В июне 2022 года в баварском Гармиш-Партенкирхене сошёл с рельсов пассажирский поезд. Погибли пять человек. Следственная комиссия установила причину: железобетонные шпалы утратили несущую способность из-за внутренних структурных дефектов. По итогам расследования немецкий национальный железнодорожный оператор Deutsche Bahn заменил более 44 000 шпал — большинство из них находились ещё в середине расчётного срока службы.
Железнодорожный путь
По данным Федерального управления железнодорожного транспорта США, дефектные шпалы являются причиной примерно 15 % всех аварий, связанных с состоянием путей, ежегодно. Проблема не нова и не локальна.
Решение этой задачи было найдено на украинских лесопилках, в промышленных районах Черкасской области — там, где предприниматель Анатолий Шевченко решил переосмыслить процесс сушки древесины.
Безопасность начинается на лесопилке
Железнодорожный путь — это система, в которой каждый элемент несет ответственность за все остальные. Рельс держится на шпале, шпала — на слое щебня, который железнодорожники называют балластом, а балласт — на земляном полотне. Если один элемент изнашивается раньше заложенного срока службы, нагрузка перераспределяется на соседние. Рельсы начинают смещаться относительно друг друга, появляются микровибрации, расстояние между ними выходит за допустимые пределы.
Анатолий Шевченко
Чаще всего эта цепочка разрушения начинается со шпалы — прямо на производстве, во время сушки.
Древесина растрескивается изнутри по одной причине: во время сушки наружные слои затвердевают быстрее внутренних. Между ними возникает напряжение, которое никуда не исчезает. Шпала проходит визуальный контроль, отправляется на путь и начинает разрушаться изнутри уже под нагрузкой.
— объясняет Анатолий.
Шпала со скрытой трещиной разрушается постепенно, дождь и мороз также влияют на этот процесс. Когда трещина достигает критического размера, рельс теряет опору и смещается. Поезд на скорости 100 км/ч сходит с рельсов. По данным Федерального управления железнодорожного транспорта США, дефектные шпалы являются причиной каждой седьмой аварии, связанной с состоянием пути. В большинстве случаев первопричина кроется в производственном процессе — в том, как древесину сушили месяцы или годы назад.
Технология, предотвращающая брак
Большинство производителей в отрасли восприняли брак как неизбежную издержку ведения бизнеса. Шевченко воспринял его как инженерную задачу — и решил её в два этапа.
Первым шагом стали компьютеризированные сушильные камеры с индивидуальной программой под каждый заказ. Температура и влажность в камере изменяются по заданному графику в зависимости от породы древесины, её исходной влажности и назначения материала. Шпала для магистральной железнодорожной линии, по которой проходят тяжелые грузовые составы, требует более глубокой пропитки и более жесткого контроля влажности — цикл сушки для нее иной, чем для бруса на региональной линии с меньшей нагрузкой.
Стандартная камера сушит все партии одинаково. Древесина этого не прощает — каждая порода, каждая партия сырья ведет себя по-своему. Мы это учли
— говорит Анатолий Шевченко.
Вторым шагом стала игольчатая перфорация — авторская разработка Анатолия. Перед сушкой специальная пластина с иглами делает в бруске тысячи проколов глубиной до пяти сантиметров. Влага выходит равномерно по всей толщине материала, и древесина попадает в сушильную камеру без накопленного внутреннего напряжения. В результате — материал без трещин и деформаций.
В совокупности эти два решения помогли производить продукт с прогнозируемым сроком службы.
Цена ошибки в масштабе государства
Железнодорожная инфраструктура — это актив, который изнашивается медленно и стоит дорого. В США Федеральное управление железнодорожного транспорта ежегодно тратит миллиарды долларов на обслуживание путей. Значительная часть этих расходов — внеплановая замена шпал, вышедших из строя раньше расчетного срока.
Математика неумолима. Если шпала служит 15 лет вместо 25 — железнодорожный оператор заменяет её на десять лет раньше. Умножаем на миллионы шпал по всей сети — и получаем сумму, которая меняет приоритеты бюджета.
В Украине масштаб скромнее в денежном выражении, но логика та же самая. Шевченко подсчитал это еще в начале работы.
Каждая шпала, которая служит дольше, — это деньги, которые железная дорога не тратит на замену.
Анатолий знает об этом из собственного опыта: его предприятие поставляло шпалы для «Укрзализныци» через государственные тендеры — и каждая партия проходила жесткую приемную процедуру. Новая технология сушки кардинально изменила эту математику: срок службы шпал увеличился в полтора раза. В переводе на язык инфраструктурного планирования: на каждые десять лет эксплуатации путей требуется на треть меньше замен. На каждые сто километров — сотни тысяч гривен экономии на обслуживании.
Украинский ответ на мировую проблему
Деревянные шпалы до сих пор составляют значительную часть железнодорожной инфраструктуры Северной Америки, Центральной Европы и Азии. Везде, где древесина годами подвергается нагрузкам, дождю, жаре и морозам, производители сталкиваются с одной и той же проблемой: как продлить её срок службы и снизить риск скрытых дефектов.
Физические свойства древесины не меняются в зависимости от страны. Если технология решает проблему здесь, она решает её и там
— Анатолий Шевченко
Предприниматель, родом из Днепропетровской области, который начинал с поиска причины брака на пилораме, создал систему, влияющую на долговечность материала, от которого зависит безопасность железнодорожных перевозок. Вопрос долговечности шпалы — это вопрос безопасности пассажира. И ответ на него родился в Украине.
