Високоскоростното движение – условия и възможности за реализация

Инж. Лука КОЛАРОВ

НК ЖИ

 

Началото на високоскоростното движение в железниците поставя Франция с откриването за експлоатация през 1983 на високоскоростната железопътна линия Париж - Лион с дължина 410 км. Впоследствие влизат в експлоатация TGV Atlantique с дължина 280 км (1989), TGV Nord с дължина 332 км (1993) и TGV Mediteranee (Париж - Марсилия) с дължина 740 км (2001) и времепътуване 3 часа.

 

През 2001 започва изграждането на TGV Est Europeen. След пускането в експлоатация на първия участък Париж - Страсбург, времепътуването се съкращава на 2 часа и 20 минути.

 

В Белгия високоскоростното движение е свързано с изграждането на високоскоростната мрежа по маршрута Париж - Брюксел - Кьолн/Амстердам, Антверпен - холандска граница и Лиеж - Ахен.

 

В Холандия високоскоростната мрежа продължава от границата с Белгия до Ротердам и Амстердам, като времепътуването от Париж до Амстердам от 4 часа и 25 минути се съкращава на 3 часа.

 

В Германия епохата на високоскоростното движение започва през 1991 с въвеждането в експлоатация на железопътната линия Хановер - Вюрцбург – 327 км, и Манхайм - Щутгарт – 100 км. Времепътуването Север - Юг се съкращава на 2 часа. През 1998 влиза в експлоатация реконструираната железопътна линия Хановер - Берлин с дължина 263 км, включваща участък от 170 км за високоскоростно движение. В края на 2002 влиза в експлоатация високоскоростната железопътна линия Кьолн - Рейн/Майн – 177 км и времепътуването се съкращава на 1 час.

 

В Италия, още през периода на строителството на железопътната линия Direttissima между Рим и Флоренция, е разработен дългосрочен план за високоскоростна железопътна мрежа Милано - Болоня - Флоренция - Рим - Генуа. Строителните работи по жп линията Рим - Неапол с дължина 210 км започва през 1994, а на участъка Болоня - Флоренция – през 1996. След реализацията на проекта през 2004 времепътуването между Милано и Рим се съкращава на 2 часа и 50 минути, а между Рим и Неапол – на 1 час и 5 минути.

 

След влизането в експлоатация на първата високоскоростна железопътна линия Мадрид - Севиля – 471 км, през 1996 испанците пристъпват към реализацията на втора високоскоростна жп линия Мадрид - Барселона, с максимална скорост 350 км/час, при която времепътуването от 6 часа и 30 минути се намалява на 2 часа и 30 минути. Приетият през 2000 план за развитие на високоскоростната мрежа предвижда строителството на нови железопътни линии между Валенсия, Валядолид и Кордова - Малага.

 

Първият влак Eurostar е пуснат в експлоатация през 1994 и за много кратък период от време отнема от въздушния транспорт близо 60% от пътниците по направлението Лондон – Париж. До 2000 тези влакове превозват 34 милиона пътници, като обемът на пътническите превози продължава да нараства и в момента.

 

Четирисистемните влакове Thalys пътуват между най-големите градове на четири държави – Франция, Белгия, Холандия и Германия. След реализацията на високоскоростните трасета, времепътуването между Брюксел и Лил е 30 минути, между Брюксел и Ротердам – 1 час, Брюксел - Париж – 1 час и 20 минути, Брюксел - Кьолн - Амстердам – 1 час и 30 минути, Кьолн - Париж – 3 часа.

 

В проекта Rhealis участват Франция, Германия, Люксембург и Швейцария. След откриването на железопътната линия TGV Ost през 2006, времепътуването Париж - Франкфурт на Майн ще трае 3 часа и 35 минути, а от Париж до Страсбург – 2 часа и 20 минути, до Люксембург – 2 часа и 15 минути, до Цюрих – 4 часа и 30 минути и до Базел – 3 часа и 30 минути. Новите и реконструираните железопътни линии позволяват скорости от 250 км/час, а в отделни участъци – до 300 км/час.

 

Предвижда се високоскоростната мрежа на Европа да достигне 6000 км до 2010 и 10 000 км до 2020. По тази мрежа ще се предлагат нови услуги – нощни пътнически и товарни високоскоростни влакове по маршрути с дължина от 1500 до 2000 км.

 

С приключването на изпитанията и изследванията, свързани с експлоатацията на возила с накланящи се кошове, се създаде възможност да се повиши скоростта на влаковете по всички традиционни жп линии. Понастоящем над 15 страни в света експлоатират (или са в процес на пускане в експлоатация) влакови състави с накланящи се кошове. В Испания се движат влакови състави тип Talgo Pendular, теглени от локомотив. В Италия масово се експлоатират ETR-460 от серията Pendolino. Финландия предвижда въвеждането на такива състави върху повече от половината си железопътна мрежа. По всички натоварени магистрални линии на Швеция се движат влакове Х2000. Возилата с накланящи се кошове създават възможност при наличните криви със сравнително малки радиуси да се повиши скоростта в порядъка на 25-30% при запазване комфорта на пътуване.

 

Експлоатацията на возила с накланящи се кошове решава два основни проблема, пряко свързани със сигурността на движението:

-   Чрез подходящо наклоняване на коша железопътното возило, при преминаване в крива с по-висока скорост, имитира “изкуствен вираж”, съответстващ на фиктивно по-голямо от съществуващото надвишение на външната релса (достигащо 300-350 мм), с което стойността на непогасеното центробежно ускорение не надвишава нормативно допустимото.

-   Осигурява се радиално разположение на колоосите спрямо центъра на хоризонталната крива, при което напречните сили между реборда на колелата и релсата се изравняват. При традиционните двуосни талиги с паралелно твърдо водене на колоосите в рамата на талигата, направляващото усилие на атакуващата колоос е значително по-голямо от това на втората и ограничава скоростта в кривата по този критерий. Освен това при радиално ориентираните колооси се намалява износването на релсите и ребордите на колелата, както и съпротивлението при движение.

 

Необходимо е да се разсеят съмненията на пътници и неспециалисти, че при преминаването на крива с по-висока скорост неминуемо ще доведе до голяма авария или катастрофа. Против това са предвидени множество мерки като:

-   високонадеждни силопредаващи елементи и съоръжения;

-   високонадеждни резервни електронни системи за управление и контрол;

-   възможност на наклоняващите системи при повреда да работят като пасивни;

-   при сигнал за настъпващ отказ на част от системата автоматично се намалява скоростта на движението до допустимата за конвенционалните возила;

-   всички динамични критерии, свързани с безопасността на движение, са под допустимите норми, така че резервът до граничните им опасни стойности е същият както при традиционните возила.

 

За наклоняването на коша се използват два вида системи – пасивна и активна. При пасивната система кошът се наклонява под действието на центробежните сили. Конструктивните характеристики на системата са избрани така, че наклоняването да поддържа стойността на непогасеното центробежно ускорение в кривата в допустимите граници от гледна точка на безопасността, а също и по отношение на въздействието върху пътниците и комфорта на пътуване. При пасивните системи се достигат максимално наклоняване от 4-5о и съответно преминаване на кривата с 20% по-висока скорост. От средата на 80-те години фирмите, работещи в тази област, се ориентираха към активните системи, при които наклоняването е принудително. За тази цел се използва сервомеханизъм, управляван и контролиран от автоматизирана система, в зависимост от конкретните параметри на движението в крива. Благодарение на компютърната и електронната техника, автоматизираните системи за управление и контрол получиха висока степен на надежност и достатъчна безопасност на движението на този вид влакови състави.

 

Накланящата система за принудително накланяне погасява до 1,35 м/сек (съответстващо на допълнително надвишение на външната релса Н = 200 мм). Наклоняването на коша се включва при скорост 70 км/ч и започва с навлизане на първото возило в кривата, като протича в реално време до излизането на последното возило от нея. Хидравличният сервомеханизъм се управлява от микропроцесор, който обработва данните от измерителите на ускорението, разположени в талигите на челните вагони. Той извършва идентификация на кривата, определя допустимите стойности на скоростта и непогасеното центробежно ускорение и задава стойностите на ъглите на наклоняването на отделните вагони.

 

Радиалното ориентиране на колоосите в кривата е също два вида – принудително (активна система) и самоустановяване (пасивна система).

 

При принудителното завъртане на колоосите се използва лостов механизъм, който приближава вътрешните и отдалечава външните букси на разстояние, пропорционално на ъгъла на завъртане на талигата спрямо коша при движение в крива. При съвременните високоскоростни състави с накланящи се кошове се прилагат пасивни системи, при които колоосите сами заемат радиално положение в кривата.

 

Световно известните фирми Fiat Ferroviaria и шведската фирма ASEA, включена в концерна ABB (Asea Brown Boveri), понастоящем произвеждат влакови състави, които могат да удовлетворят всички изисквания на евентуалния клиент:

-   необходима система на енергозахранване (включително двусистемни и трисистемни варианти);

-   междурелсие;

-   брой на вагоните в един състав, обръщаеми седалки по посока на движението, бар-бюфет, ресторант, бизнес-салон;

-   максимална скорост, мощност, теглителни и спирачни възможности, кондиционираща система;

-   ниво на шума в пътническите вагони – под 65 децибела;

-   най-съвременни информационни системи (телефон, телефакс, видео, по няколко музикални канала към всяко седящо място, изводи за включване на персонален компютър, различни информационни табла).

 

Железопътните администрации от Западна Европа експлоатират повече от 200 000 км жп линии. Разходите за текущо поддържане, модернизация и организация на движението на влаковете са от порядъка на 25-30 млрд. евро за година. Разходите за инфраструктурата достигат между 30 и 50% от общите разходи, като за всяка страна членка на ЕС обемът на тези разходи е твърде различен, което затруднява направата на сравнителен анализ на международно ниво.

 

В рамките на международния проект Infra Cost, от средата на 1990 се създаде база данни за разходите на инфраструктурата и обслужването й, включваща 14 администрации от Западна Европа, 6 от Северна и Централна Америка и 4 от Източна Азия.

 

Натрупаните данни дават възможност за сравнение на разходите с потенциала на инфраструктурата. От наличните данни особено внимание привличат:

-   инвестиции за нови инфраструктурни обекти;

-   инвестиции за текущо поддържане и модернизиране на съществуващата инфраструктура;

-   методи и практика на управление на експлоатацията, включително системите за сигнализация и комуникация.

 

Особено внимание е отделено на факторите, влияещи върху размера на разходите и условията на експлоатация на железопътната мрежа. Отчитайки разликите по географски характеристики, размер на превозите и условия на експлоатация, е приет относителен метод за сравнение. Диапазонът на използваните инвестиции е твърде широк – от 500 евро/м, в случай на смяна елементите на горното строене, до 10 000 евро/м за нови жп линии. Отклонението от средните величини е в порядъка на 10-20%, като в някои случаи достига до 30%.

 

В Западна Европа средните разходи за текущо поддържане и ремонт на железния път на магистралните линии е от порядъка 60 000 - 65 000 евро/км за година. Отклоненията от средното ниво са до 40% по-ниски и до 30% по-високи. При силно натоварените пътнически железопътни линии в Япония и Хонконг разходите достигат до 160 000 евро. Тази голяма разлика се обяснява с различното ниво на сигурността на движение и безопасността. Към железопътните линии, предназначени за товарни превози, изискванията за безопасност и сигурност са твърде занижени в сравнение с тези при железопътни линии за пътнически превози, особено в Япония и Хонконг.

 

Показателят, който се получава като отношение на разходите за инфраструктура към обема на превозите и превозната способност на мрежата (ткм/км) в Северна Америка, е по-малък от 3 до 4 пъти спрямо европейското средно ниво и 5 пъти спрямо средното за Азия, т.е. европейските железопътни администрации имат най-високи разходи за единица превозена продукция.

 

Динамиката на снижаване на разходите за инфраструктурата в Западна Европа започва в средата на 1990. Намаляването на заетия персонал и повишаването на производителността на труда е основен фактор за намаляване на разходите. Крупните центрове за управление с високо ниво на автоматизация, по-голяма производителност на труда и малки експлоатационни разходи заместват многочислените местни централизации. От наличните фактически данни е видно, че поради хроничния недостиг на средства за текущо поддържане и просрочени ремонти се налага използването на значителни допълнителни инвестиции в перспектива за ремонт и модернизация на инфраструктурата.

 

Резултатите, получени от проекта Infra Cost, потвърждават необходимостта от цивилизовано, технически грамотно управление, водещо до поддържане на техническите характеристики на железния път в границите на необходимото ниво, което от своя страна допринася за съкращаване на разходите за определения експлоатационен срок. Ръководствата на железопътните инфраструктури понякога реализират диаметрално противоположни стратегии при управлението на основните фондове, като не вземат под внимание особено важни и приемливи за всички концепции, което оказва съществено влияние на разходите. Поради това е необходимо да се прави задълбочен анализ за всеки конкретен случай. Успоредно с това следва подробно и аналитично да се разгледат няколко важни фактора от многото съществуващи, които оказват влияние на разходите – заплащането на труда, загубите на експлоатацията, загубите от липса на текущо поддържане, инвестиции и реинвестиции.

 

Тежките условия на труд водят до понижаване на производителността на труда, а оттук и оскъпяването му. Това е предпоставка за внедряването на нови технологии, подобряващи условията на труд и повишаване на неговото качество и ефективност.

 

Една трета от разходите за поддържане на необходимото техническо ниво и ефективност на инфраструктурата са тези за материали и логистични услуги. От аналитичните проучвания се стига до заключението, че съществува твърде голяма разлика в пазарните цени на материалите в различните страни на Западна Европа, като се пренебрегва предимството на единния пазар.

 

Основни фактори, оказващи негативно влияние върху разходите, са:

-   конфигурация и сложност на мрежата;

-   състояние и ниво на качеството на основните фондове;

-   натовареност на мрежата;

-   ниво на текущо поддържане на железопътната мрежа и своевременно осигуряване на необходимите инвестиции.

 

Организацията относно продължителността и вземането на прозорци за текущо поддържане се явява изключително важен фактор, касаещ обема на разходите. Производителността на труда, както и ефективността от извършената работа зависят от организацията на достъпа до железопътната мрежа и условията за получаване на необходимите прозорци.

 

Състоянието на подвижния състав е друг съществен фактор, оказващ влияние върху разходите. Въпреки натрупаните знания за взаимодействието между железния път и железопътните возила, липсва точна оценка на разходите, произтичащи от съществуващите дефекти по железния път и подвижния състав. От друга страна, съществуват достатъчно убедителни данни, че повишаването на техническото ниво както на железния път, така и на подвижния състав е еднакво изгодно и за железопътната инфраструктура и превозните компании.

 

С проекта Infra Cost са определени няколко направления, обещаващи положителни резултати след тяхната реализация:

-   моделиране и реализация чрез преговори на по-гъвкави условия за работа, гарантиращи повишаване производителността на труда и ефективността на извършените ремонти при текущото поддържане;

-   системно регулиране на условията за ритмичен достъп до железопътната мрежа с отчитане на фактора разходи;

-   реализация на международни програми за доставки на материали, включително изграждането на съвместни предприятия и мероприятия по стандартизация;

-   строг контрол при планирането на ремонтните работи и тяхното изпълнение.

 

Икономическата обосновка на важни технически и експлоатационни въпроси често се пренебрегва, особено на корпоративно ниво. Малко на брой практически решения се приемат след добре подготвена икономическа обосновка. Необходима е системна преценка, съчетаваща обема на превозите с ефективна експлоатация на железопътната мрежа. Надежността на железопътните превози е фактор, повишаващ конкурентността на железопътния транспорт, основно зависеща от състоянието на инфраструктурата. Това е особено важно за европейския транспортен пазар, предлагащ на превозните компании значителен обем превози за усвояване.

 

В заключение трябва да се прецени кои железопътни линии от нашата инфраструктура ще се реконструират като високоскоростни рамена от Трансевропейската високоскоростна мрежа и кои железопътни линии ще останат със съществуващите параметри на геометрията на железния път. Изборът е пряко свързан с крайната цел, а именно – ниво на скоростта, икономическа ефективност и стратегически интереси. Едно е категорично ясно – без добро текущо поддържане на железопътната ни мрежа, отговарящо напълно на европейските стандарти, е немислимо железопътният транспорт да е конкурентоспособен на транспортния пазар и автотранспортът ще навлезе още повече във всички заемани от него ниши – резултат, който е в разрез с интересите на националната ни икономика.


.:: Начало ::.