Forum budowy i utrzymania obiektów inżynieryjnych MOSTY 2015 Wieliczka, 24 czerwca 2015 r. Kazimierz Szadkowski Biuro Dróg Kolejowych PKP Polskie Linie Kolejowe S.A.
Plan prezentacji 1. Wprowadzenie 2. Definicje pojęć 3. Stan prawny dla budowy, modernizacji, odnowienia 4. Statystyka 5. Diagnostyka i stan techniczny 6. Optymalizacja utrzymania 7. Kierunki działań i programy badawcze 2
1. Wprowadzenie http://www.plk-inwestycje.pl/ 3
2. Definicje pojęć Interoperacyjność systemu kolei to zdolność systemu kolei do zapewnienia bezpiecznego i nieprzerwanego ruchu pociągów, spełniającego warunki techniczne, ruchowe, eksploatacyjne i prawne, których zachowanie zapewnia dotrzymanie zasadniczych wymagań dotyczących interoperacyjności systemu kolei i umożliwia efektywne poruszanie się po transeuropejskiej sieci kolejowej USTAWA z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz.U. 2003 Nr 86 poz. 789 z późn. zm.. 4
Zasadnicze wymagania dotyczące interoperacyjności systemu kolei - wymagania określone w dyrektywie w sprawie interoperacyjności systemu kolei we Wspólnocie, dotyczące składników interoperacyjności, podsystemów i ich powiązań, które powinny być spełnione w transeuropejskim systemie kolei w celu zapewnienia interoperacyjności systemu kolei; USTAWA z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz.U. 2003 Nr 86 poz. 789 z późn. zm. 5
Składnik interoperacyjności podstawowe składniki, grupy składników, podzespoły lub zespoły, które są włączone lub które mają być włączone do podsystemu, od którego pośrednio lub bezpośrednio zależy interoperacyjność systemu kolei; składnikiem interoperacyjności jest również oprogramowanie; USTAWA z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz.U. 2003 Nr 86 poz. 789 z późn. zm. 6
Podział systemu kolei na podsystemy (ze względu na zakres stosowania oraz złożoność) Strukturalne: infrastruktura, energia, sterowanie - urządzenia przytorowe, sterowanie - urządzenia pokładowe, tabor; Funkcjonalne: ruch kolejowy, utrzymanie, aplikacje telematyczne dla przewozów pasażerskich i przewozów towarowych USTAWA z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz.U. 2003 Nr 86 poz. 789 z późn. zm. 7
Celem scharakteryzowania zasadniczych wymagań interoperacyjności każdy z podsystemów został opisany poprzez odpowiednie Techniczne Specyfikacje Interoperacyjności (TSI). Natomiast zagadnienia niedoprecyzowane w TSI (punkty otwarte, przypadki szczególne) ujęte zostały w Krajowych Wymaganiach Interoperacyjności (KWI) przyjętych przez każde Państwo Członkowskie. 8
Techniczne Specyfikacje Interoperacyjności (TSI) specyfikacje obejmujące podsystemy lub ich części, w celu spełnienia zasadniczych wymagań dotyczących interoperacyjności systemu kolei, ogłaszane przez Komisję Europejską w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej; Obecnie, zgodnie ze zmianami wynikającymi z Technicznych Specyfikacji Interoperacyjności, opublikowanych w grudniu 2014 roku i później, zasięg stosowania TSI został rozszerzony na całą sieć Unii Europejskiej. W przypadku Polski oznacza to praktycznie wszystkie linie kolejowe zarządzane przez PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Jednakże, dla projektów, które w dniu wejścia w życie tychże TSI (tj. 01 stycznia 2015 r.) były na zawansowanym etapie realizacji lub były objęte obowiązującą umową, stosuje się poprzednie Techniczne Specyfikacje Interoperacyjności. Co oznacza, że projekty spełniające ww. kryteria podlegają dotychczasowym zasadom. Niemniej, powyższe wiąże się z obowiązkiem uzyskania odstępstw dla projektów od nowo opublikowanych TSI, zgodnie z zapisami art. 25f ustawy o transporcie kolejowym. USTAWA z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz.U. 2003 Nr 86 poz. 789 z późn. zm. 9
Droga kolejowa nawierzchnia kolejowa wraz z podtorzem i budowlami inżynieryjnymi oraz gruntem, na którym jest usytuowana; Linia kolejowa droga kolejowa mająca początek i koniec wraz z przyległym pasem gruntu, na którą składają się odcinki linii, a także budynki, budowle i urządzenia przeznaczone do prowadzenia ruchu kolejowego wraz z zajętymi pod nie gruntami; Kolejowy obiekt inżynieryjny - budowla kolejowa, wydzielona jako osobny środek trwały, należąca do jednego z wymienionych niżej rodzajów: most - obiekt inżynieryjny umożliwiający przeprowadzenie linii kolejowej nad przeszkodami wodnym; jak rzeki, strumienie, kanały jeziora, zatoki morskie, zalewy rzeczne itp. o szerokości w świetle pod co najmniej jednym przęsłem większej od 3,00 m, wiadukt - obiekt inżynieryjny umożliwiający przeprowadzenie linii kolejowej nad przeszkodami innymi niż przeszkody wodne, o szerokości w świetle pod co najmniej jednym przęsłem większej od 3,00 m, 10
przejście pod torami - obiekt inżynieryjny, którego szerokość w świetle jest większa niż 3,00 m, usytuowany w obrębie stacji kolejowej lub związany funkcjonalnie ze stacją albo z przystankiem kolejowym, umożliwiający przeprowadzenie ciągu ruchu pieszego lub ciągu transportu bagażu oraz przesyłek pod linią kolejową; przepust - obiekt inżynieryjny umożliwiający przeprowadzenie linii kolejowej nad przeszkodami o szerokości w świetle pojedynczego otworu mniejszej lub równej 3,00 m; tunel liniowy - obiekt inżynieryjny umożliwiający przeprowadzenie linii kolejowej pod powierzchnią terenu, 11
kładka dla pieszych - obiekt inżynieryjny umożliwiający dostęp pieszych do peronów oraz innych budowli usytuowanych na obszarze kolejowym służących do prowadzenia ruchu kolejowego i utrzymania linii kolejowych, uwzględniony w regulaminie technicznym stacji i w rozumieniu przepisów techniczno-budowlanych stanowiący budowlę kolejową, służącą do prowadzenia ruchu kolejowego oraz umożliwiającą dokonywanie przewozu ludzi; ściana oporowa - obiekt inżynieryjny mający na celu zabezpieczenie skarp nasypu lub przekopu linii kolejowej. Dz.U. 1998 nr 151 poz. 987 Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 września 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. Dz.U. 2014 poz. 867 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 5 czerwca 2014 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie Id-16 Instrukcja utrzymania kolejowych obiektów inżynieryjnych na liniach kolejowych do prędkości 200/250 km/h, PKP Polskie Linie Kolejowe, 2014 12
Budowa - wykonywanie obiektu budowlanego w określonym miejscu, a także odbudowa, rozbudowa, nadbudowa obiektu budowlanego; Km 63,728 linia Nr 004 (CMK) 13
Budowa nowego mostu na kolejowym moście granicznym Kunowice Frankfurt (Oder) 14
Modernizacja większe prace modyfikacyjne, wykonywane w podsystemie lub w jego części, poprawiające całkowite osiągi podsystemu; Demontaż przęseł wiaduktu kolejowego 15
Montaż przęsła wiaduktu kolejowego i transport na miejsce zabudowy. 16
Linia 30 km 58,008 most na rzece Tyśmienica 17
Linia 69 km 25,523 most / wiadukt Wólka Orłowska 18
Odnowienie większe prace wymienne w podsystemie lub w części podsystemu, które nie zmieniają całkowitych osiągów podsystemu; USTAWA z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz.U. 2003 Nr 86 poz. 789 z późn. zm.. Wiadukt kolejowy na linii Nr 091, nad ulicą Miodową w Krakowie 19
Wiadukt kolejowy na linii Nr 091, nad ulicą Lubicz w Krakowie 20
3. Stan prawny dla budowy, modernizacji, odnowienia prawo UE prawo krajowe Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane Dz.U. 1994 nr 89 poz. 414 z późn. zm. Ustawa z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym Dz.U. 2003 nr 86 poz. 789 z późn. zm. regulacje wewnętrzne zarządcy 21
Warunki techniczne, standardy techniczne, instrukcja utrzymania (regulacje wewnętrzne zarządcy dotyczące kolejowych obiektów inżynieryjnych) V 160 km/h V 200/250 km/h V 350 km/h Grant Rządu Hiszpanii 22
Zasady zapewnienia trwałości 1) Nowy lub modernizowany kolejowy obiekt inżynieryjny powinien być zaprojektowany z uwzględnieniem oddziaływania na właściwości materiałów: obciążenia, czynników klimatycznych agresywności środowiska. 2) Materiały stosowane do budowy obiektu inżynieryjnego powinny zapewnić bezpieczną eksploatację w przewidywanym okresie użytkowania, z uwzględnieniem w szczególności: czynników klimatycznych; agresywności środowiska, w tym wynikającej z metody utrzymania. 23
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 5 czerwca 2014 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie Dz. U. 2014 poz. 86 Nowe i modernizowane mosty, wiadukty, przejścia pod torami i przepusty projektowane są, aby wytrzymać obciążenia pionowe, zgodne z modelami obciążeń projektowych, model obciążenia 71, model obciążenia SW/0 dla mostów wieloprzęsłowych o konstrukcji ciągłej, według normy PN-EN 1991-2:2007 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje -- Część 2: Obciążenia ruchome mostów. Modele obciążeń projektowych stosuje się z uwzględnieniem wartości minimalnej współczynników klasyfikacji obciążeń (α): α = 1,21 dla linii kolejowych magistralnych (kat.0) i pierwszorzędnych (kat.1) α = 1,10 dla linii kolejowych drugorzędnych 24
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 5 czerwca 2014 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie Dz. U. 2014 poz. 86 Przy sprawdzaniu wytrzymałości budowli kolejowych stosuje się modele obciążeń eksploatacyjnych zgodnie z normą PN-EN 15528 Kolejnictwo Klasyfikacja linii w odniesieniu do oddziaływań pomiędzy obciążeniami granicznymi pojazdów szynowych a infrastrukturą. 25
Id-16 Instrukcja utrzymania kolejowych obiektów inżynieryjnych na liniach kolejowych do prędkości 200/250 km/h, PKP Polskie Linie Kolejowe, 2014 Sprawdzenie aktualnej nośności eksploatacyjnej istniejącego obiektu dokonuje się poprzez: 1) OKREŚLENIE WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA α, dla Modelu Obciążenia 71 lub SW/o według PN-EN 1991-2 EUROKOD 1: Oddziaływania na konstrukcje - Część 2: Obciążenia ruchome mostów i porównanie wartości tego współczynnika z wymaganą dla danej linii; 2) OKREŚLENIE KATEGORII LINII, wynikającej ze sprawdzenia możliwości przenoszenia obciążenia przez obiekt od modeli obciążeń i charakterystyki geometrycznej wagonów wzorcowych określonych w normie PN-EN 15528 Kolejnictwo Klasyfikacja linii w odniesieniu do oddziaływań pomiędzy obciążeniami granicznymi pojazdów szynowych a infrastrukturą, dokonując sprawdzenia w połączeniu z dopuszczalną prędkości pociągów dla każdej z tych kategorii. Kategoria linii D4 D3 D2 C4 C3 C2 B2 B1 A Nacisk osi (t) 22,5 22,5 22,5 20,0 20,0 20,0 18,0 18,0 16,0 Nacisk liniowy (t/m) 8,0 7,2 6,4 8,0 7,2 6,4 6,4 5,0 5,0 26
3) USTALENIE możliwości przenoszenia przez obiekt obciążenia od indywidualnych modeli obciążeń od znanego taboru kursującego po linii kolejowej, np.: ED 250 PENDOLINO (P=170kN), lokomotywa Siemens Eurosprinter, typu ES 64 U4 (HUSARZ ) z wagonami, elektryczne zespoły trakcyjny (EZT wartość P zależnie od typu ETZ), wybrane typy wagonów, każdorazowo w połączeniu z dopuszczalną prędkości pociągów, dla każdego z wybranych modeli obciążeń. Uwaga: trwają prace nad uzgodnieniem końcowego projektu normy europejskiej: FprEN 15528: 2015 Railway applications - Line categories for managing the interface between load limits of vehicles and infrastructure FprEN 15528: 2015 Kolejnictwo - Klasyfikacja linii w odniesieniu do oddziaływań pomiędzy obciążeniami granicznymi pojazdów szynowych a infrastrukturą 27
Wymagany okres użytkowania 150 lat podpora mostu; 100 lat podpora wiaduktu lub kładki; 100 lat konstrukcja oporowa; 100 lat tunel liniowy, przejście pod torami, 100 lat przęsło i pomost mostu, wiaduktu lub kładki; 100 lat przepust masywny; 50 lat łożysko; 50 lat tunel, most, wiadukt, przepust, przejście pod torami wykonane z blachy falistej; 28
Bezpieczeństwo eksploatacji Ustawa z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym, Dz. U. 2003 nr 86 poz. 789 z późn. zm. Rozporządzenie Ministra Transportu z dnia 19 marca 2007 r. w sprawie systemu zarządzania bezpieczeństwem w transporcie kolejowym Dz. U. 2007 nr 60 poz. 407 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lutego 2015 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie systemu zarządzania bezpieczeństwem w transporcie kolejowym. Dz. U. 2015 poz. 264 System zarządzania bezpieczeństwem w PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. (Safety Management System / SMS) 29
Tryb postępowania dla uzyskania odstępstw od prawa powszechnego i regulacji wewnętrznych Spółki 30
4. Statystyka PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. na eksploatowanych liniach kolejowych, utrzymuje 25 493 kolejowe obiekty inżynieryjne, o długości eksploatacyjnej 734 058,63 m, w tym: 3 395 mostów - o długości eksploatacyjnej 132 568,16 m, 3 052 wiadukty o długości eksploatacyjnej 85 767,97 m, 434 przejścia pod torami o długości eksploatacyjnej 14 098,29 m, 17 649 przepustów - o długości eksploatacyjnej 349 496,92 m, 24 tunele liniowe o długości eksploatacyjnej 20 442,2 m, 166 kładek dla pieszych o długości eksploatacyjnej 16 037,22 m, 773 ściany oporowe o długości eksploatacyjnej 115 647,84 m. (według stanu na koniec 2014 roku) 31
5. Diagnostyka i stan techniczny Realizacja diagnostyki kolejowych obiektów inżynieryjnych: siłami własnymi IZ, siłami własnymi IZ i przez wykonawców zewnętrznych, przez wykonawców zewnętrznych (przeglądy specjalne) 32
Raport o stanie technicznym kolejowych obiektów inżynieryjnych Ustawa Prawo budowlane IZ 1, 2,..23 IG Biuro Dróg Kolejowych MIiR UTK Badania diagnostyczne wraz z oszacowaniem kosztów remontu lub przebudowy RAPORT O STANIE TECHNICZNYM KOLEJOWYCH OBIEKTÓW INŻYNIERYJNYCH Zarząd PKP PLK S.A. Analiza, opinie, plany utrzymania i przebudowy / odbudowy 33
Ocena stanu technicznego Na koniec 2014 roku 1 455, to jest 5,7 % z 25 493 kolejowych obiektów inżynieryjnych zarządzanych przez PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. na eksploatowanych liniach kolejowych wymagało podjęcia robót remontowych lub inwestycyjnych dla przywrócenia wymaganych parametrów użytkowych. 34
Przyczyny wprowadzenia ograniczeń eksploatacyjnych i kwalifikowania obiektów do remontów: dla mostów i wiaduktów stalowych: uszkodzenia korozyjne konstrukcji przęseł i łączników; uszkodzenia wywołane dużą i zwiększającą się agresywnością środowiska (woda i powietrze); uszkodzenia korpusów podpór i ich posadowienia; uszkodzenia wywołane obciążaniem taborem o innym schemacie obciążeń niż ten, na który obiekt był projektowany; dla mostów i wiaduktów masywnych: korozja betonu i stali zbrojeniowej; zły stan dylatacji i izolacji; pęknięcia sklepień; uszkodzenia przez pojazdy kołowe (brak pionowej skrajni drogowej); dla tuneli liniowych: brak lub zły stan izolacji; uszkodzenia obudowy (ścian i górotworu); brak zachowania obecnie wymaganej skrajni budowli. 35
Plan utrzymania, według źródła finansowania: 1. Zadania z planu działalności operacyjnej; 2. Zadania z programu rzeczowo finansowego Funduszu Kolejowego (cześć B); 3. Zadania celowe; 36
6. Optymalizacja utrzymania Realizowana przez: - zwrócenie szczególnej uwagi w procesie opracowywania założeń dla dokumentacji technicznych remontu (modernizacji, odbudowy) kolejowych obiektów inżynieryjnych na prawidłowe kształtowanie konstrukcji przęseł i podpór, jako czynnej metody: ochrony przed korozją, spowolnienia degradacji parametrów użytkowych, dostępności, ograniczenia kosztów utrzymania. 37
- stosowanie nowych materiałów i właściwych ich połączeń, - wymaganie schematów statycznych obiektów, wpływających na trwałość całej konstrukcji, - optymalne kształtowania przekrojów poprzecznych i ich usztywnień, dla ograniczenia zjawiska korozji stali i betonu, - kształtowanie przekrojów, umożliwiających sprawne i szybkie odprowadzanie wody, łatwe osuszanie konstrukcji, naturalne oczyszczanie konstrukcji, eliminujących wytwarzanie częściowo zamkniętych przestrzeni. 38
- wytworzenie i stosowanie zamiennych konstrukcji przeseł mostowych, składanych, prostych w montażu w miejscu zabudowy, umożliwiających: utrzymanie ruchu pociągów z prędkością v=100 km/h po konstrukcji (wbudowanej w obiekt po demontażu przęsła) i w torze obok, przywrócenie przejezdności po obiekcie w przypadku trwałego uszkodzenia lub zniszczenia przęsła, minimalizację wydłużenia czasu przejazdu pociągów kwalifikowanych przez obiekt 39
- zadania celowe (pod szczególnym nadzorem) 40
Kolejowe mosty graniczne 21 Kolejowych mostów granicznych - grupa obiektów inżynieryjnych na rzekach stanowiących granicę państwową i będąca pod specjalnym nadzorem PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Polska i niemiecka infrastruktura kolejowapołączona jest 14 mostami kolejowymi, w tym 3 mostami przez rzekę Odrę i 11 przez rzekę Nysę Łużycką. Polską i czeską infrastrukturę kolejowąłączą 2 mosty kolejowe, 1 przez Odrę i 1 przez Olzę. Polska i ukraińska infrastruktura kolejowa połączona jest przez 2 mosty kolejowe na rzece Bug pod Dorohuskiem. Polska i białoruska sieć linii kolejowych połączona jest trzema liniami kolejowymi, w splotach torów o prześwicie 1435 mm i 1520 mm, ułożonych na 2 mostach przez Bug pod Terespolem i 1 most przez rzekę Swisłocz pod Zubkami Białostockimi. Na granicach Polski ze Słowacją, Litwą i Rosją (Obwód Kaliningradzki) nie ma kolejowych mostów granicznych. 41
42
Odbudowa mostu na kolejowym przejściu granicznym Kunowice Frankfurt (Oder), 2008 rok 43
Terespol Brześć (Polska/Białoruś) most południowy przebudowa 3 przęseł po polskiej stronie granicy państwowej w 2014 roku. 44
Dorohusk Kowel (Polska/Ukraina), wzmocnienie podpór, wymiana mostownic, próbne obciążenie, dopuszczenie do ruchu pociągów po torze 1520 mm z naciskiem osi do 25 ton/oś 45
7. Kierunki działań i programy badawcze! Wytyczne doboru, zabudowy i utrzymania łożysk kolejowych obiektów inżynieryjnych działanie realizowane - końcowy etap wdrożenia do stosowania w opiniowaniu IZ i IM!! Nowa wersja warunków technicznych dla kolejowych obiektów inżynieryjnych działanie planowane!!! Wdrożenie nowych regulacji dotyczących wykonywania próbnych obciążeń mostów i wiaduktów kolejowych powołanie przez Polskie Centrum Akredytacji przedstawiciela Biura Dróg Kolejowych w skład zespołu specjalistów dla opracowania projektu regulacji 46
Współpraca z jednostkami naukowo badawczymi Politechnika Krakowska projekt dotyczący wykorzystania metod akustycznych do monitorowania stanu konstrukcji stalowych finansowany ze środków NCBR - realizacja od 2013 r. WAT Warszawa projekt dotyczący badań dynamiki przęseł mostów na liniach dużych prędkości finansowany przez KBN temat zrealizowany Instytut Badawczy Dróg i Mostów w Warszawie projekt badawczy monitorowanie stanu podwodnych części podpór mostu i dna rzeki finansowany ze środków NCBR - zrealizowany w latach 2013-2015 Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN zdalne monitorowanie stanu konstrukcji przęseł mostów stalowych finansowany ze środków UE projekt zrealizowany, Instytut Badawczy Dróg i Mostów w Warszawie, PAN Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Poznańska, ADAPTRONICA projekt dotyczący monitorowania stanu konstrukcji mostów stalowych finansowany ze środków NCBR - realizacja od VII.2015 r. umowa NCBR/Konsorcjum z udziałem PLK podpisana w dniu 25.05.2015 r.! Biura Projektów przeliczanie nośności mostów wg PN-EN 15528 (karta UIC 700) dla rzeczywistych schematów obciążeń taboru kolejowego 47
W prezentacji wykorzystano zdjęcia: autora prezentacji z archiwum Zakładu Linii Kolejowych PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. W Lublinie z archiwum DB Neta AG z archiwum Centrum Realizacji Inwestycji Polskie Linie Kolejowe S.A. Dziękuję za uwagę 48