Міжнародний техніко-економічний журнал «Українська залізниця»

Провідне залізничне видання, яке охоплює весь спектр найбільш актуальних проблем галузі. Його головними цілями є підвищення корпоративного іміджу кожної із залізниць України, конкурентоспроможності Укрзалізниці, її репутації та стабільності.

Висвітлено наукові проблеми, що виникають при розробці пілотних проектів високошвидкісних магістралей в Україні, а також узагальнено результати досліджень першого випуску магістрів кафедри «Проектування і будівництво доріг» ДНУЗТ за програмою TEMPUS IV, проект MieGVF.

152369 1Здається, невідома сила підхопила тебе на крило до себе, і сам летиш, і все летить... Перефразовуючи слова відомого письменника XIX століття М. В. Гоголя, можна сказати: «Ах, який пасажир не любить швидкої їзди»! Отже, перше, що потрібно будь-якому пасажиру, — це швидкість пересування, тобто швидко, з комфортом домчати до наміченого пункту. Проте, щоб швидко їздити, потрібні високошвидкісні магістралі (ВШМ). Їх треба вміти запроектувати, тобто прокласти трасу між населеними пунктами таким чином, щоб була забезпечена безпека руху, комфорт пасажирам і найменший вплив на навколишнє середовище. Але це тільки половина справи. Треба ще ВШМ побудувати, використовуючи сучасні технології та матеріали.

Під час експлуатації інфраструктура ВШМ починає поступово зношуватися, отже, періодично її треба оновлювати, а це вже наступний етап життєвого циклу — обслуговування та проведення ремонтних робіт. Із сказаного випливає, що всі проблеми повинні вирішуватися в комплексі, а саме: проектування, будівництво та експлуатація ВШМ.

Сучасне залізничне сполучення неможливо уявити без високих швидкостей як основи інноваційного розвитку залізниць. На потребу часу в межах європейської програми TEMPUS IV був створений проект MieGVF для підготовки магістрів з інфраструктури й експлуатації високошвидкісних залізниць. Окрім семи вищих навчальних закладів, у проекті беруть участь Національні залізниці Франції, Російські залізниці, Укрзалізниця та Польські залізниці.

Настільки широка міжнародна участь продиктована тим, що високошвидкісний рух буде розвиватися в рамках міжнародних транспортних коридорів, тому й підготовка фахівців відбувається за єдиними стандартами. Навчання магістрів у ДНУЗТ проводиться з використанням новітніх освітніх технологій. За трьома напрямками (модулями) ДНУЗТ є провідним. У навчальному модулі «Вишукування і проектування високошвидкісних магістралей» провідна роль була відведена кафедрі «Проектування і будівництво доріг» ДНУЗТ.

Технологія проектних робіт демонструвалася 21–22 січня 2014 року на розширених зборах тринома за участі завідувача кафедри «Проектування і будівництво доріг» професора М. Б. Кургана, представника SNCF з інфраструктури Albert Le Dizes та декана ПГУПС, професора М. С. Бушуєва. Упровадження в Україні високошвидкісного руху поїздів — надзвичайно складне завдання з урахуванням того, що сьогодні відсутній відповідний рухомий склад, інфраструктура й полігон для дослідницьких випробувань.

Щоб вирішити проблему швидкості в нашій державі, перш за все, потрібні фахівці, які могли б запроектувати, побудувати та експлуатувати таку магістраль. Саме тому з вересня 2014 року в ДНУЗТ розпочалась підготовка магістрів інфраструктури та експлуатації високошвидкісного залізничного транспорту в Україні. Минув навчальний рік. Що ж представили до захисту магістри, які дипломувались по кафедрі «Проектування і будівництво доріг»? У якості випускної магістерської роботи був розроблений пілотний проект високошвидкісної магістралі від м. Києва

до м. Харкова. На основі матеріалів супутникової зйомки формувалася цифрова модель місцевості, а потім здійснювався імпорт поверхні ділянки з програми Google Earth, що відображає вид Землі із супутника, у САПР (AutoCad Covil 3D), тобто застосовувалася сучасна технологія проектування. Ділянку від м. Києва до м. Харкова розділили на шість частин — за кількістю магістрів, які захищали дипломи по кафедрі «Проектування і будівництво доріг». Кожен із них прокладав трасу високошвидкісної магістралі довжиною 70–80 км.

yagotin 12
Ki-Harkiv
ris 6

На рисунку 1 спеціальними позначками відображена траса запроектованої залізниці, яка з’єднує ст. Дарниця з населеним пунктом Яготин (показано 85 км), а на рисунку 2 наведено план траси всієї магістралі. Дослідження магістрів потребувало системного підходу до вирішення проблемних питань. Зокрема, Р. Кушнір проводив обгрунтування рівня максимальної швидкості руху та досліджував чинники, що впливають на показники ефективності інвестицій. В. Макарчук аналізувала показники плавності руху поїздів і комфорту пасажирів, добирала параметри перехідних кривих і сфери їх застосування. В. Баслик досліджувала раціональність розподілу земляних мас при спорудженні земляного полотна. Д. Бондар займався розрахунками верхньої будови колії. О. Хойц обгрунтував мінімальне значення радіуса кривих у плані. А М. Ящук досліджувала способи проектування поздовжнього профілю ВШМ. Наведений перелік робіт свідчить про те, що магістри дослідили досить широке коло питань, які обов’язково постануть при розробці реального проекту ВШМ.

За рішенням Вченої ради університету магістерські роботи пройшли апробацію, що передбачає виступи магістрів на міжнародних науковопрактичних конференціях. Якою ж була загальна оцінка магістерських робіт? За рішенням журі ХІІІ Міжнародної науково-технічної конференції «Студентська наука — залізничній інфраструктурі» I місце посіла робота магістра Р. Кушніра на тему «Дослідження техніко-економічної ефективності будівництва високошвидкісної магістралі Київ – Харків», II місце — робота магістра В. Баслик на тему «Дослідження раціонального розподілу земляних мас при спорудженні земляного полотна на ділянці високошвидкісної магістралі Київ – Харків». Високо оцінила дослідження магістрів, їх захист і відповіді на запитання екзаменаційна комісія на чолі з директором «Транспроекту» (м. Київ) А. О. Соколаном.

Залишився задоволений відповідями й член комісії, начальник колієобстежувальної станції Департаменту колії та споруд Укрзалізниці Ю. О. Макаров. Виходячи із завдань створення високошвидкісної мережі залізниць, географічного положення України, адміністративного поділу регіонів, розташування міст та економічної ситуації, фахівцями компанії «SYSTRA» (Франція), Укрзалізниці та ДНУЗТ була запропонована мережа високошвидкісних магістралей загальною протяжністю понад 3 тис. км. Попереду багато невирішених проблемних питань, наприклад, вибір концептуальної моделі організації високошвидкісного руху. Через різні чинники та причини (історичний і технічний розвиток залізниць, топографічний фактор тощо) у різних країнах світу розвиток високошвидкісного руху пасажирських поїздів відбувається своїм шляхом, у кілька етапів і, звичайно, різні концепції мають свої особливості. З деякою часткою наближення сьогодні можна виділити три основні концептуальні підходи до інфраструктури та організації високошвидкісного руху.

Японська та іспанська концепції передбачають спорудження ВШМ, колійна система якої незалежна від решти залізничної мережі країни. Французька концепція передбачає будівництво нових ВШМ, що входять до загального складу мережі, але призначених тільки для високошвидкісного рухомого складу. Італійська й німецька концепції передбачають комплексну реконструкцію залізничних напрямів, при якій здійснюється будівництво високошвидкісних ділянок і, одночасно, модернізація існуючих ліній із випрямленням головних шляхів із метою організації швидкісного та високошвидкісного руху при нормальній ширині колії 1435 мм. Наступне питання — вибір рівня максимальної швидкості й обмежувального ухилу. Слід визнати, що вибір величини максимальної швидкості руху поїздів є одним із найважливіших соціально-економічних і технічних питань спорудження та експлуатації ВШМ (рис. 3). У 70-х роках минулого століття проектні розробки виконувалися під рівень максимальної швидкості 250 км/год, у 90-х роках — під 300–350 км/год. Верхня межа швидкості встановлюється відповідно до технічних можливостей, вимог безпеки, екологічних вимог і допустимої

величини значних капіталовкладень та експлуатаційних витрат, що визначає економічні показники проекту. Сьогодні для більшості ВШМ верхня межа швидкості становить 300 км/год. Низка ВШМ, що побудовані в останні роки або перебувають у процесі будівництва, запроектовані для максимальної швидкості руху 350 км/год. До них належать Кельн – Франкфурт-на-Майні (Німеччина), Мадрид – Барселона (Іспанія), Східна ВШМ (Франція), ряд нових ВШМ у КНР. Найбільші значення маршрутної швидкості мають сьогодні високошвидкісні поїзди у Франції та Японії. У Росії, наприклад, розглядаються варіанти ВШМ великої протяжності Москва – Казань – Єкатеринбург (1532 км) і Москва – Ростов-на-Дону – Адлер (1540 км) при максимальній швидкості близько 400 км/год, що пояснюється бажанням скоротити час перебування пасажирів у дорозі до семи годин. З рівнем швидкості пов’язаний вибір такого параметра траси, як крутизна обмежуючого ухилу поздовжнього профілю. Він є одним із найважливіших під час проектування високошвидкісних магістралей, оскільки значною мірою визначає будівельні та експлуатаційні показники. Дані про вибір крутизни обмежуючого ухилу на подібних лініях за кордоном досить суперечливі (від 12 ‰ в Італії до 35–40 ‰ у Франції та Німеччині). Наступне питання, що потребує відповідного обгрунтування, — це конструкція верхньої будови колії на високошвидкісних магістралях.

На сьогодні на високошвидкісних магістралях світу використовуються дві принципово різні конструкції залізничної колії: традиційна залізнична колія на баласті й безбаластна. Безбаластні конструкції верхньої будови колії ВШМ нерідко вважають головним інноваційним рішенням останніх десятиліть у галузі будівництва залізниць. Перший тип конструкцій колії на ВШМ є традиційно переважальним у країнах Європи, а другий, спочатку широко застосований у Японії, на сьогодні використовується й у багатьох інших країнах — Німеччині, Китаї, Нідерландах та ін.

ris 7
lkioj nko2

У країнах Європи інтерес до безбаластної колії виявлявся спочатку, в основному, з точки зору його укладання в тунелях. У Японії ж усі нові високошвидкісні лінії майже повністю будувалися на жорсткій основі зі збірних плит. На основі досвіду будівництва автомобільних доріг при будівництві перших японських ВШМ були розроблені конструкції верхньої будови колії на морозостійкій основі без баластного шару, які згодом отримали назву безбаластної колії або колії на жорсткій основі. Динаміка застосування баластної й монолітної колії на ВШМ за останнє десятиліття наведена на рисунку 4.

Досвід інших країн щодо експлуатації безбаластної колії показав, що її застосування доцільне на ділянках, де більше половини колії укладено на штучних спорудах (мостах, естакадах, тунелях), щоб уникнути складних для поточного утримання переходів із баластної на безбаластну основу. Як бути на українських залізницях? Це потрібно дослідити. Безумовно, є ще багато невирішених питань, окремі з них будуть досліджуватися магістрами поточного й наступних років.

Цього року на кафедрі «Проектування і будівництво» працюють над дипломними роботами 13 магістрів. Тема комплексного пілотного проекту — «Вибір положення траси й основних параметрів ВШМ на напрямку Київ – Західний кордон України» (рис. 5). Попереду велика й кропітка наукова та проектна робота.

Упровадження високошвидкісного руху на території України разом зі швидкісними лініями Київ – Львів, Київ – Одеса, Київ – Харків, Київ – Дніпропетровськ дозволить створити єдину мережу швидкісного руху, яка буде привабливою для користувачів, що у свою чергу сприятиме збільшенню кількості транзитних пасажирів у напрямку Європа – Азія. Реалізація проекту MieGVF дозволяє готувати кваліфікованих фахівців у галузі інфраструктури та експлуатації високошвидкісного залізничного транспорту, а випускники кафедри стануть першопрохідцями в організації та створенні в Україні високошвидкісного пасажирського сполучення.

Надійшло до редакції 02.11.2015 р.

УКРАЇНСЬКІ ЗАЛІЗНИЦІ № 11–12 (29–30) 2015

Автор: М.Курган, д. т. н., професор,завідувач кафедри «Проектування і будівництво доріг», Дніпропетровский національний університет залізничного транспорту ім. ак. Лазаряна