У червні 2022 року в баварському Гарміш-Партенкірхені зійшов з рейок пасажирський потяг. Загинули п’ятеро людей. Слідча комісія встановила причину: залізобетонні шпали втратили несучу здатність через внутрішні структурні дефекти. Після розслідування німецький національний залізничний оператор Deutsche Bahn замінив понад 44 000 шпал — більшість із них були ще на середині розрахункового терміну служби.
Залізнична колія
За даними Федерального управління залізничного транспорту США, дефектні шпали є фактором приблизно 15% усіх аварій, пов’язаних із станом колії щороку. Проблема не нова і не локальна.
Рішення цього завдання знайшлось на українських пилорамах, у промислових районах Черкащини — там, де підприємець Анатолій Шевченко вирішив переосмислити процес сушіння деревини.
Безпека починається на пилорамі
Залізнична колія — це система, де кожен елемент несе відповідальність за всі інші. Рейка тримається на шпалі, шпала — на шарі щебеню, який залізничники називають баластом, а баласт — на земляному полотні. Якщо один елемент зношується раніше закладеного терміну служби, навантаження перерозподіляється на сусідні. Рейки починають зміщуватись відносно одна одної, з’являються мікровібрації, відстань між ними виходить за допустимі межі.
Анатолій Шевченко
Найчастіше цей ланцюг руйнування починається зі шпали — прямо на виробництві, під час сушіння.
Деревина тріскається зсередини з однієї причини: під час сушіння зовнішні шари тверднуть швидше за внутрішні. Між ними виникає напруга, яка нікуди не зникає. Шпала проходить візуальний контроль, вирушає на колію і починає руйнуватись зсередини вже під навантаженням.
— пояснює Анатолій.
Шпала з прихованою тріщиною деградує поступово, дощ та мороз також впливають на процес. Коли тріщина досягає критичного розміру, рейка втрачає опору і зміщується. Потяг на швидкості 100 км/год сходить з колії. За даними Федерального управління залізничного транспорту США, дефектні шпали є фактором кожної сьомої аварії, пов’язаної зі станом колії. У більшості випадків першопричина прихована у виробничому процесі — у тому, як деревину сушили місяці або роки тому.
Технологія, яка попереджає брак
Більшість виробників у галузі прийняли брак як вартість ведення бізнесу. Шевченко прийняв його як інженерну задачу — і вирішив її у два кроки.
Першим стали комп’ютеризовані сушильні камери з індивідуальною програмою під кожне замовлення. Температура і вологість у камері змінюються за заданим графіком залежно від породи деревини, її початкової вологості і призначення матеріалу. Шпала для магістральної колії, де проходять важкі вантажні склади, потребує глибшого просочення і жорсткішого контролю вологості — цикл сушіння для неї інший, ніж для бруса на регіональній лінії з меншим навантаженням.
Стандартна камера сушить усі партії однаково. Деревина цього не прощає — кожна порода, кожна партія сировини поводиться по-своєму. Ми це врахували
— каже Анатолій Шевченко.
Другим кроком стала голчаста перфорація — авторська розробка Анатолія. Перед сушінням спеціальна пластина з голками робить у бруску тисячі проколів завглибшки до п’яти сантиметрів. Волога виходить рівномірно по всій товщині матеріалу, і деревина потрапляє у сушильну камеру без накопиченої внутрішньої напруги. Як результат — матеріал без тріщин і деформацій.
Разом ці два рішення допомогли виробляти продукт із прогнозованим терміном служби.
Ціна помилки у масштабі держави
Залізнична інфраструктура — це актив, який деградує повільно і коштує дорого. У США федеральне управління залізничного транспорту витрачає щороку мільярди доларів на обслуговування колій. Значна частина цих витрат — позапланові заміни шпал, які вийшли з ладу раніше розрахункового терміну.
Математика невблаганна. Якщо шпала служить 15 років замість 25 — залізничний оператор замінює її на десять років раніше. Множимо на мільйони шпал по всій мережі — і отримуємо суму, яка змінює пріоритети бюджету.
В Україні масштаб скромніший у грошах, але логіка та ж сама. Шевченко підрахував це ще на початку роботи.
Кожна шпала, яка служить довше, — це гроші, які залізниця не витрачає на заміну.
Анатолій знає про це з власного досвіду, його підприємство постачало шпали для «Укрзалізниці» через державні тендери — і кожна партія проходила жорстку приймальну процедуру. Нова технологія сушіння змінила цю математику кардинально: термін служби шпал збільшився у півтора раза. У перекладі на мову інфраструктурного планування: на кожні десять років експлуатації колії потрібно на третину менше замін. На кожні сто кілометрів — сотні тисяч гривень економії на обслуговуванні.
Українська відповідь на світову проблему
Дерев’яні шпали досі складають значну частину залізничної інфраструктури Північної Америки, Центральної Європи та Азії. Усюди, де деревина роками працює під навантаженням, дощем, спекою та морозами, виробники стикаються з однаковою проблемою: як продовжити її ресурс і знизити ризик прихованих дефектів.
Фізика деревини не змінюється залежно від країни. Якщо технологія вирішує проблему тут, вона вирішує її і там
— Анатолій Шевченко
Підприємець, родом із Дніпропетровщини, який починав із пошуку причини браку на пилорамі, створив систему, що впливає на довговічність матеріалу, від якого залежить безпека залізничних перевезень. Питання довговічності шпали — це питання безпеки пасажира. І відповідь на нього народилась в Україні.
