Материалы VIII международной (одиннадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14-15 июня 2002 года

Ю.М. Коссой

Теоретические основы и проблемы совершенствования путевого хозяйства трамвая

Трамвайный транспорт действует в 70 городах Российской Федерации, протяженность его линий составляет шесть с половиной тысяч километров одиночного пути, инвентарный парк вагонов около 12 тысяч штук, годовой объем пассажирских перевозок в 1999 году составил более 7,8 млрд. человек.

В ряду технических средств, обеспечивающих функционирование трамвая, одно из первых мест занимает рельсовый путь - инженерная конструкция, принципиально отличающая трамвай от других видов наземного ГОТ. Очевидно, что состояние пути оказывает определяющее влияние на выполнение основной эксплуатационной функции трамвайного транспорта - перевозку пассажиров. Путевое хозяйство (ПХ) занимает 20-23 % в общей стоимости основных фондов трамвая, его доля в эксплуатационных затратах составляет более 12 %, в периодических ремонтах - 6-7 %, причем, по целому ряду причин, фактические данные оказываются заметно ниже расчетных.

Бытует распространенное мнение, что основная причина трудностей и недостатков в современном состоянии ПХ трамвая -отсутствие средств на приобретение материалов верхнего строения пути и выполнение значительных объемов их замены. Естественно, нельзя недооценивать важность своевременности и достаточности финансирования, однако, важно учитывать и неиспользуемые в полной мере возможности более рационального использования имеющихся ресурсов, причем, не только материальных, финансовых и трудовых, но и информационных. Необходимо оптимизировать принимаемые решения на базе системного анализа всех действующих факторов, связей, зависимостей на всех этапах подготовки пути к функционированию и самого функционирования: конструирования и изготовления деталей, транспортировки и хранения, проектирования, строительства, ремонта и содержания. Разработке теоретических основ такой оптимизации и принципов их реализации посвящены исследования, выполненные автором в 1992-98 гг. и получившие завершение в монографии "Путевое хозяйство трамвая: теория и практика" Часть І - Н. Новгород, ННГАСУ,1999. Монография представляет первую попытку комплексного системного изложения основных проблем рационального ведения ПХ трамвая .

Характер ведения путевого хозяйства трамвая во многом определяется его спецификой - отличиями рельсового пути на городской улице от других его известных модификаций в самой конструкции, режимах эксплуатации, технологии ремонтов и содержания, условиях взаимодействия с внешней средой, организации производства и некоторых других направлениях. Установлены 42 позиции, в которых проявляются эти отличия. Именно вовзаимодействии этих отличий и выявляются организационная, инженерная, экономическая подсистемы, которые составляют структурную основу и содержание процессов ведения ПХ. Целесообразно выделить основные направления ведения ПХ: методологическое (системы диагностики, контроля и оценки, системы ремонтных циклов, определение критериев и т.п.); организационное (административные структуры, производственные и вспомогательные формирования, территориальное и функциональное разделение труда, правовое регулирование); технологическое (инженерный прогноз, номенклатуры работ, технологические процессы, их механизация и автоматизация, обеспечение надежности, нормативная база); экономическое (прогноз и планирование, финансирование, оплата труда, стимулирующие системы и т.п.); информационное, социально-эргономическое, экологическое. Может быть также названо направление технического совершенствования и развития.

В качестве определяющей основы всего комплекса признается рельсовый путь как единая инженерная конструкция и закономерности его функционирования, как под нагрузкой, так и в статическом состоянии.

Как следствие, в основе системы путевых работ оказывается восстановление исходного состояния конструкции, непрерывно подвергающейся деформированию в процессе взаимодействия самой конструкции, подвижного состава и среды, в которой это взаимодействие происходит. Соответственно обозначаются основные факторы, определяющие количественные и качественные характеристики системы, принадлежность к тому или иному типу верхнего строения, а также эксплуатационные и естественные условия работы пути. Между факторами существуют достаточно тесные двусторонние связи. Условия работы пути определяют параметры его конструкции, конструкция влияет на условия его работы, а конструкция и условия работы, комплексно взаимодействуя, определяют виды и характер проявления, а также темпы развития неисправностей пути и его элементов. Характер этих неисправностей определяет формы их конкретного проявления, разные виды работ, необходимых для восстановления проектного или близкого к проектному положений, (качество, состояние, размеров) и наконец, методы осуществления этих работ. Восстановление исходного положения может сопровождаться и некоторым изменением, как условий, так и самой конструкции, и тогда цикл может повториться. В отдельных случаях, например, когда условия меняются настолько, что исходное состояние сказывается неадекватным изменениям условий и возникает необходимость усиления конструкции, вне цикла осуществляется особый вид работ (реконструкция, модернизация и т.д.).

Влияние факторов существенно различается. Отсюда и различия в методах и сроках исполнения работ, возвращающих конструкцию к исходному или расчетному (нормативному) состоянию и положению (анализ указывает на несоответствие ряда традиционных инженерных решений в рассматриваемой области действительным условиям, в которых работает рельсовый путь на городской улице). С определенными оговорками, связанными с прекращением с 1992 г. формирования статистической базы подотрасли и трудностями проведения наблюдений и экспериментов по полной программе, оказалось возможным обосновать и предложить некоторую схему альтернативного подхода к решению сформулированных задач. В ее основе - два принципиальных положения. В качестве основного критерия оценки пути, который мог бы заменить раздельно оцениваемые показатели (грузонапряженность, скорость движения, величина колесной нагрузки), предлагается интегральный показатель, учитывающий действительную механическую работу пути как сумму всех основных и дополнительных (активных и реактивных) сопротивлений движению, фактическую продолжительность действия нагрузок за период времени, а также интенсивность - частоту динамических воздействий на сечение пути. Обосновывается замена расчетного планирования ремонтных работ по текущим календарным срокам на более гибкое постдеформационное назначение ремонтов на основе непрерывного мониторинга фактического состояния пути в сочетании с сохранением профилактической направленности системы текущего содержания и расчетным прогнозированием меняющихся условий функционирования пути и возможного поведения конструкции.

Принятие этой концепции потребует изменения методологических подходов прежде всего по нескольким ключевым позициям. Необходимо ввести типизацию конструкций верхнего строения пути по признаку их мощности, соответствующей диапазонам изменения интегрального показателя. На этой же основе выполняется ранжирное категорирование конкретных участков пути., принимаемое за критерий ресурсного распределения. Перечень ремонтных комплексов упрощается и становится более четким по признаку степени восстановления ресурса, при этом существенно изменяются номенклатуры путевых работ и технологические основы их выполнения. Этот перечень в сочетании с новым пониманием периодичности ремонтных вмешательств составляют основу системы путевых работ на ГЭТ. Для обеспечения эффективности системы поэтапно вводится подсистема К - Д - О (контроль - диагностика - оценка), которая включает и непрерывный мониторинг ситуации.

В соответствии с уже упоминавшейся методикой категорирования объектов и процессов в путевом хозяйстве предложена примерная таблица типизации верхнего строения пути. В качестве критериев отнесения объектов к той или иной классификационной группе (категории) принимаются объем механической работы участка пути, суммарное эксплуатационное время работы и число накатываний осей на условное сечение в единицу времени - опосредованно, через значение интегрального показателя интенсивности-динамических нагрузок. Назначение пути, наличие дорожных покрытий, кривизна и уклон - учитываются непосредственно.

Участки с продольными уклонами, превышающими 20 ‰, классифицируются с учетом требований действующего СНиПа "Трамвайные и троллейбусные линии".

Различия между категориями путевых конструкций выражаются переменными характеристиками: тип рельсов и шпал, шпальная эпюра, наличие и количество путевых тяг и противоугонов, вид стыковых и промежуточных скреплений, мощность балластного слоя и материал балласта. Применительно к диапазонам грузонапряженности и скоростям движения поездов, характерных для пассажирских линий обычного трамвая представляется возможной нижеприводимая схема, составляющие которой соответствуют классификации путевых работ по признакам объекта, периодичности, детерминированности и степени восстановления ресурса.

Категории конструкций трамвайного пути

Интегральныйпоказатель

Пассажирские пути трамвая

Прочие пути

совмещенные

открытые

совмещенные

открытые

R"d75

76-200

"e200 

R"d75 

76-200 

"e200

R"d75

R"e75

R"d75

R"e75

>50

У

У

У

У

У

Т

Т

С

С

С

36-50

У

У

т

У

т

Т

Т

С

С

Л

13-35

Т

Т

С

Т

Т

С

С

Л

Л

Л

6-12

Т

С

С

Т

С

С

С

Л

Л

О 

1-5 

С

С

С

С

С

С

Л

0

О

0

У - усиленная, Т - тяжелая, С - средняя, Л - легкая, О - облегченная

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ РЕМОНТЫ

Полное восстановление ресурса - капитальный, точнее, капитально-восстановительный ремонт (КР, КВР). Частичное восстановление ресурса -сплошная смена металлических частей верхнего строения (СС) большой периодический ремонт (БПР).

ТЕКУЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ

Частичное восстановление ресурса - малый периодический ремонт (МПР) или линейно-кольцевой I объема. Поддержание уровня ресурса - линейно-кольцевой ремонт II и III объемов, непрерывное обслуживание.

Аварийно-ремонтные вмешательства

При возможном выпадении отдельных составляющих эта же схема действует и в отношении трамвайных узлов (стрелочных переводов и глухих пересечений), а также переездов, рассматриваемых в качестве самостоятельных объектов.

Так называемый подъемочный ремонт (при соответствующем уточнении номенклатуры и объемов работ) исключается из системы периодических ремонтов как самостоятельный вид. Однако, он сохраняется как послеосадочный ремонт - заключительный технологический этап капитально-восстановительного ремонта (аналогично послеобкаточному). Капитальный ремонт должен выполняться в течение двух лет, точнее двух ремонтных сезонов в поэтапной последовательности.

Соотносительность сочетаемых в практике управления элементов администрирования и проблемного ориентирования и, следовательно, выбора организационно-структурных форм ПХ должна определяться на основе конкретной оценки функций направлений; иерархического уровня в структуре подсистемы; цели-ситуации (перспективной, периодной,текущей, моментной). Выбор должен поверяться также сравнительным анализом признаков-определителей (тесноты связи с перевозочным процессом, степени юридической и финансовой самостоятельности, отношения к собственности, уровня централизации управления, характера внешнего и внутреннего взаимодействия, формы получения и структуры доходов), оценкой их размещения на некоторой условной шкале между двумя "крайними" положениями. Взаимодействуя между собой, эти множества создают вариантное поле, в котором находятся уже с учетом и количественных оценок, приемлемые решения.

Автором предлагаются общая методология выбора принципиального качественного решения, определения рекомендуемых диапазонов целесообразности; вариантная таблица структур ПХ и их возможных сочетаний, совмещенная школа признаков-определителей и трехмерные матрицы оценки выбора вариантов. На этой базе проектировщику предстоит сделать эвристический выбор возможных решений, который должен быть учтен и конкретизирован показателями, имеющими количественное выражение.

В рамках организации хозяйственных процессов при этом необходимо структурно разграничить эксплуатацию и строительство, периодические ремонты и текущее содержание пути, функции заказчика и подрядчика при выполнении не только строительных, но и ремонтных работ.

С точки зрения автора, выполненное исследование должно иметь продолжение по двум основным направлениям. Необходимо углубление самой теоретической части. Хотя сделанные в работе допущения обоснованы, особенно при расчете относительных значений величин, принимаемых за базу для сравнения, абсолютные их значения нуждаются в определенном уточнении. Это касается не только расчетов, связанных с определением интегрального показателя и основанных на его использовании классификаций, но и прикладных разработок, связанных с решением технологических, организационных и экономических задач. Продолжение теоретических исследований должно включать изучение дополнительных факторов, характера их влияния на величину объема эксплуатационной работы непосредственно или через темп развития деформационных процессов, экспериментальное определение удельных сопротивлений в разных эксплуатационных условиях и, наконец, широкий статистический эксперимент. В этой связи крайне желательно реформирование всей отраслевой системы статистического наблюдения. Необходима также практическая проверка сделанных выводов и рекомендаций.

Расчеты по ранжирному категорированию, выполненные на конкретном материале службы пути "Нижегородэлектротранс'а" показали, что предложенный метод позволяет обнаружить резервы, эквивалентные повышению эксплуатационных расходов на 3-5 %. Положительно оцениваются также результаты внедрения предложенных изменений в системе периодических ремонтов пути в МП "Челябэлектротранс". Доказала свою жизненность и эффективность перестройка текущего содержания по линейно-кольцевой схеме.

Представляется, что дальнейшими шагами по внедрению научно-обоснованной системы ведения путевого хозяйства трамвая должны стать (после принципиального решения Управления горэлектротранспорта и метрополитенов Минтранс'а РФ) разработка и утверждение сопровождающих прикладных решений, положений, инструкций, методик и других документов, регламентирующих соответствующие процессы.


© S.Waksman, 2002