CC BY
123
УДК 625.143
А. В. Романов, Н. Р Мухаммадиев
К ВОПРОСУ О РАЗВИТИИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ УЗБЕКИСТАН
Дата поступления: 23.11.2018 Решение о публикации: 20.03.2018
Аннотация
Цель: Сравнительный анализ и выбор оптимального варианта конструкции верхнего строения пути при организации высокоскоростного движения в Республике Узбекистан. Методы: Проанализированы факторы, влияющие на организацию высокоскоростного движения в уникальных природно-климатических и эксплуатационных условиях Республики Узбекистан. Разработаны варианты конструкции верхнего строения пути и проведен сравнительный анализ. Результаты: Приведены этапы развития высокоскоростного движения в Республике Узбекистан. Рассмотрены факторы, влияющие на организацию высокоскоростного движения поездов на линии «Ташкент-Самарканд» в уникальных природно-климатических и эксплуатационных условиях Республики Узбекистан. Разработаны варианты конструкции верхнего строения пути и проведен сравнительный анализ. Осуществлено сравнение конструкции верхнего строения пути с выбором оптимальной. Практическая значимость: Реализация представленного подхода позволяет повысить скорости движения поездов и снизить эксплуатационные расходы при организации высокоскоростного движения поездов.
Ключевые слова: Верхнее строение пути, высокоскоростная магистраль, безбалластное верхнее строение пути.
Andrey V. Romanov, Cand. Eng. Sci, associate professor; * Nyematzhon R. Mukhammadiyev, postgraduate student, [email protected] (Emperor Alexander I Petersburg State Transport University) ON THE DEVELOPMENT OF HIGH-SPEED RUNNING IN THE REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Summary
Objective: The factors influencing the organization of high-speed running in unique natural and working conditions of the Republic of Uzbekistan were analyzed. Alternative constructions of the track structure were developed and comparative analysis was carried out. To perform the comparative analysis and select an optimum alternative of the track structure when organizing high-speed running in the Republic of Uzbekistan. Methods: The study and generalization of the global HSRL construction and maintenance experience and the analysis of working conditions in the Republic of Uzbekistan. Results: The stages of high-speed running development in the Republic of Uzbekistan were presented. Factors, influencing the organization of high-speed train movement at "Tashkent-Samarkand" railway line were considered in the unique environment and working conditions of the Republic of Uzbekistan. Alternative constructions of the track structure were developed and the comparative analysis was carried out. The comparison of the track design with the selection of an optimum alternative was fulfilled. Practical importance: Implementation of the introduced approach makes it possible to improve the speeds of train movement and reduce maintenance costs in the process of high-speed train movement organization.
Keywords: Track structure, high-speed railway line, ballastless track structure.
Введение
Для успешной интеграции железных дорог Республики Узбекистан в мировой транспортный рынок требуется решить ряд важнейших задач. Среди них необходимо особо выделить развитие скоростного и высокоскоростного пассажирского движения. Это позволит поднять качество предоставляемых транспортных услуг на более высокий уровень.
В настоящее время вопросы развития скоростного и высокоскоростного движения в Республике Узбекистан являются весьма актуальными. В этой связи разработан ряд программ, направленных на повышение скоростей движения пассажирских поездов. В частности, значительное внимание развитию высокоскоростного движения уделено в «Стратегии развития железнодорожного транспорта Республики Узбекистан до 2035 года». При реализации этих программ предстоит выбрать железнодорожные линии для организации на них скоростного и высокоскоростного движения поездов.
Одним из актуальных вопросов, решаемых при организации скоростного и высокоско-
ростного движения поездов, является научное обоснование технико-экономического выбора оптимальной конструкции верхнего строения пути с учетом уникальных эксплуатационных и природно-климатических условий Республики Узбекистан.
Этапы развития высокоскоростного движения в Республике Узбекистан
В настоящее время в Республике Узбекистан идет интенсивное развитие сети высокоскоростных дорог. Железнодорожной транспортной компанией Узбекистана «Узбекистан Те-мир Йуллари» в соответствии с распоряжением кабинета министров № 615 от 17.11.2009 г. на период 2010-2035 гг. определен ряд мероприятий по организации высокоскоростного движения [1].
Реализация основных мероприятий по организации скоростного и высокоскоростного движения на железных дорогах Узбекистана предусмотрена в четыре этапа (рис. 1).
На первом этапе (2011-2015 гг.) были выполнены первоначальные работы, связан-
I [
Рис. 1. Этапы развития высокоскоростного движения в Республике Узбекистан
ные с подготовкой и внедрением высокоскоростного движения электропоезда Та^о-250 «Afrosiyob» на полигоне направления Ташкент-Самарканд.
Второй этап (2016-2020 гг.) включает в себя организацию высокоскоростного движения на участке «Ташкент-Бухара» с остановками на станциях Самарканд, Каттакурган и Навои, а также скоростного движения на пригородном направлении Ташкент-Ходжикент.
На третьем этапе (2021-2025 гг.) высокоскоростное движение будет расширено на направлении Ташкент-Карши с остановками на станциях Джизак и Самарканд.
Четвертый этап (до 2035 г) предполагает развитие скоростного движения на направлениях Ташкент-Навои-Ургенч с остановками на станциях Мискен, Зарафшан, Навои, Катта-курган, Самарканд и Джизак и на направлении Ташкент-Андижан с остановками в Ангрене, Коканде, Фергане, Андижане и Намангане.
В настоящее время в соответствии с программами реализован первый этап реализации высокоскоростного движения на линии «Ташкент-Самарканд» со скоростью движения до 250 км/ч.
Высокоскоростная магистраль (ВСМ) «Ташкент-Самарканд» имеет длину 344 км и соединяет два крупнейших города Республики Узбекистан. Она пересекает четыре области: Ташкентскую, Сырдарьинскую, Джизакскую и Самаркандскую. Линию обслуживает поезд «Ай^уоЬ», курсирующий семь дней в неделю [2-4].
Основные факторы, влияющие на организацию высокоскоростного движения поездов на линии «Ташкент-Самарканд»
Высокоскоростное движение на линии «Ташкент-Самарканд» организовано на существующей трассе. Для этого потребовалась реконструкция существующей железной дороги. Опыт Республики Узбекистан в данном случае не уникален. Например, основным концеп-
туальным подходом к организации высокоскоростного движения в Италии и Германии также является комплексная реконструкция железнодорожных направлений, при которой осуществляются строительство высокоскоростных участков, модернизация существующих линий, спрямление главных путей. В Российской Федерации также имеется богатый опыт по организации высокоскоростного движения на линии «Москва-Санкт-Петербург».
Представленный концептуальный подход имеет свои особенности. Реконструкция существующей трассы под высокоскоростное движение неизбежно влечет за собой необходимость ограничения скорости движения поездов. К факторам, влияющим на ограничение движения поездов, можно отнести:
- сложные топографические условия и большие перепады высот по протяжению трассы, например в Джизакской области отметка трассы составляет 699 м, а в Сырдарьинской -155 м;
- участки ограничения скорости движения по состоянию инфраструктуры (в том числе по железнодорожному пути и контактной сети);
- большое количество кривых участков пути различных радиусов. На рис. 2 представлена протяженность участков пути различных радиусов. Из него следует, что приблизительно 3/4 протяженности трассы проходит по кривым малых радиусов, что требует дополнительных ограничений скорости движения высокоскоростных поездов.
Установленная скорость движения высокоскоростных поездов по различным участкам трассы имеет следующие значения (рис. 3):
- в пределах Ташкента - до 170 км/ч;
- в пригороде Ташкента и Ташкентской области - до 190 км/ч;
- в Сырдарьинской области - до 180 км/ч;
- на участке между станциями Янгиер и Джизак - до 225 км/ч;
- на участке между станциями Джизак и Самарканд - от 120 до 160 км/ч.
Ко второй группе факторов, влияющих на организацию высокоскоростного движе-
■ прямых <3000м ■ >3000м ■ Наименьший радиус кривой
Рис. 2. Развернутая длина главных путей, в том числе кривых на участке «Ташкент-Самарканд»
Рис. 3. Высокоскоростная линия «Ташкент-Самарканд»
ния на линии «Ташкент-Самарканд», относятся природно-климатические условия (рис. 4).
ВСМ «Ташкент-Самарканд» пролегает по развитым сельскохозяйственным районам, расположенным на юге и юго-востоке Республики Узбекистан. Практически вдоль
всего участка проходит автомагистраль М-39 «Ташкент-Самарканд-Термез», на отрезках Сырдарья-Хаваст и Хаваст-Джизак - автотрассы М-34 и М-376 соответственно.
На территории хорошо развита гидрографическая сеть, состоящая из рек, водохранилищ, озер и ирригационной системы.
Рис. 4. Поезд Та^о-250 «Ай^уоЬ» на перегоне между станциями Булунгур- Богарное
Район железнодорожной линии ст. Таш-кент-ст. Сырдарья расположен вдоль правого берега р. Чирчик, а на перегоне ст. Новый Чиназ-ст. Мехнат пересекает р. Сырдарью.
Участок ст. Сырдарья-ст. Джизак проходит по основному массиву орошаемых земель Голодной Степи, имеющему многочисленные ирригационные каналы, коллекторы и сбросы.
Вблизи ВСМ «Ташкент-Самарканд» расположены крупные водохранилища и озера. К востоку от ст. Сырдарьинская, в непосредственной близости к ней, находится озеро Учтепа; в устье р. Заамину - Зааминское водохранилище; в 2 км на юг от ст. Джизак -Джизакское водохранилище, а в юго-западной части города протекает р. Сангзар, которая идет вдоль железной дороги до ст. Галляарал. К западу от перегона ст. Богарное-ст. Булунгур находится Караултепинское водохранилище.
Участок ст. Джизак-ст. Самарканд проходит по отрогам Туркестанского хребта Тяньшань-ского горного массива, пересекаемого многочисленными реками и ручьями. Среди них реки Булунгур, Карадарья и Заравшан.
Выбор конструкции верхнего строения пути
Первый вопрос, который требуется решить при назначении конструкции верхнего строения железнодорожного пути на ВСМ: отдать предпочтение безбалластной конструкции пути или традиционной конструкции пути на балласте.
Традиционный путь на балласте имеет неоспоримое преимущество, заключающееся в простоте выправки пути в профиле и плане. Однако, как часто бывает в технических системах, подобное преимущество служит и источником недостатков. Для пути на балласте это выражается в накоплении остаточных деформаций в процессе эксплуатации, потере надежности и появлении дополнительных рисков [5].
За последние 20 лет достигнут большой прогресс в развитии безбалластного (на плитном или сплошном бетонном основании) пути для линий магистральных железных дорог. Такие конструкции все чаще принимаются в ка-
честве базовых для верхнего строения пути в новых проектах. Это обусловлено прежде всего очередным витком роста расходов на текущее содержание балластного пути [6].
Опыт строительства и эксплуатации ВСМ за рубежом показывает, что стоимость строительства ВСМ с безбалластным верхним строением пути обходится на 30 % дороже, чем традиционной конструкции пути на балласте, однако в течение первых 20 лет эксплуатации данная разница затрат компенсируется за счет меньших эксплуатационных расходов [7-10].
Современная конструкция безбалластного верхнего строения пути состоит из рельсовых плетей, упругих промежуточных рельсовых скреплений, подрельсовых опор, несущего основания из плит или монолитного бетона, гидравлически связанного несущего слоя.
Безбалластное верхнее строение пути выполняет следующие функции:
1) обеспечивает пространственную стабильность рельсовой колеи;
2) распределяет нагрузку от подвижного состава на нижнее строение;
3) приводит к снижению генерируемых подвижным составом вибраций до приемлемого уровня.
Безбалластные конструкции пути имеют широкое распространение в мире. Различные типы таких конструкций эксплуатируются в Германии, Австрии, Японии, Китайской Народной Республике и др. В настоящее время известно более 20 видов этих конструкций, действующих в разных странах мира.
Сравнительный анализ конструкции пути представлен в ряде работ, например в [6]. Как известно, безбалластный путь имеет преимущество в части удобства монтажа и эксплуатации на мостах, эстакадах и в тоннелях, а также предпочтителен из-за низких затрат на текущее содержание. Балластный путь характеризуется низкими затратами на строительство и более универсален для различных условий эксплуатации и в части восстановления после сходов подвижного состава и катастроф, кроме того он обладает лучшими параметрами для
гашения шума и вибрации. Особо следует отметить преимущество безбалластных конструкций по устойчивости бесстыкового пути к температурному выбросу. Это играет особую роль на участках применения вихретоковых тормозов, приводящих к дополнительному нагреву рельсовых плетей [11-14].
На линии «Ташкент-Самарканд» принята конструкция верхнего строения пути на балласте. Этот выбор по сравнению с вариантами безбалластного верхнего строения пути сделан с учетом таких факторов:
- максимальной скорости движения поездов;
- необходимости совмещения эксплуатации грузовых и пассажирских поездов;
- минимизации стоимости строительства и эксплуатации в пределах жизненного цикла;
- малых размеров движения высокоскоростных поездов.
В целом в условиях эксплуатации железнодорожной линии «Ташкент-Самарканд» принята следующая конструкция верхнего строения железнодорожного пути на балласте:
- рельсы термоупрочненные типа Р65 согласно Техническим условиям;
- рельсы железнодорожные типа Р65 для скоростного совмещенного движения;
- шпалы железобетонные, имеющие эпюру 2000 шт./км, на прямых и кривых радиусом более 1250 м;
- балласт щебеночный толщиной 35 см под шпалой на гравийно-песчаной подушке слоем не менее 20 см;
- на скоростных участках до проведения усиленного капитального ремонта допускается использовать ранее уложенные рельсы типа Р-65, 1-й группы первого класса;
- все стрелочные переводы, лежащие в главных путях типа Р65, не круче марки 1/11 с гибкими остряками и крестовиной с непрерывной поверхностью катания.
Как показывает опыт железнодорожной компании «Узбекистон Темир Йуллари», данная конструкция соответствует условиям эксплуатации ВСМ «Ташкент-Самарканд»
и обеспечивает безопасность и бесперебойность движения поездов с установленными скоростями движения.
Заключение
Стратегия развития ВСМ Узбекистана до 2030 г. предусматривает повышение скорости движения высокоскоростных поездов свыше 300 км/ч. Опыт стран Европы и Азии, конкурирующих в этой области, влияет на развитие ВСМ на железных дорогах Узбекистана.
Актуальной задачей в настоящее время является разработка нормативно-технической документации на основе анализа мирового опыта в сфере проектирования, строительства и эксплуатации ВСМ в Республике Узбекистан с учетом ее уникальных природно-климатических и эксплуатационных условий.
Библиографический список
1. Овчинников А. Н. Скоростное и высокоскоростное движение на железных дорогах Узбекистана / А. Н. Овчинников, А. Ф. Расулов., З. Т. Фо-зилов // Путь. - 2012. - № 5. - С. 65-67.
2. Абдуллаев А. А. Достижения ГАЖК «Узбекистан Темир Йуллари» / А. А. Абдуллаев // ГАЖК Узбекистан Темир Йуллари : презентация. - Ташкент, 2009. - С. 32-35.
3. Концепция организации высокоскоростного движения пассажирских поездов в Узбекистане. Состав и содержание Концепции. - Ташкент : Головной проектно-изыскат. ин-т по транспорту АО «Боштранслойиха», 2009. - 86 с.
4. Безбалластный путь на бетонных основаниях // Железные дороги мира. - 2011. - № 2. -С. 68-74.
5. Савин А. В. Выбор конструкции безбалластного пути / А. В. Савин // Проблемы проектирования, строительства, диагностики и технического содержания объектов железнодорожного транспорта : материалы Всерос. науч.-практич. конференции (г. Чита, 24 октября-15 ноября 2013 г.) / отв. ред. А. П. Хоменко.- Чита : ЗабИЖТ, 2013. - С. 19-25.
6. Замуховский А. В. Перспектива полигона безбалластного пути / А. В Замуховский // Мир транспорта. - 2013. - Т. 11, № 3 (47). - С. 168-172.
7. Путь на плитном основании // Железные дороги мира. - 2006. - № 4. - С. 64-67.
8. Савин А. В. Критерии выбора конструкции безбалластного пути / А. В. Савин // Путь и путевое хозяйство. - 2014. - № 2. - С. 2-8.
9. Савин А. В. Выбор конструкции пути для высокоскоростного движения / А. В. Савин // Вестн. ВНИИЖТ. - 2014. -№ 1. - С. 55-59.
10. Савин А. В. Экспериментальное кольцо : укладка новых конструкций пути / А. В Савин // Путь и путевое хозяйство. - 2015. - № 2. - С. 12-15.
11. Савин А. В. Исследования безбалластной конструкции верхнего строения пути / А. В. Савин, А. М. Бржозовский, В. В. Третьяков, И. В. Смелян-ский, С. В. Толмачев // Вестн. ВНИИЖТ. - 2015. -№ 6. - С. 23-32.
12. Савин А. В. Безбалластный путь и его основание / А. В. Савин, П. И. Дыдышко // Железнодорожный транспорт. - 2015. - № 12. - С. 39-41.
13. Савин А. В. Сферы применения безбалластного пути / А. В. Савин, А. Д. Разуваев // Вестн. Ин-та проблем естественных монополий. Техника железных дорог. - 2016. - № 3. - С. 32-41.
14. Савин А. В. Условия применения безбалластного пути / А. В. Савин // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. - 2016. - Т. 9, № 9. - С. 76-80.
References
1. Ovchinnikov A. N., Rasulov A. F., Fozilov Z. T. Skorostnoye i vysokoskorostnoye dvyzheniye na zheleznykh dorogakh Uzbekistana [High-speed operation and high-speed running on the Railways of Uzbekistan]. Put [The Path]. Moscow, 2012, no. 5, pp. 65-67. (In Russian)
2. Abdullaev A. A. Dostizheniya GAZhK Uzbekiston Temir Jullary. Prezentatsiya [The achievements of the state joint stock railway company, O'zbekiston degi-lani]. Tashkent, 2009, pp. 32-35. (In Russian)
3. Kontseptsiya organizatsii vysokoskorostnogo dvizheniya passazhirskikh poyezdov v Uzbekistane. Sostav i soderzhaniye Kontseptsii [The concept of or-
ganizing High-Speed Traffic of Passenger Trains in Uzbekistan. The Structure and Content of the Concept]. Tashkent, Golovnoy proyektno-izyskat. institut po transporta AO "Boshtransloyikha" [Head design Institute of transport JSC Boshtransloyiha], 2009, 86 p. (In Russian)
4. Bezballastniy put na betonnykh osnovaniyakh [Ballastless railway track on concrete bases]. Zhelezniye dorogy mira [WorldRailways], 2011, no. 2, pp. 68-74. (In Russian)
5. Savin A. V. Vybor konstruktsii bezballastnogo puty [Design of ballastless track]. The problems of projecting, construction, diagnostics and technical contents from objects of railways : Coll. on All-Russian scient.-pract. conference (Chita, 24.09-15.10.2013). Chita, ZabITzhT Publ., 2013, pp. 19-25 (In Russian)
6. Zamukhovsky A. V. Perspektiva poligona bezballastnogo puty [The prospect of a ballastless track polygon]. The World of Transport, 2013, vol. 11, no. 3, pp. 168-172 (In Russian)
7. Put na plytnom osnovanii [Slab track]. Zhelezniye dorogy mira [Railways of the world], 2006, no. 4, pp. 64-67. (In Russian)
8. Savin A. V. Kriterii vybora konstruktsii bezballastnogo puty [Criteria for the selection of the design of ballastless track]. Putiputevoye khozyaistvo [Trackand track facilities], 2014, no. 2, pp. 2-8. (In Russian)
9. Savin A. V. Vybor konstruktsii puty dlya vysoko-skorostnogo dvyzheniya [The selection of track design
for high-speed running]. Vestnik VNIIZHT [VNIIZhT Bulletin], 2014, no. 1, pp. 55-59. (In Russian)
10. Savin A. V. Eksperimentalnoye koltso: ukladka novykh konstruktsiy puty [Test loop: laying of new design paths]. Put iputevoye khozyaistvo [Track and track facilities], 2015, no. 2, pp. 12-15. (In Russian)
11. Savin A. V, Brzhozovsky M.A., Tretyakov V. V, Smelyanskiy I. V. & Tolmachev S. V. Issledovaniya bezballastnoy konstruktsii verkhnego stroyeniya puty [The study of the ballastless track structure design]. Vestnik VNIIZHT [VNIIZhTBulletin], 2015, no. 6, pp. 23-32. (In Russian)
12.. Savin A. V. & Dydyshko P. I. Bezballastniy put i yego osnovaniye [Ballastless railway track and its foundation]. Zheleznodorozhniy transport [Railway transport], 2015, no. 12, pp. 39-41. (In Russian)
13. Savin A. V. & Razuvaev A. D. Sphery prime-neniya bezballastnogo puty [The scope of application of ballastless track]. Vestnik instituta problem yestestven-nykh monopoliy: Tekhnika zheleznykh dorog [Bulletin of the Institute of problems of natural monopolies: Railways Equipment], 2016, no 3, pp. 32-41. (In Russian)
14. Savin A. V. Usloviya primeneniya bezballastnogo puty [Conditions of application of ballastless track]. Vnedreniye sovremennykh konstruktsiy i peredovykh tekhnologiy v putevoye khozyaistvo [Implementation of modern designs and advanced technologies in track facilities], 2016, vol. 9, no. 9 (9), pp. 76-80. (In Russian)
РОМАНОВ Андрей Валерьевич - канд. техн. наук, доцент; *МУХАММАДИЕВ Неъматжон Рах-матович - аспирант, [email protected] (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I).
