Тренд на экологичность охватывает множество аспектов жизни не исключение и железнодорожная отрасль. Многие ведущие отраслевые предприятия стремятся задавать тренд на использование экологичных материалов.
Сегодня никого не удивишь термином «зеленая» шпала, возможно завтра никого не удивишь термином «зеленые» рельсы.
Использование экологичных материалов, в наше время, это маркер социальной ответственности бизнеса перед будущими поколениями.
Компании все чаще принимают на себя обязательства по защите окружающей среды, в свою очередь и потребители требуют от компаний большей прозрачности в вопросах экологии и устойчивого развития.
Одним из основных направлений в использовании экологичных материалов является производство «зеленой» шпалы или шпалы из композитных (полимерных) материалов.
Преимущества композитных шпал или «зеленых» шпал:
- Использование переработанных материалов: многие композитные шпалы изготавливаются из переработанных пластиковых волокон, что снижает количество отходов и потребление ресурсов.
- Отсутствие химических обработок: в отличие от деревянных шпал, которые часто обрабатываются химикатами для защиты от вредителей, композитные шпалы не требуют таких обработок, что делает их менее вредными для окружающей среды.
- Долговечность и повторное использование: долгий срок службы композитных шпал снижает необходимость в частой замене, что уменьшает количество отходов.
- Снижение углеродного следа: использование композитных материалов может снизить углеродный след по сравнению с традиционными материалами, особенно если они производятся из вторичных ресурсов.
- Полная утилизация отходов.
Ведущим производителем «зеленых» шпал является немецкий концерн Vossloh, Германия.
В начале июня 2024 года состоялось официальное открытие серийного производства композитной шпалы Vossloh EPS в Нове Скальмежице/Nowe Skalmierzyce, Польша.
Производственный процесс в Польше является уникальным для композитных шпал в Европе и, возможно, во всем мире. Особенностью EPS и, прежде всего, его производственного процесса является концепция многофункциональных форм. Впервые она открывает возможности для применения в железнодорожном полотне решений, которые раньше было невозможно реализовать.
Выпустив шпалу EPS, компания Vossloh делает смелый шаг на быстрорастущем мировом рынке с большим количеством конкурентов. Целью было создание экологичной и экономичной композитной шпалы, которая сочетает в себе преимущества бетонных, деревянных и пластиковых шпал, а также изготовлена из переработанного материала, что обеспечивает 100-процентную утилизацию после длительного срока службы. Разработчики продукта также хотели преодолеть проблемы, с которыми сталкиваются многие современные пластиковые шпалы:
- сильная пластическая деформация подрельсовой площадки;
- сокращение срока службы из-за самоокисления под воздействием УФ-излучения и термического повреждения;
- коэффициент теплового расширения - показатель теплового расширения;
- замедление, т.е. ползучесть;
- ограничения в дизайне;
- интеграция всех типов рельсовых креплений, включая анкерные;
- образование пыли, например, на строительных площадках, и связанный с этим риск для здоровья;
- нестабильное качество в течение всего периода эксплуатации;
- низкая устойчивость в пути трассе из-за малого веса;
- высокая цена продажи из-за высокого содержания полимеров и 100 % перерабатываемости.
Ситуация на рынке пластиковых шпал остается положительной, поскольку деревянные шпалы для обеспечения длительного срока службы необходимо пропитывать, что вредно для окружающей среды и здоровья. Несмотря на то, что введение запрета на использование креозота в ЕС отложено на два года, спрос на него, несомненно, возрастет не позднее этого срока.
Но сначала несколько слов о развитии проекта по производству «зеленой» шпалы.
В конце 2018 года на опытном заводе в Вердоле/Werdohl (Германия) были произведены первые EPS. После определения более 160 тестовых характеристик и проведения около 330 внутренних испытаний для поиска оптимальной смеси материалов, отвечающей международным стандартам и требованиям клиентов, совместно с компанией amalentic была разработана окончательная смесь материалов. Он состоит исключительно из вторичного сырья промышленного качества и на 100 % пригоден для вторичной переработки. Изотропный материал гарантирует следующее свойства, неизменно сохраняющиеся в течение очень долгого срока службы:
▪ высокая атмосферостойкость (устойчивость к УФ-излучению, отсутствие поглощения влаги ≤ 0 %) для применения в экстремальных, влажных климатических условиях,
▪ низкий коэффициент теплового расширения: 17,5 x 10-6 x K-1,
▪ высокая плотность: около 1,55 г/см³ и
▪ высокая поперечная устойчивость пути и стабильная колея.
Впервые было обдумано использование армирования композитных (пластиковых) шпал стальной арматурой. Использование стальной арматуры, известной по бетонным шпалам, обеспечивает повышенную безопасность пути. При выборе тестовых участков основное внимание уделялось методу монтажа, условиям окружающей среды, вариантам крепления и нагрузке на путь. Например, испытательный путь в Америке является эталоном во многих отношениях для пластиковых шпал. Помимо очень высокой нагрузки на ось (35,5 тонн) и грубого метода укладки, пути находятся в сравнительно плохом состоянии. Новые шпалы вдавливаются под рельсы через балласт, иногда поднимая всю путевую решетку вместе с пластиковыми шпалами. Кроме того, требуется простое крепление в виде шипов и "стяжных пластин", а также замена отдельных шпальных подкладок. На европейских путях требования и обращение с пластиковыми шпалами гораздо более умеренные. В Швеции был выбран еще один испытательный путь с нагрузкой на ось около 30 тонн и температурой около -20 °C. В Румынии и Болгарии укладка производилась вручную. Шпальные подкладки поставлялись как с готовыми отверстиями, так и без них, чтобы можно было опробовать ручную обработку пути. Важным направлением разработки был охват широкого спектра применений и с использованием различного типа рельсовых скреплений.
По результаты работы по путевым испытаниям композитных шпал EPS были неизменно положительны и подтверждали большие ожидания.
Серийное производство
При достигнутом уровне развития потенциал и спрос росли в равной степени. Поэтому серийное производство было запланировано на 2022 год. В поисках подходящего места в Европе компания Vossloh Skamo быстро выделилась. Помимо готовности сотрудников реализовать этот проект, здесь были подходящие условия. Для реализации проекта по производству композитных шпал была выбрана Польша.
В пользу Польши говорит и тот факт, что в этой центрально-европейской стране у компании по производству железнодорожной техники имелись две производственные площадки: вместе с Vossloh Cogifer Polska в Быдгоще системами рельсового скрепления и стрелочными переводами оснащаются как обычные линии, так и городские железнодорожные сети.
На общей площади около 8,5 га компания Vossloh Skamo располагала зданиями с полезной площадью около 25 000 м2 с инструментальным цехом и производственными мощностями для закалки, сварки и гибочных прессов.
Поскольку в плане дизайна композитных шпал нет никаких ограничений, как по форме шпалы, так и по форме рельсовой площадки (размеры и формы рельсовой площадки могут быть адаптированы к любым конкретным требованиям). Кроме того, можно выбрать различные решения для крепления рельсов, как для традиционных шурупно-дюбельных, так и для анкерных рельсовых скреплений.
Однако шурупно - дюбельные рельсовые скрепления системы W-типа имеют множество технических преимуществ:
- Значительно шире возможности регулирования рельсовой колеи;
- Лучшая передача усилия от рельса к шпале, так что шурупы не подвергаются боковой нагрузке;
- Более высокая упругость и эластичность.
Концепция и этап реализации
В процессе выбора поставщика - как системы, так и используемого сырья - пилотная система, а также требования к качеству и технологические этапы, изученные с ее помощью, послужили образцом для подражания. Для обеспечения воспроизводимости, снижения ошибок и гарантии качества при годовой производительности 100 000 шпал отдел промышленного инжиниринга компании Vossloh сознательно выбрал высокую степень автоматизации. Тот факт, что полная автоматизация не имеет смысла, стал результатом
То, что полная автоматизация не имеет смысла, было установлено, в частности, в результате переговоров с различными производителями бетонных шпал, с которыми компания имеет давние и хорошие отношения. Это означает, что загрузка, то есть установка арматуры в форму для шпал и предварительное напряжение, остается ручной. Используя QR-коды, система точно знает, что и где производится. модуль находится в процессе карусели. Контроль качества осуществляется путем мониторинга отдельных параметров, например, веса.
В итоге композитная шпала EPS от Vossloh может поставляться с готовыми, точно расположенными отверстиями для шпальных болтов - с резьбой или без нее. Это снижает крутящий момент при натяжении, увеличивает усилие извлечения и устраняет необходимость в трудоемких работах по сверлению пути. Ось болта может быть выполнена с точным наклоном в 5°, как это требуется для прямого крепления при предварительной сборке. Для повышения стабильности положения колеи нижняя часть шпалы может иметь различную глубину и ширину, а также боковое профилирование. Если требуются особые требования, например, противоскользящие поверхности, можно сформировать профиль, например, в виде шашечной пластины с миллиметровым тиснением высотой от 2 до 5 мм Возможны такие варианты последующей обработки, как сверление, пиление, фрезерование или шлифование. Поскольку EPS не состоит из стекловолокна, при механической обработке не образуется вредной пыли, а значит, нет необходимости в специальных средствах индивидуальной защиты дыхательных путей. Экологически зрелая концепция также предусматривает простые варианты ремонта, такие как последующая регулировка отверстий или ширины колеи, а также устранение серьезных повреждений.
Новый инновационный продукт
Благодаря новому производственному предприятию широкий ассортимент EPS теперь доступен по всему миру. Геометрия шпал очень гибкая по всем параметрам (длина, высота, ширина):
Стандартные шпалы для рельсового пути длиной до 3 м, четыре варианта высоты (100 140, 150 и 160 мм) и шириной 250 или 260 мм.
Композитный брус для стрелочных переводов длиной от 2,20 до 5,00 м (с шагом 100 мм; выше этого значения две шпалы соединяются вместе), высотой 150 или 160 мм и шириной 250 или 260 мм
Мостовые балки длиной до 3 м, высотой от 160 до 320 мм и шириной от 240 до 265 мм.
Что касается веса, то разработчики продукта пошли на компромисс в пользу высокой поперечной прочности. В среднем EPS весит 170 кг; это примерно на 50 % больше, чем деревянная или пластиковая шпала, присутствующих на рынке, но лишь вдвое меньше, чем стандартная бетонная шпала.
Процесс производства EPS является уникальным в мире. Сначала амалентный материал, изготовленный из переработанного пластика и песка промышленного качества, проходит многоступенчатый процесс подготовки с добавками, которые положительно влияют на механические свойства и технологическое окно. После установки стальной арматуры в форму для шпал, предварительного напряжения и использования соответствующего оборудования из "строительного набора", включающего около 40 инструментов, смесь материалов заполняется, прессуется и охлаждается полностью автоматически. Теперь стабильная по размерам шпала извлекается из формы и проходит окончательную проверку качества в системе перед транспортировкой в зону отгрузки. Тем временем форма уже готовится к следующей партии продукции.
При этом энергоемкие процессы соответствуют европейским стандартам энергопотребления, а каждый этап производства является устойчивым за счет ограничения теплопотерь благодаря особенно хорошей изоляции и использования имеющейся энергии
Отработанное тепло также может использоваться для отопления здания.
Спустя чуть более года официальное открытие нового завода по производству EPS стало прекрасным поводом отметить достигнутые результаты и с гордостью оглянуться на прошедший интенсивный период. В перспективе композитные шпалы из EPS, изготовленные по международным стандартам, должны стать мировым стандартом во всех случаях, когда бетонная шпала не является оптимальным решением для клиента - в том числе и с точки зрения выбросов CO2. EPS может быть полностью переработан в конце жизненного цикла продукта. Соответствующие процессы измельчения и сепарации уже учтены при производстве новой серии. Материал может быть повторно использован для изготовления новых шпал из EPS или других изделий. Материал очищается и обрабатывается соответствующим образом, чтобы обеспечить соблюдение требований к качеству.
Композитная шпала EPS от Vossloh полностью ремонта пригодная. Варианты ремонтов можете увидеть на картинке.
Производство «зеленых» шпал организовано не только в странах Европы, но и на территории ЕАЭС, например, в Российской Федерации. С российским производителем «зеленых» шпал у нас установлены тесные кооперационные контакты.
Ждем Ваших заявок на закупку «зеленых» шпал, наши специалисты расскажут Вам о стоимости и сроках возможных поставок.
