Ежегодно на сети железных дорог растут скорости движения, увеличивается вес поездов, совершенствуются элементы верхнего строения пути.
Все эти нововведения требуют постоянной адаптации и оптимизации к местным условиям ремонта и эксплуатации инфраструктуры, а также обеспечения безопасности движения поездов.
Вопросам современного подхода к технологиям ремонта и эксплуатации объектов путевого комплекса инфраструктуры посвящена статья директора Проектно-конструкторского бюро по инфраструктуре – филиала ОАО «РЖД», к.т.н. Владимира Борисовича Воробьева.
Введение в обращение тяжеловесных поездов и подвижного состава с повышенными осевыми нагрузками, как правило, ведет к необходимости выполнять работы по усилению пути. Большое внимания при этом должно уделяться вопросам прочности и устойчивости земляного полотна, созданию высокоэффективных систем дренажа, водоотвода и специальных защитных слоев. Особые требования должны предъявляться к качеству балластных материалов.
С учетом российского и зарубежного опыта, результатов испытаний передовых технологий, конструкций и технических средств необходимо обеспечить разработку перспективных технологий в области ремонта и эксплуатации инфраструктуры.
Исходя из этого, по мнению Проектно-конструкторского бюро по инфраструктуре – филиала ОАО «РЖД» (ПКБ И ОАО «РЖД»), в перспективе должны развиваться следующие технологии и технические средства для ремонта и эксплуатации объектов путевого комплекса.
Технология оздоровления основной площадки земляного полотна
В настоящее время для оздоровления основной площадки земляного полотна используют отечественные комплексы и машины. Применяется машина AHM-800R производства компании Plasser & Theurer. Машина прекрасно выполняет свои функции, но является достаточно дорогой как при ее покупке, так и при ее обслуживании и ремонте.
ПКБ И ОАО «РЖД» совместно с АО «Тулажелдормаш» разрабатывают отечественную машину по оздоровлению основной площадки земляного полотна МР-100, а также технологию ее применения.
Машина МР-100 будет изготавливаться из отечественных комплектующих и стоимость ее будет ниже, чем машины AHM-800R.
Разработанная ПКБ И ОАО «РЖД» опытная технология применения машины МР-100 предусматривает техническую выработку во время ее работы до 100 м/ч, что превышает выработку машины АХМ-800Р более, чем в 1,5 раза.
Технология укладки звеньевого пути
В настоящее время укладка звеньевого пути производится укладочными кранами УК-25/9-18 и УК-25/25, при этом пакеты рельсошпальной решетки передаются на укладочный кран со специализированного состава на перевернутом нижнем звене. Высота пакетов рельсошпальной решетки, передаваемой на укладочный кран, обуславливает необходимость подъема стрелы крана в рабочем положении на максимально возможную с учетом наличия контактного провода высоту.
ПКБ И ОАО «РЖД» совместно с АО «Калугапутьмаш» предлагают конструкцию укладочного комплекса с низким расположением стрелы укладочного крана, осуществляющего укладку без переворота нижнего звена и технологию его применения.
Применение данной технологии обеспечивает повышение безопасности проведения работ при укладке пути звеньями за счет низкого, удаленного от контактного провода, расположения стрелы укладочного крана и повышение производительности труда при укладке за счет исключения переворота нижнего звена, уменьшения времени выполнения ряда операций и за счет увеличения количества рельсошпальной решетки в пакетах.
Укладочный комплекс состоит из укладочного крана (могут использоваться существующие, но работа производится без подъема стрелы в верхнее положение) и двух специализированных платформ с подающим механизмом и отсекателями пакетов звеньев. Со специализированных платформ на укладочный кран подается одно-два звена в положении для укладки (переворота не требуется). Формирование пакета из одного-двух звеньев производится при помощи отсекателей на специализированных платформах.
При использовании данной технологии возможна работа комплекса в тоннелях и на электрифицированных линиях без снятия напряжения с контактного провода, обеспечивается увеличение производительности укладки за счет отсутствия переворота нижнего звена, а также уменьшается требуемое для укладки определенного участка пути количество платформ УСО за счет укладки на эти платформы пакетов не из пяти, а из семи звеньев.
Технология укладки звена в кривых малого радиуса
В настоящее время при укладке звеньев железобетонного пути в кривых участках малого радиуса время укладки одного звена составляет до 10–15 минут и требует дополнительного привлечения 10–15 монтеров пути, при этом стрела укладочного крана испытывает значительные динамические нагрузки.
ПКБ И ОАО «РЖД» разработана конструкция навесного оборудования на бульдозер (автогрейдер) для изгиба звена при его укладке в кривых малого радиуса, а также технология его использования.
Применение данной технологии обеспечивает сокращение времени цикла укладки одного звена до 3–5 мин, отказ от привлечения дополнительных монтеров пути и существенное повышение безопасности производства работ за счет устранения оттягивания и раскачки звена вручную.
Технологии укладки стрелочных переводов под скоростное и высокоскоростное движение
Применяются технологии с использованием укладочных комплексов, предусматривающих укладку стрелочного перевода с минимальной разбивкой на блоки.
В настоящее время в России укладка стрелочных переводов производится укладочным краном УК-25СП грузоподъемностью 20 тс и максимальной длиной укладываемых и снимаемых блоков 12,5 м, укладочным краном УК-25/28СП грузоподъемностью 30 тс и максимальной длиной укладываемых и снимаемых блоков 25 м, а также стреловыми восстановительными кранами большой грузоподъемности.
В последние годы появился опыт эксплуатации импортной техники, применяемой на сменах стрелочных переводов. На Октябрьской ж.д. эксплуатируется комплект тележек французской фирмы Geismar. Двенадцать пар грузоподъемных и колесных тележек осуществляют подъем и последующее перемещение целого стрелочного перевода к месту его укладки или от места его демонтажа. При этом для укладки и демонтажа стрелочного перевода требуется установка инвентарного пути, обслуживающий персонал находится под вывешенным грузом, что является нарушением техники безопасности.
Также на Октябрьской железной дороге было выполнено несколько смен стрелочных переводов с применением различных моделей машины фирмы Track-layer, которая обеспечивает подъем блока стрелочного перевода, имеющего массу до тридцати шести тонн и длину до сорока метров, и выполняет его перемещение по месту производства работ с использованием собственного гусеничного хода. Работа машины фирмы Tracklayer требует закрытия соседних путей и проведения значительного объема подготовительных работ в части подготовки пути ее передвижения, а также наличия вблизи железнодорожного пути свободной площадки для предварительной сборки стрелочного перевода.
В то же время на Российских железных дорогах начал эксплуатироваться специализированный подвижной состав, позволяющий траспортировать блоки стрелочных переводов с массой, превышающей грузоподъемность укладочного крана УК-25/28СП, однако технических средств для укладки блоков стрелочных переводов массой более 30 тс не существовало.
ПКБ И ОАО «РЖД» разработаны аванпроект и технические требования на комплекс для укладки стрелочных переводов блоками грузоподъемностью 40 тс и технология его использования.
Применение технологий, использующих укладочные краны повышенной грузоподъемности, позволяет уменьшить время производства работ по укладке стрелочного перевода пологих марок за счет его разбивки на меньшее количество блоков.
Рельсовые скрепления с возможностью регулировки ширины колеи
При переходе на железобетонное основание наиболее остро встал вопрос регулировки ширины рельсовой колеи. Конструкции всех типовых стрелочных переводов, применяемых на сети дорог ОАО «РЖД», не предусматривают возможности такой регулировки. В 2015 году ПКБ И ОАО «РЖД» были проработаны несколько вариантов узлов скреплений с возможностью регулировки ширины колеи. На совместных совещаниях с ОАО «ВНИИЖТ», заводами-изготовителями стрелочной продукции, ОАО «БЭТ», изготовителями элементов узлов скреплений был выбран основной вариант узла скрепления.
ПКБ И ОАО «РЖД» была разработана конструкторская документация на данный узел, предусматривающая три положения регулировки ширины колеи. При положительном исходе испытаний узлов рельсовых скреплений с возможностью регулировки ширины колеи ПКБ И ОАО «РЖД» совместно с предприятиями-изготовителями стрелочных переводов будет разработан проект стрелочного перевода на данном виде скрепления.
Машина для замены балласта на стрелочных переводах и съездах МЗБ-С3
Замена загрязненного щебеночного балласта на стрелочных переводах, съездах, уравнительных пролетах и других стесненных местах производится с использованием специализированной машины для замены балласта на стрелочных переводах и съездах МЗБ-С3.
На отечественных и зарубежных железных дорогах в настоящее время эксплуатируются балластоочистительные машины для пути и стрелочных переводов RM 80, RM 95 RF компании Plasser & Theurer, предназначенные для вырезки и очистки щебеночного балласта на перегонах, стрелочных переводах, станционных путях, в том числе у платформ. Принцип работы данных машин основан на использовании для вырезки балласта подпутной балки, по которой перемещается режущий орган (баровая цепь). В процессе очистки балласта на стрелке подпутная балка и баровая цепь наращиваются специальными вставками, что, в конечном итоге, должно обеспечивать вырезку балласта по всей ширине стрелочного перевода.
На практике при использовании данных машин производится демонтаж частей стрелочного перевода, очищаются два прямых пути, на которых установлен стрелочный перевод, далее монтируются обратно части стрелочного перевода и очищается съезд. Состыкованная из наращиваемых отрезков подпутная балка практически всегда имеет прогиб в ту или иную сторону, что при вырезке создает на поверхности среза в поперечном плане «бугор» или «корыто». Наращивание подпутной балки и баровой цепи связано с остановками машины, а поскольку наращивать приходится мерными отрезками много раз, скорость работы машины с учетом остановок невелика.
С учетом перечисленных недостатков машин RM-80 и RM-95RF ПКБ И ОАО «РЖД» разработаны аванпроект и техническое задание на машину для замены балласта на стрелочных переводах, съездах и в других стесненных местах МЗБ-С3, а также технология ее использования.
В отличие от вышеупомянутых машин RM-80 и RM-95RF, машина МЗБ-С3 осуществляет не только очистку или вырезку балласта на стрелочном переводе, но и выполняет следующие операции:
– вырезку загрязненного щебеночного балласта;
– уплотнение (сглаживание) плоскости среза;
– укладку геотекстиля на плоскость среза;
– укладку нового (очищенного) щебеночного балласта.
Машина МЗБ-С3 предназначена для работы в составе комплекса из следующих путевых машин:
– состав СЗ-800 для вырезанного щебеночного балласта;
– машина МЗБ-С3 для вырезки загрязненного щебеночного балласта;
– тягово-энергетический модуль;
– состав СЗ-800 для нового (очищенного) щебеночного балласта.
Для вырезки балласта на машине МЗБ-С3 предусматривается использование не подпутной балки, а двух угловых рабочих органов с баровой цепью (по типу машины ЩОМ-3У), расположенных на выносных консолях с правой и левой сторон машины. Угловые рабочие органы имеют возможность поворота в горизонтальной плоскости относительно выносных консолей, таким образом рабочие органы могут быть заведены под рельсошпальную решетку стрелочного перевода с правой, левой или обеих сторон сразу и обеспечивают плавную регулировку ширины захвата в процессе работы без остановки машины.
Технология сплошной смены рельсов с очисткой балласта
Технология сплошной смены рельсов с очисткой балласта и приведением плетей в оптимальную температуру закрепления разработана ПКБ И ОАО «РЖД» в 2016 году под наименованием «Сплошная смена рельсов новыми, сопровождаемая работами в объеме среднего ремонта пути» и должна применяться на участках пути, где шпалы находятся в хорошем состоянии и не требуют сплошной замены.
При сплошной смене рельсов новыми одновременно могут заменяться лежащие на том же участке стрелочные переводы. На участке сплошной смены рельсов производится глубокая очистка и выправка пути, а также рельсовые плети приводятся в оптимальную температуру закрепления.
Технология укладки рельсовых плетей длиной до перегона
Технология укладки рельсовых плетей длиной до перегона с одновременным введением их в оптимальную температуру закрепления, предлагаемая ПКБ И ОАО «РЖД» и АО «ВНИИЖТ», предполагает изготовление и укладку рельсовых плетей длиной до перегона путем сварки коротких плетей в длинные на спецсоставе сварочной машиной ПРСМ-6, выгрузкой сваренных плетей внутрь колеи, заменой инвентарных рельсов на сваренные на составе плети, введение уложенных плетей в оптимальную температуру закрепления машиной индукционного нагрева рельсовых плетей МНРП с последующей укладкой на штатные места шпал и закреплением, или укладкой на штатные места шпал с последующим введением в оптимальную температуру закрепления машиной индукционного нагрева рельсовых плетей МИН с одновременным их закреплением. Предполагаемая производительность комплекса по данной технологии составит 4,8 км пути за 12-часовое «окно», что более чем в 2 раза выше, чем по существующим технологиям.
Машина путевая рельсосварочная ПРСМ-6, работающая в составе комплекса, обеспечивает сварку рельсовых плетей в пути или на плетеукладочном спецсоставе при изготовлении плетей длиной в блок-участок.
Оборудование машин индукционного нагрева рельсовых плетей МНРП и МИН размещено на универсальных четырехосных платформах.
Транспортирование машин осуществляется в составе хозяйственного поезда или отдельным локомотивом.
Технологии с использованием КСПД ИЖТ
Технологии реконструкции и различных видов ремонта железнодорожного пути с использованием Комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ) позволяет аккумулировать все пространственные данные по инфраструктуре железнодорожного транспорта в единой базе данных для обеспечения всех этапов жизненного цикла железной дороги.
Применение технологии КСПД ИЖТ позволяет обеспечить:
– выполнение работ щебнеочистительными и выправочно-подбивочными машинами, оснащенными средствами спутниковой навигации и специальным программным обеспечением для бортовых систем управления, в автоматизированном режиме на основании задания, сформированного в соответствии с проектом;
– выполнение каждой технологической операции и приемку результатов работ по ремонту и реконструкции железнодорожного пути на основании предварительных высокоточных измерений и расчетов.
Технология повторного использование щебня
Технология повторного использования щебня и комплекс для подготовки щебня к повторному использованию, предлагаемая ПКБ И ОАО «РЖД», предусматривают реновацию вырезанного загрязненного щебня для его повторного использования.
Комплекс предполагает разгрузку загрязненного щебня с составов для засорителей, его складирование, подачу траспортерами на устройство для прогрохотки с отсеиванием засорителей, подачу очищенного от засорителей щебня в устройство для его промывки, далее в устройство для дробления и в устройство для сортировки щебня в зависимости от размеров фракций, складирование очищенного щебня и его погрузку в хоппер-дозаторы.
Технология укладки пеностекольного щебня
Уникальна технология укладки пеностекольного щебня, в виде слоя определенной толщины, расположенного под слоем балластной призмы.
Пеностекло – это универсальный пористый теплоизоляционный материал с замкнутыми стеклянными ячейками, получаемый спеканием тонкоизмельченного стекла и пенообразователя, напоминающий по своей структуре твердую мыльную пену. В качестве газообразователей используется глицерин, кокс, мел или доломит. Обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию, кроме того, как теплоизоляционный материал способен работать в агрессивных температурных и химических средах, а также не подвержен воздействию морской воды.
Предполагется использование пеностекольного щебня в качестве теплоизоляциооного материала вместо пенополистирола при создании защитного подбалластного слоя.
В настоящее время пеностекольный щебень проходит испытания на опытном участке экспериментального кольца АО «ВНИИЖТ» на ст. Щербинка Московской железной дороги.
На совещании по подведению итогов работы ОАО РЖД» в г. Сочи в марте 2017 года были озвучены новые подходы к разработке специального подвижного состава в перспективе до 2030 года, в том числе:
– создание модульной автомотрисы;
– изменение системы управления техникой и тормозами, разработка функции автоведения;
– создание путевой техники с учетом унификации, надежности, энергоэффективности, производительности, качества выполняемых работ в соответствии с современными требованиями к ремонту и содержанию объектов инфраструктуры в т.ч. и высокоскоростных линий;
– апробация автоматизированных систем учета работы, выполненного объема и качества;
– внедрение автоматизированного контроля физического состояния машиниста;
– разработка автоматизированного помощника машиниста;
– внедрение системы предупреждения неисправного состояния с сигнализацией предупреждающей запрет выезда. «Черный ящик»;
– выведение людей из зоны рабочих органов СПС;
– унификация пультов и систем управления СПС;
– разработка унифицированной платформы для различных типов путевой техники, с унификацией узлов и агрегатов;
– переход на использование при проектировании техники композитных материалов;
– интеграция автоматизированных систем в одну общую систему управления для будущего перехода управление техникой, по принципу «без машиниста»;
– автоматизация допуска к управлению ССПС через биометрические данные;
– разработка путевой техники на альтернативном топливе (газ, водород, электропривод, гибрид);
– разработка интеллектуальной системы управления техникой по принципу «без машиниста».
С учетом поставленных на совещании задач ПКБ И ОАО «РЖД» в 2017 году разрабатывает технические требования на путевую технику с учетом требований Таможенного союза, унификации, надежности, энергоэффективности, производительности, качества выполняемых работ в соответствии с современными требованиями к ремонту и содержанию объектов инфраструктуры, в т.ч. и высокоскоростных линий.
