Борьба с растительностью
Травянистая растительность
Используемые в настоящее время химические методы становятся предметом обсуждения экологов. Помимо этого, выяснилось, что на некоторые так называемые проблемные растения, например хвощ, вьюнок полевой или ежевику, современные гербициды не действуют.
Для участков пути, например проходящих в водоохранных зонах или вдоль открытых водоемов, где особенно не рекомендуется применять препараты, изыскивают альтернативные методы борьбы. К ним относятся строительство пути на жестком основании или с одернованными откосами, термические (горячий пар или инфракрасное излучение) и механические методы.
Растения загрязняют балласт, задерживают в нем воду. Балласт, оставаясь долго влажным, еще сильнее загрязняется. Зимой в нем образовываются трещины. Все это ведет к снижению упругости пути и создает угрозу безопасности движения.
Проблемные растения подразделяются на два типа. Одни имеют разветвленное корневище, у других корни уходят в глубину (у хвоща глубина проникновения корней доходит до 2, а в отдельных случаях до 6 м). Цель профилактических мероприятий — предотвратить разрастание в зоне пути таких растений с помощью регулярного выкашивания и высеивания луговых одерняющих трав.
По интенсивности роста и способам распространения все растения можно разделить на четыре группы: образующие много поверхностных {ежевика, ломонос) или подземных побегов (тростник), достигающих балласта и разрастающихся в нем;
размножающиеся семенами или оторвавшимися побегами, которые из полосы отвода попадают на путь (хвощ, различные виды вьюнков, бодяк);
виды, размножающиеся семенами, занесенными издалека птицами или ветром (дикая герань);
проросшее зерно, высыпавшееся из вагонов.
Известно, что растения двух последних из перечисленных групп не уничтожаются и не ослабляются при выкашивании обочины и полосы отвода, растения первой группы при этом погибают полностью, а второй группы — частично.
Опытные участки
Исследования проводились на опытных участках, лежащих в водоохранных зонах и отличающихся разнообразными видами растительности, благодаря чему полученные результаты могут быть распространены на другие линии. Эксперименты ставили в течение пяти лет, применяли профилактические механические способы.
Участок Лангенарген протяженностью 400 м располагается на однопутной линии Фридрихсхафен-Линдау (Германия), проходящей в этом районе вблизи озера Бадензее. Участок Бибе-рах длиной 2,4 км находится на двухпутной линии Ульм-Фридрихсхафен.
В июле 1993 г. провели последнее опрыскивание участков еще применявшимся тогда диуроном, почвенным гербицидом и препаратами сплошного действия далапоном и глифосатом. С тех пор гербициды не применяли. Вскоре после этого провели инвентаризацию видов растений.
Инвентаризация, а также ежегодный учет видов растительности выявляют проблемные растения на опытных участках и точно фиксируют растительность на конкретных делянках. Контроль за расселением проблемных растений помогает определить процентный состав отдельных видов (обнаружено 15 видов) на единице площади. Для этого были выделены участки длиной по 10 м, расположенные вдоль пути, на которых исследовалась растительность по зонам (рис. 1).
Для того, чтобы можно было получить представление о видовом составе растительности, в специально выбранных местах проводили фотосъемку разных зон для учета всех видов растений по методу Браун-Бланке. Это помогло в оценке изменения видового состава растительности после выкашивания, проводившегося несколько лет. По каждому году собирали данные, отражающие климатические условия, месячные колебания температур и их среднемесячные значения, а затем сравнивали с многолетними статистическими, которые фиксировала государственная метеорологическая служба. Помимо этого, в 1993 г. исследовали типы и состав почв. Измеряли показатель pH, проверяли содержание гумуса, другие параметры.
После фотосъемок, выполненных в 1993 г., опытные участки были разбиты на три группы: подлежащие выкашиванию дважды в год (в июне и сентябре), с однократным выкашиванием (в июне) и контрольные, на которых растительность сохранялась в течение всего эксперимента, т.е. с 1993 по 1996 г. включительно.
Поскольку видовой состав растительности опытных участков Лангенарген и Биберах очень разный, изучение методов борьбы с растительностью было особо важным. Благодаря исследованиям сделаны окончательные выводы о степени эффективности отдельных методов с учетом расходов на них.
Выкашивание проводилось с помощью роторной косилки-измельчителя на безрельсовом ходу. Скошенная трава тщательно измельчалась и сбрасывалась на землю. Вывозить ее было экономически невыгодно, поэтому скошенную траву оставляли на всех опытных участках. Для выкашивания растительности в зоне пути использовали машину фирмы Haas на базе колесного трактора, а также машину фирмы Gruntec на рельсовом ходу.
Оценка результатов и сравнение с предыдущими годами
Результаты оценивали по следующим основным критериям:
средняя степень покрытия поверхности растительностью всех видов в зонах I, II, III и IV;
интенсивность разрастания отдельных видов растений;
среднее процентное содержание каждого из исследовавшихся видов растительности;
изменение видового состава растительности на участках, где инвентаризировали виды.
В результате прекращения химической борьбы с растительностью увеличились площади разрастания всех видов растений во всех зонах пути. При этом рост растительности значительнее на участках, которые не выкашивали. На диаграмме рис. 2 приведены значения коэффициентов усиления растительности для различных зон пути (см. рис. 1) при их выкашивании и без него за период с 1993 по 1996 г.
Для хвоща на участках, где траву регулярно косили, результаты 1996 г. почти не отличаются от результатов 1993 г. Это значит, что к 1996 г. после четырехкратного выкашивания он вновь разросся до того же состояния, что и в начале эксперимента, при ежегодном опрыскивании почвенными и лиственными гербицидами. В результате выкашивания хвощ значительно ослабляется, так как каждый раз он должен восполняться за счет резервов своей подпочвенной части, и объем его растительной массы становится все меньше. На тех участках, где не косили, хвощ активно разрастается. Это послужило весомым аргументом в пользу выкашивания (рис. 3).
Сравнение участков с целью определения эффективности выкашивания показало, что в зоне IV после регулярного выкашивания значительно увеличилась площадь, занимаемая такими видами, как французский райграс и некоторые другие злаки. В то же время стали меньше занимать место такие нежелательные виды, как крапива, золотарник, ежевика, ломонос и камыш. На невыкашиваемых участках наблюдается обратная картина: райграс и другие злаки разрослись в меньшей мере, а крапива и другие упомянутые нежелательные виды — в большей.
Предварительные результаты эксперимента
Сравнение участков, которые выкашивали в ходе эксперимента, с контрольными, где растительность оставляли нетронутой, показало следующее:
общее увеличение площадей, занимаемых растительностью, на выкашивавшихся участках значительно меньше, чем на контрольных;
в 1996 г. впервые было отмечено уменьшение разрастания камыша на обочине;
значительно ослаблен хвощ. На контрольных участках, наоборот, наблюдалось его интенсивное разрастание.
В одерненной полосе отмечены следующие изменения:
на участках, где растительность выкашивали, произошло заметное снижение процента площади, занимаемой такими проблемными видами, как ежевика, хвощ, ломонос, крапива и камыш;
благодаря выкашиванию увеличилась интенсивность разрастания таких предпочтительных трав, как французский райграс и другие злаковые, образующие плотную дернину.
Древесная поросль
Инструкция Государственных железных дорог Германии (DBAG) «Растительность в зоне пути» предусматривает вдоль пути полосу шириной от 2 до 3 м, свободную от деревьев и кустарников.
Она необходима по соображениям безопасности движения, поскольку деревья и высокая поросль могут мешать машинисту воспринимать сигналы светофора. Машина фирмы Gruntec на рельсовом ходу позволяет содержать в хорошем состоянии такую полосу с помощью роторного мульчирующего агрегата. Широко применяется также агрегат на безрельсовом ходу, не мешающий движению поездов. Сделать точный вывод о затратах на создание и поддержание такой полосы, охватывающий все ситуации, сложно. Наибольшие затраты бывают при первичной обработке полосы. Для повторных работ вполне достаточно возможностей рассмотренной выше техники.
В 1994 г. Институт транспорта, железнодорожного строительства и эксплуатации (IVE) при университете Ганновера по заданию DBAG провел исследование с точки зрения экономики различных методов обрезки веток и древесной поросли вдоль пути. Нужно было разработать алгоритм, позволяющий выбирать такой метод и такие граничные условия, которые обеспечивали бы решение задачи с минимальными затратами.
Обрезать ветки и поросль, а иногда спиливать отдельные деревья приходится в силу разных причин. Это может быть чрезмерное разрастание, грозящее нарушить габариты приближения, болезни деревьев, угроза их падения на провода или на путь. Выбирая экономически обоснованный метод, необходимо учитывать все реальные и возможные дополнительные затраты:
на планирование и подготовку; на использование техники (стоимость одной смены, умноженная на их число);
на потери, связанные с нарушением графика движения;
на мероприятия по обеспечению безопасности при производстве работ.
На рис. 4 приведена блок-схема, по которой оценивают расходы для каждого из выбранных методов.
Исследованные методы
При механизированных методах обрезки, измельчения и сбора древесной поросли используют машины на комбинированном ходу (UNIMOG, FAUN) или на рельсовом. Возможны три варианта обработки и удаления срезанной массы:
интенсивное измельчение с последующим рассеиванием или вывозом;
измельчение средней степени с последующим вывозом или без него;
масса не измельчается и не вывозится.
Для того, чтобы определить наиболее экономичный метод, были изучены статистические данные за несколько лет, отражающие эти работы в дирекциях Ганновер, Франкфурт-на-Майне, Штутгарт и частично Карлсруэ. Изучили следующие документы: перечни работ, на которые объявлялся тендер;
договоры на производство механизированной обрезки веток и древесной поросли;
отчеты о ручной обрезке; местные оценки объемов ручной обрезки.
На основе полученных данных все методы были исследованы в следующих аспектах:
максимальный диаметр веток или поросли, срезаемый машиной;
затраты времени и потребность в персонале на смену ходовой части машины и на ее переоснащение, а также для следования к месту работ и обратно;
рабочая сторона по отношению к направлению движения;
допустимая транспортная скорость по рельсам;
рабочая зона машины, измеряемая от оси пути;
возможность использования дополнительного оборудования и требующийся для этого персонал;
средняя рабочая скорость при разных граничных условиях.
Затраты времени, необходимого для установки на рельсы машин Janssen-UNiMOG оказались довольно большими из-за ее значительной длины и массы, а также из-за жестко поставленной третьей оси, на которой базируется измельчитель.
Для определения рабочей скорости машины потребовалось учесть следующие факторы:
степень густоты поросли; положение пути {выемка, насыпь или нулевое место);
способ проведения работ (число въездов на путь и выездов);
число отказов технической части; удаленность рабочей зоны от оси пути;
наличие линий связи и СЦБ; электрифицированная или неэлектрифицированная линия; дневная или ночная смена.
Рабочая скорость при разных методах определялась для трех режимов: легкий — нулевое место, большая часть участка не электрифицирована, густота поросли до 40 %, удаленность рабочей зоны от оси пути небольшая, осложняющие факторы отсутствуют;
средний — густота поросли от 40 до 70 %, участок в основном электрифицирован, удаленность рабочей зоны от оси пути максимальная, осложняющие факторы незначительны;
сложный — удаленность рабочей зоны от оси пути максимальная, густота поросли в основном 100 %, весь участок электрифицирован, помехи велики.
Было установлено, что для однопутного участка рабочая скорость в легком режиме составляет 600-650 м/ч, в среднем — 350—450 м/ч, в тяжелом — 250 м/ч.
Для бригад, выполняющих работы вручную, оптимальная численность составляет 5 чел. Такая бригада обеспечивает производительность (без измельчения массы) 18 м2/ч на одного человека при легком режиме, 12 м2/ч при среднем и 7 м2/ч при тяжелом.
Оценка расходов
При оценке расходов следует учитывать все составляющие. Однако, как показал опыт, наиболее важны два показателя — затраты непосредственно на обрезку и на компенсацию убытков, вызванных нарушением графика движения поездов.
Расходы на обеспечение безопасности при производстве работ одинаковы для всех машинных методов, поэтому они не учитываются. При ручной обрезке расходы на обеспечение безопасности появляются лишь тогда, когда работы выполняют в пределах габаритов приближения. Поэтому данную составляющую также исключают из сравнения.
Непосредственные затраты на обрезку. Первый этап в оценке затрат — определение необходимого числа смен в зависимости от конкретного участка места работ и производительности метода. После этого расходы получают умножением затрат для одной смены на число смен.
Число смен зависит от чистого рабочего времени, т.е. за вычетом непродуктивных, но неизбежных потерь на установку машины на рельсы, а также на холостые пробеги. При этом важно также то, что в течение смены может быть одно или несколько «окон». Рабочую скорость для каздо-го метода и затраты времени, необходимые для установки и снятия машины, а также для замены навесного оборудования, определяют предварительно. Время холостых пробегов зависит от следующих факторов: число «окон» за смену; характеристика участка (расстояния между двумя соседними съездами);
длина обрабатываемого участка и густота поросли или кустарника;
общая продолжительность «окон» за смену.
Для машинных методов принята удаленность зоны обрезки от оси пути, равная 6 м, и минимальная продолжительность работы в течение одного «окна» 30 мин. При этом, однако, следует учитывать, что по окончании «окна» машина возвращается в исходную точку или следует до съезда на противоположном конце рабочего участка.
Расходы, компенсирующие убытки от помех движению. При расчетах учитывались следующие виды помех: дополнительные снижения скорости и разгоны, дополнительные остановки, увеличение времени стоянок, введение мест ограничения скорости, объезды поездов, составление инструкций по движению и производству работ в зоне пути. Сумма затрат по этим пунктам представляет собой общие расходы на компенсацию убытков от помех движению. Следует отметить следующее:
обходные маршруты для поездов при обрезке порослей применяют в исключительных случаях;
на однопутных участках обрезка проводится лишь в предусмотренные графиком перерывы в движении поездов;
на двухпутных участках работы проводят в «окно» лишь в том случае, если частота движения поездов позволяет их пропуск по второму пути.
В последнем случае возникают осложнения транспортного процесса,
убытки от которых предварительно оцениваются при сравнительных расчетах.
Институт IVE разработал программу SIMU VII, которая на основе типичных помех движению, характеристик участка и графиков следования поездов моделирует режим движения на участке. Другая модель, разработанная в институте, позволяет учесть дополнительные затраты на тягу поездов, используя удельное время задержки в расчете на один поезд.
Суммируя накопленный опыт, удалось типизировать продолжительность «окон» для обрезки порослей и веток. Она может быть не менее 60 мин и не более 300 мин. Продолжительность «окон» в минутах устанавливают кратной 60.
--------
ИЗВЕСТНО ЛИ ВАМ, ЧТО...
• Строящиеся Готтардский и Лембергский тоннели составляют основу новых трансальпийских магистралей. Базисный тоннель Готтард длиной 57 км должен быть построен к 2010 г., а тоннель Лёчберг длиной 33 км — к 2007 г. Ожидается, что в 2010 г. объемы грузовых перевозок возрастут по сравнению с 1992 г. на 63 %, а пассажирских — на 22 %. Пакеты из двух пассажирских поездов будут пропускать по базисному тоннелю со скоростью 230—250 км/ч, из четырех грузовых поездов — со скоростью 100—160 км/ч. Грузовые поезда будут иметь длину до 1500 м и массу — до 4000 т.
• На строящейся в Германии новой высокоскоростной линии Кёльн—Майн предусматривается применить немало технических новшеств. Так, на основном участке магистрали длиной 135 км между Зигбургом и пересечением Майна, а также большей части южно-майнского участка, путь укладывают на жесткое безбалластное основание, применяя стрелочные переводы с подвижным сердечником крестовин, гидроприводами и надежными запорными устройствами. Новые системы управления и технические средства рассчитаны на организацию движения поездов на магистрали со скоростью до 300 км/ч с учетом пропуска в среднем 5—8 пар поездов в час.
• На дорогах Германии в настоящее время действуют три специализированные высокоскоростные линии: Ганновер—Вюрцбург (327 км), Мангейм—Штутгарт (107) и недавно открытая Берлин—Эбисфельде (152 км). Кроме того, 1228 км обычных линий реконструировано для движения высокоскоростных пассажирских поездов. Важным шагом в развитии сети стало принятие в начале прошлого года федеральным министерством транспорта нового пятилетнего плана на 1998—2002 гг. Самым крупным является проект строительства новой линии Кёльн—Франкфурт-на-Майне, предназначенной для движения только пассажирских поездов. Другим проектом предусмотрено создание высокоскоростной линии между Нюрнбергом и Мюнхеном. Здесь предстоит построить новую линию Нюрнберг—Ингольштадт и реконструировать действующую Ингольштадт— Мюнхен. Тогда общая продолжительность поездки по маршруту длиной 171 км сократится с 1 ч 38 мин до 1 ч 03 мин. Под скорость движения поездов 250 км/ч реконструируются линии Карлсруэ—Оффенбург и Кёльн—Ахен, а под скорость 200 км/ч — Лейпциг— Дрезден и Саарбрюккен—Людвигсхафен
