Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Технико-экономический анализ отечественного и зарубежного опыта применения железобетонных конструкций подрельсового основания 14
1.1 Технико-экономический анализ развития подрельсового основания 14
1.2 Технико-экономический анализ характеристик конструкций железобетонного подрельсового основания на балласте 23
1.3 Экономические преимущества и недостатки безбалластной конструкции пути 36
Выводы по первой главе 54
Глава 2. Анализ основных методов оценки экономической эффективности применения элементов верхнего строения пути ... 56
2.1 Оценка экономической эффективности инвестиций в транспортном строительстве. Общие сведения 56
2.2 Общие положения современной методики оценки эффективности инвестиционных проектов 67
2.3 Оценка экономической эффективности эксплуатации элементов верхнего строения пути 2.3.1 Оценка экономической эффективности эксплуатации элементов верхнего строения пути в условиях плановой экономики 76
2.3.2 Оценка экономической эффективности эксплуатации элементов верхнего строения пути в условиях рыночной экономики 84
2.4 Анализ преимуществ и недостатков методик по оценке экономической эффективности элементов верхнего строения пути 124
Глава 3. Разработка предложений по совершенствованию методики оценки экономической эффективности реализации проекта строительства железнодорожной магистрали с применением безбалластной конструкции пути 129
3.1 Методологический подход к оценке экономической эффективности строительства и реконструкции безбалластной конструкции пути 129
3.2 Оценка экономической эффективности применения безбалластной конструкции верхнего строения пути 136
3.3 Расчет индекса инновационности безбалластной конструкции пути 157
3.4 Определение терраэффсктивиости применения безбалластной конструкции пути на эстакаде 162
3.5 Обобщение результатов расчетов 165
Выводы по третьей главе 167
Заключение 169
Список используемой литературы
- Технико-экономический анализ характеристик конструкций железобетонного подрельсового основания на балласте
- Экономические преимущества и недостатки безбалластной конструкции пути
- Оценка экономической эффективности эксплуатации элементов верхнего строения пути
- Оценка экономической эффективности применения безбалластной конструкции верхнего строения пути
Введение к работе
Актуальность темы исследования. На протяжении длительного периода времени происходит совершенствование конструкции верхнего строения пути железных дорог. Верхнее строение, состоящее из балластного слоя, подрельсового основания, рельсовых скрепления и рельсов – устоявшаяся конструкция, имеющая длительный опыт эксплуатации. Тем не менее, различные элементы этой системы в настоящее время продолжают совершенствоваться. С середины ХХ века начинается переход с деревянного на железобетонное основание, вместо необработанных рельсов начинают использоваться термоупрочненные и объемнозакаленные, скрепление эволюционирует от костыльного к болтовому и клеммному, а с начала ХХI века основным типом становится скрепление с упругой клеммой. Балластный слой, при этом, наименее прочный и видоизменяемый элемент верхнего строения пути. Безусловно, прочностные характеристики балластного слоя продолжают совершенствоваться, и достигается это путем дополнительных мероприятий, к примеру, омоноличиванием балластной призмы, однако сама концепция балластного слоя остается неизменной, как и много лет назад.
С учетом возрастающих скоростей движения и повышения требований безопасности на железных дорогах, основной задачей становится максимальная стабилизация всей железнодорожной инфраструктуры, в том числе путевой. Следует отметить, что традиционная конструкция пути теряет свою «конкурентоспособность» при значительном повышении скорости движения. Об этом свидетельствует как отечественный так и зарубежный опыт. Итогом многолетних поисков, экспериментов и исследований стало появление и внедрение альтернативной путевой системы – безбалластной конструкции пути.
Массовые испытания и применение плитного (блочного) и безбалластного пути происходит в начале 70-годов ХХ века. В СССР, Германии, Великобритании, Японии и ряде других стран приходят ко мнению, что существующая конструкция пути не обладает достаточными характеристиками для пропуска с высокими скоростями движения, а также, что заменив балластную призму монолитной железобетонной плитой, возможно максимально сократить затраты на ремонты пути и его текущее
содержание. С экономической точки зрения минимизировать затраты связанные с эксплуатацией.
Эксплуатационная длина пути с использованием безбалластной конструкции пути увеличивается с каждым годом. Об этом свидетельствует появление в Европе и Азии все новых железнодорожных магистралей ориентированных на высокоскоростное движение. Также безбалластную конструкцию пути отличает продолжительный период рассмотрения во времени, обусловленный увеличением (при определенных условиях практически в 2 раза) по сравнению с традиционной конструкцией пути, сроком службы. Тем не менее, довольно большой процент скоростных и высокоскоростных железнодорожных магистралей сооружены с применением традиционной конструкции пути на балласте.
С точки зрения экономики транспортного строительства, концепция безбалластного пути не является новшеством (конструкция применяется на мостах и в тоннелях), но с точки зрения экономической оценки применения безбалластного пути на земляном полотне или эстакаде (с целью полной замены традиционного балластного слоя) является безусловно инновацией в отечественной отрасли транспортного строительства.
Инвестиции в сооружение верхнего и нижнего строений пути являются основными затратами в концепции инфраструктуры транспортного строительства железных дорог. Значимая доля капитальных вложений и эксплуатационных затрат связана с мероприятиями по сооружению, реконструкции, ремонту и текущему содержанию путевой инфраструктуры.
Так как безбалластный путь во многом отличается от традиционной конструкции пути на балласте, соответственно и существующие методики оценки экономической эффективности не могут быть применены для оценки безбалластной конструкции пути. Отличительными особенностями при применении данных конструкций будут являться: технология и темп укладки, периодичность и виды ремонтных работ и текущего содержания, необходимые трудозатраты, применяемые материалы, срок службы, риски возникающие как на стадии строительства, так и во время эксплуатации, эксплуатационные скорости, вид движения по магистрали.
Вышеперечисленное свидетельствует об актуальности проблематики данного диссертационного исследования, посвященного изучению
возможностей и путей совершенствования методики оценки экономической эффективности безбалластной конструкции пути и возможности интеграции методический предложений в единую систему по оценки эффективности путевой инфраструктуры в концепции транспортного строительства.
Степень научной разработанности проблемы. Фундаментальные исследования по оценке экономической эффективности инвестиционных проектов, в частности, оценка применения различных вариантов конструкций верхнего строения пути, наиболее полно и последовательно освещены в трудах таких отечественных ученых и специалистов в области экономики транспортного строительства, как: В.Я. Шульга, Б.А. Волков, М.В. Кокин, В.М. Ермаков, Н.И. Карпущенко и др.
Значительный вклад в конструирование, изучение работы и совершенствование железобетонных подрельсовых оснований, был внесен известными учеными Г.М. Шахунянцем, М.Ф. Вериго, А.Ф. Золотарским, М.А. Фришманом, В.Г. Альбрехтом, В.Я. Шульгой, И.В. Амеличевым, В.В. Серебренниковым, С.П. Першиным, Ю.Д. Волошко, С.В. Шестоперовым, С.П. Мчедловым-Петросяном, В.М. Ермаковым, А.В. Савиным и многими другими.
Вопросы взаимодействия железнодорожного транспорта со строительной и иными смежными отраслями исследовали в своих трудах В.Г. Галабурда, Б.М. Лапидус, Д.А. Мачерет, Л.П. Левицкая, Ф.С. Пехтерев, Н.П. Терешина, Л.В. Шкурина, Ю.А. Быков, В.А. Подсорин, П.Е. Цыпин и др.
Однако комплексный подход к наиболее рациональному выбору конструкции верхнего строения пути с точки зрения экономической эффективности в рамках реализации строительно-инвестиционных проектов, а так же с учетом постоянно растущих требований в железнодорожном сообщении, требует дальнейшей проработки вопроса и учета отличительных особенностей при строительстве железнодорожной магистрали с применением безбалластной конструкции пути. Необходим анализ существующих методик и интеграция наиболее совершенных решений в единую методику. Данные положения являются фактором, определяющим актуальность и выбор темы диссертационного исследования.
Цели и задачи диссертационного исследования. Целью
диссертационного исследования является оптимизация существующих
методик по оценке экономической эффективности инвестиционно-строительных проектов в транспортном строительстве для оценки эффективности применения безбалластной конструкции пути.
Для достижения указанной цели в диссертационном исследовании поставлены и решены следующие задачи:
проведен комплексный технико-экономический анализ отечественного и зарубежного опыта по созданию, становлению и использованию в пути различных типов железобетонный подрельсового основания, в т. ч. безбалластной конструкции пути;
исследованы основные методики и методологические подходы и рекомендации по оценке экономической эффективности применения различных элементов верхнего строения пути;
выявлены основные преимущества и недостатки существующих методик, а также оценена их потенциальная совместимость при расчете экономической эффективности применения безбалластной конструкции пути;
выявлен экономический эффект от использования безбалластного пути по сравнению с традиционной конструкцией пути в сфере эксплуатации;
обоснована инновационность применения безбалластной конструкции пути;
проанализирована связь сооружения безбалластной конструкции пути на эстакаде с новой экономической категорией - терраэффективностью транспортной системы.
Объект исследования. Объектом диссертационного исследования являются транспортные и строительные компании, осуществляющие деятельность в области применения эффективных конструкций элементов транспортной инфраструктуры.
Предмет исследования. Предметом диссертационного исследования являются методы экономической оценки эффективности выбора варианта конструкции верхнего строения пути.
Соответствие темы диссертации требованиям Паспорта специальностей ВАК. Диссертационная работа и научные результаты проведенного исследования, выносимые на защиту, соответствуют следующим пунктам паспорта научной специальности 08.00.05 - Экономика
и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями и комплексами – транспорт, строительство): 1.4.84. Оценка экономической эффективности нового транспортного строительства, технического перевооружения и модернизации путей сообщения; 1.3.55. Анализ и оценка эффективности инвестиций в повышение технологического уровня, механизации и автоматизации строительного производства; обеспечение конкурентоспособности строительной продукции и предприятий строительного комплекса; 1.3.77. Теоретические, методологические и методические основы определения эффективности инвестиционных проектов в строительстве.
Теоретическая и методологическая основа исследования. В процессе выполнения диссертационного исследования были использованы труды отечественных и зарубежных ученых и специалистов в области транспортного строительства (инфраструктурного) и оценки экономической эффективности инвестиционно-строительных проектов. В качестве исследовательского инструментария использованы: метод технико-экономических расчетов, экономический и инвестиционный анализ, статистический анализ, сравнение и обобщение, историко-ретроспективный анализ, анализ информативно-аналитических материалов, касающихся поставленных в диссертационном исследовании задач, а также использование табличных и графических приемов исследования.
Информационно-эмпирическая база исследования сформирована на основе официальных данных о производственно-экономической и инвестиционной деятельности ОАО «РЖД», АО «ВНИИЖТ» и ОАО «Скоростные магистрали», материалах исследований отечественных и зарубежных ученых, научно-практических конференций и семинаров, периодической печати и сети Интернет.
Рабочая гипотеза исследования состоит в предположении, что внедрение безбалластной конструкции пути при строительстве железнодорожных магистралей, особенно с повышенными требованиями к скорости движения, позволит значительно уменьшить затраты в сфере эксплуатации пути, т.е. на промежуточные ремонты и текущее содержание. Также, предполагается, что применение безбалластного пути на эстакаде является терраэффективным вариантом нового строительства, к тому же
позволит сохранить пространственную доступность на территории строительства. Кроме того, выдвигается предположение, что методика оценки экономической эффективности применения безбалластной конструкции пути, из-за ряда особенностей данной путевой системы, будет отличаться от методики оценки сооружения с применением традиционной конструкции пути.
Основные положения диссертационного исследования, полученные соискателем и выносимые на защиту:
-
На основании технико-экономического анализа исторического опыта и исследований отечественных и зарубежных ученых, определены тенденции развития безбалластной конструкции пути, и перспективы ее экономически оправданного применения при строительстве железных дорог.
-
Выявлены основные экономические преимущества применения безбалластной конструкции пути по сравнению с традиционной и сформулирован вывод о необходимости более детального рассмотрения данной конструкции пути с точки зрения экономической эффективности ее применения.
-
На основе анализа методик по оценке экономической эффективности инвестиционных проектов, в том числе непосредственно относящихся к транспортному строительству, выявлены их основные преимущества и недостатки и учтены при разработке предложений по совершенствованию методики оценки экономической эффективности реализации проекта строительства железнодорожной магистрали с применением безбалластной конструкции пути.
-
Усовершенствован методический подход к оценке экономической эффективности реализации проекта с применением безбалластной конструкции пути, с использованием статического метода оценки экономической эффективности и метода дисконтирования денежных потоков с применением различных значений нормы дисконта, расчета экономического эффекта малообслуживаемости безбалластной конструкции, с учетом терраэффективности инфраструктурного решения и расчета индекса инновационности конструкции.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в разработке предложений по совершенствованию методики оценки
экономической эффективности реализации проекта строительства железнодорожной магистрали с применением безбалластной конструкции пути. В диссертационной работе получены следующие основные результаты, содержащие элементы научной новизны:
-
проанализирован с экономической точки зрения отечественный и зарубежный опыт использования железобетонного подрельсового основания, а также причины появления и распространения безбалластной конструкции пути на современном этапе транспортного строительства;
-
выявлены преимущества и недостатки методик, непосредственно относящихся к транспортному строительству, по оценке экономической эффективности применения различных элементов верхнего строения пути, как в условиях плановой, так и рыночной экономики;
-
определены и экономические обоснованы перспективы развития и применения безбалластной конструкции пути при строительстве железнодорожных магистралей и оценена инновационность данной конструкции пути, а также ее малообслуживаемость в процессе эксплуатации (эффект в сфере эксплуатации);
-
произведена оценка степени влияния нормы дисконтирования на эффективность реализации долгосрочных инфраструктурных проектов;
-
экономически обоснованы основные сферы применения безбалластного пути в зависимости от типа организации движения;
-
оценен экономический эффект, в рамках терраэффективности транспортной инфраструктуры, в частности, при применении безбалластной конструкции пути на эстакаде.
Обоснование и достоверность результатов диссертационного исследования обеспечены использованием официальных статистических данных о производственной и инвестиционной деятельности отраслевых компаний ОАО «РЖД», АО «ВНИИЖТ» и ОАО «Скоростные магистрали», официальных нормативных документов, используемых при проектировании и оценке эффективности объектов транспортной инфраструктуры, данных, опубликованных в рецензируемых отечественных и зарубежных изданиях, а также использованием фундаментальных положений рыночной экономики и экономики строительства, изложенных в научных трудах отечественных и зарубежных ученых.
Расчеты в ходе диссертационного исследования выполнены с использованием инструментов программы Microsoft Office Excel.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в отличие от существующих методик по оценке экономической эффективности применяемых инфраструктурных решений в транспортном строительстве, исследованы и учтены особенности при использовании безбалластной конструкции пути для сооружения железнодорожных магистралей. Данное положение привело к разработке методического инструментария, который включает оценку экономической эффективности применения безбалластной конструкции пути и ряд дополнительных показателей.
Практическая значимость исследования. Разработанные в настоящем диссертационном исследовании предложения по совершенствованию методики оценки экономической эффективности реализации проекта строительства железнодорожной магистрали с применением безбалластной конструкции пути могут быть использованы в практической деятельности прямых или косвенных участников инвестиционно-строительных проектов в транспортном и инфраструктурном секторах экономики, в частности в проектах по реализации строительства высокоскоростных магистралей.
Реализация и апробация диссертационного исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов» (Москва, 2014 и 2015 гг.), научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современное состояние и перспективы развития транспортной системы России» (Иркутск, 2015 г.); заседаниях кафедры «Экономика строительного бизнеса и управление собственностью» МГУПС (МИИТ) Императора Николая II.
Результаты теоретических исследований внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО МГУПС (МИИТ) Императора Николая II при преподавании дисциплин «Экономика путевого хозяйства», «Экономика отрасли», «Управление проектами в транспортном строительстве», «Экономика капитального строительства», «Общий технико-экономический курс железных дорог».
Публикации. Основные результаты и положения исследований, проведенных в диссертационной работе, опубликованы в 11 научных статьях,
объемом 3,9 печатных листа (авторский вклад 3,1 п. л.), в том числе 4 статьи объемом 2,4 печатных листа в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией России (авторский вклад 1,7 п. л.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основной текст изложен на 182 машинописных страницах и содержит 25 таблиц, 17 рисунков. Библиографический список включает 109 наименований.
Технико-экономический анализ характеристик конструкций железобетонного подрельсового основания на балласте
Полрельсовое основание является составной частью единой конструкции железнодорожного пути и одним из наиболее ответственных элементов верхнего строения пути (ВСП). В период с начала строительства в нашей стране первых железных дорог и до настоящего времени основным типом подрельсового основания являются шпалы, качественное изменение которых во времени определено развитием научно-технического прогресса, совершенствованием знаний о процессе работы шпал в пути, различными условиями эксплуатации, их технико-экономическим обоснованием, а также наличием исходного материала для их изготовления [66].
С момента появления железнодорожного сообщения во всем мире, постоянно происходит совершенствование всей транспортной инфраструктуры. В частности, конструкций, используемых в железнодорожном строительстве. Наравне с улучшениями и углубленными исследованиями земляного полотна, происходит совершенствование и изучение верхнего строения пути. Сама концепция ВСП уже неизменна на протяжении долгого времени: балластный слой, подрельсовое основание (шпалы, блоки, лежни, монолитная конструкция и т.д.), скрепление и рельс - основные компоненты, которые используются на протяжении более чем ста лет. Безусловно, со временем материалы, используемые для сооружения данной конструкции, претерпевали некоторые изменения от незначительных до революционных. В конце XIX века во Франции, Италии, Германии, Венгрии, России, США и некоторых других странах были проведены первые опыты по исследованию возможности эксплуатации железобетонного подрельсового основания. В нашей стране, на Екатерининской дороге, построенной в 1882-1904 годах, испытывали путь с монолитной бетонной плитой и продольными металлическими лежнями. В 1903 году были изготовлены и испытаны в лаборатории Санкт-Петербургского института путей сообщения первые в России железобетонные шпалы.
Однако, несовершенства первых конструкций железобетонных шпал очевидны. Основное в них - отсутствие предварительного напряжения, что и определило высокую повреждаемость железобетонных шпал и их незначительное распространение на отечественных железных дорогах. И лишь спустя три десятилетия после проведения в нашей стране первых опытов по укладке и эксплуатации пути на железобетонных шпалах была предложена конструкция шпал, предусматривающая наличие в них предварительного сжимающего бетон напряжения.
Еще в середине прошлого века практически на всем протяжении железных дорог СССР были уложены деревянные шпалы, а железобетонное основание только набирало обороты. Но полигон использования железобетонных шпал рос каждый год. К 1967 году в СССР железобетонные шпалы были уложены более чем на 8 тыс. км путей (развернутая длина всех главных путей была тогда 171,2 тыс. км). А в 1977 году они эксплуатировались более чем на 45 тыс. км пути.
К 1970-м годам ежегодные объемы укладки были доведены до 4,4-4,5 тыс. км, а в середине 1980-х они превысили 4,7 тыс. км.
На сегодняшний день железобетонная шпала является основной конструкцией железных дорог. При этом, ввиду постоянного совершенствования конструкций, материалов и технологий изготовления, увеличения скоростей движения и осевых наїрузок, стремления к оптимизации затрат на текущее содержание, находят свое применение и безбалластные конструкции пути, то есть путь на жестком основании.
Начавшаяся Великая Отечественная война 1941 - 1945 гг. на несколько лет прервала исследования возможности эксплуатации пути с предварительно напряженными железобетонными шпалами. После войны ЦНИИ МПС и ЦНИИС Минтранс-строя приступили к непосредственному конструированию, испытанию и совершенствованию технологии изготовления нового типа шпал, в результате чего после проведения ряда экспериментальных и научно-исследовательских работ был определен переход огечееівенных железных дорог на прогрессивную конструкцию железнодорожного пути - бесстыковой путь на железобетонных шпалах. В конце 50-х годов в пашей стране предварительно напряженные железобетонные шпалы стали в массовом количестве укладываться в путь.
Основными типами железобетонных шпал, целесообразность эксплуатации которых была исследована на отечественных железных дорогах в 60-80-х годах, являлись цельнобрусковые, двухблочные и двухшарнирные шпалы, а также пол у шпалы.
Цельнобрусковая шпала представляет из себя монолитный железобетонный брус, в котором предусмотрено предварительное натяжение арматуры. В зависимости от типа армирования, цельнобрусковые шпалы подразделяются на струнобетонные, шпалы со стержневой арматурой, с непрерывным армированием, с пучковой арматурой, а также шпалы с ирядевой или канатной арматурой. Двухблочные шпалы состоят из двух железобетонных блоков с ненапрягаемой арматурой, соединенных между собой металлическим элементом.
Конструкция двухшарнирных шпал предусматривает соединение трех блоков предварительно напряженной арматурой, что приводит к значительному снижению изгибающего момента в средней части шпал и увеличению ее трети ностойкости.
Экономические преимущества и недостатки безбалластной конструкции пути
Свершенное развитие БКП на отечественных железных дорогах
Одной из наиболее массовых и серийно выпускаемых безбалластных конструкций пути является железобетонная плита БМП (безбалластное мостовое полотно). Плиты БМП применяются на металлических пролетных строениях эксплуатируемых и вновь строящихся железнодорожных мостов, в районах с расчётной сейсмичностью не более 7 баллов, расположенных на прямых участках пути с уклоном не более 0,008. Плиты укладываются на мосты с расстоянием между осями металлических балок от 180 до 250см. Плиты БМП производят из тяжёлого бетона класса прочности на сжатие от В40 до В60. Марка бетона по морозостойкости не ниже F200 (приложение 1, рисунок 6).
Первые плиты БМП были применены в начале 70-х. В 1961 г. специалистами института Ленгипротрансмост был разработан первый проект плиты. До начала эксплуатации плит были проведены исследования в НИИ мостов, показавшие более высокую эффективность и экономическую выгоду. С конца 80-х годов БМП стали массово использоваться при реконструкции старых и при строительстве новых железнодорожных мостов [28].
Следует отметить, что основной конструкцией пути в метрополитенов РФ является также безбалластная конструкция пути с деревянными шпалами, замоноличенными в путевом бетоне. Впервые деревянные шпалы, замоноличенные в бетонное основание, уложены в связи с допущенными ошибками при проходке тоннеля на перегоне «Охотный ряд - Дзержинская» в Москве. Вызвано это было невозможностью обеспечения вертикального габарита. Пришлось уменьшать толщину балласта, заменив его бетоном. В дальнейшем (с 1937 г.) эта конструкция «путь на бетоне» стала применяться как типовая (приложение I, рисунок 7) [20].
Часть безбалластных конструкций пути представленных на рисунке 1.2 на сегодняшний день представлена в России. Локализацию получила конструкций Af7/ (установлена в тоннелях №5 и 6 в г. Сочи) компании «Sonnevil/e». Участок пути Тосно - Саблино (протяженность -1 км) выполнен по технологии RHEDA
2000, компании RaiiOne. Так же, опытные конструкции уложены на экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» на ст. Щербинка. Среди них: RHEDA 2000, Max Bog/, Tines, Altstom nLVT [77].
В 2014 году Центральной дирекцией инфраструктуры совместно с причастными подразделениями ОАО «РЖД» и зарубежными партнерами организована и проведена работа по устройству опытных участков безбалластного пути, в ходе которой было достигнуто соглашение с 4-мя компаниями об укладке безбалластных конструкций пути на И-м кольцевом пути Экспериментального кольца ОАО «ВНИИЖТ»: Компания T/N/:S (Тинес) - конструкция EBS Компания ALSTOM (Альстом) - конструкция NBT Компания MaxBogl (Макс Бёгль) - конструкция FF-Bdgl Компания ОАО «РЖДстрой» - конструкция LIT. На Экспериментальном кольце в Щербинке уложены 4 опытных участка без балласт но го пути длиной по 75 м каждый с переходными участками на балластном основании между ними [37].
Конструкция безбалластного пути компании TINES представляет собой омоноличенные в железобетонную плиту бетонные опорные блоки. Железобетонная плита безбалластного пути устраивается на месте производства работ и расположена на слое тощего бетона, который в свою очередь располагается на подготовленном основании земляного полотна уплотненном до 120 мПа слое ЩПГС толщиной не менее 40 см. Конструкция NBT компании ALSTOM представляет собой 2 скользящие плиты, располагающиеся одна над другой (2,5 м длиной, толщиной 24 см — путевая плита (верхняя); 2,8 м длиной, толщиной 30 см — плита основания (нижняя)) с устройством деформационных швов между бетонными плитами «вразбежку». Плиты укладываются на подготовленное основание ЩПГС, уплотненное до 120 мПа. Отличие системы NBT от конструкции компании TINES состоит втом, что конструкция компании ALSTOM изготавливается и укладывается на месте производства работ с применением высокопроизводительного технологического комплекса, в котором использована скользящая опалубка, это позволяет производить укладку безбалластного пути на подготовленное основание в объеме не менее 400 м в сутки.
Конструкция FF-BOgl, немецкой компании представляет собой армированную железобетонную плиту, изготовленную в заводских условиях и укладываемую на месте производства работ на слой тошего бетона, который в свою очередь располагается на морозозащитном слое ЩПГС. Точное позиционирование в проектное положение путевой плиты достигается при помощи вспомогательных домкратов, которые позволяют производить корректировки положения путевой плиты в плане и профиле до 50 мм. По окончании установки путевой железобетонной плиты в проектное положение, пустоты между путевой плитой и слоем тощего бетона заполняются специальным цементно-битумным раствором, обладающим повышенной адгезией, подвижностью и минимальными сроками набора прочности.
Российской компанией ОАО «РЖДстрой» был осуществлен монтаж швейцарской конструкции LVT (low-vibrationrack). Технологический процесс монтажа данной конструкции практически аналогичен компании TINES, а основное техническое отличие опорных бетонных блоков выражено в наличии резинового вибропоглощающего чехла. В настоящее время в г. Сызрань запущено производство опорных бетонных блоков данной конструкции [30].
На участках безбалластного пути LVT, ALSTOM, MaxBogl уложены скрепления Vossloh и Pandrol. На переходных участках между конструкциями без балласт но го пути уложены шпалы со скреплениями АРС и ЖБР-ШД.
На основании таблицы 1.4 и конструкциях уложенных на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа можно сделать вывод, что наиболее распространенными при укладке БКП являются: Bog/, Shinkansen, Rheda, Sonnevile-LVT(приложение !. Рисунок 8-11). Безусловно, следует рассмотреть и китайский опыт эксплуатации БКП. Па сегодняшний день КИР является лидером по укладке высокоскоростных магистралей с применением БКП (как по темпу, так и про протяженности и эксплуатационной длине). Известны три конструкции БКП являющимися основными в КНР при строительстве новых высокоскоростных дорог. Это CRTSL, CRTSU и CRTSLU. В итоге, по ряду конструктивных показателей наиболее рациональной для укладке признана конструкция типа CRTSU1 (приложение 1. Рисунок 12). Возможно, данная конструкция пути найдет свое применение и при сооружении магистрали ВСМ «Москва - Казань».
Оценка экономической эффективности эксплуатации элементов верхнего строения пути
Для успешного выполнения заданий по перевозке грузов п пассажиров предусмотрено проведение комплекса мероприятий по усилению и реконструкции железнодорожного транспорта, большое внимание, в частности, должно уделяться усилению путевого хозяйства железных дорог.
Определение эффективности того ИЛИ иного варианта неправильно сводить к определению какого-либо единого показателя (например денежного). Поэтому при сравнения вариантов следует комплексно рассматривать ряд показателей, в том числе: - трудовые затраты и рост производительности труда; - затраты материалов (металла, древесины, железобетона и т. п., с учетом степени дефицитности); - денежные показатели (капиталовложения и эксплуатационные расходы); - степень механизации и автоматизации производственных процессов я энерговооруженности; - технические и организационно-технические показатели (сложность и належності» конструкции, сроки строительства и службы данного объекта и т. п.), оборонные требования.
Должна быть также учтена необходимость улучшения условий труда. Наконец, необходимо принять по внимание перспекгивность конструкции и возможность ее «морального износа» до истечения физического срока службы и др. Во всех вариантах должно быть обеспечено полностью выполнение требования безопасности движения.
Сравнение вариантов по денежным показателям наиболее правильно производить, учитывая не себестоимость продукции, а ее стоимость, принимая во внимание и продукт для общества. Однако еще до настоящего времени продолжается дискуссия даже по вопросу о способах учета продукта для общества. В связи с этим впредь до разработки единой методики определения стоимости при сравнении вариантов исходят из учета себестоимости.
При сравнении денежных показателей следует считаться с тем, что обычно варианты, требующие больших первоначальных затрат, в последующем связаны с меньшими эксплуатационными расходами.
На этом основан известный прием определения срока tM окупаемости варианта: U = =?. (2.9) где Ai и Аг - величины капитальных затрат по первому н второму вариантам; Зі и Эг— ежегодные эксплуатационные расходы при тех же вариантах.
Исчисленный таким образом срок окупаемости 1„к в ряде случаев не является полноценным измерителем эффективности одного варианта по отношению к другому по денежным показателям, так как не учитывает возможности поэтапного вложения капитальных затрат, неравномерность эксплуатационных расходов по годам и т. п. По сравнению с общепринятым определением срока окупаемости построение кривых расходов дает несравненно более широкие возможности анализа эффективности того или иного варианта, раскрывая полностью всю картину движения расходов по годам. Сроки окупаемости являются при этом только отдельными точками на кривых.
Построение кривых дает возможность правильно и наглядно сравнивать сколько угодно вариантов между собой вместо общепринятого попарного сравнения вариантов. 11ри сравнении вариантов следует учитывать также влияние «морального износа» конструкции и оборудования. «Моральный износ» определяется нецелесообразностью применения устаревших конструкций и оборудования, которые не соответствуют высшему техническому уровню.
Очевидно, что при сравнении вариантов в качестве конкурирующих принимаются различные варианты, имеющие обычно одну ту общую особенность что все они являются современными. Однако в процессе их эксплуатации одни могут устареть быстрее, другие медленнее.
Безусловно, следует заключить, что предлагаемая методика сравнения вариантов применима не только для путевой инфраструктуры и для сравнения вариантов конструкций ВСП, но и в других случаях.
Проанализируем методику выбора конструкции верхнего строения главных путей для высоких скоростей движения поездов [106].
В данной работе отражен основной на тот момент времени методологический подход по выбору конструкции ВСН путем сравнения вариантов. Намеченные для сравнения варианты сопоставляют комплексно по техническим (обеспечение безопасности движения поездов, соответствие требованиям овладения перевозками, сроки службы элементов пути) и экономическим (капитальные вложения, эксплуатационные расходы, сроки окупаемости, приведенные расходы) показателям; в качестве дополнительных показателей привлекают: трудоемкость содержания пути, расход материалов, топлива, продолжительность «окон» и др.
Для определения уровня безопасности движения поездов рассчитывают путь на прочность и устойчивость, но правилам и по техническим условиям. На основании этих расчетов устанавливают отвечают ли сравниваемые варианты требованиям безопасности движения поездов; определяют напряжения в рельсах, шпалах, балласте, основной площадке земляного полотна; строят графики напряжений (или коэффициентов устойчивости) в зависимости от скорости и сравнивают их с допускаемыми.
Соответствие сравниваемых вариантов требованиям овладения перевозками характеризуется зависимостью веса рельсов от грузонапряженности, осевых нагрузок, скоростей движения поездов, и определяется по формулам:
Оценка экономической эффективности применения безбалластной конструкции верхнего строения пути
Путевое хозяйство оказывает очень значительное влияние на экономические результаты деятельности железных дорог.
Во-первых, это связано с высокой капиталоемкостью, расходосмкостью и трудоемкостью путевого хозяйства. Так доля путевого хозяйства в инфраструктурных расходах Российских железных дорог составляет почти 50%, в общих эксплуатационных расходах около 25% [95].
Во-вторых, от технических параметров и состояния путевой инфраструктуры зависят скорости движения поездов и степень использования скоростных возможностей подвижного состава. Например, на сети железных дорог средневзвешенная допускаемая скорость движения поездов примерно на 40 км/час ниже конструкционной скорости, а факгическая ходовая скорость - еще существенно ниже [51]. Эти значительные потери скорости в решающей степени связаны с состоянием путевой инфраструктуры. Как показывает исторический анализ, проведенный в работе [58], транспортная инфраструктура и средства передвижения должны развиваться параллельно и гармонично. Только такое технико-экономическое развитие дает максимальные долгосрочные эффекты для всей транспортной системы.
Технические параметры и состояние путевой инфраструктуры имеют ключевое значение для системного повышения и скоростей, и весов поездов, необходимость и возможность достижения которого на инновационной основе обоснована в работе [60]. Поэтому актуальными являются поиск и экономическая оценка инновационных вариантов конструкций пути, позволяющих снизить стоимость ее содержания и улучшить эксплуатационные показатели и качество перевозок.
Одним из таких вариантов (который разделяется на ряд подвариантов) является применение БКП [77, 89]. БКП по сравнению с традиционной (путь на балласте) характеризуется более высокими затратами на строительство при существенном снижении затрат на текущее содержание пути. Однако, с учетом дисконтирования экономии на текущем содержании пути, эти эффекты практически обнуляются при норме дисконта 0,1 начиная с третьего десятилетия срока службы пути, а при норме дисконта 0,2 - уже начиная со второго десятилетия срока службы [91]. Учитывая, что срок службы БКП должен составлять 60 лет, получается, что большая часть текущей экономии практически не учитывается при расчете чистого дисконтированного дохода, что крайне отрицательно сказывается на расчетных показателях эффективности БКП.
Это является частным случаем общей проблемы оценки долгосрочной эффективности транспортной инфраструктуры: с одной стороны, она генерирует «вековые» социально-экономические эффекты, с другой -дисконтирование «обнуляет» эти эффекты уже через несколько десятилетий [57].
Одним из путей решения данной проблемы является использование экономического подхода к отбору перспективных инновационных проектов в сфере железнодорожного транспорта, обоснованного в работе [24]. Его суть заключается в том, что, если инновационный проект или техническое решение, значительно улучшая натуральные показатели транспортной системы, требует столь существенных затрат, что оценка с помощью традиционных критериев экономической эффективности не подтверждает целесообразность его реализации, такой проект или решение следует рассматривать в качестве потенциально эффективного. Оценивать потенциальную эффективность (перспективность) инновационных проектов предложено на основе Индекса инновационности, который, в случае взаимной дополняемости выделенной фокус-группы натуральных показателей может быть определен как средневзвешенная величина индексов этих показателей.
Применим указанный подход для оценки перспективности (потенциальной эффективности) безбалластной конструкции пути. 1 КП отличается от традиционной, помимо стоимостных показателей, которые непосредственно учитываются при расчете показателей эффективности, іремя натуральными показателями - скоростью строительства, скоростью движения поездов и сроком службы. (Причем, если первый из этих показателей для безбалластный конструкции значительно ниже, чем для традиционной, то остальные два существенно выше).
Перечисленные показатели являются не технико-технологическими характеристиками конструкции пути (такими как возможность регулировки геометрии рельсовой колеи и устойчивость бесстыкового пути), а натуральными показателями, влияющими на эффективность железнодорожной инфраструктуры (а значит - характеризующими эту эффективность). В то же время, денежное выражение каждого из этих показателей для учета, например, при расчете чистою дисконтированного дохода, является проблематичным.