, имеющими осевую нагрузку 30 тс.
Движение по внутриевропейским железнодорожным коридорам будет регулироваться по общим правилам. Это означает, что по умолчанию стандартным становится поезд длиной 750 м. На пропуск таких составов железнодорожные администрации должны будут ориентироваться, планируя дальнейшее развитие инфраструктуры и тяги. Правда, планы могут быть скорректированы в зависимости от объемов инвестиций в организацию тяжеловесных перевозок. Соответственно будут установлены параметры, насколько целесообразно увеличить скорость движения поездов и мощности грузовых дворов станций.
По расчетам, в 2020 году 35% всех объемов железнодорожных перевозок в ЕС должно сконцентрироваться в границах 6 тяжеловесных коридоров: Роттердам – Женева (коридор А), Стокгольм – Болонья (В), Антверпен – Базель с ответвлениями в ряд других морских портов (C), Лион – Захонь (D), Гамбург – Констанца (E), Зеебрюгге – Тересполь (F). По коридорам А, В и Е планируется движение поездов длиной свыше 750 м, а по коридорам C, D и F – около 1 км.
Сейчас в рамках этих полигонов грузооборот железных дорог превышает 135 млрд т-км. Организация работы коридоров позволит повысить этот показатель на 11%. Реализация этих планов потребует не менее €5,1 млрд инвестиций.
От перестановки тяги поезда меняются
По данным МСЖД, европейские лимиты длины поездов устанавливаются исходя из практики перевозок составами с вагонами, полностью загруженными так называемыми тяжелыми номенклатурами (черные металлы, руда, химия, уголь). Это значит, что унифицированных весовых норм нет.
В том случае, если поезд везет легкие грузы (контейнеры, автокомпоненты), его длина может быть увеличена в зависимости от мощности магистральной тяги. После унификации правил перевозок тяжеловесными поездами потребность в ней намечено определять исходя из норм тягового усилия на 1 локомотив. Таким образом, обосновывается введение зависимости количества машин (секций) в сцепе и массы ведомых ими вагонов, что, кстати, уже давно закреплено на полигонах РЖД.
Перед унификацией расчетов в ЕС предполагается провести тестирование тяги с оценкой рисков воздействия нагрузок на рельсы и конструкции подвижного состава. Оцениваться будет также тип оборудования для управления составами и компенсации нагрузок на вагоны при тяжеловесном движении. Намечено регламентировать и технологию сдваивания поездов. Сейчас она опробована на контейнерных составах с распределенной тягой и управлением по радиосигналу.
В рекомендациях ЕС по развитию тяжеловесного движения особо подчеркивается, что длина подъездных путей и мощность грузовых дворов станций не должны выступать в роли ограничителей для проектов – предполагается увеличивать эти параметры опережающими темпами по сравнению со всеми остальными, в том числе наращивать ресурсов тяги. Это значит, например, что полигоны вождения сдвоенных поездов еще только формируются, а модернизация станций в зоне будущих 6 коридоров уже ведется с расчетом в перспективе на сортировку, отстой и обработку составов длиной более 1,5 км.
Обязательным условием для тяжеловесных поездов становится использование систем автомашиниста и автодиспетчера (в ЕС это называют настройками расписания), а также систем компенсации нагрузок на инфраструктуру и подвижной состав, включая тормоза с автоматическим управлением и повышенной скоростью срабатывания.
Все эти компоненты внедрены и на сети российских железных дорог. И в МСЖД отметили, что для ЕС интересен опыт перевозок ОАО «РЖД» поездами общей массой свыше 9000 т, ведь по некоторым аспектам он опережает те достижения, которые сейчас имеются в Европе.
В свою очередь, в России могут оказаться кстати те инновации, которые применены, например, в Швеции для перевозок железной руды тяжеловесными поездами по путям со смешанным движением (то есть на тех участках, где курсируют и скоростные пассажирские составы). Оно организовано строго по расписанию благодаря системе CATO. Как пояснил генеральный директор Transrail Sweden AB Пер Линдер, она прежде всего интегрирует функции автомашиниста и автодиспетчера. Машинист получает в реальном времени консультации по расписанию движения поезда, выполнению целевых показателей, устанавливаемых из диспетчерской.
Вместе с тем предусмотрена и обратная связь с автоматической генерацией данных о том, способен ли машинист вывести поезд на установленные для него контрольные параметры, или нет. Благодаря тому, что система автоведения увязана с бортовыми датчиками локомотива по интернет-каналу (стандарт CDMI), стало возможным оптимизировать нитки графика, а также сэкономить расход энергии тяги на 15–25%.
При этом компьютер в диспетчерской при выборе целевых показателей режима движения помогает учитывать еще и степень интенсивности нагрузок на путь. В результате снизились и расходы на ремонт железнодорожной инфраструктуры на 10%, а износ колесных пар и трущихся конструкций подвижного состава сократился на 30%, что продлило его межремонтный пробег.
Сейчас в Швеции ряд участков модернизируют для использования вагонов с повышенной нагрузкой на ось до 40 тс.
Революционные полигоны в Китае
По данным МСЖД, за последние несколько лет в освоении тяжеловесных перевозок продвинулись и в Китае. И этот опыт также интересен для России.
Правда, в КНР основная доля железнодорожных путей проложена на деревянных рельсах, в том числе и те ветки, что ведут к погранпереходам с РФ. Здесь соответственно действуют ограничения и по нагрузкам на ось, и по длине составов.
Под тяжеловесные перевозки на данный момент обустроены только два полигона, на которые, как уточнил старший научный сотрудник Китайской академии железнодорожных сообщений Тянь Чанхай, ставят подвижной состав с нагрузкой на ось 25–30 тс.
Первый маршрут нацелен на обслуживание увеличивающихся грузопотоков, завязанных на морской порт Дацин. Здесь первые тяжеловесные поезда были запущены под управлением американской системы Locotrol (выпускается GE Transportation) с каналами мобильной железнодорожной связи GSM-R. Поначалу на полигоне водили поезда из 204 вагонов, которые фактически состояли из 4 блоков (51 вагон с локомотивом). Затем были внедрены более совершенные схемы – 210 вагонов из 2 блоков (105 вагонов с тягой в голове, середине и хвосте состава). А в марте 2014 года к ним добавили еще один блок, и, таким образом, сейчас испытываются технологии вождения поездов весом 30 000 т.
Второй пилотный проект реализован на Шуохуанской железной дороге, где стали пропускать поезда-двадцатитысячники с углем. Тяжеловесное движение должно помочь увеличить суммарный объем перевозок по имеющейся инфраструктуре до 350 млн т в год. В данном случае применена та же пневмоэлектрическая система рекуперативного торможения, что и на маршруте в Дацин. Однако системы управления тягой и режимом движения хвостового вагона основаны на других решениях – на основе скоростного мобильного интернет-стандарта LTE (технологии компании Huawei). К этим же каналам подключен и комплекс бортовых датчиков.
Как сообщил главный конструктор систем автоведения грузовых локомотивов ООО «АВП-Технология» Михаил Пясик, в аналогичном направлении разработки в РФ ведутся в рамках проекта «Эльбрус» и его интеграции с другими системами автоматики. И в данном плане обмен опытом мог бы оказаться весьма плодотворным и для китайских, и для российских железных дорог.
Третий полигон в Китае для тяжеловесного движения – в стадии строительства: это внутренний коридор Север – Юг, где намечено применить все последние достижения китайской науки. В том числе опробовать измененный профиль рельса – это новшество, как ожидается, увеличит площадь контакта головки рельса с колесами подвижного состава, благодаря чему снизится нагрузка на железнодорожные пути, а также уменьшится боковой износ колес.
Другая инновация – особые рельсовые скрепления, которые, как уверяют специалисты, также позволят снизить деформацию колеи. Для обеспечения безопасности состояние пути будут контролировать специальные датчики. Разработаны и особые стрелочные переводы для тяжеловесных поездов, а в тоннелях устроены безбалластные пути.
Все эти решения, как рассчитывают в КНР, дадут возможность использовать вагоны с нагрузкой на ось 35 тс. Причем конструкция магистрали предполагает движение поездов с таким подвижным составом на участках с достаточно крутыми поворотами – в частности, в кривых с радиусом 350 м.
В перспективе – намерение установить новые рекорды. В частности, ориентиром служат железные дороги ЮАР, где действует линия, по которой курсируют тяжеловесные поезда с рудой общей массой 41 тыс. т. Для увеличения веса поезда в Китае ведут поиск технологий уменьшения вибраций, в том числе и по их преобразованию в полезную энергию. По мнению специалистов МСЖД, подобные решения крайне актуальны для полигонов со сложным профилем пути.
Тяжеловесы как способ снижения затрат
Как отметил старший советник Дирекции МСЖД Бернард Шмитт, практика организации движения поездов-двадцатитысячников на участках с крутыми поворотами, подъемами и спусками хорошо отработана в Канаде. В этой стране на железных дорогах используют технологию TrAM (Train Area Marshalling) – она в комплексе с другими АСУ помогла уменьшить количество крушений составов на 50%.
Этого удалось достигнуть за счет улучшения качества сортировочных операций на станциях и своевременного предупреждения машиниста о негативных явлениях, которые могут появляться при движении поездов, в том числе из-за плохой погоды.
Кроме того, внедрение современных IТ-технологий даст возможность перейти к малолюдным технологиям, что позволит избежать рисков, связанных с нехваткой путейцев, обслуживающих инфраструктуру в глубинке. В ближайшее время планируется, что их штаты сократятся на 35%.
На малолюдные технологии сделана ставка и в Австралии, где на одном из западных полигонов водят поезда массой 26 000 т с железной рудой. Это также может оказаться полезным опытом для ОАО «РЖД».
Вместе с тем некоторые специфические схемы организации тяжеловесного движения в ближайшей перспективе вряд ли получат широкое распространение. Скажем, такие как контрейлерные поезда во Франции, где путевая инфраструктура модернизировалась именно с учетом тяжеловесных перевозок большегрузных автомобилей на подвижном составе типа Modalohr.
Не спешат железнодорожные администрации и копировать опыт организации контейнерных поездов с установкой контейнеров на платформах в два яруса, что практикуется в США и Индии, где курсируют поезда «Питон». В этих странах в МСЖД были отмечены высокие риски, связанные с недостаточно укрепленной путевой инфраструктурой для вождения тяжеловесных поездов.
Весьма существенными представляются выводы, которые сделаны в исследованиях МСЖД. Во-первых, во всех странах, где развивают тяжеловесные и длинносоставные транспортировки, зафиксирован рост эффективности работы железных дорог и повышение их конкурентоспособности. Во-вторых, применение современных технологий может сделать подобные перевозки безопаснее, чем при использовании обычных грузовых поездов. В-третьих, в рекомендациях МСЖД было отмечено, что развитие тяжеловесного движения способно снизить транспортные расходы грузоотправителей.
Для обеспечения более качественного и безопасного сервиса было признано целесообразным продолжить обмениваться опытом по таким направлениям, как совершенствование инфраструктуры, внедрение технических средств для организации движения тяжеловесных поездов (интеллектуальные системы вождения для локомотивов, распределенные по длине состава), создание инновационного тягового парка и вагонов, позволяющих существенно увеличить массу поезда. Не менее актуальным в МСЖД считают совершенствование нормативной правовой базы, нацеленной, в частности, на унификацию требований к обеспечению безопасного вождения тяжеловесных и длинносоставных поездов, а также проведение дальнейших исследований в сфере взаимодействия подвижного состава и инфраструктуры для определения экономического эффекта от развития подобных перевозок по железным дорогам разных стран.
Александр Солнцев
