Затерянные инновации железной дороги

Мировой опыт свидетельствует, что без внедрения инноваций невозможно эффективное развитие железнодорожного транспорта.

Как правило, они идут по таким направлениям, как улучшение технических характеристик подвижного состава и пути, контейнеризация грузов, электрификация и использование новых источников энергии, компьютерные технологии.

Дополнительные тонны

Одним из существенных факторов улучшения эффективности является повышение грузоподъемности вагонов. Аргументы здесь просты и понятны — чем больше перевозит каждый вагон, тем меньше затраты на транспортировку.

В свою очередь, грузоподъемность зависит от максимально допустимой нагрузки на ось. Многие страны с развитой железнодорожной сетью давно и успешно используют стратегию тяжеловесного движения.

На отдельных участках в США, Канаде, Мексике, Австралии и ЮАР этот показатель даже превышает 40 тонн.

В ряде государств на пространстве с шириной колеи, такой же, как и в Украине (1520 мм), сегодня также уже принята стандартная допустимая нагрузка на ось 25 т.

Наша страна остается одной из немногих, в которой регламентировано 23,5 т. Казалось бы, разница невелика. Но по опыту эксплуатации инновационных вагонов с осевой нагрузкой 25 тс видно, что их производительность выше на 7—10%.

Таких показателей удается добиться не только за счет грузоподъемности, но и благодаря увеличенному межремонтному пробегу, снижению расходов на тягу.

Лидером в СНГ по числу вагонов с увеличенной нагрузкой на ось является Россия. По некоторым типам специализированного подвижного состава они уже составляют более половины парка.

К примеру, свыше 60% цистерн для перевозки расплавленной серы, на конец 1 квартала 2020 года были оборудованы тележками с нагрузкой 25 тс. Как сообщает местная пресса, такие цистерны могут перевозить дополнительно до 9 т груза.

Сегодня в РФ прошли испытания и внедряются вагоны с осевой нагрузкой 27 т. Кроме того, уже ведутся разработки колес для применения в тележках, рассчитанных на 30 тс.

В Украине полувагон с нагрузкой 25 тс был выпущен АО “Крюковский вагоностроительный завод” (КВСЗ) еще в 2007 году. Однако партия этого подвижного состава так и осталась опытной. До серийного производства дело не дошло.

Несколько позже, в 2012 году, отечественный завод выпустил также зерновоз с повышенной нагрузкой на ось. Подобный подвижной состав внедрили в производство и другие украинские вагоностроительные предприятия, в частности, АО “Азовмаш” (сейчас на неподконтрольной территории).

Считается, что повышение нагрузки с 23,5 до 25 тс вполне возможно в рамках инфраструктуры “советского” стандарта. Однако, на сегодняшний день камнем преткновения для массовой эксплуатации вагонов с повышенной нагрузкой на ось в Украине является плачевное состояние пути.

Поскольку мнения ученых относительно воздействия тяжеловесных вагонов неоднозначны, а значительная часть инфраструктуры железной дороги с просроченными сроками ремонтов и реконструкции, то никто не решается взять себя ответственность за безопасную реализацию проекта.

Так, по состоянию на начало прошлого года, капитального ремонта требовали 5,9 тыс. км (то есть, практически, четвертая часть) пути, что является следствием накопления невыполненных работ за срок более 10 лет.

Среди сторонников повышения нагрузки на ось, кроме отечественных вагоностроителей, американская компания Amsted Rail. Она уже имеет опыт реализации проектов по модернизации тележек грузовых вагонов Укрзализныци.

Стоит отметить, что инновационные вагоны — это не обязательно подвижной состав с нагрузкой 25 тонн на ось, но и с “кассетными” коническими подшипниками, имеющими увеличенные межремонтные пробеги. Их внедрение как раз довольно активно проходит на Украинской железной дороге.

В Украине такие компоненты выпускает “Харьковский подшипниковый завод”, который входит в индустриальную группу УПЭК Анатолия Гиршфельда.

Как отмечается на сайте предприятия, сегодня HARP представляет “новое поколение энергоэффективных “кассетных” подшипниковых узлов с повышенным межремонтным ресурсом в диапазоне от 0,8 млн км до 1 млн км”.

В случае применения подобных компонентов, снижается количество отцепок вагона в ремонт с неисправностями буксового узла, по сравнению с вагонами, оборудованными традиционными цилиндрическими подшипниками. Это улучшает эффективность эксплуатации подвижного состава.

Ходовая часть большинства грузовых вагонов в Украине — не что иное, как копия трехкомпонентных тележек, разработанных американской компанией Barber еще в 1928 году.

В большинстве стран Евросоюза применяются совершенно другой тип конструкции. Такие тележки более сложные, но менее шумные, что особенно важно для ЕС. Есть также мнение, что они больше подходят для скоростного движения и меньше воздействуют на путь.

Однако массовый переход на европейские тележки в Украине вряд ли возможен в ближайшей перспективе по причине необходимости огромных средств на переоборудование и смену технологии работы отрасли.

Сочлененные вагоны

Еще одна технология, позволяющая повысить эффективность грузовых перевозок — использование сочлененных или многоосных вагонов.

Такая технология получила распространение на железных дорогах США, а сегодня развивается в РФ.

Образцы многоосных сочлененных вагонов, выпускаемых в РФ и Канаде

Сочлененные вагоны позволяют при той же длине состава, не повышая нагрузку на ось, перевезти больше грузов.

Если поезд с типовыми полувагонами может везти порядка 6,5 — 6,7 тыс. т, а с вагонами на тележках 25 тс больше 7 тыс. т, то состав из сочлененных полувагонов — почти 9 тыс. т.

В Украине о подобных разработках не сообщается.

Мощная тяга

Для того, чтобы водить тяжелые и длинные поезда нужны более мощные локомотивы. Речь, прежде всего, о магистральных электровозах.

На мощную тягу делают ставку страны с развитой железнодорожной сетью и высокой грузонапряженностью: США, РФ, Индия.

О том, что основные “рабочие лошадки” Украинских железных дорог — электровозы переменного тока ВЛ80 (”Владимир Ленин”, проект 1961 года) — изношены и нуждаются в замене, уже говорится далеко не одно десятилетие.

До войны с РФ, делались шаги по их обновлению локомотивами российского производства, созданными в сотрудничестве с украинскими предприятиями.

В депо Подольск Одесской железной дороги была поставлена в конце 2000-х партия из 15 электровозов переменного тока 2ЭС5К “Ермак” (производитель — “Новочеркасский электровозостроительный завод”).

Они эксплуатируются и сегодня. Машины, по сравнению с предшественниками ВЛ80, отличаются тягой, увеличенной на 7%. Мощность локомотивов — 6560 кВт.

Исходя из опыта эксплуатации 2ЭС5К, этот локомотив позволяет увеличить вес составов в среднем на 1000 т.

Так, по сообщениям российской прессы, в первом квартале 2020 года благодаря использованию “Ермака” повышен средний вес поезда на участках Горьковской железной дороги: Нижний Новгород — Арзамас — до 6 тыс. т, Чепецкая — Лянгасово — до 6 тыс. 300 т, Нижний Новгород — Лянгасово — до 7 тыс. т.

Одним из вариантов повышения мощности локомотивов наряду с двухсекционным исполнением (или сцепкой из нескольких машин) является дополнение их бустерной третьей секцией.

Наибольшая сила — при использовании одновременно четырех секций. Мощные локомотивы особенно рационально использовать в условиях сложного рельефа, как в украинских Карпатах или на Донбассе.

На одной из крупнейших железных дорог мира — в Индии — в мае текущего года введен в эксплуатацию грузовой двухсекционный электровоз WAG-12B мощностью 9000 кВт.

Похожие локомотивы KZ8A, мощностью 8800 кВт, выпускаются и эксплуатируются в Казахстане. Они произведены совместно с французской компанией Alstom. Локомотивы предназначены для вождения грузовых поездов массой до 9000 т.

Конечно, решать вопрос увеличения массы поездов необходимо в комплексе, где наряду с тягой и вагонами, нужно уделять внимание состоянию пути и объектов энергетики, которые в Украине также значительно изношены.

Скорее всего, потребуются и новые улучшенные (более длинные) рельсы, разработки которых велись на комбинате “Азовсталь” (входит в группу Метинвест Рината Ахметова и Вадима Новинского).

Новый путь

Помимо увеличения грузонапряженности, инновации предусматривают и повышение скоростей грузовых поездов.

Широко используемой в мире технологий для этого является бесстыковой путь — сварные рельсы длинной до нескольких километров.

В Украине такая технология применяется главным образом на участках, где курсируют пассажирские поезда. В то же время, в США, где железные дороги являются в основном грузовыми, свыше половины пути без стыков.

Еще одна перспективная технология — безбалластный (на железобетонном основании) путь.

В Германии он уже применяется на участках как пассажирского, так и смешанного движения.

В частности, на линиях Единого транспортного проекта Германии №8: Verkehrsprojekt Deutsche Einheit Nr. 8.

Считается, что такой путь лучше держит геометрию, служит дольше и практически не требует облуживания.

Электрификация

Украина существенно отстает от многих европейских стран по уровню электрификации железных дорог.

К примеру, в нашей стране под контактным проводом находятся 47% путей, а в Польше — 62%. Ряд железных дорог европейских государств электрифицированы практически полностью.

Уровень электрификации железных дорог Украины (обозначение UZ) существенно отстает от большинства развитых стран Европы и Азии

Электрификация позволяет значительно сократить расходы на дорогостоящее дизельное топливо, потребляемое магистральными тепловозами. Поскольку Украина, в основном, его импортирует, то вопрос является вдвойне актуальным.

Однако после значительного прогресса в этой сфере в 1994—2012 годах, процесс практически остановился. За последние 8 лет были электрифицированы лишь 14 км линии Потоки — Золотнишино.

На этом фоне интересен опыт одной из крупнейших по развитию железнодорожного транспорта стран постсоветского пространства — Узбекистана.

За последние семь лет, по данным АО “Узбекистон темир йуллари”, электрифицированы свыше 1000 км. В настоящее время, уже около половины линий (общая протяженность составляет 7,4 тыс. км) переведены на электротягу.

Это позволило существенно сократить расходы на эксплуатацию поездов. Ведется электрификация и в соседней Беларуси.

Наряду с переводом на электротягу значительного энергосбережения можно достичь при эксплуатации аккумуляторных или гибридных маневровых локомотивов. В том числе, работающих на топливных элементах (водородном топливе).

Подобные локомотивы уже серийно выпускают и поставляют на рынок ЕС азиатские компании, такие как японская Toshiba и китайская CRRC.

Цифровизация

Без передовых компьютерных технологий сегодня трудно себе представить какую-либо из ведущих железных дорог мира.

Именно применение компьютеров и новых средств связи помогло железным дорогам США значительно повысить эффективность, оптимизировав персонал.

Автоматизация позволяет также увеличить пропускную способность инфраструктуры.

Сегодня одной из ведущих в мире в данном плане является немецкая железнодорожная компания Deutsche Bahn.

Недавно в этой стране была утверждена стратегия цифровизации концерна и программа Strong Rail на общую сумму свыше 2 млрд евро (свыше 60 млрд грн).

По сообщению компании, в результате намечено увеличить провозные способности инфраструктуры более чем на 20% без какого-либо дополнительного строительства путей.

Всего же объемы перевозок DB Cargo в Германии планируется повысить на 70%.

“Цифровое сигнальное оборудование и технология Европейской системы управления движением поездов (ETCS) заложат основу для гораздо более эффективных железнодорожных операций и улучшат качество, надежность и пунктуальность. Минуты задержки из-за действующего управляющего оборудования будут сокращены. Инновационная технология заменит старую, которая все чаще подвержена отказам. Это сократит миллионы затрат и расходы на эксплуатацию и обслуживание”, — сообщается на сайте DB, посвященном цифровизации.

В программе также предусмотрено широкое использование беспилотных летательных аппаратов, внедрение технологии автоматического вождения поездов (пассажирских).

Техническое состояние грузовых поездов планируется контролировать со спутников уже в текущем, 2020 году.

Для этого весь парк подвижного состава DB Cargo (2 тыс. локомотивов и 70 тыс. вагонов) оборудуют датчиками, которые будут передавать информацию о поломках и сбоях в работе в “облачное хранилище” в Интернете.

Помимо того, предусмотрено использование технологии блокчейн для ускорения оформления документов, а также — для применения виртуальной реальности при обучении персонала.

В Украине также предпринимались попытки по цифровизации отрасли. К примеру, многие локомотивы уже оснащены GPS-датчиками. Однако программа не доведена до логического завершения.

В частности, речь о внедрении электронного маршрута машиниста. В соседних государствах (Беларусь, РФ) его использование дало возможность сократить расходы энергоносителей на 10 — 30%.

Мультимодальность

Когда говорят о мультимодальных перевозках, подразумевают, прежде всего, контейнеры. Именно переход на них помог американским железнодорожникам выстоять в жесткой конкурентной борьбе с автомобильным транспортом.

Сегодня объемы контейнерных перевозок, как по тоннажу, так и по доходам в США вышли на первое место, обогнав традиционно лидирующий уголь.

В развитых странах ЕС на долю контейнеров приходится до 30% грузооборота. В Украине этот показатель пока что скромный — чуть более 2%. Однако, он неуклонно растет.

Конечно, стремительное развитие контейнерных перевозок не может произойти само по себе. Оно требует инвестиций в перегрузочную технику и специализированный подвижной состав.

В Украине сегодня критически мало станций, способных обрабатывать контейнеры, устарел и парк фитинговых платформ филиала “Центр транспортного сервиса “Лиски” АО “Укрзализныця” — специализированное подразделение, занимающееся контейнерными перевозками.

Необходимы специальные погрузчики — ричстакеры, электрокозловые краны, современные вагоны-платформы, а также автомобильный транспорт.

К примеру, на одной из крупнейших восточноевропейских контейнерных станций Прага-Уриневес в Чехии на терминале компании Metrans задействованы 5 козловых кранов и 9 ричстакеров различной грузоподъемности. А субподрядчики предоставляют автопарк из 330 грузовиков.

Помимо контейнерных перевозок интерес представляют контрейлерные перевозки — когда на специальных платформах транспортируются груженые фуры или полуприцепы к ним.

Украина на постсоветском пространстве была первой, кто начал внедрять эту технологию, еще в конце 1990-х годов. Однако она так и не получила распространения.

В настоящее время, эту технологию активно внедряют белорусская и российская железные дороги. К примеру, в конце марта 2020 года совместно с DB Schenker (подразделение немецкого DB) реализована тестовая отправка и перевалка порожнего полуприцепа на контрейлерной платформе из Санкт-Петербурга в Сочи.

Несколько позже, в мае текущего года, ГП “Беларуская чыгунка” сообщила о запуске контрейлерных перевозок по маршруту Калининградская область (РФ) — Литва — Беларусь — Москва (РФ).

По сообщению пресс-службы железной дороги Беларуси, поездом автомобильный прицеп был доставлен в два раза быстрее, чем по шоссе, при сопоставимой стоимости перевозки. Параллельно в РФ начат выпуск новых контрейлерных платформ с заниженным уровнем пола.

Преимущество контрейлерных перевозок не только в скорости доставки (по европейским меркам она должна быть не менее 1000 км/сутки), а и в том, что фуры при этом не разбивают автодороги и не загрязняют воздух. Ведь железная дорога — более экологически чистый вид транспорта.

В качестве европейского примера успешной реализации таких перевозок можно привести технологию французской LOHR Group.

По информации компании, ей удалось перевести с автодорог на железнодорожный транспорт более 1 млн грузовиков за последние 15 лет.

И это только по основным направлениям: Alpine (между Шамбери и Турином), Lorry-Rail (Люксембург — Перпиньян), VIIA Britanica (Кале — Ле-Булу), а также из Сета в Париж и Зебрюгге.

Маршрут по доставке полуприцепов между французскими Кале и Ле-Булу является одним из самых протяженных: 1470 км (через всю страну с юга на север) поезд преодолевает за 23 часа. Сервис был запущен французской национальной железнодорожной компанией SNCF в 2016 году.

В Северной Америке одним из производителей платформ для контрейлерных перевозок является компания National Steel Car (Канада). В ее арсенале, в частности, есть сочлененные платформы, предназначенные как для перевозки полуприцепов, так и контейнеров длинной 40 футов и более.

Вывод

Быстрые изменения в мире требуют перемен и в такой консервативной сфере, как железнодорожный транспорт. На сегодня в развитых странах уже накоплен значительный опыт внедрения различных инноваций.

Он свидетельствует, что без технических и технологических новшеств невозможно существенное улучшение эффективности работы отрасли.

При этом многие проверенные инновации хорошо известны украинским железнодорожникам и даже внедрялись в прошлом в нашей стране.

Насколько стоит их учитывать при неминуемом обновлении парка подвижного состава и инфраструктуры, решать специалистам.

От этого зависит развитие в перспективе Украинской железной дороги, смежных отраслей и экономики в целом.

Николай КОПЫЛОВ