Methodology of substantiation of innovative technologies of railway track design and maintenance

Full Text

Введение

В современных условиях развитие транспортных систем Российской Федерации возможно, прежде всего, за счет внедрения инновационных технологий. Такие технологии должны быть основаны на принципах интеллектуального, технологического, технического и экономического суверенитетов. Это позволит повысить эффективность функционирования такой стратегической, системообразующей отрасли, как железнодорожный транспорт, даже в условиях активного противодействия со стороны недружественных государств, ранее активно сотрудничавших с нашей страной.

Рациональное управление железнодорожными перевозками позволит повысить конкурентоспособность железных дорог по сравнению с другими видами транспорта, особенно в рамках организации международных транспортных коридоров. Это возможно за счет увеличения эксплуатационных показателей, таких как, грузо- и пассажирооборот, скорость движения поездов, так и за счет снижения издержек на реализацию проектов по строительству, реконструкции, капитальным и текущим ремонтам объектов транспортной инфраструктуры в течение всего жизненного цикла проекта. Значительную роль при этом играют технологии, позволяющие создать и эксплуатировать железнодорожные пути с применением новых материалов, конструкций, машин и механизмов более высокой производительности. Проекты, направленные на улучшения ведения деятельности (в том числе на основе технологий, рассматриваемых в данном исследовании), являются по сути инвестиционными: требуют оценки как стоимости, так и предварительных эффектов реализации.

Под эффектом инвестиционного проекта понимается положительное последствие реализации инвестиционного проекта, способствующее достижению показателей экономической эффективности и целевых показателей инвестиционного проекта (дополнительные доходы, экономия эксплуатационных расходов, улучшение условий и охраны труда работников компании, повышение транспортной доступности, повышение безопасности пассажиров и населения, изменение числа рабочих мест в субъекте Российской Федерации и т.д.).

Совершенствование технологий содержания верхнего строения пути можно разделить на два основных направления [2]:

• применение новых конструкций железнодорожного пути;
• совершенствование технологий содержания железнодорожного пути.

Новые конструкции железнодорожного пути предполагают применение рельсов дифференцированного термоупрочнения, скреплений с повышенным сроком службы, новых конструкций шпал (шпал с повышенным сопротивлением сдвигу, шпал с подшпальными прокладками, безбалластный путь, плитный путь, рамный путь, путь со шпалами из новых материалов), применение балласта оптимальной толщины и щебня повышенной прочности, применение подбалластного защитного слоя.

Изменения в конструкции пути требуют совершенствования технологий для его устройства и содержания. Необходимы: комплекс машин для укладки рельсовых плетей, желательно с одновременным вводом их в оптимальный режим; комплекс щебнеочистительной техники, имеющий возможности укладки подбалластного защитного слоя на действующем пути. Требуется произвести совершенствование технологий выправки пути с уплотнением балласта.

Для обоснованной оценки уровня влияния новых технологий, используемых для устройства и содержания железнодорожных путей, определяются эффекты, которые могут быть достигнуты при их внедрении. Кроме того, разрабатывается методика оценки потенциальных эффектов для различных заказчиков, в том числе эксплуатирующих организаций.

Материалы и методы

В качестве информационного обеспечения оценки эффектов от применения новых технологий в разрабатываемой методике выступают натуральные и стоимостные показатели проекта, изменяемые технические и технологические параметры, которые могут быть получены как расчётным путем, так и в результате нормативных наблюдений и обработки статистических данных при реализации инновационных решений устройства и содержания железнодорожного пути на опытных участках.

Для оценки эффектов необходимы статистические и прогнозные (расчетные) значения эксплуатационных и экономических показателей филиала (полигона) до реализации проекта и после. Исходные данные должны содержать информацию о параметрах перевозки (грузо- и пассажирооборот, скорость движения поездов и т.п.), единовременных (капитальных) вложениях и эксплуатационных затратах, о производительности и стоимости эксплуатации машин и механизмов, используемых при строительных и ремонтных работах как при существующих, так и инновационных технологиях устройства и содержания железнодорожного пути.

Для корректной оценки эффектов необходимо определить степень влияния новых технологий на стоимостные и эксплуатационные параметры железнодорожного пути.

Оценка эффектов возможна в рамках отдельного филиала ОАО «РЖД» или его части (полигона), на котором осуществляется реализация проекта по внедрению инновационной технологии строительства, реконструкции, капитального и текущего ремонтах железнодорожного пути.

Результаты

Проведенный анализ влияния применения инновационных технологий устройства и содержания железнодорожного пути на технические и эксплуатационные параметры объекта железнодорожной инфраструктуры позволил выявить следующие эффекты:

• повышение скоростей движения поездов;
• снятие ограничений скоростей на участках с «больным» земляным полотном;
• обеспечение тяжеловесного движения;
• сокращение парка щебнеочистительной и выправочной техники (циклического действия);
• увеличение межремонтных интервалов;
• сокращение затрат на текущее содержание пути;
• снижение потребности в «окнах» на производство работ по различным видам ремонта пути в течение всего жизненного цикла в соответствии с существующей и проектной схемой ремонтов пути.

При оценке эффектов от применения рассматриваемых технологий, используются значения сравниваемых показателей «с проектом» и «без проекта». Эффект рассчитывается путем сопоставления денежных потоков, возникающих при внедрении предлагаемых технологий, с денежными потоками, которые имели бы место, если бы их внедрение не проводилось [5].

Эффекты от повышения скоростей движения и от снятия ограничений скоростей на участках с больным земляным полотном выражаются в следующем:

• получение дополнительных доходов, связанных с увеличивающимися после внедрения технологии объемами перевозок грузов и пассажиров, и с оптимизацией перевозочного процесса;
• сокращение затрат, пропорциональных продолжительности нахождения поезда в движении по участку (условно-переменных, зависящих расходов);
• снижение затрат, связанных с задержкой в движении поездов.

Эффекты от обеспечения тяжеловесного движения выражаются в следующем:

• увеличение доходов и прибыли компании в результате увеличения провозной способности участка и освоения дополнительных объемов перевозок грузов;
• сокращение текущих затрат на содержание локомотивного парка и локомотивных бригад, удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов и др.

Эффект от сокращения парка щебнеочистительной и выправочной техники (циклического действия) выражается в снижении затрат на эксплуатацию техники за счет сокращения ее количества при увеличении производительности работы.

Эффект от увеличения межремонтных интервалов и сокращения затрат на текущее содержание пути выражается в снижении суммарной стоимости жизненного цикла конструкции между капитальными ремонтами за счет изменения его временных, стоимостных и качественных параметров.

Эффекты от снижения потребности в «окнах» на производство работ по различным видам ремонта пути в течение всего жизненного цикла в соответствии с существующей проектной схемой ремонтов пути выражаются в следующем:

• получение дополнительных доходов, связанных с увеличением провозной способности участка и освоением дополнительных объемов перевозок грузов;
• снижение затрат, связанных с задержкой в движении поездов.

Для определения вышеуказанных эффектов необходимо сформировать базу данных, представленную в таблице.

 

Таблица. Исходные данные для определения эффектов от применения инновационных технологий устройства и содержания железнодорожного пути

Table. Initial data for determining the effects of using innovative technologies for the construction and maintenance of railway tracks

Показатель	Условное обозна-чение	Единица измерения	Источник информации
Время хода пары поездов по перегону, станционные интервалы	Jр	Мин.	График движения поездов
Тонно-километровая работа по грузовым перевозкам	Pl	Тонно км нетто	ЦО-12 «Отчет о перевозках грузов, их пробегах и полученном за них доходе»
Пассажирооборот	Al	Пасс-км	ЦО-14 «Отчет о перевозках пассажиров по субъектам Российской Федерации»
Среднесетевая доходная ставка по грузовым перевозкам	dгр	Руб./10 тонно-км	ЦО-12 «Отчет о перевозках грузов, их пробегах и полученном за них доходе»
Среднесетевая доходная ставка по пассажирским перевозкам	dпас	Руб./10 пасс-км	ЦО-22 «Отчет о перевозках пассажиров и доходах от этих перевозок»
Средняя себестоимость по грузовым перевозкам	сгр	Руб./10 тонно-км	7-у предприятие
Удельный вес «условно-переменных» (зависящих) затрат в составе полной себестоимости по грузовым перевозкам	γ	%	Определяется методами математической статистики по укрупненным видам работ
Единичные расходные ставки по измерителям эксплуатационной работы	ei	Руб.	Распоряжение ОАО «РЖД» «Об актуализации документов по расчету единичных и укрупненных расходных ставок и оценочных уровней затрат» № 344/р от 14.02.2025
Укрупненные расходные ставки «поездо-час в грузовом движении» и др.	Еi	Руб.
Участковая скорость движения поездов, техническая скорость движения поездов	Vуч Vтех	Км/ч	ЦО-1 «Отчет о наличии, распределении, работе и использовании подвижного состава»
Масса поезда брутто	Qбр	Тонн	ЦО-1 «Отчет о наличии, распределении, работе и использовании подвижного состава»
Цена на энергоресурсы (дизельное топливо/электроэнергию) для тяговых нужд	еТЭР	Руб.	Отчет «Анализ использования топливно-энергетических ресурсов в ОАО «РЖД»
Годовой объем производства щебнеочистительной, выправочной техники и другой техники, применяемой при новой технологии	Вi	Км/год	Планы производства работ по капитальным, средним, подъемочным ремонтам, планово-предупредительной выправки пути
Годовые текущие затраты с учетом налога на имущество на эксплуатацию щебнеочистительной, выправочной техники и другой техники, применяемой при новой технологии	Зmгi	Тыс.руб./год	Калькуляция
Ставка дисконтирования в год	Е	-	Определяется распоряжением ОАО «РЖД»
Расчетный период (срок полезного использования) щебнеочистительной, выправочной техники и другой техники, применяемой при новой технологии	Тi	Год	Налоговый кодекс Российской Федерации
Инвестиционные (единовременные) затраты на приобретение щебнеочистительной, выправочной техники и другой техники, применяемой при новой технологии	К	Руб.	Стоимость приобретения оборудования
Стоимость капитального ремонта пути 1 уровня	СКРН	Руб./км	Расчет сметной стоимости
Стоимость капитального ремонта пути 3 уровня	СКР3	Руб./км	Расчет сметной стоимости
Стоимость среднего ремонта пути	ССР	Руб./км	Калькуляция
Стоимость подъемочного ремонта пути	СПР	Руб./км	Калькуляция
Стоимость планово-предупредительной выправки пути	СПП	Руб./км	Калькуляция
Средние нормы выработки в отдельное «окно» машинных комплексов для очистки балласта на всех видах ремонтных работ	НОО	М/сут.	Данные разработчика новой технологии
Средние нормы выработки в совмещенное «окно» машинных комплексов для очистки балласта на всех видах ремонтных работ	НСО	М/сут.	Данные разработчика новой технологии
Средние нормы выработки в отдельное «окно» машинных комплексов для замены балласта на всех видах ремонтных работ и текущем содержании пути при балластировке на один слой (два слоя)	НООЗБ	М/сут.	Данные разработчика новой технологии
Средние нормы выработки в совмещенное «окно» машинных комплексов для замены балласта на всех видах ремонтных работ и текущем содержании пути при балластировке на один слой (два слоя)	НСОЗБ	М/сут.	Данные разработчика новой технологии
Средние нормы выработки в отдельное «окно» машинных комплексов при балластировке и выправке пути на всех видах ремонтных работ и при текущем содержании пути	НООТС	М/сут.	Данные разработчика новой технологии
Средние нормы выработки в совмещенное «окно» машинных комплексов при балластировке и выправке пути на всех видах ремонтных работ и при текущем содержании пути	НСОТС	М/сут.	Данные разработчика новой технологии
Потери поездо-часов в «окно» для основных и дополнительных работ	${П}_t^{\text{'}}$	час	Определяют с учетом типа линии (однопутная или двухпутная) и организацию движения (пропуска) поездов во время «окна» (пакетный, непакетный, соединенный, односторонний или двусторонний) [7]
Потери поездо-часов графиковых поездов из-за пропуска ремонтной техники	${П}_t^{\text{'}\text{'}}$	час	Определяют с учетом типа линии (однопутная или двухпутная) и организацию движения (пропуска) поездов во время «окна» (пакетный, непакетный, соединенный, односторонний или двусторонний) [7]
Стоимость 1 ч простоя поезда	${С}_{пч}$	Руб./час	Данные ОАО «РЖД» для конкретного полигона
Длина фронта работ, выполняемых в «окно»	$l_0$	Км	Расчет согласно исходным данным ОАО «РЖД» для конкретного полигона
Число поездов, проследовавших по участку с предупреждением об ограничении скорости	$n_{прi}$		Расчет согласно исходным данным ОАО «РЖД» для конкретного полигона
Затраты, связанные с энергетическими потерями одного поезда (из-за торможения и разгона) при изменении ходовой скорости $V_x$ до установленной ограничением $V_{пр}$	$d_1$	Руб.	Расчет согласно исходным данным ОАО «РЖД» для конкретного полигона
Временные потери из-за задержки одного поезда из-за снижения скорости движения поездов	$d_2$	Руб.	Расчет согласно исходным данным ОАО «РЖД» для конкретного полигона

 

Источниками информации для формирования Табл. 1 являются:

• конкретные формы управленческой или статистической отчетности Холдинга «РЖД» [9];
• нормативно-правовые документы [1, 3, 4, 8];
• данные распорядительных документов или данные, полученные расчетным способом [5–7];
• данные разработчиков новых технологий устройства и содержания железнодорожного пути;
• паспортные данные технических средств.

На основе проведенных исследований предложена методика определения эффектов от применения инновационных технологий устройства и содержания железнодорожного пути, представленная в виде алгоритма (рис.).

Применение инновационных технологий обеспечивает возможные дополнительные доходы, связанные с увеличением объемов перевозок грузов и пассажиров (увеличением пропускной способности полигона железной дороги), с оптимизацией перевозочного процесса и сокращением затрат, пропорциональных продолжительности нахождения поезда в движении по участку (условно-переменных). Однако, увеличение скорости движения, организация движения тяжеловесных поездов, и, как следствие, более интенсивное использование железнодорожной инфраструктуры, может повлечь за собой дополнительные расходы по ее содержанию и обеспечению безопасности перевозок.

 

Рис. Алгоритм определения эффектов от применения новых технологий

Fig. Algorithm for determining the effects of using new technologies

 

Алгоритм определения интегральной оценки (Рис. п. 3) предусматривает учет взаимного влияния отдельных эффектов (Рис. п. 2), т.к. факторы (параметры расчета), вызывающие увеличение одного эффекта, могут приводить к уменьшению другого эффекта. Одним из методов решения этой задачи может являться ранжирование полученных эффектов и присвоения им коэффициентов влияния для получения общей интегральной оценки внедрения новой технологии. Второй метод интегральной оценки может быть основан на расчете экономической эффективности проекта применения новой технологии в течение жизненного цикла с одновременным учетом эффектов, обеспечивающих дополнительные доходы, и эффектов, обеспечивающих сокращение затрат.

Заключение

В ходе исследования были обоснованы эффекты от применения инновационных технологий устройства и содержания железнодорожного пути. Был определен перечень статистических и прогнозных (расчетных) значений эксплуатационных и экономических показателей, которые необходимы для оценки выявленных эффектов.

Для каждого эффекта определен алгоритм его расчета в зависимости от влияния на увеличение доходов или сокращения затрат в течение жизненного цикла проектов развития железнодорожной инфраструктуры при использовании инновационных технологий устройства и содержания железнодорожного пути.

Предлагаемая в исследовании методика позволит заказчикам и эксплуатирующим организациям проводить технико-экономическое обоснование при использовании новых технологий устройства и содержания железнодорожного пути на всех этапах жизненного цикла проектов развития железнодорожной инфраструктуры (строительство, реконструкция, капитальный ремонт, эксплуатация).

Авторы заявляют, что:

1. У них нет конфликта интересов;
2. Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.

The authors declare that:

1. They have no conflict of interest;
2. This article does not contain any studies involving human subjects.

About the authors

A. A. Leontiev

Emperor Alexander I Petersburg State Transport University

Author for correspondence.
Email: le0ntyev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1218-5984
SPIN-code: 9049-1847

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department of Economics and Management in Construction

Russian Federation, St. Petersburg

R. A. Letnev

Management company "ptk-group"

Email: 7493@svmail.ru
SPIN-code: 2503-8972

Deputy General Director

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files