4. Dotychczasowy stan wiedzy o wpływie kolejowych robót budowlanych na ruch
4.3. Technologia robót a czas zamknięć torowych
Liczne publikacje poświęcone są opisowi technologii robót, z uwzględnieniem ich wydajności i koniecznego czasu trwania zamknięć torowych. W tej grupie nie jest jednak analizowany bezpośredni wpływ realizacji robót na ruch pociągów – na przykład zamknięcie torowe na szlaku o dużym wykorzystaniu przepustowości będzie miało diametralnie odmienne konsekwencje niż wprowadzenie zamknięcia o tym samym czasie trwania na szlaku o niewielkim obciążeniu.
6 Programowanie liniowe mieszane (ang. Mixed Integer Linear Programming) – problem optymalizacyjny, w którym wszystkie ograniczenia oraz funkcja celu mają postać liniową, a wśród zmiennych decyzyjnych występują zmienne całkowite i niecałkowite [108].
4. Dotychczasowy stan wiedzy o wpływie kolejowych robót budowlanych na ruch pociągów
41 Liczne prace na temat danej technologii są publikowane w ciągu kilku lat od jej wprowadzenia na rynek, po zgromadzeniu wystarczającego zbioru danych do jej oceny i porównania w stosunku do metod dotychczas stosowanych. Na sieci PKP PLK S.A. okresem wdrażania nowych (tzw. „wysokowydajnych”) technologii robót nawierzchniowych i podtorzowych były lata 90. XX wieku – stąd największa liczba publikacji dotyczących tej tematyki przypada na lata 1995-2005. Opisy technologii potokowej wymiany nawierzchni kolejowej, wraz z praktycznymi obserwacjami z ich zastosowania przedstawiają m.in. publikacje [66] i [67], a potokowej naprawy podtorza:
[65] i [68]. Szczególnie interesującą publikacją poświęconą potokowej technologii wymiany nawierzchni jest pozycja [24] z 2003 roku autorstwa pracowników Zakładu Maszyn Torowych PKP PLK w Krakowie. Na podstawie analizy pracy dwóch maszyn P-93 i jednej P-95 w latach 2000-2002 autorzy określili nie tylko wydajności wymiany nawierzchni technologią potokową (i ich dobową zmienność), ale również udział pracy efektywnej w czasie zamknięcia torowego, który w warunkach polskich w analizowanych latach nie przekraczał 50% (rys. 4.6).
Rys. 4.6. Średni udział czasu wykonywania poszczególnych czynności w czasie zamknięcia torowego dla dwóch maszyn P-93 oraz jednej maszyny P-95 będących na stanie Zakładu Maszyn Torowych PKP PLK S.A. podczas pracy w latach 2000-2002
źródło: opracowanie własne na podstawie danych liczbowych przedstawionych w publikacji [24]
Nowością na polskim rynku robót nawierzchniowych, wdrożoną w roku 2015, jest blokowa technologia wymiany rozjazdów [69, 113] (rys. 4.7) pozwalająca skrócić czas zamknięć torowych, której zastosowanie na sieci PKP PLK S.A. nie zostało jeszcze szeroko opisane w literaturze. Można tutaj jednak skorzystać z doświadczeń
42 zagranicznych, szczegółowo opisanych w pozycji [52], w której przedstawiono czasy robót i towarzyszących im zamknięć torowych niezbędnych do wymiany rozjazdu różnymi metodami, w tym z zastosowaniem technologii blokowej, na podstawie doświadczeń kilku europejskich zarządców infrastruktury i wykonawców zaangażowanych w realizację projektu MAINLINE7. Wybrane wyniki przedstawiono w tabeli 4.2. Technologia blokowa pozwala na wymianę rozjazdu w podobnym czasie zamknięcia torowego, co z wykorzystaniem wózków z dźwignicami (przykładem tej technologii jest polskie urządzenie do wymiany rozjazdów UWR) i w czasie krótszym o ok. 20% - 30% niż z zastosowaniem innych technologii. Transport rozjazdów zmontowanych w bloki w wytwórni pozwala natomiast aż o 50% skrócić czas robót przygotowawczych, co w zależności od warunków miejscowych, może również mieć wpływ na czas zamknięć torowych.
Rys. 4.7. Transport bloków rozjazdowych na miejsce wbudowania – bloki ułożone są na obróconych pod kątem platformach, co umożliwia transport bez przekraczania skrajni
źródło: [127]
7 Zebrano doświadczenia z realizacji robót wymiany rozjazdów na sieciach kolejowych następujących krajów: Niemcy, Hiszpania, Szwecja, Czechy, Węgry, Turcja, Wielka Brytania.
4. Dotychczasowy stan wiedzy o wpływie kolejowych robót budowlanych na ruch pociągów
43 Tabela 4.2. Czas trwania robót wymiany rozjazdu z wyszczególnieniem czasu trwania zamknięć torowych dla wybranych technologii
Sposób montażu
rozjazdu montaż terenowy montaż
bazowy Sposób wbudowania koparki
dwudrogowe
źródło: opracowanie własne na podstawie danych liczbowych przedstawionych w publikacji [52]
Obszerną monografią, przedstawiającą informacje na temat technologii robót nawierzchniowych i podtorzowych, stosowanych w Polsce jest pozycja [29]. Autor przedstawia w niej szeroki zakres robót, od prac konserwacyjnych poprzez naprawy bieżące aż do kompleksowych modernizacji drogi kolejowej. Podane wydajności poszczególnych maszyn umożliwiają obliczenie wymaganego czasu wyłączenia toru z eksploatacji dla przeprowadzenia prac.
Z punktu widzenia czasu zamknięcia torowego istotna jest również technologia robót branży mostowej [70]. Wymagany czas zamknięć torowych dla wykonania różnymi technologiami robót polegających na rozbiórce i budowie nowych obiektów inżynieryjnych, a także rozbiórce i wymianie na nowe przęseł obiektów został przedstawiony w kolejnej pracy przygotowanej w ramach projektu MAINLINE [51].
Wybrane dane z powyższej publikacji przedstawiono w tabeli 4.3.
Tabela 4.3. Technologia wykonania wybranych robót branży mostowej a czas zamknięć torowych Rodzaj
robót
Technologia robót Czas trwania zamknięcia
budowa obiektu z elementów prefabrykowanych
6-8 dni w czasie zamknięcia torowego – rozbiórka nawierzchni i starego obiektu, budowa nowego obiektu, budowa nawierzchni na obiekcie Wymiana
10 dni w czasie zamknięcia rozbiórka nawierzchni i starego obiektu, nasuwanie nowego obiektu, budowa nawierzchni na obiekcie
44 Rodzaj
robót
Technologia robót Czas trwania zamknięcia torowego
Uwagi
Wymiana przepustów
budowa obiektu z blachy falistej 10-12 dni w czasie zamknięcia torowego – rozbiórka nawierzchni i starego obiektu, budowa nowego obiektu, budowa nawierzchni na obiekcie źródło: opracowanie własne na podstawie danych przedstawionych w publikacji [51]
Dane przedstawione w powyższej tabeli należy traktować jednak orientacyjnie, ponieważ lokalne uwarunkowania i wymagania zarządcy infrastruktury mogą wpływać na konieczność zarówno wydłużenia, jak i skrócenia czasu zamknięcia torowego.
Na przykład podczas budowy wiaduktu kolejowego nad autostradą A-2 w ciągu linii kolejowych nr 271 Wrocław Główny – Poznań Główny oraz 802 Poznań Starołęka – Luboń koło Poznania zdecydowano się na zastosowanie technologii ograniczającej do minimum utrudnienia w ruchu pociągów [11]. Trójprzęsłowa konstrukcja płytowa wiaduktu o całkowitej długości ponad 50 m i szerokości8 blisko 130 m została wybudowana obok miejsca docelowego, a następnie nasunięta pod linie kolejowe (metoda nasuwania poprzecznego [131]) w ciągu zaledwie 63 godzin zamknięcia torowego [11]. Ta sama technologia została zastosowana podczas budowy wiaduktu w ciągu linii kolejowej nr 25 w ramach zadania „Trasa Górna” w Łodzi (rys. 4.8). Roboty zrealizowano w trakcie 68-godzinnego zamknięcia torowego [47].
Rys. 4.8. Budowa wiaduktu kolejowego nad nowo projektowaną Trasą Górną w Łodzi w technologii nasuwania poprzecznego
źródło:[92]
Z punktu widzenia analiz czasu trwania zamknięć torowych na etapie planowania robót warte odnotowania są również przykłady konieczności zmiany technologii i zakresu robót już podczas ich realizacji. Taką sytuację przedstawia m.in. publikacja [93], opisująca przykład niezidentyfikowania na etapie projektowania gruntów organicznych
8 Na obiekcie oprócz dwóch dwutorowych linii kolejowych zlokalizowana jest rezerwa terenowa na potrzeby budowy w przyszłości stacji postojowej.
4. Dotychczasowy stan wiedzy o wpływie kolejowych robót budowlanych na ruch pociągów
45 w podłożu. Problemy jakości dokumentacji projektowej oraz kontrowersyjnych zapisów w materiałach przetargowych porusza publikacja [72], a wyniki badań ankietowych wśród uczestników procesu budowlanego, wskazujące na błędy w dokumentacji projektowej i konieczności zmiany zakresu i technologii robót jako jedną z najważniejszych przyczyn opóźnień w realizacji robót przedstawia publikacja [37].
Konieczność prowadzenia robót na liniach czynnych dla ruchu pociągów, czyli w zamknięciach jednotorowych, wiąże się z trudnościami technologicznymi i organizacyjnymi, których można uniknąć wprowadzając na czas wykonywania robót całkowite zamknięcie linii kolejowej. Porównanie kosztów robót na liniach nieczynnych dla ruchu pociągów i podczas ruchu pociągów przedstawia praca [111] opublikowana przez Międzynarodowy Związek Kolei na podstawie analizy ponad 200 kontraktów budowlanych realizowanych w 12 krajach europejskich i 2 krajach azjatyckich. Badania wskazują, że prowadzenie robót na czynnych liniach kolejowych może zwiększać koszty inwestycji nawet o 50% w stosunku do całkowitego wstrzymania ruchu pociągów, co przedstawiono na rysunku 4.9.
Rys. 4.9. Porównanie kosztów robót prowadzonych na liniach czynnych dla ruchu pociągów i na liniach zamkniętych dla trzech grup robót na podstawie badań UIC
źródło: opracowanie własne na podstawie danych przedstawionych w publikacji [111]
Czas realizacji robót podtorzowych w zamknięciach jedno- i dwutorowych porównują autorzy publikacji [70], analizując przykład modernizacji linii kolejowej nr 6 na sieci PKP PLK S.A. na odcinku Tłuszcz – Łochów. Przy całkowitym wstrzymaniu ruchu pociągów osiągano wydajności budowy warstwy ochronnej 1050 mb/dobę,
46 przy wartości 475 mb/dobę przy zachowaniu ruchu pociągów w torze sąsiednim. W pracy wskazano również inne zaobserwowane w praktyce zalety wprowadzenia całkowitego zamknięcia linii na czas robót: możliwość zapewnienia bezpieczeństwa pracownikom, większą dokładność robót i łatwiejszą koordynację robót prowadzonych w różnych branżach.