Jaka jest żywotność, trwałość i przydatność eksploatacyjna najważniejszych elementów infrastruktury kolejowej, takich jak: droga kolejowa, systemy sterowania i inne przy zachowaniu prawidłowych warunków ich eksploatacji i stosowaniu niezbędnych konserwacji i całego systemu utrzymania infrastruktury kolejowej ? Jaki powinien być horyzont czasowy planów i prognoz w zakresie przewozów osób i ładunków? Na tak postawione pytania, w ramach debaty na temat stanu i potrzeb rozwojowych kolei w Polsce prowadzonej przez Stowarzyszenie Ekspertów i Menedżerów Transportu Szynowego odpowiada Andrzej Cholewa.
I. Żywotność
Linie kolejowe, a więc i tory buduje się z perspektywą na 100 lat. Zakładając prawidłową instalację (w tym odpowiadająca wymaganiom podbudowa toru kolejowego – słabe grunty powinny być wzmocnione) i utrzymanie elementów infrastruktury można oczekiwać, że czas życia podstawowych elementów infrastruktury wynosi:
• Strunobetonowe podkłady kolejowe
Żywotność teoretyczna (obliczeniowa) 40 – 50 lat i takie podkłady w dobrym stanie można spotkać w rzeczywistych warunkach. Wymiana podkładów na liniach magistralnych odbywa się przeważnie po 30 latach eksploatacji.
• Podkłady kolejowe drewniane 20 – 30 lat (w zależności od drewna i wykonania impregnacji)
• Rozjazdy kolejowe
Czas życia istotnie zależy od obciążenia i rodzaju ruchu. Z doświadczeń producenta ostatnich lat czas życia rozjazdu na liniach magistralnych wynosi 15 – 20 lat. W nieaktualnej już instrukcji PKP PLK Id-4 żywotność określano w mln ton brutto (z szyną UIC 60 (60E1) 250-300, z szyną S49 – 150-200 mln ton).
Podejście to radyklanie ulega zmianie po wprowadzeniu wyższych prędkości tj. >200 km/h. Powstają tu zjawiska (np. podrywanie tłucznia, wyższe fale w oddziaływaniu tor – koło >1 kHz), które przyspieszają procesy zużycia.
• Szyny kolejowe
W zależności od typu i obciążenia (brutto mln ton). Szyny dla wysokich prędkości (>200 km/h) mogą ulegać szybszej degradacji (np. faliste uszkodzenia powierzchni tocznych).
• Mocowanie szyn do podkładów Łapki sprężyste – trwałość to pięciokrotny montaż i demontaż.
Spotykano w praktyce eksploatacyjnej deformacje po 2 krotnym montażu. Elementy plastikowe – żywotność jest zależna od ilości cykli narażeń (mln ton brutto). Należy też pamiętać, że część mocowania jest mechanicznie związana z podkładem. W przypadku mocowania SB (rozwiązanie PKP) żeliwna kotwa jest zalewana w podkładzie betonowym. W przypadku mocowania „W” w podkładzie zalewany jest plastikowy dybel. Teoretycznie można przyjąć, że system mocowania powinien cechować się żywotnością 30 lat.
• Mosty i wiadukty
Teoretyczny czas życia to 100 lat, obserwacje ostatnich kilku dekad wskazują jednak na to, że obiekty te muszą być całkowicie wymieniane na nowe już po 40 – 50 latach, w wielu przypadkach po krótszym czasie eksploatacji. Często identyfikowano problemy jakościowe – osiadanie przyczółków, problemy z betonem.
• Systemy sterowania ruchem kolejowym (stacyjne, liniowe)
Od czasu wprowadzenia elektronicznych systemów sterownia (stacyjne systemy zależnościowe, blokady liniowe, samoczynne sygnalizacje przejazdowe) czas życia, w szczególności stacyjnych systemów sterownia, skrócił się do ok 20 – 25 lat. Wynika to z faktu moralnego zużycia się komponentów elektronicznych. W przypadku starych, przekaźnikowych systemów srk czas ten wynosił 40 lat i więcej.
• Zasilanie trakcji elektrycznej (sieć trakcyjna podstacje trakcyjne) Cechują się żywotnością powyżej 40 – 50 lat.
Przydatność
Należy podkreślić, że w związku z podnoszeniem wymagań technicznych czas życia systemów infrastrukturalnych ulega dodatkowemu skróceniu w związku z wprowadzaniem nowych, wyższych wymagań związanych z bezpieczeństwem (np. 3 wymagania europejskie, TSI). Nowe wymagania związane są także z podwyższaniem prędkości maksymalnej. Fakt ten prowadzi do sytuacji, że relatywnie nowe systemy w eksploatacji (np. 15 lat) nie spełniają aktualnych wymagań. Związane jest to z rozwojem techniki bezpieczeństwa a co za tym idzie wdrażaniem nowych standardów.
Trwałość
Trwałość jest związana z niezawodnością, a więc jest jedną z miar jakości systemów i elementów infrastruktury kolejowej. Jest predefiniowana w fazie koncepcji i projektowania. W fazie eksploatacji sposób utrzymania i jakość utrzymania dodatkowo wpływa na trwałość. Jako przykład można podać sposób kotwienia stali w strunobetonowych podkładach kolejowych lub zawartość rozpuszczalnych alkaliów w betonie predefiniuje trwałość tych podkładów. Eksploatacja podkładów np. usypy z wagonów szkodliwych substancji, woda z zawartością soli mogą istotnie wpłynąć na trwałość elementów toru kolejowego.
II. Horyzont czasowy planów (strategicznych) powinien być związany ze spójną wizją systemu transportowego kraju. Transport kolejowy powinien być częścią tej wizji. Planowanie systemu transportowego jest też ściśle związane z planami urbanistycznymi. Procesy te są długotrwałe i od koncepcji do realizacji mija przeważnie 20 lat i więcej. Zatem horyzont czasowy powinien być obejmować swoim zasięgiem możliwie długi okres nawet 50 lat.
1. Ilości osób planowanych do przewozu koleją w poszczególnych segmentach rynku.
Należy skorelować z zamiarem rezygnacji z prywatnych środków w komunikacji miejskiej i intercity.
2. Ilość ładunków planowanych do przewozu koleją w poszczególnych segmentach rynku
Należy skorelować z zamiarem przeniesienia znacznej części ładunków z dróg kołowych na kolej.
