Анализ стоимости жизненного цикла безбалластной конструкции пути

Разуваев А.Д.

Воробьева Я.Ю.

Липатова О.С.

 

Аннотация

В статье сопоставляются путь на балласте и безбалластная конструкция пути. Рассматриваются их преимущества и недостатки. Выделяются различные виды, а также особенности двух типов конструкций. Производится расчет стоимости жизненного цикла на стадии строительства и эксплуатации как балластного, так и безбалластного пути.

Ключевые слова

Верхнее строение пути, безбалластная конструкция пути, высокоскоростное движение, жизненный цикл, путь на балласте.

Путь на балласте – это конструкция, состоящая из железобетонных подрельсовых опор на балластном слое, который в свою очередь может быть щебеночным, гравийным или песчаным. Пределы работоспособности такого верхнего строения пути отчетливо могут проявится при скоростях выше 200–250 км/ч [2].

В связи с развитием полигона высокоскоростного движения остро стоит вопрос о создании конструкции пути, обеспечивающей достаточную стабильность геометрии рельсовой колеи независимо от различных условий эксплуатации линии. В мировой практике высокоскоростное движение реализуют на отдельных линиях при полном или частичном исключении смешанного движения. Вследствие этого, в качестве верхнего строения пути все большее применение находят различные безбалластные конструкции пути (БКП). Отличительная и главная особенность таких конструкций - это отсутствие балласта, который заменен сплошным железобетонным основанием и гидравлически связанным слоем [6].

Безбалластный путь конструктивно и технологически прост, имеет малую материалоемкость, высокую точность геометрических параметров, обладает необходимыми показателями прочности, упругости и диэлектричности и обеспечивает стабильность пути, что позволяет эксплуатировать данную конструкцию пути в условиях повышенных статических, циклических и динамических нагрузок. При этом стоит отметить, что безбалластный вариант используется в основном на таких искусственных сооружениях, как мосты, путепроводы, эстакады и тоннели. На земляном же полотне он возможен только в случае его полной стабилизации [4].

Безбалластный путь – конструкция, содержащая несущую армированную бетонную плиту, на которой установлены армированные шпалы, при этом плита и шпалы армированы стержневой металлической арматурой, а железобетонные шпалы соединены с плитой с помощью бетона [5].

Достоинства и недостатки сравниваемых конструкций пути приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. Достоинства и недостатки безбалластного и балластного пути

Путь	Достоинства	Недостатки
на балласте	· Доступный материал; · Низкие капитальные затраты на строительство; · Простота выправки пути, особенно при текущем содержании; · Высокое шумопоглощение.	· Накопление остаточных деформаций; · Необходимость очистки или замены; · Невозможно работать при отрицательных температурах; · Ограничения по устойчивости бесстыкового пути против температурного выброса, особенно в кривых.
безбалластный	· Уменьшенная ширина трассы, позволяющая приближать путь к автомагистралям и обеспечивающая лучшее вписывание ее в ландшафт; · Отсутствие растительности; · Эффективная защита от вибрации; · Повышенная устойчивость бесстыкового пути.	· Высокие первичные инвестиционные затраты; · Высокая жесткость пути; · Сложно выправить при значительных деформациях основания.

 

Классификация безбалластного пути:

1) Раздельное основание: Лежни;

2) Плитное основание (дискретное): Мостовое полотно на поперечинах; Плиты БМП; МГР; Bӧgl; ERS (Tines);

3) Монолитное основание: «Метро»; Rheda; LVT; EBS (Tines); Sika;

4) Полное опирание рельсовых нитей: Deck-Track [7].

 

В настоящее время известно более 20 безбалластных конструкций пути (БКП). Стоит выделить четыре наиболее укладываемые конструкции:

1. Конструкция Shinkansen - самая известная японская разработка. Она представляет собой путь, состоящий из множества сборных бетонных плит с размерами 4,93х2,34х0,19 м. Между собой они скрепляются так называемой цилиндрической «пробкой», а так же битумно-цементным раствором, который вводится между плитами [3].

2. Безбалластный путь LVT (Low Vibration Track) состоит из следующих элементов: рельсы, рельсовые скрепления типа Vossloh W30, полушпалы железобетонные не напряженные с резиновыми чехлами и амортизирующими прокладками; несущая конструкция основания пути из неармированного бетона.

3. Безбалластный путь Bögl представляет собой малогабаритные плиты из армированного фибробетона В55 толщиной 20 см и длиной 6,45 м., уложенные на жесткое бетонное основание.

4. Безбалластный путь RHEDA 2000 - это конструкция, состоящая из модифицированных двухблочных шпал c выступающей арматурой. Имеет широкое распространение в мире за счет накопленного опыта применения на железных дорогах Германии [4].

 

Следует отметить следующие сферы применения безбалластного пути:

1. Тоннели;

2. Мосты и эстакады;

3. Земляное полотно;

4. Метрополитены.

 

В рамках мероприятий по усовершенствованию работоспособности и мощности верхнего строения пути, можно выделить следующие тенденции развития:

1) Омоноличивание балластной призмы;

2) Увеличение площади опирания шпал;

3) Плиты;

4) Шпалы (блоки) в монолитной плите;

5) Бесшпальный путь.

 

При сравнении вариантов двух типов конструкций, были рассмотрены все этапы жизненного цикла. В стоимость жизненного цикла входит проектирование, строительство, эксплуатация и утилизация. На основании ряда источников в расчете было принято, что стоимость строительсьва безбалластного пути на 30%дороже чем стоимость строительства пути на балласте [1].

Дополнительно проанализировано удешевление стоимости строительства безбалластного пути за счет снижения стоимости материалов и трудоемкости ведения работ (Рисунок 1).

Полученные результаты подтверждают тот факт, что превышенная стоимость строительства компенсируется сокращением эксплуатационных затрат.

 

Млн. руб.

 

Рис. 1. Стоимость жизненного цикла (при удешевлении стоимости БКП).

 

Список использованной литературы

1. Киселев И.П. (под ред.) Высокоскоростной железнодорожный транспорт .учеб. пособие: в 2 т. / И.П. Киселёв и др.; под ред. И.П. Киселёва. — М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014.– 308 с.

2. Никонов А.М. Верхнее строение пути зарубежных железных дорог. Учебное пособие. – М.: МИИТ, 1992. – 40 с.

3. Разуваев А.Д., Цыпин П.Е. Современные тенденции совершенствования конструкций верхнего строения железнодорожного пути // Современные проблемы управления экономикой транспортного комплекса России: конкурентоспособность, инновации и экономический суверенитет. Труды Международной научно-практической конференции. – М.: МИИТ, 2015. – С. 350-353.

4. Савин А.В. Опыт укладки и эксплуатации безбалластного пути LVT // Путь и путевое хозяйство. – 2013. – № 5. – С. 31-34.

5. Разуваев А.Д., Зандарашвили Д.С., Саркисов А.Э. Пути повышения эффективности строительства ВСМ// Экономика железных дорог. – 2016. –№ 3. – С. 86-94.

6. Разуваев А.Д., Цыпин П.Е. Оценка экономической эффективности строительства безбалластного пути на эстакадах // Экономика железных дорог. – 2016. – № 2. – С. 81-85.

7. Разуваев А.Д., Цыпин П.Е. Современные тенденции совершенствования конструкции верхнего строения железнодорожного пути // В сборнике: Современные проблемы управления экономикой транспортного комплекса России: конкурентоспособность, инновации и экономический суверенитет. Международная научно-практическая конференция, посвящается 85-летию института экономики и финансов МИИТа. Московский государственный университет путей сообщения, Институт экономики и финансов, 2015. – С. 350-353.

 

УДК 338.012