Выбор организационно-технологических решений при реконструкции и ремонте земляного полотна железных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат технических наук Шмелев, Василий Алексеевич

• Шмелев, Василий Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шмелев, Василий Алексеевич

Введение

1 Анализ состояния дефектного и деформирующегося земляного полотна н применяемых технологий и материалов для его усиления и ремонта (на примере Октябрьской ж.д.)

1.1 Общие положения

1.2 Структура и динамика изменения дефектов и деформаций земляного полотна

1.3 Применяемые для усиления и ремонта земляного полотна технологии и материалы

1.4 Задачи исследования

2 Обоснование очерёдности выполнения работ

2.1 Общие положения. Надёжность и отказ земляного полотна

2.2 Определение потерь железной дороги

2.3 Определение «барьерных мест» и очерёдности устранения деформаций

3 Оптимизация выбора технологии работ при реконструкции и капитальном ремонте земляного полотна действующих железных дорог

3.1 Технология работ. Технологический процесс

3.2 Области эффективного применения технологических процессов

3.3 Оптимизация выбора технологии работ

4 Выбор организационно-технологических решений при ремонте земляного полотна ( На примере линии Волховстрой — Мурманск Октябрьской ж. д.)

4.1 Определение «барьерных мест» для движения поездов и очередности выполнения работ по устранению деформаций земляного полотна

4.2 Расчёт оптимизации выбора технологии работ 116 Основные выводы 121 Список использованной литературы 123 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор организационно-технологических решений при реконструкции и ремонте земляного полотна железных дорог»

В последние годы вместе с подъёмом экономики страны происходит интенсификация и рост объёмов перевозок грузов, увеличивается подвижность населения. Наряду с этим проявляются тенденции интеграции мировых транспортных систем и создание международных и трансконтинентальных транспортных коридоров. В связи с освоением новых месторождений природных ресурсов строятся и проектируются новые транспортные сети. Географическое положение России, её исторические и геополитические особенности определяют ведущую роль железнодорожного транспорта в транспортной инфраструктуре страны. С целью определения стратегического направления развития железнодорожного транспорта на перспективу была разработана и на железнодорожном съезде в октябре 2007 года принята «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» [1], в которой определены основные принципы и задачи развития железнодорожного транспорта. Признано, что: «Эффективное функционирование железнодорожного транспорта Российской Федерации - основы транспортной инфраструктуры страны - играет исключительную роль в создании условий для модернизации, перехода на инновационный путь развития и устойчивого роста национальной экономики, способствует созданию условий для обеспечения лидерства России в изменяющейся мировой экономической системе.

От состояния и качества работы железнодорожного транспорта зависят не только перспективы дальнейшего социально-экономического развития, но также возможности государства эффективно выполнять такие важнейшие функции, как защита национального суверенитета и безопасности страны, укрепление единства пространства, обеспечение потребности граждан в перевозках, создание условий для выравнивания социально-экономического развития регионов, повышения ресурсной независимости и глобальной конкурентоспособности России».

Путь — основа железных дорог, на его долю приходится более 50% стоимости основных фондов железных дорог. Именно от состояния и надежности конструкций железнодорожного пути во многом зависит ритмичность работы железнодорожного транспорта. Обеспечение бесперебойного и безопасного движения поездов в условиях происходящего в последние годы роста объёма перевозок и скоростей движения предъявляет повышенные требования к надежности конструкций железнодорожного пути.

В свою очередь земляное полотно является основой стабильности железнодорожного пути и поэтому обеспечение его надежности является первостепенной и актуальной задачей. В настоящее время протяженность дефектного и деформирующегося земляного полотна составляет около 5,5 тыс. км или 6,4% от эксплуатационной длины сети железных дорог России. Это приводит к увеличению расходов на содержание пути, снижает уровень безопасности движения поездов, а также вызывает существенные материальные затраты на восстановительные работы и потери от перерывов в движении поездов. По статистическим данным железных дорог [2] из-за внезапных деформаций на сети за последнее десятилетие было в среднем по 16 перерывов в движении поездов в год, вызванных сплывами откосов, оползневыми деформациями, размывами, внезапными просадками, скально-обвальными явлениями, селевыми потоками. Для устранения негативных последствий связанных с наличием дефектов pi деформаций земляного полотна, а также в целях предупреждения появления новых участков имеющих дефекты и деформации ежегодно на ремонт и усиление земляного полотна выделяются значительные денежные средства и направляются людские и материальные ресурсы.

В последние десятилетия мало уделялось внимания усилению потенциально-опасных участков земляного полотна. При ремонтах пути не выполнялись регламентные работы по земляному полотну. Многие участки не соответствуют современным нормам СТНЦ [3]. Это явилось одной из причин изменения Технических условий на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути [4] и введения понятия реконструкции вместо усиленных капитальных ремонтов.

Интенсификация перевозочного процесса создаёт условия, при которых любое ограничение скорости движения поездов отрицательно сказывается на всём перевозочном процессе, особенно затрагивая те участки, на которых исчерпан резерв пропускной и провозной способности. Предоставление «окон» для ремонта земляного полотна на таких участках весьма проблематично, т.к. приводит к необходимости отмены графиковых поездов или отклонения вагонопотока. В то же время 5 деформации земляного полотна вызывают ограничение скорости движения поездов на длительный период и для их устранения требуется значительно больше «окон» чем для устранения деформаций верхнего строения пути. В связи с этим потери в эксплуатационной работе железных дорог из-за наличия деформаций земляного полотна, как правило, очень велики.

Анализ планирования, организации и выполнения работ по ремонту и усилению земляного полотна, выполненный по материалам Октябрьской железной до-1 < роги, на базе которой проведено исследование, показывает, что, как правило, не делается структурный анализ дефектного и деформирующегося земляного полотна, не учитывается динамика его изменения и соотношение с объёмами выполненных работ. Выбор участков работ по ремонту и усилению земляного полотна мало увязывается с перспективами изменения грузонапряженности на различных участках дороги. Кроме этого отсутствует методика выбора оптимальной очередности выполнения работ по ремонту и усилению земляного полотна, а также выявления и устранения так называемых «барьерных мест» препятствующих движению поездов. При выборе технологии работ по ремонту и усилению земляного полотна недостаточно учитываются возможности применения комплексов современных машин и механизмов, а также материалов, позволяющих создавать конструкции, обладающие совершенно новыми свойствами. Аналогичная ситуация характерна и для всей сети железных дорог России.

Все эти недостатки приводят к тому, что выделяемые на ремонт денежные средства расходуются не всегда эффективно и без учета необходимости минимизации эксплуатационных потерь. Нет программы по ликвидации «барьерных мест» для движения поездов. Из-за отсутствия соответствующих методик невозможно определить, какая технология работ наиболее целесообразна для данного участка при имеющихся параметрах грузового и пассажирского движения, а также при наличии или отсутствии подъездных автодорог, при различной длине участка работ и других факторах, определяющих стоимость и продолжительность работ.

В связи с этим целью настоящей работы является разработка теоретических основ и практических методик оптимизации выбора организационнотехнологических решений при реконструкции и ремонте земляного полотна железных дорог.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи:

- разработка основных критериев определения «барьерных мест» по состоянию земляного полотна для движения поездов;

- разработка системы ранжирования деформирующихся и потенциально неt » устойчивых мест земляного полотна по величине эксплуатационных потерь с учётом показателей опасности объектов;

- разработка методики определения областей эффективного применения технологических процессов;

- разработка структуры и примерного состава баз данных основных конструк-тивно-технологнческих решений и материалов, а также организационных решений;

- разработка методики выбора оптимального организационно-конструктивно-технологического решения при реконструкции и ремонте земляного полотна железных дорог;

- выполнение проверки правомерности основных положений разработанных методик на конкретных материалах Октябрьской железной дороги.

Диссертационная работа рассматривает структуру и динамику изменения деформаций земляного полотна, а также технологию выполнения противодеформа-ционных работ в типовых условиях, характерных для средней полосы России на примере Октябрьской ж. д. Проверка правомерности основных положений методик проведена для линии Волховстрой - Мурманск. Полученные результаты применимы для других дорог, в т. ч. расположенных в иных климатических зонах при условии изменения соответствующих параметров.

Решение поставленных в работе задач выполнялось с применением методов математической статистики, теории надёжности технических систем и теории принятия решений.

Научная новизна работы заключается в разработке метода выбора организационно-технологических решений для реконструкции и ремонта земляного полотна железных дорог в современных условиях эксплуатации.

Практическая значимость работы состоит в разработке комплексной методики выбора организационно-технологических решений для реконструкции и ремонта земляного полотна железных дорог, позволяющей оценить влияние потенциальной опасности деформаций земляного полотна на показатели перевозочного i • процесса и свести к минимуму потери при выполнении работ. Общая структура исследования представлена на рисунке 1.

Рис. 1 Структура исследования

Заключение диссертации по теме «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог», Шмелев, Василий Алексеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Наличие дефектов и деформаций земляного полотна снижает эффективность работы железных дорог, вызывая уменьшение скорости движения поездов, увеличение затрат топлива, времени хода поездов, а в отдельных случаях создаёт угрозу безопасности движения поездов. Их ликвидация требует значительных людских, материальных и финансовых затрат. В связи с этим ликвидация дефекt тов и деформаций земляного полотна — проблема ответственная и актуальная.

Сложность её заключается в том, что количество участков земляного полотна с дефектами и деформациями в пределах дороги исчисляется сотнями, а их протяженность десятками километров. В течение короткого времени все эти дефекты и деформации ликвидировать невозможно. Кроме этого, под воздействием природных, временных и техногенных факторов постоянно появляются новые деформации и дефекты. Вследствие этого возникает вопрос о необходимости целенаправленного планирования работ по устранению дефектов и деформаций земляного полотна.

Проведённый анализ состояния земляного полотна и выполненных работ на Октябрьской ж.д. выявил существенные недостатки в проведении мониторинга, учёта и планирования работ по ликвидации деформаций земляного полотна и в первую очередь наиболее опасных, которые могут привести к полным или частичным отказам земляного полотна. Примером является повышенная деформа-тивность и недостаточный объём выполняемых работ на линии Волховстрой — Мурманск.

2. Основным направлением реализации программ по реконструкции и ремонту земляного полотна должно быть выявление и ликвидация «барьерных мест» по состоянию земляного полотна, что позволит в кратчайшие сроки устранить наиболее опасные участки, вызывающие в то же время наибольшие потери в эксплуатационной работе и, одновременно, повысить пропускную способность системы.

3. В диссертационной работе выполнена разработка теоретических основ и практического метода выбора организационно-конструктивно-технологических решений для усиления и ремонта земляного полотна железных дорог в современных условиях эксплуатации.

Для достижения цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка основных критериев и порядка определения мест, «барьерных» для движения поездов по состоянию земляного полотна и по условиям производства работ;,

- разработка алгоритма определения очередности выполнения работ по ремонту и усилению земляного полотна;

- разработка базы данных конструктивно-технологических решений и материалов,

- разработка базы данных организационных решений;

- разработка алгоритма оптимизации выбора технологии работ;

- разработка комплексной системы организации работ.

Разработаны методики:

- планирования очередности выполнения работ при реконструкции и капитальном ремонте земляного полотна;

- оптимизации выбора организационно-конструктивно-технологических решений для усиления и ремонта земляного полотна железных дорог.

4. Выбор оптимальных ОКТР основан на поэтапной процедуре отбора параметров и сравнению конкурентоспособных ОКТР по критерию ЧДД, с учётом дополнительных параметров мониторинга, ограничений по количеству и продолжительности «окон» для производства работ, скорости движения поездов, срокам работ и лимитам финансирования.

4. Выполненная в работе проверка на конкретных материалах Октябрьской железной дороги подтвердила правомерность основных положений разработанных методик. Оценка экономической эффективности планируемых мероприятий только на линии Волховстрой — Мурманск позволила бы получить за год дополнительный доход в 24,1 млн. руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шмелев, Василий Алексеевич, 2008 год

1. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. Принята на железнодорожном съезде 24-26 октября 2007 года.

2. Ашпиз Е.С. «О программе усиления и реконструкции земляного полотна» Путь и путевое хозяйство № 4 2008 г. с. 25-27.

3. СТН Ц-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. М. МПС. 1995 г. 86 с.t

4. Шахунянц Г.М. «Железнодорожный путь». М. Транспорт. 1987 г. 479 с.

5. Виноградов В.В., Яковлева Т.Г., Фроловский Ю.К. «Габионные сооружения». Путь и путевое хозяйство. № 8 1998 г. с. 10 14.

6. Коншин Г.Г. Вибросейсмическая диагностика эксплуатируемого земляного полотна. ВНИИЖТ. М. Транспорт. 1994 г. 216 с.

7. Ашпиз Е.С. «Мониторинг эксплуатируемого земляного полотна. Теоретические основы и практические решения». М. МИИТ. 2002 г. 48 с.

8. Ашпиз Е.С. «Опыт применения геосинтетических материалов при усилении и реконструкции железных дорог». МПС РФ, ПГУПС, ОЖД, Ленгипротранс. Материалы 2-ой международной научно-технической конференции. 17-18 января 2002 г. СПБ. 2002 г. с. 7-14.

9. Грицык В.И. «Возможные деформации земляного полотна». Альбом. М. Маршрут. 2003 г. 63 л.

10. Грицык В.И. «Расчеты земляного полотна железных дорог». М. 1998 г. 520 с.

11. Калганов В.Ф., Ковалев И.В. «Стабилизация земляного полотна армогрун-товыми конструкциями». МПС. ПГУПС. СПБ. 1996 г. 78 с.

12. Прокудин И.В. «Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку». Автореферат. М. 1983 г. 41 с.

13. Переселенков Г.С.«Железные дороги в таежно-болотистой местности». М. Транспорт. 1982 г. 288 с.

14. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог./ под редакцией А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова. М.: «Транспорт» 1978 г. 766 с.

15. Гольдштейн М.Н., Царьков А.А., Черкасов И.И. «Механика грунтов, основания и фундаменты». М. Транспорт. 1981 г. 320 с.

16. Луцкий С.Я., Адашев И.С. «Развитие и эффективность механизации транспортного строительства». М. Транспорт. 1988 г. 248 с.

17. Луцкий С.Я., Пономарев А.В. «Интенсивная технология сооружения земляного полотна на слабых основаниях». «ВИНИТИ: Транспорт, наука, техника, управление» № 2. 1999 г. с. 16-22.

18. Луцкий С.Я., Пономарев А.В., Аль-Зрир Я. «Управление технологическими процессами при реконструкции земляного полотна». Труды МИИТ. 1998 г. Вып. 914. С. 20-24.

19. Басин Е.В., Луцкий С.Я., Тайц В.Г. «Организация строительства железнодорожного пути в сложных природных условиях». М. Транспорт. 1992 г. 288 с.

20. Басин Е.В. Модульная структура строительного производства при строительстве и реконструкции железных дорог. М. ГУП ЦПП 1997г. 47с.

21. Жинкин Г.Н. «Сооружение земляного полотна железных и притрассовых автомобильных дорог в болотистой местности». СПБ. ПГУПС. 2001 г. 109 с.

22. Жинкин Г.Н. «Экономико-математические методы и модели в железнодорожном строительстве». М. Транспорт. 1979 г. 256 с.

23. Жинкин Г.Н., Бабич В.В. «Применение математических методов в планировании железнодорожного строительства». М. Транспорт. 1973 г. 168 с.

24. Жинкин Г.Н., Грачев И.А. «Сооружение земляного полотна железных и притрассовых автомобильных дорог в болотистой местности». Учебное пособие. СПБ, ЛИИЖТ. 2001 г. 109 с.

25. Першин С.П. «Железнодорожное строительство. Технология и механизация». М. Транспорт. 1991 г. 399 с.

26. Спиридонов Э.С., Луцкий С .Я., Пономарев А.В. Особенности сооружения земляного полотна с применением интенсивных технологий. Труды МИИТ. 1999 г. вып. 925. С. 58-60.

27. Спиридонов Э.С., Призмазонов A.M., Акуратов А.Ф., Шепитько Т.В. Технология железнодорожного строительства. М. Желдориздат. 2002 г. 631 с.

28. Klaus Lieberenz, Dimiter Alexiew, Holder Pohlmann. Bau eines Bahndammes mit geokunst stoffbewekrter Basis und Boschung El-Eisenbahingenieur (52) 4/2001. Стр. 70-75.

29. Hermann Hubal. Geotextilien im Eisenbahnbau. Einsatz bereiche, Erfahruhgen und Entwicklungen. El-Eisenbahingenieur (51)4/2000. Стр. 19-23.

30. Ernst Reuter, Hans Horstmann. Beispielhafte Anweudungen von Geogittem im Tufbau. El-Eisenbahingenieur (51) 4/2000. Стр. 24-29.

31. H. Zanzinger. «Геосинтетические материалы в конструкции пути». Железные дороги мира. 2002 г. № 6. С. 63-65.

32. Рейфель С.И. «Научные основы комплексного планирования противопу-чинных мероприятий в путевом подразделении». Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. МИИТ. М. 1988 г. 182 с.

33. Шульга В.Я.«Экономика путевого хозяйства». М. «Транспорт». 1988 г. 303 с.

34. Экономика железнодорожного строительства и путевого хозяйства. Под редакцией Волкова Б.А. и Шульги В .Я. М. Маршрут. 2003 г. 632 с.

35. Экономика железнодорожного транспорта. Под ред. Н.П. Терешиной, Б.М. Лапидуса, М.Ф. Трихункова. М. УМК МПС России. 2001 г. 600 с.

36. Жуков JI.M. «Финансово-экономический анализ при оценке эффективности инвестиций». М.: «Экономика строительства» 2004 г. № 4. с. 19-31.

37. Методика технико-экономической обоснованности затрат на диагностику и усиление земляного полотна. МПС. ВНИИЖТ. М. 1996 г. 32 с.

38. Шмелев В.А., Свинцов Е.С. Армогрунтовые конструкции на Октябрьской железной дороге. М.: «Путь и путевое хозяйство» 2004 г., № 3. — с. 32-33.

39. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог, /под ред. А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова/. М.: Транспорт 1978 г. 766 с.

40. Технологический регламент диагностики и режимных наблюдений объектов земляного полотна для постоянной эксплуатации. ОАО «РЖД», МИИТ. М. НИИТКД. 2007 г. 92 с.

41. Стандартные проектные решения и технологии усиления земляного полотна при подготовке полигонов сети для внедрения скоростного движения пассажирских поездов. Выпуск 1. МПС РФ. М. 1997 г. 172 с.

42. Стандартные проектные решения и технологии по переустройству инженерных сооружений при подготовке железных дорог к введению скоростного движения пассажирских поездов. Выпуск 3. МПС РФ. М. 1999 г. 78 с.

43. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. МПС РФ. М. Транспорт. 2000г. 96с.

44. Технологический процесс усиленного капитального ремонта звеньевого пути с заменой балласта с применением ЩОМ-6 (СЧУ-800, АХМ) на закрытом перегоне ПТКБ ЦП. М. 2006 г. 21 с.

45. Технологический процесс усиленного капитального ремонта бесстыкового пути с заменой балласта с применением землеройной техники на закрытом перегоне. ПТКБ ЦП. М. 2007 г. 18 с.

46. Технологический процесс усиленного капитального ремонта бесстыкового пути с очисткой щебёночного балласта в 8-ми часовое «окно» с применением машины ЩОМ-1200 (без укладки разделительного слоя). ПТКБ ЦП. М. 2005 г. 24с.

47. Технологическая схема замены элементов верхнего строения пути при усиленном среднем (среднем) ремонте пути бесстыкового пути со скреплением АРС. ПТКБ ЦП. М. 2007 г. 11 с.

48. Шмелев В.А., Бобровская Т.Ю. Ротор СЗП под контролем электроники. — М.: «Путь и путевое хозяйство» 2001., № 1. — с. 14-15.

49. Шмелев В.А. Алексеев В.А. Современные технологии устройства водоотводных сооружений на линии Санкт-Петербург Москва. Материалы научно-практической конференции 18-19 марта 1999г. - СПБ.: ПГУПС, Октябрьская железная дорога. - 1999. - с. 116-118.

50. Ткаченко С.С., Чернов К.Ю. и др. «Железнодорожная армированная насыпь с вертикальным откосом». «Транспортное строительство» № 8. 2002 г. с. 810.

51. Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации. МПС РФ. М. 2001г. 106с.

52. Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. «Толковый словарь русского языка». М. РАН. 2003 г. 944 с.

53. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015г. («Белая книга» ОАО «РЖД») 2007г.

54. Организация движения на железнодорожном транспорте. Под общей ред. Кочнева Ф.П. М. «Транспорт» 1979г. 568с.

55. Инструкция по расчёту наличной пропускной способности железных дорог. Утв. МПС СССР 24.04.1989г. М. «Транспорт» 1991г. 304с.

56. Правила тяговых расчётов для поездной работы. М. «Транспорт» 1969г. 320с.

57. Экономические изыскания и основы проектирования железных дорог. Под ред. проф. Б.А. Волкова. М. «Маршрут» 2005г. 408с.

58. Железнодорожное строительство. Технология и механизация. Под ред. проф. С.П. Першина. М. Транспорт. 1991г. 399с.

59. Отраслевой сборник сметных цен на перевозки грузов для строительства. ОССП-2001-1. М. МПС РФ. 2003 г.

60. Основные прогрессивные показатели строительных решений для оценки технического уровня разрабатываемых проектов ремонта земляного полотна. Ги-протранспуть. М. 1990г.

61. Волков Б.А. Абдрахманов И.С. «О применении укрупнённых показателей сметной стоимости в транспортном строительстве». «Транспортное строительство» №3. 2007г. с.26-27.